JP4703372B2 - 超音波プローブ及び超音波診断装置 - Google Patents
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Description
請求項3に記載の発明は、超音波を送受信する圧電振動子と、前記圧電振動子から送受信される超音波を収束もしくは拡散させる音響レンズと、前記圧電振動子と前記音響レンズとの間に配設され、前記圧電振動子から前記音響レンズにかけて音響インピーダンスが連続的に変化して、前記圧電振動子の音響インピーダンスと前記音響レンズの音響インピーダンスとの差を緩和させる音響整合層とを備え、 前記音響整合層の前記圧電振動子近傍の音響インピーダンスの変化率は前記圧電振動子の音響インピーダンスの変化率から連続する直線領域を有し、且つ前記音響整合層の前記圧電振動子近傍の音響インピーダンスは前記圧電振動子の音響インピーダンスと実質的に同じ値であること、を特徴とする超音波プローブである。
請求項12に記載の発明は、被検体に対して超音波を送受信する超音波プローブと、前記超音波プローブにより受信された反射波に基づき、当該反射波に応じた受信信号を生成する送受信手段と、
前記送受信手段により生成された受信信号に基づき、前記被検体に関する画像を生成する画像生成手段とを備え、前記超音波プローブは、超音波を送受信する圧電振動子と、前記圧電振動子から送受信される超音波を収束もしくは拡散させる音響レンズと、前記圧電振動子と前記音響レンズとの間に配設され、前記圧電振動子から前記音響レンズにかけて音響インピーダンスが連続的に変化して、前記圧電振動子の音響インピーダンスと前記音響レンズの音響インピーダンスとの差を緩和させる音響整合層とを備え、 前記音響整合層の前記圧電振動子近傍の音響インピーダンスの変化率は実質的に0であり、且つ前記音響整合層の前記圧電振動子近傍の音響インピーダンスは前記圧電振動子の音響インピーダンスと実質的に同じ値であること、を特徴とする超音波診断装置である。
請求項13に記載の発明は、被検体に対して超音波を送受信する超音波プローブと、前記超音波プローブにより受信された反射波に基づき、当該反射波に応じた受信信号を生成する送受信手段と、前記送受信手段により生成された受信信号に基づき、前記被検体に関する画像を生成する画像生成手段とを備え、前記超音波プローブは、超音波を送受信する圧電振動子と、前記圧電振動子から送受信される超音波を収束もしくは拡散させる音響レンズと、前記圧電振動子と前記音響レンズとの間に配設され、前記圧電振動子から前記音響レンズにかけて音響インピーダンスが連続的に変化して、前記圧電振動子の音響インピーダンスと前記音響レンズの音響インピーダンスとの差を緩和させる音響整合層とを備え、 前記音響整合層の前記圧電振動子近傍の音響インピーダンスの変化率は前記圧電振動子の音響インピーダンスの変化率から連続する直線領域を有し、且つ前記音響整合層の前記圧電振動子近傍の音響インピーダンスは前記圧電振動子の音響インピーダンスと実質的に同じ値であること、を特徴とする超音波診断装置である。
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態に係る超音波診断装置の斜視図である。
図1に示すように、本実施形態に係る超音波診断装置は、超音波を利用して被検体の内部を画像化するものであって、装置本体10と超音波プローブ20とで構成されている。
図2に示すように、超音波プローブ20は、操作者に把持されるケース21と、ケース21内に配置され、ケース21の先端部から被検体に対して超音波を送受信するトランスデューサ22とを具備している。
図3は同実施形態に係るトランスデューサ22の要部の斜視図である。なお、図3では、音響レンズ222が省略されている。
図4は同実施形態に係る音響整合層223の構成図である。
図4に示すように、この音響整合層223は、圧電振動子221から音響レンズ222に向かって順に積層された、第1の整合層223(1)、第2の整合層223(2)、…第nの整合層223(n)で構成されている。これら第1〜第nの整合層223(1)〜223(n)は、いずれも樹脂フィルムであって、それぞれの厚さは、λ/40(λ:超音波の波長)以下に設定されている。樹脂フィルムの素材は、特に限定されるものではないが、例えばポリプロピレン樹脂やポリエチレン樹脂等が用いられる。なお、図3では整合層223(1)〜223(n)の境界面が描かれているが、実際には目視できるものではない。
図5(a)に示すように、音響整合層223の音響インピーダンスは、圧電振動子221から音響レンズ222に向かってなだらかに低下して、圧電振動子221との境界付近で圧電振動子221と同等約32Mralyとなり、音響レンズ222との境界付近で音響レンズ222と同等の約1.5Mralyとなるように調整されている。即ち、圧電振動子221に密着する第1の整合層223(1)の音響インピーダンスは約32Mralyに設定され、音響レンズ222と密着する第nの整合層223(n)の音響インピーダンスは約1.5Mralyに設定されている。
先ず、金型内に固定配置された圧電振動子221の前面にn枚の樹脂フィルムが積層される。なお、樹脂フィルムには、事前にフィラーが添加されている。そして、プレス機械によって金型がプレスされ、積層されたn枚の樹脂フィルムに大きな圧力がかけられる。これにより、圧電振動子221の前面には、n枚の樹脂フィルム、即ち第1〜第nの整合層223(1)〜223(n)からなる音響整合層223が接合される。そして、圧電振動子221の背面にバッキング材224が接合され、超音波の走査方向に対してダイシングが実施される。そして最後に、音響整合層223の前面に音響レンズ222が接合されて、トランスデューサ22が完成する。
本実施形態における音響整合層223の音響インピーダンスは、圧電振動子221から音響レンズ222にかけてなだらかに変化していて、圧電振動子221との境界付近で約32Mralyとなり、音響レンズ222との境界付近で約1.5Mralyとなっている。そのため、音響整合層223の内部における、音響インピーダンスの不連続面が無いから、当該音響インピーダンスの不連続に起因する超音波の反射が低減する。
図8は本発明の第2の実施形態に係るトランスデューサ22の断面図である。
図8に示すように、本実施形態におけるトランスデューサ22では、圧電振動子221と音響整合層223との間に、副音響整合層223´が配設されている。即ち、本実施形態におけるトランスデューサ22は、いわゆる2層整合層を備えている。
図9は第3の実施形態に係るトランスデューサの製造工程の説明図である。
図9に示すように、本実施形態に係るトランスデューサ22の製造工程では、先ず、図9(a)に示すように、圧電振動子221の前面に液状の第1の樹脂223A(1)が塗布される。第1の樹脂223A(1)の音響インピーダンスは、事前に第1の整合層223(1)と同等に調整されている。音響インピーダンスの調整方法としては、フィラーの添加が用いられる。フィラーの素材は、特に限定されるものではないが、例えばシリカ粉末やタングステン粉末等が用いられる。そして、第1の樹脂223A(1)が硬化したら、図9(b)に示すように、当該第1の樹脂223A(1)が所定の厚さまで研磨される。これにより、圧電振動子221の前面に第1の整合層223(1)が形成される。なお、第1の整合層223(1)の厚さは、第1の実施形態と同じく、λ/40(λ:超音波の波長)以下に設定されている。
Claims (13)
- 超音波を送受信する圧電振動子と、
前記圧電振動子から送受信される超音波を収束もしくは拡散させる音響レンズと、
前記圧電振動子と前記音響レンズとの間に配設され、前記圧電振動子から前記音響レンズにかけて音響インピーダンスが連続的に変化して、前記圧電振動子の音響インピーダンスと前記音響レンズの音響インピーダンスとの差を緩和させる音響整合層とを備え、
前記音響整合層の前記圧電振動子近傍の音響インピーダンスの変化率は実質的に0であり、且つ前記音響整合層の前記圧電振動子近傍の音響インピーダンスは前記圧電振動子の音響インピーダンスと実質的に同じ値であること、
を特徴とする超音波プローブ。 - 前記音響整合層の前記音響レンズの音響インピーダンスの変化率は実質的に0であり、且つ前記音響整合層の前記圧電振動子近傍の音響インピーダンスは前記音響レンズの音響インピーダンスと実質的に同じ値であることを特徴とする請求項1記載の超音波プローブ。
- 超音波を送受信する圧電振動子と、
前記圧電振動子から送受信される超音波を収束もしくは拡散させる音響レンズと、
前記圧電振動子と前記音響レンズとの間に配設され、前記圧電振動子から前記音響レンズにかけて音響インピーダンスが連続的に変化して、前記圧電振動子の音響インピーダンスと前記音響レンズの音響インピーダンスとの差を緩和させる音響整合層とを備え、
前記音響整合層の前記圧電振動子近傍の音響インピーダンスの変化率は前記圧電振動子の音響インピーダンスの変化率から連続する直線領域を有し、且つ前記音響整合層の前記圧電振動子近傍の音響インピーダンスは前記圧電振動子の音響インピーダンスと実質的に同じ値であること、
を特徴とする超音波プローブ。 - 前記音響整合層の前記音響レンズの音響インピーダンスの変化率は、前記音響レンズの音響インピーダンスの変化率から連続する直線領域を有し、前記音響整合層の前記圧電振動子近傍の音響インピーダンスは前記音響レンズの音響インピーダンスと実質的に同じ値であることを特徴とする請求項3記載の超音波プローブ。
- 前記音響レンズとの境界面における前記音響整合層の音響インピーダンスは、記音響レンズの音響インピーダンスと一致していることを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか一項に記載の超音波プローブ。
- 前記音響整合層は、超音波の送受信方向に積層された複数の薄層で構成され、
超音波の送受信方向に対する各薄層の厚さは、超音波の波長の1/40以下であることを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか一項に記載の超音波プローブ。 - 前記各薄層は、樹脂で形成されたフィルムであることを特徴とする請求項6に記載の超音波プローブ。
- 前記各薄層には、当該薄層の音響インピーダンスを調整するためのフィラーが混合されていることを特徴とする請求項7に記載の超音波プローブ。
- 前記音響整合層は、
前記圧電振動子の前面に液状の樹脂を塗布する工程と、
前記樹脂を硬化させて樹脂層を形成する工程と、
前記樹脂層を研磨して前記薄層を形成する工程とが繰り返されて形成されることを特徴とする請求項6に記載の超音波プローブ。 - 前記樹脂には、音響インピーダンスを調整するためのフィラーが混合されていることを特徴とする請求項9に記載の超音波プローブ。
- 前記圧電振動子の音響インピーダンスと、前記音響レンズの音響インピーダンスと、前記音響整合層の音響インピーダンスは、超音波の送受信方向に対して、同一のC n 級(n∈自然数)の関数曲線に従って変化していることを特徴とする前記請求項1乃10のうちいずれか一項記載の超音波プローブ。
- 被検体に対して超音波を送受信する超音波プローブと、
前記超音波プローブにより受信された反射波に基づき、当該反射波に応じた受信信号を生成する送受信手段と、
前記送受信手段により生成された受信信号に基づき、前記被検体に関する画像を生成する画像生成手段とを備え、
前記超音波プローブは、
超音波を送受信する圧電振動子と、
前記圧電振動子から送受信される超音波を収束もしくは拡散させる音響レンズと、
前記圧電振動子と前記音響レンズとの間に配設され、前記圧電振動子から前記音響レンズにかけて音響インピーダンスが連続的に変化して、前記圧電振動子の音響インピーダンスと前記音響レンズの音響インピーダンスとの差を緩和させる音響整合層とを備え、
前記音響整合層の前記圧電振動子近傍の音響インピーダンスの変化率は実質的に0であり、且つ前記音響整合層の前記圧電振動子近傍の音響インピーダンスは前記圧電振動子の音響インピーダンスと実質的に同じ値であること、
を特徴とする超音波診断装置。 - 被検体に対して超音波を送受信する超音波プローブと、
前記超音波プローブにより受信された反射波に基づき、当該反射波に応じた受信信号を生成する送受信手段と、
前記送受信手段により生成された受信信号に基づき、前記被検体に関する画像を生成する画像生成手段とを備え、
前記超音波プローブは、
超音波を送受信する圧電振動子と、
前記圧電振動子から送受信される超音波を収束もしくは拡散させる音響レンズと、
前記圧電振動子と前記音響レンズとの間に配設され、前記圧電振動子から前記音響レンズにかけて音響インピーダンスが連続的に変化して、前記圧電振動子の音響インピーダンスと前記音響レンズの音響インピーダンスとの差を緩和させる音響整合層とを備え、
前記音響整合層の前記圧電振動子近傍の音響インピーダンスの変化率は前記圧電振動子の音響インピーダンスの変化率から連続する直線領域を有し、且つ前記音響整合層の前記圧電振動子近傍の音響インピーダンスは前記圧電振動子の音響インピーダンスと実質的に同じ値であること、
を特徴とする超音波診断装置。
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