JP4489461B2 - Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、超音波探触子及び超音波診断装置に関し、特に複数の圧電素子が配列した構成を有する超音波探触子に関するものである。   The present invention relates to an ultrasonic probe and an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to an ultrasonic probe having a configuration in which a plurality of piezoelectric elements are arranged.

超音波診断装置は、超音波探触子を用いて生体に対して超音波の送受信を行なうことにより、生体内の画像情報などを得るものであり、各種医療分野で活用されている。超音波診断装置に用いられる超音波探触子は、生体との接触表面の温度を41℃以下に維持しなければならないという規格が設定されている。超音波探触子の表面温度は、通常、探触子に印加される電圧と比例関係にある。そのため、超音波探触子表面の過度の温度上昇を回避するために、印加電圧は特定の値以下となるように調整されている。しかしながら、印加電圧が小さくなると、探触子から発せられる超音波エネルギーも小さくなるため、生体内の深部まで超音波が十分到達しなくなり、生体深部の診断能力が低下するおそれがあった。   An ultrasound diagnostic apparatus obtains in-vivo image information and the like by transmitting and receiving ultrasound to and from a living body using an ultrasound probe, and is used in various medical fields. The standard that the temperature of the contact surface with the living body must be maintained at 41 ° C. or lower is set for the ultrasonic probe used in the ultrasonic diagnostic apparatus. The surface temperature of an ultrasonic probe is generally proportional to the voltage applied to the probe. Therefore, in order to avoid an excessive temperature rise on the surface of the ultrasonic probe, the applied voltage is adjusted to be a specific value or less. However, when the applied voltage is reduced, the ultrasonic energy emitted from the probe is also reduced, so that the ultrasonic wave does not sufficiently reach the deep part in the living body, and the diagnostic ability of the deep part of the living body may be lowered.

そこで、生体深部の診断能力を低下させることなく、超音波探触子の表面温度を規格内に納めるため、超音波探触子に熱対策を施すことが提案されている(例えば、特許文献1)。図10は、このような熱対策を施した従来の超音波探触子の構成を示す模式図である。この超音波探触子1は、超音波を送受信する圧電素子2と、圧電素子2の一方の面に設けられた接地電極3と、圧電素子2の他方の面に設けられた信号用電極4と、信号用電極4に接続された信号用電気端子5と、接地電極3に接続された接地電極用電気端子6と、圧電素子2の背面に設けられた背面負荷材7とを備えている。背面負荷材7は、圧電素子2を機械的に保持するとともに、不要な超音波信号を減衰させるという機能に加えて、圧電素子2の熱を吸熱且つ放熱するという機能を有している。このような超音波探触子においては、圧電素子2から発生する熱や、超音波の多重反射によって発生する熱を、背面負荷材7により吸熱し、放熱することによって、超音波探触子の表面温度の過剰な上昇を抑制する。
特開2000−165995号公報
Therefore, in order to keep the surface temperature of the ultrasonic probe within the standard without degrading the diagnostic ability of the deep part of the living body, it has been proposed to take measures against the ultrasonic probe (for example, Patent Document 1). ). FIG. 10 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional ultrasonic probe in which such heat countermeasures are taken. The ultrasonic probe 1 includes a piezoelectric element 2 that transmits and receives ultrasonic waves, a ground electrode 3 provided on one surface of the piezoelectric element 2, and a signal electrode 4 provided on the other surface of the piezoelectric element 2. A signal electrical terminal 5 connected to the signal electrode 4, a ground electrode electrical terminal 6 connected to the ground electrode 3, and a back load material 7 provided on the back surface of the piezoelectric element 2. . The back load material 7 mechanically holds the piezoelectric element 2 and has a function of absorbing and dissipating heat of the piezoelectric element 2 in addition to a function of attenuating unnecessary ultrasonic signals. In such an ultrasonic probe, the heat generated from the piezoelectric element 2 and the heat generated by the multiple reflection of ultrasonic waves are absorbed by the back load material 7 and dissipated, so that the ultrasonic probe Suppresses excessive rise in surface temperature.
JP 2000-165959 A

このような超音波探触子においては、超音波探触子の表面温度を適当な温度範囲に維持しながら、生体深部の診断能力を更に改善するため、圧電素子から発生する熱などに対する更なる放熱性の向上が求められている。   In such an ultrasonic probe, in order to further improve the diagnostic ability of the deep part of the living body while maintaining the surface temperature of the ultrasonic probe in an appropriate temperature range, further against heat generated from the piezoelectric element, etc. There is a need for improved heat dissipation.

そこで、本発明は、圧電素子から発生する熱などに対する放熱性が改善された超音波探触子と、これを用いた超音波診断装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an ultrasonic probe with improved heat dissipation against heat generated from a piezoelectric element, and an ultrasonic diagnostic apparatus using the ultrasonic probe.

前記目的を達成するため、本発明の超音波探触子は、生体に対して超音波の送受信を行い、その受信波を電気信号に変換して超音波診断装置本体に送信する超音波探触子であって、超音波の送受信を行う複数の圧電素子が互いに間隙を空けて配列された圧電素子群と、前記圧電素子同士間の間隙に充填された熱伝導性の圧電素子間充填材と、前記圧電素子群の周囲に配置された熱伝導性の周囲充填材とを有し、前記周囲充填材は、前記圧電素子間充填材よりも高い硬度を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an ultrasonic probe according to the present invention performs ultrasonic transmission / reception with respect to a living body, converts the received wave into an electric signal, and transmits the electric signal to an ultrasonic diagnostic apparatus body. A piezoelectric element group in which a plurality of piezoelectric elements that transmit and receive ultrasonic waves are arranged with a gap therebetween, and a thermally conductive inter-piezoelectric element filling material that is filled in a gap between the piezoelectric elements; the have a piezoelectric element group thermal conductivity of the surrounding filler material disposed around the periphery filler, characterized in that it have a high hardness than the inter piezoelectric element filling material.

このような構成によれば、圧電素子から発生する熱を、圧電素子同士間に充填された圧電素子間充填材によって吸熱し、放熱することができる。その結果、超音波探触子の生体との接触面の温度上昇を抑制することができる。また、圧電素子間充填材の存在により、素子部の機械的強度が向上するため、外部衝撃などによる圧電素子の損傷を抑制することができる。
更に、圧電素子から発生する熱を、圧電素子間充填材および周囲充填部によって吸熱することができるため、生体との接触面の温度上昇をより抑制することができる。
According to such a configuration, the heat generated from the piezoelectric elements can be absorbed by the inter-piezoelectric element filler filled between the piezoelectric elements and can be dissipated. As a result, the temperature rise of the contact surface of the ultrasonic probe with the living body can be suppressed. Further, since the mechanical strength of the element portion is improved by the presence of the filler between the piezoelectric elements, it is possible to suppress damage to the piezoelectric element due to external impact or the like.
Furthermore, since the heat generated from the piezoelectric elements can be absorbed by the filler between the piezoelectric elements and the surrounding filling portion, the temperature rise of the contact surface with the living body can be further suppressed.

前記超音波探触子において、前記圧電素子間充填材は、高分子物質と無機フィラーとを含むことが好ましい。この場合、前記高分子物質が、エポキシ樹脂、シリコーンゴムおよびウレタンゴムからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。また、前記無機フィラーは、銅、銀、窒化ホウ素、グラファイト、アルミナ、シリカ、窒化アルミニウム、炭化ケイ素および窒化ケイ素からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。   In the ultrasonic probe, it is preferable that the filler between the piezoelectric elements includes a polymer substance and an inorganic filler. In this case, it is preferable that the polymer substance includes at least one selected from the group consisting of epoxy resin, silicone rubber, and urethane rubber. The inorganic filler is preferably at least one selected from the group consisting of copper, silver, boron nitride, graphite, alumina, silica, aluminum nitride, silicon carbide and silicon nitride.

この場合、前記周囲充填材が、高分子物質と無機フィラーとを含むことが好ましい。前記高分子物質は、エポキシ樹脂、シリコーンゴムおよびウレタンゴムからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、前記無機フィラーは、銅、銀、窒化ホウ素、グラファイト、アルミナ、シリカ、窒化アルミニウム、炭化ケイ素および窒化ケイ素からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい
In this case, it is preferable that the surrounding filler includes a polymer substance and an inorganic filler. The polymer substance preferably includes at least one selected from the group consisting of epoxy resin, silicone rubber, and urethane rubber, and the inorganic filler includes copper, silver, boron nitride, graphite, alumina, silica, and aluminum nitride. , Preferably at least one selected from the group consisting of silicon carbide and silicon nitride .

また、前記超音波探触子においては、更に、前記周囲充填材と熱的に接続された吸熱体を含むことが好ましい。生体との接触面の温度上昇をより確実に抑制することができるからである。この場合、前記吸熱体は、金属および炭素の少なくとも一方を含むことが好ましい。   Moreover, it is preferable that the ultrasonic probe further includes a heat absorber that is thermally connected to the surrounding filler. This is because the temperature increase of the contact surface with the living body can be more reliably suppressed. In this case, the endothermic body preferably contains at least one of metal and carbon.

また、前記超音波探触子においては、前記圧電素子が2次元配列していることが好ましい。   In the ultrasonic probe, it is preferable that the piezoelectric elements are two-dimensionally arranged.

また、本発明の超音波診断装置は、上記本発明の超音波探触子と、前記超音波探触子と電気的に接続された超音波診断装置本体とを含むことを特徴とする。このような構成によれば、生体との接触面の温度上昇が抑制された探触子を使用しているため、超音波探触子の印加電圧を上昇させ、送信する超音波のエネルギーを大きくすることができる。そのため、生体の深部まで診断が可能である。   An ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention includes the ultrasonic probe of the present invention and an ultrasonic diagnostic apparatus main body electrically connected to the ultrasonic probe. According to such a configuration, since the probe in which the temperature rise of the contact surface with the living body is suppressed is used, the applied voltage of the ultrasonic probe is increased, and the energy of the transmitted ultrasonic wave is increased. can do. Therefore, it is possible to diagnose up to the deep part of the living body.

本発明の超音波探触子によれば、圧電素子から発生する熱を、圧電素子同士間に充填された圧電素子間充填材によって吸熱し、放熱することができる。その結果、超音波探触子の生体との接触面の温度上昇を抑制することができる。また、圧電素子間充填材の存在により、素子部の機械的強度が向上するため、外部衝撃などによる圧電素子の損傷を抑制することができる。   According to the ultrasonic probe of the present invention, heat generated from the piezoelectric elements can be absorbed and radiated by the inter-piezoelectric element filler filled between the piezoelectric elements. As a result, the temperature rise of the contact surface of the ultrasonic probe with the living body can be suppressed. Further, since the mechanical strength of the element portion is improved by the presence of the filler between the piezoelectric elements, it is possible to suppress damage to the piezoelectric element due to external impact or the like.

また、このような超音波探触子を用いた超音波診断装置は、生体との接触面の温度上昇が抑制された探触子を使用しているため、超音波探触子の印加電圧を上昇させ、送信する超音波のエネルギーを大きくすることができる。そのため、生体の深部まで診断が可能である。   In addition, since the ultrasonic diagnostic apparatus using such an ultrasonic probe uses a probe in which the temperature rise of the contact surface with the living body is suppressed, the applied voltage of the ultrasonic probe is set. The energy of ultrasonic waves to be transmitted can be increased. Therefore, it is possible to diagnose up to the deep part of the living body.

以下、本発明の実施の形態の超音波探触子について、図面を用いて説明する。   Hereinafter, an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図9は、本発明に係る超音波診断装置の一例を示す模式図である。この超音波診断装置は、生体に対して超音波の送受信を行なう超音波探触子1と、この超音波探触子1を駆動するとともに、超音波探触子1で受信された受信信号を信号処理して診断画像を表示する超音波診断装置本体11とを有している。超音波探触子1は、以下に説明するような構成を有するものである。   FIG. 9 is a schematic diagram showing an example of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. This ultrasonic diagnostic apparatus drives an ultrasonic probe 1 that transmits / receives ultrasonic waves to / from a living body, and drives the ultrasonic probe 1 and receives a reception signal received by the ultrasonic probe 1. And an ultrasonic diagnostic apparatus main body 11 that displays a diagnostic image by performing signal processing. The ultrasonic probe 1 has a configuration as described below.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る超音波探触子の一例を示す斜視図である。この超音波探触子1は、生体に対して超音波を送受信する圧電素子群2と、この圧電素子群2を機械的に保持する背面負荷材とを備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an ultrasonic probe according to the first embodiment of the present invention. The ultrasonic probe 1 includes a piezoelectric element group 2 that transmits / receives ultrasonic waves to / from a living body, and a back load material that mechanically holds the piezoelectric element group 2.

圧電素子群2は、複数の圧電素子2aが、互いに間隙を空けて、特定の一方向に配列されて構成されている。圧電素子2aは、例えば、圧電セラミックスなどの圧電体によって構成されており、その上下面にそれぞれ電極(図示せず。)を備えている。   The piezoelectric element group 2 includes a plurality of piezoelectric elements 2a arranged in a specific direction with a gap therebetween. The piezoelectric element 2a is made of, for example, a piezoelectric body such as piezoelectric ceramics, and includes electrodes (not shown) on the upper and lower surfaces thereof.

背面負荷材7は、不要な超音波信号を減衰させる機能を有するものであり、圧電素子群2を構成する圧電素子2aの、超音波を送受信する面とは反対側の面(以下、「背面」という。)に設けられている。この背面負荷材7を構成する材料としては、超音波減衰特性を有するものであれば、特に限定するものではないが、熱伝導性を有するものであることが好ましい。このような材料としては、例えば、ニトリルゴム、ブチルゴムおよびウレタンゴムなどの超音波減衰特性を有する主材に、銅および銀などの金属、グラファイト、アルミナおよびシリカなどの無機酸化物、炭化ケイ素などの無機炭化物、窒化アルミニウム、窒化ホウ素および窒化ケイ素などの無機窒化物無機フィラーを充填したものが挙げられる。   The back surface load material 7 has a function of attenuating unnecessary ultrasonic signals, and the surface of the piezoelectric element 2a constituting the piezoelectric element group 2 opposite to the surface that transmits and receives ultrasonic waves (hereinafter referred to as “back surface”). "). The material constituting the back load material 7 is not particularly limited as long as it has ultrasonic attenuation characteristics, but preferably has thermal conductivity. Examples of such materials include main materials having ultrasonic attenuation characteristics such as nitrile rubber, butyl rubber and urethane rubber, metals such as copper and silver, inorganic oxides such as graphite, alumina and silica, and silicon carbide. Examples thereof include those filled with inorganic nitride inorganic fillers such as inorganic carbide, aluminum nitride, boron nitride and silicon nitride.

更に、この超音波探触子1は、圧電素子2aの超音波の送受信面に、それぞれ、超音波の送受信効率を向上させるため、音響整合層、音響レンズなどを備えていてもよい。   Further, the ultrasonic probe 1 may include an acoustic matching layer, an acoustic lens, and the like on the ultrasonic transmission / reception surface of the piezoelectric element 2a in order to improve the ultrasonic transmission / reception efficiency.

更に、上記超音波探触子1においては、配列した圧電素子2a同士間の空隙に、圧電素子間充填材8が充填されている。圧電素子間充填材8は、圧電素子2aから発生した熱を吸熱する機能を有するものであり、その材料としては熱伝導性を有するものが使用される。圧電素子間充填材8の熱伝導率は、特に限定するものではないが、充填剤として一般的なエポキシ樹脂やシリコーンゴムなどの高分子材料の熱伝導率は約0.3W/mKであり、それ以上出あることが好ましく、例えば0.5〜20W/mK、より好ましくは2〜20W/mKである。また、圧電素子間充填材8は、温度変化に伴う変形(膨張、収縮)が小さい材料で構成されることが好ましい。   Further, in the ultrasonic probe 1, the inter-piezoelectric element filler 8 is filled in the gaps between the arranged piezoelectric elements 2 a. The inter-piezoelectric element filler 8 has a function of absorbing heat generated from the piezoelectric element 2a, and a material having thermal conductivity is used as the material thereof. The thermal conductivity of the inter-piezoelectric element filler 8 is not particularly limited, but the thermal conductivity of a polymer material such as a general epoxy resin or silicone rubber as a filler is about 0.3 W / mK, More than that, it is preferably 0.5 to 20 W / mK, and more preferably 2 to 20 W / mK. The inter-piezoelectric filler 8 is preferably made of a material that is small in deformation (expansion and contraction) due to temperature changes.

このような圧電素子間充填材8の材料としては、例えば、主材となる高分子物質に、主材よりも高い熱伝導率を有する無機フィラーを分散させてなる材料を使用することができる。   As a material of such an inter-piezoelectric element filler 8, for example, a material obtained by dispersing an inorganic filler having a higher thermal conductivity than that of the main material in a polymer material as the main material can be used.

主材となる高分子物質としては、例えばエポキシ樹脂などの樹脂、シリコーンゴム、ウレタンゴムなどのゴムなどを使用することができる。また、無機フィラーとしては、例えば、銅および銀などの金属、グラファイト、アルミナおよびシリカなどの無機酸化物、炭化ケイ素などの無機炭化物、窒化アルミニウム、窒化ホウ素および窒化ケイ素などの無機窒化物などが挙げられる。   For example, a resin such as an epoxy resin, a rubber such as a silicone rubber, a urethane rubber, or the like can be used as the polymer material as the main material. Examples of the inorganic filler include metals such as copper and silver, inorganic oxides such as graphite, alumina and silica, inorganic carbides such as silicon carbide, and inorganic nitrides such as aluminum nitride, boron nitride and silicon nitride. It is done.

また、これら各成分の配合比は、好ましくは、前述したような熱伝導率が得られるよう調整される。このような配合比は、使用する無機フィラーの種類などに応じて設定されるが、高分子物質に対して無機フィラーを、重量比で、50%以上90%以下添加することが好ましい。   Further, the blending ratio of these components is preferably adjusted so as to obtain the thermal conductivity as described above. Such a compounding ratio is set according to the kind of the inorganic filler to be used and the like, but it is preferable to add the inorganic filler to the polymer substance in a weight ratio of 50% to 90%.

圧電素子間充填材8は、圧電素子2a同士間の空隙に充填されていればよいが、図1に示すように、更に、背面負荷材7内にまで入り込むように設けられていることが好ましい。このような構成によれば、圧電素子間充填材8の体積が大きくなり、且つ、圧電素子間充填材8と背面負荷材7との接触面積が大きくなる。そのため、圧電素子間充填材8の熱容量が大きくなり、その吸熱性が向上することに加えて、圧電素子間充填材8で吸熱された熱が背面負荷材7へ伝熱されやすくなるため、超音波探触子1の生体との接触面の温度を低減する効果がより高まるからである。   The inter-piezoelectric element filling material 8 only needs to be filled in the gaps between the piezoelectric elements 2a. However, as shown in FIG. . According to such a configuration, the volume of the inter-piezoelectric element filler 8 is increased, and the contact area between the inter-piezoelectric element filler 8 and the back surface load material 7 is increased. For this reason, the heat capacity of the inter-piezoelectric filler 8 is increased, and the heat absorption is improved. In addition, the heat absorbed by the inter-piezoelectric filler 8 is easily transferred to the back surface load material 7. This is because the effect of reducing the temperature of the contact surface of the acoustic probe 1 with the living body is further enhanced.

また、圧電素子2aの送受信面上に、音響整合層や音響レンズなどを配置する場合は、これらの部材と熱的に接触するように、圧電素子間充填材8を配置することが好ましい。音響整合層や音響レンズが有する超音波減衰特性によって発生する熱をも、圧電素子間充填材8によって吸熱できるからである。このような構成としては、例えば、各圧電素子2aに対応して設けられた音響整合層同士間の空隙にも圧電素子間充填材8を充填した構成などが挙げられる。   When an acoustic matching layer, an acoustic lens, or the like is disposed on the transmission / reception surface of the piezoelectric element 2a, it is preferable to dispose the inter-piezoelectric filler 8 so as to be in thermal contact with these members. This is because heat generated by the ultrasonic attenuation characteristics of the acoustic matching layer and the acoustic lens can also be absorbed by the inter-piezoelectric filler 8. As such a configuration, for example, a configuration in which the gap between the acoustic matching layers provided corresponding to each piezoelectric element 2a is filled with the inter-piezoelectric element filler 8 can be cited.

次に、上記超音波探触子の製造方法の一例について説明する。   Next, an example of a method for manufacturing the ultrasonic probe will be described.

まず、背面負荷材7を用意し、この上に圧電体を配置する。そして、この圧電体を、例えばダイシング装置などの分割手段によって、個々の圧電素子2aに分割することによって圧電素子群2を形成する。このとき、圧電体の上下面に、例えばメッキやスパッタリングなどによって、予め金やニッケルなどの金属膜を形成しておき、それを分割することによって、上下面にそれぞれ電極を備えた圧電素子2aを形成することができる。   First, the back load material 7 is prepared, and a piezoelectric body is disposed thereon. Then, the piezoelectric element group 2 is formed by dividing the piezoelectric body into individual piezoelectric elements 2a by a dividing unit such as a dicing apparatus. At this time, a metal film such as gold or nickel is formed in advance on the upper and lower surfaces of the piezoelectric body by, for example, plating or sputtering, and divided into piezoelectric films 2a each having electrodes on the upper and lower surfaces. Can be formed.

その後、分割時に形成された溝(すなわち、圧電素子同士間の間隙)に充填材前駆体を充填する。   Thereafter, the filler formed in the grooves (that is, the gap between the piezoelectric elements) formed at the time of division is filled with the filler precursor.

充填材前駆体としては、硬化によって、前述したような主材となる高分子化合物を形成し得る主材前駆体と、無機フィラーとを混練することによって調整される。エポキシ樹脂を主材とする圧電素子間充填材を形成する場合、主材前駆体としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂などのプレポリマーに、適宜、硬化剤および効果促進剤などの添加物を含有する組成物が使用できる。また、充填材前駆体は、必要に応じて、カップリング剤、分散剤、着色剤、離型剤などの添加剤を含有していてもよい。また、充填材前駆体は、圧電素子2a間への充填に適当な粘度を得るため、後工程で揮発させることが可能な溶媒を含有していてもよい。   The filler precursor is adjusted by kneading a main material precursor capable of forming a polymer compound as a main material as described above by curing and an inorganic filler. In the case of forming an inter-piezoelectric element filler mainly composed of an epoxy resin, as a main material precursor, for example, a prepolymer such as a bisphenol A type epoxy resin or a bisphenol F type epoxy resin, a curing agent and an effect promotion as appropriate. A composition containing an additive such as an agent can be used. Moreover, the filler precursor may contain additives such as a coupling agent, a dispersing agent, a colorant, and a release agent as necessary. In addition, the filler precursor may contain a solvent that can be volatilized in a subsequent step in order to obtain a viscosity suitable for filling between the piezoelectric elements 2a.

充填材前駆体の充填方法としては、例えば、適量の充填材前駆体を圧電素子群2上に供給した後、スキージによって余分な充填材前駆体を除去するとともに、圧電素子2a間の間隙に充填材前駆体を充填する方法を採用することができる。また、圧電素子2a間の空隙の隅々にまで確実に充填できるよう、充填を減圧下で実施するか、または、充填後に減圧下で熱処理を施すことが好ましい。   As a filling method of the filler precursor, for example, an appropriate amount of filler precursor is supplied onto the piezoelectric element group 2, and then the excess filler precursor is removed by a squeegee and the gap between the piezoelectric elements 2a is filled. A method of filling the material precursor can be employed. In addition, it is preferable to perform filling under reduced pressure, or to perform heat treatment under reduced pressure after filling so that the entire gap between the piezoelectric elements 2a can be filled reliably.

続いて、圧電素子間充填材前駆体を硬化させて、圧電素子間充填材8を形成する。更に、必要に応じて、圧電素子2aの背面負荷材7側とは反対の面上に、音響整合層および音響レンズなどを設けることにより、上記超音波探触子1が作製される。   Subsequently, the inter-piezoelectric element filler precursor is cured to form the inter-piezoelectric element filler 8. Furthermore, the ultrasonic probe 1 is manufactured by providing an acoustic matching layer, an acoustic lens, and the like on the surface opposite to the back load material 7 side of the piezoelectric element 2a as necessary.

次に、上記超音波探触子の動作について説明する。まず、超音波探触子1を、検査の対象である生体表面に接触させる。そして、超音波診断装置本体から電気信号(送信信号)が超音波探触子に送信されて、圧電素子2の電極間に電圧が印加されることにより、圧電素子2aにおいて電気信号が超音波信号に変換され、生体に送波される。生体に送波された超音波信号は、生体内の被検物(例えば、臓器、血管など)で反射する。この反射波は圧電素子2aで受波され、電気信号(受信信号)に変換されて、超音波診断装置本体に送信される。受信信号は、超音波診断装置本体において信号処理され、診断画像が構築される。この操作を、圧電素子において超音波を走査しながら実施することにより、被検物の二次元情報を得ることができる。   Next, the operation of the ultrasonic probe will be described. First, the ultrasonic probe 1 is brought into contact with the living body surface to be inspected. Then, an electrical signal (transmission signal) is transmitted from the ultrasonic diagnostic apparatus main body to the ultrasonic probe, and a voltage is applied between the electrodes of the piezoelectric element 2, whereby the electrical signal is converted into an ultrasonic signal in the piezoelectric element 2 a. And is transmitted to the living body. The ultrasonic signal transmitted to the living body is reflected by a test object (for example, an organ, a blood vessel, etc.) in the living body. This reflected wave is received by the piezoelectric element 2a, converted into an electrical signal (received signal), and transmitted to the ultrasonic diagnostic apparatus body. The received signal is subjected to signal processing in the ultrasonic diagnostic apparatus body, and a diagnostic image is constructed. By performing this operation while scanning the ultrasonic wave with the piezoelectric element, two-dimensional information of the test object can be obtained.

本実施形態に係る超音波探触子によれば、圧電素子2aの機械的損失(弾性損失)および電気的損失(誘電損失)によって発生する熱は、高熱伝導率の圧電素子間充填材8によって、各圧電素子2aの側面から吸熱される。そして、この熱は、圧電素子間充填材8端面から放熱され、または、圧電素子間充填材8から背面負荷材7へと伝熱される。その結果、超音波探触子の生体との接触面、すなわち圧電素子2aの送受信面の温度上昇を低減させることができる。   According to the ultrasonic probe according to the present embodiment, the heat generated by the mechanical loss (elastic loss) and the electrical loss (dielectric loss) of the piezoelectric element 2a is caused by the inter-piezoelectric element filler 8 having high thermal conductivity. The heat is absorbed from the side surface of each piezoelectric element 2a. Then, this heat is radiated from the end face of the inter-piezoelectric filler 8 or is transferred from the inter-piezoelectric filler 8 to the back load material 7. As a result, the temperature rise of the contact surface of the ultrasonic probe with the living body, that is, the transmission / reception surface of the piezoelectric element 2a can be reduced.

(第2の実施の形態)
図2は、本発明の第2の実施の形態に係る超音波探触子の一例を示す斜視図である。なお、本図においては、図1と同一の構成部材には同一記号を付し、その説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a perspective view showing an example of an ultrasonic probe according to the second embodiment of the present invention. In this figure, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

本実施形態に係る超音波探触子は、複数の圧電素子が配列してなる圧電素子群2と、この圧電素子群2を機械的に保持する背面負荷材7とを備えている。そして、圧電素子2a同士間の空隙には、熱伝導性の圧電素子間充填材8が配置されている。   The ultrasonic probe according to this embodiment includes a piezoelectric element group 2 in which a plurality of piezoelectric elements are arranged, and a back load member 7 that mechanically holds the piezoelectric element group 2. A thermally conductive inter-piezoelectric filler 8 is disposed in the gap between the piezoelectric elements 2a.

更に、圧電素子群2の周囲に、これを取り囲むように周囲充填部9が設けられている。周囲充填部9は、圧電素子間充填材8と同様に、圧電素子2aから発生した熱を吸熱する機能を有するものであり、その材料としては熱伝導性を有するものが使用される。周囲充填部9の熱伝導率は、特に限定するものではないが、充填剤として一般的なエポキシ樹脂やシリコーンゴムなどの高分子材料の熱伝導率は約0.3W/mKであり、それ以上出あることが好ましく、例えば0.5〜20W/mK、より好ましくは2〜20W/mKである。なお、このような周囲充填部9の材料としては、例えば、第1の実施形態において、圧電素子間充填材8を構成する材料として例示したものと同様の材料を使用することができる。   Further, a surrounding filling portion 9 is provided around the piezoelectric element group 2 so as to surround it. The surrounding filling portion 9 has a function of absorbing heat generated from the piezoelectric elements 2a, similarly to the filling material 8 between the piezoelectric elements, and a material having thermal conductivity is used as the material. The thermal conductivity of the surrounding filling portion 9 is not particularly limited, but the thermal conductivity of a polymer material such as a general epoxy resin or silicone rubber as a filler is about 0.3 W / mK, and more For example, it is 0.5 to 20 W / mK, and more preferably 2 to 20 W / mK. In addition, as a material of such a surrounding filling part 9, the material similar to what was illustrated as a material which comprises the filler 8 between piezoelectric elements in 1st Embodiment can be used, for example.

なお、本実施形態に係る超音波探触子は、圧電素子群2の周囲に周囲充填部9を設けたこと以外は、第1の実施形態と同様の構成を有している。   Note that the ultrasound probe according to the present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except that a surrounding filling portion 9 is provided around the piezoelectric element group 2.

上記超音波探触子は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、背面負荷材7上に圧電体を配置し、この圧電体を分割し、個々の圧電素子2とする。この工程は、第1の実施形態と同様にして実施することができる。その後、圧電素子群2の周囲を取り囲むように、圧電素子群2との間に適当な間隙を空けて、圧電素子群2の厚みと同等の高さを有する壁を仮設する。この状態で、第1の実施形態と同様の操作により、分割時に形成された溝(圧電素子2a間の空隙)と、圧電素子群2と仮設した壁との間に充填材前駆体を充填し、これを硬化させる。これにより、圧電素子間充填材8および周囲充填部9を、同一材料で、互いに一体化させた状態で、形成することができる。その後、仮説壁を取り除き、必要に応じて、音響整合層および音響レンズなどを設けることにより、上記超音波探触子が作製される。   The ultrasonic probe can be manufactured as follows, for example. First, a piezoelectric body is arranged on the back load material 7, and the piezoelectric body is divided into individual piezoelectric elements 2. This step can be performed in the same manner as in the first embodiment. Thereafter, a wall having a height equal to the thickness of the piezoelectric element group 2 is temporarily provided with an appropriate gap between the piezoelectric element group 2 and surrounding the piezoelectric element group 2. In this state, the filler precursor is filled between the groove formed during the division (the gap between the piezoelectric elements 2a) and the piezoelectric element group 2 and the temporary wall by the same operation as in the first embodiment. , Cure this. Thereby, the filling material 8 between piezoelectric elements and the surrounding filling part 9 can be formed in the state integrated with each other with the same material. Thereafter, the hypothetical wall is removed, and an acoustic matching layer, an acoustic lens, and the like are provided as necessary, whereby the ultrasonic probe is manufactured.

なお、本実施形態に係る超音波探触子の動作については、第1の実施の形態の動作と同様であり、説明を省略する。   Note that the operation of the ultrasound probe according to the present embodiment is the same as the operation of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

本実施形態に係る超音波探触子によれば、圧電素子2aの機械的損失(弾性損失)および電気的損失(誘電損失)によって発生する熱は、高熱伝導率の圧電素子間充填材8によって、各圧電素子2の四側面全てから吸熱される。そして、この熱は、圧電素子間充填材8端面から周囲充填部9に伝わり、周囲充填部9端面から放熱される。または、圧電素子間充填材8および周囲充填部9から背面負荷材7へと伝熱される。その結果、超音波探触子の生体との接触面、すなわち圧電素子2の送受信面の温度上昇を低減させることができる。   According to the ultrasonic probe according to the present embodiment, the heat generated by the mechanical loss (elastic loss) and the electrical loss (dielectric loss) of the piezoelectric element 2a is caused by the inter-piezoelectric element filler 8 having high thermal conductivity. The heat is absorbed from all four side surfaces of each piezoelectric element 2. This heat is transmitted from the end face of the inter-piezoelectric filler 8 to the peripheral filling portion 9 and is radiated from the end face of the peripheral filling portion 9. Alternatively, heat is transferred from the inter-piezoelectric filler 8 and the surrounding filler 9 to the back load member 7. As a result, the temperature rise of the contact surface of the ultrasonic probe with the living body, that is, the transmission / reception surface of the piezoelectric element 2 can be reduced.

特に、周囲充填部9端面は、第1の実施形態における圧電素子間充填材8端面よりも面積が大きいため、放熱効果がより高まる。更に、周囲充填部9と背面負荷材7とが接する面積も加わるために、背面負荷材7への伝熱効果も高まる。また、圧電素子間充填材8と周囲充填部9を加えた充填材料全体の量が多いため、熱容量が増加する。これらの効果により、超音波探触子の生体接触面の温度上昇を更に低減させることができる。   In particular, since the end face of the peripheral filling portion 9 has a larger area than the end face of the inter-piezoelectric element filler 8 in the first embodiment, the heat dissipation effect is further enhanced. Furthermore, since the area where the surrounding filling part 9 and the back surface load material 7 contact is also added, the heat transfer effect to the back surface load material 7 is also enhanced. Further, since the amount of the whole filling material including the inter-piezoelectric filling material 8 and the surrounding filling portion 9 is large, the heat capacity increases. By these effects, the temperature rise of the biological contact surface of the ultrasonic probe can be further reduced.

なお、上記説明においては、周囲充填部9が圧電素子群2の全周囲を取り囲む形態を例示したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。圧電素子群2の周囲の一部のみに周囲充填部9を設けた場合であっても、上記効果を達成することができる。   In the above description, the form in which the surrounding filling portion 9 surrounds the entire periphery of the piezoelectric element group 2 is exemplified, but the present invention is not limited to such a form. Even when the surrounding filling portion 9 is provided only in a part of the periphery of the piezoelectric element group 2, the above-described effect can be achieved.

また、上記説明においては、圧電素子間充填材8と周囲充填部9とがすべて同一材料で構成された場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。周囲充填部9は、前述したような熱伝導率を有する充填材料であれば、圧電素子間充填材8と異なる材料で構成されていてもよい。   In the above description, the case where the inter-piezoelectric element filling material 8 and the surrounding filling portion 9 are all made of the same material has been exemplified, but the present invention is not limited to this. The surrounding filler 9 may be made of a material different from the inter-piezoelectric filler 8 as long as the filler has a thermal conductivity as described above.

この場合、周囲充填部9は、圧電素子間充填材8よりも硬度の高い材料で構成されることが好ましい。探触子の機械的強度を、更に向上させることができるからである。このような形態としては、例えば、周囲充填部9をエポキシ樹脂を主材とする材料で構成し、圧電素子間充填材をシリコーンゴムを主材とした材料で構成した形態が挙げられる。   In this case, it is preferable that the surrounding filling portion 9 is made of a material having higher hardness than the inter-piezoelectric element filling material 8. This is because the mechanical strength of the probe can be further improved. As such a form, for example, a form in which the peripheral filling portion 9 is made of a material mainly made of epoxy resin and a filler between piezoelectric elements is made of a material mainly made of silicone rubber can be cited.

この場合の製造方法としては、次のような方法を採用することができる。圧電素子群2を形成した後、この圧電素子群2の周囲を取り囲むように、圧電素子群2との間に空隙を空けることなく、壁を仮設する。その後、圧電素子2a間の空隙のみに、例えばシリコーンゴムを形成するための充填材前駆体を充填し、硬化させて、圧電素子間充填材8を形成する。そして、仮設した壁を除去した後、改めて、圧電素子群2の周囲を取り囲むように、圧電素子群2との間に空隙を空けて、壁を仮設した後、例えばエポキシ樹脂を形成するための充填材前駆体を充填し、これを硬化させて、周囲充填部9を形成する。そして、仮設した壁を除去した後、適宜、音響整合層および音響レンズなどを設けることにより、上記超音波探触子が作製される。   As a manufacturing method in this case, the following method can be employed. After the piezoelectric element group 2 is formed, a wall is temporarily installed so as not to leave a gap between the piezoelectric element group 2 and surrounding the piezoelectric element group 2. Thereafter, only the gap between the piezoelectric elements 2a is filled with, for example, a filler precursor for forming silicone rubber, and cured to form the inter-piezoelectric filler 8. Then, after removing the temporary wall, a gap is formed between the piezoelectric element group 2 so as to surround the periphery of the piezoelectric element group 2, and the wall is temporarily installed, and then, for example, an epoxy resin is formed. The filler precursor is filled and cured to form the peripheral filling portion 9. And after removing the temporary wall, the said ultrasonic probe is produced by providing an acoustic matching layer, an acoustic lens, etc. suitably.

(第3の実施の形態)
図3は、本発明の第3の実施の形態に係る超音波探触子の一例を示す斜視図である。なお、本図においては、図1と同一の構成部材には同一記号を付し、その説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 3 is a perspective view showing an example of an ultrasonic probe according to the third embodiment of the present invention. In this figure, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

本実施形態に係る超音波探触子は、複数の圧電素子2aが配列してなる圧電素子群2と、この圧電素子群2を機械的に保持する背面負荷材7とを備えている。そして、圧電素子2同士間の空隙には、熱伝導性の圧電素子間充填材8が配置されている。   The ultrasonic probe according to this embodiment includes a piezoelectric element group 2 in which a plurality of piezoelectric elements 2 a are arranged, and a back load material 7 that mechanically holds the piezoelectric element group 2. A thermally conductive inter-piezoelectric filler 8 is disposed in the gap between the piezoelectric elements 2.

更に、圧電素子間充填材8と熱的に接触するように、吸熱体10が配置されている。この吸熱体10は、例えば、図示のように、圧電素子間充填材8の端面と接触させた状態で、背面負荷材7の側面に配置することができる。吸熱体10は、圧電素子間充填材8で吸熱した熱を、更に吸収するためのものであり、その材料としては熱伝導率の高い材料が使用される。このような材料としては、例えば、銅、銀、アルミニウムなどの金属、または、グラファイトなどが挙げられる。また、吸熱体10の形状については、特に限定するものではないが、熱容量および放熱性ができるだけ高くするように観点から、体積および表面積が大きいことが好ましい。このような吸熱体10の形状としては、例えば、図示のようなシート状、板状などの形状が挙げられる。   Further, a heat absorber 10 is disposed so as to be in thermal contact with the inter-piezoelectric filler 8. For example, as shown in the figure, the heat absorber 10 can be disposed on the side surface of the back load material 7 in a state of being in contact with the end face of the inter-piezoelectric element filler 8. The heat absorbing body 10 is for further absorbing the heat absorbed by the inter-piezoelectric element filler 8, and a material having high thermal conductivity is used as the material. Examples of such a material include metals such as copper, silver, and aluminum, or graphite. Further, the shape of the heat absorber 10 is not particularly limited, but it is preferable that the volume and the surface area are large from the viewpoint of making the heat capacity and heat dissipation as high as possible. Examples of the shape of the endothermic body 10 include a sheet shape and a plate shape as illustrated.

また、吸熱体10は、圧電素子間充填材8の一方の端面側のみと熱的に接触するように設けてもよいが、両方の端面と熱的に接触するように設けることが好ましい。この場合には、素子間充填材8の一方の端面側のみ設ける場合に比べて、約2倍の熱対策効果を期待することができる。   Further, the heat absorber 10 may be provided so as to be in thermal contact with only one end face side of the inter-piezoelectric filler 8, but is preferably provided so as to be in thermal contact with both end faces. In this case, it is possible to expect a heat countermeasure effect that is approximately twice that of the case where only one end face side of the inter-element filler 8 is provided.

なお、本実施形態に係る超音波探触子は、上記吸熱体を設けたこと以外は、第1の実施形態と同様の構成を有している。   Note that the ultrasonic probe according to the present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except that the heat absorber is provided.

上記超音波探触子は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、前述したような方法により、第1の実施の形態に係る超音波探触子を作製する。その後、圧電素子間充填材8の端面と接触させた状態で、背面負荷材7の側面に吸熱体10を配置する。このとき、吸熱体10と圧電素子間充填材8との間に、例えば放熱シリコーン接着剤などの、熱伝導率の高い接着剤を介在させることにより、両者間の熱抵抗を低減させることが好ましい。   The ultrasonic probe can be manufactured as follows, for example. First, the ultrasonic probe according to the first embodiment is manufactured by the method as described above. Thereafter, the heat absorbing body 10 is disposed on the side surface of the back load material 7 in a state where it is in contact with the end surface of the inter-piezoelectric filler 8. At this time, it is preferable to reduce the thermal resistance between the heat absorber 10 and the inter-piezoelectric element filler 8 by interposing an adhesive having high thermal conductivity such as a heat radiating silicone adhesive. .

なお、本実施形態に係る超音波探触子の動作については、第1の実施の形態の動作と同様であり、説明を省略する。   Note that the operation of the ultrasound probe according to the present embodiment is the same as the operation of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

本実施形態の超音波探触子によれば、圧電素子2aの機械的損失(弾性損失)および電気的損失(誘電損失)によって発生する熱は、高熱伝導率の圧電素子間充填材8によって、各圧電素子2aの側面から吸熱される。そして、この熱は、圧電素子間充填材8の端面から吸熱体10に伝搬し、吸熱体10に吸収され、または吸熱体10から放熱される。その結果、超音波探触子の生体との接触面、すなわち圧電素子2aの送受信面の温度上昇を低減させることができる。   According to the ultrasonic probe of the present embodiment, the heat generated by the mechanical loss (elastic loss) and the electrical loss (dielectric loss) of the piezoelectric element 2a is caused by the inter-piezoelectric element filler 8 having a high thermal conductivity. Heat is absorbed from the side surface of each piezoelectric element 2a. This heat propagates from the end face of the inter-piezoelectric filler 8 to the heat absorber 10 and is absorbed by the heat absorber 10 or radiated from the heat absorber 10. As a result, the temperature rise of the contact surface of the ultrasonic probe with the living body, that is, the transmission / reception surface of the piezoelectric element 2a can be reduced.

なお、上記説明においては、吸熱体10を圧電素子間充填材8と接触させて設けた場合を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第2の実施形態に係る超音波探触子のように、圧電素子群2の周囲に周囲充填材9を配置した構成においては、吸熱体10を、周囲充填部9と接触するように設けてもよい。このような形態によれば、圧電素子間充填材8に吸熱された熱は、周囲充填部9を経由して、周囲充填部9の端面から吸熱体10に伝搬し、吸熱体10に吸収され、または吸熱体10から放熱される。   In the above description, the case where the heat absorber 10 is provided in contact with the inter-piezoelectric element filler 8 is illustrated, but the present invention is not limited to this. For example, in the configuration in which the surrounding filler 9 is arranged around the piezoelectric element group 2 as in the ultrasonic probe according to the second embodiment, the heat absorber 10 is brought into contact with the surrounding filler 9. It may be provided. According to such a form, the heat absorbed by the inter-piezoelectric filler 8 propagates from the end surface of the peripheral filling portion 9 to the heat absorbing body 10 via the peripheral filling portion 9 and is absorbed by the heat absorbing body 10. Or is dissipated from the endothermic body 10.

図4は、このような形態の超音波探触子の一例を示す斜視図である。このような形態においては、吸熱体10は、例えば、図示のように、周囲充填部9の端面と接触させた状態で、背面負荷材7の側面に配置することができる。このとき、吸熱体10と周囲充填部9との間に、例えば放熱シリコーン接着剤などの、熱伝導率の高い接着剤を介在させることにより、両者間の熱抵抗を低減させることが好ましい。   FIG. 4 is a perspective view showing an example of such an ultrasonic probe. In such a configuration, the heat absorber 10 can be disposed on the side surface of the back load member 7 in a state of being in contact with the end surface of the surrounding filling portion 9 as shown in the figure, for example. At this time, it is preferable to reduce the thermal resistance between the heat absorbing body 10 and the surrounding filling portion 9 by interposing an adhesive having a high thermal conductivity such as a heat radiating silicone adhesive.

また、吸熱体10は、周囲充填部9の少なくとも一側面と接触するように設ければよいが、図示のように、吸熱体10を周囲充填部9の二端面に、更には四側面全てに設けることが好ましい。   Further, the heat absorber 10 may be provided so as to be in contact with at least one side surface of the peripheral filling portion 9, but as shown in the figure, the heat absorber 10 is provided on the two end surfaces of the peripheral filling portion 9 and further on all four side surfaces. It is preferable to provide it.

また、図4に示した超音波探触子1では、周囲充填部9が複数配列された圧電素子群2の全周囲に施された場合について例示しているが、周囲充填部9が周囲の一部のみに設けられていてもよく、その場合は、周囲充填部9が設けられた箇所に合わせて吸熱体10を設ければよい。   Moreover, in the ultrasonic probe 1 shown in FIG. 4, although the case where the surrounding filling part 9 was given to the perimeter of the piezoelectric element group 2 arranged in multiple numbers is illustrated, the surrounding filling part 9 is a surrounding. It may be provided only in a part, and in that case, the heat absorber 10 may be provided in accordance with the location where the surrounding filling portion 9 is provided.

(第4の実施の形態)
図5は、本発明の第4の実施の形態に係る超音波探触子の一例を示す斜視図である。なお、本図においては、図1と同一の構成部材には同一記号を付し、その説明を省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a perspective view showing an example of an ultrasonic probe according to the fourth embodiment of the present invention. In this figure, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

本実施形態に係る超音波探触子は、複数の圧電素子2aが配列してなる圧電素子群2と、この圧電素子群2を機械的に保持する背面負荷材7とを備えている。そして、圧電素子2a同士間の空隙には、熱伝導性の圧電素子間充填材8が配置されている。   The ultrasonic probe according to this embodiment includes a piezoelectric element group 2 in which a plurality of piezoelectric elements 2 a are arranged, and a back load material 7 that mechanically holds the piezoelectric element group 2. A thermally conductive inter-piezoelectric filler 8 is disposed in the gap between the piezoelectric elements 2a.

本実施形態において、圧電素子群2は、複数の圧電素子2aが、互いに間隙を空けて、特定の二方向に配列されて構成されている。すなわち、圧電素子群2は、複数の圧電素子2aが二次元に配列された構成を有している。   In the present embodiment, the piezoelectric element group 2 includes a plurality of piezoelectric elements 2a arranged in two specific directions with a gap therebetween. That is, the piezoelectric element group 2 has a configuration in which a plurality of piezoelectric elements 2a are two-dimensionally arranged.

なお、本図においては、各圧電素子2aの形状が四角柱である形態を例示しているが、これに限定されるものではなく、円柱などの他の形状とすることも可能である。また、本図においては、圧電素子2aが、互いに直交する二方向に配列している形態を例示しているが、これに限定されるものではなく、二次元状の配列形態であれば、どのような配列形態であってもよい。   In addition, in this figure, although the form where the shape of each piezoelectric element 2a is a quadrangular prism is illustrated, it is not limited to this, It can also be set as other shapes, such as a cylinder. Moreover, in this figure, although the form in which the piezoelectric elements 2a are arranged in two directions orthogonal to each other is illustrated, the present invention is not limited to this, and any two-dimensional arrangement form can be used. Such an array form may be used.

なお、本実施形態に係る超音波探触子は、上記のような二次元に配列した圧電素子群2を用いること以外は、第1の実施形態と同様の構成を有している。   Note that the ultrasonic probe according to the present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except that the piezoelectric element group 2 arranged two-dimensionally as described above is used.

上記超音波探触子は、例えば、次のようにして製造することができる。背面負荷材7上に圧電体を配置し、これを、例えばダイシング装置などの分割手段によって、格子状に切り溝を形成し、圧電素子2aが二次元に配列してなる圧電素子群2を形成する。このとき、第1の実施の形態と同様に、圧電体の上下面に予め金属膜を形成しておき、それを分割することによって、上下面にそれぞれ電極を備えた圧電素子2aを形成することができる。   The ultrasonic probe can be manufactured as follows, for example. A piezoelectric body is arranged on the back load material 7, and this is cut into a lattice shape by a dividing means such as a dicing device, for example, and a piezoelectric element group 2 is formed in which the piezoelectric elements 2a are two-dimensionally arranged. To do. At this time, in the same manner as in the first embodiment, a metal film is formed in advance on the upper and lower surfaces of the piezoelectric body, and by dividing it, the piezoelectric elements 2a each having electrodes on the upper and lower surfaces are formed. Can do.

その後、分割時に形成された溝(すなわち、圧電素子2a同士間の間隙)に充填材前駆体を充填し、これを硬化させて圧電素子間充填材8を形成する。そして、必要に応じて、音響整合層および音響レンズなどを設けることにより、上記超音波探触子が作製される。なお、これらの工程については、第1の実施形態と同様にして実施することができる。   Thereafter, a filler precursor is filled into grooves formed at the time of division (that is, a gap between the piezoelectric elements 2 a), and this is cured to form the inter-piezoelectric filler 8. And the said ultrasonic probe is produced by providing an acoustic matching layer, an acoustic lens, etc. as needed. Note that these steps can be performed in the same manner as in the first embodiment.

なお、本実施形態に係る超音波探触子の動作については、第1の実施の形態の動作と実質的に同様である。本実施形態においては、複数の圧電素子が二次元に配列されてなる圧電素子群を使用することにより、被検物の三次元情報をリアルタイムに構築することができる。   Note that the operation of the ultrasound probe according to the present embodiment is substantially the same as the operation of the first embodiment. In the present embodiment, by using a piezoelectric element group in which a plurality of piezoelectric elements are arranged two-dimensionally, three-dimensional information of a test object can be constructed in real time.

本実施形態に係る超音波探触子によれば、第1の実施形態と同様に、圧電素子2aから発生する熱は、高熱伝導率の圧電素子間充填材8によって、各圧電素子2の側面から吸熱される。そして、この熱は、圧電素子間充填材8端面から放熱され、または、圧電素子間充填材8から背面負荷材7へと伝熱される。その結果、超音波探触子の生体との接触面、すなわち圧電素子2aの送受信面の温度上昇を低減させることができる。   According to the ultrasonic probe according to the present embodiment, as in the first embodiment, the heat generated from the piezoelectric elements 2a is transferred to the side surfaces of the piezoelectric elements 2 by the inter-piezoelectric element filler 8 having high thermal conductivity. The heat is absorbed from. Then, this heat is radiated from the end face of the inter-piezoelectric filler 8 or is transferred from the inter-piezoelectric filler 8 to the back load material 7. As a result, the temperature rise of the contact surface of the ultrasonic probe with the living body, that is, the transmission / reception surface of the piezoelectric element 2a can be reduced.

特に、本実施形態においては、圧電素子2aが2次元に配列しているため、圧電素子2aに対する圧電素子間充填材8の体積比率が大きく、少なくとも圧電素子群2の外周部以外においては、圧電素子2aの全側面から圧電素子間充填材8へ熱が伝わる構成となっている。そのため、圧電素子間充填材8による吸熱効果は、圧電素子2aが一次元に配列した場合に比べて更に大きくなり、表面温度を低下させる効果が高い。   In particular, in the present embodiment, since the piezoelectric elements 2a are two-dimensionally arranged, the volume ratio of the inter-piezoelectric filler 8 to the piezoelectric elements 2a is large, and at least the piezoelectric element group 2 is piezoelectric except for the outer peripheral portion. Heat is transmitted from the entire side surface of the element 2a to the filler 8 between piezoelectric elements. Therefore, the endothermic effect by the inter-piezoelectric element filler 8 is further increased as compared with the case where the piezoelectric elements 2a are arranged in one dimension, and the effect of lowering the surface temperature is high.

なお、本実施形態においては、第2の実施形態に係る超音波探触子のように、圧電素子群2の周囲に周囲充填材9を配置した構成とすることも可能である。図6は、このような形態の超音波探触子の一例を示す斜視図である。このような形態の超音波探触子は、圧電素子2aが二次元に配列されてなる圧電素子群2を用いること以外は、第2の実施の形態と同様の構成とすることができる。   In the present embodiment, it is also possible to adopt a configuration in which the surrounding filler 9 is arranged around the piezoelectric element group 2 as in the ultrasonic probe according to the second embodiment. FIG. 6 is a perspective view showing an example of such an ultrasonic probe. The ultrasonic probe having such a configuration can have the same configuration as that of the second embodiment except that the piezoelectric element group 2 in which the piezoelectric elements 2a are two-dimensionally arranged is used.

また、本実施形態においては、第3の実施形態に係る超音波探触子のように、更に、吸熱体10を、圧電素子間充填材8または周囲充填部9と接触するように配置した構成とすることも可能である。図7および図8は、このような形態の超音波探触子の一例を示す斜視図である。このような形態の超音波探触子は、圧電素子2aが二次元二配列されてなる圧電素子群2を用いること以外は、第3の実施の形態と同様の構成とすることができる。   In the present embodiment, as in the ultrasonic probe according to the third embodiment, the heat absorber 10 is further arranged so as to be in contact with the inter-piezoelectric filler 8 or the surrounding filler 9. It is also possible. 7 and 8 are perspective views showing an example of such an ultrasonic probe. The ultrasonic probe having such a configuration can have the same configuration as that of the third embodiment except that the piezoelectric element group 2 in which the piezoelectric elements 2a are two-dimensionally arranged in two is used.

以上のように、本発明にかかる超音波探触子は、圧電素子から発生する熱を圧電素子間充填材によって吸熱することによって、超音波探触子の生体との接触面の温度上昇を低減することができ、より安全性の高い超音波診断を可能とする。従って、各種医療分野での活用される超音波診断装置を構成する探触子として、有用である。   As described above, the ultrasonic probe according to the present invention reduces the temperature rise of the contact surface of the ultrasonic probe with the living body by absorbing the heat generated from the piezoelectric element by the filler between the piezoelectric elements. This makes it possible to perform ultrasound diagnosis with higher safety. Therefore, it is useful as a probe constituting an ultrasonic diagnostic apparatus utilized in various medical fields.

本発明の第1の実施の形態に係る超音波探触子の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the ultrasonic probe which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る超音波探触子の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the ultrasonic probe which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る超音波探触子の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the ultrasonic probe which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る超音波探触子の別の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another example of the ultrasonic probe which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係る超音波探触子の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the ultrasonic probe which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係る超音波探触子の別の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another example of the ultrasonic probe which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係る超音波探触子の更に別の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another example of the ultrasonic probe which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係る超音波探触子の更に別の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another example of the ultrasonic probe which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明に係る超音波診断装置の一例を示す模式図である。1 is a schematic diagram illustrating an example of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. 従来の超音波探触子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional ultrasonic probe.

符号の説明Explanation of symbols

1 超音波探触子
2 圧電素子群
2a 圧電素子
3 接地電極
4 信号用電極
5 信号用電気端子
6 接地電極用電気端子
7 背面負荷材
8 圧電素子間充填材
9 周囲充填部
10 吸熱体
11 超音波診断装置本体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic probe 2 Piezoelectric element group 2a Piezoelectric element 3 Ground electrode 4 Signal electrode 5 Signal electrical terminal 6 Ground electrode electrical terminal 7 Back load material 8 Filler between piezoelectric elements 9 Surrounding filling part 10 Heat absorber 11 Super Ultrasonic diagnostic equipment

Claims (13)

生体に対して超音波の送受信を行い、その受信波を電気信号に変換して超音波診断装置本体に送信する超音波探触子であって、
超音波の送受信を行う複数の圧電素子が互いに間隙を空けて配列された圧電素子群と、
前記圧電素子同士間の間隙に充填された熱伝導性の圧電素子間充填材と
前記圧電素子群の周囲に配置された熱伝導性の周囲充填材とを有し、
前記周囲充填材は、前記圧電素子間充填材よりも高い硬度を有することを特徴とする超音波探触子。
An ultrasound probe that transmits and receives ultrasound to and from a living body, converts the received wave into an electrical signal, and transmits the electrical signal to the ultrasound diagnostic apparatus body,
A piezoelectric element group in which a plurality of piezoelectric elements that transmit and receive ultrasonic waves are arranged with a gap therebetween,
A thermally conductive filler between piezoelectric elements filled in a gap between the piezoelectric elements ; and
Possess a peripheral filler disposed thermal conductivity around the piezoelectric element group,
It said ambient filler, ultrasonic probe, characterized in that have a hardness greater than the inter piezoelectric element filling material.
前記圧電素子間充填材が、高分子物質と無機フィラーとを含む請求項1記載の超音波探触子。   The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the inter-piezoelectric filler includes a polymer substance and an inorganic filler. 前記高分子物質が、エポキシ樹脂、シリコーンゴムおよびウレタンゴムからなる群より選択される少なくとも1種を含む請求項2に記載の超音波探触子。   The ultrasonic probe according to claim 2, wherein the polymer substance includes at least one selected from the group consisting of epoxy resin, silicone rubber, and urethane rubber. 前記無機フィラーが、銅、銀、窒化ホウ素、グラファイト、アルミナ、シリカ、窒化アルミニウム、炭化ケイ素および窒化ケイ素からなる群より選択される少なくとも1種である請求項2に記載の超音波探触子。   The ultrasonic probe according to claim 2, wherein the inorganic filler is at least one selected from the group consisting of copper, silver, boron nitride, graphite, alumina, silica, aluminum nitride, silicon carbide, and silicon nitride. 更に、前記圧電素子間充填材と熱的に接続された吸熱体を含む請求項1〜4のいずれかに記載の超音波探触子。   Furthermore, the ultrasonic probe in any one of Claims 1-4 containing the thermal absorption body thermally connected with the said filler between piezoelectric elements. 前記吸熱体は、金属および炭素の少なくとも一方を含む請求項5記載の超音波探触子。   The ultrasonic probe according to claim 5, wherein the heat absorber includes at least one of metal and carbon. 前記周囲充填材が、高分子物質と無機フィラーとを含む請求項記載の超音波探触子。 It said peripheral filler ultrasonic probe according to claim 1 further comprising a polymer material and an inorganic filler. 前記高分子物質が、エポキシ樹脂、シリコーンゴムおよびウレタンゴムからなる群より選択される少なくとも1種を含む請求項に記載の超音波探触子。 The ultrasonic probe according to claim 7 , wherein the polymer substance includes at least one selected from the group consisting of epoxy resin, silicone rubber, and urethane rubber. 前記無機フィラーが、銅、銀、窒化ホウ素、グラファイト、アルミナ、シリカ、窒化アルミニウム、炭化ケイ素および窒化ケイ素からなる群より選択される少なくとも1種である請求項に記載の超音波探触子。 The ultrasonic probe according to claim 7 , wherein the inorganic filler is at least one selected from the group consisting of copper, silver, boron nitride, graphite, alumina, silica, aluminum nitride, silicon carbide, and silicon nitride. 更に、前記周囲充填材と熱的に接続された吸熱体を含む請求項1〜のいずれかに記載の超音波探触子。 Further, the ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 9 including the surrounding filler and thermally connected heat absorbers. 前記吸熱体は、金属および炭素の少なくとも一方を含む請求項10に記載の超音波探触子。 The ultrasonic probe according to claim 10 , wherein the heat absorber includes at least one of metal and carbon. 前記圧電素子が2次元配列している請求項1〜11のいずれかに記載の超音波探触子 An ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 11, wherein the piezoelectric element is two-dimensionally arranged 請求項1〜12のいずれかに記載の超音波探触子と、前記超音波探触子と電気的に接続された超音波診断装置本体とを含む超音波診断装置。 An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: the ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 12 ; and an ultrasonic diagnostic apparatus main body electrically connected to the ultrasonic probe.
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