JP2010252839A - Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents

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Kenichi Ueno
健一 上野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic probe which can be restored from a fault at a low cost by exchanging only a piezoelectric element, especially an organic piezoelectric element, which tends to be a cause of a fault, and an ultrasonic diagnostic apparatus. <P>SOLUTION: At least an acoustic lens and a plurality of piezoelectric elements for reception are integrated and made into a unit, and the ultrasonic probe is configured such that the unit is exchangeable. The ultrasonic diagnostic apparatus includes a piezoelectric element for measurement for measuring the performance of the piezoelectric elements for the reception or a counter for measuring cumulative using time, and a notification means for executing notification for notifying a user of the time to exchange the unit. A control means executes the notification when the performance of the piezoelectric element for the reception is degraded to a prescribed reference or below, or when the cumulative using time goes beyond the prescribed time. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、被検体内に超音波信号を送信し、反射波を受信する超音波探触子と、超音波探触子が変換した電気信号に基づいて被検体内部の超音波画像を生成する超音波診断装置に関する。   The present invention generates an ultrasonic image inside a subject based on an ultrasonic probe that transmits an ultrasonic signal into the subject and receives a reflected wave, and an electrical signal converted by the ultrasonic probe. The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus.

超音波は、通常、16000Hz以上の音波をいい、非破壊、無害および略リアルタイムでその内部を調べることが可能なことから、欠陥の検査や疾患の診断等の様々な分野に応用されている。その一つに、被検体内を超音波で走査し、被検体内から来た超音波の反射波から生成した受信信号に基づいて該被検体内の内部状態を画像化する超音波診断装置がある。この超音波診断装置は、医療用では、他の医療用画像装置に較べて小型で安価であり、そしてX線等の放射線被爆が無く安全性が高いこと、また、ドップラ効果を応用した血流表示が可能であること等の様々な特長を有している。このため、超音波診断装置は、循環器系(例えば心臓の冠動脈等)、消化器系(例えば胃腸等)、内科系(例えば肝臓、膵臓および脾臓等)、泌尿器系(例えば腎臓および膀胱等)および産婦人科系等で広く利用されている。   Ultrasound generally refers to sound waves of 16000 Hz or higher and can be examined non-destructively, harmlessly and in real time, and thus is applied to various fields such as defect inspection and disease diagnosis. One of them is an ultrasonic diagnostic apparatus that scans the inside of a subject with ultrasound and images the internal state of the subject based on a reception signal generated from a reflected wave of the ultrasound coming from inside the subject. is there. This ultrasonic diagnostic apparatus is smaller and less expensive for medical use than other medical imaging apparatuses, has no radiation exposure such as X-rays, is highly safe, and has a blood flow utilizing the Doppler effect. It has various features such as display capability. For this reason, an ultrasonic diagnostic apparatus includes a circulatory system (for example, coronary artery of the heart), a digestive system (for example, gastrointestinal), an internal system (for example, liver, pancreas and spleen), and a urinary system (for example, kidney and bladder). Widely used in obstetrics and gynecology.

超音波診断装置には、被検体に対して超音波(超音波信号)を送受信する超音波探触子が用いられている。超音波探触子は、圧電現象を利用することによって、送信の電気信号に基づいて機械振動して超音波(超音波信号)を発生し、被検体内部で音響インピーダンスの不整合によって生じる超音波(超音波信号)の反射波を受けて電気信号である受信信号を生成する複数の圧電素子を備え、これら複数の圧電素子が例えばアレイ状に2次元配列されて構成されている(例えば、特許文献1参照)。   An ultrasonic probe that transmits and receives an ultrasonic wave (ultrasonic signal) to a subject is used in the ultrasonic diagnostic apparatus. An ultrasonic probe uses a piezoelectric phenomenon to generate an ultrasonic wave (ultrasonic wave signal) by mechanical vibration based on an electric signal transmitted, and an ultrasonic wave generated due to mismatch of acoustic impedance inside a subject. A plurality of piezoelectric elements that receive a reflected wave of an (ultrasonic signal) and generate a reception signal that is an electrical signal are provided, and the plurality of piezoelectric elements are arranged in a two-dimensional array, for example (see, for example, a patent) Reference 1).

従来、超音波探触子の長期間使用等により、超音波探触子が故障した場合には、超音波探触子自体の交換が実施されていた。しかし、超音波探触子の故障原因は、超音波探触子の筐体の中身の部品等にあることが殆どであった。そこで、超音波探触子自体を交換せず、超音波探触子の筐体の中に備えられた圧電素子や、圧電素子周辺の部品等の殆どの部品を一括して交換する技術が提案されている(特許文献2参照)。   Conventionally, when an ultrasonic probe breaks down due to long-term use of the ultrasonic probe, etc., the ultrasonic probe itself has been replaced. However, most of the causes of failure of the ultrasonic probe are the components in the case of the ultrasonic probe housing. Therefore, a technology that replaces most of the parts such as the piezoelectric elements provided in the case of the ultrasonic probe and parts around the piezoelectric elements without replacing the ultrasonic probe itself is proposed. (See Patent Document 2).

特開2004−088056号公報JP 2004-088056 A 特開2008−188174号公報JP 2008-188174 A

超音波探触子の故障の原因は、内部に備えられた圧電素子の故障によるものが殆どであり、特に、有機圧電材料を用いた圧電素子は、無機圧電材料を用いた圧電素子に比べて劣化し易く、故障の原因となる場合が多い。そのため、超音波探触子の筐体の中身の全てを一括して交換すると、本来は未だ使用可能な部品をも交換することになり、コスト高を免れない。   The cause of the failure of the ultrasonic probe is mostly due to the failure of the piezoelectric element provided therein, and in particular, the piezoelectric element using the organic piezoelectric material is compared with the piezoelectric element using the inorganic piezoelectric material. It is easy to deteriorate and often causes failure. For this reason, if all the contents of the ultrasonic probe casing are replaced at once, parts that are still usable can be replaced.

本発明は、故障の原因となり易い圧電素子、特に有機圧電素子を交換可能とし、低コストで故障から回復可能な超音波探触子および超音波診断装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an ultrasonic probe and an ultrasonic diagnostic apparatus that can replace a piezoelectric element that is likely to cause a failure, particularly an organic piezoelectric element, and can recover from the failure at low cost.

前述の目的は、下記に記載する発明により達成される。   The above object is achieved by the invention described below.

1.被検体内に第1超音波信号を送信する複数の送信用圧電素子と、
前記第1超音波信号が前記被検体内において反射されて生成された第2超音波信号を受信して電気信号に変換し、有機圧電材料で構成される複数の受信用圧電素子と、
前記電気信号を外部へ出力する出力手段と、
該複数の受信用圧電素子と前記被検体との間に配置される音響レンズと、を備え、
少なくとも前記音響レンズと、前記複数の受信用圧電素子とが一体となってユニット化され、該ユニットが交換可能に構成されていることを特徴とする超音波探触子。
1. A plurality of transmitting piezoelectric elements for transmitting the first ultrasonic signal into the subject;
Receiving a second ultrasonic signal generated by reflecting the first ultrasonic signal in the subject and converting it into an electrical signal; and a plurality of receiving piezoelectric elements made of an organic piezoelectric material;
Output means for outputting the electrical signal to the outside;
An acoustic lens disposed between the plurality of receiving piezoelectric elements and the subject,
An ultrasonic probe, wherein at least the acoustic lens and the plurality of receiving piezoelectric elements are integrated into a unit, and the unit is configured to be replaceable.

2.前記有機圧電材料は、フッ化ビニリデンの重合体、または、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体であることを特徴とする前記1に記載の超音波探触子。   2. 2. The ultrasonic probe according to 1 above, wherein the organic piezoelectric material is a polymer of vinylidene fluoride or a copolymer of vinylidene fluoride and trifluoroethylene.

3.前記複数の送信用圧電素子は無機圧電素子で構成されていることを特徴とする前記1または2に記載の超音波探触子。   3. 3. The ultrasonic probe according to 1 or 2, wherein the plurality of transmitting piezoelectric elements are composed of inorganic piezoelectric elements.

4.前記複数の受信用圧電素子は、前記複数の送信用圧電素子が前記被検体に前記第1超音波信号を送信する方向に、前記複数の送信用圧電素子上に積層されていることを特徴とする前記1から3の何れか1項に記載の超音波探触子。   4). The plurality of receiving piezoelectric elements are stacked on the plurality of transmitting piezoelectric elements in a direction in which the plurality of transmitting piezoelectric elements transmit the first ultrasonic signal to the subject. The ultrasonic probe according to any one of 1 to 3 above.

5.前記1から4の何れか1項に記載の超音波探触子と、
前記超音波探触子が出力する電気信号に含まれ、前記第1超音波信号の少なくとも基本周波数、または高調波周波数に相当する周波数を有する電気信号から、前記被検体内の超音波画像を生成する画像処理部と、
前記超音波画像を表示する表示部と、
前記受信用圧電素子の性能を計測するために超音波信号を送信する計測用圧電素子と、
前記ユニットの交換時期を使用者に知らせる通知を実施する通知手段と、
少なくとも前記通知手段と前記計測用圧電素子とを制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記性能が所定基準以下に劣化した場合に、前記通知を実施することを特徴とする超音波診断装置。
5). The ultrasonic probe according to any one of 1 to 4, and
An ultrasonic image in the subject is generated from an electric signal included in an electric signal output from the ultrasonic probe and having a frequency corresponding to at least a fundamental frequency or a harmonic frequency of the first ultrasonic signal. An image processing unit to
A display unit for displaying the ultrasonic image;
A measuring piezoelectric element that transmits an ultrasonic signal to measure the performance of the receiving piezoelectric element;
A notification means for notifying a user of the replacement time of the unit;
Control means for controlling at least the notification means and the piezoelectric element for measurement;
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the control unit performs the notification when the performance deteriorates below a predetermined standard.

6.前記計測用圧電素子は、前記複数の送信用圧電素子の中の少なくとも一つの送信用圧電素子であることを特徴とする前記5に記載の超音波診断装置。   6). 6. The ultrasonic diagnostic apparatus according to 5, wherein the measurement piezoelectric element is at least one transmission piezoelectric element among the plurality of transmission piezoelectric elements.

7.前記所定基準は、前記受信用圧電素子が変換した電気信号が、所定値以上であることを特徴とする前記5または6に記載の超音波診断装置。   7). 7. The ultrasonic diagnostic apparatus according to 5 or 6, wherein the predetermined reference is that an electric signal converted by the receiving piezoelectric element is a predetermined value or more.

8.前記1から4の何れか1項に記載の超音波探触子と、
前記超音波探触子が出力する電気信号に含まれ、前記第1超音波信号の少なくとも基本周波数、または高調波周波数に相当する周波数を有する電気信号から、前記被検体内の超音波画像を生成する画像処理部と、
前記超音波画像を表示する表示部と、
前記受信用圧電素子若しくは前記送信用圧電素子の使用時間を累積した累積使用時間を計測するカウンタと、
前記ユニットの交換時期を使用者に知らせる通知を実施する通知手段と、
少なくとも前記通知手段と前記カウンタとを制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記累積使用時間が所定時間を経過した場合に、前記通知を実施することを特徴とする超音波診断装置。
8). The ultrasonic probe according to any one of 1 to 4, and
An ultrasound image in the subject is generated from an electrical signal included in the electrical signal output by the ultrasound probe and having a frequency corresponding to at least a fundamental frequency or a harmonic frequency of the first ultrasound signal. An image processing unit to
A display unit for displaying the ultrasonic image;
A counter for measuring a cumulative usage time obtained by accumulating the usage time of the reception piezoelectric element or the transmission piezoelectric element;
A notification means for notifying a user of the replacement time of the unit;
Control means for controlling at least the notification means and the counter;
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the control unit performs the notification when the accumulated usage time has passed a predetermined time.

故障の原因となり易い圧電素子、特に有機圧電素子のみを交換できるようにし、低コストで故障から回復可能な超音波探触子および超音波診断装置を提供できる。   It is possible to provide an ultrasonic probe and an ultrasonic diagnostic apparatus that can replace only a piezoelectric element that is likely to cause a failure, particularly an organic piezoelectric element, and can recover from the failure at low cost.

実施形態における超音波診断装置S外観構成を示す図である。It is a figure which shows the external appearance structure of the ultrasound diagnosing device S in embodiment. 実施形態における超音波診断装置Sの電気的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical structure of the ultrasonic diagnosing device S in embodiment. 実施形態における超音波診断装置Sにおける超音波探触子2の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the ultrasound probe 2 in the ultrasound diagnosing device S in embodiment. 実施形態における超音波探触子2の部品構成を、無機圧電素子を有する第1圧電部221と、有機圧電素子を有する第2圧電部223に分離した状態の概要図である。It is a schematic diagram of the state which separated the component structure of the ultrasonic probe 2 in embodiment into the 1st piezoelectric part 221 which has an inorganic piezoelectric element, and the 2nd piezoelectric part 223 which has an organic piezoelectric element. 実施形態における超音波探触子2の部品構成を、第1圧電部221と、第2圧電部223とが離れるように分離し、斜めから見た概要斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view of the component configuration of the ultrasound probe 2 according to the embodiment, which is separated from the first piezoelectric portion 221 and the second piezoelectric portion 223 and viewed from an oblique direction. 実施形態における超音波探触子2の筐体の斜視図である。It is a perspective view of the housing | casing of the ultrasound probe 2 in embodiment. ユニット71を分離した状態の超音波探触子2の概要斜視図である。2 is a schematic perspective view of the ultrasound probe 2 in a state where a unit 71 is separated. FIG. 実施形態におけるユニット71の破断斜視図である。It is a fracture perspective view of unit 71 in an embodiment. 実施形態における信号線34とソケット73の嵌め込み方法を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the fitting method of the signal wire | line 34 and the socket 73 in embodiment. 実施形態における超音波探触子2の部品構成の斜視図である。It is a perspective view of the component structure of the ultrasonic probe 2 in embodiment. 実施形態における超音波探触子筐体本体112から蓋装部111を分離可能な構成とした超音波探触子2において、蓋装部111が分離された状態を示す概要図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which the lid portion 111 is separated in the ultrasonic probe 2 configured to be able to separate the lid portion 111 from the ultrasonic probe housing body 112 in the embodiment. 実施形態における有機圧電素子21の累積使用時間をカウントするフローチャート図である。It is a flowchart figure which counts the accumulation usage time of the organic piezoelectric element 21 in embodiment. 実施形態における有機圧電素子21の性能を電気信号への変換能力で計測するフローチャート図である。It is a flowchart figure which measures the performance of the organic piezoelectric element 21 in embodiment by the conversion capability to an electric signal.

以下に本発明の実施形態を図面により説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に限られるものではない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted.

図1は、実施形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。図2は、実施形態における超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。図3は、実施形態の超音波診断装置における超音波探触子の部品構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram illustrating an external configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment. FIG. 2 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment. FIG. 3 is a diagram illustrating a component configuration of an ultrasonic probe in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment.

超音波診断装置Sは、図1および図2に示すように、図略の生体等の被検体Hに対して超音波(以後、第1超音波信号とも称す)を送信すると共に、被検体Hで反射した超音波の反射波(以後、第2超音波信号とも称す)を受信する超音波探触子2と、超音波探触子2とケーブル3を介して接続され、超音波探触子2へケーブル3を介して電気信号の送信信号を送信することによって超音波探触子2に被検体Hに対して第1超音波信号を送信させると共に、超音波探触子2で受信された被検体H内からの第2超音波信号に応じて超音波探触子2で生成された電気信号の受信信号に基づいて被検体H内の内部状態を超音波画像として画像化する超音波診断装置本体1とを備えて構成される。   As shown in FIGS. 1 and 2, the ultrasonic diagnostic apparatus S transmits ultrasonic waves (hereinafter also referred to as a first ultrasonic signal) to a subject H such as a living body (not shown), and the subject H The ultrasonic probe 2 that receives the reflected wave of the ultrasonic wave reflected by the laser beam (hereinafter also referred to as a second ultrasonic signal) is connected to the ultrasonic probe 2 and the cable 3, and is connected to the ultrasonic probe. The ultrasonic probe 2 transmits the first ultrasonic signal to the subject H by transmitting a transmission signal of an electrical signal to the cable 2 via the cable 3 and received by the ultrasonic probe 2. Ultrasound diagnosis for imaging the internal state of the subject H as an ultrasound image based on the received signal of the electrical signal generated by the ultrasound probe 2 in response to the second ultrasound signal from the subject H The apparatus main body 1 is provided.

超音波診断装置本体1は、例えば、図2に示すように、操作入力部11と、送信部12と、受信部13と、信号処理部14と、画像処理部15と、表示部16と、制御部17と、通知灯駆動部18、記憶部20とを備えて構成されている。   For example, as shown in FIG. 2, the ultrasonic diagnostic apparatus main body 1 includes an operation input unit 11, a transmission unit 12, a reception unit 13, a signal processing unit 14, an image processing unit 15, a display unit 16, A control unit 17, a notification lamp driving unit 18, and a storage unit 20 are provided.

操作入力部11は、例えば、診断開始を指示するコマンドや被検体Hの個人情報等のデータを入力するものであり、複数の入力スイッチを備えた操作パネルやキーボード等である。   The operation input unit 11 inputs data such as a command for instructing start of diagnosis and personal information of the subject H, for example, and is an operation panel or a keyboard provided with a plurality of input switches.

送信部12は、制御部17の制御に従って、超音波探触子2へケーブル3を介して電気信号の送信信号を供給して超音波探触子2に第1超音波信号を発生させる回路である。送信部12は、例えば、高電圧のパルスを生成する高圧パルス発生器等を備えて構成される。受信部13は、制御部17の制御に従って、超音波探触子2からケーブル3を介して電気信号の受信信号を受信する回路であり、この受信信号を信号処理部14へ出力する。受信部13は、例えば、受信信号を予め設定された所定の増幅率で増幅する増幅器、および、この増幅器で増幅された受信信号をアナログ信号からディジタル信号へ変換するアナログ−ディジタル変換器等を備えて構成される。   The transmission unit 12 is a circuit that supplies a transmission signal of an electrical signal to the ultrasonic probe 2 via the cable 3 under the control of the control unit 17 and generates a first ultrasonic signal in the ultrasonic probe 2. is there. The transmission unit 12 includes, for example, a high voltage pulse generator that generates a high voltage pulse. The receiving unit 13 is a circuit that receives a reception signal of an electrical signal from the ultrasound probe 2 via the cable 3 under the control of the control unit 17, and outputs the reception signal to the signal processing unit 14. The receiving unit 13 includes, for example, an amplifier that amplifies the received signal with a predetermined amplification factor set in advance, an analog-digital converter that converts the received signal amplified by the amplifier from an analog signal to a digital signal, and the like. Configured.

信号処理部14は、制御部17の制御に従って、所定の信号を処理する回路であり、その信号処理した反射受信信号を画像処理部15へ出力する。反射受信信号は、第2超音波信号を受信することによって生成された信号である。   The signal processing unit 14 is a circuit that processes a predetermined signal under the control of the control unit 17, and outputs the reflected reception signal subjected to the signal processing to the image processing unit 15. The reflected reception signal is a signal generated by receiving the second ultrasonic signal.

画像処理部15は、制御部17の制御に従って、信号処理部14で信号処理された反射受信信号に基づいて例えばハーモニックイメージング技術等を用いて被検体H内の内部状態の超音波画像を生成する回路である。第2超音波信号に含まれる高調波周波数成分を受信してハーモニックイメージング技術を用いれば、基本周波数成分を用いて生成した超音波画像よりも高精細な超音波画像を得ることができる。本実施形態では、高調波周波数成分または基本周波数成分のどちらを採用してもよい。高調波周波数成分を用いる場合には3次以上の高調波を用いることで、より高精細な超音波画像を生成することができる。   Under the control of the control unit 17, the image processing unit 15 generates an ultrasonic image of the internal state in the subject H using, for example, a harmonic imaging technique based on the reflected reception signal signal-processed by the signal processing unit 14. Circuit. If the harmonic frequency component included in the second ultrasonic signal is received and the harmonic imaging technique is used, a higher-definition ultrasonic image than the ultrasonic image generated using the fundamental frequency component can be obtained. In the present embodiment, either a harmonic frequency component or a fundamental frequency component may be employed. When the harmonic frequency component is used, a higher-definition ultrasonic image can be generated by using third-order or higher harmonics.

表示部16は、制御部17の制御に従って、画像処理部15で生成された被検体H内の内部状態の画像を表示する装置である。表示部16は、例えば、CRTディスプレイ、LCD、ELディスプレイおよびプラズマディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。   The display unit 16 is a device that displays an image of the internal state in the subject H generated by the image processing unit 15 under the control of the control unit 17. The display unit 16 is, for example, a display device such as a CRT display, LCD, EL display, or plasma display, or a printing device such as a printer.

通知灯駆動部18は、後述するように、第2超音波信号を受信する受信用圧電素子の寿命が到来した際に、使用者に通知する通知灯19を駆動する機能を有する。   As will be described later, the notification lamp driving unit 18 has a function of driving a notification lamp 19 that notifies the user when the life of the receiving piezoelectric element that receives the second ultrasonic signal has expired.

記憶部20は、制御部17で実施される制御の手順に関するプログラム、定数、画像処理部15で得られた結果等を記憶させる。   The storage unit 20 stores programs, constants, results obtained by the image processing unit 15, and the like related to control procedures performed by the control unit 17.

制御部17は、例えば、マイクロプロセッサ、記憶素子およびその周辺回路等を備えて構成され、これら操作入力部11、送信部12、受信部13、信号処理部14、画像処理部15、表示部16、通知灯駆動部18および記憶部20を当該機能に応じてそれぞれ制御することによって超音波診断装置Sの全体制御を行う回路である。   The control unit 17 includes, for example, a microprocessor, a storage element, and peripheral circuits thereof. The operation input unit 11, the transmission unit 12, the reception unit 13, the signal processing unit 14, the image processing unit 15, and the display unit 16 are provided. This is a circuit that performs overall control of the ultrasonic diagnostic apparatus S by controlling the notification lamp driving unit 18 and the storage unit 20 in accordance with the function.

超音波探触子2は、通知灯19、入出力端子4を備える。通知灯19は、第2超音波信号を受信する受信用圧電素子の寿命が到来する前に、発光することで使用者に受信用圧電素子の寿命の到来が近づきつつあることを知らせ、受信用圧電素子の交換を促す。   The ultrasonic probe 2 includes a notification lamp 19 and an input / output terminal 4. The notification lamp 19 emits light before the end of the life of the receiving piezoelectric element that receives the second ultrasonic signal, thereby notifying the user that the end of the life of the receiving piezoelectric element is approaching. Encourage replacement of piezoelectric elements.

入出力端子4は、後述するように圧電部22が第2超音波信号を変換した電気信号を外部に出力する出力手段である。本実施形態では、送信部12からの信号を超音波探触子2に伝える入力手段としての機能を併せ持つ。入出力端子4は、ケーブル3の一端と着脱可能になるように構成されている。   The input / output terminal 4 is output means for outputting an electrical signal obtained by converting the second ultrasonic signal by the piezoelectric unit 22 to the outside, as will be described later. In the present embodiment, it also has a function as input means for transmitting a signal from the transmission unit 12 to the ultrasonic probe 2. The input / output terminal 4 is configured to be detachable from one end of the cable 3.

超音波探触子2の部品構造は、通知灯19の他に、図3に示すように、音響制動部材26と、音響整合層31と、圧電部22と、音響整合層23と、音響レンズ24とを備えて構成される。   As shown in FIG. 3, the component structure of the ultrasonic probe 2 includes an acoustic braking member 26, an acoustic matching layer 31, a piezoelectric unit 22, an acoustic matching layer 23, and an acoustic lens, in addition to the notification lamp 19. 24.

音響制動部材26は、超音波を吸収する材料から構成された平板状の部材であり、圧電部22から音響制動部材26方向へ放射される超音波を吸収するものである。   The acoustic braking member 26 is a flat plate member made of a material that absorbs ultrasonic waves, and absorbs ultrasonic waves radiated from the piezoelectric portion 22 toward the acoustic braking member 26.

圧電部22は、圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換するものである。圧電部22は、超音波診断装置本体1の送信部12からケーブル3を介して入力された送信の電気信号を第1超音波信号へ変換してこの第1超音波信号を送信すると共に、受信した第2超音波信号を電気信号へ変換してこの電気信号(受信信号)をケーブル3を介して超音波診断装置本体1の受信部13へ出力する。超音波探触子2が被検体Hに当接されることによって圧電部22で生成された第1超音波信号が被検体H内へ送信され、被検体H内からの第2超音波信号が圧電部22で受信される。   The piezoelectric unit 22 includes a piezoelectric material, and converts signals between an electric signal and an ultrasonic signal by using a piezoelectric phenomenon. The piezoelectric unit 22 converts a transmission electrical signal input from the transmission unit 12 of the ultrasonic diagnostic apparatus main body 1 via the cable 3 into a first ultrasonic signal, transmits the first ultrasonic signal, and receives the first ultrasonic signal. The converted second ultrasonic signal is converted into an electric signal, and this electric signal (reception signal) is output to the receiving unit 13 of the ultrasonic diagnostic apparatus body 1 via the cable 3. When the ultrasonic probe 2 is brought into contact with the subject H, the first ultrasonic signal generated by the piezoelectric unit 22 is transmitted into the subject H, and the second ultrasonic signal from within the subject H is transmitted. Received by the piezoelectric unit 22.

圧電部22は、例えば、本実施形態では、圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換することができる第1および第2圧電部221、223を備え、第1および第2圧電部221、223は、互いに積層されている。   For example, in this embodiment, the piezoelectric unit 22 includes a piezoelectric material, and can convert signals between an electric signal and an ultrasonic signal by using a piezoelectric phenomenon. The piezoelectric portions 221 and 223 are provided, and the first and second piezoelectric portions 221 and 223 are stacked on each other.

本実施形態では、第1および第2圧電部221、223は、中間層222を介して互いに積層されている。この中間層222は、第1圧電部221と第2圧電部223とを積層するための部材であり、第1圧電部221と第2圧電部223との音響インピーダンスを整合させるものである。   In the present embodiment, the first and second piezoelectric portions 221 and 223 are stacked on each other via the intermediate layer 222. The intermediate layer 222 is a member for laminating the first piezoelectric part 221 and the second piezoelectric part 223, and matches the acoustic impedance between the first piezoelectric part 221 and the second piezoelectric part 223.

このように圧電部22が2層の第1および第2圧電部221、223を備える。第1圧電部221は第1超音波信号を送信する複数の送信用圧電素子からなる。第2圧電部223は第2超音波信号を受信する複数の受信用圧電素子からなる。   As described above, the piezoelectric portion 22 includes two layers of the first and second piezoelectric portions 221 and 223. The first piezoelectric unit 221 includes a plurality of transmitting piezoelectric elements that transmit the first ultrasonic signal. The second piezoelectric unit 223 includes a plurality of receiving piezoelectric elements that receive the second ultrasonic signal.

このため、第1圧電部221を送信用により適したものとすることができると共に、第2圧電部223を受信用により適したものとすることができる。従って、第1および第2圧電部221、223がそれぞれ第1超音波信号の送信用圧電素子、および第2超音波信号の受信用圧電素子として最適化が可能となり、より高精度な画像を得ることが可能となる。さらに、第1および第2圧電部221、223が積層されているので、小型化が可能となる。   Therefore, the first piezoelectric unit 221 can be made more suitable for transmission, and the second piezoelectric unit 223 can be made more suitable for reception. Accordingly, the first and second piezoelectric portions 221 and 223 can be optimized as the first ultrasonic signal transmitting piezoelectric element and the second ultrasonic signal receiving piezoelectric element, respectively, and a higher-accuracy image is obtained. It becomes possible. Further, since the first and second piezoelectric portions 221 and 223 are stacked, the size can be reduced.

第1圧電部221は、例えば複数の無機圧電素子を備えた無機圧電素子アレイを有する。第2圧電部223は、例えば複数の有機圧電素子を備えた有機圧電素子アレイを有する。   The first piezoelectric unit 221 has an inorganic piezoelectric element array including a plurality of inorganic piezoelectric elements, for example. The second piezoelectric unit 223 includes, for example, an organic piezoelectric element array including a plurality of organic piezoelectric elements.

無機圧電素子アレイは、複数の無機圧電素子30と、無機圧電素子30同士の隙間に音響分離材を充填して作製される音響分離部32と、無機圧電素子30上に積層された共通接地電極25とを有す。   The inorganic piezoelectric element array includes a plurality of inorganic piezoelectric elements 30, an acoustic separation portion 32 that is manufactured by filling a gap between the inorganic piezoelectric elements 30 with an acoustic separation material, and a common ground electrode stacked on the inorganic piezoelectric elements 30. 25.

音響整合層31は、音響制動部材26と無機圧電素子30の各々の音響インピーダンスの中間の音響インピーダンスを有し、音響制動部材26と無機圧電素子30の音響インピーダンスの整合を図る。   The acoustic matching layer 31 has an acoustic impedance that is intermediate between the acoustic impedances of the acoustic braking member 26 and the inorganic piezoelectric element 30, and matches the acoustic impedance of the acoustic braking member 26 and the inorganic piezoelectric element 30.

各無機圧電素子30は、無機圧電材料から構成される圧電素子101における互いに対向する両面にそれぞれ電極102、103を備えて構成される。複数の無機圧電素子30は、互いに所定の間隔を空けて平面視にて1次元状(または2次元状)に配列され、音響制動部材26上に配置されている。   Each inorganic piezoelectric element 30 includes electrodes 102 and 103 on opposite surfaces of the piezoelectric element 101 made of an inorganic piezoelectric material. The plurality of inorganic piezoelectric elements 30 are arranged one-dimensionally (or two-dimensionally) in a plan view at a predetermined interval from each other, and are disposed on the acoustic braking member 26.

複数の無機圧電素子30は、超音波を送信するように構成されている。より具体的には、複数の無機圧電素子30には、送信部12からケーブル3と図示しない信号線33を介して電気信号が入力される。電気信号は、無機圧電素子30の電極102と電極103との間に入力される。複数の無機圧電素子30は、この電気信号を超音波信号に変換することによって第1超音波信号を送信する。   The plurality of inorganic piezoelectric elements 30 are configured to transmit ultrasonic waves. More specifically, an electrical signal is input to the plurality of inorganic piezoelectric elements 30 from the transmitter 12 via the cable 3 and a signal line 33 (not shown). The electric signal is input between the electrode 102 and the electrode 103 of the inorganic piezoelectric element 30. The plurality of inorganic piezoelectric elements 30 transmit the first ultrasonic signal by converting the electric signal into an ultrasonic signal.

音響分離部32は、無機圧電素子30の音響インピーダンスに比して値が大きく異なる低音響インピーダンス樹脂から構成され、音響インピーダンスが大きく異なることにより、音響分離材として働き、これら複数の無機圧電素子30の相互干渉を低減する機能を有する。音響分離部32によって各無機圧電素子30間におけるクロストークの低減が可能となる。   The acoustic separation unit 32 is made of a low acoustic impedance resin having a value that is significantly different from the acoustic impedance of the inorganic piezoelectric element 30. The acoustic separation unit 32 functions as an acoustic separation material due to the great difference in acoustic impedance. Has a function of reducing mutual interference. The acoustic separator 32 can reduce crosstalk between the inorganic piezoelectric elements 30.

共通接地電極25は、導電性の材料から構成され、図略の配線によって接地されており、そして、複数の無機圧電素子30上にまたがって直線状に積層されることによってこれら無機圧電素子30における各電極103を電気的に接地している。   The common ground electrode 25 is made of a conductive material, is grounded by an unillustrated wiring, and is laminated in a straight line across the plurality of inorganic piezoelectric elements 30 to thereby form the inorganic piezoelectric elements 30. Each electrode 103 is electrically grounded.

音響整合層23は、第2圧電部223の音響インピーダンスと音響レンズ24の音響インピーダンスとの整合をとる部材である。   The acoustic matching layer 23 is a member that matches the acoustic impedance of the second piezoelectric portion 223 and the acoustic impedance of the acoustic lens 24.

有機圧電素子21は、所定の厚さを持った平板状の有機圧電材料から成る圧電素子105と、圧電素子105の一方主面に形成された互いに分離した複数の電極106と、圧電素子105の他方主面に略全面に亘って一様に形成された電極107とを備えて構成されている。圧電素子105は一つのシート状の圧電素子である。   The organic piezoelectric element 21 includes a piezoelectric element 105 made of a flat organic piezoelectric material having a predetermined thickness, a plurality of separated electrodes 106 formed on one main surface of the piezoelectric element 105, and a piezoelectric element 105. The other main surface is configured to include an electrode 107 that is uniformly formed over substantially the entire surface. The piezoelectric element 105 is a single sheet-like piezoelectric element.

複数の電極106が圧電素子105の一方主面に形成されることによって、有機圧電素子アレイ4は、1個の電極107と圧電素子105と電極106とから成る有機圧電素子21を2次元状に備えおり、各圧電素子が個別に動作する。   By forming a plurality of electrodes 106 on one main surface of the piezoelectric element 105, the organic piezoelectric element array 4 includes an organic piezoelectric element 21 including one electrode 107, the piezoelectric element 105, and the electrode 106 in a two-dimensional shape. Each piezoelectric element operates individually.

有機圧電素子アレイ4における複数の有機圧電素子21は、個別に機能させるために無機圧電素子22のように個々に分離する必要がなく、一体的なシート状で構成することが可能である。   The plurality of organic piezoelectric elements 21 in the organic piezoelectric element array 4 do not need to be individually separated like the inorganic piezoelectric elements 22 in order to function individually, and can be configured as an integral sheet.

図3では、21で示される部分のように、電極107と圧電素子105と電極106とで形成される部分を一つの各々有機圧電素子、すなわち有機圧電素子21とみなすことができる。   In FIG. 3, a portion formed by the electrode 107, the piezoelectric element 105, and the electrode 106, such as a portion indicated by 21, can be regarded as one organic piezoelectric element, that is, the organic piezoelectric element 21.

無機圧電素子の厚さは、例えば、送信すべき超音波の周波数や無機圧電材料の種類等によって適宜に設定される。無機圧電材料は、例えば、いわゆるPZT、水晶、ニオブ酸リチウム(LiNbO)、ニオブ酸タンタル酸カリウム(K(Ta,Nb)O)、チタン酸バリウム(BaTiO)、タンタル酸リチウム(LiTaO)およびチタン酸ストロンチウム(SrTiO)等である。本実施形態では、このように送信パワーを大きくすることが可能な無機圧電素子が第1圧電部221に用いられている。 The thickness of the inorganic piezoelectric element is appropriately set depending on, for example, the frequency of ultrasonic waves to be transmitted and the type of inorganic piezoelectric material. Examples of the inorganic piezoelectric material include so-called PZT, quartz, lithium niobate (LiNbO 3 ), potassium tantalate niobate (K (Ta, Nb) O 3 ), barium titanate (BaTiO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3). And strontium titanate (SrTiO 3 ). In the present embodiment, an inorganic piezoelectric element that can increase the transmission power in this way is used for the first piezoelectric portion 221.

そして、本実施形態における有機圧電素子の厚さは、例えば、受信すべき超音波の周波数や有機圧電材料の種類等によって適宜に設定されるが、例えば、中心周波数8MHzの超音波を受信する場合では、この有機圧電素子の厚さは、約50μmである。   The thickness of the organic piezoelectric element in the present embodiment is appropriately set depending on, for example, the frequency of the ultrasonic wave to be received and the type of the organic piezoelectric material. For example, when receiving an ultrasonic wave having a center frequency of 8 MHz Then, the thickness of this organic piezoelectric element is about 50 μm.

有機圧電材料には、例えば、フッ化ビニリデンの重合体や、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体を用いることができる。フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体の場合、共重合比によって厚み方向の電気機械結合定数(圧電効果)が変化するので、例えば、前者の共重合比が60〜99モル%が好ましいが、無機圧電素子と有機圧電素子を重ねる時に使用する有機結合剤の使用方法にもよるので、その最適値は変化する。最も好ましい前者の共重合比の範囲は85〜99モル%である。フッ化ビニリデンを85〜99モル%にして、パーフルオロアルキルビニルエーテル、パーフルオロアルコキシエチレン、パーフルオロヘキサエチレン等を1〜15モル%にしたポリマーは、送信用無機圧電素子と受信用有機圧電素子との組み合わせにおいて、送信における基本周波波を抑制して、高調波周波数成分(例えば3次高調波周波数成分)の受信の感度を高めることができる。   As the organic piezoelectric material, for example, a polymer of vinylidene fluoride or a copolymer of vinylidene fluoride and trifluoroethylene can be used. In the case of a copolymer of vinylidene fluoride and trifluoroethylene, since the electromechanical coupling constant (piezoelectric effect) in the thickness direction varies depending on the copolymerization ratio, for example, the former copolymerization ratio is preferably 60 to 99 mol%. The optimum value varies depending on the method of using an organic binder used when the inorganic piezoelectric element and the organic piezoelectric element are stacked. The most preferable range of the former copolymerization ratio is 85 to 99 mol%. A polymer in which 85 to 99 mol% of vinylidene fluoride and 1 to 15 mol% of perfluoroalkyl vinyl ether, perfluoroalkoxyethylene, perfluorohexaethylene, etc. are used as an inorganic piezoelectric element for transmission and an organic piezoelectric element for reception In this combination, it is possible to suppress the fundamental frequency wave in the transmission and increase the sensitivity of reception of the harmonic frequency component (for example, the third harmonic frequency component).

フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体は、薄膜化、大面積化等の加工性に比較的優れ、任意の形状、形態の物が作ることができ、弾性率が低い、誘電率が低い等の特徴を持つため、超音波信号を受信する圧電素子としての使用に際しては、高感度な検出を可能とする特徴を持っている。また、これらの有機圧電材料は、高周波特性、広帯域特性を必要とするハーモニックイメージング技術における圧電材料として適している。   The copolymer of vinylidene fluoride and trifluoroethylene is relatively excellent in processability such as thinning and large area, can be made in any shape and form, has low elastic modulus, and low dielectric constant Therefore, when used as a piezoelectric element that receives an ultrasonic signal, it has a feature that enables highly sensitive detection. Further, these organic piezoelectric materials are suitable as piezoelectric materials in harmonic imaging technology that requires high-frequency characteristics and broadband characteristics.

この他、例えば、ポリシアノビニリデン、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)のようなジイソシアネート化合物と4,4′−ジアミノジフェニルメタン(MDA)のようなジアミン化合物よりつくるウレイン基から構成されるポリウレア樹脂等の有機圧電材料も好適である。   In addition, for example, polyurea resin formed from a ureine group formed from a diisocyanate compound such as polycyanovinylidene, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) and a diamine compound such as 4,4'-diaminodiphenylmethane (MDA). Organic piezoelectric materials such as these are also suitable.

また、上述したように本実施形態では、圧電部22の第1圧電部221は、超音波診断装置本体1の送信部12からケーブル3を介して電気信号が入力され、この電気信号を第1超音波信号へ変換し、この変換した第1超音波信号を中間層222、第2圧電部223、音響整合層23および音響レンズ24を介して被検体Hへ送信する。そして、圧電部22の第2圧電部223は、第2超音波信号が音響レンズ24および音響整合層23を介して被検体Hから受信され、この受信された第2超音波信号を電気信号へ変換し、この変換した電気信号を受信信号としてケーブル3を介して超音波診断装置本体1の受信部13へ出力する。本実施形態では、上述したように第1圧電部221が無機圧電素子であり、送信パワーを比較的簡単な構造で大きくすることが可能となるため、このような圧電部22を備えた超音波探触子2は、高調波の反射波を得るために比較的大きなパワーで基本波の第1超音波信号を送信することが必要なハーモニックイメージング技術に好適であり、より高精度な超音波画像の提供が可能となる。そして、本実施形態では、上述したように第2圧電部223が有機圧電素子であり、周波数帯域を比較的簡単な構造で広帯域にすることが可能となるため、このような圧電部22を備えた超音波探触子2は、高調波の第2超音波信号を受信することが必要なハーモニックイメージング技術に好適であり、より高精度な超音波画像の提供が可能となる。   Further, as described above, in the present embodiment, the first piezoelectric unit 221 of the piezoelectric unit 22 receives an electrical signal from the transmission unit 12 of the ultrasonic diagnostic apparatus body 1 via the cable 3, and this electrical signal is input to the first piezoelectric unit 22. This is converted into an ultrasonic signal, and the converted first ultrasonic signal is transmitted to the subject H through the intermediate layer 222, the second piezoelectric unit 223, the acoustic matching layer 23, and the acoustic lens 24. The second piezoelectric unit 223 of the piezoelectric unit 22 receives the second ultrasonic signal from the subject H via the acoustic lens 24 and the acoustic matching layer 23, and converts the received second ultrasonic signal into an electrical signal. The converted electrical signal is output as a reception signal to the reception unit 13 of the ultrasonic diagnostic apparatus body 1 via the cable 3. In the present embodiment, as described above, the first piezoelectric portion 221 is an inorganic piezoelectric element, and the transmission power can be increased with a relatively simple structure. Therefore, an ultrasonic wave having such a piezoelectric portion 22 is provided. The probe 2 is suitable for a harmonic imaging technique that needs to transmit the first ultrasonic signal of the fundamental wave with a relatively large power in order to obtain a reflected wave of a harmonic, and a more accurate ultrasonic image. Can be provided. In the present embodiment, as described above, the second piezoelectric portion 223 is an organic piezoelectric element, and the frequency band can be widened with a relatively simple structure. The ultrasonic probe 2 is suitable for a harmonic imaging technique that needs to receive a second ultrasonic signal of higher harmonics, and can provide a more accurate ultrasonic image.

そして、本実施形態では、圧電部22における第1および第2圧電部221、223は、第1圧電部221が被検体Hの方向へ第1超音波信号を送信する方向に、第2圧電部223が第1圧電部221上に積層されている。より具体的には、第1圧電部221上に中間層222を介して第2圧電部223が積層されている。このように、第1圧電部221上に第2圧電部223が積層されて一体化することで、小型の超音波探触子2を構成することができる。   In the present embodiment, the first and second piezoelectric units 221 and 223 in the piezoelectric unit 22 are arranged in the direction in which the first piezoelectric unit 221 transmits the first ultrasonic signal in the direction of the subject H. 223 is stacked on the first piezoelectric portion 221. More specifically, the second piezoelectric part 223 is laminated on the first piezoelectric part 221 with the intermediate layer 222 interposed. Thus, the small piezoelectric probe 2 can be configured by stacking and integrating the second piezoelectric portion 223 on the first piezoelectric portion 221.

このような、超音波診断装置Sにおいては、経年変化等により、超音波探触子2が故障する場合がある。超音波探触子の故障の原因は、内部に備えられた圧電素子の故障によるものが殆どである。特に、有機圧電材料を用いた圧電素子は、無機圧電材料を用いた圧電素子に比べて、劣化により、性能が許容レベルを示す所定基準以下になり易く、故障の原因となる場合が多い。   In such an ultrasonic diagnostic apparatus S, the ultrasonic probe 2 may break down due to secular change or the like. The cause of the failure of the ultrasonic probe is mostly due to the failure of the piezoelectric element provided inside. In particular, a piezoelectric element using an organic piezoelectric material is likely to cause a failure because its performance tends to fall below a predetermined standard indicating an acceptable level due to deterioration as compared with a piezoelectric element using an inorganic piezoelectric material.

そこで、本実施形態では、故障の原因となり易い圧電素子、特に有機圧電素子を交換できるようにし、低コストで故障から回復可能な超音波診断装置を提供する。   Therefore, in the present embodiment, an ultrasonic diagnostic apparatus capable of replacing a piezoelectric element that is likely to cause a failure, particularly an organic piezoelectric element, and recovering from the failure at low cost is provided.

故障は機能劣化により発生するので、性能が所定基準以下に劣化したと判断される時に有機圧電素子を交換する。   Since the failure occurs due to functional deterioration, the organic piezoelectric element is replaced when it is determined that the performance has deteriorated below a predetermined standard.

最初に有機圧電素子が交換可能な超音波探触子2の部品構成について説明する。   First, the component configuration of the ultrasonic probe 2 in which the organic piezoelectric element can be replaced will be described.

図4は、超音波探触子2の部品構成を、無機圧電素子を有する第1圧電部221と、有機圧電素子を有する第2圧電部223に分離した状態の概要図である。   FIG. 4 is a schematic view showing a state in which the component configuration of the ultrasound probe 2 is separated into a first piezoelectric part 221 having an inorganic piezoelectric element and a second piezoelectric part 223 having an organic piezoelectric element.

超音波探触子2の部品構成は、上記のように、音響制動部材26と、音響整合層31と、圧電部22と、音響整合層23と、音響レンズ24とを備えて構成される。圧電部22における第2圧電部223が有機圧電素子を有し、第1圧電部221が無機圧電素子を有す。使用者は、有機圧電素子を有する第2圧電部223を、図4に示すように第1圧電部221から切り離して交換する。図4では、第2圧電部223と第1圧電部221との間にある中間層222が第2圧電部223側に備えられるように示したが、第1第2圧電部223、第2圧電部223のどちらに備えられるようにしてもよい。また、同じ音響インピーダンスの中間層222を二つ設けて、第1圧電部221、第2圧電部223の各々に備えられるように分離してもよい。   As described above, the component configuration of the ultrasonic probe 2 includes the acoustic braking member 26, the acoustic matching layer 31, the piezoelectric unit 22, the acoustic matching layer 23, and the acoustic lens 24. The second piezoelectric part 223 in the piezoelectric part 22 has an organic piezoelectric element, and the first piezoelectric part 221 has an inorganic piezoelectric element. The user replaces the second piezoelectric part 223 having the organic piezoelectric element by separating it from the first piezoelectric part 221 as shown in FIG. In FIG. 4, the intermediate layer 222 located between the second piezoelectric portion 223 and the first piezoelectric portion 221 is shown to be provided on the second piezoelectric portion 223 side, but the first second piezoelectric portion 223 and the second piezoelectric portion are shown. Either of the parts 223 may be provided. Alternatively, two intermediate layers 222 having the same acoustic impedance may be provided and separated so as to be provided in each of the first piezoelectric portion 221 and the second piezoelectric portion 223.

図5は、超音波探触子2の部品構成を、第1圧電部221と、第2圧電部223とが離れるように分離し、斜めから見た概要斜視図である。本超音波探触子2の部品構成においては、圧電素子が1次元に配列された圧電素子アレイを例に説明するが、2次元に配列された圧電素子アレイであってもよい。   FIG. 5 is a schematic perspective view of the component configuration of the ultrasound probe 2 as viewed from an oblique direction, with the first piezoelectric portion 221 and the second piezoelectric portion 223 separated from each other. In the component configuration of the ultrasonic probe 2, a piezoelectric element array in which piezoelectric elements are arranged one-dimensionally will be described as an example. However, a piezoelectric element array arranged in two dimensions may be used.

無機圧電素子30における電極103には外部から電圧を印加するための信号線33が接続されている。信号線33は、無機圧電素子30の各々に外部からの信号を伝達する導線の集合体である。   A signal line 33 for applying a voltage from the outside is connected to the electrode 103 in the inorganic piezoelectric element 30. The signal line 33 is an assembly of conducting wires that transmit an external signal to each of the inorganic piezoelectric elements 30.

有機圧電素子21における電極106には外部から電圧を印加するための信号線34が接続されている。信号線34は、有機圧電素子21の各々に外部からの信号を伝達する導線の集合体である。   A signal line 34 for applying a voltage from the outside is connected to the electrode 106 in the organic piezoelectric element 21. The signal line 34 is an assembly of conducting wires that transmit signals from the outside to each of the organic piezoelectric elements 21.

次に超音波探触子2の筐体について説明する。図6は超音波探触子2の筐体の斜視図である。超音波探触子2の上部には音響レンズ24の上面が露出しており、超音波探触子2を被検体Hに当接すると音響レンズ24の上面が被検体Hに接するようになっており、第1超音波信号が空気を介さずに被検体H内に伝播する。超音波探触子2には後述するように、有機圧電素子21の性能が所定基準以下に劣化したことを使用者に通知するためにLED(不図示)が備えられ、LED窓61を通してLEDの発光が使用者に目視できるようになっている。   Next, the housing of the ultrasonic probe 2 will be described. FIG. 6 is a perspective view of the housing of the ultrasonic probe 2. The upper surface of the acoustic lens 24 is exposed at the upper portion of the ultrasonic probe 2, and when the ultrasonic probe 2 is brought into contact with the subject H, the upper surface of the acoustic lens 24 comes into contact with the subject H. Thus, the first ultrasonic signal propagates into the subject H without passing through the air. As will be described later, the ultrasonic probe 2 is provided with an LED (not shown) for notifying the user that the performance of the organic piezoelectric element 21 has deteriorated below a predetermined standard. The light emission is visible to the user.

超音波探触子2において、前述のように、無機圧電素子を有する第1圧電部221と、有機圧電素子を有する第2圧電部223に分離可能に構成するには、例えば、図7に示すように、超音波探触子2を超音波探触子筐体本体72と交換部であるユニット71とに分離できるように構成する。図7は、ユニット71を分離した状態の超音波探触子2の概要斜視図である。超音波探触子筐体本体72とユニット71との取り外しは、使用者が簡単にできるように、図示しないネジ穴を超音波探触子筐体本体72とユニット71の接触部分に空け、ユニット71側から図示しないネジを締めることで固定する機構など、公知の固定機構を採用できる。また、超音波探触子筐体本体72とユニット71の接触面にOリング用の溝74を形成し、Oリングを嵌め込むことで、超音波探触子筐体本体72とユニット71とが密着性よく固定でき、防水性能も確保することができる。ユニット71側には有機圧電素子を有する第2圧電部223が備えられている。   In the ultrasonic probe 2, as described above, in order to be configured to be separable into the first piezoelectric portion 221 having an inorganic piezoelectric element and the second piezoelectric portion 223 having an organic piezoelectric element, for example, as shown in FIG. As described above, the ultrasonic probe 2 is configured to be separable into the ultrasonic probe housing main body 72 and the unit 71 which is an exchange unit. FIG. 7 is a schematic perspective view of the ultrasonic probe 2 with the unit 71 separated. To remove the ultrasonic probe casing main body 72 and the unit 71, a screw hole (not shown) is formed in the contact portion between the ultrasonic probe casing main body 72 and the unit 71 so that the user can easily remove the unit. A known fixing mechanism such as a mechanism for fixing by tightening a screw (not shown) from the 71 side can be adopted. In addition, an O-ring groove 74 is formed on the contact surface between the ultrasonic probe casing main body 72 and the unit 71, and the O-ring is fitted into the ultrasonic probe casing main body 72 and the unit 71. It can be fixed with good adhesion, and waterproof performance can be secured. On the unit 71 side, a second piezoelectric portion 223 having an organic piezoelectric element is provided.

図8は、ユニット71の破断斜視図である。ユニット71の中には前述のように、第2圧電部223等が備えられており、図示しない機構を用いて、ユニット71の筐体と固定されている。ユニット71を超音波探触子筐体本体72に装荷し固定することで、分離されていた無機圧電素子を有する第1圧電部221と、有機圧電素子を有する第2圧電部223とが負荷なく接触するように設計する。ユニット71を超音波探触子筐体本体72に装荷する際には、ユニット71にある第2圧電部223に備えられた信号線34を、超音波探触子筐体本体72側に設けたソケット73に嵌め込む。こうすることで、被検体Hからの反射してきた第2超音波信号を、第2圧電部223における有機圧電素子21の各々が受信して電気信号に変換し、ケーブル3を介して超音波診断装置本体1に備えられた受信部13へ伝達される。   FIG. 8 is a cutaway perspective view of the unit 71. As described above, the unit 71 includes the second piezoelectric portion 223 and the like, and is fixed to the casing of the unit 71 using a mechanism (not shown). By loading and fixing the unit 71 to the ultrasonic probe housing main body 72, the first piezoelectric part 221 having the separated inorganic piezoelectric element and the second piezoelectric part 223 having the organic piezoelectric element are not loaded. Design to touch. When the unit 71 is loaded on the ultrasonic probe housing main body 72, the signal line 34 provided in the second piezoelectric portion 223 in the unit 71 is provided on the ultrasonic probe housing main body 72 side. Fit into the socket 73. By doing so, each of the organic piezoelectric elements 21 in the second piezoelectric unit 223 receives the second ultrasonic signal reflected from the subject H and converts it into an electric signal, and ultrasonic diagnosis is performed via the cable 3. The data is transmitted to the receiving unit 13 provided in the apparatus main body 1.

信号線34をソケット73に嵌め込む概要を、図9を用いて説明する。図9は、信号線34とソケット73の嵌め込み方法を表す模式図である。図9(a)に示すように、ソケット73は雌の端子であり、信号線34は雄の端子である。信号線34は、各有機圧電素子21に接続する導線91と、当該導線を束ねる筐体からなる。ソケット73には、各有機圧電素子21と導通する導通部92が並列されている。図9(b)に示すように、ソケット73から離れた位置にある信号線34を、図(c)、(d)に示すように嵌め込むと、各導線91と、導通部92とが接触し導通するようになっている。   An outline of fitting the signal line 34 into the socket 73 will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a method for fitting the signal line 34 and the socket 73. As shown in FIG. 9A, the socket 73 is a female terminal, and the signal line 34 is a male terminal. The signal line 34 includes a conductive wire 91 connected to each organic piezoelectric element 21 and a casing that bundles the conductive wires. In the socket 73, conductive portions 92 that are electrically connected to the organic piezoelectric elements 21 are arranged in parallel. As shown in FIG. 9 (b), when the signal line 34 located away from the socket 73 is fitted as shown in FIGS. 9 (c) and (d), each conducting wire 91 and the conducting portion 92 come into contact with each other. And it is designed to conduct.

なお、第1圧電部221における無機圧電素子30へは、超音波診断装置本体1に備えられた送信部12からケーブル3と信号線33を介して電気信号が供給される。   An electrical signal is supplied to the inorganic piezoelectric element 30 in the first piezoelectric unit 221 from the transmission unit 12 provided in the ultrasonic diagnostic apparatus main body 1 via the cable 3 and the signal line 33.

このように、超音波探触子2において、無機圧電素子を有する第1圧電部221と、有機圧電素子21を有する第2圧電部223に分離できるよう構成する。   As described above, the ultrasonic probe 2 is configured to be separable into the first piezoelectric part 221 having the inorganic piezoelectric element and the second piezoelectric part 223 having the organic piezoelectric element 21.

第1圧電部221と第2圧電部223との間には中間層222が存在するので、有機圧電素子21を交換する際には、中間層222を分離することになる。   Since the intermediate layer 222 exists between the first piezoelectric portion 221 and the second piezoelectric portion 223, the intermediate layer 222 is separated when the organic piezoelectric element 21 is replaced.

ところで、無機圧電素子30は有機圧電素子21より、性能が所定基準以下に劣化して超音波診断の使用に耐えなくなる時間、すなわち寿命が長いとは言え、無機圧電素子30にも寿命が存在する。そのため、無機圧電素子30を交換したいという要求がある。無機圧電素子30は有機圧電素子21の筐体本体側に存在するので、無機圧電素子30のみを交換するより、有機圧電素子21と供に交換することが構造として簡単であり、コストの面でも望ましい。そこで、上記のように有機圧電素子21を無機圧電素子30と分離して交換する場合以外にも、超音波探触子2自体を一つのユニットと看做して超音波探触子筐体本体から交換可能としてもよい。このように、有機圧電素子21と供にする無機圧電素子30の交換について以下に説明する。図10は超音波探触子2の部品構成の斜視図である。この超音波探触子2の部品構成全体を一体として交換する。   By the way, the inorganic piezoelectric element 30 has a longer life than the organic piezoelectric element 21 because its performance deteriorates below a predetermined standard and cannot withstand the use of ultrasonic diagnosis, that is, the life is long. . Therefore, there is a demand for replacing the inorganic piezoelectric element 30. Since the inorganic piezoelectric element 30 is present on the housing main body side of the organic piezoelectric element 21, it is easier to replace the organic piezoelectric element 21 together with the organic piezoelectric element 21 than to replace only the inorganic piezoelectric element 30, and in terms of cost. desirable. Therefore, in addition to the case where the organic piezoelectric element 21 is separated and replaced with the inorganic piezoelectric element 30 as described above, the ultrasonic probe 2 itself is regarded as one unit and the ultrasonic probe housing main body. May be exchangeable. The replacement of the inorganic piezoelectric element 30 used with the organic piezoelectric element 21 will be described below. FIG. 10 is a perspective view of the component configuration of the ultrasonic probe 2. The entire component configuration of the ultrasonic probe 2 is replaced as a unit.

図11は超音波探触子筐体本体112から蓋装部111を分離可能な構成とした超音波探触子2において、蓋装部111が分離された状態を示す概要図である。   FIG. 11 is a schematic view showing a state in which the lid portion 111 is separated in the ultrasonic probe 2 having a configuration in which the lid portion 111 can be separated from the ultrasonic probe housing main body 112.

超音波探触子2は超音波探触子筐体本体112と蓋装部111とからなる。超音波探触子2の部品構成は超音波探触子筐体本体112側に据え付けられるよう、超音波探触子筐体本体112と超音波探触子2に図示しない着脱機構が搭載されている。超音波探触子2における信号線33、34は各々ソケット73、113に嵌め込む。   The ultrasonic probe 2 includes an ultrasonic probe housing main body 112 and a cover part 111. The ultrasonic probe 2 has a detachable mechanism (not shown) mounted on the ultrasonic probe casing main body 112 and the ultrasonic probe 2 so that the component configuration of the ultrasonic probe 2 is installed on the ultrasonic probe casing main body 112 side. Yes. The signal lines 33 and 34 in the ultrasonic probe 2 are fitted in the sockets 73 and 113, respectively.

超音波探触子筐体本体112と蓋装部111との取り外しや固定機構は図7で説明した取り外しや固定機構と同様である。また、超音波探触子筐体本体112と蓋装部111の接触面にOリング用の溝114を形成し、Oリングを嵌め込むことで、防水性能等を確保することも同様である。   The removal and fixing mechanism of the ultrasonic probe housing main body 112 and the lid portion 111 is the same as the removal and fixing mechanism described in FIG. Similarly, the O-ring groove 114 is formed on the contact surface between the ultrasonic probe housing main body 112 and the lid portion 111, and the O-ring is fitted to ensure the waterproof performance and the like.

以上のような交換可能なユニットは、上記のように、有機圧電素子21や無機圧電素子30が故障した場合に交換される。特に有機圧電素子21は、無機圧電素子30に比べて性能の劣化の進み具合が早い。また、有機圧電素子21の性能が所定基準以下に劣化したこと、または、所定基準以下に劣化しそうな状態であることを使用者が知ることができれば、超音波診断装置Sに故障が発生することを未然に防ぐことができる。そこで、本実施形態では、有機圧電素子1の性能が所定基準以下に劣化したことを使用者に通知するフロー(以下、通知フローとも称する)を採用する。具体的には、有機圧電素子21の性能をオンデマンドで計測して判断する方法を採用する(以下、通知フロー1とも称す)。   The replaceable unit as described above is replaced when the organic piezoelectric element 21 or the inorganic piezoelectric element 30 fails as described above. In particular, the organic piezoelectric element 21 progresses in deterioration of performance faster than the inorganic piezoelectric element 30. Further, if the user can know that the performance of the organic piezoelectric element 21 has deteriorated below a predetermined standard, or that the organic piezoelectric element 21 is likely to deteriorate below the predetermined standard, a failure will occur in the ultrasonic diagnostic apparatus S. Can be prevented in advance. Therefore, in this embodiment, a flow (hereinafter also referred to as a notification flow) for notifying the user that the performance of the organic piezoelectric element 1 has deteriorated below a predetermined standard is adopted. Specifically, a method of measuring and judging the performance of the organic piezoelectric element 21 on demand is adopted (hereinafter also referred to as notification flow 1).

また、実際に有機圧電素子21の性能を計測しなくとも、予め、有機圧電素子21の性能が所定時間を下回る累積使用時間を求めておき、超音波診断において有機圧電素子21の使用時間をカウントして性能が所定基準を下回る累積使用時間に到達したか否かを判断するという方法でもよい(以下、通知フロー2とも称す)。ここで、累積使用時間とは、受信用圧電素子としての有機圧電素子21の使用時間である。本通知フロー2は送信用圧電素子としての無機圧電素子30にも適用できる。   Further, even if the performance of the organic piezoelectric element 21 is not actually measured, an accumulated usage time in which the performance of the organic piezoelectric element 21 falls below a predetermined time is obtained in advance, and the usage time of the organic piezoelectric element 21 is counted in ultrasonic diagnosis. Then, it may be a method of determining whether or not the accumulated usage time is less than a predetermined standard (hereinafter also referred to as notification flow 2). Here, the cumulative usage time is the usage time of the organic piezoelectric element 21 as a receiving piezoelectric element. This notification flow 2 can also be applied to the inorganic piezoelectric element 30 as a transmitting piezoelectric element.

最初に、通知フロー1について説明する。通知フロー1は、所定の計測用圧電素子に所定の超音波信号を送信させ、有機圧電素子21が変換した電気信号をオンデマンドで計測し、有機圧電素子21の性能、すなわち電気信号(電圧値)に変換する能力が、所定基準以下に劣化しているか判断するというものである。   First, the notification flow 1 will be described. In the notification flow 1, a predetermined ultrasonic signal is transmitted to a predetermined measurement piezoelectric element, an electric signal converted by the organic piezoelectric element 21 is measured on demand, and the performance of the organic piezoelectric element 21, that is, an electric signal (voltage value) is measured. It is determined whether the ability to convert to) has deteriorated below a predetermined standard.

所定の超音波信号を発生させる圧電素子である計測用圧電素子は、別途設けてもよいし、既に超音波探触子2に備えられた圧電素子を用いてもよい。例えば、無機圧電素子30を用いても良いし、有機圧電素子21の一部の圧電素子を用いても良い。例として、無機圧電素子30を用いて超音波信号を送信し、送信された超音波信号を直接に有機圧電素子21で受信して有機圧電素子21の性能を計測するフローについて図13を用いて説明する。図13は、有機圧電素子21の性能を電気信号への変換能力で計測するフローチャート図である。   A piezoelectric element for measurement, which is a piezoelectric element that generates a predetermined ultrasonic signal, may be provided separately, or a piezoelectric element already provided in the ultrasonic probe 2 may be used. For example, the inorganic piezoelectric element 30 may be used, or a part of the piezoelectric elements of the organic piezoelectric element 21 may be used. As an example, FIG. 13 shows a flow of transmitting an ultrasonic signal using the inorganic piezoelectric element 30 and directly receiving the transmitted ultrasonic signal by the organic piezoelectric element 21 to measure the performance of the organic piezoelectric element 21. explain. FIG. 13 is a flowchart for measuring the performance of the organic piezoelectric element 21 by the ability to convert to an electric signal.

以下のフローは超音波診断を実施する直前に行っても良いし、超音波診断を実施している間に行っても良い。例えば、制御部17が本フローを所定の時期に自動的に行うように予め制御部17にプログラムしておいてもよい。また、例えば、使用者が超音波診断を実施するために超音波診断装置Sの電源を投入した後に、制御部17が本フローを行うようにプログラムしておいてもよい。以下のフローでは、最初に、使用者が超音波診断を実施するために超音波診断装置Sの電源を投入した後に、実施されることとする。最初に使用者は超音波診断装置Sに設けられた電源スイッチをONにし、電源を投入する(ステップS1)。すると制御部17は所定の時間経過後に、無機圧電素子30に所定の振幅値を有する超音波信号を送信させる(ステップS2)。この時、超音波探触子2は被検体Hに当接されていないことが望ましい。被検体Hに当接されていると、被検体Hから反射してくる超音波信号を受信することになり、好ましくない。表示部16に、超音波探触子2を被検体Hに当接させないような通知を表示させてもよい。   The following flow may be performed immediately before the ultrasonic diagnosis is performed, or may be performed while the ultrasonic diagnosis is being performed. For example, the control unit 17 may be programmed in advance so that the control unit 17 automatically performs this flow at a predetermined time. Further, for example, the control unit 17 may be programmed to perform this flow after the user turns on the power of the ultrasound diagnostic apparatus S in order to perform ultrasound diagnosis. It is assumed that the following flow is performed after the user first turns on the ultrasonic diagnostic apparatus S in order to perform ultrasonic diagnosis. First, the user turns on the power switch provided in the ultrasonic diagnostic apparatus S and turns on the power (step S1). Then, the control unit 17 causes the inorganic piezoelectric element 30 to transmit an ultrasonic signal having a predetermined amplitude value after a predetermined time has elapsed (step S2). At this time, it is desirable that the ultrasonic probe 2 is not in contact with the subject H. If it is in contact with the subject H, an ultrasonic signal reflected from the subject H is received, which is not preferable. A notification that the ultrasonic probe 2 is not brought into contact with the subject H may be displayed on the display unit 16.

無機圧電素子30が送信した超音波信号は被検体を介さずに有機圧電素子21で直接受信される(ステップS3)。有機圧電素子21は複数用意されており、その中の少なくとも一つの有機圧電素子21を用いて、無機圧電素子30が送信した超音波信号を受信させる。選択した有機圧電素子21は、無機圧電素子30が送信した超音波信号を電気信号、具体的には電圧に変換する。有機圧電素子21の性能は、変換された電圧値が所定の電圧値以上であるかどうかで判断する。従って、変換された電気信号の電圧値が所定の電圧値以上であれば(ステップS4のYes)、制御部17は有機圧電素子21を交換する必要はないと判断し、フローは終了する。変換された電気信号の電圧値が所定の電圧値より小さければ(ステップS4のNo)、制御部17は有機圧電素子21を交換する必要があると判断し、制御部17は通知灯駆動部18に命じて超音波探触子2に備え付けた通知灯19を点灯させて使用者に有機圧電素子21の交換時期であることを通知して(ステップS5)、フローを終了する。   The ultrasonic signal transmitted by the inorganic piezoelectric element 30 is directly received by the organic piezoelectric element 21 without passing through the subject (step S3). A plurality of organic piezoelectric elements 21 are prepared, and at least one of the organic piezoelectric elements 21 is used to receive an ultrasonic signal transmitted from the inorganic piezoelectric element 30. The selected organic piezoelectric element 21 converts the ultrasonic signal transmitted by the inorganic piezoelectric element 30 into an electrical signal, specifically, a voltage. The performance of the organic piezoelectric element 21 is determined based on whether or not the converted voltage value is equal to or higher than a predetermined voltage value. Therefore, if the voltage value of the converted electric signal is equal to or higher than the predetermined voltage value (Yes in step S4), the control unit 17 determines that it is not necessary to replace the organic piezoelectric element 21, and the flow ends. If the voltage value of the converted electrical signal is smaller than the predetermined voltage value (No in step S4), the control unit 17 determines that the organic piezoelectric element 21 needs to be replaced, and the control unit 17 notifies the notification lamp driving unit 18. The notification lamp 19 provided to the ultrasonic probe 2 is turned on to notify the user that it is time to replace the organic piezoelectric element 21 (step S5), and the flow ends.

各々の有機圧電素子21の性能が劣化する早さに差は少ないので、少なくとも一つの有機圧電素子21の性能を計測することで、全ての有機圧電素子21の性能を凡そ計測できる。計測する有機圧電素子21の数を増やして各々が変換した電気信号を計測し、例えば、その平均値を使って、所定の電圧値と比較してやれば、有機圧電素子21の性能を、より実際に即して判断できるので望ましい。   Since there is little difference in the speed at which the performance of each organic piezoelectric element 21 deteriorates, the performance of all the organic piezoelectric elements 21 can be measured by measuring the performance of at least one organic piezoelectric element 21. If the number of the organic piezoelectric elements 21 to be measured is increased and the converted electric signals are measured and compared with a predetermined voltage value using, for example, an average value thereof, the performance of the organic piezoelectric elements 21 can be improved more actually. It is desirable because it can be judged immediately.

理想的には、全ての有機圧電素子21が変換する電気信号を基に、有機圧電素子21の性能を計測することが望ましい。アレイ状に並べられた無機圧電素子30が送信する超音波信号は、アレイの中程では、アレイの周辺部より超音波信号の振幅値が大きいと予想される。従って、無機圧電素子アレイに積層された有機圧電素子アレイにおいては、有機圧電素子アレイの中程のほうが、周辺部より大きな振幅値の超音波信号を受信する。   Ideally, it is desirable to measure the performance of the organic piezoelectric element 21 on the basis of electric signals converted by all the organic piezoelectric elements 21. The ultrasonic signals transmitted by the inorganic piezoelectric elements 30 arranged in an array are expected to have a larger amplitude value in the middle of the array than in the periphery of the array. Therefore, in the organic piezoelectric element array laminated on the inorganic piezoelectric element array, the middle of the organic piezoelectric element array receives an ultrasonic signal having a larger amplitude value than the peripheral part.

そこで、全ての有機圧電素子21が変換する電気信号を計測する場合には、有機圧電素子アレイの中程と周辺部等の位置の違いに即して、各々の有機圧電素子21の性能を判断できるよう、有機圧電素子アレイの中程の有機圧電素子21が変換した電気信号を比較する所定の電圧値は高めに設定することが望ましい。   Therefore, when measuring the electrical signals converted by all the organic piezoelectric elements 21, the performance of each organic piezoelectric element 21 is judged in accordance with the difference in the positions of the middle and peripheral portions of the organic piezoelectric element array. It is desirable that the predetermined voltage value for comparing the electric signal converted by the organic piezoelectric element 21 in the middle of the organic piezoelectric element array is set to be higher so as to be able to do so.

以上のように、本フローでは、無機圧電素子30が計測用圧電素子に相当し、有機圧電素子21の性能を計測するための超音波信号を送信し、有機圧電素子21が変換した電気信号から有機圧電素子21の性能を計測することができる。   As described above, in this flow, the inorganic piezoelectric element 30 corresponds to a piezoelectric element for measurement, transmits an ultrasonic signal for measuring the performance of the organic piezoelectric element 21, and is converted from an electrical signal converted by the organic piezoelectric element 21. The performance of the organic piezoelectric element 21 can be measured.

なお、無機圧電素子30を用いて超音波信号を送信し、送信された超音波信号を直接に有機圧電素子21で受信するのではなく、送信された超音波信号が被検体の基準物(例えば、KYOTO KAGAKU社製、商品名乳房超音波精度管理ファントム)から反射して戻ってきた超音波信号を受信して、有機圧電素子21の性能を計測してもよい。   In addition, an ultrasonic signal is transmitted using the inorganic piezoelectric element 30, and the transmitted ultrasonic signal is not directly received by the organic piezoelectric element 21, but the transmitted ultrasonic signal is a reference object of the subject (for example, The performance of the organic piezoelectric element 21 may be measured by receiving an ultrasonic signal reflected and returned from a Kyoto Kagaku Co., Ltd. brand name breast ultrasound accuracy management phantom.

次に、通知フロー2について図12を用いて説明する。図12は、有機圧電素子21の性能を累積使用時間で計測するフローチャート図である。   Next, the notification flow 2 will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a flowchart for measuring the performance of the organic piezoelectric element 21 by the cumulative usage time.

まず、使用者は超音波診断装置Sにおける操作入力部11において被検体Hに対する超音波診断を実施するため、第1超音波信号の送信指示を入力する。使用者の入力指示を受け、制御部17は送信部12に命じて第1超音波信号の送信が開始される(ステップS11)。第1超音波信号の送信と同時に、制御部17は、例えば制御部17内に設けられている図示しないクロックカウンタを用いて送信時間をカウントする(ステップS12)。使用者の超音波診断が終了すると、使用者は、同じく操作入力部11において、第1超音波信号の送信を終了する操作を実施する(ステップS13)。制御部17は送信部12に命じて第1超音波信号の送信を終了させ、クロックカウンタを用いた送信時間のカウントを終了する(ステップS14)。制御部17が送信部12に第1超音波信号を送信させている時間は、第1超音波信号の送信が終了する毎にそれまでに第1超音波信号の累積使用時間に累積加算し、記録部20に記録する(ステップS15)。   First, the user inputs a first ultrasonic signal transmission instruction in order to perform an ultrasonic diagnosis on the subject H in the operation input unit 11 of the ultrasonic diagnostic apparatus S. In response to the user's input instruction, the control unit 17 instructs the transmission unit 12 to start transmitting the first ultrasonic signal (step S11). Simultaneously with the transmission of the first ultrasonic signal, the control unit 17 counts the transmission time using, for example, a clock counter (not shown) provided in the control unit 17 (step S12). When the user's ultrasonic diagnosis is completed, the user similarly performs an operation for ending the transmission of the first ultrasonic signal in the operation input unit 11 (step S13). The control unit 17 instructs the transmission unit 12 to end the transmission of the first ultrasonic signal, and ends the transmission time count using the clock counter (step S14). The time during which the control unit 17 causes the transmission unit 12 to transmit the first ultrasonic signal is cumulatively added to the cumulative usage time of the first ultrasonic signal every time transmission of the first ultrasonic signal is completed, Recording is performed in the recording unit 20 (step S15).

制御部17は、第1超音波信号の累積使用時間と、記録部20に予め記録させておいた有機圧電素子21を交換すべき規定交換時間を記録部20からアクセスして取り出す。そして、第1超音波信号の累積使用時間が規定交換時間以上であると判断した場合には(ステップS16のYes)、制御部17は通知灯駆動部18に命じて超音波探触子2に備え付けた通知灯19を点灯させて使用者に有機圧電素子21の交換時期であることを通知して(ステップS17)、フローを終了する。   The control unit 17 accesses and takes out the accumulated usage time of the first ultrasonic signal and the specified replacement time for replacing the organic piezoelectric element 21 recorded in advance in the recording unit 20 from the recording unit 20. If it is determined that the accumulated usage time of the first ultrasonic signal is equal to or longer than the specified replacement time (Yes in step S16), the control unit 17 instructs the notification lamp driving unit 18 to instruct the ultrasonic probe 2. The provided notification lamp 19 is turned on to notify the user that it is time to replace the organic piezoelectric element 21 (step S17), and the flow ends.

第1超音波信号の累積使用時間が規定交換時間より小さいと判断した場合には(ステップS16のNo)、継続して有機圧電素子21は使用可能であるのでフローは終了する。   When it is determined that the accumulated usage time of the first ultrasonic signal is shorter than the specified replacement time (No in step S16), the organic piezoelectric element 21 can be used continuously, and the flow ends.

規定交換時間は、有機圧電素子21の性能が所定基準以下に劣化する時間であり、予め実験等により確認しておく。規定交換時間は、有機圧電素子21の性能が所定基準に達する少し前の時間に設定してもよい。有機圧電素子21の性能が所定基準に達して故障が発生する前に、余裕のある交換時間を設定することができる。   The specified replacement time is a time during which the performance of the organic piezoelectric element 21 deteriorates below a predetermined standard, and is confirmed beforehand by experiments or the like. The specified replacement time may be set to a time shortly before the performance of the organic piezoelectric element 21 reaches a predetermined standard. A sufficient replacement time can be set before the performance of the organic piezoelectric element 21 reaches a predetermined standard and a failure occurs.

また、第1超音波信号の累積使用時間と規定交換時間との比較は、第1超音波信号が送信されている間に行っても良い。より現実的に有機圧電素子21の交換時期を使用者に通知することができる。   The comparison between the accumulated usage time of the first ultrasonic signal and the specified exchange time may be performed while the first ultrasonic signal is being transmitted. The user can be notified of the replacement time of the organic piezoelectric element 21 more realistically.

以上のように本実施形態に係る超音波診断装置においては、受信用圧電素子の性能を計測するために超音波信号を送信する計測用圧電素子、または、受信用圧電素子の累積使用時間を計測するカウンタと、ユニットの交換時期を使用者に知らせる通知を実施する通知手段と、制御手段を有し、性能が所定基準に以下に劣化した場合、または累積使用時間が所定時間を経過した時に、使用者に通知を実施することで、使用者に受信用圧電素子の寿命の到来が近づきつつあることを知らせ、受信用圧電素子の交換を促すことができ、超音波診断中に寿命が到来することで診断に支障を来すことを未然に防止することができる。故障の原因となり易い圧電素子、特に有機圧電素子のみを交換できるようにし、低コストで故障から回復可能な超音波探触子および超音波診断装置を提供できる。   As described above, in the ultrasonic diagnostic apparatus according to this embodiment, the measurement piezoelectric element that transmits an ultrasonic signal or the cumulative usage time of the reception piezoelectric element is measured in order to measure the performance of the reception piezoelectric element. Counter, a notification means for notifying the user of the replacement time of the unit, and a control means, when the performance has deteriorated to a predetermined standard or when the cumulative use time has passed a predetermined time, By notifying the user, the user can be informed that the life of the receiving piezoelectric element is approaching, and can prompt the user to replace the receiving piezoelectric element. This can prevent the diagnosis from being hindered. It is possible to provide an ultrasonic probe and an ultrasonic diagnostic apparatus that can replace only a piezoelectric element that is likely to cause a failure, particularly an organic piezoelectric element, and can recover from the failure at low cost.

また、本実施形態に係る超音波診断装置においては、計測用圧電素子は、複数の送信用圧電素子の中の少なくとも一つの送信用圧電素子が兼用されて構成され、送信用圧電素子に所定出力値の超音波信号を送信させ、受信用圧電素子が超音波信号を直接受信して変換した電気信号から、ユニットの交換時期を所定基準に基づいて判断するので、有機圧電素子21の性能を、オンデマンドで計測でき、少なくとも一つの有機圧電素子21の性能を計測することで、全ての有機圧電素子21の性能を凡そ計測できる。   Further, in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment, the measurement piezoelectric element is configured such that at least one transmission piezoelectric element among the plurality of transmission piezoelectric elements is also used, and a predetermined output is provided to the transmission piezoelectric element. Since the ultrasonic signal of the value is transmitted, the replacement time of the unit is determined based on a predetermined standard from the electric signal that the receiving piezoelectric element directly receives and converts the ultrasonic signal, so that the performance of the organic piezoelectric element 21 is By measuring the performance of at least one organic piezoelectric element 21, it is possible to measure the performance of all the organic piezoelectric elements 21 approximately.

また、本実施の形態によれば、有機圧電材料には、フッ化ビニリデンの重合体や、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体を用いることで、第2超音波信号の高感度な検出が可能となり、より鮮明な超音波画像を得ることができる。   In addition, according to the present embodiment, the organic piezoelectric material uses a vinylidene fluoride polymer or a vinylidene fluoride / trifluoroethylene copolymer to detect the second ultrasonic signal with high sensitivity. And a clearer ultrasonic image can be obtained.

また、本実施の形態によれば、無機圧電素子を送信用圧電素子に用いることで、送信パワーを大きくすることが可能であり、大きな第2超音波信号を得ることができるので、より高精度な超音波画像の提供が可能となる。   Further, according to the present embodiment, by using an inorganic piezoelectric element as a transmitting piezoelectric element, it is possible to increase the transmission power and obtain a large second ultrasonic signal, so that it is more accurate. It is possible to provide a simple ultrasonic image.

また、本実施の形態によれば、複数の受信用圧電素子は、複数の送信用圧電素子が被検体に第1超音波信号を送信する方向に、複数の送信用圧電素子上に積層されていることで、超音波探触子2を小型化することができる。   Further, according to the present embodiment, the plurality of receiving piezoelectric elements are stacked on the plurality of transmitting piezoelectric elements in the direction in which the plurality of transmitting piezoelectric elements transmit the first ultrasonic signal to the subject. Therefore, the ultrasonic probe 2 can be reduced in size.

1 超音波診断装置本体
2 超音波探触子
3 ケーブル
11 操作入力部
12 送信部
13 受信部
14 信号処理部
15 画像処理部
16 表示部
17 制御部
18 通知灯駆動部
19 通知灯
20 記憶部
21 有機圧電素子
22 圧電部
23 音響整合層
24 音響レンズ
25 共通接地電極
26 音響制動部材
30 無機圧電素子
31 音響整合層
32 音響分離部
33,34 信号線
61 LED窓
71 ユニット
72 超音波探触子筐体本体
73 ソケット
74 溝
103 電極
106 電極
221 第1圧電部
222 中間層
223 第2圧電部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic diagnostic apparatus main body 2 Ultrasonic probe 3 Cable 11 Operation input part 12 Transmission part 13 Reception part 14 Signal processing part 15 Image processing part 16 Display part 17 Control part 18 Notification lamp drive part 19 Notification lamp 20 Storage part 21 Organic piezoelectric element 22 Piezoelectric part 23 Acoustic matching layer 24 Acoustic lens 25 Common ground electrode 26 Acoustic braking member 30 Inorganic piezoelectric element 31 Acoustic matching layer 32 Acoustic separation part 33, 34 Signal line 61 LED window 71 Unit 72 Ultrasonic probe housing Body body 73 Socket 74 Groove 103 Electrode 106 Electrode 221 First piezoelectric part 222 Intermediate layer 223 Second piezoelectric part

Claims (8)

被検体内に第1超音波信号を送信する複数の送信用圧電素子と、
前記第1超音波信号が前記被検体内において反射されて生成された第2超音波信号を受信して電気信号に変換し、有機圧電材料で構成される複数の受信用圧電素子と、
前記電気信号を外部へ出力する出力手段と、
該複数の受信用圧電素子と前記被検体との間に配置される音響レンズと、を備え、
少なくとも前記音響レンズと、前記複数の受信用圧電素子とが一体となってユニット化され、該ユニットが交換可能に構成されていることを特徴とする超音波探触子。
A plurality of transmitting piezoelectric elements for transmitting the first ultrasonic signal into the subject;
Receiving a second ultrasonic signal generated by reflecting the first ultrasonic signal in the subject and converting it into an electrical signal; and a plurality of receiving piezoelectric elements made of an organic piezoelectric material;
Output means for outputting the electrical signal to the outside;
An acoustic lens disposed between the plurality of receiving piezoelectric elements and the subject,
An ultrasonic probe, wherein at least the acoustic lens and the plurality of receiving piezoelectric elements are integrated into a unit, and the unit is configured to be replaceable.
前記有機圧電材料は、フッ化ビニリデンの重合体、または、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体であることを特徴とする請求項1に記載の超音波探触子。   The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the organic piezoelectric material is a polymer of vinylidene fluoride or a copolymer of vinylidene fluoride and trifluoroethylene. 前記複数の送信用圧電素子は無機圧電素子で構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の超音波探触子。   The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the plurality of transmitting piezoelectric elements are composed of inorganic piezoelectric elements. 前記複数の受信用圧電素子は、前記複数の送信用圧電素子が前記被検体に前記第1超音波信号を送信する方向に、前記複数の送信用圧電素子上に積層されていることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の超音波探触子。   The plurality of receiving piezoelectric elements are stacked on the plurality of transmitting piezoelectric elements in a direction in which the plurality of transmitting piezoelectric elements transmit the first ultrasonic signal to the subject. The ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 3. 請求項1から4の何れか1項に記載の超音波探触子と、
前記超音波探触子が出力する電気信号に含まれ、前記第1超音波信号の少なくとも基本周波数、または高調波周波数に相当する周波数を有する電気信号から、前記被検体内の超音波画像を生成する画像処理部と、
前記超音波画像を表示する表示部と、
前記受信用圧電素子の性能を計測するために超音波信号を送信する計測用圧電素子と、
前記ユニットの交換時期を使用者に知らせる通知を実施する通知手段と、
少なくとも前記通知手段と前記計測用圧電素子とを制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記性能が所定基準以下に劣化した場合に、前記通知を実施することを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 4,
An ultrasonic image in the subject is generated from an electric signal included in an electric signal output from the ultrasonic probe and having a frequency corresponding to at least a fundamental frequency or a harmonic frequency of the first ultrasonic signal. An image processing unit to
A display unit for displaying the ultrasonic image;
A measuring piezoelectric element that transmits an ultrasonic signal to measure the performance of the receiving piezoelectric element;
A notification means for notifying a user of the replacement time of the unit;
Control means for controlling at least the notification means and the piezoelectric element for measurement;
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the control unit performs the notification when the performance deteriorates below a predetermined standard.
前記計測用圧電素子は、前記複数の送信用圧電素子の中の少なくとも一つの送信用圧電素子であることを特徴とする請求項5に記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 5, wherein the measurement piezoelectric element is at least one transmission piezoelectric element among the plurality of transmission piezoelectric elements. 前記所定基準は、前記受信用圧電素子が変換した電気信号が、所定値以上であることを特徴とする請求項5または6に記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 5, wherein the predetermined reference is that an electrical signal converted by the receiving piezoelectric element is a predetermined value or more. 請求項1から4の何れか1項に記載の超音波探触子と、
前記超音波探触子が出力する電気信号に含まれ、前記第1超音波信号の少なくとも基本周波数、または高調波周波数に相当する周波数を有する電気信号から、前記被検体内の超音波画像を生成する画像処理部と、
前記超音波画像を表示する表示部と、
前記受信用圧電素子若しくは前記送信用圧電素子の使用時間を累積した累積使用時間を計測するカウンタと、
前記ユニットの交換時期を使用者に知らせる通知を実施する通知手段と、
少なくとも前記通知手段と前記カウンタとを制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記累積使用時間が所定時間を経過した場合に、前記通知を実施することを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 4,
An ultrasonic image in the subject is generated from an electric signal included in an electric signal output from the ultrasonic probe and having a frequency corresponding to at least a fundamental frequency or a harmonic frequency of the first ultrasonic signal. An image processing unit to
A display unit for displaying the ultrasonic image;
A counter that measures the accumulated usage time by accumulating the usage time of the reception piezoelectric element or the transmission piezoelectric element;
A notification means for notifying a user of the replacement time of the unit;
Control means for controlling at least the notification means and the counter;
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the control unit performs the notification when the accumulated usage time has passed a predetermined time.
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