JP2020116099A - Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents

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Abstract

To easily eliminate characteristic deterioration of a piezoelectric element due to a pyroelectric effect.SOLUTION: An ultrasonic probe 2 comprises: a piezoelectric element 23 for transmitting and receiving ultrasonic waves between an analyte and itself; an I/O signal line 27 which is connected electrically to an I/O electrode 22 provided on the piezoelectric element 23 and through which a drive signal input to the piezoelectric element 23 and a reception signal output from the piezoelectric element 23 flow; a GND signal line 28 which is provided spaced from the I/O signal line 27 and connected electrically with a GND electrode 24 provided on the piezoelectric element 23; and a thermally deformed part 29 which is deformed thermally and brings the I/O signal line 27 and the GND signal line 28 into contact with each other at a temperature equal to or higher than a predetermined temperature.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、超音波探触子及び超音波診断装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic probe and an ultrasonic diagnostic apparatus.

超音波診断は、超音波探触子を体表又は体腔内から当てるという簡単な操作で心臓や胎児の様子が超音波画像として得られ、かつ安全性が高いため繰り返して検査を行うことができる。このような超音波診断を行うために用いられる超音波診断装置が知られている。超音波画像データは、圧電素子を有する超音波探触子から超音波が被検体に送信され、反射した超音波を超音波探触子が受信し、その受信した信号に様々な処理を行うことで得られる。 In ultrasonic diagnosis, the state of the heart and fetus can be obtained as an ultrasonic image with a simple operation of applying an ultrasonic probe from the body surface or inside the body cavity, and since it is highly safe, repeated examinations can be performed. .. An ultrasonic diagnostic apparatus used for performing such ultrasonic diagnosis is known. For ultrasonic image data, ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic probe having a piezoelectric element to the subject, the ultrasonic waves are reflected by the ultrasonic probe, and various processing is performed on the received signals. Can be obtained at.

超音波探触子において、圧電素子の焦電効果により発生する電界の発生により、圧電素子の特性劣化が生じる場合がある。焦電効果とは、温度変化によって誘電体の分極(表面電荷)が変化する現象をいう。一般に圧電特性が大きな材料ほど焦電係数は大きくなるので、高い圧電特性をもつ材料を圧電素子に用いる場合、必然的にこの電荷量は大きくなり、結果として圧電素子には大きな電界がかかってしまう。この電界の影響によって圧電素子の分極方向に対して逆電界がかかる場合があり、このうち電界が大きい場合すなわち焦電係数が大きい場合には、圧電素子に対して脱分極の作用を及ぼすことがある。脱分極作用はデバイスの特性劣化につながることは明白である。 In an ultrasonic probe, the characteristics of the piezoelectric element may deteriorate due to the generation of an electric field generated by the pyroelectric effect of the piezoelectric element. The pyroelectric effect refers to a phenomenon in which the polarization (surface charge) of a dielectric changes due to temperature change. Generally, a material having a larger piezoelectric characteristic has a larger pyroelectric coefficient. Therefore, when a material having a high piezoelectric characteristic is used for a piezoelectric element, this charge amount inevitably increases, and as a result, a large electric field is applied to the piezoelectric element. .. A reverse electric field may be applied to the polarization direction of the piezoelectric element due to the influence of this electric field. If the electric field is large, that is, if the pyroelectric coefficient is large, a depolarizing action may be exerted on the piezoelectric element. is there. It is clear that the depolarization action leads to deterioration of device characteristics.

このため、圧電素子の金属電極間に抵抗(導電ペースト)を塗布し、熱により発生した電荷が常に放電され、焦電効果による素子への電圧印加を防ぐ超音波探触子が知られている(特許文献1参照)。 For this reason, there is known an ultrasonic probe in which a resistance (conductive paste) is applied between the metal electrodes of a piezoelectric element and electric charges generated by heat are constantly discharged to prevent voltage application to the element due to the pyroelectric effect. (See Patent Document 1).

また、超音波駆動電圧の制御信号により、非駆動時に圧電素子(圧電体)に接続された信号線とグラウンド線とを短絡させ、不使用時の高温環境や急激な温度変化環境における圧電素子の信頼性を維持した超音波探触子が知られている(特許文献2参照)。 Further, the signal line connected to the piezoelectric element (piezoelectric body) when not driven and the ground line are short-circuited by the control signal of the ultrasonic driving voltage, and the piezoelectric element of the piezoelectric element in a high temperature environment when not in use or a rapid temperature change environment is used. An ultrasonic probe that maintains reliability is known (see Patent Document 2).

特開平11−330578号公報JP-A-11-330578 特許第6271127号公報Japanese Patent No. 6271127

しかし、特許文献1の超音波探触子では、圧電素子の信号線側の金属電極とグラウンド線側の金属電極との間に常に抵抗が接続されている。このため、抵抗による圧電素子の特性劣化が生じる。 However, in the ultrasonic probe of Patent Document 1, a resistor is always connected between the metal electrode on the signal line side and the metal electrode on the ground line side of the piezoelectric element. Therefore, the characteristics of the piezoelectric element deteriorate due to the resistance.

また、特許文献2の超音波探触子では、超音波駆動電圧の制御信号の有無によりスイッチが切り替わり、信号線とグラウンド線とが短絡/開放される。具体的には、超音波駆動電圧の制御信号が有る場合、信号線とグラウンド線とは開放し、超音波駆動電圧の制御信号が無い場合、信号線とグラウンド線とは短絡する。このため、超音波駆動電圧の制御信号による電気的な制御が必要になりコストが上がる。 Further, in the ultrasonic probe of Patent Document 2, the switch is switched depending on the presence or absence of the control signal of the ultrasonic drive voltage, and the signal line and the ground line are short-circuited/opened. Specifically, when there is an ultrasonic drive voltage control signal, the signal line and the ground line are opened, and when there is no ultrasonic drive voltage control signal, the signal line and the ground line are short-circuited. Therefore, electrical control by the control signal of the ultrasonic drive voltage is required, and the cost increases.

本発明の課題は、焦電効果による圧電素子の特性劣化を容易になくすことである。 An object of the present invention is to easily eliminate characteristic deterioration of a piezoelectric element due to a pyroelectric effect.

上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明の超音波探触子は、
超音波を被検体に送受信する圧電素子と、
前記圧電素子に設けられた第1の電極に電気的に接続され、当該圧電素子に入力する駆動信号及び当該圧電素子から出力される受信信号が流れる電気信号線と、
前記電気信号線と間隙を介して設けられ、前記圧電素子に設けられた第2の電極に電気的に接続された接地信号線と、
温度により変形し、所定の温度以上で前記電気信号線及び前記接地信号線を接触させる熱変形部と、を備える。
In order to solve the above problems, the ultrasonic probe of the invention according to claim 1 is
A piezoelectric element that transmits and receives ultrasonic waves to and from the subject,
An electric signal line electrically connected to the first electrode provided on the piezoelectric element, through which a drive signal input to the piezoelectric element and a reception signal output from the piezoelectric element flow,
A ground signal line provided with a gap from the electric signal line and electrically connected to a second electrode provided on the piezoelectric element;
And a thermal deformation unit that is deformed by temperature and contacts the electric signal line and the ground signal line at a predetermined temperature or higher.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の超音波探触子において、
前記熱変形部は、導体からなり、前記電気信号線及び前記接地信号線の少なくとも1つの一部として機能する。
The invention according to claim 2 is the ultrasonic probe according to claim 1,
The thermal deformation part is made of a conductor and functions as a part of at least one of the electric signal line and the ground signal line.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の超音波探触子において、
前記電気信号線及び前記接地信号線の少なくとも1つが表面に形成された絶縁体部を備える。
The invention according to claim 3 is the ultrasonic probe according to claim 1 or 2, wherein:
At least one of the electric signal line and the ground signal line includes an insulator part formed on the surface.

請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の超音波探触子において、
前記電気信号線及び前記接地信号線は、前記絶縁体部の表面に形成され、
前記電気信号線及び前記接地信号線を絶縁し、前記熱変形部の変形により当該電気信号線及び当該接地信号線が接触される空洞部と、を備える。
The invention according to claim 4 is the ultrasonic probe according to claim 3,
The electric signal line and the ground signal line are formed on the surface of the insulator part,
A cavity that insulates the electric signal line and the ground signal line, and is brought into contact with the electric signal line and the ground signal line by deformation of the thermal deformation unit.

請求項5に記載の発明は、請求項3に記載の超音波探触子において、
前記絶縁体部は、前記電気信号線及び前記接地信号線の外側に配置され、当該電気信号線又は当該接地信号線が前記圧電素子側の表面に形成されている。
The invention according to claim 5 is the ultrasonic probe according to claim 3,
The insulator part is arranged outside the electric signal line and the ground signal line, and the electric signal line or the ground signal line is formed on the surface of the piezoelectric element side.

請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれか一項に記載の超音波探触子において、
前記熱変形部は、バイメタルからなる。
The invention according to claim 6 is the ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 5, wherein:
The thermal deformation part is made of bimetal.

請求項7に記載の発明は、請求項1から6のいずれか一項に記載の超音波探触子において、
前記熱変形部は、放熱機能を有する。
The invention according to claim 7 is the ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 6, wherein:
The thermal deformation part has a heat dissipation function.

請求項8に記載の発明は、請求項1から7のいずれか一項に記載の超音波探触子において、
前記電気信号線、前記接地信号線及び前記熱変形部は、平行に配置されている。
The invention according to claim 8 is the ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 7,
The electric signal line, the ground signal line, and the thermal deformation section are arranged in parallel.

請求項9に記載の発明の超音波診断装置は、
請求項1から8のいずれか一項に記載の超音波探触子と、
前記駆動信号を生成して前記超音波探触子に出力する送信部と、
前記超音波探触子から入力された前記受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像生成部と、を備える。
The ultrasonic diagnostic apparatus of the invention according to claim 9 is
An ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 8,
A transmitter that generates the drive signal and outputs the drive signal to the ultrasonic probe;
An image generation unit that generates ultrasonic image data based on the received signal input from the ultrasonic probe.

本発明によれば、焦電効果による圧電素子の特性劣化を容易になくすことができる。 According to the present invention, the characteristic deterioration of the piezoelectric element due to the pyroelectric effect can be easily eliminated.

本発明の実施の形態の超音波診断装置の外観図である。It is an external view of the ultrasonic diagnosing device of embodiment of this invention. 超音波診断装置の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing functional composition of an ultrasonic diagnostic equipment. 実施の形態の超音波探触子の断面図である。It is a sectional view of an ultrasonic probe of an embodiment. (a)は、実施の形態の変形前の超音波探触子の一部を示す断面図である。(b)は、実施の形態の変形後の超音波探触子の一部を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows some ultrasonic probes before deformation|transformation of embodiment. (B) is a cross-sectional view showing a part of the ultrasonic probe after the deformation of the embodiment. (a)は、第1の実施例の変形前の超音波探触子の一部を示す断面図である。(b)は、第1の実施例の変形後の超音波探触子の一部を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows some ultrasonic probes before a deformation|transformation of 1st Example. FIG. 6B is a cross-sectional view showing a part of the ultrasonic probe after the modification of the first embodiment. (a)は、第2の実施例の変形前の超音波探触子の一部を示す断面図である。(b)は、第2の実施例の変形後の超音波探触子の一部を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows a part of ultrasonic probe before a deformation|transformation of a 2nd Example. (B) is a cross-sectional view showing a part of the ultrasonic probe after deformation of the second embodiment. (a)は、第3の実施例の変形前の超音波探触子の一部を示す断面図である。(b)は、第3の実施例の変形後の超音波探触子の一部を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows a part of ultrasonic probe before a deformation|transformation of a 3rd Example. (B) is a sectional view showing a part of the ultrasonic probe after the modification of the third embodiment. (a)は、第4の実施例の変形前の超音波探触子の一部を示す断面図である。(b)は、第4の実施例の変形後の超音波探触子の一部を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows some ultrasonic probes before a deformation|transformation of a 4th Example. FIG. 9B is a cross-sectional view showing a part of the ultrasonic probe after deformation of the fourth embodiment.

添付図面を参照して本発明に係る実施の形態及び第1〜第4の実施例を順に詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。 Embodiments and first to fourth examples according to the present invention will be sequentially described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the illustrated example.

(実施の形態)
図1〜図4を参照して、本発明に係る実施の形態を説明する。先ず、図1を参照して、本実施の形態の超音波診断装置100の全体構成を説明する。図1は、本実施の形態の超音波診断装置100の外観図である。
(Embodiment)
An embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. First, the overall configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an external view of an ultrasonic diagnostic apparatus 100 according to this embodiment.

図1に示すように、超音波診断装置100は、超音波診断装置本体1と、超音波探触子2と、を備える。超音波探触子2は、図示しない生体などの被検体内に対して超音波(送信超音波)を送信するとともに、この被検体内で反射した超音波の反射波(反射超音波:エコー)を受信する。超音波診断装置本体1は、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に電気信号の駆動信号を送信することによって超音波探触子2に被検体に対して送信超音波を送信させるとともに、超音波探触子2にて受信した被検体内からの反射超音波に応じて超音波探触子2で生成された電気信号である受信信号に基づいて被検体内の内部状態を超音波画像データとして画像化する。 As shown in FIG. 1, the ultrasonic diagnostic apparatus 100 includes an ultrasonic diagnostic apparatus main body 1 and an ultrasonic probe 2. The ultrasonic probe 2 transmits an ultrasonic wave (transmission ultrasonic wave) to an inside of a subject such as a living body (not shown), and also a reflected wave of the ultrasonic wave reflected within the subject (reflected ultrasonic wave: echo). To receive. The ultrasonic diagnostic apparatus main body 1 is connected to the ultrasonic probe 2 via a cable 3 and transmits a drive signal of an electric signal to the ultrasonic probe 2 so that the ultrasonic probe 2 can be applied to a subject. Based on the received signal which is an electric signal generated by the ultrasonic probe 2 in response to the reflected ultrasonic wave from the inside of the subject received by the ultrasonic probe 2, The internal state of the subject is imaged as ultrasonic image data.

超音波探触子2は、圧電素子からなる振動子2a(図2参照)を備えており、この振動子2aは、例えば、方位方向(走査方向)に一次元アレイ状に複数配列されている。本実施の形態では、例えば、192個の振動子2aを備えた超音波探触子2を用いている。なお、振動子2aは、二次元アレイ状に配列されたものであってもよい。また、振動子2aの個数は、任意に設定することができる。また、本実施の形態では、超音波探触子2としてリニア電子スキャンプローブを用いて、コンベックス走査方式による超音波の走査を行うものとするが、リニア走査方式又はセクタ走査方式の何れの方式を採用することもできる。超音波診断装置本体1と超音波探触子2との通信は、ケーブル3を介する有線通信に代えて、UWB(Ultra Wide Band)などの無線通信により行うこととしてもよい。 The ultrasonic probe 2 includes a vibrator 2a (see FIG. 2) including a piezoelectric element, and the vibrators 2a are arranged in a one-dimensional array in the azimuth direction (scanning direction), for example. .. In this embodiment, for example, the ultrasonic probe 2 including 192 transducers 2a is used. The vibrators 2a may be arranged in a two-dimensional array. Further, the number of vibrators 2a can be set arbitrarily. Further, in the present embodiment, a linear electronic scan probe is used as the ultrasonic probe 2 to perform ultrasonic scanning by the convex scanning method, but either the linear scanning method or the sector scanning method is used. It can also be adopted. Communication between the ultrasonic diagnostic apparatus body 1 and the ultrasonic probe 2 may be performed by wireless communication such as UWB (Ultra Wide Band) instead of wire communication via the cable 3.

次いで、図2を参照して、超音波診断装置100の機能構成を説明する。図2は、超音波診断装置100の機能構成を示すブロック図である。 Next, the functional configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus 100 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing the functional configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus 100.

図2に示すように、超音波診断装置本体1は、例えば、操作入力部11と、送信部12と、受信部13と、画像生成部14と、画像処理部15と、DSC(Digital Scan Converter)16と、表示部17と、制御部18と、を備える。 As shown in FIG. 2, the ultrasonic diagnostic apparatus main body 1 includes, for example, an operation input unit 11, a transmission unit 12, a reception unit 13, an image generation unit 14, an image processing unit 15, and a DSC (Digital Scan Converter). ) 16, a display unit 17, and a control unit 18.

操作入力部11は、医師、技師などの操作者の操作入力を受け付ける。操作入力部11は、例えば、診断開始を指示するコマンド、被検体の個人情報などのデータ、超音波画像データなどを表示部17に表示するための各種画像パラメーターの入力などを行うための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボードなどを備えており、操作信号を制御部18に出力する。なお、超音波診断装置本体1が、表示部17の表示パネル上に設けられ操作者のタッチ入力を受け付けるタッチパネルを備える構成としてもよい。 The operation input unit 11 receives operation inputs from operators such as doctors and technicians. The operation input unit 11 is, for example, a command for instructing the start of diagnosis, data such as personal information of the subject, various switches for inputting various image parameters for displaying ultrasonic image data, and the like. , A button, a trackball, a mouse, a keyboard, etc., and outputs an operation signal to the control unit 18. The ultrasonic diagnostic apparatus body 1 may be configured to include a touch panel that is provided on the display panel of the display unit 17 and that receives a touch input from the operator.

送信部12は、制御部18の制御に従って、超音波探触子2にケーブル3を介して電気信号である駆動信号を供給して超音波探触子2に送信超音波を発生させる回路である。また、送信部12は、例えば、クロック発生回路、遅延回路、パルス発生回路を備える。クロック発生回路は、駆動信号の送信タイミングや送信周波数を決定するクロック信号を発生させる回路である。遅延回路は、振動子2a毎に対応した個別経路毎に遅延時間を設定し、設定された遅延時間だけ駆動信号の送信を遅延させ、送信超音波によって構成される送信ビームの集束を行うための回路である。パルス発生回路は、所定の周期で駆動信号としてのパルス信号を発生させるための回路である。上述のように構成された送信部12は、例えば、超音波探触子2に配列された複数(例えば、192個)の振動子2aのうちの連続する一部(例えば、64個)を駆動して送信超音波を発生させる。そして、送信部12は、送信超音波を発生させる毎に駆動する振動子2aを方位方向(走査方向)にずらすことで走査(スキャン)を行う。 The transmission unit 12 is a circuit that supplies a drive signal, which is an electric signal, to the ultrasonic probe 2 via the cable 3 and causes the ultrasonic probe 2 to generate a transmitted ultrasonic wave under the control of the control unit 18. .. The transmission unit 12 also includes, for example, a clock generation circuit, a delay circuit, and a pulse generation circuit. The clock generation circuit is a circuit that generates a clock signal that determines the transmission timing and the transmission frequency of the drive signal. The delay circuit sets a delay time for each individual path corresponding to each transducer 2a, delays the transmission of the drive signal by the set delay time, and focuses the transmission beam constituted by the transmitted ultrasonic waves. Circuit. The pulse generation circuit is a circuit for generating a pulse signal as a drive signal at a predetermined cycle. The transmission unit 12 configured as described above drives, for example, a continuous part (for example, 64) of the plurality of (for example, 192) transducers 2a arranged in the ultrasonic probe 2. Then, a transmission ultrasonic wave is generated. Then, the transmission unit 12 performs scanning by scanning the transducer 2a, which is driven each time a transmission ultrasonic wave is generated, in the azimuth direction (scanning direction).

受信部13は、制御部18の制御に従って、超音波探触子2からケーブル3を介して電気信号である受信信号を受信する回路である。受信部13は、例えば、増幅器、A/D変換回路、整相加算回路を備えている。増幅器は、受信信号を、振動子2a毎に対応した個別経路毎に、予め設定された増幅率で増幅させるための回路である。A/D変換回路は、増幅された受信信号をアナログ−デジタル変換(A/D変換)するための回路である。整相加算回路は、A/D変換された受信信号に対して、振動子2a毎に対応した個別経路毎に遅延時間を与えて時相を整え、これらを加算(整相加算)して音線データを生成するための回路である。 The reception unit 13 is a circuit that receives a reception signal, which is an electric signal, from the ultrasonic probe 2 via the cable 3 under the control of the control unit 18. The reception unit 13 includes, for example, an amplifier, an A/D conversion circuit, and a phasing addition circuit. The amplifier is a circuit for amplifying the received signal with a preset amplification factor for each individual path corresponding to each transducer 2a. The A/D conversion circuit is a circuit for performing analog-digital conversion (A/D conversion) on the amplified reception signal. The phasing addition circuit gives a delay time to the A/D-converted reception signal for each individual path corresponding to each transducer 2a to adjust the time phase, and adds these (phasing addition) to generate a sound. This is a circuit for generating line data.

画像生成部14は、制御部18の制御に従って、受信部13からの音線データに対して包絡線検波処理や対数圧縮などを実施し、ダイナミックレンジやゲインの調整を行って輝度変換することにより、受信エネルギーとしての輝度値を有する画素からなるB(Brightness)モード画像データを生成することができる。すなわち、Bモード画像データは、受信信号の強さを輝度によって表したものである。画像生成部14は、画像モードがBモードの超音波画像データとしてのBモード画像データの他、A(Amplitude)モード、M(Motion)モード、ドプラ法による画像モード(カラードプラモードなど)など、他の画像モードの超音波画像データが生成できるものであってもよい。 Under the control of the control unit 18, the image generation unit 14 performs envelope detection processing, logarithmic compression, or the like on the sound ray data from the reception unit 13, adjusts the dynamic range and gain, and performs luminance conversion. It is possible to generate B (Brightness) mode image data including pixels having a luminance value as received energy. That is, the B-mode image data represents the strength of the received signal by the brightness. The image generation unit 14, in addition to the B mode image data as the ultrasonic image data of which the image mode is the B mode, the A (Amplitude) mode, the M (Motion) mode, the image mode by the Doppler method (color Doppler mode, etc.), etc. The ultrasonic image data of another image mode may be generated.

画像処理部15は、制御部18の制御に従って、設定中の各種画像パラメーターに応じて、画像生成部14から出力されたBモード画像データに画像処理を施す。また、画像処理部15は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)などの半導体メモリーによって構成された画像メモリー部15aを備える。画像処理部15は、制御部18の制御に従って、画像処理を施したBモード画像データをフレーム単位で画像メモリー部15aに記憶する。フレーム単位での画像データを超音波画像データあるいはフレーム画像データということがある。画像処理部15は、制御部18の制御に従って、上述したようにして生成された画像データを順にDSC16に出力する。 Under the control of the control unit 18, the image processing unit 15 performs image processing on the B-mode image data output from the image generation unit 14 according to various image parameters being set. The image processing unit 15 also includes an image memory unit 15a configured by a semiconductor memory such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory). Under the control of the control unit 18, the image processing unit 15 stores the image-processed B-mode image data in the image memory unit 15a in frame units. Image data in frame units may be referred to as ultrasonic image data or frame image data. The image processing unit 15 sequentially outputs the image data generated as described above to the DSC 16 under the control of the control unit 18.

DSC16は、制御部18の制御に従って、画像処理部15より受信した画像データを表示用の画像信号に変換し、表示部17に出力する。 Under the control of the control unit 18, the DSC 16 converts the image data received from the image processing unit 15 into an image signal for display and outputs the image signal to the display unit 17.

表示部17は、LCD(Liquid Crystal Display)、CRT(Cathode-Ray Tube)ディスプレイ、有機EL(Electronic Luminescence)ディスプレイ、無機ELディスプレイ及びプラズマディスプレイなどの表示装置が適用可能である。表示部17は、制御部18の制御に従って、DSC16から出力された画像信号に従って表示画面上に超音波画像データの静止画又は動画の表示を行う。また、表示部17は、制御部18の制御に従って、ダイナミックレンジの調整を行うことができる。 As the display unit 17, a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display), a CRT (Cathode-Ray Tube) display, an organic EL (Electronic Luminescence) display, an inorganic EL display, and a plasma display can be applied. The display unit 17 displays a still image or a moving image of ultrasonic image data on the display screen according to the image signal output from the DSC 16 under the control of the control unit 18. Further, the display unit 17 can adjust the dynamic range under the control of the control unit 18.

制御部18は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)を備え、ROMに記憶されているシステムプログラムなどの各種処理プログラムを読み出してRAMに展開し、展開したプログラムに従って超音波診断装置100の各部の動作を制御する。ROMは、半導体などの不揮発メモリーなどにより構成され、超音波診断装置100に対応するシステムプログラム及び該システムプログラム上で実行可能な各種処理プログラムや、ガンマテーブルなどの各種データなどを記憶する。これらのプログラムは、コンピューターが読み取り可能なプログラムコードの形態で格納され、CPUは、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。RAMは、CPUにより実行される各種プログラム及びこれらプログラムに係るデータを一時的に記憶するワークエリアを形成する。 The control unit 18 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory), and reads out various processing programs such as a system program stored in the ROM and expands them in the RAM. The operation of each unit of the ultrasonic diagnostic apparatus 100 is controlled according to the expanded program. The ROM is configured by a non-volatile memory such as a semiconductor, and stores a system program corresponding to the ultrasonic diagnostic apparatus 100, various processing programs executable on the system program, various data such as a gamma table, and the like. These programs are stored in the form of computer-readable program code, and the CPU sequentially executes operations according to the program code. The RAM forms a work area for temporarily storing various programs executed by the CPU and data related to these programs.

超音波診断装置100が備える各部について、各々の機能ブロックの一部又は全部の機能は、集積回路などのハードウェア回路として実現することができる。集積回路とは、例えばLSI(Large Scale Integration)であり、LSIは集積度の違いにより、IC(Integrated Circuit)、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよいし、FPGA(Field Programmable Gate Array)やLSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。また、各々の機能ブロックの一部又は全部の機能をソフトウェアにより実行するようにしてもよい。この場合、このソフトウェアは一つ又はそれ以上のROMなどの記憶媒体、光ディスク、又はハードディスクなどに記憶されており、このソフトウェアが演算処理器により実行される。 Regarding each unit included in the ultrasonic diagnostic apparatus 100, some or all of the functions of each functional block can be realized as a hardware circuit such as an integrated circuit. The integrated circuit is, for example, an LSI (Large Scale Integration), and the LSI may be called an IC (Integrated Circuit), a system LSI, a super LSI, or an ultra LSI depending on the degree of integration. Further, the method of circuit integration is not limited to LSI, and it may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor, and connections and settings of FPGA (Field Programmable Gate Array) and circuit cells inside the LSI can be reconfigured. A reconfigurable processor may be used. Further, some or all of the functions of each functional block may be executed by software. In this case, this software is stored in a storage medium such as one or more ROMs, an optical disk, a hard disk, or the like, and this software is executed by the arithmetic processing unit.

つぎに、図3及び図4を参照して、超音波探触子2の内部構成を説明する。図3は、超音波探触子2の断面図である。図4(a)は、変形前の超音波探触子2の一部を示す断面図である。図4(b)は、変形後の超音波探触子2の一部を示す断面図である。 Next, an internal configuration of the ultrasonic probe 2 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a sectional view of the ultrasonic probe 2. FIG. 4A is a sectional view showing a part of the ultrasonic probe 2 before deformation. FIG. 4B is a sectional view showing a part of the ultrasonic probe 2 after deformation.

図3に示すように、超音波探触子2は、背面層21と、第1の電極としてのI/O(Input/Output)電極22と、圧電素子23と、第2の電極としてのGND(GrouND)電極24と、音響整合層25と、音響レンズ26と、電気信号線としてのI/O信号線27と、接地信号線としてのGND信号線28と、熱変形部29と、を備える。背面層21、I/O電極22、圧電素子23、GND電極24、音響整合層25及び音響レンズ26は、図上正面視下方から上方に順に積層されている。 As shown in FIG. 3, the ultrasonic probe 2 includes a back surface layer 21, an I/O (Input/Output) electrode 22 as a first electrode, a piezoelectric element 23, and a GND as a second electrode. A (GrouND) electrode 24, an acoustic matching layer 25, an acoustic lens 26, an I/O signal line 27 as an electric signal line, a GND signal line 28 as a ground signal line, and a thermal deformation section 29. .. The back surface layer 21, the I/O electrode 22, the piezoelectric element 23, the GND electrode 24, the acoustic matching layer 25, and the acoustic lens 26 are sequentially stacked from the lower side to the upper side in the front view of the drawing.

背面層21は、例えば、背面負荷材(バッキング材)により構成されている。背面負荷材は、音響インピーダンスが圧電素子23よりも低い材料により形成されており、不要な超音波を吸収し得る超音波吸収体である。すなわち、背面負荷材は、圧電素子の反対側から発生する超音波を吸収する。 The back surface layer 21 is made of, for example, a back surface loading material (backing material). The back load material is an ultrasonic absorber that is made of a material whose acoustic impedance is lower than that of the piezoelectric element 23 and that can absorb unnecessary ultrasonic waves. That is, the back load material absorbs ultrasonic waves generated from the opposite side of the piezoelectric element.

背面負荷材としては、天然ゴム、フェライトゴム、エポキシ樹脂や、これらの材料に酸化タングステンや酸化チタン、フェライトなどの粉末を入れてプレス成形したゴム系複合材やエポキシ樹脂複合材、塩化ビニル、ポリビニルブチラール(PVB)、ABS樹脂、ポリウレタン(PUR)、ポリビニルアルコール(PVAL)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリアセタール(POM)、ポリエチレンテレフタレート(PETP)、フッ素樹脂(PTFE)ポリエチレングリコール、ポリエチレンテレフタレート−ポリエチレングリコール共重合体などの熱可塑性樹脂などが適用できる。 As the back load material, natural rubber, ferrite rubber, epoxy resin, rubber-based composite material, epoxy resin composite material, vinyl chloride, polyvinyl resin obtained by press-molding powder of tungsten oxide, titanium oxide, ferrite, etc. into these materials is used. Butyral (PVB), ABS resin, polyurethane (PUR), polyvinyl alcohol (PVAL), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyacetal (POM), polyethylene terephthalate (PETP), fluororesin (PTFE) polyethylene glycol, polyethylene terephthalate -A thermoplastic resin such as a polyethylene glycol copolymer can be applied.

好ましい背面負荷材としては、ゴム系複合材料、及び/又は、エポキシ樹脂複合材からなるものであり、その形状は背面層21や圧電素子23、これらを含むプローブヘッドの形状に応じて、適宜選択することができる。 A preferable back load material is made of a rubber-based composite material and/or an epoxy resin composite material, and the shape thereof is appropriately selected according to the shape of the back surface layer 21, the piezoelectric element 23, and the probe head including them. can do.

圧電素子23は、下面にI/O電極22が形成され、上面にGND電極24が形成されて、背面層21上に積層されている。圧電素子23は、圧電材料を有し、電気信号を機械的な振動に、また機械的な振動を電気信号に変換可能で超音波の送受信が可能で焦電効果を有する素子(圧電素子)である。 The piezoelectric element 23 has the I/O electrode 22 formed on the lower surface and the GND electrode 24 formed on the upper surface, and is laminated on the back surface layer 21. The piezoelectric element 23 is an element (piezoelectric element) having a piezoelectric material, capable of converting an electric signal into a mechanical vibration and a mechanical vibration into an electric signal, capable of transmitting and receiving an ultrasonic wave, and having a pyroelectric effect. is there.

圧電材料は、電気信号を機械的な振動に、また機械的な振動を電気信号に変換可能な圧電体を含有する材料である。圧電体としては、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系セラミックス、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛などの圧電セラミックス、ニオブ酸リチウム、亜鉛ニオブ酸鉛とチタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛とチタン酸鉛などの固溶系単結晶からなる圧電単結晶、水晶、ロッシェル塩、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、あるいはVDFと、例えば、3フッ化エチレン(TrFE)の共重合体であるポリフッ化ビニリデン−3フッ化エチレン(P(VDF−TrFE))のようなPVDF共重合体、シアン化ビニリデン(VDCN)の重合体であるポリシアン化ビニリデン(PVDCN)、あるいはシアン化ビニリデン系共重合体あるいはナイロン9、ナイロン11などの奇数ナイロンや、芳香族ナイロン、脂環族ナイロン、あるいはポリ乳酸や、ポリヒドロキシブチレートなどのポリヒドロキシカルボン酸、セルロース系誘導体、ポリウレアなどの有機高分子圧電材料などを用いることができる。 The piezoelectric material is a material containing a piezoelectric body capable of converting an electric signal into a mechanical vibration and a mechanical vibration into an electric signal. Examples of the piezoelectric body include lead zirconate titanate (PZT) ceramics, lead titanate, piezoelectric metabolites such as lead metaniobate, lithium niobate, lead zinc niobate and lead titanate, lead magnesium niobate and lead titanate, and the like. Single crystal of solid solution type single crystal, quartz, Rochelle salt, polyvinylidene fluoride (PVDF), or polyvinylidene fluoride-3 fluoride ethylene which is a copolymer of VDF and ethylene trifluoride (TrFE) PVDF copolymer such as (P(VDF-TrFE)), polyvinylidene cyanide (PVDCN) which is a polymer of vinylidene cyanide (VDCN), or vinylidene cyanide copolymer or nylon 9, nylon 11 or the like. Odd-numbered nylon, aromatic nylon, alicyclic nylon, polylactic acid, polyhydroxycarboxylic acid such as polyhydroxybutyrate, cellulose derivative, organic polymer piezoelectric material such as polyurea, and the like can be used.

圧電材料の厚さとしては、例えば、100〜500[μm]の範囲で用いられる。圧電素子23は、その両面にI/O電極22、GND電極24が付された状態で、振動子2aとして用いられる。 The thickness of the piezoelectric material is, for example, in the range of 100 to 500 [μm]. The piezoelectric element 23 is used as the vibrator 2a in a state where the I/O electrode 22 and the GND electrode 24 are attached to both surfaces thereof.

I/O電極22、GND電極24に用いられる材料としては、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、スズ(Sn)などが挙げられる。 Materials used for the I/O electrode 22 and the GND electrode 24 include gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), palladium (Pd), copper (Cu), aluminum (Al), nickel (Ni). , Tin (Sn), and the like.

圧電素子23にI/O電極22、GND電極24を付す方法としては、例えば、チタン(Ti)やクロム(Cr)などの下地金属をスパッタ法により0.02〜1.0[μm]の厚さに形成した後、上記金属元素を主体とする金属及びそれらの合金からなる金属材料、さらには必要に応じ一部絶縁材料をスパッタ法、その他の適当な方法で1〜10[μm]の厚さに形成する方法が挙げられる。 As a method of attaching the I/O electrode 22 and the GND electrode 24 to the piezoelectric element 23, for example, a base metal such as titanium (Ti) or chromium (Cr) is sputtered to a thickness of 0.02 to 1.0 [μm]. To a thickness of 1 to 10 [μm] by a sputtering method or other suitable method after forming a metal material mainly composed of the above metal elements and alloys thereof, and optionally a partially insulating material. There is a method of forming.

I/O電極22、GND電極24形成はスパッタ法以外でも、微粉末の金属粉末と低融点ガラスとを混合した導電ペーストをスクリーン印刷やディッピング法、溶射法で形成することもできる。I/O電極22、GND電極24は、超音波探触子2の形状に応じて、圧電素子23の表面に設けられている。 The I/O electrode 22 and the GND electrode 24 may be formed by a screen printing method, a dipping method, or a thermal spraying method, instead of the sputtering method, by using a conductive paste in which a fine metal powder and a low melting point glass are mixed. The I/O electrode 22 and the GND electrode 24 are provided on the surface of the piezoelectric element 23 according to the shape of the ultrasonic probe 2.

また、圧電素子23において、I/O電極22がI/O信号線27と電気的に接続されており、I/O信号線27がケーブル3のI/O信号線と電気的に接続され、GND電極24がGND信号線28と電気的に接続されており、GND信号線28がケーブル3のGND信号線と電気的に接続されている。したがって、超音波診断装置本体1から出力される駆動信号が圧電素子23に入力され、圧電素子23で発生した受信信号が超音波診断装置本体1に出力される。 In the piezoelectric element 23, the I/O electrode 22 is electrically connected to the I/O signal line 27, the I/O signal line 27 is electrically connected to the I/O signal line of the cable 3, The GND electrode 24 is electrically connected to the GND signal line 28, and the GND signal line 28 is electrically connected to the GND signal line of the cable 3. Therefore, the drive signal output from the ultrasonic diagnostic apparatus body 1 is input to the piezoelectric element 23, and the reception signal generated by the piezoelectric element 23 is output to the ultrasonic diagnostic apparatus body 1.

音響整合層25は、圧電素子23と音響レンズ26との間の音響インピーダンスを整合させ、圧電素子23、音響整合層25及び音響レンズ26の各々の境界面での反射を抑制する。音響整合層25は、圧電素子23に対して被検体側に装着される。 The acoustic matching layer 25 matches the acoustic impedance between the piezoelectric element 23 and the acoustic lens 26, and suppresses reflection at the boundary surface between the piezoelectric element 23, the acoustic matching layer 25, and the acoustic lens 26. The acoustic matching layer 25 is attached to the subject side with respect to the piezoelectric element 23.

音響整合層25は、単数の層からなり又は複数の層が積層されて構成されている。複数の層の厚みを合わせた音響整合層25の音響インピーダンスは、最下層から最上層にかけて漸次減少するとともに、最下層の音響インピーダンスが圧電素子23の音響インピーダンス未満となるよう設定される。また、後述する音響レンズ26の音響インピーダンスと整合させるため、最上層の音響インピーダンスと音響レンズ26の音響インピーダンスとの差をより小さくすることが好ましく、より好ましくは、最上層と音響レンズ26との界面における最上層の音響インピーダンスが音響レンズ26の音響インピーダンスとほぼ等しくなるように音響整合層25を設ける。 The acoustic matching layer 25 is composed of a single layer or a plurality of layers stacked. The acoustic impedance of the acoustic matching layer 25 in which the thicknesses of the plurality of layers are matched is gradually reduced from the lowermost layer to the uppermost layer, and the acoustic impedance of the lowermost layer is set to be less than the acoustic impedance of the piezoelectric element 23. Further, in order to match with the acoustic impedance of the acoustic lens 26 described later, it is preferable to make the difference between the acoustic impedance of the uppermost layer and the acoustic impedance of the acoustic lens 26 smaller, and more preferably, the uppermost layer and the acoustic lens 26. The acoustic matching layer 25 is provided so that the acoustic impedance of the uppermost layer at the interface becomes substantially equal to the acoustic impedance of the acoustic lens 26.

音響整合層25に用いられる材料として、具体的には、アルミ、アルミ合金(例えばAL−Mg合金)、マグネシウム合金、マコールガラス、ガラス、溶融石英、コッパーグラファイト、PE(ポリエチレン)やPP(ポリプロピレン)、PC(ポリカーボネート)、ABC樹脂、ABS樹脂、AAS樹脂、AES樹脂、ナイロン(PA6、PA6−6)、PPO(ポリフェニレンオキシド)、PPS(ポリフェニレンスルフィド:ガラス繊維入りも可)、PPE(ポリフェニレンエーテル)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PAI(ポリアミドイミド)、PETP(ポリエチレンテレフタレート)、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。好ましくはエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂に、充填剤として、タングステン、亜鉛華、酸化チタン、シリカやアルミナ、ベンガラ、フェライト、酸化タングステン、酸化イットリビウム、硫酸バリウム、モリブデンなどを入れて成形したものが適用できる。ここで、充填材の種類や量、分布などを各層で異ならせることにより、同一の種類の樹脂であっても各層の音響インピーダンスを異なるものとすることができる。 As a material used for the acoustic matching layer 25, specifically, aluminum, aluminum alloy (for example, AL-Mg alloy), magnesium alloy, macor glass, glass, fused quartz, copper graphite, PE (polyethylene) or PP (polypropylene). , PC (polycarbonate), ABC resin, ABS resin, AAS resin, AES resin, nylon (PA6, PA6-6), PPO (polyphenylene oxide), PPS (polyphenylene sulfide: glass fiber is acceptable), PPE (polyphenylene ether) , PEEK (polyether ether ketone), PAI (polyamide imide), PETP (polyethylene terephthalate), epoxy resin, urethane resin and the like. Preferably, a thermosetting resin such as an epoxy resin is molded by adding tungsten, zinc white, titanium oxide, silica or alumina, red iron oxide, ferrite, tungsten oxide, yttrium oxide, barium sulfate, molybdenum, etc. as a filler. Applicable. Here, by making the type, amount, distribution, etc. of the filler different in each layer, it is possible to make the acoustic impedance of each layer different even for the same type of resin.

音響レンズ26は、屈折を利用して超音波ビームを集束し分解能を向上するために配置されるものである。すなわち、音響レンズ26は、超音波探触子2の被検体と接する側に設けられ、圧電素子23にて発生した超音波を、被検体に効率よく入射させる。音響レンズ26は、被検体と接する部分で、内部の音速に応じて凸型又は凹型のレンズ形状を有し、被検体に入射される超音波を、撮像断面と直交する厚さ方向(エレベーション方向)で収束させる。 The acoustic lens 26 is arranged in order to focus the ultrasonic beam using refraction and improve the resolution. That is, the acoustic lens 26 is provided on the side of the ultrasonic probe 2 that is in contact with the subject, and causes the ultrasonic waves generated by the piezoelectric element 23 to efficiently enter the subject. The acoustic lens 26 has a convex or concave lens shape in a portion in contact with the subject according to the internal sound velocity, and ultrasonic waves incident on the subject are measured in a thickness direction (elevation) orthogonal to the imaging cross section. Direction).

音響レンズ26の音響インピーダンスは、被検体の音響インピーダンスに対して、音響レンズ26と被検体との間での超音波の減衰や反射がより小さくなるよう適宜設定される。ここで、被検体はヒトの肉体などであることから、一般的に、音響レンズ26の音響インピーダンスは、圧電体のような硬質の物質に比して音響インピーダンスが極めて低く設定される。このことから、音響レンズ26は、設定された音響インピーダンスに対応する素材(例えば、軟質の高分子材料など)により形成される。なお、音響レンズ26と音響整合層25との間での超音波の減衰や反射をより低減させるため、音響整合層25のうち、音響レンズ26と当接する部分の音響インピーダンスは、音響レンズ26とほぼ同一であることが好ましい。 The acoustic impedance of the acoustic lens 26 is appropriately set so that the attenuation or reflection of ultrasonic waves between the acoustic lens 26 and the subject becomes smaller than the acoustic impedance of the subject. Here, since the subject is a human body or the like, generally, the acoustic impedance of the acoustic lens 26 is set to be extremely lower than that of a hard substance such as a piezoelectric body. Therefore, the acoustic lens 26 is made of a material (for example, a soft polymer material) corresponding to the set acoustic impedance. In order to further reduce the attenuation and reflection of ultrasonic waves between the acoustic lens 26 and the acoustic matching layer 25, the acoustic impedance of the portion of the acoustic matching layer 25 that contacts the acoustic lens 26 is the same as that of the acoustic lens 26. It is preferable that they are substantially the same.

音響レンズ26を構成する素材としては、従来公知のシリコーン系ゴム、ブタジエン系ゴム、ポリウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴムなどのホモポリマー、エチレンとプロピレンとを共重合させてなるエチレン−プロピレン共重合体ゴムなどの共重合体ゴムなどが適用可能である。これらのうち、シリコーン系ゴム及びブタジエン系ゴムを用いることが好ましい。 Examples of the material forming the acoustic lens 26 include homopolymers such as conventionally known silicone rubber, butadiene rubber, polyurethane rubber, and epichlorohydrin rubber, and ethylene-propylene copolymer rubber obtained by copolymerizing ethylene and propylene. A copolymer rubber or the like can be applied. Of these, it is preferable to use silicone rubber and butadiene rubber.

I/O信号線27は、導体で構成され、圧電素子23のI/O電極22と導電性接着剤などで電気的に接続され、ケーブル3のI/O信号線を介して、超音波診断装置本体1からの駆動信号をI/O電極22に伝達し、ケーブル3のI/O信号線を介して、被検体からの超音波を受信した圧電素子23から出力された受信信号をI/O電極22から超音波診断装置本体1に伝達する。GND信号線28は、導体で構成され、圧電素子23のGND電極24と導電性接着剤などで電気的に接続され、ケーブル3のGND信号線を介して超音波診断装置本体1のグラウンドに接続されている。I/O信号線27、GND信号線28及び熱変形部29は、間隙を設けて平行に配置されている。 The I/O signal line 27 is made of a conductor and is electrically connected to the I/O electrode 22 of the piezoelectric element 23 by a conductive adhesive or the like, and ultrasonic diagnosis is performed via the I/O signal line of the cable 3. The drive signal from the apparatus main body 1 is transmitted to the I/O electrode 22, and the reception signal output from the piezoelectric element 23 that receives the ultrasonic wave from the subject is input to the I/O electrode 22 via the I/O signal line of the cable 3. It is transmitted from the O electrode 22 to the ultrasonic diagnostic apparatus main body 1. The GND signal line 28 is made of a conductor, is electrically connected to the GND electrode 24 of the piezoelectric element 23 with a conductive adhesive, etc., and is connected to the ground of the ultrasonic diagnostic apparatus body 1 via the GND signal line of the cable 3. Has been done. The I/O signal line 27, the GND signal line 28, and the thermal deformation section 29 are arranged in parallel with a gap.

熱変形部29は、上端が固定され、下端が解放されて、温度により変形する機能を有する。熱変形部29は、例えば、亜鉛、銅、ニッケル、マンガン、フェライト、クロム、モリブデン、ジルコニクム、アルミニウムのいずれかからなる、バイメタルで構成される。ここで、熱膨張率が異なる2種以上の材料を接合したものをバイメタルという。本実施の形態では、熱変形部29は、圧電素子23側の内側部29aと、圧電素子23の外側の外側部29bとを有し、内側部29a及び外側部29bが接合されているものとする。 The thermal deformation part 29 has a function of being deformed depending on temperature, with its upper end fixed and its lower end released. The heat-deformable part 29 is made of, for example, bimetal made of any one of zinc, copper, nickel, manganese, ferrite, chromium, molybdenum, zirconium, and aluminum. Here, a material obtained by joining two or more kinds of materials having different thermal expansion coefficients is called a bimetal. In the present embodiment, the thermal deformation part 29 has an inner part 29a on the piezoelectric element 23 side and an outer part 29b on the outer side of the piezoelectric element 23, and the inner part 29a and the outer part 29b are joined together. To do.

本実施の形態では、内側部29aに熱膨張率が低い材料を用い、外側部29bに、内側部29aに比べて熱膨張率が高い材料を用いる。例えば、内側部29aと外側部29bとしては、ニッケルフェライト合金と銅とが接合したもの、クロムフェライト合金とニッケルクロムフェライトとが接合したもの、あるいは、ニッケルフェライト合金とニッケルマンガンフェライト合金とが接合したものなどがある。上記、いずれも低熱膨張材と高熱膨張材の組み合わせとなる。 In this embodiment, a material having a low coefficient of thermal expansion is used for the inner part 29a, and a material having a higher coefficient of thermal expansion is used for the outer part 29b as compared with the inner part 29a. For example, as the inner portion 29a and the outer portion 29b, a nickel ferrite alloy and copper are joined, a chromium ferrite alloy and nickel chromium ferrite are joined, or a nickel ferrite alloy and nickel manganese ferrite alloy are joined. There are things. Any of the above is a combination of a low thermal expansion material and a high thermal expansion material.

ここで、図4を参照して、熱変形部29の変形及びその条件を説明する。ただし、図4(a)、図4(b)は、分かりやすくするため、超音波探触子2のうちの、圧電素子23、I/O電極22、GND電極24、I/O信号線27、GND信号線28及び熱変形部29のみを図示した断面図である。 Here, the deformation of the thermal deformation unit 29 and its condition will be described with reference to FIG. However, in FIG. 4A and FIG. 4B, the piezoelectric element 23, the I/O electrode 22, the GND electrode 24, and the I/O signal line 27 of the ultrasonic probe 2 are illustrated for the sake of clarity. 3 is a cross-sectional view illustrating only the GND signal line 28 and the thermal deformation part 29.

圧電素子が高温にさらされると、その焦電効果によって電界が発生し、その電界によって、圧電素子は脱分極し、特性劣化する。しかし、本実施の形態の超音波探触子2では、図4(a)に示すように、通常の温度で、I/O信号線27とGND信号線28と熱変形部29とが間隙を設けて配置しており、超音波探触子2の温度上昇に伴い、熱変形部29がGND信号線28側に変形する。さらに、図4(b)に示すように、熱変形部29は、温度上昇によってGND信号線28とI/O信号線27とを接触させ、電気的に短絡させる。 When the piezoelectric element is exposed to a high temperature, an electric field is generated due to its pyroelectric effect, and the electric field depolarizes the piezoelectric element and deteriorates its characteristics. However, in the ultrasonic probe 2 of the present embodiment, as shown in FIG. 4A, the I/O signal line 27, the GND signal line 28, and the thermal deformation section 29 form a gap at a normal temperature. The thermal deformation unit 29 is deformed toward the GND signal line 28 side as the temperature of the ultrasonic probe 2 rises. Further, as shown in FIG. 4B, the thermal deformation section 29 brings the GND signal line 28 and the I/O signal line 27 into contact with each other due to the temperature rise, and electrically shorts them.

つまり、高温下で生じる圧電素子の焦電効果によって生じる電界の発生を抑制し、圧電素子23の特性劣化を無くすことができる。つまり、超音波探触子2の特性劣化を無くすことができる。なお、本実施の形態では、熱変形部29は、GND信号線28側に配置したが、熱変形部をI/O信号線27側に配置する構成としてもよい。あるいは、熱変形部をGND信号線28側とI/O信号線27側との両側に配置する構成としてもよい。 That is, it is possible to suppress the generation of an electric field generated by the pyroelectric effect of the piezoelectric element that occurs at high temperature, and eliminate the characteristic deterioration of the piezoelectric element 23. That is, the characteristic deterioration of the ultrasonic probe 2 can be eliminated. Although the thermal deformation unit 29 is arranged on the GND signal line 28 side in the present embodiment, the thermal deformation unit 29 may be arranged on the I/O signal line 27 side. Alternatively, the thermal deformation portions may be arranged on both sides of the GND signal line 28 side and the I/O signal line 27 side.

なお、温度上昇に伴い熱変形部29は変形するが、この変形は、I/O信号線27、GND信号線28自身の熱膨張による変形と比較すると10倍以上の変形となる。例えば、I/O信号線27、GND信号線28が金属導体で構成され、各々の寸法が0.1[mm]の場合、I/O信号線27、GND信号線28自身の熱膨張による変形は0.1[μm]程度であるが、I/O信号線27とGND信号線28との間隙を寸法ばらつきを考慮して1[μm]以上としており、I/O信号線27、GND信号線28自身の熱膨張による変形では、超音波探触子の温度上昇に伴い、GND信号線28とI/O信号線27とを接触させ、電気的に短絡させることはできない。 The thermal deformation section 29 deforms as the temperature rises, but this deformation is 10 times or more compared to the deformation due to thermal expansion of the I/O signal line 27 and the GND signal line 28 itself. For example, when the I/O signal line 27 and the GND signal line 28 are made of a metal conductor and each dimension is 0.1 [mm], the I/O signal line 27 and the GND signal line 28 are deformed by thermal expansion. Is about 0.1 [μm], but the gap between the I/O signal line 27 and the GND signal line 28 is set to 1 [μm] or more in consideration of dimensional variation, and the I/O signal line 27 and the GND signal are With the deformation of the line 28 itself due to thermal expansion, the GND signal line 28 and the I/O signal line 27 cannot be brought into contact with each other and electrically short-circuited as the temperature of the ultrasonic probe rises.

従来の超音波探触子では、温度上昇に伴い圧電素子の焦電効果により、圧電素子の分極に異常が発生する。圧電素子の共振特性に異常が起こり、不要共振が生じる。しかし、本実施の形態の超音波探触子2では、高温下でも圧電素子の分極に異常は発生せず、不要な共振は発生しない。 In the conventional ultrasonic probe, an abnormality occurs in the polarization of the piezoelectric element due to the pyroelectric effect of the piezoelectric element as the temperature rises. Abnormalities occur in the resonance characteristics of the piezoelectric element, causing unnecessary resonance. However, in the ultrasonic probe 2 of the present embodiment, no abnormality occurs in the polarization of the piezoelectric element even at high temperatures, and unnecessary resonance does not occur.

熱変形部29がバイメタルの場合に、図4(a)、図4(b)に示すように、I/O信号線27及び熱変形部29の間の距離Aと、GND信号線28の厚さBと、熱変形部29の厚さtと、熱変形部29の図の上下方向の長さLと、熱変形部29のわん曲量Dと、をとる。わん曲係数K、温度範囲ΔTとしたとき、わん曲量Dは、熱変形部29の厚さt、長さLを用いて、以下の式(1)で表される。
D=K×ΔT×L×L÷t …(1)
When the thermal deformation part 29 is a bimetal, as shown in FIGS. 4A and 4B, the distance A between the I/O signal line 27 and the thermal deformation part 29 and the thickness of the GND signal line 28. B, the thickness t of the heat deforming portion 29, the length L of the heat deforming portion 29 in the vertical direction in the figure, and the bending amount D of the heat deforming portion 29. When the bending coefficient K and the temperature range ΔT are set, the bending amount D is expressed by the following equation (1) using the thickness t and the length L of the thermal deformation portion 29.
D=K×ΔT×L×L÷t (1)

一般に超音波探触子の使用温度の上限は70[℃]となっている。つまり、超音波探触子が70[℃]以上で使用されることはないことから、70[℃]以上でI/O信号線27とGND信号線28とを短絡させることが望ましい。70[℃]以上でI/O信号線27とGND信号線28とを短絡させる場合、一例として以下が挙げられる。
K=15×10−6(熱変形部29として、例えば、BL−2(日立金属ネオマテリアル製)を用いる)、
ΔT=50℃(室温:20[℃]、高温:70[℃])、
L=10[mm]、
t=0.05[mm]、とする。
Generally, the upper limit of the operating temperature of the ultrasonic probe is 70 [°C]. That is, since the ultrasonic probe is not used at 70[° C.] or higher, it is desirable to short-circuit the I/O signal line 27 and the GND signal line 28 at 70[° C.] or higher. When the I/O signal line 27 and the GND signal line 28 are short-circuited at 70[° C.] or higher, the following is given as an example.
K=15×10 −6 (for example, BL-2 (manufactured by Hitachi Metals Neomaterial) is used as the thermal deformation part 29),
ΔT=50° C. (room temperature: 20[° C.], high temperature: 70[° C.]),
L=10 [mm],
It is assumed that t=0.05 [mm].

ここで、距離AとI/O信号線27及びGND信号線28の間隙の距離との差を、距離Cとする。式(1)より、わん曲量D=1.5[mm]となることから、距離Cを1.5[mm]以下にすると、70[℃]以上でI/O信号線27とGND信号線28とは短絡し、焦電効果によって発生させる電界を無くし、特性劣化を抑制させることができる。このため、熱変形部29をいかなる場所に設けても、同じ変形量でGND信号線28とI/O信号線27とを接触させ、電気的に短絡させることができる。 Here, the difference between the distance A and the distance of the gap between the I/O signal line 27 and the GND signal line 28 is referred to as a distance C. From the formula (1), since the amount of bending D is 1.5 [mm], if the distance C is set to 1.5 [mm] or less, the I/O signal line 27 and the GND signal will be at 70 [° C.] or more. The electric field generated by the pyroelectric effect can be eliminated by short-circuiting with the line 28, and the characteristic deterioration can be suppressed. Therefore, no matter where the thermal deformation section 29 is provided, the GND signal line 28 and the I/O signal line 27 can be brought into contact with each other with the same amount of deformation and electrically short-circuited.

以上、本実施の形態によれば、超音波探触子2は、超音波を被検体に送受信する圧電素子23と、圧電素子23に設けられたI/O電極22に電気的に接続され、圧電素子23に入力する駆動信号及び圧電素子23から出力される受信信号が流れるI/O信号線27と、I/O信号線27と間隙を介して設けられ、圧電素子23に設けられたGND電極24に電気的に接続されたGND信号線28と、温度上昇により変形し、所定の温度(高温:例えば70[℃])以上でI/O信号線27及びGND信号線28を接触させる熱変形部29と、を備える。 As described above, according to the present embodiment, the ultrasonic probe 2 is electrically connected to the piezoelectric element 23 that transmits and receives ultrasonic waves to and from the subject and the I/O electrode 22 provided on the piezoelectric element 23. The I/O signal line 27 through which the drive signal input to the piezoelectric element 23 and the reception signal output from the piezoelectric element 23 flow, and the GND provided on the piezoelectric element 23 with a gap from the I/O signal line 27. Heat that causes the GND signal line 28 electrically connected to the electrode 24 and the GND signal line 28 to deform at the temperature rise and contact the I/O signal line 27 and the GND signal line 28 at a predetermined temperature (high temperature: for example, 70[° C.]) or more. And a deforming portion 29.

このため、高温下で生じる圧電素子の焦電効果によって生じる電界の発生を抑制でき、焦電効果を防ぐための電気制御及びそのコストが不要であるので、焦電効果による圧電素子23の特性劣化を容易になくすことができ、超音波探触子2の特性劣化を無くすことができる。 For this reason, it is possible to suppress the generation of an electric field caused by the pyroelectric effect of the piezoelectric element that occurs at high temperature, and there is no need for electrical control for preventing the pyroelectric effect and the cost thereof. Therefore, the characteristics of the piezoelectric element 23 deteriorate due to the pyroelectric effect. Can be easily eliminated, and characteristic deterioration of the ultrasonic probe 2 can be eliminated.

また、熱変形部29は、バイメタルからなる。このため、所定の温度以上で焦電効果によって生じる電界の発生を抑制することができる。 Further, the thermal deformation part 29 is made of bimetal. Therefore, it is possible to suppress the generation of an electric field caused by the pyroelectric effect at a predetermined temperature or higher.

また、I/O信号線27、GND信号線28及び熱変形部29は、平行に配置されている。このため、熱変形部29をいかなる場所に設けても、同じ変形量でGND信号線28とI/O信号線27とを接触させ、電気的に短絡させることができる。 Further, the I/O signal line 27, the GND signal line 28, and the thermal deformation section 29 are arranged in parallel. Therefore, no matter where the thermal deformation section 29 is provided, the GND signal line 28 and the I/O signal line 27 can be brought into contact with each other with the same amount of deformation and electrically short-circuited.

また、超音波診断装置100は、超音波探触子2と、駆動信号を生成して超音波探触子2に出力する送信部12と、超音波探触子2から入力された受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像生成部14と、を備える。このため、焦電効果による圧電素子23の特性劣化及び超音波探触子2の特性劣化を無くすことができ、劣化のない超音波画像データを生成できる。 Further, the ultrasonic diagnostic apparatus 100 includes an ultrasonic probe 2, a transmission unit 12 that generates a driving signal and outputs the driving signal to the ultrasonic probe 2, and a reception signal input from the ultrasonic probe 2. An image generation unit 14 that generates ultrasonic image data based on the image data. Therefore, it is possible to eliminate the deterioration of the characteristics of the piezoelectric element 23 and the characteristics of the ultrasonic probe 2 due to the pyroelectric effect, and it is possible to generate ultrasonic image data without deterioration.

(第1の実施例)
図5を参照して、上記実施の形態の第1の実施例を説明する。図5(a)は、変形前の超音波探触子2Aの一部を示す断面図である。図5(b)は、変形後の超音波探触子2Aの一部を示す断面図である。
(First embodiment)
A first example of the above-described embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a cross-sectional view showing a part of the ultrasonic probe 2A before deformation. FIG. 5B is a sectional view showing a part of the deformed ultrasonic probe 2A.

本実施例の装置構成は、上記実施の形態の超音波探触子2を本実施例の超音波探触子2Aに代えた超音波診断装置100を用いる。このため、上記実施の形態と同様の構成部分に同じ符号を付してその説明を省略する。 The apparatus configuration of this example uses an ultrasonic diagnostic apparatus 100 in which the ultrasonic probe 2 of the above-described embodiment is replaced with the ultrasonic probe 2A of this example. Therefore, the same components as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

図5(a)に示すように、超音波探触子2Aは、背面層21と、I/O電極22Aと、圧電素子23と、GND電極24Aと、音響整合層25と、音響レンズ26と、I/O信号線27Aと、GND信号線28Aと、空洞部30と、絶縁体部31と、空洞部32と、熱変形部29と、を備える。背面層21、I/O電極22A、圧電素子23、GND電極24A、音響整合層25及び音響レンズ26は、図上正面視下方から上方に順に積層されている。ただし、図5(a)、図5(b)は、分かりやすくするため、超音波探触子2Aのうちの、圧電素子23、I/O電極22A、GND電極24A、I/O信号線27A、GND信号線28A、空洞部30、絶縁体部31、空洞部32及び熱変形部29のみを図示した断面図である。 As shown in FIG. 5A, the ultrasonic probe 2A includes a back surface layer 21, an I/O electrode 22A, a piezoelectric element 23, a GND electrode 24A, an acoustic matching layer 25, and an acoustic lens 26. , I/O signal line 27A, GND signal line 28A, cavity portion 30, insulator portion 31, cavity portion 32, and thermal deformation portion 29. The back surface layer 21, the I/O electrode 22A, the piezoelectric element 23, the GND electrode 24A, the acoustic matching layer 25, and the acoustic lens 26 are sequentially stacked from the lower side to the upper side in the front view of the drawing. However, in FIG. 5A and FIG. 5B, the piezoelectric element 23, the I/O electrode 22A, the GND electrode 24A, and the I/O signal line 27A of the ultrasonic probe 2A are shown for the sake of clarity. , A GND signal line 28A, a cavity portion 30, an insulator portion 31, a cavity portion 32, and a thermal deformation portion 29.

I/O電極22Aは、圧電素子23の下面に形成されたI/O電極である。GND電極24Aは、圧電素子23の上面、側面及び一部下面に形成されたGND電極である。I/O電極22A及びGND電極24Aは、空洞部30により電気的に絶縁されている。 The I/O electrode 22A is an I/O electrode formed on the lower surface of the piezoelectric element 23. The GND electrode 24A is a GND electrode formed on the upper surface, the side surface, and a part of the lower surface of the piezoelectric element 23. The I/O electrode 22A and the GND electrode 24A are electrically insulated by the cavity 30.

I/O信号線27Aは、導体で構成され、I/O電極22Aに電気的に接続されている。GND信号線28Aは、導体で構成され、GND電極24Aに電気的に接続されている。絶縁体部31は、絶縁体で構成されている。I/O信号線27Aは、絶縁体部31の両面に形成され、GND信号線28Aは、絶縁体部31の一方の面に形成されている。このように、絶縁体部31と、I/O信号線27A、GND信号線28Aとは、積層されている。I/O信号線27A及びGND信号線28Aは、空洞部30及び絶縁体部31により絶縁されている。絶縁体部31は、例えば、ポリイミドなどの絶縁体のフィルムからなるフレキシブル基板(FPC:Flexible Printed Circuit)の基体部としてもよい。この構成では、I/O信号線27A、絶縁体部31、GND信号線28Aは、フレキシブル基板として機能する。 The I/O signal line 27A is composed of a conductor and is electrically connected to the I/O electrode 22A. The GND signal line 28A is made of a conductor and is electrically connected to the GND electrode 24A. The insulator part 31 is made of an insulator. The I/O signal line 27A is formed on both surfaces of the insulator portion 31, and the GND signal line 28A is formed on one surface of the insulator portion 31. In this way, the insulator portion 31, the I/O signal line 27A, and the GND signal line 28A are stacked. The I/O signal line 27A and the GND signal line 28A are insulated by the cavity portion 30 and the insulator portion 31. The insulator part 31 may be a base part of a flexible printed circuit (FPC) made of an insulator film such as polyimide. In this configuration, the I/O signal line 27A, the insulator portion 31, and the GND signal line 28A function as a flexible board.

また、空洞部32は、絶縁体部31の間隙であり、熱変形部29によってGND信号線28AとI/O信号線27Aとを短絡させる位置に配置されている。空洞部32の周囲には絶縁体部31が設けられているため、高温下以外ではI/O信号線27AとGND信号線28Aとは短絡しない。図5(b)に示すように、I/O信号線27AとGND信号線28Aとは、高温下(所定の温度(例えば70[℃])以上)において、熱変形部29の変形により、空洞部32における電気的な接触により短絡される。 The cavity 32 is a gap between the insulators 31 and is arranged at a position where the thermal deformation section 29 short-circuits the GND signal line 28A and the I/O signal line 27A. Since the insulator 31 is provided around the cavity 32, the I/O signal line 27A and the GND signal line 28A are not short-circuited except under high temperature. As shown in FIG. 5B, the I/O signal line 27A and the GND signal line 28A are hollow due to the deformation of the thermal deformation part 29 under high temperature (a predetermined temperature (for example, 70[° C.]) or higher). It is short-circuited by the electrical contact in the part 32.

以上、本実施例によれば、超音波探触子2Aは、I/O信号線27A及びGND信号線28Aが表面に形成された絶縁体部31と、I/O信号線27A及びGND信号線28Aを絶縁し、熱変形部29の変形によりI/O信号線27A及びGND信号線28Aが接触される空洞部32と、を備える。このため、焦電効果による圧電素子23の特性劣化及び超音波探触子2の特性劣化を無くすことができるとともに、I/O信号線27AとGND信号線28Aとの絶縁性を向上できる。 As described above, according to the present embodiment, the ultrasonic probe 2A includes the insulator part 31 having the I/O signal line 27A and the GND signal line 28A formed on the surface thereof, the I/O signal line 27A and the GND signal line. 28A is insulated, and the cavity 32 in which the I/O signal line 27A and the GND signal line 28A are brought into contact with each other by the deformation of the thermal deformation section 29 is provided. Therefore, the characteristic deterioration of the piezoelectric element 23 and the characteristic deterioration of the ultrasonic probe 2 due to the pyroelectric effect can be eliminated, and the insulation between the I/O signal line 27A and the GND signal line 28A can be improved.

(第2の実施例)
図6を参照して、上記実施の形態の第2の実施例を説明する。図6(a)は、変形前の超音波探触子2Bの一部を示す断面図である。図6(b)は、変形後の超音波探触子2Bの一部を示す断面図である。
(Second embodiment)
A second example of the above-described embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6A is a sectional view showing a part of the ultrasonic probe 2B before deformation. FIG. 6B is a cross-sectional view showing a part of the ultrasonic probe 2B after the deformation.

本実施例の装置構成は、上記実施の形態の超音波探触子2を本実施例の超音波探触子2Bに代えた超音波診断装置100を用いる。このため、上記実施の形態と同様の構成部分に同じ符号を付してその説明を省略する。 The apparatus configuration of this example uses an ultrasonic diagnostic apparatus 100 in which the ultrasonic probe 2 of the above-described embodiment is replaced with the ultrasonic probe 2B of this example. Therefore, the same components as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

図6(a)に示すように、超音波探触子2Bは、背面層21と、I/O電極22と、圧電素子23と、GND電極24と、音響整合層25と、音響レンズ26と、I/O信号線27と、GND信号線28Bと、熱変形部29と、を備える。ただし、図6(a)、図6(b)は、分かりやすくするため、超音波探触子2Bのうちの、圧電素子23、I/O電極22、GND電極24、I/O信号線27、GND信号線28B及び熱変形部29のみを図示した断面図である。 As shown in FIG. 6A, the ultrasonic probe 2B includes a back surface layer 21, an I/O electrode 22, a piezoelectric element 23, a GND electrode 24, an acoustic matching layer 25, and an acoustic lens 26. , I/O signal line 27, GND signal line 28B, and thermal deformation unit 29. However, in FIG. 6A and FIG. 6B, the piezoelectric element 23, the I/O electrode 22, the GND electrode 24, and the I/O signal line 27 of the ultrasonic probe 2B are shown for the sake of clarity. 3 is a cross-sectional view illustrating only the GND signal line 28B and the thermal deformation part 29. FIG.

GND信号線28Bは、導体で構成され、GND電極24Aに電気的に接続されている。熱変形部29は、導体で構成され、温度により変形する機能を有するとともに、GND信号線28Bの一部として機能している。 The GND signal line 28B is made of a conductor and is electrically connected to the GND electrode 24A. The thermal deformation section 29 is made of a conductor, has a function of being deformed by temperature, and functions as a part of the GND signal line 28B.

図6(b)に示すように、超音波探触子2Bの温度上昇に伴い、熱変形部29がI/O信号線27に向かって変形し、さらに温度上昇(所定の温度(例えば70[℃])以上)によってI/O信号線27と接触し、I/O信号線27とGND信号線28Bとが電気的に短絡する。つまり、高温下で生じる圧電素子23の焦電効果によって生じる電界の発生を抑制し、圧電素子23の特性劣化を無くすことができる。つまり、超音波探触子2Bの特性劣化を無くすことができる。 As shown in FIG. 6B, as the temperature of the ultrasonic probe 2B rises, the thermal deformation section 29 deforms toward the I/O signal line 27, and further rises in temperature (predetermined temperature (for example, 70[ [° C.]) or more), the I/O signal line 27 is contacted, and the I/O signal line 27 and the GND signal line 28B are electrically short-circuited. That is, it is possible to suppress the generation of an electric field generated by the pyroelectric effect of the piezoelectric element 23 that occurs at high temperatures, and eliminate the characteristic deterioration of the piezoelectric element 23. That is, it is possible to eliminate the characteristic deterioration of the ultrasonic probe 2B.

以上、本実施例によれば、熱変形部29は、導体からなり、GND信号線28Aの一部として機能する。このため、焦電効果による圧電素子23の特性劣化及び超音波探触子2Bの特性劣化を無くすことができるとともに、GND信号線28Bの一部として電気伝導が可能となり、超音波探触子2Bの小スペース化が可能となる。 As described above, according to this embodiment, the thermal deformation section 29 is made of a conductor and functions as a part of the GND signal line 28A. Therefore, the characteristic deterioration of the piezoelectric element 23 and the characteristic deterioration of the ultrasonic probe 2B due to the pyroelectric effect can be eliminated, and at the same time, electric conduction becomes possible as a part of the GND signal line 28B, and the ultrasonic probe 2B It is possible to reduce the space.

なお、本実施例では、熱変形部29をGND信号線28Bの一部として配置したが、I/O信号線の一部として配置する構成としてもよい。この構成では、高温下で、熱変形部29がGND信号線に接触する構成となる。同様に、超音波探触子が、GND信号線の一部として機能する熱変形部と、I/O信号線の一部として機能する熱変形部とを、有する構成としてもよい。 Although the thermal deformation section 29 is arranged as a part of the GND signal line 28B in the present embodiment, it may be arranged as a part of the I/O signal line. In this configuration, the thermal deformation section 29 comes into contact with the GND signal line at a high temperature. Similarly, the ultrasonic probe may have a configuration including a thermal deformation portion that functions as a part of the GND signal line and a thermal deformation portion that functions as a part of the I/O signal line.

(第3の実施例)
図7を参照して、上記実施の形態の第3の実施例を説明する。図7(a)は、変形前の超音波探触子2Cの一部を示す断面図である。図7(b)は、変形後の超音波探触子2Cの一部を示す断面図である。
(Third embodiment)
A third example of the above-described embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7A is a cross-sectional view showing a part of the ultrasonic probe 2C before deformation. FIG. 7B is a sectional view showing a part of the deformed ultrasonic probe 2C.

本実施例の装置構成は、上記実施の形態の超音波探触子2を本実施例の超音波探触子2Cに代えた超音波診断装置100を用いる。このため、上記実施の形態と同様の構成部分に同じ符号を付してその説明を省略する。 The apparatus configuration of this example uses an ultrasonic diagnostic apparatus 100 in which the ultrasonic probe 2 of the above-described embodiment is replaced with the ultrasonic probe 2C of this example. Therefore, the same components as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

図7(a)に示すように、超音波探触子2Cは、背面層21と、I/O電極22と、圧電素子23と、GND電極24と、音響整合層25と、音響レンズ26と、I/O信号線27と、GND信号線28Cと、熱変形部29と、絶縁体部33と、を備える。ただし、図7(a)、図7(b)は、分かりやすくするため、超音波探触子2Cのうちの、圧電素子23、I/O電極22、GND電極24、I/O信号線27、GND信号線28C、熱変形部29及び絶縁体部33のみを図示した断面図である。 As shown in FIG. 7A, the ultrasonic probe 2C includes a back surface layer 21, an I/O electrode 22, a piezoelectric element 23, a GND electrode 24, an acoustic matching layer 25, and an acoustic lens 26. , I/O signal line 27, GND signal line 28C, thermal deformation section 29, and insulator section 33. However, in FIG. 7A and FIG. 7B, the piezoelectric element 23, the I/O electrode 22, the GND electrode 24, and the I/O signal line 27 of the ultrasonic probe 2C are illustrated for the sake of clarity. FIG. 28 is a cross-sectional view illustrating only the GND signal line 28C, the thermal deformation section 29, and the insulator section 33.

GND信号線28Cは、導体で構成され、GND電極24Aに電気的に接続されている。熱変形部29は、導体で構成され、温度により変形する機能を有するとともに、GND信号線28Cの一部として機能している。 The GND signal line 28C is made of a conductor and is electrically connected to the GND electrode 24A. The thermal deformation section 29 is made of a conductor, has a function of being deformed by temperature, and also functions as a part of the GND signal line 28C.

絶縁体部33は、例えば、ポリイミドなどの絶縁体のフィルムからなるフレキシブル基板の基体部である。GND信号線28C及び熱変形部29は、絶縁体部33の圧電素子23側の面に形成されている。このように、GND信号線28A又は熱変形部29と絶縁体部33とは、圧電素子23側から外側へ順に積層されている。絶縁体部33は、熱変形部29を容易に保持し、かつ外部から圧電素子23、I/O電極22、GND電極24、I/O信号線27、GND信号線28Cへの電気的絶縁が可能である。 The insulator part 33 is, for example, a base part of a flexible substrate made of an insulator film such as polyimide. The GND signal line 28C and the thermal deformation section 29 are formed on the surface of the insulator section 33 on the piezoelectric element 23 side. In this way, the GND signal line 28A or the thermal deformation part 29 and the insulator part 33 are sequentially laminated from the piezoelectric element 23 side to the outside. The insulator part 33 easily holds the thermal deformation part 29, and electrically insulates the piezoelectric element 23, the I/O electrode 22, the GND electrode 24, the I/O signal line 27, and the GND signal line 28C from the outside. It is possible.

超音波探触子2Cの温度上昇に伴い、熱変形部29は、I/O信号線27に向かって変形し、さらに温度上昇(所定の温度(例えば70[℃])以上)によってI/O信号線27と接触し、I/O信号線27とGND信号線28Cとが電気的に短絡する。つまり、高温下で生じる圧電素子23の焦電効果によって生じる電界の発生を抑制し、圧電素子23の特性劣化を無くすことができる。つまり、超音波探触子2Cの特性劣化を無くすことができる。 As the temperature of the ultrasonic probe 2C rises, the thermal deformation section 29 deforms toward the I/O signal line 27, and further rises in temperature (a predetermined temperature (for example, 70[° C.]) or more) causes I/O. The I/O signal line 27 and the GND signal line 28C come into contact with the signal line 27 and are electrically short-circuited. That is, it is possible to suppress the generation of an electric field generated by the pyroelectric effect of the piezoelectric element 23 that occurs at high temperatures, and eliminate the characteristic deterioration of the piezoelectric element 23. That is, it is possible to eliminate the characteristic deterioration of the ultrasonic probe 2C.

以上、本実施例によれば、超音波探触子2Cは、I/O信号線27及びGND信号線28Cの外側に配置され、GND信号線28Cが圧電素子23側(内側)の表面に形成されている絶縁体部33を備える。このため、焦電効果による圧電素子23の特性劣化及び超音波探触子2Cの特性劣化を無くすことができるとともに、外部から圧電素子23、I/O電極22、GND電極24、I/O信号線27、GND信号線28Cへの電気的絶縁を可能とする。 As described above, according to the present embodiment, the ultrasonic probe 2C is arranged outside the I/O signal line 27 and the GND signal line 28C, and the GND signal line 28C is formed on the surface of the piezoelectric element 23 side (inner side). The insulator part 33 is provided. Therefore, the deterioration of the characteristics of the piezoelectric element 23 and the characteristics of the ultrasonic probe 2C due to the pyroelectric effect can be eliminated, and the piezoelectric element 23, the I/O electrode 22, the GND electrode 24, and the I/O signal are externally supplied. It enables electrical insulation to the line 27 and the GND signal line 28C.

なお、本実施例では、熱変形部29をGND信号線28C側に配置しGND信号線28Cの一部(高温下でI/O信号線27に接触)とする構成としたが、I/O信号線27側に配置しI/O信号線27の一部(高温下でGND信号線28Cに接触)とする構成としてもよい。あるいは、超音波探触子が、GND信号線側に配置しGND信号線の一部とした熱変形部と、I/O信号線側に配置しI/O信号線の一部とした熱変形部と、を備える構成としてもよい。 In the present embodiment, the thermal deformation unit 29 is arranged on the GND signal line 28C side to be a part of the GND signal line 28C (contacts the I/O signal line 27 at high temperature). It may be arranged on the signal line 27 side to be a part of the I/O signal line 27 (contact with the GND signal line 28C under high temperature). Alternatively, the ultrasonic probe is disposed on the GND signal line side and is a part of the GND signal line for thermal deformation, and the ultrasonic probe is disposed on the I/O signal line side for a part of the I/O signal line. It is good also as a structure provided with a part.

(第4の実施例)
図8を参照して、上記実施の形態の第4の実施例を説明する。図8(a)は、熱変形前の超音波探触子2Dの一部を示す断面図である。図8(b)は、熱変形後の超音波探触子2Dの一部を示す断面図である。
(Fourth embodiment)
A fourth example of the above-described embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8A is a cross-sectional view showing a part of the ultrasonic probe 2D before thermal deformation. FIG. 8B is a sectional view showing a part of the ultrasonic probe 2D after thermal deformation.

本実施例の装置構成は、上記実施の形態の超音波探触子2を本実施例の超音波探触子2Dに代えた超音波診断装置100を用いる。このため、上記実施の形態と同様の構成部分に同じ符号を付してその説明を省略する。 The apparatus configuration of the present example uses an ultrasonic diagnostic apparatus 100 in which the ultrasonic probe 2 of the above-described embodiment is replaced with the ultrasonic probe 2D of the present example. Therefore, the same components as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

図8(a)に示すように、超音波探触子2Dは、背面層21と、I/O電極22と、圧電素子23と、GND電極24と、音響整合層25と、音響レンズ26と、I/O信号線27と、GND信号線28と、熱変形部29Dと、を備える。ただし、図8(a)、図8(b)は、分かりやすくするため、超音波探触子2Dのうちの、圧電素子23、I/O電極22、GND電極24、I/O信号線27、GND信号線28、熱変形部29Dのみを図示した断面図である。 As shown in FIG. 8A, the ultrasonic probe 2D includes a back surface layer 21, an I/O electrode 22, a piezoelectric element 23, a GND electrode 24, an acoustic matching layer 25, and an acoustic lens 26. , I/O signal line 27, GND signal line 28, and thermal deformation unit 29D. However, in FIG. 8A and FIG. 8B, the piezoelectric element 23, the I/O electrode 22, the GND electrode 24, and the I/O signal line 27 in the ultrasonic probe 2D are illustrated for the sake of clarity. 3 is a cross-sectional view illustrating only the GND signal line 28 and the thermal deformation portion 29D.

熱変形部29Dは、上端が固定され、下端が解放されて、温度により変形する機能を有するとともに、放熱機能を有する。圧電素子23が超音波を送信する際に電気音響変換ロスにより発熱する。この発熱を低減させるために、圧電素子23周辺に熱伝導が高い金属などの材料からなる放熱部材が必要となる。熱伝導率が高い材料として金属が挙げられ、金属の中でも銅、モリブデン、アルミニウムなどが良好である。このため、熱変形部29Dは、例えば、放熱部材として上記の金属を有するバイメタルで構成される。 The thermal deformation part 29D has a function of deforming depending on temperature, with its upper end being fixed and its lower end being released, and also having a heat dissipation function. When the piezoelectric element 23 transmits ultrasonic waves, heat is generated due to electroacoustic conversion loss. In order to reduce this heat generation, a heat dissipation member made of a material such as metal having high heat conduction is required around the piezoelectric element 23. A metal is mentioned as a material having a high thermal conductivity, and among the metals, copper, molybdenum, aluminum and the like are preferable. Therefore, the thermal deformation part 29D is made of, for example, a bimetal containing the above metal as a heat dissipation member.

また、熱変形部29Dは、上記実施の形態の熱変形部29に比べて、表面積が大きく、放熱効果を上げている。熱変形部29Dにより、放熱機能によって圧電素子23の発熱を抑制し、高温下で生じる圧電素子23の焦電効果によって生じる電界の発生を抑制し、圧電素子23の特性劣化を無くすことができる。つまり、超音波探触子2Dの特性劣化を無くすことができ、且つ、圧電素子23が超音波を送信する際に発熱するが、その発熱を低減させる。 Further, the thermal deformation portion 29D has a larger surface area as compared with the thermal deformation portion 29 of the above-mentioned embodiment, and enhances the heat radiation effect. The heat deforming portion 29D can suppress heat generation of the piezoelectric element 23 by a heat radiation function, suppress generation of an electric field generated by the pyroelectric effect of the piezoelectric element 23 that occurs at high temperature, and eliminate deterioration of the characteristics of the piezoelectric element 23. That is, it is possible to eliminate the characteristic deterioration of the ultrasonic probe 2D, and heat is generated when the piezoelectric element 23 transmits an ultrasonic wave, but the generated heat is reduced.

以上、本実施例によれば、熱変形部29Dは、熱伝導が高い金属などの材料からなり、平面の面積が大きいので、放熱機能を有する。このため、焦電効果による圧電素子23の特性劣化及び超音波探触子2Dの特性劣化を無くすことができるとともに、圧電素子23が超音波を送信する際に発熱するが、その発熱を低減できる。 As described above, according to the present embodiment, the thermal deformation portion 29D is made of a material such as metal having high thermal conductivity and has a large plane area, and thus has a heat dissipation function. Therefore, the deterioration of the characteristics of the piezoelectric element 23 and the characteristics of the ultrasonic probe 2D due to the pyroelectric effect can be eliminated, and the piezoelectric element 23 generates heat when transmitting ultrasonic waves, but the generated heat can be reduced. ..

なお、上記実施の形態及び実施例における記述は、本発明に係る好適な超音波探触子及び超音波診断装置の一例であり、これに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態及び各実施例の少なくとも2つを適宜組み合わせる構成としてもよい。 The description in the above-described embodiments and examples is an example of a suitable ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, and the present invention is not limited to this. For example, a configuration may be used in which at least two of the above-described embodiment and each example are appropriately combined.

また、以上の実施の形態及び実施例における超音波診断装置100を構成する各部の細部構成及び細部動作に関して本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。 Further, the detailed configuration and the detailed operation of each part constituting the ultrasonic diagnostic apparatus 100 in the above-described embodiments and examples can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.

100 超音波診断装置
1 超音波診断装置本体
11 操作入力部
12 送信部
13 受信部
14 画像生成部
15 画像処理部
15a 画像メモリー部
16 DSC
17 表示部
18 制御部
2,2A,2B,2C,2D 超音波探触子
21 背面層
22,22A I/O電極
23 圧電素子
24,24A GND電極
25 音響整合層
26 音響レンズ
27,27A I/O信号線
28,28A,28B,28C GND信号線
29,29D 熱変形部
30,32 空洞部
31,33 絶縁体部
2a 振動子
3 ケーブル
100 ultrasonic diagnostic apparatus 1 ultrasonic diagnostic apparatus main body 11 operation input unit 12 transmitting unit 13 receiving unit 14 image generating unit 15 image processing unit 15a image memory unit 16 DSC
17 display section 18 control section 2, 2A, 2B, 2C, 2D ultrasonic probe 21 back surface layer 22, 22A I/O electrode 23 piezoelectric element 24, 24A GND electrode 25 acoustic matching layer 26 acoustic lens 27, 27A I/ O signal line 28, 28A, 28B, 28C GND signal line 29, 29D Thermal deformation part 30, 32 Cavity part 31, 33 Insulator part 2a Transducer 3 cable

Claims (9)

超音波を被検体に送受信する圧電素子と、
前記圧電素子に設けられた第1の電極に電気的に接続され、当該圧電素子に入力する駆動信号及び当該圧電素子から出力される受信信号が流れる電気信号線と、
前記電気信号線と間隙を介して設けられ、前記圧電素子に設けられた第2の電極に電気的に接続された接地信号線と、
温度により変形し、所定の温度以上で前記電気信号線及び前記接地信号線を接触させる熱変形部と、を備える超音波探触子。
A piezoelectric element that transmits and receives ultrasonic waves to and from the subject,
An electrical signal line electrically connected to the first electrode provided on the piezoelectric element, through which a drive signal input to the piezoelectric element and a reception signal output from the piezoelectric element flow,
A ground signal line provided with a gap from the electric signal line and electrically connected to a second electrode provided on the piezoelectric element;
An ultrasonic probe comprising: a thermal deformation unit that is deformed by temperature and contacts the electric signal line and the ground signal line at a predetermined temperature or higher.
前記熱変形部は、導体からなり、前記電気信号線及び前記接地信号線の少なくとも1つの一部として機能する請求項1に記載の超音波探触子。 The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the thermal deformation portion is made of a conductor and functions as a part of at least one of the electric signal line and the ground signal line. 前記電気信号線及び前記接地信号線の少なくとも1つが表面に形成された絶縁体部を備える請求項1又は2に記載の超音波探触子。 The ultrasonic probe according to claim 1, wherein at least one of the electric signal line and the ground signal line includes an insulator portion formed on a surface thereof. 前記電気信号線及び前記接地信号線は、前記絶縁体部の表面に形成され、
前記電気信号線及び前記接地信号線を絶縁し、前記熱変形部の変形により当該電気信号線及び当該接地信号線が接触される空洞部と、を備える請求項3に記載の超音波探触子。
The electric signal line and the ground signal line are formed on the surface of the insulator part,
The ultrasonic probe according to claim 3, further comprising: a cavity portion that insulates the electric signal line and the ground signal line, and is brought into contact with the electric signal line and the ground signal line by deformation of the thermal deformation portion. ..
前記絶縁体部は、前記電気信号線及び前記接地信号線の外側に配置され、当該電気信号線又は当該接地信号線が前記圧電素子側の表面に形成されている請求項3に記載の超音波探触子。 The ultrasonic wave according to claim 3, wherein the insulator portion is arranged outside the electric signal line and the ground signal line, and the electric signal line or the ground signal line is formed on a surface of the piezoelectric element side. Probe. 前記熱変形部は、バイメタルからなる請求項1から5のいずれか一項に記載の超音波探触子。 The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the thermal deformation section is made of bimetal. 前記熱変形部は、放熱機能を有する請求項1から6のいずれか一項に記載の超音波探触子。 The ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 6, wherein the thermal deformation section has a heat dissipation function. 前記電気信号線、前記接地信号線及び前記熱変形部は、平行に配置されている請求項1から7のいずれか一項に記載の超音波探触子。 The ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 7, wherein the electric signal line, the ground signal line, and the thermal deformation section are arranged in parallel. 請求項1から8のいずれか一項に記載の超音波探触子と、
前記駆動信号を生成して前記超音波探触子に出力する送信部と、
前記超音波探触子から入力された前記受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像生成部と、を備える超音波診断装置。
An ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 8,
A transmitter that generates the drive signal and outputs the drive signal to the ultrasonic probe;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: an image generation unit that generates ultrasonic image data based on the received signal input from the ultrasonic probe.
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