JP4643227B2 - Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents

Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP4643227B2
JP4643227B2 JP2004319999A JP2004319999A JP4643227B2 JP 4643227 B2 JP4643227 B2 JP 4643227B2 JP 2004319999 A JP2004319999 A JP 2004319999A JP 2004319999 A JP2004319999 A JP 2004319999A JP 4643227 B2 JP4643227 B2 JP 4643227B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
ultrasonic probe
backing material
piezoelectric body
filled
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004319999A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006129965A (en
Inventor
隆士 小川
俊 武内
裕 大貫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Canon Medical Systems Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Medical Systems Corp
Toshiba Medical Systems Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Medical Systems Corp, Toshiba Medical Systems Engineering Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2004319999A priority Critical patent/JP4643227B2/en
Publication of JP2006129965A publication Critical patent/JP2006129965A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4643227B2 publication Critical patent/JP4643227B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/54Control of the diagnostic device
    • A61B8/546Control of the diagnostic device involving monitoring or regulation of device temperature

Description

本発明は、超音波を送受信する技術に関する。   The present invention relates to a technique for transmitting and receiving ultrasonic waves.

被検体への超音波の送受信では、特に超音波プローブにおいて、超音波プローブの先端側で発生した熱が被検体に向かわないように放熱する事、また、音場を均一化しサイドローブを低減する事を考慮して製造する必要がある。   When transmitting and receiving ultrasound to and from the subject, heat is dissipated so that the heat generated at the tip of the ultrasound probe does not travel toward the subject, and the sound field is made uniform and side lobes are reduced. It is necessary to manufacture in consideration of things.

放熱処理については、例えば、超音波プローブの圧電体を支持するバッキング材の主材内部にタングステンや窒化アルミ等の高熱伝導フィラーを充填し、高熱伝導フィラーにて熱を放熱するものがある。   As for the heat dissipation treatment, for example, there is one in which the main material of the backing material that supports the piezoelectric body of the ultrasonic probe is filled with a high thermal conductive filler such as tungsten or aluminum nitride, and heat is radiated by the high thermal conductive filler.

しかし、この方法においては、高熱伝導フィラー同士の接点面積が熱伝導率に左右されるため、高熱伝導フィラーの充填量を多くすべきであるが、充填量を多くするとバッキング材が重くなり、音響マッチング条件を満たしにくくなってしまう。すなわち、バッキング材の音響インピーダンスが大きくなってしまい、当該音響インピーダンスと圧電体の音響インピーダンスとの音響マッチング条件のバランスが崩れやすい。従って、音響マッチング条件を優先すると、放熱効果の向上が困難となる。   However, in this method, the contact area between the high thermal conductive fillers depends on the thermal conductivity, so the filling amount of the high thermal conductive filler should be increased, but if the filling amount is increased, the backing material becomes heavier, It becomes difficult to satisfy the matching conditions. That is, the acoustic impedance of the backing material is increased, and the balance of acoustic matching conditions between the acoustic impedance and the acoustic impedance of the piezoelectric body is likely to be lost. Therefore, if the acoustic matching condition is prioritized, it is difficult to improve the heat dissipation effect.

そこで、高熱伝導フィラーに代えて、熱伝導性ファイバーを主材に充填する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。熱伝導性ファイバーは、フィラーと比べて所定長を有しているために、充填量をそれほど多くしなくとも熱伝導率が高まるものである。   Then, it replaces with a high heat conductive filler and the method of filling a main material with a heat conductive fiber is proposed (for example, refer patent document 1). Since the thermally conductive fiber has a predetermined length compared to the filler, the thermal conductivity is increased without increasing the filling amount.

この熱伝導性ファイバーの充填方法には、熱伝導性ファイバーを無秩序に充填する場合と、熱伝導性ファイバーを一様に一定方向に並べる方法が提案されている。しかし、無秩序に充填した場合は、熱が均一に拡散してしまい、被検体から熱を遠ざけるよう所望の部位に熱を伝導させることが困難となる。   As a method for filling the heat conductive fibers, there are proposed a method of randomly filling the heat conductive fibers and a method of arranging the heat conductive fibers uniformly in a certain direction. However, when filling randomly, heat diffuses uniformly, making it difficult to conduct heat to a desired site so as to keep the heat away from the subject.

また、一様に一定方向に並べた場合は、熱伝導が一方向に限られてしまい、効率的に被検体から熱を遠ざけ、かつ超音波プローブ内部に熱がこもらないようにすることが困難となる。従って、熱伝導性ファイバーを充填する場合も、その充填が無秩序であっても方向が統一されていても、放熱効果の向上が困難である。   In addition, if they are arranged uniformly in a certain direction, heat conduction is limited to one direction, making it difficult to efficiently keep the heat away from the subject and not to accumulate heat inside the ultrasound probe. It becomes. Therefore, even when the thermally conductive fiber is filled, it is difficult to improve the heat dissipation effect even if the filling is random or the direction is unified.

音場の均一化、特にスライス音場の均一化、及びサイドローブの低減については、スライス方向において圧電体を分割し、スライス方向の中心にある圧電体を大きくし、端部にかけて段階的に圧電体を小さくする技術が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。この技術は、スライス方向の超音波送信強度及び受信感度に重み付けを設定するものである。しかし、この技術は、圧電体をスライス方向に分割するため、圧電体の位置決めを行い、圧電体間に樹脂等の非圧電体を充填した後に電極対を取り付ける必要がある。すなわち、この技術によると、製造工数が増加し、超音波プローブの高価格化を招き、実用性に乏しい。   For uniform sound field, especially slice sound field and side lobe reduction, divide the piezoelectric material in the slicing direction, enlarge the piezoelectric material in the center of the slicing direction, and gradually increase the piezoelectricity toward the end. Techniques for reducing the body have been proposed (see, for example, Patent Document 2). In this technique, weighting is set for ultrasonic transmission intensity and reception sensitivity in the slice direction. However, in this technique, in order to divide the piezoelectric body in the slice direction, it is necessary to position the piezoelectric body and attach the electrode pair after filling the non-piezoelectric body such as resin between the piezoelectric bodies. That is, according to this technique, the number of manufacturing steps is increased, the price of the ultrasonic probe is increased, and the practicality is poor.

特開平9−127955号公報JP-A-9-127955 特開2003−9288号公報JP 2003-9288 A

超音波プローブでは、被検体付近における温度が制限されており、伴って超音波強度に制限が設けられることとなる。そこで、発生する熱を効率的に処理して被検体付近の温度上昇率を下げて、その分、超音波強度を高めることが被検体内の画像を感度よく得る条件である。また、音場の均一化及びサイドローブの低減化が被検体内の画像を精度よく得る条件である。   In the ultrasonic probe, the temperature in the vicinity of the subject is limited, and accordingly, the ultrasonic intensity is limited. Therefore, it is a condition for obtaining an image in the subject with high sensitivity that the generated heat is efficiently processed to lower the rate of temperature rise near the subject and the ultrasonic intensity is increased accordingly. Further, the uniformization of the sound field and the reduction of side lobes are conditions for obtaining an image in the subject with high accuracy.

しかし、従来は、熱を効率的に処理することができず、超音波強度を高めることができなかった。また、スライス方向における音場の均一化及びサイドローブの低減化には高コスト化が避けられなかった。   However, conventionally, heat could not be processed efficiently and the ultrasonic intensity could not be increased. Further, high cost is inevitable for making the sound field uniform and reducing side lobes in the slice direction.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、超音波を送受信する技術において、放熱効率の向上を図り、更にスライス音場の均一化及びサイドローブの低減を図る技術を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to improve the heat radiation efficiency in the technology for transmitting and receiving ultrasonic waves, and further to make the slice sound field uniform and reduce side lobes. It is to provide the technology to plan.

上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、互いに略平行する二つの端面を有する圧電体と、前記端面のうち一方の端面側に設けられるバッキング材と、を備え、前記バッキング材は、バッキング主材と当該バッキング主材内部に充填された複数の熱伝導性ファイバーを含み、前記複数の熱伝導性ファイバーは、前記端面と平行な方向における中央部から端部にかけて、段階的に前記端面となす角度が大きくなるように超音波送信方向と逆の方向に傾斜して配列されていること、を特徴とする。 In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 includes a piezoelectric body having two end faces substantially parallel to each other, and a backing material provided on one end face side of the end faces, and the backing material. Includes a backing main material and a plurality of heat conductive fibers filled in the backing main material, and the plurality of heat conductive fibers are stepwise from the center to the end in a direction parallel to the end face. It is arranged to be inclined in the direction opposite to the ultrasonic transmission direction so that the angle formed with the end face is large.

本発明には、1Dアレイ、2Dアレイ、1.5Dアレイ等の多次元アレイを有する超音波プローブが包含される。   The present invention includes an ultrasonic probe having a multidimensional array such as a 1D array, a 2D array, and a 1.5D array.

上記課題を解決するために、請求項2記載の発明は、互いに略平行する二つの端面を有し、前記端面と平行な第一の方向に対して分割された圧電体と、前記端面のうち一方の端面側に設けられる音響レンズと、前記端面のうち他方の端面側に設けられるバッキング材と、を備え、前記圧電体は、当該圧電体に対する前記音響レンズの方向を第二の方向として、当該第二の方向に超音波を送信し、前記バッキング材は、バッキング主材と当該バッキング主材内部に充填された複数の熱伝導性ファイバーを含み、前記複数の熱伝導性ファイバーは、前記第一の方向及び前記第二の方向と垂直な第三の方向における前記バッキング材の中央部から端部にかけて、段階的に前記第二の方向となす角度が小さくなるように前記第二の方向と逆の方向に傾斜して配列されていること、を特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, a second aspect of the present invention is directed to a piezoelectric body having two end faces substantially parallel to each other and divided in a first direction parallel to the end face, and among the end faces. An acoustic lens provided on one end surface side, and a backing material provided on the other end surface side of the end surfaces; and the piezoelectric body has a direction of the acoustic lens relative to the piezoelectric body as a second direction. The ultrasonic wave is transmitted in the second direction, and the backing material includes a backing main material and a plurality of heat conductive fibers filled in the backing main material, and the plurality of heat conductive fibers include the first conductive material. The second direction so that the angle formed with the second direction in a stepwise manner decreases from the center to the end of the backing material in one direction and a third direction perpendicular to the second direction. tilt in the opposite direction That are arranged in, characterized by.

前記配列は、予め設定された超音波送波強度及び受波感度の重み付け関数に従った、配列段数及び前記傾斜角度の変化度合いを有するようにすることができる(請求項記載の発明に相当)。 The array may have a number of array steps and a degree of change in the inclination angle according to a preset weighting function of ultrasonic transmission intensity and reception sensitivity (corresponding to the invention according to claim 3 ). ).

前記バッキング材は、補助粒子を更に含むようにしてもよい(請求項記載の発明に相当)。 The backing material may further include auxiliary particles (corresponding to the invention of claim 4 ).

前記配列は、前記中央部に充填される前記熱伝導性ファイバーを前記端面に対して水平方向に向くように充填し、前記端部に充填される前記熱伝導性ファイバーを前記バッキング材に対して垂直方向に向くように充填し、前記中央部と前記端部との間に充填される前記熱伝導性ファイバーを前記第二の方向と逆の方向に傾斜するように充填した配列とすることができる(請求項記載の発明に相当)。 The arrangement is such that the thermally conductive fiber filled in the central portion is filled in a horizontal direction with respect to the end face, and the thermally conductive fiber filled in the end portion is filled with respect to the backing material. Filling so as to face in the vertical direction, and arranging the thermally conductive fibers filled between the central portion and the end portion so as to incline in a direction opposite to the second direction. Yes (corresponding to the invention of claim 5 ).

前記バッキング材には、前記圧電体側の面とは反対の面における前記第一の方向と平行する端部に放熱板が当接しているようにしてもよい(請求項記載の発明に相当)。 The backing material may be in contact with an end portion parallel to the first direction on the surface opposite to the surface on the piezoelectric body side (corresponding to the invention according to claim 6 ). .

前記熱伝導性ファイバーは、カーボンファイバーを選んでもよい(請求項記載の発明に相当)。 A carbon fiber may be selected as the thermally conductive fiber (corresponding to the invention of claim 7 ).

また、上記課題を解決するために、請求項記載の発明は、前記した超音波プローブと、前記超音波プローブの前記圧電体に電圧を送信する送信手段と、前記超音波プローブが超音波の送受信に基づき生成した受信信号を受信して、該受信信号に応じた画像生成処理を行う画像処理手段と、前記画像処理手段により生成された画像を表示する表示手段と、を備えること、を特徴とする。 In order to solve the above problem, the invention according to claim 8 is the ultrasonic probe described above, transmission means for transmitting a voltage to the piezoelectric body of the ultrasonic probe, and the ultrasonic probe is an ultrasonic probe. An image processing unit that receives a reception signal generated based on transmission and reception and performs image generation processing according to the reception signal; and a display unit that displays an image generated by the image processing unit. And

本発明においては、バッキング材の前面に圧電体が積層された超音波プローブにおいて、バッキング材は、バッキング主材と当該バッキング主材内部に充填された複数の熱伝導性ファイバーを含み、複数の熱伝導性ファイバーは、バッキング材のスライス方向において、中央部から端部にかけて段階的にバッキング材の後端部側に向く角度で配列されているようにした。   In the present invention, in the ultrasonic probe in which the piezoelectric body is laminated on the front surface of the backing material, the backing material includes a backing main material and a plurality of heat conductive fibers filled in the backing main material, The conductive fibers were arranged at an angle toward the rear end side of the backing material stepwise from the center to the end in the slicing direction of the backing material.

従って、バッキング材で発生する熱を効率良く被検体と遠ざかる方向であるバッキング材後端部側に放熱することができ、更にバッキング材において超音波送信強度及び受信感度の重み付けを行うことでスライス音場の均一化とサイドローブの低減を図ることができる。   Therefore, the heat generated in the backing material can be efficiently dissipated to the rear end side of the backing material in the direction away from the subject, and the slice sound can be obtained by weighting the ultrasonic transmission intensity and reception sensitivity in the backing material. The field can be made uniform and side lobes can be reduced.

以下、本発明に係る超音波プローブ及び超音波診断装置の好適な実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of an ultrasonic probe and an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図1は、超音波プローブの構成図である。超音波プローブ1は、図示しない被検体に対して超音波を送受信して、受信信号を生成するユニットである。この受信信号に基づき図2に示す超音波診断装置100の各ユニットが信号処理を行い、画像化する。すなわち、超音波プローブ1は、超音波診断装置100を構成する1ユニットである。   FIG. 1 is a configuration diagram of an ultrasonic probe. The ultrasonic probe 1 is a unit that generates a reception signal by transmitting / receiving ultrasonic waves to / from a subject (not shown). Based on this received signal, each unit of the ultrasonic diagnostic apparatus 100 shown in FIG. 2 performs signal processing to form an image. That is, the ultrasonic probe 1 is one unit constituting the ultrasonic diagnostic apparatus 100.

超音波診断装置100は、超音波を送受信することで、被検体内を画像化する装置である。超音波プローブ1は、超音波診断装置100の1ユニットとして、超音波送受信時のスライス方向及びアレイ方向の音場を均一化し、サイドローブ低減を図り、同時に熱伝達を低減する。   The ultrasonic diagnostic apparatus 100 is an apparatus that images the inside of a subject by transmitting and receiving ultrasonic waves. As a unit of the ultrasonic diagnostic apparatus 100, the ultrasonic probe 1 equalizes the sound field in the slice direction and the array direction during ultrasonic transmission / reception, thereby reducing side lobes and simultaneously reducing heat transfer.

この超音波プローブ1は、バッキング材2の一面に順に電極対6で挟まれ、かつアレイ方向を第一の方向とした圧電体5、第一整合層7、第二整合層8、音響レンズ9を順に積層して構成される。超音波は、第二の方向たる圧電体5から音響レンズ9の方向へ送信される。尚、以降の説明において、バッキング材2の圧電体5等が積層される面を前面と呼ぶ。バッキング材2は、主材3と該主材3に充填された熱伝導性ファイバー4a,4b・・・より構成されている。バッキング材2の後端部2n、すなわち圧電体5側の面とは反対の面における第一の方向と平行する端部には、放熱板10が当接して配されている。放熱板10は、被検体から遠ざかるように音響レンズ9側と反対の方向に向けて延設されている。   The ultrasonic probe 1 is sandwiched between electrode pairs 6 in order on one surface of a backing material 2 and has a piezoelectric body 5, a first matching layer 7, a second matching layer 8, and an acoustic lens 9 with the array direction as a first direction. Are sequentially stacked. The ultrasonic wave is transmitted from the piezoelectric body 5 as the second direction toward the acoustic lens 9. In the following description, the surface on which the piezoelectric body 5 and the like of the backing material 2 are laminated is called the front surface. The backing material 2 is composed of a main material 3 and heat conductive fibers 4a, 4b,... Filled in the main material 3. A heat radiating plate 10 is disposed in contact with the rear end 2n of the backing material 2, that is, the end parallel to the first direction on the surface opposite to the surface on the piezoelectric body 5 side. The heat radiating plate 10 extends in the direction opposite to the acoustic lens 9 side so as to be away from the subject.

圧電体5は、チタン酸鉛等の圧電セラミックからなる音響/電気可逆的変換素子であり、アレイ方向に分割されて配されている。本実施形態においては、この圧電体5は、素子が直線状に配列された1Dアレイであり、第二の方向たるスライス方向に沿って短冊状の素子が配される。圧電体5を挟む電極対6は、複数の圧電体5のそれぞれに対し、対応して設けられている。電極対6は、正負の電極となり、図示しない印加手段(図2では送受信部101の送信部分)からの電圧を圧電体5に印加する。電圧が印加された圧電体5は、圧電効果により電極対6と直交する方向に超音波を送信する。   The piezoelectric body 5 is an acoustic / electric reversible conversion element made of a piezoelectric ceramic such as lead titanate, and is divided in the array direction. In this embodiment, the piezoelectric body 5 is a 1D array in which elements are linearly arranged, and strip-shaped elements are arranged along the slice direction as the second direction. An electrode pair 6 sandwiching the piezoelectric body 5 is provided corresponding to each of the plurality of piezoelectric bodies 5. The electrode pair 6 becomes positive and negative electrodes, and applies a voltage from an application means (not shown) (a transmission portion of the transmission / reception unit 101 in FIG. 2) to the piezoelectric body 5. The piezoelectric body 5 to which the voltage is applied transmits ultrasonic waves in a direction orthogonal to the electrode pair 6 due to the piezoelectric effect.

アレイ方向においては、複数に分割された圧電体5のそれぞれに所定時間の遅延をかけて電圧を印加することにより、送信強度及び受信感度に重み付けを設定して、サイドローブの低減や音場の均一化を図っている。   In the array direction, a voltage is applied to each of the plurality of divided piezoelectric bodies 5 with a delay of a predetermined time to set weights for transmission intensity and reception sensitivity, thereby reducing side lobes and sound fields. Uniformity is intended.

第一整合層7及び第二整合層8は、圧電体5の音響インピーダンスと被検体体表の音響インピーダンスとの中間の音響インピーダンスを有しており、圧電体5、第一整合層7、第二整合層8と段階的に音響インピーダンスを被検体体表に近づけることにより、音響インピーダンスの不整合による被検体体表での超音波の反射を抑えている。   The first matching layer 7 and the second matching layer 8 have an acoustic impedance that is intermediate between the acoustic impedance of the piezoelectric body 5 and the acoustic impedance of the subject surface, and the piezoelectric body 5, the first matching layer 7, By making the acoustic impedance close to the subject surface stepwise with the two matching layers 8, reflection of ultrasonic waves on the subject surface due to mismatch of acoustic impedance is suppressed.

音響レンズ9は、スライス方向において被検体側に凸面を有するように配されている。この音響レンズ9は、スライス方向において圧電体5の超音波を集束し、被検体の所定深度においてスライス方向の音響的な焦点を結ぶ。   The acoustic lens 9 is arranged so as to have a convex surface on the subject side in the slice direction. The acoustic lens 9 focuses the ultrasonic waves of the piezoelectric body 5 in the slice direction, and forms an acoustic focus in the slice direction at a predetermined depth of the subject.

バッキング材2は、減衰の大きいゴムを主材3に、カーボン製の熱伝導性ファイバー4a〜4eをスライス方向に所定段数配列して充填したものである。更に、この配列において、熱伝導性ファイバー4a〜4eをスライス方向の中央部2Lから端部2mにかけて段階的に後端部2n側に向く角度で充填している。段階的な後端部2n側へ向く角度は、端部2mに近づくにつれその傾斜角度が大きくなる。すなわち、段階的に第二の方向と逆の方向へ傾斜し、第二の方向となす角度が端部2mに近づくにつれ小さくなる。また、各段においては、熱伝導性ファイバーが一律に同方向に向く。   The backing material 2 is a material in which rubber having a large attenuation is filled in a main material 3 and carbon thermal conductive fibers 4a to 4e are arranged in a predetermined number of stages in the slicing direction. Further, in this arrangement, the thermally conductive fibers 4a to 4e are filled at an angle from the central portion 2L to the end portion 2m in the slicing direction toward the rear end portion 2n stepwise. The stepwise angle toward the rear end 2n increases as the end 2m is approached. That is, it inclines stepwise in the direction opposite to the second direction, and becomes smaller as the angle formed with the second direction approaches the end 2m. In each stage, the heat conductive fiber is uniformly oriented in the same direction.

各段で熱伝導性ファイバーが一律に同方向を向くことで、各段固有の音響マッチング条件が満たされ、すなわち、超音波の所定割合を吸収減衰し、又所定割合を反射させて被検体側に送信する条件を満たされ、超音波の多重化によるノイズを低減化と、被検体へ送信する超音波強度の向上がもたらされている。   The heat-conducting fibers are uniformly oriented in the same direction at each stage, so that the acoustic matching conditions unique to each stage are satisfied, that is, a predetermined ratio of ultrasonic waves is absorbed and attenuated, and the predetermined ratio is reflected to the subject side. The condition for transmitting to the subject is satisfied, noise due to multiplexing of ultrasonic waves is reduced, and the intensity of ultrasonic waves transmitted to the subject is improved.

このバッキング材2は、図1に示すように、例えば、スライス方向において、中央部2L付近を共通として片側3段に熱伝導性ファイバー4a〜4eを配列している。中央部2Lに充填された熱伝導性ファイバー4cは、スライス方向と水平方向に向くように充填される。   As shown in FIG. 1, for example, in the slicing direction, the backing material 2 has heat conductive fibers 4 a to 4 e arranged in three stages on one side with the central portion 2 </ b> L in the vicinity. The heat conductive fiber 4c filled in the central portion 2L is filled so as to face the slice direction and the horizontal direction.

中央部2Lと端部2mとの間の中間部に充填された熱伝導性ファイバー4b,4dは、該水平方向よりもやや後端部2n側に向くように充填される。すなわち、熱伝導性ファイバー4b,4dは、バッキング材後面に広がるハの字になる。端部2m付近に充填された熱伝導性ファイバー4a,4eは、垂直方向に向くように充填される。   The heat conductive fibers 4b and 4d filled in the intermediate part between the center part 2L and the end part 2m are filled so as to face the rear end part 2n side rather than the horizontal direction. That is, the heat conductive fibers 4b and 4d are formed in a square shape spreading on the rear surface of the backing material. The heat conductive fibers 4a and 4e filled in the vicinity of the end 2m are filled so as to face in the vertical direction.

このような熱伝導性ファイバー4a〜4eの段階的に後端部2n側に向く配列は、バッキング材2で発生する熱の放熱方向付けを規定する。つまり、この配列は、熱が中央部2Lから後端部2nに放熱され、図示しない被検体と遠ざかるように、かつ超音波プローブ1の内部にこもらないように外部側へ逃がすように規定するものである。   Such an arrangement of the heat conductive fibers 4a to 4e toward the rear end portion 2n in a stepwise manner defines the heat radiation direction of the heat generated in the backing material 2. That is, this arrangement defines that heat is radiated from the central portion 2L to the rear end portion 2n so as to be away from the subject (not shown) and escape to the outside so as not to stay inside the ultrasonic probe 1. It is.

同時に、この配列は、スライス方向における超音波送信強度及び受信感度の重み付けをバッキング材2において実現する構造であり、スライス方向音場の均一化とサイドローブの低減化を図る。   At the same time, this arrangement is a structure that realizes weighting of ultrasonic transmission intensity and reception sensitivity in the slice direction in the backing material 2, and aims to make the sound field in the slice direction uniform and reduce side lobes.

この配列は、バッキング材2が有する音響インピーダンスを、中央部2L付近について小さく設定し、端部2m側へ離れるに従い段階的に大きく設定するもので、超音波の送信強度及び受信感度に重み付けをする。   In this arrangement, the acoustic impedance of the backing material 2 is set to be small in the vicinity of the center portion 2L, and is set to increase stepwise as the distance from the end portion 2m increases. Weighting is applied to the transmission intensity and reception sensitivity of the ultrasonic waves. .

重み付けは、任意の重み付け関数により予め設定される。この設定された重み付け関数に従い、各段の音響インピーダンスを設定すべく、段数が決定され、後端部2n側に向く角度の度合いが各々の段において決定される。重み付け関数は、スライス方向音場の改善を目的とし、中央部2Lを頂点として端部2mにかけて段階的に感度が減少する関数である。   The weighting is preset by an arbitrary weighting function. In accordance with the set weighting function, the number of stages is determined so as to set the acoustic impedance of each stage, and the degree of the angle toward the rear end 2n is determined in each stage. The weighting function is a function whose purpose is to improve the sound field in the slice direction, and the sensitivity decreases stepwise from the center 2L to the end 2m.

この重み付け関数に従い、中央部2L付近において、圧電体5がバッキング材2方向へ送信する超音波の音速が遅くなるように熱伝導性ファイバー4cを水平方向に向く角度とする。中央部2L付近から端部2m付近にかけては、段階的に超音波の音速が速くなるように熱伝導性ファイバー4b,4dを後端部2n側へ向く角度、熱伝導性ファイバー4a,4eを垂直方向に向く角度とし、重み付け関数に従って段階的に角度をつけていく。   According to this weighting function, in the vicinity of the center portion 2L, the thermally conductive fiber 4c is set to an angle that faces the horizontal direction so that the sound velocity of the ultrasonic wave that the piezoelectric body 5 transmits in the direction of the backing material 2 becomes slow. From the vicinity of the central portion 2L to the vicinity of the end portion 2m, the heat conductive fibers 4a and 4e are perpendicular to the rear end portion 2n side so that the sound velocity of the ultrasonic wave increases stepwise. The angle is directed in the direction, and the angle is set stepwise according to the weighting function.

例えば、重み付け関数は、図4に示すような任意の重み付け関数により予め設定され、中央部2Lから端部2mにかけて片側13段を有し、中央部2Lを頂点として端部2mにかけて段階的に減少する関数である。この図4に示す重み付け関数に従えば、中央部2Lから端部2mにかけて片側13段に配列された熱伝導性ファイバーが中央部2Lから端部2mにかけて13段階で後端部2n側へ向く角度で充填される。   For example, the weighting function is preset by an arbitrary weighting function as shown in FIG. 4, has 13 steps on one side from the center 2L to the end 2m, and decreases stepwise from the center 2L to the end 2m. Function. According to the weighting function shown in FIG. 4, the angle at which the heat conductive fibers arranged in 13 steps on one side from the center 2L to the end 2m are directed to the rear end 2n in 13 steps from the center 2L to the end 2m. Filled with.

このように、このバッキング材2は、熱伝導性ファイバー4a,4b・・・を中央部2Lから端部2mにかけて段階的に後端部2n側に向く角度で配列することにより、放熱効率の向上が図られる構成となり、同時に超音波送信強度及び受信感度の向上のための重み付けが行われる構成ともなる。   As described above, the backing material 2 improves the heat radiation efficiency by arranging the heat conductive fibers 4a, 4b,... At an angle from the central portion 2L to the end portion 2m toward the rear end portion 2n stepwise. At the same time, weighting is performed to improve ultrasonic transmission intensity and reception sensitivity.

尚、この熱伝導性ファイバー4a〜4eは、超音波の反射を誘発しないように超音波の波長の十分の一、例えば数μm程度の径を有し、熱伝導性ファイバーの配列段数に従って規定された所定長の長さを有する。また、熱伝導性ファイバー4a〜4eは、金属と比べたその比重の小ささや熱伝導効率の良さからカーボンファイバーが選択されることが好適であるが、銅やアルミ等の金属を選択することを妨げるものではない。主材3については、ゴムの他にエポキシ樹脂等の樹脂を選択してもよい。   The heat conductive fibers 4a to 4e have a diameter of one-tenth of the wavelength of the ultrasonic wave, for example, about several μm so as not to induce the reflection of the ultrasonic wave, and are defined according to the number of arrangement steps of the heat conductive fiber. It has a predetermined length. In addition, it is preferable that the carbon fibers are selected as the heat conductive fibers 4a to 4e because of their low specific gravity and good heat conduction efficiency compared to metals, but it is preferable to select a metal such as copper or aluminum. It does not prevent it. As for the main material 3, a resin such as an epoxy resin may be selected in addition to the rubber.

また、バッキング材2は、主材3に熱伝導性ファイバー4a〜4eを充填して構成するほか、更にタングステン粒子等の補助粒子を充填してもよい。補助粒子を充填することでバッキング材2側へ送信された超音波の減衰率を高め、放熱効果を高めることができる。   In addition, the backing material 2 is configured by filling the main material 3 with the heat conductive fibers 4a to 4e, and may further be filled with auxiliary particles such as tungsten particles. By filling the auxiliary particles, the attenuation rate of the ultrasonic wave transmitted to the backing material 2 side can be increased, and the heat dissipation effect can be enhanced.

このような超音波プローブ1は、ユニットとして超音波診断装置100の一構成となる。図2に示す超音波診断装置100は、当該超音波プローブ1と表示部104とを備え、その間に超音波プローブ1から表示部104まで順に送受信部101、信号処理部102、画像処理部103が介在して接続されている。また、超音波診断装置100は、これら各ユニット101,102,103,104を制御する制御部105を備え、制御部105には、装置操作者が当該超音波診断装置100を操作する際に用いる操作パネル106が接続されている。制御部105は、内部にCPU105a、RAM105b、HDD105c等のコンピュータと、当該コンピュータの指令により実際に各ユニット101,102,103,104を制御するシーケンサ105dで構成されている。   Such an ultrasonic probe 1 has one configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus 100 as a unit. An ultrasonic diagnostic apparatus 100 shown in FIG. 2 includes the ultrasonic probe 1 and a display unit 104, and a transmission / reception unit 101, a signal processing unit 102, and an image processing unit 103 are sequentially provided from the ultrasonic probe 1 to the display unit 104 therebetween. It is connected through interposition. The ultrasonic diagnostic apparatus 100 includes a control unit 105 that controls each of the units 101, 102, 103, and 104. The control unit 105 is used when the apparatus operator operates the ultrasonic diagnostic apparatus 100. An operation panel 106 is connected. The control unit 105 includes a computer such as a CPU 105a, a RAM 105b, and an HDD 105c, and a sequencer 105d that actually controls the units 101, 102, 103, and 104 according to instructions from the computer.

この超音波診断装置100は、装置操作者による操作パネル106の操作を受けて、制御部105内のコンピュータがシーケンサ105dに各ユニット101,102,103,104を制御する制御信号を出力させる。制御信号によって、送受信部101は、超音波プローブ1の圧電体5に電圧を送信して超音波を被検体内に送信させる。また超音波プローブ1が反射波を受信して生成した受信信号を受け取る。すなわち、送受信部101は、圧電体5に電圧を送信する送信手段となる。   In this ultrasonic diagnostic apparatus 100, in response to the operation of the operation panel 106 by the apparatus operator, the computer in the control unit 105 causes the sequencer 105d to output control signals for controlling the units 101, 102, 103, and 104. In response to the control signal, the transmission / reception unit 101 transmits a voltage to the piezoelectric body 5 of the ultrasonic probe 1 to transmit the ultrasonic wave into the subject. The ultrasonic probe 1 receives a reception signal generated by receiving the reflected wave. That is, the transmission / reception unit 101 serves as a transmission unit that transmits a voltage to the piezoelectric body 5.

受信信号は、送受信部101により整相加算と所望周波数の検波や直交位相検波を経て信号処理部102に出力される。信号処理部102は、所望周波数の検波信号に基づき二次元断層像生成の信号処理を行い、また直交位相検波に基づき二次元血流像生成の信号処理を行い、それぞれを1走査領域分の信号処理済みデータとして画像処理部103に出力する。画像処理部103では、二次元断層像のデータと二次元血流像のデータを合成して、表示部104に表示可能なビデオフォーマットに変換し、表示部104によりこれら像が表示される。すなわち、送受信部101と信号処理部102と画像処理部103により画像処理手段が形成され、表示部104は、表示手段となる。   The received signal is output to the signal processing unit 102 by the transmission / reception unit 101 through phasing addition, detection of a desired frequency and quadrature phase detection. The signal processing unit 102 performs signal processing for generating a two-dimensional tomographic image based on a detection signal of a desired frequency, and performs signal processing for generating a two-dimensional blood flow image based on quadrature detection, and each of them is a signal for one scanning region. The processed data is output to the image processing unit 103. In the image processing unit 103, the data of the two-dimensional tomographic image and the data of the two-dimensional blood flow image are combined and converted into a video format that can be displayed on the display unit 104, and these images are displayed on the display unit 104. That is, an image processing unit is formed by the transmission / reception unit 101, the signal processing unit 102, and the image processing unit 103, and the display unit 104 serves as a display unit.

次に、この超音波診断装置100の制御の下に電圧パルスが印加される超音波プローブ1の動作及び作用を説明する。超音波診断装置100では、制御部105の制御により送受信部101が圧電体5に電圧を印加する。電圧の印加は、電極対6を介して行われる。   Next, the operation and action of the ultrasonic probe 1 to which a voltage pulse is applied under the control of the ultrasonic diagnostic apparatus 100 will be described. In the ultrasonic diagnostic apparatus 100, the transmission / reception unit 101 applies a voltage to the piezoelectric body 5 under the control of the control unit 105. The voltage is applied via the electrode pair 6.

電圧が印加された圧電体5は、圧電効果により電極対8と直交する方向、すなわち、音響レンズ9側とバッキング材2側へ超音波を送信する。バッキング材2側に送信された超音波は、各段において各段固有の割合で減衰及び反射し、この反射した超音波を加えて最終的には音響レンズ9側へ超音波を送受信する。同時にバッキング材2では、超音波の減衰に伴って熱が発生する。   The piezoelectric body 5 to which the voltage is applied transmits ultrasonic waves in the direction orthogonal to the electrode pair 8, that is, the acoustic lens 9 side and the backing material 2 side due to the piezoelectric effect. The ultrasonic wave transmitted to the backing material 2 side is attenuated and reflected at each stage at a ratio specific to each stage, and this reflected ultrasonic wave is added to finally transmit and receive the ultrasonic wave to the acoustic lens 9 side. At the same time, the backing material 2 generates heat as the ultrasonic waves are attenuated.

図5は、バッキング材2及びその付近で発生した熱の伝達を示している。熱伝導性ファイバー4a〜4eをカーボンファイバーとし、かつ音響的に十分無視できる数μmの径とした場合、熱の伝導は、熱伝導性ファイバー4a〜4eの直交方向において約1.8W/mkであり、熱伝導性ファイバー4a〜4eに沿った方向において約12.5W/mkである。従って、熱は主に熱伝導性ファイバー4a〜4eに沿って伝達される。   FIG. 5 shows the transfer of heat generated in and around the backing material 2. When the heat conductive fibers 4a to 4e are carbon fibers and have a diameter of several μm that can be ignored acoustically, heat conduction is about 1.8 W / mk in the orthogonal direction of the heat conductive fibers 4a to 4e. Yes, about 12.5 W / mk in the direction along the heat conductive fibers 4a to 4e. Accordingly, heat is mainly transferred along the heat conductive fibers 4a to 4e.

図5に示すように、例えば中央部2L付近で発生した熱は、中央部2L付近の熱伝導性ファイバー2cにより、外側に隣接する熱伝導性ファイバー4b,4dへ向けて水平に伝達され、熱伝導性ファイバー4b,4dにより後端部2n側へ伝達される。更に端部2m付近に充填される熱伝導性ファイバー4a,4eにより被検体から遠ざかるように垂直方向に伝達され、反対面2nのスライス方向端部に当接する放熱板に伝達して、放熱板により被検体から遠ざかるように熱が放熱される。   As shown in FIG. 5, for example, heat generated in the vicinity of the center portion 2L is horizontally transmitted to the heat conductive fibers 4b and 4d adjacent to the outside by the heat conductive fibers 2c in the vicinity of the center portion 2L. It is transmitted to the rear end 2n side by the conductive fibers 4b and 4d. Further, it is transmitted in the vertical direction so as to be away from the subject by the heat conductive fibers 4a and 4e filled in the vicinity of the end 2m, and transmitted to the heat radiating plate in contact with the slice direction end of the opposite surface 2n. Heat is dissipated away from the subject.

従って、被検体側へ伝達される熱量は減少する。伴って、熱が被検体側へ伝達されにくくなることにより、圧電体5に印加する電圧を上げて超音波送信強度を上げることができる。   Accordingly, the amount of heat transferred to the subject side decreases. Along with this, heat is less likely to be transmitted to the subject side, so that the voltage applied to the piezoelectric body 5 can be increased to increase the ultrasonic transmission intensity.

図6は、(a)において超音波プローブ1から被検体に向けて送信される超音波の音圧分布を示し、(b)において従来の超音波プローブから被検体に向けて送信される超音波の音圧分布を示す。尚、説明の都合上、(a)は、熱伝導性ファイバー4a,4b・・・が片側13段の配列で、かつ後端部2n側へ段階的に向く角度で配列された構造の超音波プローブ1において実現する音圧分布を示す。   FIG. 6 shows the sound pressure distribution of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic probe 1 toward the subject in (a), and the ultrasonic wave transmitted from the conventional ultrasonic probe toward the subject in (b). The sound pressure distribution is shown. For convenience of explanation, (a) shows an ultrasonic wave having a structure in which the thermally conductive fibers 4a, 4b,... Are arranged in 13 steps on one side and at an angle that is stepped toward the rear end 2n. The sound pressure distribution realized in the probe 1 is shown.

超音波プローブ1は、図4に示す重み付け関数に従い、熱伝導性ファイバー4a,4b・・・を中央部2Lから端部2mにかけて13段で配列され、かつ中央部2L付近の水平方向から端部2mの垂直方向まで段階的に後端部2n側へ向く角度でバッキング材2の主材3内に充填している。   In the ultrasonic probe 1, according to the weighting function shown in FIG. 4, the heat conductive fibers 4a, 4b,... Are arranged in 13 stages from the central part 2L to the end part 2m, and the end part from the horizontal direction near the central part 2L. The main material 3 of the backing material 2 is filled at an angle that gradually approaches the rear end 2n side up to a vertical direction of 2 m.

この超音波プローブ1では、中央部2L付近の超音波の音速が遅くなり、端部2mにかけて段階的に超音波の音速が速くなる。ゴム製の主材3にカーボン製の熱伝導性ファイバー4a,4b・・・を所定比率で充填した場合、熱伝導性ファイバーを水平方向に向く角度にある一定量充填すると音速が1800m/sとなり、同様の熱伝導性ファイバーを垂直方向に向く角度に同量充填すると音速が2600m/sとなり、その間の角度では、その角度に応じた中間の速度をとる。密度は、熱伝導性ファイバーの向く角度に依存せず一定であるから、音響インピーダンスは、音速に比例して大きくなる。   In this ultrasonic probe 1, the sound speed of the ultrasonic wave in the vicinity of the central portion 2L becomes slow, and the sound speed of the ultrasonic wave gradually increases toward the end 2m. When the rubber main material 3 is filled with carbon heat conductive fibers 4a, 4b,... At a predetermined ratio, the sound velocity becomes 1800 m / s when a certain amount of the heat conductive fibers are filled at an angle in the horizontal direction. When the same amount of the same heat conductive fiber is filled at an angle in the vertical direction, the speed of sound becomes 2600 m / s, and an intermediate speed corresponding to the angle is obtained between these angles. Since the density is constant without depending on the angle at which the heat conductive fiber faces, the acoustic impedance increases in proportion to the speed of sound.

従って、中央部2L付近の音響インピーダンスは小さくなり、端部2mにかけて段階的に音響インピーダンスが大きくなる。音響インピーダンスが小さくなれば、バッキング材2に対して十分音響インピーダンスが大きい圧電体5との音響インピーダンスの不整合が促進され、超音波の反射率が高まる。音響インピーダンスが大きくなれば、圧電体5との音響インピーダンスの不整合が減退し、超音波の反射率が低下する。伴い、中央部2L付近の超音波送信強度及び受信感度が向上し、端部2mにかけて段階的に超音波送信強度及び受信感度が低下する。   Accordingly, the acoustic impedance in the vicinity of the center portion 2L is reduced, and the acoustic impedance is increased stepwise toward the end portion 2m. If the acoustic impedance is reduced, mismatching of the acoustic impedance with the piezoelectric body 5 having a sufficiently large acoustic impedance with respect to the backing material 2 is promoted, and the reflectance of the ultrasonic wave is increased. If the acoustic impedance is increased, the mismatch of the acoustic impedance with the piezoelectric body 5 is reduced, and the reflectance of the ultrasonic wave is reduced. Along with this, the ultrasonic transmission intensity and the reception sensitivity in the vicinity of the central portion 2L are improved, and the ultrasonic transmission intensity and the reception sensitivity are gradually reduced toward the end 2m.

これより、超音波プローブ1が被検体に向けて送信する超音波は、図6の(a)に示すように、従来の図6の(b)に比べて、スライス音場が均一化し、サイドローブが低減する。   As a result, as shown in FIG. 6A, the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic probe 1 toward the subject is more uniform in the slice sound field than the conventional FIG. Lobes are reduced.

このように、本発明の超音波プローブ1では、バッキング材2に、段階的な向き角度を有する配列で熱伝導性ファイバー4a,4b・・・を充填することにより、放熱効率の向上とスライス音場の均一化及びサイドローブの低減を図ることができ、かつスライス音場の均一化及びサイドローブの低減を低コストで実現できる。   As described above, in the ultrasonic probe 1 of the present invention, the thermal conductivity fibers 4a, 4b,... Are filled in the backing material 2 in an array having stepwise orientation angles, thereby improving the heat radiation efficiency and slicing sound. The field can be made uniform and the side lobes can be reduced, and the sliced sound field can be made uniform and the side lobes can be reduced at a low cost.

尚、超音波プローブ1は、熱伝導性ファイバー2cを中央部2L付近において水平方向に向く角度に充填するものとして説明したが、段階的に後端部2nに向く角度で配列されるのであれば、これに限らず所望の重み付け関数に応じた角度とすることができる。   The ultrasonic probe 1 has been described as filling the thermally conductive fiber 2c at an angle in the horizontal direction in the vicinity of the central portion 2L. However, if the ultrasonic probe 1 is arranged at an angle in the stepwise direction toward the rear end portion 2n. However, the angle is not limited to this and can be set to a desired weighting function.

例えば、図3に示すように、中央部2L付近において、熱伝導性ファイバー4cを一端側の端部2m側と他端側の端部2p側に分け、それぞれを水平方向からやや反対面2n側へ向くように充填し、以降端部2m、2pにかけて段階的に後端部2nへ向く角度を大きくしていくようにしてもよい。   For example, as shown in FIG. 3, in the vicinity of the center portion 2L, the thermally conductive fiber 4c is divided into an end portion 2m side on one end side and an end portion 2p side on the other end side, and each is slightly opposite side 2n from the horizontal direction. Alternatively, the angle toward the rear end 2n may be increased stepwise from the subsequent ends 2m and 2p.

また、本実施形態においては、スライス方向における熱伝導性ファイバー4a,4b・・・を上述した配列としたが、この配列をアレイ方向において適用することもできる。この場合、アレイ方向における超音波感度の重み付けをバッキング材2において行うことができ、アレイ方向においても熱伝導性の向上を図ることができる。   Moreover, in this embodiment, although heat conductive fiber 4a, 4b ... in the slice direction was made into the arrangement | sequence mentioned above, this arrangement | sequence can also be applied in an array direction. In this case, weighting of ultrasonic sensitivity in the array direction can be performed on the backing material 2, and thermal conductivity can be improved also in the array direction.

さらに、このような1Dアレイを有する超音波プローブの他、素子を平面的に配列した2Dアレイや素子が沿っている方向に応じて素子の配分が異なっている1.5Dアレイ等の多次元アレイを有する超音波プローブにおいても本発明を適用することができる。多次元アレイを有する超音波プローブにおいても、圧電体5の端面と平行な方向、すなわち少なくとも1方のアレイ方向における中央部から端部にかけて、熱伝導性ファイバー4a,4b・・・を段階的に端面となす角度が大きくなるように配列すれば、重み付けを行うことができる。熱伝導性ファイバー4a,4b,・・・を第二の方向、すなわち圧電体5から音響レンズ9の方向とは逆の方向に傾斜するように配列すれば、熱伝導性の向上を実現できる。   Furthermore, in addition to the ultrasonic probe having such a 1D array, a multi-dimensional array such as a 2D array in which elements are arranged in a plane, or a 1.5D array in which the distribution of elements differs depending on the direction along which the elements are along. The present invention can also be applied to an ultrasonic probe having Also in an ultrasonic probe having a multidimensional array, the thermally conductive fibers 4a, 4b,... Are stepwise in a direction parallel to the end face of the piezoelectric body 5, that is, from the center to the end in at least one array direction. If the arrangement is made so that the angle formed with the end face is large, weighting can be performed. If the heat conductive fibers 4a, 4b,... Are arranged so as to be inclined in the second direction, that is, the direction opposite to the direction from the piezoelectric body 5 to the acoustic lens 9, it is possible to improve the heat conductivity.

超音波プローブの構成図である。It is a block diagram of an ultrasonic probe. 本発明の超音波プローブを備えた超音波診断装置のブロック構成図である。1 is a block configuration diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus including an ultrasonic probe according to the present invention. 超音波プローブの他の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the other structure of an ultrasonic probe. 本発明の超音波プローブにおける熱伝導性ファイバーの段階的配列を規定する重み付け関数の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the weighting function which prescribes | regulates the step arrangement | sequence of the heat conductive fiber in the ultrasonic probe of this invention. 本発明の超音波プローブの放熱を説明する図である。It is a figure explaining heat dissipation of the ultrasonic probe of the present invention. (a)は本発明の超音波プローブにおける音圧分布を示す図、(b)は従来の超音波プローブの音圧分布を示す図である。(A) is a figure which shows the sound pressure distribution in the ultrasonic probe of this invention, (b) is a figure which shows the sound pressure distribution of the conventional ultrasonic probe.

符号の説明Explanation of symbols

1 超音波プローブ
2 バッキング材
3 主材
4a〜4e 熱伝導性ファイバー
5 圧電体
6 電極対
7 第一整合層
8 第二整合層
9 音響レンズ
10 放熱板
100 超音波診断装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic probe 2 Backing material 3 Main material 4a-4e Thermal conductive fiber 5 Piezoelectric body 6 Electrode pair 7 1st matching layer 8 2nd matching layer 9 Acoustic lens 10 Heat sink 100 Ultrasonic diagnostic apparatus

Claims (8)

互いに略平行する二つの端面を有する圧電体と、
前記端面のうち一方の端面側に設けられるバッキング材と、
を備え、
前記バッキング材は、
バッキング主材と当該バッキング主材内部に充填された複数の熱伝導性ファイバーを含み、
前記複数の熱伝導性ファイバーは、
前記端面と平行な方向における中央部から端部にかけて、段階的に前記端面となす角度が大きくなるように超音波送信方向と逆の方向に傾斜して配列されていること、
を特徴とする超音波プローブ。
A piezoelectric body having two end faces substantially parallel to each other;
A backing material provided on one end face side of the end faces;
With
The backing material is
Including a backing main material and a plurality of thermally conductive fibers filled in the backing main material;
The plurality of thermally conductive fibers are:
Inclined in the direction opposite to the ultrasonic transmission direction so that the angle formed with the end face gradually increases from the center to the end in the direction parallel to the end face,
Ultrasonic probe characterized by.
互いに略平行する二つの端面を有し、前記端面と平行な第一の方向に対して分割された圧電体と、
前記端面のうち一方の端面側に設けられる音響レンズと、
前記端面のうち他方の端面側に設けられるバッキング材と、
を備え、
前記圧電体は、
当該圧電体に対する前記音響レンズの方向を第二の方向として、当該第二の方向に超音波を送信し、
前記バッキング材は、
バッキング主材と当該バッキング主材内部に充填された複数の熱伝導性ファイバーを含み、
前記複数の熱伝導性ファイバーは、
前記第一の方向及び前記第二の方向と垂直な第三の方向における前記バッキング材の中央部から端部にかけて、段階的に前記第二の方向となす角度が小さくなるように前記第二の方向と逆の方向に傾斜して配列されていること、
を特徴とする超音波プローブ。
A piezoelectric body having two end faces substantially parallel to each other and divided in a first direction parallel to the end faces;
An acoustic lens provided on one of the end faces;
A backing material provided on the other end face side of the end faces;
With
The piezoelectric body is
The direction of the acoustic lens with respect to the piezoelectric body is set as a second direction, ultrasonic waves are transmitted in the second direction,
The backing material is
Including a backing main material and a plurality of thermally conductive fibers filled in the backing main material;
The plurality of thermally conductive fibers are:
From the center to the end of the backing material in the third direction perpendicular to the first direction and the second direction, the second angle is gradually reduced from the second direction to the second direction . Be arranged in an inclined direction opposite to the direction ,
Ultrasonic probe characterized by.
前記配列は、
予め設定された超音波送波強度及び受波感度の重み付け関数に従った、配列段数及び前記傾斜角度の変化度合いを有すること、
を特徴とする請求項1又は2に記載の超音波プローブ。
The sequence is
According to a weighting function of ultrasonic transmission intensity and reception sensitivity set in advance, having the number of arrangement steps and the degree of change of the inclination angle,
The ultrasonic probe according to claim 1 or 2 .
前記バッキング材は、
補助粒子を更に含むこと、
を特徴とする請求項1又は2に記載の超音波プローブ。
The backing material is
Further comprising auxiliary particles,
The ultrasonic probe according to claim 1 or 2 .
前記配列は、
前記中央部に充填される前記熱伝導性ファイバーを前記端面に対して水平方向に向くように充填し、前記端部に充填される前記熱伝導性ファイバーを前記バッキング材に対して垂直方向に向くように充填し、前記中央部と前記端部との間に充填される前記熱伝導性ファイバーを前記第二の方向と逆の方向に傾斜するように充填した配列であること、
を特徴とする請求項2に記載の超音波プローブ。
The sequence is
The thermally conductive fiber filled in the central portion is filled so as to be oriented in a horizontal direction with respect to the end face, and the thermally conductive fiber filled in the end portion is oriented in a direction perpendicular to the backing material. The thermal conductive fibers filled between the central portion and the end portion are filled so as to be inclined in a direction opposite to the second direction,
The ultrasonic probe according to claim 2 .
前記バッキング材には、
前記圧電体側の面とは反対の面における前記第一の方向と平行する端部に放熱板が当接していること、
を特徴とする請求項に記載の超音波プローブ。
For the backing material,
A radiator plate is in contact with an end parallel to the first direction on the surface opposite to the surface on the piezoelectric body side;
The ultrasonic probe according to claim 2 .
前記熱伝導性ファイバーは、カーボンファイバーであること、
を特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の超音波プローブ。
The thermally conductive fiber is a carbon fiber;
The ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 6 .
請求項1乃至のいずれか記載の超音波プローブと、
前記超音波プローブの前記圧電体に電圧を送信する送信手段と、
前記超音波プローブが超音波の送受波に基づき生成した受信信号を受信して、該受信信号に応じた画像生成処理を行う画像処理手段と、
前記画像処理手段により生成された画像を表示する表示手段と、
を備えること、
を特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 7 ,
Transmitting means for transmitting a voltage to the piezoelectric body of the ultrasonic probe;
Image processing means for receiving a reception signal generated by the ultrasonic probe based on transmission / reception of an ultrasonic wave and performing image generation processing according to the reception signal;
Display means for displaying an image generated by the image processing means;
Providing
An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by the above.
JP2004319999A 2004-11-04 2004-11-04 Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus Expired - Fee Related JP4643227B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004319999A JP4643227B2 (en) 2004-11-04 2004-11-04 Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004319999A JP4643227B2 (en) 2004-11-04 2004-11-04 Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006129965A JP2006129965A (en) 2006-05-25
JP4643227B2 true JP4643227B2 (en) 2011-03-02

Family

ID=36724005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004319999A Expired - Fee Related JP4643227B2 (en) 2004-11-04 2004-11-04 Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4643227B2 (en)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8475375B2 (en) 2006-12-15 2013-07-02 General Electric Company System and method for actively cooling an ultrasound probe
JP5031450B2 (en) * 2007-06-12 2012-09-19 富士フイルム株式会社 Composite piezoelectric material, ultrasonic probe, ultrasonic endoscope, and ultrasonic diagnostic apparatus
JP2009060501A (en) * 2007-09-03 2009-03-19 Fujifilm Corp Backing material, ultrasonic probe, ultrasonic endoscope, ultrasonic diagnostic device, and ultrasonic endoscope device
KR101018626B1 (en) * 2008-07-22 2011-03-03 주식회사 휴먼스캔 Ultrasonic probe having a heat sink
JP5904732B2 (en) * 2011-09-01 2016-04-20 株式会社東芝 Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus
US9612227B2 (en) 2012-10-31 2017-04-04 Hitachi, Ltd. Ultrasonic probe
JP6358795B2 (en) * 2013-11-11 2018-07-18 三菱鉛筆株式会社 Composite plate and manufacturing method thereof
EP2992829B1 (en) * 2014-09-02 2018-06-20 Esaote S.p.A. Ultrasound probe with optimized thermal management
KR102578755B1 (en) * 2016-01-28 2023-09-15 삼성메디슨 주식회사 Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic system including the same
WO2020062257A1 (en) * 2018-09-30 2020-04-02 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 Backing block of ultrasonic probe, manufacturing method of backing block, and ultrasonic probe
JP7395946B2 (en) 2019-10-17 2023-12-12 コニカミノルタ株式会社 Method for manufacturing ultrasonic probes, ultrasonic diagnostic equipment, and backing materials
JP7457569B2 (en) * 2020-05-14 2024-03-28 富士フイルムヘルスケア株式会社 ultrasound probe

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09127955A (en) * 1995-09-29 1997-05-16 Hewlett Packard Co <Hp> Backing material for converter
JP2001258097A (en) * 2000-03-09 2001-09-21 Toshiba Ceramics Co Ltd Ultrasonic wave transducer and its manufacturing method
JP2002345094A (en) * 2001-05-22 2002-11-29 Aloka Co Ltd Backing for ultrasonic wave probe and its manufacturing method
JP2003009288A (en) * 2001-06-11 2003-01-10 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc Piezoelectric device, ultrasonic wave probe and ultrasonic wave image pickup device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09127955A (en) * 1995-09-29 1997-05-16 Hewlett Packard Co <Hp> Backing material for converter
JP2001258097A (en) * 2000-03-09 2001-09-21 Toshiba Ceramics Co Ltd Ultrasonic wave transducer and its manufacturing method
JP2002345094A (en) * 2001-05-22 2002-11-29 Aloka Co Ltd Backing for ultrasonic wave probe and its manufacturing method
JP2003009288A (en) * 2001-06-11 2003-01-10 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc Piezoelectric device, ultrasonic wave probe and ultrasonic wave image pickup device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006129965A (en) 2006-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100536784C (en) Ultrasound transducer
JP4624659B2 (en) Ultrasonic probe
JP4643227B2 (en) Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus
JP6373024B2 (en) Acoustic lens for micromachined ultrasonic transducers
KR20150006519A (en) Ultrasound Probe and Manufacturing Method thereof
JP6070549B2 (en) Ultrasonic probe
US8378557B2 (en) Thermal transfer and acoustic matching layers for ultrasound transducer
CN103443850A (en) Composite acoustic backing with high thermal conductivity for ultrasound transducer array
JP2013115537A (en) Backing member, ultrasonic probe and ultrasonic image display device
WO2004064643A1 (en) Ultrasonic probe and ultrasonic diagnosing device
JP6548201B2 (en) Heat transfer and acoustic matching layer for ultrasonic transducers
KR101613413B1 (en) Ultrasonic diagnostic instrument and manufacturing method thereof
KR20150025066A (en) Ultrasonic probe and manufacturing method thereof
US11691177B2 (en) Ultrasound probe with acoustic amplifier
JP6907667B2 (en) Ultrasonic probe
US11402503B2 (en) Two-dimensional ultrasound imaging transducer array with a non-rectangular active sensing region
CN209474649U (en) A kind of ultrasonic probe and ultrasonic plane array probe
JP6771279B2 (en) Ultrasonic probe and ultrasonic image display device
CN206924084U (en) Ultrasonic probe
CN111248939B (en) Method and system for acoustically attenuating material
EP3811872B1 (en) Ultrasound probe with improved thermal management
JP2003339704A (en) Ultrasonic probe
CN110960258A (en) Ultrasonic probe
JP2014180401A (en) Ultrasonic probe and ultrasonic image diagnostic apparatus
JP7415785B2 (en) Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071102

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20090210

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100715

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100727

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100927

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20101102

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20101202

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4643227

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131210

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees