JP2006325954A

JP2006325954A - 超音波プローブ及び超音波診断装置

Info

Publication number: JP2006325954A
Application number: JP2005154177A
Authority: JP
Inventors: Yohachi Yamashita; 洋八山下; Yasuharu Hosono; 靖晴細野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-05-26
Filing date: 2005-05-26
Publication date: 2006-12-07

Abstract

【課題】圧電材料として単結晶振動子を用いても、そのアレイ切断時の振動子の折れやチッピングが生じ難く、さらに駆動時にインピーダンス変化が小さい音響整合層および音響バッキング材であり、アレイ切断性および駆動時の放熱特性に優れ、切断によるダメージの少ない超音波プローブを提供する。
【解決手段】音響バッキング材として、硬度（ショアD）が２０〜７０であるエチレン酢酸ビニル系ゴム材料を用い、音響整合層として、硬度（ヌープ）が２００〜８００Ｋｇ／ｍｍ2であり、熱伝導率が前記音響バッキング材より小さいセラミック系材料を用いる。
【選択図】図２

Description

本発明は、被検体等に超音波信号を送受信する超音波プローブ及び超音波プローブを有する超音波診断装置に関する。

対象物に対し超音波信号を送信し、その対象物内からの反射信号（エコー信号）を受信して当該対象物内を画像化する医療用の超音波診断装置や超音波画像検査装置等では、超音波信号送受信機能を有するアレイ式の超音波プローブが主に用いられている。

超音波プローブの使用態様としては、診断時に例えばその超音波プローブの音響レンズ側を被検体に当接させて圧電振動子を駆動させることにより、圧電振動子前面から超音波信号を被検体内に送信する。この結果超音波信号は、圧電振動子の駆動タイミングによる電子フォーカス及び音響レンズによるフォーカスにより被検体内の所要位置に集束される。この圧電振動子の駆動タイミングを制御することにより、被検体内の所要範囲に超音波信号を送信することができるため、そのエコー信号を受信処理した結果、前記所要範囲の超音波画像（断層像）が得られる。この際、圧電振動子の駆動により背面側にも超音波信号が放出されるが、この信号は音響バッキング材により吸収されるため、装置に悪影響を与えることのないようになっている。

従来の圧電材料としてはジルコンチタン酸鉛（PZT）系の圧電セラミクス材料が用いられてきた。またPZTにPb(Me,Nb)O3（但しMe=Sc,In,Mg,Zn,Niの少なくとも１種類）を固溶させた３成分系セラミクス材料が用いられてきた。しかしながら最近になり圧電特性をさらに向上させるためにこれらの単結晶材料が研究され、一部に使用されてきた。これらの単結晶材料はジルコンチタン酸鉛（PZT）系、Pb(Me,Nb)O3（但しMe=Sc,In,Mg,Zn,Niの少なくとも１種類）ーチタン酸鉛系、 PZT- Pb(Me,Nb)O3（但しMe=Sc,In,Mg,Zn,Niの少なくとも１種類）３成分系、錫酸鉛―チタン酸鉛系、ニオブ酸カリウム(KNbO3)系、ニオブ酸カリウムナトリウム（(K0.5Na0.5)NbO3）系、チタン酸ナトリウムビスマス系（（Bi0.5Na0.5）TiO3）材料のいずれかであり、さらに単結晶材料の鉛の10mol％以下をLa,Bi,Sr,Baの少なくとも１種類で置換したことを特徴した材料である。これらの材料はフラックス法、溶液中引き上げ（TSSG）法、ブリッジマン（BM）法および固体相反応（SSCG）法、テンプレート(TGG)法などの方法で作製出来る。これらの単結晶材料の上下電極面が(100)方位であり、アレイ切断面が{100}面であるものが主として使用されている。また用途により(110)方位や(111)方位を使用することも出来る。

これらの単結晶材料振動子を音響バッキング材の上部に配置し、さらに音響整合層を上部に設けて、幅が50-300μｍ程度になるように少なくても３層を同時にアレイ切断するのが一般的な製造方法である。

音響バッキング材としては、ベース樹脂であるエポキシにタングステン（Ｗ）や鉛（Ｐｂ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、フェライト(Fe2O3)などの密度の高い粉末材料を添加し、密度を２．０前後、音速を２５００ｍ／ｓ程度、音響インピーダンスを５ＭＲａｌｙｓ前後にした材料、またはベース樹脂であるクロロプレンゴム（ＣＲ），ブチルゴム、ウレタンゴムなどのゴム系材料に同様にＷやＰｂ、ＺｎＯ、Fe２O3などの密度の高い粉末材料を添加し、密度を３．０前後、音速を１５００ｍ／ｓ程度、音響インピーダンスを５ＭＲａｌｙｓ前後にした材料が用いられる（非特許文献１参照）。音響整合層の材料としてはエポキシ樹脂にアルミナ粒子などを充填してその音響インピーダンスを5-8Mralysにしたものが用いられる。人体との音響整合を容易にするために音響整合層上にさらに第２音響整合層、第３音響整合層を設ける場合もある（特許文献１参照）。

特許文献２では圧電体として単結晶を用い、音響バッキング材料と音響インピーダンスが圧電体の音響インピーダンスの40%以上、85%以下である固体無機物からなる音響整合層を配置した構造のプローブが提案されている。

特許文献３では、プリフォームとマトリクス材で形成されたバッキング材が開示され、その開示の中にプリフォームが直線的な繊維組織、平面的な繊維組織、三次元的な繊維組織であることが記載されている。

さらに、特許文献４では、単結晶圧電材料を用いて、マッチング層を１−４層にした構造の超音波プローブが開示され、マッチングとして２，３，４層を用いる例が記載されている。
特許第３４２０９５４号公報特開２００４−１２０２８３公報特開平９−１２７９５５号公報米国特許第６５３２８１９公報 Haifeng Wan et al., IEEE transaction Ultrasonic Ferroelectrics and Frequency control, vol.48, No.1, p.78, 2001.

ところが、特許文献１〜４、非特許文献１に開示された超音波プローブについて、音響バッキング材や音響整合層を用いて圧電単結晶材料からなる圧電振動子をアレイ切断して製造する場合に次のような問題がある。すなわち、超音波診断装置による断層像の画質向上や超音波プローブ感度の向上のためのパラメータとして、チャンネル不良の低減がある。このチャンネル不良の原因として次のことが挙げられる。圧電単結晶材料はセラミクス材料と比較してクラックが生じやすいため、従来のバッキング材料や音響整合層を圧電単結晶材料の主面に貼り付けた状態でアレイ切断しようとすると圧電単結晶材料の折れやチッピングが増大し、チャンネル不良が増加してしまう。最近の圧電振動子（中心周波数が7MHz以上）では200μｍ以下の幅の振動子を幅方向の振動を抑制するためにさらに２分割や３分割して80μｍ以下に切断するサブダイスを行なうことがある。甚だしい場合は切断ピッチは50μｍ以下で切り込み深さは２００μｍ以上の場合もあり、音響バッキング材のメサ構造の強度向上は大きな課題である。

また単結晶特有の問題としてアレイ切断時に発生する熱および機械的なストレスにより単結晶のドメインの状態が変化し、誘電特性や圧電特性が大きく変動する問題がある。さらに単結晶材料はその誘電率（容量）の温度特性が大きいために駆動時に発熱などによりインピーダンスが変化し、感度や解像度が低下する問題がある。

さらにプローブ表面の温度上昇を避けるために熱伝導性に優れたバッキング材料が望まれている。このような高放熱バッキング材料を実現するためには、充填材が超音波減衰が大きい材料で、且つ、充填材が高熱伝導率で、かつ、充填量が40vol%以上と大きいことが重要である。これらは特にバッキング材料の形状が大きい、腹部用超音波プローブでは特に重要である。特に抗電界Ecが小さい、ペロブスカイト構造からなる圧電単結晶を用いた超音波プローブではバッキング材料の放熱性に注意すべきである。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、圧電材料として単結晶振動子を用いても、そのアレイ切断時の振動子の折れやチッピングが生じ難く、さらに駆動時にインピーダンス変化が小さい音響整合層および音響バッキング材であり、アレイ切断性および駆動時の放熱特性に優れ、切断によるダメージの少ない超音波プローブを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明の超音波プローブは、幅が３００μｍ以下の短冊状であり、ペロブスカイト構造の単結晶材料からなる圧電振動子と、前記圧電振動子下部に形成され、硬度（ショアD）が２０〜７０であるエチレン酢酸ビニル系ゴムからなる音響バッキング材と、前記圧電振動子上部に形成され、硬度（ヌープ）が２００〜８００kg/mm²であり、熱伝導率が前記音響バッキング材より小さいセラミック系材料からなる音響整合層とを有することを特徴とする。

本発明によれば、音響バッキング材の一主面に形成されたメサ構造の強度が向上し、その上部に形成されている圧電振動子のチャネルが倒れることなく保持される。さらに音響バッキング材と音響整合層とが硬度と放熱性に優れるために切断時の熱やストレスを効率的に開放することができるため、圧電振動子のチャネル不良が減少し、チャンネル特性の揃った超音波プローブの製造が可能となる。さらに超音波プローブ使用時には音響バッキング材の放熱性が良好であるため、超音波プローブの感度の温度特性を良好にすることが可能となる。このために超音波診断装置による断層像の画質を向上させることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本願実施例１の超音波プローブの斜視図である。図１において、ケース（筐体）８の内部に、背面側（超音波診断装置側）に音響バッキング材４が配設された圧電振動子２と、この圧電振動子２の前面側（超音波信号送信面側）に音響整合層５を介して配設された音響レンズ６とを有している。また、超音波プローブの中には、圧電振動子２の駆動タイミングを制御する制御回路（図示せず）や圧電振動子２に受信された受信信号を増幅するためのアンプ回路等を有した信号処理回路（図示せず）を内蔵しているものもある。

図２は、図１で示した超音波プローブ１の圧電振動子２付近の断面図である。圧電振動子２は図に示すように、チャネル２−１、２−２、…と呼ばれる、複数の部分から構成されている。このチャネル２−１、２−２、…それぞれが機械的振動を電気的振動に変換する。ここでチャネル２−１、２−２、…のピッチは５０−２００μｍ程度、チャネル２−１、２−２、…の厚みは約１００−５００μｍ程度で長さは１０ｍｍ程度である。チャネル２−１、２−２、…のピッチを前述の程度とすることで、各チャネル間のクロストークを避けている。圧電振動子２には、ＰＺＴ系やリラクサ系などの圧電セラミックス、リラクサ系単結晶などが用いられる。圧電振動子２の下部には、ポリイミド、エポキシ樹脂などの絶縁性の樹脂からなる絶縁層１０があり、音響バッキング材４と下部電極９−２とを接着している。この絶縁層１０の厚さは２０〜２００μｍ程度である。また、この絶縁層１０の表面、裏面のいずれか、あるいは両面に、絶縁層１０よりさらに薄いエポキシ樹脂接着層（図示せず）が積層されている。

圧電振動子２の上部には上部電極９−１を介して、厚さ２００μｍ程度の第一の音響整合層５−１、厚さ１５０μｍ程度の第二の音響整合層５−２がこの順で積層されている。この第二の音響整合層５−２上部には、図１に示すように音響レンズ６が形成されている。

ここで、音響バッキング材４の硬度（ショアＤ）を２０〜７０としている。また本発明において音響整合層の熱伝導率を0.5-2.0W/mKとしている。この根拠としては、0.5W/mK以下の無機材料は緻密質ではなく、超音波減衰が大きすぎる、または機械的な強度が充分でないためである。また第一の音響整合層５−１、第二音響整合層５−２の熱伝導率を2.0W/mK以下としたのはこれ以上では切断時や駆動時の発熱が容易にレンズ材料まで到達し、結果としてレンズ表面の温度上昇が受け入れ難いレベルまで増加してしまうためである。

また本発明において音響バッキング材４の熱伝導率を3-25W/mKとしたのは3W/mK以下では単結晶振動子を用いた超音波プローブをアレイ切断時、および駆動時に放熱させるための充分な高熱効果が得られないためである。バッキング材料の熱伝導率を25W/mK以下としたのはこれ以上ではバッキング材料の電気抵抗が下がり、駆動時に充分な絶縁効果が得られないためである。

さらに本発明において音響バッキング材４のショアD硬度を20-70、マッチング層のヌープ硬度を200-800kg/mm2)としたのはこれ以下では単結晶振動子のアレイ切断時の折れが頻発し、チャンネル不良が増加するためであり、またこれ以上ではアレイダイシング時にバッキング材料が脆くなり、充分なメサ構造を保持できなくなり、チャンネル不良が増加するためである。

音響バッキング材４は、樹脂材料、充填材からなっている。樹脂材料としては、耐高温性を有するエチレンー酢酸ビニルが樹脂材料として適当であり、特に酢酸ビニルを２０〜８０％含むポリエチレンー酢酸ビニル系樹脂（ＥＶＡ樹脂）が望ましい。この材料はその減衰率が大きいばかりでなく、ゴム単体での音速が１５００ｍ／ｓ程度と適当であり、さらに強度が高く、音響バッキング材と圧電振動子との接着のためにエポキシ樹脂を用いることが可能なため、圧電振動子に対する接着性にも優れる。酢酸ビニルの量が２０％未満では樹脂が脆くなり、多量の充填材を含ませることが難しくなる。充填材の量が少ないと音速、音響インピーダンスとも所定の値、たとえば、１４００〜４０００ｍ／ｓで音響インピーダンスが２〜９ＭＲａｌｙｓに合わせることが困難となる。逆に酢酸ビニルの量が８０％以上では樹脂が柔らかくなり、研磨加工する際に不具合が生じる。このために酢酸ビニルの量は２０〜８０％であることが音響バッキング材４の用途として適当である。

充填材としては、熱伝導率の大きく、かつ強度に優れた直径２０μｍ以下の炭素繊維を、樹脂材料に対し２０〜７０体積パーセントの添加量で用いることで高熱伝導率と高超音波減衰特性、小型化を両立した音響バッキング材を得ることができる。また、音響バッキング材４の添加物としてタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）などの高密度の金属粉末やＡｌ_２Ｏ_３，ＺｎＯ，ＺｒＯ_２などの酸化物、ＡｌＮ，ＳｉＣ、ＢＮなどの窒化物や炭化物を少量添加することも出来る。しかしながらこれらの添加物は全体の３０体積パーセント以下が望ましい。

以上の樹脂材料、充填材を混合させることにより、硬度（ショアＤ）２０〜７０、熱伝導率３〜２５Ｗ／ｍＫの音響バッキング材を得ることができる。

表１は、音響バッキング材４の組成として、各種の樹脂に炭素繊維を充填したときの特性を、第一の音響整合層５−１との組み合わせとして示したものである。

表中のチャンネル不良率における不良の基準としては、音響整合層、圧電振動子を所定のバッキングに貼り付け、50μｍの幅でバッキングを200μｍ切り込み、各振動子の信号強度を測定し、20%以上の低下を示したチャンネルを不良とした。チャンネル数は200チャンネルｘ２本＝400チャンネルを調べた。尚、振動子とバッキング材料の接着は高温硬化（１２０℃ｘ１時間）のエポキシ系接着剤を用いた。

減衰率の測定は周波数３ＭＨｚで音響バッキング材の厚みは１．０ｍｍで測定した。

表１中でIRはイソプレンゴムをCRはクロロプレンゴムを、NBRはノルマルブタジエンゴムを、ＡＲはアクリルゴムをそれぞれ示す。表１では炭素繊維は直径が11μｍで長さが６ｍｍの炭素繊維を用いた。この材料はピッチ系炭素繊維であり、熱伝導率は500W/mKであるものを使用した。単結晶圧電振動子としてはペロブスカイト構造の70%マグネシウムニオブ酸鉛―30%チタン酸鉛（PMNT 70/30）の（100）板を用いた。この単結晶板のキュリー温度Tcは150℃、相転移温度Trtは８０℃である。

また表１中には、第一の音響整合層５−１として快削性セラミクスを挙げている。この材料はフッ素金雲母を主体としている無機材料であり、密度が２．５、ヌープ硬度が250kg/mm²、音速が5400m/sで、音響インピーダンスが13.5Mralysであり、熱伝導率は1.6W/mKである。その他、パイレツクスガラスや水晶、シリカガラスを用いた例も示した。

これらの結果から明らかなように、充填材として直径２０μｍ以下の炭素繊維を２０〜７０体積パーセント含有した音響バッキング材料は、放熱性が非常に大きいことの他、チャンネル不良率が少なく、減衰率が3.5ｄＢ/ｍｍMHz以上と大きく、音速が1400-4000m/sと早く、さらにショアD硬度が20-70等所望のレベルを満たしている。

以上、実施例１の音響バッキング材は、充填材として直径２０μｍ以下の炭素繊維を２０〜７０体積パーセント含有しているため、放熱特性が高く、超音波プローブの音響バッキング材として用いられる場合、ダイシング時に発生する熱、圧電単結晶振動子で発生した熱、あるいは超音波の多重反射により発生する熱を充分に吸収することが可能である。その結果、超音波プローブ表面の温度を低く保つことができる。従って、超音波診断装置の送信電圧を高めることができ、観察可能な診断領域の距離を拡大することが可能となり、人体の心臓、肝臓などの深部観察が可能となる。また、樹脂材料として、ＥＶＡ樹脂に充填物を20-70体積パーセント添加した場合、その厚みが従来の半分程度でも充分な超音波減衰をさせることができ、音響バッキング材料を小型、軽量化できる。また、音響バッキング材を超音波プローブの音響バッキング材として用いる場合、圧電振動子との接着強度が向上するため、超音波プローブの特性の向上が期待できる。

添加する炭素繊維の直径が20μｍ以上ではアレイ状超音波振動子からの反射が生じやすくなるばかりでなく、ダイシング時の強度向上の効果が弱くなるためにバッキング材料としては適当でない。また充填量が20体積パーセント以下では強度向上、放熱性、高減衰率、音速増加などの効果が小さく、また７０体積パーセント以上では樹脂への練りこみが極端に困難となるために２０−７０体積パーセントであることが望ましい。また炭素繊維の長さが５ｍｍ以下では厚みが少なくとも３ｍｍ以上は必要とされる２−５ＭＨｚ用の腹部用プローブのための音響バッキング材料では有効に放熱を行うことが出来ない。このために炭素繊維の長さは、少なくとも3ｍｍ、望ましくは6ｍｍ以上である。

また本発明において音響整合層の熱伝導率を0.5-2.0W/mKとしたのは0.5W/mK以下の無機材料は緻密質ではなく、超音波減衰が大きすぎる、または機械的な強度が充分でないためである。また音響整合層の熱伝導率を2.0W/mK以下としたのはこれ以上では切断時や駆動時の発熱が容易にレンズ材料まで到達し、結果としてレンズ表面の温度上昇が受け入れ難いレベルまで増加してしまうためである。

次に、本実施例の超音波プローブの製造方法について、図３を用いて説明する。

まず、図３に示すように、支持台３上に前出の音響バッキング材４、ポリイミド、エポキシ樹脂等からなる、厚さが２０〜２００μｍ程度の絶縁層１０、クロム金からなる、厚さが０．５μｍ程度の下部電極９−２、圧電振動子２上部電極音響バッキング材４、ジルコンチタン酸鉛（PZT）系、Pb(Me,Nb)O3（但しMe=Sc,In,Mg,Zn,Niの少なくとも１種類）−チタン酸鉛系、 PZT- Pb(Me,Nb)O3（但しMe=Sc,In,Mg,Zn,Niの少なくとも１種類）３成分系、錫酸鉛−チタン酸鉛系、ニオブ酸カリウム(KNbO3)系、ニオブ酸カリウムナトリウム（(K0.5Na0.5)NbO3）系、チタン酸ナトリウムビスマス系（（Bi0.5Na0.5）TiO3）材料のいずれかからなり、厚さが１００〜５００μｍ程度の圧電振動子２、材料、厚さとも下部電極９−２と同等である上部電極９−１、及び厚さが２００μｍ程度である前出の第１の音響整合層５−１、厚さが１５０μｍ程度である前出の第２の音響整合層５−２をこの順に積層する。音響バッキング材４については、ＥＶＡ樹脂のような樹脂材料に炭素繊維を練りこみ、ロールをかけることで樹脂をシート状にする。このとき、練りこまれた炭素繊維はシート状の樹脂中にランダムに配列されている。このシート状の樹脂を数１０枚積層し、圧着して厚みを１０〜３０ｍｍの厚みとした後に適当な方向で炭素繊維が配列する板を切り出す。

これらの層を積層した後、１２０℃で１時間程度加熱することで、音響バッキング材４、圧電振動子２間の絶縁層１０の表面裏面に塗布された接着層（図示せず）、及び第１音響整合層５−１、上部電極９−１間に塗布された接着層（図示せず）を接着硬化させる。

その後、図４に示すように、第２の音響整合層５−２、第１の音響整合層５−１、上部電極９−１、圧電振動子２、下部電極９−２、絶縁層１０、及び音響バッキング材４をダイヤモンドソーを用いて幅１００μｍにダイシングして、チャネル２−１、２−２、…、音響バッキング材４のメサ構造４−１、４−２、…、の複合層を形成する。

その後、図１に示すように、圧電振動子２の駆動タイミングを制御する制御回路（図示せず）や圧電振動子２に受信された受信信号を増幅するためのアンプ回路等を有した信号処理回路（図示せず）を支持台３下部に取り付けた後、全体をケース８で覆うことで、本発明の超音波プローブが完成する。

次に、実施例２の超音波プローブを用いた超音波診断装置について、図５を用いて説明する。対象物に対し超音波信号を送信し、その対象物からの反射信号（エコー信号）を受信して当該対象物を画像化する医療用の超音波診断装置や超音波画像検査装置等では、図５に示すような超音波信号送受信機能を有するアレイ式の超音波プローブ１が主に用いられている。超音波プローブ１はケーブル７を介して超音波診断装置本体１５に接続されている。また装置本体にはスクリーン１６が設けられている。

なお、上述した各実施例は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を実施例に開示されたもののみに特定するものではない。本発明はその要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができるものである。

本発明の実施例１の超音波プローブの概略構成を示す斜視図。本発明の実施例１の超音波プローブの圧電振動子周辺部分の断面図。本発明の実施例２の超音波プローブの製造工程図。本発明の実施例２の超音波プローブの製造工程図。本発明の実施例３の超音波診断装置を示す概略図。

符号の説明

１ … 超音波プローブ
２ … 圧電振動子
２−１、２−２ … チャネル
３ … 支持台
４ … 音響バッキング材
５−１ … 第１の音響整合層
５−２ … 第２の音響整合層
６ … 音響レンズ
７ … ケーブル
８ … ケース
９−１ … 上部電極
９−２ … 下部電極
１０ … 絶縁層
１５ … 超音波プローブ制御部
１６ … スクリ−ン

Claims

幅が３００μｍ以下の短冊状であり、ペロブスカイト構造の単結晶材料からなる圧電振動子と、
前記圧電振動子下部に形成され、硬度（ショアD）が２０〜７０であるエチレン酢酸ビニル系ゴムからなる音響バッキング材と、
前記圧電振動子上部に形成され、硬度（ヌープ）が２００〜８００Ｋｇ／ｍｍ2であり、熱伝導率が前記音響バッキング材より小さいセラミック系材料からなる音響整合層と
を有することを特徴とする超音波プローブ。
前記圧電振動子の材料は、ジルコンチタン酸鉛（PZT）系、Pb(Me,Nb)O3（但しMe=Sc,In,Mg,Zn,Niの少なくとも１種類）ーチタン酸鉛系、 PZT- Pb(Me,Nb)O3（但しMe=Sc,In,Mg,Zn,Niの少なくとも１種類）３成分系、錫酸鉛―チタン酸鉛系、ニオブ酸カリウム(KNbO3)系、ニオブ酸カリウムナトリウム（(K0.5Na0.5)NbO3）系、チタン酸ナトリウムビスマス系（（Bi0.5Na0.5）TiO3）材料のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の超音波プローブ。
前記音響バッキング材、音響整合層の熱伝導率がそれぞれ３．０〜２５Ｗ／ｍＫ、０．５〜２．０Ｗ／ｍＫであることを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載の超音波プローブ。
前記音響バッキング材、音響整合層の音響インピーダンスがそれぞれ２．０〜９．０ＭＲａｌｙｓ、６〜１５ＭＲａｌｙｓであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の超音波プローブ。
前記セラミック系材料が石英ガラス、ソーダガラス、フッ素金雲母系ガラス、マッコールガラス、水晶から選ばれる１つの材料からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の超音波プローブ。
前記圧電振動子の材料は、ジルコンチタン酸鉛（PZT）系、Pb(Me,Nb)O3（但しMe=Sc,In,Mg,Zn,Niの少なくとも１種類）ーチタン酸鉛系、 PZT- Pb(Me,Nb)O3（但しMe=Sc,In,Mg,Zn,Niの少なくとも１種類）３成分系、錫酸鉛―チタン酸鉛系、ニオブ酸カリウム(KNbO3)系、ニオブ酸カリウムナトリウム（(K0.5Na0.5)NbO3）系、チタン酸ナトリウムビスマス系（（Bi0.5Na0.5）TiO3）材料から選ばれる１つの材料中に含まれる鉛の１０ｍｏｌ％以下をＬａ、Ｂｉ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれる少なくとも一種類の材料で置換した材料であることを特徴とする請求項２に記載の超音波プローブ。
前記圧電振動子の材料は、ジルコンチタン酸鉛（PZT）系、Pb(Me,Nb)O3（但しMe=Sc,In,Mg,Zn,Niの少なくとも１種類）ーチタン酸鉛系、 PZT- Pb(Me,Nb)O3（但しMe=Sc,In,Mg,Zn,Niの少なくとも１種類）３成分系、錫酸鉛―チタン酸鉛系、ニオブ酸カリウム(KNbO3)系、ニオブ酸カリウムナトリウム（(K0.5Na0.5)NbO3）系、チタン酸ナトリウムビスマス系（（Bi0.5Na0.5）TiO3）材料から選ばれる１つの材料に１ｍｏｌ％以下のＭｎＯ、Ｆｅ2Ｏ3、Ｃｏ2Ｏ3から選ばれる少なくとも一種類の材料を添加した材料であることを特徴とする請求項２に記載の超音波プローブ。
前記音響整合層がガラス系材料からなる無機材料、およびエチレン酢酸ビニル系ゴム材料からなる音響バッキング材料が有機物から構成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の超音波プローブ。
前記音響バッキング材料中に少なくとも直径が20μｍ以下の炭素繊維が20-70vol%含まれていることを特徴とする請求項１乃至８に記載の超音波プローブ。
請求項１乃至９のいずれかに記載された超音波プローブと、ケーブルを介して、前記超音波プローブに接続された超音波診断装置本体とを具備することを特徴とする超音波診断装置。