JP2001299755A - 超音波探触子及び超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波像の画質を向上することが可能な超音
波診断装置を提供する。 【解決手段】 短冊形の振動子素子を複数並べた超音波
振動子部が配置されたヘッド部101と、ヘッド部101に取
り付けられ、ヘッド部101を被検体の体腔内の所望の部
位に位置させるヘッド部操作部103とを有する超音波探
触子を備え、前記超音波振動子部から送受波した超音波
信号に基づいて、当該被検体の超音波像を形成する超音
波像を形成する超音波診断装置において、前記超音波探
触子は前記超音波振動子部の送波面側形状は凹面状に形
成され、前記超音波の振動子部の一部もしくは全ては前
記超音波振動子部が積層されて形成された。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体の体腔内や
血管内等に挿入して使用する超音波探触子及び超音波診
断装置に関し、特に音響インピーダンスの整合性の改良
と小型化した超音波探触子及び超音波診断装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の体腔内超音波探触子は、超音波探
触子の本体部分すなわち検者が超音波探触子を操作する
把持部（グリップ部分）と、この本体部分に設けた細長
い棒状の挿入部と、この挿入部の先端部分に設けた先端
部とから構成されていた。この体腔内超音波探触子の一
種である食道用探触子を用いた超音波検査では、挿入部
を被検体の口から食道まで挿入することによって先端部
を体内に誘導し、この誘導位置から超音波を送受波する
ことによって、食道に近接する臓器の超音波画像を得る
ものであった。

【０００３】先端部には、例えば、複数個の振動子素子
が当該先端部の軸方向と同一方向となるように配列した
振動子部が配置されており、先端部の姿勢を様々に変化
させることによって、振動子部を被検体内の目的部位に
当接させ、超音波を送受する構成となっていた。振動子
部は、一般的には、被検体に当接する側から音響レン
ズ、音響整合層、振動子素子、バッキング材を積層して
構成されていた。このとき、振動子素子から発せられた
超音波は、音響整合層および音響レンズを介して被検体
内に伝搬され、被検体内の音響インピーダンスが異なる
部分でその一部が反射され、再び、振動子素子に入射さ
れていた。一方、振動子素子の背面側すなわちバッキン
グ材側に発せられた超音波は、バッキング材によって吸
収・減衰され、再び、超音波振動子に戻ることがないよ
うにされていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。

【０００５】従来の体腔内超音波探触子は、超音波検査
時における被検体への負担を軽減させるために、挿入部
及び先端部の細径化が求められていた。このために、従
来の体腔内超音波探触子では、先端部に配置される振動
子部の小型化が求められていた。

【０００６】しかしながら、振動子部を小型化した場
合、振動子部から送波する超音波の出力が小さくなって
しまうと共に、被検体内で反射された反射波を受波する
振動子部の表面積が小さくなることから受波した超音波
の強度に応じた受波信号の出力も小さくなってしまうと
いう問題があった。

【０００７】この問題を解決する体腔内探触子として、
例えば、特開平６−２９２６６９号公報（以下、「文献
１」と記す）に開示される超音波探触子があった。この
文献１に記載の超音波探触子は、異なる長さの振動子素
子を配列して振動子部を円形に形成することによって、
振動子部における超音波の送波及び受波に使用可能な表
面積を最大にし、送受波における超音波探触子の感度を
向上させるものであった。

【０００８】しかしながら、文献１に記載の体腔内超音
波探触子では、振動子部の中心部に配置される振動子素
子と、外周部に配置される振動子素子とでは、その長さ
（機械的な長さ）が異なることとなってしまうので、振
動子素子の配置位置によって振動子素子の電気インピー
ダンスが異なってしまい、超音波像の画質が低下してし
まうという問題があった。

【０００９】本発明の目的は、超音波像の画質を向上す
ることが可能な超音波診断装置を提供することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、振動子素子の機械的
な長さの差に伴う電気インピーダンスの差を縮小させる
ことが可能な超音波探触子を提供することにある。

【００１１】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００１３】（１）短冊形の振動子素子を複数並べた超
音波振動子部が配置された先端部と、該先端部へ取付け
られ前記先端部を被検体の体腔内の所望の部位に位置さ
せる把持部とを有する超音波探触子において、前記超音
波振動子部の送波面側形状は凹面状に形成され、前記超
音波振動子部の一部もしくは全ては前記振動子素子が積
層された振動子で形成された。

【００１４】（２）前述した（１）の超音波探触子にお
いて、前記振動子素子の配置位置に応じて、前記振動子
の積層数を変化させた。

【００１５】（３）前述した（１）もしくは（２）の超
音波探触子において、前記振動子素子間の入力インピー
ダンスが所定の範囲内に収まるように、各振動子の積層
数を変化させる。

【００１６】（４）前述した（１）乃至（３）の内の何
れかに記載の超音波探触子において、挿入部の太さに応
じて、前記超音波振動子部の送波面側の凹面の曲率を変
化させた。

【００１７】（５）前述した（１）乃至（４）の内の何
れかに記載の超音波探触子において、前記超音波振動子
部の送波面側に、各振動子素子を保護する膜を形成し
た。

【００１８】（６）前述した（１）乃至（５）の内の何
れかに記載の超音波探触子において、前記振動子素子
は、電気的に並列接続された２以上の圧電素子からな
る。

【００１９】（７）前述した（１）乃至（６）の内の何
れかに記載の超音波探触子において、前記超音波振動子
部は、円形状に形成された。

【００２０】（８）短冊形の振動子素子を複数並べた超
音波振動子部が配置された先端部と、該先端部へ取付け
られ前記先端部を被検体の体腔内の所望の部位に位置さ
せる把持部とを有する超音波探触子を備え、前記超音波
振動子部から送受波した超音波信号に基づいて、当該被
検体の超音波像を形成する超音波診断装置において、前
記超音波探触子は、前記超音波振動子部の送波面側形状
が凹面状に形成され、前記超音波振動子は前記振動子素
子を積層して形成された。

【００２１】前述した（１）〜（７）の手段によれば、
超音波振動子部の送波面側の形状を凹面状に形成すると
共に、振動子を積層した振動子素子で超音波振動子部を
構成することによって、例えば、超音波振動子部を円形
状に形成した場合であっても、超音波振動子部に配列さ
れる振動子素子を、その機械的な長さに応じて振動子を
積層することによって、各振動子素子の静電容量すなわ
ち電気的インピーダンスを変化させることができるの
で、振動子素子の配置位置による電気的なインピーダン
スの差を小さくできる。このとき、超音波振動子部の送
波面側の形状を凹型に形成する構成となっているので、
音響レンズを用いることなく送受波時における超音波の
焦点を形成することができる。従って、超音波振動子部
を小型化することができるので、少なくとも体腔内超音
波探触子の先端部及び挿入部を細径化することが可能と
なる。その結果、検査時における被検体の負担を低減で
きるという効果が得られる。

【００２２】前述した（８）の手段によれば、超音波振
動子部の送波面側の形状を凹面状に形成すると共に、振
動子を積層した振動子素子で超音波振動子部を構成する
ことによって、例えば、超音波振動子部を円形状に形成
した場合であっても、超音波振動子部に配列される振動
子素子を、その機械的な長さに応じて振動子を積層する
ことによって、各振動子素子の静電容量すなわち電気的
インピーダンスを変化させることができるので、振動子
素子の配置位置による電気的なインピーダンスの差を小
さくできる。その結果、振動子素子の配置位置による送
波出力及び受波信号出力の差を小さくできるので、超音
波像の画質を向上させることができる。このとき、超音
波振動子部の送波面側の形状を凹型に形成する構成とな
っているので、音響レンズを用いることなく送受波時に
おける超音波の焦点を形成することができる。従って、
超音波振動子部を小型化することができるので、少なく
とも体腔内超音波探触子の先端部及び挿入部を細径化す
ることが可能となる。その結果、検査時における被検体
の負担を低減できるという効果が得られる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明について、発明の実
施の形態とともに図面を参照して詳細に説明する。

【００２４】なお、発明の実施の形態を説明するための
全図において、同一機能を有するものは同一符号を付
け、その繰り返しの説明は省略する。

【００２５】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１の超音波診断装置の概略構成を説明するための図で
あり、１０１はヘッド部（先端部）、１０２は挿入部、
１０３はヘッド操作部（グリップ部）、１０４はケーブ
ル、１０５はコネクタ、１０６は超音波診断装置本体
部、１０７はモニタを示す。ただし、実施の形態１で
は、ヘッド部１０１に配置される超音波振動子部を除く
他の構成は、周知の機構を用いるものである。また、本
願明細書中では、圧電素子に駆動用の電極層を配したも
のを振動子と記し、1以上の層からなる振動子を必要な
信号数にカットし、そのカットされた1つを振動子素子
と記す。

【００２６】図１に示すように、実施の形態１の超音波
探触子は、細長く柔軟性に富んだ部材で形成された挿入
部１０２と、該挿入部１０２の一端に配置され図示しな
い振動子部が配置されるヘッド部１０１と、挿入部１０
２の他端に配置されヘッド部１０１の傾斜角の操作等を
行うヘッド操作部１０３とから構成される。振動子部に
配置された振動子素子からの配線は、挿入部１０２及び
ヘッド操作部１０３を介してこのヘッド操作部１０３か
ら延びるケーブル１０４の一端に接続されており、ケー
ブル１０４の他端はコネクタ１０５を介して、超音波診
断装置本体１０６に接続されている。

【００２７】超音波診断装置本体１０６は、振動子素子
を駆動する駆動電力を供給する図示しない送波手段と、
図示しない被検体内で反射された反射波を受波した受波
信号の位相を揃える受波整相手段と、受波整相後の受波
信号から超音波像を生成する画像手段と、生成された超
音波像をに対して周知の画像処理やモニタ１０７での表
示用の信号に変換するデジタルスキャンコンバータ（以
下、「ＤＳＣ」と略記する）とからなる。また、超音波
診断装置本体１０６には、超音波の送波条件や受波条
件、及び画像処理条件等を入力するための図示しない操
作パネルが配置される。

【００２８】図２は実施の形態１の超音波探触子の振動
子部の概略構成を説明するための図であり、特に、図２
の（ａ）は振動子部の概略構成を説明するための斜視図
であり、図２の（ｂ）は図２中に示すＡ−Ａ’での断面
図である。

【００２９】図２において、２０１は保護カバー、２０
２はマッチング層、２０３は振動子素子、２０４はバッ
キング材、２０５は信号線、２０６はハウジングを示し
ている。

【００３０】図２の（ａ）から明らかなように、実施の
形態１の振動子部は、異なる長さの振動子素子２０３を
配列することによって、振動子部が円形すなわち送波面
の形状が円形となるように形成されている。また、実施
の形態１の超音波探触子では、音響レンズによる超音波
の減衰を防止するために、音響レンズによる超音波の集
束の代わりに、振動子部の送波面形状を凹型の球面形状
に形成することによって、その凹型形状の焦点位置に振
動子部から送波された超音波の焦点が形成されるように
なっている。すなわち、振動子部の表面形状である凹型
形状によって音響レンズ面を形成し、振動子部から送波
した超音波を収束して焦点を結ばせる構成となってい
る。

【００３１】また、図２の（ｂ）に示すように、実施の
形態１の振動子部は、送波面側すなわち図示しない被検
体に当接される側から、保護カバー２０１、マッチング
層２０２、振動子素子２０３、及びバッキング材２０４
が積層配置されている。各振動子素子２０３には、それ
ぞれ信号線２０５の一端が接続されており、各振動子素
子２０３への駆動電力である送波信号の供給、及び各振
動子素子２０３が受波した反射波に応じた受波信号の超
音波診断装置本体１０６への供給を行う構成となってい
る。振動子部はその送波面側を除く他の部分が、ヘッド
部１０１を構成するハウジング２０６によって覆われて
おり、このハウジング２０６の開口部分に保護カバー２
０１の端部が密着配置される構成となっている。また、
ハウジング２０６は、図示しない被検体の食道への挿入
に適した形状に成型されている。

【００３２】特に実施の形態1の振動子部では機械的な
長さが異なる複数個の振動子素子203で構成されてい
る。この振動子部の端部あるいは端部に近い位置に配置
される振動子素子203の構造は、振動子部の中心部ある
いは中心部分に近い位置に配置される振動子素子203よ
りも機械的な長さが短いので振動子を積層にした構成と
なっている。また、積層された振動子は、一層の振動子
が電気的に並列接続されているのと同様である。

【００３３】その結果、振動子が一層で形成された振動
子素子２０３の静電容量Ｃ（＝εｓ／ｄ、ただし、εは
圧電素子の誘電率、ｓは振動子素子の面積）を基準とし
た場合には、二層に積層された振動子素子の静電容量
Ｃ’は、一層目の振動子の容量Ｃ１と二層目の振動子の
容量Ｃ２とによって、Ｃ’＝Ｃ１＋Ｃ２と表すことがで
きる。ここでＣ１＝εｓ／（ｄ／２）、Ｃ２＝εｓ／
（ｄ／２）となるので、静電容量Ｃ’はＣ’＝εｓ／
（ｄ／２）＋εｓ／（ｄ／２）＝４εｓ／ｄ＝４Ｃと表
すことができる。すなわち、振動子を二層で形成した振
動子素子２０３の静電容量Ｃ’は、振動子を一層で形成
した振動子素子２０３の静電容量Ｃの４倍にすることが
可能となるので、電気的インピーダンスを１／４にする
ことが可能となる。

【００３４】従って、実施の形態1では、一層のみの振
動子で形成されるものよりも、電気的なインピーダンス
をより小さくすることが可能なことから超音波像の画質
を向上することができる。

【００３５】図３は実施の形態１の超音波探触子である
体腔内超音波探触子の振動子素子の概略構成を説明する
ための図であり、３０１ａ，３０１ｂは圧電素子、３０
２ａ，３０２ｂ，３０２ｃは第１〜第３の外部電極層、
３０３は第４の外部電極層、３０４は内部電極層を示
す。なお、図３において、第１〜３の外部電極層３０２
ａ〜ｃ、第４の外部電極層３０３、及び内部電極層３０
４は、その構成を説明するために、各層の相対的な厚さ
は実際の厚さとは異なるものである。

【００３６】図３において、圧電素子３０１ａ，３０１
ｂはＰＺＴや高分子圧電体等の周知の圧電体材料からな
り、送受波面側すなわち第１の外部電極３０２ａが形成
されている側が凹面状に形成されている。一方、送受波
面と対向する側すなわち第３の外部電極３０２ｃが形成
されている側は、凸面状に形成されている。また、実施
の形態１では、圧電素子３０１ａ，３０１ｂは、それぞ
れほぼ同一の厚さ（Ｔ／２）で形成されており、その面
積も同一である。なお、圧電素子３０１ａ，３０１ｂ
は、例えばリラクサ系圧電体結晶（ＰＺＮ−ＰＴ）やコ
ンポジット材もしくはその他の有機圧電体等を用いても
よいことはいうまでもない。

【００３７】第１〜３の外部電極層３０２ａ〜３０２ｃ
は、例えば銀の焼き付けで形成された電極層であり、特
に、第１の外部電極層３０２ａは第１の圧電素子３０１
ａの送受波面側に形成される。また、第３の外部電極層
３０２ｃは、第２の圧電素子３０１ｂの裏面側すなわち
振動子素子２０３の送受波面側と対向する面側に形成さ
れる。さらには、第２の外部電極層３０２ｂは、振動子
素子２０３の側面部に形成され、特に実施の形態１で
は、第１の外部電極層３０２ａと第３の外部電極層３０
２ｃとを電気的に接続するように形成されている。

【００３８】第４の外部電極層３０３は、例えば銀の焼
き付けで形成された電極層であり、振動子素子２０３の
側面部の内で例えば第２の外部電極層３０２ｂに対向す
る側面部に形成される。また、第４の外部電極層３０３
は、第１の圧電素子３０１ａ及び第２の圧電素子３０１
ｂとの間に形成される内部電極層３０４と電気的に接続
されると共に、第１〜３の外部電極層３０１ａ〜３０１
ｃとは電気的に接続されないように形成される。

【００３９】内部電極層３０４は、例えばパラジューム
や白金等からなる電極層であり、第１の圧電素子３０１
ａの裏面側と第２の圧電素子３０１ｂの送受波面側との
間に形成された電極層である。また、内部電極層３０４
は、第２の外部電極層３０２ｂの側の端部がこの第２の
外部電極層３０２ｂに接続されないように形成されると
共に、第４の外部電極層３０３の側の端部がこの第４の
外部電極層３０３に接続される構成となっている。

【００４０】このように、実施の形態１の振動子素子２
０３では、第１の圧電素子３０１ａと、該第１の圧電素
子３０１ａの送受波面側に配置される第１の外部電極層
３０２ａと、第１の圧電素子３０１ａの裏面側に配置さ
れる内部電極層３０４とによって、第１の振動子が形成
される。また、第２の圧電素子３０１ｂと、該第２の圧
電素子３０１ｂの送受波面側に配置される内部電極層３
０４と、第２の圧電素子３０１ｂの裏面側に配置される
第３の外部電極層３０２ｃとによって、第２の振動子が
形成される。このとき、前述するように、第１の外部電
極層３０２ａと第３の外部電極層３０２ｃとが第２の外
部電極層３０２ｂによって電気的に接続され、内部電極
層３０４が第４の外部電極層３０３に電気的に接続され
るているので、第２の外部電極層３０２ｂと第４の外部
電極層３０３とをこの振動子素子２０３の駆動電極とし
た場合、第１の振動子と第２の振動子とが並列に接続さ
れた構造となる。従って、第１〜３の外部電極層３０１
ａ〜３０１ｃと第４の外部電極層３０３とを送波手段及
び受波整相手段に接続することによって、厚さＴを有す
る圧電素子の両端面に電極を形成した振動子に比較し
て、ほぼ同じ容積で静電容量を４倍すなわち電気的なイ
ンピーダンスを１／４とする振動子素子２０３を形成す
ることが可能となる。

【００４１】次に、図２及び図３に基づいて、実施の形
態１の振動子部の製造手順の一例を説明する。ただし、
以下に示す製造手順では、説明を簡単にするために、全
ての振動子素子２０３を２層で形成する場合について説
明する。

【００４２】まず、第１及び第２の圧電素子３０１ａ，
３０１ｂとして、ＰＺＴを用いる場合について説明す
る。

【００４３】例えば周知の押し出し成形器やドクターブ
レード等によって、焼結後に第１及び第２の圧電素子３
０１ａ，３０１ｂとなる部材である板状のグリーンシー
トを成形する。次に、このグリーンシートを振動子部の
形状である円形に打ち抜きする。次に、円形に打ち抜き
されたグリーンシート上の一方の面に、内部電極層３０
４となるパラジウムまたは白金等の導電ペーストをスク
リーン印刷する。次に、導電ペーストが印刷された２枚
の円形グリーンシートの印刷面同士を合うように、２枚
のグリーンシートを重ね合わせる。次に、重ね合わせた
グリーンシートを加熱しながら、所定の曲率を有する型
を用いたプレス機によって圧力を加えることによって、
重ね合わせたグリーンシートの形状を凹面形状に成形す
る。次に、このグリーンシートを炉中で焼結させること
によって、第１及び第２の圧電素子３０１ａ，３０１ｂ
となる層を形成した後に、第１〜３の外部電極層３０２
ａ〜３０２ｃ及び第４の外部電極層３０３となる銀ペー
ストをそれぞれ所望の位置に印刷した後に、加熱するこ
とによって、電極層を形成する。次に、凸面側の電極層
と、フェライトゴム等からなるバッキング材２０４を凹
面形状に形成した側とを、例えばエポキシ系の樹脂で接
着する。一方、凹面側の電極層には、マッチング層２０
２をとなる送波波長の１／４の厚さの樹脂膜を接着す
る。この後に、送波面側すなわち凹面形状側からバッキ
ング材２０４の方向に切り込みを入れることによって、
短冊状の振動子素子２０３を形成する。なお、以上の説
明では、第１及び第２の圧電素子３０１ａ，３０１ｂと
なるグリーンシートのそれぞれの面に導電ペーストを印
刷した後に、このグリーンシートを重ね合わせることと
したが、これに限定されることはなく、第１の圧電素子
３０１ａとなるグリーンシートあるいは第２の圧電素子
３０１ｂとなるグリーンシートの内の何れか一方のグリ
ーンシートに対してのみ導電ペーストを印刷し、この導
電ペーストを印刷したグリーンシートと導電ペーストを
印刷していないグリーンシートを重ね合わせることとし
てもよいことはいうまでもない。

【００４４】一方、第１及び第２の圧電素子３０１ａ，
３０１ｂとして、高分子圧電体を用いる場合には、二枚
の圧電体シートを円形に外周加工した後に、それぞれの
片面のみに内部電極層３０４となるパラジウムまたは白
金等の導電ペーストを印刷する。次に、張り合わせる面
すなわち導電ペーストを印刷した面に、周知の接着剤を
均一に塗布し、内部電極層３０３を形成する。次に、接
着剤を塗布した面を重ね合わせ、プレス機により加圧し
ながら温度を上げることによって、できる限り接着剤を
薄くさせ硬化させる。以降、前述した手順によって、第
１〜３の外部電極層３０２ａ〜３０２ｃ及び第４の外部
電極層３０３を形成し、バッキング材２０４及びマッチ
ング層２０２となる樹脂膜を接着した後に、送波面側す
なわち凹面形状側からバッキング材２０４の方向に切り
込みを入れることによって、短冊状の振動子素子２０３
を形成する 以上説明したように、実施の形態１の体腔内超音波探触
子では、円形状に形成された振動子部の送波面側の形状
を凹型に形成する構成となっているので、音響レンズを
用いることなく送受波時における超音波の焦点を形成す
ることができる。従って、振動子部を小型化することが
可能となり、体腔内超音波探触子を細径化することが可
能となる。その結果、検査時における被検体の負担を低
減できるという効果がある。

【００４５】また、実施の形態１の体腔内超音波探触
は、振動子部に配列される振動子素子２０３を、その機
械的な長さに応じて圧電素子３０１を積層することによ
って静電容量すなわち電気的インピーダンスを変化させ
る構成となっているので、振動子素子２０３の配置位置
による電気的なインピーダンスの差を小さくできる。そ
の結果、振動子素子２０３の配置位置による送波出力及
び受波信号出力の差を小さくできるので、超音波像の画
質を向上することができる。

【００４６】なお、実施の形態１の体腔内超音波探触子
では、振動子部の送波面側の形状を円形としたが、これ
に限定されることはなく、例えば楕円や４角形以上の多
角形に本発明を適応した場合であっても、前述した効果
を得られることはいうまでもない。

【００４７】また、円形状に形成された振動子部の送波
面側の凹型形成の曲率を変化させることによって、送受
波時における焦点位置を変えることが可能である。

【００４８】実施形態1の体腔内用超音波探触子では主
として経食道用マルチプレーンＴＥＥ（振動子部を回転
させる機構を持つ）で説明したが、振動子を回転させる
機構がない経食道用バイプレーン探触子（振動子を２個
搭載した走査断面が異なる）等も実施の形態1として含
む。

【００４９】（実施の形態２）図４は実施の形態２の超
音波診断装置の体腔内超音波探触子である血管内用探触
子の概略構成を説明するための図であり、４０１は振動
子素子、４０２は保護カバー、４０３はバッキング材、
４０４は血管を示す。ただし、実施の形態２の超音波診
断装置は、体腔内超音波探触子である血管用探触子の先
端部に形成される振動子部を除く他の構成及び機構は、
周知の血管用探触子を備える超音波診断装置と同様とな
るので、以下の説明では血管用探触子の振動子部につい
てのみ詳細に説明する。また、以下の説明では、血管用
探触子の延在方向すなわち振動子素子４０１の配列方向
を長軸方向、各振動子素子４０１の延在方向を短軸方向
と記す。

【００５０】図４から明らかなように、実施の形態２の
振動子部では、短軸方向すなわち延在方向に凹型に形成
された振動子素子４０１が長軸方向に複数個配列された
構成となっており、各振動子素子４０１の短軸方向に形
成された凹型形状によって、各振動子部から送波された
超音波の短軸方向への焦点が形成されるようになってい
る。一方、実施の形態２の血管用探触子での送受波時に
おける長軸方向への焦点の設定は、周知のリニア走査型
やコンベックス走査型の探触子と同様に、各振動子素子
４０１に印加する送波信号の位相制御と、各振動子素子
４０１から出力される受波信号の位相制御とによって行
う構成となっている。

【００５１】また、実施の形態２の振動子部は、送波面
側すなわち図４中に示す血管４０４の内壁に当接される
側から、保護カバー４０２、図示しないマッチング層、
振動子素子４０１、及びバッキング材４０４が積層配置
されている。

【００５２】実施の形態２の全ての振動子素子４０１
は、実施の形態１の振動子部に配置される短い振動子素
子と同様に、例えば２層に形成された図示しない圧電素
子である第１の圧電素子及び第２の圧電素子を有する構
成となっている。第１の振動子は、第１の圧電素子と、
この第１の圧電素子の送受波面側に配置される第１の外
部電極層と、第１の圧電素子の裏面側に配置される内部
電極層とによって形成されている。また、第２の振動子
は、第２の圧電素子と、この第２の圧電素子の送受波面
側に配置される内部電極層と、第２の圧電素子の裏面側
に配置される第３の外部電極層とによって形成されてい
る。

【００５３】第１の外部電極層と第３の外部電極層とは
第２の外部電極層によって電気的に接続され、内部電極
層が第４の外部電極層に電気的に接続される構成となっ
ている。従って、第２の外部電極層と第４の外部電極層
とを実施の形態２の振動子素子４０１の駆動電極とした
場合、第１の振動子と第２の振動子とが並列に接続され
た構造となる。従って、第１〜３の外部電極層と第４の
外部電極層とを送波手段及び受波整相手段に接続するこ
とによって、実施の形態２の振動子素子４０１と同じ厚
さを有する圧電素子の両端面に電極を形成した振動子に
比較して、ほぼ同じ容積で静電容量を４倍すなわち電気
的なインピーダンスを１／４とする振動子素子４０１を
形成することが可能となる。従って、実施の形態２の血
管用探触子では、音響レンズの形成に必要となる容積相
当分を削減できると共に、同じ形状の積層構造の振動子
素子を用いた場合の効果ですが、実施の形態1と同様に
振動子の構造を積層することで静電容量を大きくするこ
とかでき、そのことから電気的インピーダンスが小さく
なり超音波像の画質を向上することができる。

【００５４】なお、本実施の形態２では、血管用探触子
に、同一構造である２層の圧電素子からなる凹型の振動
子素子４０１をアレイ状に配列して構成される振動子部
を適用する場合について説明したが、これに限定される
ことはなく、例えば、図５に示す汎用のリニア走査型探
触子や図６に示す汎用のコンベックス走査型探触子にも
適用可能なことはいうまでもない。

【００５５】図５に示す汎用のリニア走査型探触子で
は、バッキング材５０３の送受波面側に、振動子素子５
０１の配列方向（長軸方向）と垂直となる方向（短軸方
向）に凹型に形成された振動子素子５０１が長軸方向に
複数個配列された構成となっており、各振動子素子５０
１の短軸方向に形成された凹型形状によって、各振動子
部から送波された超音波の短軸方向への焦点が形成され
るようになっている。一方、このリニア走査型探触子で
の送受波時における長軸方向への焦点の設定は、同軸ケ
ーブル５０６の信号線５０７からフレキシブル基板５０
４を介して各振動子素子５０１に印加する送波信号の位
相制御と、各振動子素子５０１から出力される受波信号
の位相制御とによって行う構成となっている。また、同
軸ケーブル５０６のグランド線５０８は、フレキシブル
基板５０４のグランド端子であるＧＮＤ５０５に接続さ
れる。

【００５６】また、図５に示す振動子部は、送波面側す
なわち図示しない被検体に当接される側から、保護カバ
ー５０２、図示しないマッチング層、振動子素子５０
１、及びバッキング材５０４が積層配置されている。こ
のとき、バッキング材５０４は長軸方向には直線的に形
成されているので、各振動子素子５０１も直線状に配列
される。

【００５７】各振動子素子５０１は、実施の形態１の振
動子部に配置される短い振動子素子と同様に、例えば２
層に形成された図示しない圧電素子である第１の圧電素
子及び第２の圧電素子を有する構成となっている。第１
の振動子は、第１の圧電素子と、この第１の圧電素子の
送受波面側に配置される第１の外部電極層と、第１の圧
電素子の裏面側に配置される内部電極層とによって形成
されている。また、第２の振動子は、第２の圧電素子
と、この第２の圧電素子の送受波面側に配置される内部
電極層と、第２の圧電素子の裏面側に配置される第３の
外部電極層とによって形成されている。

【００５８】図６に示す汎用のコンベックス走査型探触
子においても、図５に示すリニア走査型探触子と同様
に、バッキング材６０３の送受波面側に、振動子素子６
０１の配列方向（長軸方向）と垂直となる方向（短軸方
向）に凹型に形成された振動子素子６０１が長軸方向に
複数個配列された構成となっており、各振動子素子６０
１の短軸方向に形成された凹型形状によって、各振動子
部から送波された超音波の短軸方向への焦点が形成され
るようになっている。一方、このコンベックス走査型探
触子での送受波時における長軸方向への焦点の設定は、
同軸ケーブル６０６の信号線６０７からフレキシブル基
板６０４を介して各振動子素子６０１に印加する送波信
号の位相制御と、各振動子素子６０１から出力される受
波信号の位相制御とによって行う構成となっている。ま
た、同軸ケーブル６０６のグランド線６０８は、フレキ
シブル基板６０４のグランド端子であるＧＮＤ６０５に
接続される。

【００５９】また、図６に示す振動子部は、送波面側す
なわち図示しない被検体に当接される側から、保護カバ
ー６０２、図示しないマッチング層、振動子素子６０
１、及びバッキング材６０４が積層配置されている。こ
のとき、バッキング材６０４は長軸方向には円弧状（凸
形状）に形成されているので、各振動子素子６０１も円
弧状に配列される。

【００６０】各振動子素子６０１は、実施の形態１の振
動子部に配置される短い振動子素子と同様に、例えば２
層に形成された図示しない圧電素子である第１の圧電素
子及び第２の圧電素子を有する構成となっている。第１
の振動子は、第１の圧電素子と、この第１の圧電素子の
送受波面側に配置される第１の外部電極層と、第１の圧
電素子の裏面側に配置される内部電極層とによって形成
されている。また、第２の振動子は、第２の圧電素子
と、この第２の圧電素子の送受波面側に配置される内部
電極層と、第２の圧電素子の裏面側に配置される第３の
外部電極層とによって形成されている。

【００６１】なお、本実施の形態では、体腔内用の超音
波探触子に本願発明を適用した場合について説明した
が、これに限定されることはなく、血管、消化管、胆
管、膵管および尿管などの管腔壁にできた腫瘤の深達度
の診断などを目的とする、例えば直径が概ね５ｍｍ以下
の超音波探触子である血管内超音波探触子あるいは細径
超音波探触子などと称され、管腔内に挿入できる径の細
い、屈曲可能な超音波探触子にも適用可能なことはいう
までもない。

【００６２】また、本実施の形態では、アレイ型の体腔
内超音波探触子について説明したが、これに限定される
ことはなく、単片型の体腔内超音波探触子に適用した場
合であっても前述した効果を得ることができることはい
うまでもない。

【００６３】さらには、本実施の形態では、振動子素子
を２層の圧電素子で形成した場合の効果について説明し
たが、３層以上の圧電素子で振動子素子を形成した場合
にはさらに電気的インピーダンスを低減できることはい
うまでもない。

【００６４】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本
発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることは勿論である。

【００６５】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。

【００６６】（１）振動子素子の機械的な長さが異なる
ことに起因する電気的インピーダンスの差を補償するこ
とができる。

【００６７】（２）超音波像の画質を向上することがで
きる。

【００６８】（３）超音波検査での被検体にかかる負担
を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の超音波診断装置の概略
構成を説明するための図である。

【図２】実施の形態１の超音波探触子の振動子部の概略
構成を説明するための図である。

【図３】実施の形態１の体腔内超音波探触子の振動子素
子の概略構成を説明するための図である。

【図４】実施の形態２の超音波診断装置の体腔内超音波
探触子である血管内用探触子の概略構成を説明するため
の図である。

【図５】汎用のリニア走査型探触子の概略構成を説明す
るための図である。

【図６】汎用のコンベックス走査型探触子の概略構成を
説明するための図である。

【符号の説明】

１０１…ヘッド部（先端部）、１０２…挿入部、１０３
…ヘッド操作部（グリップ部）、１０４…ケーブル、１
０５…コネクタ、１０６…超音波診断装置本体部、１０
７…モニタ、２０１，４０２，５０２，６０２…保護カ
バー、２０２…マッチング層、２０３，４０１，５０
１，６０１…振動子素子、２０４，４０３５０２，６０
３…バッキング材、２０５…信号線、２０６…ハウジン
グ、３０１ａ，３０１ｂ…圧電素子、３０２ａ，３０２
ｂ，３０２ｃ…第１〜第３の外部電極層、３０３…第４
の外部電極層、３０４…内部電極層、４０４…血管、５
０４，６０４…フレキシブル基板、５０５，６０５…Ｇ
ＮＤ、５０６，６０６…同軸ケーブル、５０７，６０７
…信号線、５０８，６０８…グランド線。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 短冊形の振動子素子を複数並べた超音波
   振動子部が配置された先端部と、該先端部へ取付けられ
   前記先端部を被検体の体腔内の所望の部位に位置させる
   把持部とを有する超音波探触子において、 前記超音波振動子部の送波面側形状は凹面状に形成さ
   れ、前記超音波振動子部の一部もしくは全ては前記振動
   子素子が積層された振動子で形成されたことを特徴とす
   る超音波探触子。
2. 【請求項２】 短冊形の振動子素子を複数並べた超音波
   振動子部が配置された先端部と、該先端部へ取付けられ
   前記先端部を被検体の体腔内の所望の部位に位置させる
   把持部とを有する超音波探触子を備え、前記超音波振動
   子部から送受波した超音波信号に基づいて、当該被検体
   の超音波像を形成する超音波診断装置において、 前記超音波探触子は、前記超音波振動子部の送波面側形
   状が凹面状に形成され、前記超音波振動子は前記振動子
   素子を積層して形成されたことを特徴とする超音波診断
   装置。