JP2013188480A - 超音波診断装置用プローブ - Google Patents

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Abstract

【課題】感度を向上させることが出来る、超音波の送信及び受信のためのトランスデューサモジュールを含む超音波診断装置用プローブを提供する。
【解決手段】トランスデューサモジュール１３は、超音波を送信及び受信する圧電素子１３１と、圧電素子１３１の前面に配置される少なくとも一つのマッチング層１３２Ｂと、圧電素子の背面に配置されるバッキング層１３３と、バッキング層１３３の背面に配置されるバッキングブロック１３４と、バッキング層１３３とバッキングブロック１３４との間に設けられる気体層１３５と、を含んでいる。この超音波診断装置用プローブでは、圧電素子１３１から後方側に伝達される音響エネルギーが、気体層１３５によって圧電素子１３１側に反射されるので、トランスデューサモジュール１３の感度が増加する。
【選択図】図２

Description

本発明は、診断しようとする対象体に超音波を送信し、対象体で反射された超音波を受信する超音波診断装置用プローブに関する。
一般に、超音波診断装置は、診断対象体の体表から体内の診断しようとする部位に向かって超音波を照射し、当該部位で反射された超音波を通じて軟部組織の断層または血流に関する画像を得る装置である。
このような超音波診断装置は、被検査体に接して被検査体に超音波信号を送信し、被検査体で反射された信号を受信するプローブを含む。
プローブは、上述したように、超音波を送信及び受信するトランスデューサモジュールを含み、トランスデューサモジュールは、超音波を送信及び受信する圧電素子と、圧電素子の前面に配置され、被検査体との音響インピーダンスの差を減少させるマッチング層と、圧電素子の背面側に順に配置され、圧電素子の後方側に伝達される超音波を吸収するバッキング層及びバッキングブロックを含む。
本発明の一側面は、トランスデューサモジュールの感度をより向上させることができる超音波診断装置用プローブを提供する。
本発明の一側面に係る超音波診断装置用プローブは、超音波の送信及び受信のためのトランスデューサモジュールを含み、トランスデューサモジュールは、超音波を送信及び受信する圧電素子と、圧電素子の前面に配置される少なくとも一つのマッチング層と、圧電素子の背面に配置されるバッキング層と、バッキング層の背面に配置されるバッキングブロックと、バッキング層とバッキングブロックとの間に設けられる気体層と、を含む。
また、気体層は、空気を含む。
また、バッキング層の音響インピーダンスは、バッキングブロックの音響インピーダンスよりも大きい。
また、バッキング層の背面とバッキングブロックの前面のうち少なくともいずれか一つは、気体層の形成のための気体層形成溝を含む。
また、気体層形成溝は、バッキング層の背面に設けられた第１気体層形成溝を含む。
また、第１気体層形成溝は、その内側面が平面状に形成されるように構成されている。
また、第１気体層形成溝の内側面は、その中央部から外側に行くほどその深さが漸次小さくなるように、曲面状に形成される。
また、気体層形成溝は、バッキングブロックの前面に設けられた第２気体層形成溝を含む。
また、第２気体層形成溝は、その内側面が平面状に形成されるように構成されている。
また、第２気体層形成溝の内側面は、その中央部から外側に行くほどその深さが漸次小さくなるように、曲面状に形成される。
上述したように、本発明に係る超音波診断装置用プローブは、バッキング層とバッキングブロックとの間に設けられた気体層を通じて、圧電素子の後方側に伝達される音響エネルギーを再び圧電素子側に反射できるようになるので、トランスデューサモジュールの感度が向上する。
本発明の一実施例に係る超音波診断装置用プローブの斜視図である。 本発明の一実施例に係る超音波診断装置用プローブの断面図である。 本発明の他の実施例に係る超音波診断装置用プローブの断面図である。 本発明の他の実施例に係る超音波診断装置用プローブの断面図である。 本発明の他の実施例に係る超音波診断装置用プローブの断面図である。 本発明の他の実施例に係る超音波診断装置用プローブの断面図である。 本発明の他の実施例に係る超音波診断装置用プローブの断面図である。
以下では、本発明の一実施例に係る超音波診断装置を、図面を参照して詳細に説明する。
なお、超音波診断装置用プローブにおいて、被検査体に向けて超音波を送信する方向を「前方」または「前」とし、その反対方向を「後方」または「後」として説明する。
図１に示すように、本発明の一実施例に係る超音波診断装置用プローブ１０は、その外観を形成するハウジング１１と、ハウジング１１の前端に設けられ、被検査体の診断部位と接触するプローブレンズ１２とを含む。
ハウジング１１の内部には、超音波の送信及び受信のためのトランスデューサモジュール１３がプローブレンズ１２の後方側に配置される。
トランスデューサモジュール１３は、被検査体に超音波を送信し、被検査体から反射された超音波を受信する圧電素子１３１と、圧電素子１３１の前面に配置されるマッチング層１３２Ａ，１３２Ｂと、圧電素子１３１の後方側に順に配置されるバッキング層１３３及びバッキングブロック１３４を含む。
圧電素子１３１は、圧電素子１３１に伝達された電気エネルギーを超音波に変換してその前方側に送信したり、被検査体で反射された超音波を受信して電気エネルギーに変換する役割を果たす。
マッチング層１３２Ａ，１３２Ｂは、圧電素子１３１と被検査体との間に配置され、圧電素子１３１と被検査体との間の音響インピーダンスの差を減少させる役割を果たす。本実施例においてマッチング層１３２Ａ，１３２Ｂは、互いに異なる音響インピーダンスを有する第１マッチング層１３２Ａと第２マッチング層１３２Ｂを含むようになっている。このように、互いに異なる音響インピーダンスを有する複数のマッチング層１３２Ａ，１３２Ｂを順に配置する場合、音響インピーダンスの差を段階的に減少させることができるという長所がある。
バッキング層１３３及びバッキングブロック１３４は、超音波を吸収することができる材質でそれぞれ形成される。このようなバッキング層１３３及びバッキングブロック１３４の各音響インピーダンスは、設計によって、互いに同一に形成したり、またはいずれか一方を他方に比べて大きく形成するなど多様に組み合わせることで、得ようとする音響インピーダンスを容易に得ることができるようにする。本実施例において、バッキング層１３３及びバッキングブロック１３４の厚さは、超音波波長のλ／２〜λ／８の範囲の厚さを有する。
また、バッキング層１３３とバッキングブロック１３４との間には、気体で充填された気体層１３５が設けられる。本実施例において気体層１３５は、空気が充填されて形成されるようになっており、気体層１３５の形成のために、バッキング層１３３の背面（後面）には第１気体層形成溝１３３ａが凹状に設けられる。
換言すると、図２に示すように、バッキング層１３３は、気体層１３５を覆うように、バッキングブロック１３４の前面上に形成されている。これにより、気体層１３５がバッキング層１３３とバッキングブロック１３４とで密閉されて、気体層１３５内に気体が十分に存在することができるので、後述するトランスデューサモジュール１３の感度増加の効果が得られる。
本実施例において第１気体層形成溝１３３ａは、その内側面が平面状に形成され、第１気体層形成溝１３３ａの厚さは、λ／２〜λ／１６の範囲の厚さを有する。
このように、バッキング層１３３とバッキングブロック１３４との間に気体層１３５を形成させると、バッキング層１３３の音響インピーダンスと気体層１３５の音響インピーダンスとの間の差によって圧電素子１３１から後方側へ進行する音響エネルギー（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｎｅｒｇｙ）は、圧電素子１３１と気体層１３５の境界面で圧電素子１３１側に反射されて、圧電素子１３１によって受信されるので、トランスデューサモジュール１３の感度が増加する。
上記のように、気体層１３５が設けられたトランスデューサモジュール１３において、バッキング層１３３及びバッキングブロック１３４の音響インピーダンスを調節しながら実験した結果、バッキング層１３３がバッキングブロック１３４に比べて相対的に大きい音響インピーダンスを有するように形成する場合に、トランスデューサモジュール１３の感度がより優れることが確認された。
本実施例では、気体層１３５に空気を充填するようになっているが、これに限定されず、常温で気体状態を維持する多様な物質を気体層に充填することができる。
また、本実施例では、気体層１３５は、バッキング層１３３の背面にその内側面が平面に設けられた第１気体層形成溝１３３ａによって設けられるようになっているが、これに限定されず、図３乃至図７に示すように様々な実施例が可能である。
図３には、バッキング層１３３には気体層１３５の形成のための構成がなく、バッキングブロック１３４の前面に設けられた第２気体層形成溝１３４ａによって気体層１３５を形成した実施例が示されており、図４には、バッキング層１３３の背面に第１気体層形成溝１３３ａを設け、バッキングブロック１３４の前面に第１気体層形成溝１３３ａと対応するように第２気体層形成溝１３４ａを設けたトランスデューサモジュール１３が開示されている。
なお、図３の第２気体層形成溝１３４ａの内側面と、図４の第１気体層形成溝１３３ａおよび第２気体層形成溝１３４ａの内側面とは、平面状に形成されている。
また、上記の実施例において、第１気体層形成溝１３３ａまたは第２気体層形成溝１３４ａの内側面がそれぞれ平面状に形成されているが、これに限定されず、図５に示すように、第１気体層形成溝１３３ａ’及び第２気体層形成溝１３４ａ’を全てその中央部から両端部に行くほど漸次深さが小さくなるように曲面状に形成することも可能である。また、図６に示すように、第１気体層形成溝１３３ａの内側面は平面状に形成し、第２気体層形成溝１３４ａ’の内側面は曲面状に形成したり、図７に示すように、第１気体層形成溝１３３ａ’の内側面は曲面状に形成し、第２気体層形成溝１３４ａの内側面は平面状に形成するなど、様々な組み合わせの実施例が可能である。
本発明は、上記で記載された実施例に限定されるものではなく、本発明の思想を逸脱しない範囲で多様に修正及び変形できるということは、この技術の分野における通常の知識を有する者にとって自明である。したがって、修正例または変形例は、本発明の特許請求の範囲に属するものと解さねばならない。
１０ プローブ
１１ ハウジング
１２ プローブレンズ
１３ トランスデューサモジュール
１３１ 圧電素子
１３２Ａ，１３２Ｂ マッチング層
１３３ バッキング層
１３３ａ 第１気体層形成溝
１３４ バッキングブロック
１３４ａ 第２気体層形成溝
１３５ 気体層

Claims (12)

  1. 超音波の送信及び受信のためのトランスデューサモジュールを含む超音波診断装置用プローブであって、
    前記トランスデューサモジュールは、
    前記超音波を送信及び受信する圧電素子と、
    前記圧電素子の前面に配置される少なくとも一つのマッチング層と、
    前記圧電素子の背面に配置されるバッキング層と、
    前記バッキング層の背面に配置されるバッキングブロックと、
    前記バッキング層と前記バッキングブロックとの間に設けられる気体層と、を含む、超音波診断装置用プローブ。
  2. 前記バッキング層の音響インピーダンスは、前記バッキングブロックの音響インピーダンスよりも大きい、請求項１に記載の超音波診断装置用プローブ。
  3. 前記バッキング層の前記背面と前記バッキングブロックの前面のうち少なくともいずれか一つは、前記気体層の形成のための気体層形成溝を含む、請求項１または２に記載の超音波診断装置用プローブ。
  4. 前記気体層形成溝は、前記バッキング層の前記背面に設けられた第１気体層形成溝を含む、請求項３に記載の超音波診断装置用プローブ。
  5. 前記第１気体層形成溝は、その内側面が平面状に形成されるように構成されている、請求項４に記載の超音波診断装置用プローブ。
  6. 前記第１気体層形成溝の内側面は、その中央部から外側に行くほどその深さが漸次小さくなるように、曲面状に形成される、請求項４に記載の超音波診断装置用プローブ。
  7. 前記気体層形成溝は、前記バッキングブロックの前面に設けられた第２気体層形成溝を含む、請求項３ないし６のいずれかに記載の超音波診断装置用プローブ。
  8. 前記第２気体層形成溝は、その内側面が平面状に形成されるように構成されている、請求項７に記載の超音波診断装置用プローブ。
  9. 前記第２気体層形成溝の内側面は、その中央部から外側に行くほどその深さが漸次小さくなるように、曲面状に形成される、請求項７に記載の超音波診断装置用プローブ。
  10. 前記気体層は、前記超音波の波長のλ／２〜λ／１６の間の厚さを有するように形成される、請求項１ないし９のいずれかに記載の超音波診断装置用プローブ。
  11. 前記気体層は、空気を含む、請求項１ないし１０のいずれかに記載の超音波診断装置用プローブ。
  12. 前記バッキング層及び前記バッキングブロックは、前記超音波の波長のλ／２〜λ／８の間の厚さを有する、請求項１ないし１１のいずれかに記載の超音波診断装置用プローブ。
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