JP6771279B2 - Ultrasonic probe and ultrasonic image display device - Google Patents

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本発明は、超音波の送受信時に生じる熱に対する対策を施した超音波プローブ及び超音波画像表示装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic probe and an ultrasonic image display device that take measures against heat generated when transmitting and receiving ultrasonic waves.

超音波画像表示装置は、被検体に対して超音波のスキャン(scan)を行なって得られたエコー信号に基づく超音波画像を表示する装置である。このような超音波画像表示装置において、超音波のスキャンは、プローブケーブルを介して装置本体と接続された超音波プローブによって行われる。 The ultrasonic image display device is a device that displays an ultrasonic image based on an echo signal obtained by performing an ultrasonic scan (scan) on a subject. In such an ultrasonic image display device, the ultrasonic scan is performed by an ultrasonic probe connected to the device main body via a probe cable.

前記超音波プローブは、超音波振動子と音響整合層とバッキング層とを有している。より詳細には、前記超音波振動子に対して被検体側に前記音響整合層が設けられ、被検体とは反対側に前記バッキング層が設けられている(例えば、特許文献1参照)。また、前記音響整合層に対して被検体側には被検体と当接する音響レンズが設けられている。前記超音波振動子は、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)などの圧電素子からなり、この超音波振動子に電圧を印加して超音波が送波される。 The ultrasonic probe has an ultrasonic oscillator, an acoustic matching layer, and a backing layer. More specifically, the acoustic matching layer is provided on the subject side of the ultrasonic vibrator, and the backing layer is provided on the side opposite to the subject (see, for example, Patent Document 1). Further, an acoustic lens that comes into contact with the subject is provided on the subject side with respect to the acoustic matching layer. The ultrasonic vibrator is composed of a piezoelectric element such as PZT (lead zirconate titanate), and a voltage is applied to the ultrasonic vibrator to transmit ultrasonic waves.

特開2009−61112号公報JP-A-2009-611112

ところで、バッキング層は、超音波振動子から被検体とは反対側へ伝搬した超音波を吸収する役割を有する。このような役割を有しているバッキング層を、超音波振動子の音響インピーダンスと近い音響インピーダンスの材質によって形成すると、バッキング層側への音響出力が増大し、超音波の送信効率が悪くなる。そこで、バッキング層は、超音波振動子の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有する材質で形成されている。 By the way, the backing layer has a role of absorbing ultrasonic waves propagated from the ultrasonic vibrator to the side opposite to the subject. If the backing layer having such a role is formed of a material having an acoustic impedance close to the acoustic impedance of the ultrasonic vibrator, the acoustic output to the backing layer side increases and the ultrasonic transmission efficiency deteriorates. Therefore, the backing layer is formed of a material having an acoustic impedance different from the acoustic impedance of the ultrasonic vibrator.

バッキング層を形成するこのような材質は、熱伝導性が比較的低い材質である。ここで、超音波の送受信時には熱が発生する。バッキング層は、熱伝導率が比較的低いので、超音波の送受信時に発生する熱は、前記バッキング層側ではなく前記音響整合層側、すなわち被検体側へ伝わる。このため、超音波プローブを使用し続けると、前記音響レンズ表面の温度が上昇する。従って、超音波の送受信時には、音響レンズ表面の温度が上昇しすぎないように、前記超音波振動子からの超音波の出力を制限する必要があった。以上のことから、超音波の送受信時に発生する熱を、超音波振動子に対して被検体とは反対側へ逃がすことができる超音波プローブが望まれている。 Such a material forming the backing layer is a material having a relatively low thermal conductivity. Here, heat is generated when transmitting and receiving ultrasonic waves. Since the backing layer has a relatively low thermal conductivity, the heat generated during the transmission and reception of ultrasonic waves is transferred not to the backing layer side but to the acoustic matching layer side, that is, the subject side. Therefore, if the ultrasonic probe is continuously used, the temperature of the surface of the acoustic lens rises. Therefore, when transmitting and receiving ultrasonic waves, it is necessary to limit the output of ultrasonic waves from the ultrasonic vibrator so that the temperature of the surface of the acoustic lens does not rise too much. From the above, an ultrasonic probe capable of releasing heat generated during transmission / reception of ultrasonic waves to the opposite side of the subject to the ultrasonic vibrator is desired.

上述の課題を解決するためになされた発明は、超音波を送波する超音波振動子と、この超音波振動子における被検体側とは反対側の面に設けられ、前記超音波振動子から送波される超音波を反射する反射層と、この反射層における前記超音波振動子側とは反対側に設けられ、熱伝導率が100W/(m・K)以上である材料からなるバッキング層と、を備えることを特徴とする超音波プローブである。 The invention made to solve the above-mentioned problems is provided on an ultrasonic vibrator that transmits ultrasonic waves and a surface of the ultrasonic vibrator on the side opposite to the subject side, and is provided from the ultrasonic vibrator. A backing layer made of a material that reflects the transmitted ultrasonic waves and is provided on the opposite side of the reflective layer from the ultrasonic vibrator side and has a thermal conductivity of 100 W / (m · K) or more. It is an ultrasonic probe characterized by comprising.

また、他の観点の発明は、上記観点の発明において、前記バッキング層における前記反射層側とは反対側の面の一部分に設けられた熱伝導部材を備えることを特徴とする超音波プローブである。 Another aspect of the invention is the ultrasonic probe according to the above aspect, which comprises a heat conductive member provided on a part of the surface of the backing layer opposite to the reflective layer side. ..

上記観点の発明によれば、超音波振動子とバッキング層との間に反射層が設けられているので、超音波振動子からバッキング層への音響出力が抑制される。従って、従来よりも音響インピーダンスが高い材質によってバッキング層を形成しても、高い送信効率を維持することができる。これにより、熱伝導率が100W/(m・K)以上であり、従来よりも熱伝導率が高い材質により、バッキング層を形成することができるので、超音波の送受信時に発生する熱を、効率よく被検体とは反対側へ逃がすことができる。 According to the invention from the above viewpoint, since the reflective layer is provided between the ultrasonic vibrator and the backing layer, the acoustic output from the ultrasonic vibrator to the backing layer is suppressed. Therefore, even if the backing layer is formed of a material having a higher acoustic impedance than the conventional one, high transmission efficiency can be maintained. As a result, the backing layer can be formed by using a material having a thermal conductivity of 100 W / (m · K) or more and a higher thermal conductivity than the conventional material, so that the heat generated when transmitting and receiving ultrasonic waves can be efficiently reduced. It can often escape to the opposite side of the subject.

また、他の観点の発明によれば、熱伝導部材が、バッキング層における反射層とは反対側の面の一部分のみと接触した状態であっても、バッキング層の熱伝導率が100W/(m・K)以上であるため、超音波の送受信時に発生する熱を、効率よく熱伝導部材を介して被検体とは反対側へ逃がすことができる。このように、熱伝導部材が、バッキング層における反射層とは反対側の面の全面ではなく、一部分のみと接触した構造であるため、部品点数の削減や超音波プローブの小型化及び軽量化を図ることができる。 Further, according to the invention from another viewpoint, the thermal conductivity of the backing layer is 100 W / (m) even when the heat conductive member is in contact with only a part of the surface of the backing layer opposite to the reflective layer. -K) or more, the heat generated during the transmission and reception of ultrasonic waves can be efficiently dissipated to the side opposite to the subject via the heat conductive member. In this way, since the heat conductive member has a structure in which the heat conductive member is in contact with only a part of the backing layer, not the entire surface opposite to the reflective layer, the number of parts can be reduced, and the size and weight of the ultrasonic probe can be reduced. Can be planned.

本発明に係る超音波診断装置の実施の形態の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus which concerns on this invention. 超音波プローブの要部のエレベーション方向における断面図である。It is sectional drawing in the elevation direction of the main part of an ultrasonic probe. 超音波プローブの要部のアジマス方向における断面図である。It is sectional drawing in the azimuth direction of the main part of an ultrasonic probe. 図3に示された超音波プローブを熱伝導部材側から見た平面図である。FIG. 3 is a plan view of the ultrasonic probe shown in FIG. 3 as viewed from the heat conductive member side. 熱伝導部材、シールド部材、筐体部材の分解斜視図である。It is an exploded perspective view of a heat conduction member, a shield member, and a housing member.

以下、本発明の実施形態について説明する。図1に示す超音波診断装置100は、本発明における超音波画像表示装置の一例であり、超音波プローブ1とこの超音波プローブ1が接続される装置本体101を有している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The ultrasonic diagnostic apparatus 100 shown in FIG. 1 is an example of an ultrasonic image display apparatus according to the present invention, and has an ultrasonic probe 1 and an apparatus main body 101 to which the ultrasonic probe 1 is connected.

前記装置本体101は、送受信ビームフォーマ102、エコーデータ処理部103、表示処理部104、表示デバイス105、操作デバイス106、制御部107及び記憶デバイス108を備える。 The apparatus main body 101 includes a transmission / reception beam former 102, an echo data processing unit 103, a display processing unit 104, a display device 105, an operation device 106, a control unit 107, and a storage device 108.

送受信ビームフォーマ102は、超音波プローブ1から所定のスキャン条件で超音波を送信するための電気信号を、制御部107からの制御信号に基づいて超音波プローブ1に供給する。また、送受信ビームフォーマ102は、超音波プローブ1で受信したエコー信号について、A/D変換、整相加算処理等の信号処理を行なう。 The transmission / reception beam former 102 supplies an electric signal for transmitting ultrasonic waves from the ultrasonic probe 1 under predetermined scan conditions to the ultrasonic probe 1 based on a control signal from the control unit 107. Further, the transmission / reception beam former 102 performs signal processing such as A / D conversion and phase adjustment addition processing on the echo signal received by the ultrasonic probe 1.

エコーデータ処理部103は、送受信ビームフォーマ102から出力されたエコーデータに対し、超音波画像を作成するための処理を行なう。例えば、エコーデータ処理部103は、対数圧縮処理、包絡線検波処理等のBモード処理を行ってBモードデータを作成する。 The echo data processing unit 103 performs processing for creating an ultrasonic image on the echo data output from the transmission / reception beam former 102. For example, the echo data processing unit 103 creates B-mode data by performing B-mode processing such as logarithmic compression processing and envelope detection processing.

表示処理部104は、エコーデータ処理部103から入力されたデータをスキャンコンバータ(Scan Converter)によって走査変換して超音波画像データを作成し、この超音波画像データに基づく超音波画像を表示デバイス105に表示させる。表示処理部104は、例えばBモードデータに基づいてBモード画像データを作成し、Bモード画像を表示デバイス105に表示させる。 The display processing unit 104 scans and converts the data input from the echo data processing unit 103 by a scan converter (Scan Converter) to create ultrasonic image data, and displays an ultrasonic image based on the ultrasonic image data in the display device 105. To display. The display processing unit 104 creates B-mode image data based on, for example, B-mode data, and displays the B-mode image on the display device 105.

表示デバイス105は、例えばLCD(Liquid Crystal Display)やCRT(Cathode Ray Tube)などで構成される。操作部106は、操作者が指示や情報を入力するためのスイッチ、キーボード及びポインティングデバイス(図示省略)などを含んで構成されている。 The display device 105 is composed of, for example, an LCD (Liquid Crystal Display) or a CRT (Cathode Ray Tube). The operation unit 106 includes a switch, a keyboard, a pointing device (not shown), and the like for the operator to input instructions and information.

制御部107は、特に図示しないがCPU(Central Processing Unit)を有して構成される。この制御部107は、記憶デバイス108に記憶された制御プログラムを読み出し、超音波診断装置100における各部の機能を実行させる。 The control unit 107 is configured to include a CPU (Central Processing Unit), although not particularly shown. The control unit 107 reads out the control program stored in the storage device 108 and executes the functions of each unit in the ultrasonic diagnostic apparatus 100.

記憶デバイス108は、HDD(Hard Disk Drive:ハードディスクドライブ)や、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)等の半導体メモリ(Memory)などである。 The storage device 108 includes an HDD (Hard Disk Drive), a semiconductor memory (Memory) such as a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory), and the like.

超音波プローブ1について、図2〜図5に基づいて説明する。図2〜図5は、超音波プローブ1の要部のみを示す。超音波プローブ1は、被検体に対して超音波のスキャンを行なう。また、超音波プローブ1は、超音波のエコー信号を受信する。 The ultrasonic probe 1 will be described with reference to FIGS. 2 to 5. 2 to 5 show only the main part of the ultrasonic probe 1. The ultrasonic probe 1 scans the subject with ultrasonic waves. Further, the ultrasonic probe 1 receives an ultrasonic echo signal.

超音波プローブ1は、音響整合層2、超音波振動子3、反射層4、フレキシブル(flexible)基板5、バッキング(backing)層6、熱伝導部材7を備えている。Y軸方向に長い直方体の形状を有する音響整合層2、超音波振動子3及び反射層4は、超音波の照射方向に沿った方向であるZ軸方向に積み重ねられて積層体8を構成する。そして、この積層体8が、X軸方向に複数配列されている。 The ultrasonic probe 1 includes an acoustic matching layer 2, an ultrasonic vibrator 3, a reflective layer 4, a flexible substrate 5, a backing layer 6, and a heat conductive member 7. The acoustic matching layer 2, the ultrasonic vibrator 3, and the reflective layer 4 having a rectangular shape long in the Y-axis direction are stacked in the Z-axis direction, which is the direction along the ultrasonic irradiation direction, to form the laminated body 8. .. A plurality of these laminated bodies 8 are arranged in the X-axis direction.

ちなみに、X軸方向は、アジマス(azimuth)方向であり、Y軸方向は、エレベーション(elevation)方向である。 By the way, the X-axis direction is the azimuth direction, and the Y-axis direction is the elevation direction.

音響整合層2は、超音波振動子3における超音波照射方向側(被検体側)の板面に接着されている(接着層は図示省略)。音響整合層2の超音波照射方向側には図示しない音響レンズ部が設けられている。音響整合層2は、超音波振動子3と音響レンズ部の中間の音響インピーダンスを有する。また、音響整合層2は、透過する超音波の中心周波数の概ね1/4波長の厚さを有し、音響インピーダンスの異なる境界面での反射を抑制する。また、音響整合層2は、本例では1層の例が図示されているが、2層或いは多層になっていてもよい。 The acoustic matching layer 2 is adhered to the plate surface of the ultrasonic vibrator 3 on the ultrasonic irradiation direction side (subject side) (the adhesive layer is not shown). An acoustic lens portion (not shown) is provided on the ultrasonic irradiation direction side of the acoustic matching layer 2. The acoustic matching layer 2 has an acoustic impedance intermediate between the ultrasonic vibrator 3 and the acoustic lens portion. Further, the acoustic matching layer 2 has a thickness of approximately 1/4 wavelength of the center frequency of the transmitted ultrasonic waves, and suppresses reflection at the interface where the acoustic impedances are different. Further, although the example of one layer is shown in this example, the acoustic matching layer 2 may be two layers or multiple layers.

超音波振動子3は、圧電体9と導電層10とで構成される。圧電体9は、PZT等であり、超音波を送波する。この圧電体9の表面にスパッタ(spatter)等によって導電層10が形成されている。超音波振動子3は、本発明における超音波振動子の実施の形態の一例である。 The ultrasonic vibrator 3 is composed of a piezoelectric body 9 and a conductive layer 10. The piezoelectric body 9 is PZT or the like, and transmits ultrasonic waves. A conductive layer 10 is formed on the surface of the piezoelectric body 9 by sputtering or the like. The ultrasonic vibrator 3 is an example of the embodiment of the ultrasonic vibrator in the present invention.

導電層10は、信号電極11及び接地電極12を有している。信号電極11は、圧電体9における後述の掘削孔13,13の間の部分9aに形成されている。また、接地電極12は、圧電体9の端部9b,9bにおいて、信号電極11と掘削孔13,13を隔てて同一面に形成された第一の部分12a,12aと、圧電体9において第一の部分12a,12aが形成された面と反対側の面に形成された第二の部分12bと、直方体の超音波振動子3において第一の部分12a,12aと第二の部分12bの間の側面に形成された第三の部分12c,12cとからなっている。信号電極11は、接地電極12における第一の部分12a,12aに挟まれるようにして形成されており、両電極11,12は、掘削孔13,13によって電気的に絶縁されている。 The conductive layer 10 has a signal electrode 11 and a ground electrode 12. The signal electrode 11 is formed in a portion 9a between the drilling holes 13 and 13, which will be described later, in the piezoelectric body 9. Further, the ground electrode 12 has the first portions 12a and 12a formed on the same surface of the signal electrodes 11 and the drilling holes 13 and 13 at the ends 9b and 9b of the piezoelectric body 9 and the first portions 12a and 12a of the piezoelectric body 9. Between the second portion 12b formed on the surface opposite to the surface on which the first portion 12a, 12a is formed and the first portion 12a, 12a and the second portion 12b in the rectangular parallelepiped ultrasonic transducer 3 It is composed of the third portions 12c and 12c formed on the side surface of the above. The signal electrode 11 is formed so as to be sandwiched between the first portions 12a and 12a of the ground electrode 12, and both electrodes 11 and 12 are electrically insulated by the excavation holes 13 and 13.

超音波振動子3は、図示しない接着層を介して反射層4と接着されている。超音波振動子3及び前記接着層を合わせた厚さは、超音波振動子3の振動により生じる超音波の中心周波数の概ね1/4である。具体的には、超音波振動子3及び前記接着層を合わせた厚さは、数100μm程度の厚さである。 The ultrasonic vibrator 3 is adhered to the reflective layer 4 via an adhesive layer (not shown). The combined thickness of the ultrasonic vibrator 3 and the adhesive layer is approximately 1/4 of the center frequency of the ultrasonic waves generated by the vibration of the ultrasonic vibrator 3. Specifically, the combined thickness of the ultrasonic vibrator 3 and the adhesive layer is about several hundred μm.

反射層4は、超音波振動子3における被検体とは反対側(音響整合層2とは反対側)の面に、エポキシ樹脂接着剤等からなる前記接着層によって接着されている。反射層4は、信号電極11及び第一の部分12a,12aと接着されている。 The reflective layer 4 is adhered to the surface of the ultrasonic transducer 3 on the side opposite to the subject (the side opposite to the acoustic matching layer 2) by the adhesive layer made of an epoxy resin adhesive or the like. The reflective layer 4 is adhered to the signal electrode 11 and the first portions 12a and 12a.

ここで、反射層4における超音波振動子3側の表面には、鏡面研磨が施されている。また、超音波振動子3における信号電極11及び第一の部分12a,12aの表面にも鏡面研磨が施されている。これにより、反射層4における超音波振動子3側の表面と、超音波振動子3における信号電極11及び第一の部分12a,12aの表面は、凹凸が数μm程度に抑えられている。よって、前記接着層の厚さを数μm程度の厚さとすることができ、できるだけ薄く均一な厚さにすることができる。 Here, the surface of the reflective layer 4 on the ultrasonic vibrator 3 side is mirror-polished. Further, the surfaces of the signal electrode 11 and the first portions 12a and 12a of the ultrasonic vibrator 3 are also mirror-polished. As a result, the surface of the reflective layer 4 on the ultrasonic vibrator 3 side and the surfaces of the signal electrodes 11 and the first portions 12a and 12a of the ultrasonic vibrator 3 are suppressed to about several μm. Therefore, the thickness of the adhesive layer can be set to about several μm, and can be made as thin and uniform as possible.

このように、前記接着層の厚さは、信号電極11の表面の凹凸、第一の部分12a,12aの表面の凹凸、反射層4の表面の凹凸と同程度の大きさになっている。従って、前記接着層は、エポキシ樹脂接着剤を含む絶縁体であるにもかかわらず、信号電極11及び第一の部分12a,12aと反射層4とは、表面の凹凸部分において部分的に接触し導通している。 As described above, the thickness of the adhesive layer is about the same as the unevenness of the surface of the signal electrode 11, the unevenness of the surface of the first portions 12a and 12a, and the unevenness of the surface of the reflective layer 4. Therefore, although the adhesive layer is an insulator containing an epoxy resin adhesive, the signal electrode 11, the first portions 12a, 12a and the reflective layer 4 are partially in contact with each other at the uneven portion of the surface. It is conducting.

反射層4は、超音波振動子3の振動によって反射層4側へ送波される超音波を被検体の方向へ反射する固定端として機能する。反射層4で反射する超音波により、被検体に入射される超音波パワーが増加する。反射層4は、本発明における反射層の実施の形態の一例である。反射層4は、超音波振動子3からの超音波を反射するという目的から、圧電体14よりも音響インピーダンスが高い材質で形成される。例えば、反射層4は、タングステン(tungsten)である。 The reflective layer 4 functions as a fixed end that reflects the ultrasonic waves transmitted to the reflective layer 4 side by the vibration of the ultrasonic vibrator 3 in the direction of the subject. The ultrasonic waves reflected by the reflective layer 4 increase the ultrasonic power incident on the subject. The reflective layer 4 is an example of the embodiment of the reflective layer in the present invention. The reflective layer 4 is formed of a material having a higher acoustic impedance than the piezoelectric body 14 for the purpose of reflecting ultrasonic waves from the ultrasonic vibrator 3. For example, the reflective layer 4 is tungsten.

また、反射層4を構成するタングステンは導電性を有しているので、反射層4は、フレキシブル基板5の後述する第一銅箔層14及び第二銅箔層15と、超音波振動子3の信号電極11及び接地電極12とを電気的に接続する機能を有している。これにより、第一銅箔層14及び第二銅箔層15から供給される電圧が、反射層4を介して超音波振動子3に印加されるようになっている。 Further, since the tungsten constituting the reflective layer 4 has conductivity, the reflective layer 4 includes the first copper foil layer 14 and the second copper foil layer 15 of the flexible substrate 5, which will be described later, and the ultrasonic transducer 3. It has a function of electrically connecting the signal electrode 11 and the ground electrode 12 of the above. As a result, the voltage supplied from the first copper foil layer 14 and the second copper foil layer 15 is applied to the ultrasonic vibrator 3 via the reflection layer 4.

反射層4及び超音波振動子3の長さ方向における両端部には、掘削孔13,13が形成されている。この掘削孔13,13は、例えば超音波振動子3及び反射層4を前記接着層によって接着した後、反射層4側からダイヤモンド(diamond)砥石等を用いた切削加工によって形成される。 Drilling holes 13 and 13 are formed at both ends of the reflective layer 4 and the ultrasonic vibrator 3 in the length direction. The drill holes 13 and 13 are formed, for example, by bonding the ultrasonic vibrator 3 and the reflective layer 4 with the adhesive layer, and then cutting from the reflective layer 4 side using a diamond grindstone or the like.

反射層4における超音波振動子3との接着面とは反対側の面には、バッキング層6との間にフレキシブル基板5が接着剤を用いて接着されている(接着層は図示省略)。そして、フレキシブル基板5は、バッキング層6の厚み方向側面に沿って引き出され、超音波プローブ1と装置本体101とを接続する接続ケーブル(図示省略)と接続されている。 A flexible substrate 5 is adhered to the backing layer 6 by using an adhesive on the surface of the reflective layer 4 opposite to the adhesive surface with the ultrasonic vibrator 3 (adhesive layer is not shown). The flexible substrate 5 is pulled out along the side surface in the thickness direction of the backing layer 6 and is connected to a connection cable (not shown) that connects the ultrasonic probe 1 and the apparatus main body 101.

フレキシブル基板5の構成について説明すると、このフレキシブル基板5は、第一銅箔層14、第二銅箔層15、第一ポリイミド(polyimide)膜層16及び第二ポリイミド膜層17の4層からなる。第一銅箔層14及び第二銅箔層15は、第一ポリイミド膜層16によって互いに絶縁されている。第一銅箔層14は、反射層4に接着された状態において、掘削孔13,13よりも反射層4における両端部側に位置するように形成されている。また、第二銅箔層15は、第一ポリイミド膜層16及び第二ポリイミド膜層17の間に積層されるとともに、掘削孔13,13よりも反射層4における中央部側においては、スルーホール(through hole)Hを介して、第一銅箔層14と同一面にも存在している。同一面に存在する第一銅箔層14及び第二銅箔層15は、分割溝18により互いに絶縁されている。この分割溝18は、フレキシブル基板5が反射層4に接着された状態において、掘削孔13,13の位置になるように形成されている。これにより、第一銅箔層14は、導電性を有する反射層4における掘削孔13,13よりも端部側と電気的に接続され、一方で第二銅箔層15は、反射層4における掘削孔13,13の間の中間部と電気的に接続される。従って、第一銅箔層14は、超音波振動子3における接地電極12の第一の部分12a,12aと反射層4を介して電気的に接続され、また第二銅箔層15は、超音波振動子3の信号電極11と反射層4を介して電気的に接続される。 Explaining the configuration of the flexible substrate 5, the flexible substrate 5 is composed of four layers: a first copper foil layer 14, a second copper foil layer 15, a first polyimide film layer 16, and a second polyimide film layer 17. .. The first copper foil layer 14 and the second copper foil layer 15 are insulated from each other by the first polyimide film layer 16. The first copper foil layer 14 is formed so as to be located on both end sides of the reflective layer 4 with respect to the excavation holes 13 and 13 in a state of being adhered to the reflective layer 4. Further, the second copper foil layer 15 is laminated between the first polyimide film layer 16 and the second polyimide film layer 17, and is a through hole on the central portion side of the reflection layer 4 with respect to the excavation holes 13 and 13. It is also present on the same surface as the first copper foil layer 14 via (throgue hole) H. The first copper foil layer 14 and the second copper foil layer 15 existing on the same surface are insulated from each other by the dividing groove 18. The dividing groove 18 is formed so as to be at the positions of the excavation holes 13 and 13 when the flexible substrate 5 is adhered to the reflective layer 4. As a result, the first copper foil layer 14 is electrically connected to the end side of the excavation holes 13 and 13 in the conductive reflective layer 4, while the second copper foil layer 15 is in the reflective layer 4. It is electrically connected to the intermediate portion between the drilling holes 13 and 13. Therefore, the first copper foil layer 14 is electrically connected to the first portions 12a and 12a of the ground electrode 12 in the ultrasonic vibrator 3 via the reflection layer 4, and the second copper foil layer 15 is super. It is electrically connected to the signal electrode 11 of the ultrasonic vibrator 3 via the reflection layer 4.

ちなみに、接地電極12と接続される第一銅箔層14は、フレキシブル基板5の表面一面に形成されており(第二銅箔層15が形成された部分を除く)、X軸方向に配列された全ての超音波振動子3の接地電極12の導通が共通して図られている。一方、第二銅箔層15は、図示しない銅箔分割溝によってX軸方向に複数に分割され、フレキシブル基板5内に形成された図示しない銅箔パターンを複数有している。この銅箔パターンは、X軸方向に複数配列された積層体8ごとに形成されている。 By the way, the first copper foil layer 14 connected to the ground electrode 12 is formed on the entire surface of the flexible substrate 5 (excluding the portion where the second copper foil layer 15 is formed), and is arranged in the X-axis direction. The conduction of the ground electrode 12 of all the ultrasonic transducers 3 is common. On the other hand, the second copper foil layer 15 is divided into a plurality of pieces in the X-axis direction by a copper foil dividing groove (not shown), and has a plurality of copper foil patterns (not shown) formed in the flexible substrate 5. This copper foil pattern is formed for each of the plurality of laminated bodies 8 arranged in the X-axis direction.

バッキング層6は、フレキシブル基板5における反射層4とは反対側の面と接着され、或いはフレキシブル基板5における反射層4とは反対側の面に直接形成されて、このフレキシブル基板5を保持する。従って、バッキング層6は、反射層4に対して超音波振動子3とは反対側に設けられている。バッキング層6は、本発明におけるバッキング層の実施の形態の一例である。 The backing layer 6 is adhered to the surface of the flexible substrate 5 opposite to the reflective layer 4, or is directly formed on the surface of the flexible substrate 5 opposite to the reflective layer 4 to hold the flexible substrate 5. Therefore, the backing layer 6 is provided on the side opposite to the ultrasonic vibrator 3 with respect to the reflective layer 4. The backing layer 6 is an example of the embodiment of the backing layer in the present invention.

バッキング層6は、熱伝導率が100W/(m・K)以上である材料からなる。例えば、バッキング層6は、熱伝導率が100W/(m・K)以上300W/(m・K)以下である材料からなっていてもよい。ただし、バッキング層6は、熱伝導率が100W/(m・K)以上であればよく、300W/(m・K)以下である必要はない。 The backing layer 6 is made of a material having a thermal conductivity of 100 W / (m · K) or more. For example, the backing layer 6 may be made of a material having a thermal conductivity of 100 W / (m · K) or more and 300 W / (m · K) or less. However, the backing layer 6 may have a thermal conductivity of 100 W / (m · K) or more, and does not have to be 300 W / (m · K) or less.

バッキング層6は、無機材料であり、例えばグラファイト(graphite)やアルミニウム(aluminium)からなる。また、バッキング層6は、超音波振動子3からの超音波を散乱可能な不均一の構造を有する。より具体的には、バッキング層6は、超音波振動子3から送波される超音波の波長レベルで不均一の構造を有し、例えば数十μmから1mmの大きさの不均一の構造を有する。このような不均一の構造を有することにより、吸音性能を確保することができる。 The backing layer 6 is an inorganic material, and is made of, for example, graphite or aluminum. Further, the backing layer 6 has a non-uniform structure capable of scattering ultrasonic waves from the ultrasonic vibrator 3. More specifically, the backing layer 6 has a non-uniform structure at the wavelength level of the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic vibrator 3, for example, a non-uniform structure having a size of several tens of μm to 1 mm. Have. By having such a non-uniform structure, sound absorption performance can be ensured.

熱伝導部材7は、バッキング層6における反射層4とは反対側の面6aに設けられている。超音波の送受信時に発生する熱は、反射層4、フレキシブル基板5及びバッキング層6を介して、熱伝導部材7へ伝わる。 The heat conductive member 7 is provided on the surface 6a of the backing layer 6 opposite to the reflective layer 4. The heat generated during the transmission and reception of ultrasonic waves is transferred to the heat conductive member 7 via the reflective layer 4, the flexible substrate 5, and the backing layer 6.

熱伝導部材7についてもう少し詳しく述べる。熱伝導部材7は、バッキング層6のアジマス方向における長さよりも小さい幅を有し、図3及び図4に示すように、バッキング層6における面6aの一部分Pに接触した状態で設けられている。一部分Pは、面6aにおけるアジマス方向の一部分である。一部分Pの面積は、面6aの全体の面積の三分の一以下である。 The heat conductive member 7 will be described in a little more detail. The heat conductive member 7 has a width smaller than the length of the backing layer 6 in the azimuth direction, and is provided in contact with a part P of the surface 6a of the backing layer 6 as shown in FIGS. 3 and 4. .. Part P is a part of the surface 6a in the azimuth direction. The area of the partial P is less than one-third of the total area of the surface 6a.

ちなみに、熱伝導部材7は、図4では後述の第二の部分7b、7b(図4では符号省略)が断面で示されている。 By the way, in FIG. 4, the second portions 7b and 7b (reference numerals omitted in FIG. 4), which will be described later, are shown in cross section of the heat conductive member 7.

熱伝導部材7は、本例では密閉した容器に冷媒を封入したヒートパイプである。熱伝導部材7は、図2及び図5に示すように、略U字状に形成されている。より具体的には、熱伝導部材7は、第一の部分7aと第一の部分7aの両端から立ち上がる第二の部分7b、7bを有する。第一の部分7aと第二の部分7bとの間には屈曲部7cが形成されている。第一の部分7aは、バッキング層6に固定される。第一の部分7aは、バッキング層6に固定された状態において、このバッキング層6における一部分Pに沿ってエレベーション方向に延びている。第二の部分7bは、熱伝導部材7がバッキング層6に固定された状態において、第一の部分7aからバッキング層6とは反対側へ延びている。 In this example, the heat conductive member 7 is a heat pipe in which a refrigerant is sealed in a closed container. As shown in FIGS. 2 and 5, the heat conductive member 7 is formed in a substantially U shape. More specifically, the heat conductive member 7 has a first portion 7a and second portions 7b, 7b rising from both ends of the first portion 7a. A bent portion 7c is formed between the first portion 7a and the second portion 7b. The first portion 7a is fixed to the backing layer 6. The first portion 7a extends in the elevation direction along a part P of the backing layer 6 in a state of being fixed to the backing layer 6. The second portion 7b extends from the first portion 7a to the side opposite to the backing layer 6 in a state where the heat conductive member 7 is fixed to the backing layer 6.

第二の部分7bは、図5に示す一対のシールド部材19a,19bと接触している(接触部分については図示省略)。シールド部材19a,19bは、一対の筐体部材20a,20b内において筐体部材20a,20bに沿って設けられる。従って、超音波の送受信時に発生する熱は、第二の部分7bからシールド部材19a,19bに拡散し、さらに筐体部材20a,20bから外部へ放射される。 The second portion 7b is in contact with the pair of shield members 19a and 19b shown in FIG. 5 (the contact portion is not shown). The shield members 19a and 19b are provided along the housing members 20a and 20b in the pair of housing members 20a and 20b. Therefore, the heat generated during the transmission and reception of ultrasonic waves is diffused from the second portion 7b to the shield members 19a and 19b, and further radiated from the housing members 20a and 20b to the outside.

ちなみに、一対の筐体部材20a,20b同士が接合されてプローブ筐体20が構成される。また、このプローブ筐体20内において、シールド部材19a,19b同士が接合されてシールド体19が構成される。 Incidentally, the pair of housing members 20a and 20b are joined to form the probe housing 20. Further, in the probe housing 20, the shield members 19a and 19b are joined to form the shield body 19.

本例によれば、反射層4によって超音波振動子3からの超音波が被検体側へ反射するので、超音波振動子3からバッキング層6への音響出力が抑制される。従って、バッキング層6が、従来よりも音響インピーダンスが高い材質によって形成されていても、高い送信効率を維持することができる。 According to this example, since the ultrasonic wave from the ultrasonic vibrator 3 is reflected to the subject side by the reflective layer 4, the acoustic output from the ultrasonic vibrator 3 to the backing layer 6 is suppressed. Therefore, even if the backing layer 6 is made of a material having a higher acoustic impedance than the conventional one, high transmission efficiency can be maintained.

ここで、反射層4を有しない超音波プローブにおいては、送信効率を確保するために、超音波振動子からの超音波を十分に吸収することができる材質でバッキング層を形成する必要がある。このような材質は、熱伝導率が例えば0.1W/(m・K)〜1.0W/(m・K)である。一方、本例によれば、上述のように反射層4によって高い送信効率を維持することができるので、従来よりも音響インピーダンスが高く、吸音性が低い材質でバッキング層6を形成することが可能となり、熱伝導率が100W/(m・K)以上と、従来よりも熱伝導率が高い材質によってバッキング層6を形成することができる。 Here, in the ultrasonic probe that does not have the reflection layer 4, in order to secure the transmission efficiency, it is necessary to form the backing layer with a material that can sufficiently absorb the ultrasonic waves from the ultrasonic vibrator. Such a material has a thermal conductivity of, for example, 0.1 W / (m · K) to 1.0 W / (m · K). On the other hand, according to this example, since the reflective layer 4 can maintain high transmission efficiency as described above, it is possible to form the backing layer 6 with a material having higher acoustic impedance and lower sound absorption than the conventional one. Therefore, the backing layer 6 can be formed of a material having a thermal conductivity of 100 W / (m · K) or more, which is higher than the conventional material.

このように従来よりも熱伝導率が高い材質によってバッキング層6を形成することができるので、熱伝導部材7が、バッキング層6における面6aの全体の三分の一以下の面積である一部分Pのみと接触した状態であっても、超音波の送受信時に発生する熱を、効率よく熱伝導部材7を介して被検体とは反対側へ逃がすことができる。このように、熱伝導部材7が、バッキング層6における反射層4とは反対側の面の全面ではなく、一部分Pのみと接触した構造であるため、部品点数の削減や超音波プローブ1の小型化及び軽量化を図ることができる。 Since the backing layer 6 can be formed of a material having a higher thermal conductivity than the conventional one, the heat conductive member 7 is a part P having an area of one-third or less of the entire surface 6a of the backing layer 6. Even in the state of contact with the chisel, the heat generated during the transmission and reception of ultrasonic waves can be efficiently dissipated to the side opposite to the subject via the heat conductive member 7. As described above, since the heat conductive member 7 has a structure in which the backing layer 6 is in contact with only a part P, not the entire surface opposite to the reflective layer 4, the number of parts is reduced and the ultrasonic probe 1 is made smaller. It is possible to reduce the weight and weight.

しかも、熱伝導部材7は、ヒートパイプであるので、より高効率で熱を伝達することができる。 Moreover, since the heat conductive member 7 is a heat pipe, heat can be transferred with higher efficiency.

以上、本発明を前記実施形態によって説明したが、本発明はその主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。 Although the present invention has been described above with reference to the above-described embodiment, it goes without saying that the present invention can be modified in various ways without changing its gist.

1 超音波プローブ
3 超音波振動子
4 反射層
6 バッキング層
7 熱伝導部材
100 超音波診断装置
1 Ultrasonic probe 3 Ultrasonic vibrator 4 Reflective layer 6 Backing layer 7 Heat conductive member 100 Ultrasonic diagnostic device

Claims (6)

超音波を送波する超音波振動子と、
該超音波振動子における被検体側とは反対側の面に設けられ、前記超音波振動子から送波される超音波を反射する反射層と、
該反射層における前記超音波振動子側とは反対側に設けられるバッキング層であって、該バッキング層全体が、熱伝導率が100W/(m・K)以上である材料からなり、前記超音波振動子からの超音波を散乱可能な不均一の構造を有するバッキング層と、
前記バッキング層における前記反射層側とは反対側の面の一部分に設けられた熱伝導部材と、
を備えることを特徴とする超音波プローブ。
An ultrasonic oscillator that sends ultrasonic waves and
A reflective layer provided on the surface of the ultrasonic vibrator on the side opposite to the subject side and reflecting ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic vibrator.
Wherein in said reflecting layer and the ultrasonic vibrator-side a backing layer that is provided on the opposite side, across the backing layer, the thermal conductivity Ri Do from 100W / (m · K) or more der Ru material, A backing layer having a non-uniform structure capable of scattering ultrasonic waves from the ultrasonic vibrator,
A heat conductive member provided on a part of the surface of the backing layer opposite to the reflective layer side,
An ultrasonic probe characterized by being equipped with.
前記熱伝導部材が設けられた前記バッキング層における前記一部分の面積は、前記バッキング層における前記反射層側とは反対側の面の全体の面積の三分の一以下であることを特徴とする請求項1に記載の超音波プローブ。 The claim is characterized in that the area of the part of the backing layer provided with the heat conductive member is one-third or less of the total area of the surface of the backing layer opposite to the reflective layer side. Item 1. The ultrasonic probe according to item 1. 前記熱伝導部材は、前記バッキング層における前記一部分に沿って延びる第一の部分と、該第一の部分から前記バッキング層とは反対側へ延びる第二の部分とからなり、前記第一の部分と前記第二の部分の間に屈曲部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 heat conductive member comprises a first portion extending along the portion of the backing layer and a second portion extending from the first portion to the side opposite to the backing layer, and the first portion. The ultrasonic probe according to claim 1 or 2, wherein a bent portion is provided between the second portion and the second portion. 熱伝導部材は、ヒートパイプであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の超音波プローブ。 The ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat conductive member is a heat pipe. 前記バッキング層は、無機材料からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の超音波プローブ。 The ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 4, wherein the backing layer is made of an inorganic material. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の超音波プローブを備えることを特徴とする超音波画像表示装置。 An ultrasonic image display device comprising the ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 5.
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