JPH08182094A

JPH08182094A - 超音波プローブ

Info

Publication number: JPH08182094A
Application number: JP6318776A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yamazaki; 聡山崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-12-21
Filing date: 1994-12-21
Publication date: 1996-07-12

Abstract

(57)【要約】【目的】超音波プローブの生体接触部での温度上昇を低
減させることにより、送信信号強度を音響パワー上限値
に対応する値まで上昇可能にする。【構成】圧電振動子２と、この圧電振動子２の背面側に
配設されたバッキング材３とを備え、圧電振動子２の前
面から超音波信号を送受信するようにした超音波プロー
ブ。圧電振動子２とバッキング材３との間に、バッキン
グ材３が有する減衰係数よりも低い減衰係数を有する中
間層４を介在させている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検体等に超音波信号
を送受信する超音波プローブに係り、特に、超音波プロ
ーブが送信する超音波信号のパワーを規制値まで高める
ことを可能にした超音波プローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】対象物に対し超音波信号を送信し、その
対象物内からの反射信号（エコー信号）を受信して当該
対象物内を画像化する医療用の超音波診断装置や超音波
画像検査装置等では、前記超音波信号送受信機能を有す
る超音波プローブが用いられている。

【０００３】例えば医療用の超音波プローブは、図１０
及び図１１に示すように、ケース（筐体）２０の内部
に、背面側にバッキング材２１が配設された圧電振動子
２２と、この圧電振動子２２の超音波信号送信面側（前
面側）に音響整合層２３を介して配設された音響レンズ
２４とを有している。また、図１２、図１３に示すよう
に、圧電振動子２２の駆動タイミングを制御する制御回
路や圧電振動子２２に受信された受信信号を増幅するた
めのアンプ回路等を有した信号処理回路２５を内蔵して
いるものもある。

【０００４】このような超音波プローブは、図１３に示
すように、製造時においてケース２０内部に単一の充填
材２６を充填（モールド）して形成される。

【０００５】一方、超音波プローブの使用態様として
は、診断時に例えばその超音波プローブの音響レンズ側
を被検体に当接させて圧電振動子を駆動させることによ
り、圧電振動子前面から超音波信号を被検体内に送信す
る。この結果超音波信号は、圧電振動子の駆動タイミン
グによる電子フォーカス及び音響レンズによるフォーカ
スにより被検体内の所要位置に集束される。この圧電振
動子の駆動タイミングを制御することにより、被検体内
の所要範囲に超音波信号を送信することができるため、
そのエコー信号を受信処理した結果、前記所要範囲の超
音波画像（断層像）が得られる。

【０００６】なお、圧電振動子の駆動により背面側にも
超音波信号が放出されるが、この信号はバッキング材に
より吸収されるため、装置に悪影響を与えることのない
ようになっている。

【０００７】ところで、超音波プローブは上述したよう
に被検体に当接して使用する場合があるため、生体接触
部（一般的に前述した音響レンズ表面、以下レンズ表面
という）の温度上昇には、安全上の配慮から上限値が設
定されている。この温度上昇の理由には、上述したバッ
キング材の超音波信号吸収に伴う発熱が挙げられてい
る。また、信号処理回路を内蔵した超音波プローブで
は、その信号処理回路の処理時に生ずる発熱もレンズ表
面温度上昇の要因の１つに挙げられている。

【０００８】さらに、超音波プローブを医療用に使用す
る場合、被検体に対する安全上の配慮から送信超音波の
強度（音響パワー）には上限値が設定されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】断層像の画質向上や超
音波プローブ感度の向上のための方法の１つに、受信信
号の強度増加が挙げられている。この受信信号の強度を
増加するために、送信信号の強度を増加する手法があ
る。しかし、送信信号の強度増加は、送信時におけるプ
ローブ内部の発熱（バッキング材の発熱、信号処理回路
の発熱等）の増加に起因したレンズ表面の温度上昇を招
くため、温度上限値に対応した強度までしか上昇させる
ことができない。

【００１０】一方、この温度上限値に対応する送信強度
における音響パワーは、該音響パワーの上限値までは到
底到達することができない。つまり、温度上限値に規制
された送信強度では、音響パワーの出力可能マージンを
使いきることができないため、非常に効率が悪かった。
したがって、プローブ感度の向上や断層像の画質向上に
ついても目立った効果が得られていないのが現状であっ
た。

【００１１】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
ので、超音波プローブの生体接触部での温度上昇を低減
させることにより、送信信号強度を音響パワー上限値に
対応する値まで上昇可能にし、その結果、得られる断層
像の画質を向上させることをその目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
請求項１に記載した超音波プローブは、圧電振動子と、
この圧電振動子の背面側に配設されたバッキング材とを
備え、前記圧電振動子の前面から超音波信号を送受信す
るようにした超音波プローブにおいて、前記圧電振動子
と前記バッキング材との間に、当該バッキング材が有す
る減衰係数よりも低い減衰係数を有する中間層を介在さ
せている。

【００１３】また、請求項２に記載した超音波プローブ
では、前記中間層は所要の熱伝導率を有する材料で形成
されている。

【００１４】さらに、請求項３に記載した超音波プロー
ブでは、前記材料は樹脂材料である。

【００１５】さらにまた、請求項４に記載した超音波プ
ローブでは、前記樹脂材料は、ポリメチルペンテンであ
る。

【００１６】特に、請求項５に記載した超音波プローブ
では、前記圧電振動子と前記中間層との間に音響整合層
を介在させるとともに、この音響整合層は、その音響イ
ンピーダンスが前記圧電体が有する音響インピーダンス
と前記中間層が有する音響インピーダンスとの幾何平均
値であり、且つ当該音響整合層を通過する前記超音波信
号の中心周波数に対応する波長をλとするとき、積層方
向の厚みｗ1 が

【数３】ｗ1 ＝１／４×λ（２ｎ−１）｛ｎ≧１：整数｝で決まる値又はその近傍の値に設定されている。

【００１７】また特に、請求項６に記載した超音波プロ
ーブでは、前記中間層と前記バッキング材との間に音響
整合層を介在させるとともに、この音響整合層は、その
音響インピーダンスが前記中間層が有する音響インピー
ダンスと前記バッキング材が有する音響インピーダンス
との幾何平均値であり、且つ当該音響整合層を通過する
前記超音波信号の中心周波数に対応する波長をλとする
とき、積層方向の厚みｗ2 が、

【数４】ｗ2 ＝１／４×λ（２ｎ−１）｛ｎ≧１：整数｝で決まる値又はその近傍の値に設定されている。

【００１８】一方、上記目的を達成するために、請求項
７に記載した超音波プローブでは、圧電振動子と、この
圧電振動子の背面側に設けられ、当該圧電振動子の前面
から送受信される超音波信号に係る信号処理を行なう信
号処理回路とを内蔵し、内部に充填材を充填せしめて形
成された超音波プローブにおいて、前記超音波プローブ
を前記圧電振動子に接する側の第１の領域とそれ以外の
第２の領域とに分け、この第１及び第２の領域に前記充
填材として熱伝導率の異なる２つの充填材を充填させる
とともに、前記第１の領域に充填される充填材は、前記
第２の領域に充填される充填材が有する熱伝導率よりも
低い熱伝導率を有している。

【００１９】また、請求項８に記載した超音波プローブ
では、前記第１及び第２の領域は、前記信号処理回路の
前記圧電振動子側の前面を境界の一部として形成されて
いる。

【００２０】さらに、請求項９に記載した超音波プロー
ブでは、前記第１及び第２の領域は、前記信号処理回路
の側面を切断する面を境界の一部として形成されてい
る。

【００２１】さらにまた、請求項１０に記載した超音波
プローブでは、前記第１の領域に充填される充填材は発
泡性の樹脂材料であり、前記第２の領域に充填される充
填材は非発泡性の樹脂材料である。

【００２２】

【作用】請求項１乃至６記載の超音波プローブによれ
ば、圧電振動子から背面側に放出された超音波信号の吸
収により発熱したバッキング材と圧電振動子との間が、
バッキング材の有する減衰係数より小さい、つまり、発
熱効果の低い中間層により熱的に隔離されているため、
バッキング材の発熱に起因した当該圧電振動子の前面側
の温度上昇が従来に比べて抑制される。

【００２３】特に、請求項２乃至４記載の超音波プロー
ブによれば、前記中間層が、所要の熱伝導率を有するポ
リメチルペンテン等の樹脂材料により形成されているた
め、中間層はその熱伝導率に応じた熱抵抗体の役割をも
担っている。したがって、バッキング材から発生した熱
流はその中間層を通過する際に低減され、バッキング材
の発熱に起因した当該圧電振動子の前面側の温度上昇が
従来に比べて抑制される。

【００２４】又特に、請求項５及び６記載の超音波プロ
ーブによれば、圧電振動子と中間層との間、あるいは中
間層とバッキング材との間に音響整合層が介在されてい
る。そして、この音響整合層は、その音響インピーダン
スが圧電体が有する音響インピーダンスと中間層が有す
る音響インピーダンスとの幾何平均値であり、且つ当該
音響整合層を通過する超音波信号の中心周波数に対応す
る波長をλとするとき、積層方向の厚みｗが

【数５】で決まる値又はその近傍の値に設定されているため、中
間層と圧電振動子、あるいはバッキング材と中間層の間
の超音波の透過性が中間層介在前と略同等に維持され、
前記中間層と圧電振動子、あるいはバッキング材と中間
層との間の境界面における超音波の反射を抑制すること
ができる。

【００２５】一方、請求項７乃至１０記載の超音波プロ
ーブによれば、超音波プローブに内蔵された信号処理回
路からの発熱は、第１の領域である圧電振動子側ではな
く、その第１の領域に充填された充填材より熱伝導率の
高い充填材が充填された第２の領域である圧電振動子と
は反対側に効果的に伝熱される。したがって、信号処理
回路の発熱に起因した当該圧電振動子の前面側の温度上
昇が従来に比べて抑制される。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
説明する。

【００２７】（第１実施例）図１及び図２は、本発明に
係る超音波プローブ１をそれぞれ異なった方向から見た
場合の斜視図である。

【００２８】図１及び図２に示した超音波プローブ１
は、例えば１次元のアレイ振動子を有する経皮スキャン
用の超音波プローブ１であり、図示しない駆動回路によ
り駆動されることにより超音波信号を放射する圧電振動
子２と、この圧電振動子２の背面側に配設されたバッキ
ング材３と、圧電振動子２とバッキング材３との間に介
在された中間層４とを備え、全体で積層構造となってい
る。

【００２９】バッキング材３は、例えばエポキシ系の合
成材料から形成され、その音響インピーダンスＺ1 が、
「Ｚ1 ＝略２．２［ Mrayl］」、減衰係数α1 が、「α
1 ＝５［dB /MHz ・cm］（評価周波数３．５MHz ）」に
設定されている。

【００３０】また、中間層４は、例えば樹脂材料（本実
施例ではポリメチルペンテン（以下、ＴＰＸとする）を
用いている）から形成され、音響インピーダンスＺ2
が、「Ｚ2 ＝略１．７［ Mrayl］」、減衰係数α2 が、
「α2 ＝１［dB /MHz ・cm］（評価周波数３．５MHz
）」、及び熱伝導率ｋが、「ｋ＝０．２５［ W/m・K
］」に設定されている。

【００３１】さらに、超音波プローブ１は、圧電振動子
２の前面側に音響整合層５を介して設けられた音響レン
ズ６と、圧電振動子２と図示しない装置本体とを接続す
る電気信号送受信用の信号線（ケーブル）７とを備えて
いる。そして、上記超音波プローブ１全体は、プローブ
ケース８に収納されている。なお、ケース８内部は充填
材によりモールドされている。

【００３２】次に作用を述べる。

【００３３】本実施例において、図示しない駆動回路に
より圧電振動子２を駆動させると、その前面から超音波
信号が音響整合層５、音響レンズ６を介して放射され
る。一方、このとき、該圧電振動子２の背面からも同様
の超音波信号が放射される。

【００３４】この圧電振動子２の背面から放射された超
音波信号は、中間層４を介してバッキング材３により吸
収される。

【００３５】ここで、このバッキング材３による超音波
信号の吸収により発生する熱に基づいた音響レンズ６の
表面温度（の上昇率）を図３に示した熱抵抗等価回路Ｃ
1 で見積もることにする。なお、前提として、次の４つ
の条件を仮定している。

【００３６】（１）バッキング材３内部での温度勾配は
無く一様である。（２）圧電振動子２、音響整合層５、
音響レンズ６、ケース８等の厚みを無視している。
（３）バッキング材３の中間層４との接触面の温度上昇
に応じた伝熱だけを考え、その接触面と対向する面から
の伝熱は無いものとする。（４）積層方向における熱流
の流れ、つまり１次元の熱抵抗簡易等価回路としている
（バッキング材３の側面からの放熱は無視している）。

【００３７】このときの熱抵抗簡易等価回路を図３に示
す。なお、ここでは、バッキング材３の温度上昇により
発生する熱流が中間層４、圧電振動子２、及び音響レン
ズ６を介して空気層に流れるときの音響レンズ６の表面
の温度（レンズ表面温度）の上昇の度合いを、中間層４
と圧電振動子２との接触面の温度と空気層の温度との差
で表し、この温度差と、従来例である中間層４が無い場
合のバッキング材３の温度と空気層の温度との差とを比
べることにより、レンズ表面温度の変化の度合いを類推
している。

【００３８】今、自身の温度上昇によりバッキング材３
から熱量Ｑ（温度Ｔ0 ）の熱流が発生した場合におい
て、（１）中間層４が介在している場合、（２）中間層
４が無い場合、についてそれぞれ考える。

【００３９】（１）中間層４が介在している場合中間層４の積層方向の厚みをｘ（ｘ＝１０mm）、バッキ
ング材３、中間層４の断面積をＡ、中間層４の圧電振動
子２接触面を４ａ、その接触面４ａの温度をＴ1 、及び
空気層の温度をＴ2 とする。また、空気層の熱抵抗をφ
_A、中間層４の熱抵抗をφ_Bとすると、

【数６】 φ_A＝１／（ｈＡ）（両端面同一） ……（２）（ｈ：熱伝達率）と表され、また、

【数７】 φ_B＝ｘ／（ｋＡ） ……（３）で表される。

【００４０】このとき、中間層４の接触面４ａの温度Ｔ
1 と空気層の温度Ｔ2 との差は、

【数８】Ｔ1 −Ｔ2 ＝Ｑ′φ_A ……（４）で表される。ただし、Ｑ′は熱量Ｑの熱流が圧電振動子
２方向、装置本体側方向に分流されているため、

【数９】となる。

【００４１】（２）中間層４が無い場合図３において、中間層４の熱抵抗φ_Bが無いと考えられ
るので、バッキング材３から圧電振動子２方向及び装置
本体方向は、対称な熱抵抗回路とみなすことができる。
つまり、バッキング材３で発生する熱量Ｑは両方向に等
量流れると考えられるため、バッキング材３の温度Ｔ0
と空気層の温度Ｔ2 との差は、

【数１０】で表される。今、「ｈ＝１５ W/m²・K 」とすると、
（２）式〜（６）式から、（Ｔ1 −Ｔ2 ）／（Ｔ0 −Ｔ
2 ）をＺ1 とおくと、

【数１１】となる。

【００４２】この結果から類推すれば、レンズ表面温度
の上昇の度合いは、中間層４を介在させる前と後では、
少なくとも略７７％に低減されていることになる。

【００４３】この値は、例えば送信超音波の強度を上限
値付近まで上昇させた際に音響レンズ６の温度が上昇し
ても、その温度は当該音響レンズ６の温度上限値にまで
は到達しない値になっている。

【００４４】つまり、中間層４の働きによりレンズ表面
の温度上昇を抑制することができるため、送信超音波信
号の強度をその上限値付近にまで高めることができる。

【００４５】なお、バッキング材として音響インピーダ
ンスが２．２［ Mrayl］（通常のバッキング材３）から
１．７［ Mrayl］（中間層４）に変化するが、その影響
が無視できない場合は、中間層４と圧電振動子２の間及
び中間層４とバッキング材３との間に、図４に示すよう
に、積層方向の厚みｗが「ｗ＝λ／４」の音響整合層９
Ａ，９Ｂを介在させる。この音響整合層９Ａ，９Ｂを介
在させることにより、圧電振動子２と中間層４との境界
面、及びバッキング材３と中間層４との境界面での超音
波信号の反射が無くなる。したがって、超音波信号の透
過性を維持しつつ、レンズ表面温度の上昇を抑制するこ
とができる。

【００４６】この音響整合層９Ａ，９Ｂを介在させるこ
とは、本実施例におけるバッキング材３、及び中間層４
との組み合わせに限らず、バッキング材３、中間層４の
それぞれの材料の音響インピーダンスのミスマッチング
が更に大きい場合にも同様に有効である。

【００４７】なお、本実施例では、音響整合層９Ａ，９
Ｂの厚みｗをλ／４としたが、本発明はこれに限定され
るものではなく、λ／４の奇数倍であればよい。

【００４８】また、本実施例では、中間層４の材料をＴ
ＰＸとしたが、本発明はこれに限定されるものではな
い。例えば、低減衰係数の樹脂等材料でもよく、また、
シリコンゴムをベースに絶縁体の微粒子を添加材として
混合充填した材質のものであってもよい。

【００４９】さらに、本実施例では、１次元のアレイ振
動子を有する経皮スキャン用の超音波プローブ１につい
て説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、例えば、体腔内スキャン用超音波プローブ等同様の
構成（圧電振動子２の背面側にバッキング材３が設けら
れている構成）のものであればよい。さらにまた、圧電
振動子２に関しても、単板や２次元のアレイ振動子でも
同様の効果を達成することができる。

【００５０】（第２実施例）本実施例の超音波プローブ
１の概略構成を示す斜視図は、図１と略同様である。ま
た、図１におけるＸ方向から見た際の左側面図を図５に
示し、その図５におけるＡ−Ａ矢視断面図を図６に示
す。

【００５１】この超音波プローブ１０は、圧電振動子１
１と、この圧電振動子１１の背面側に配設されたバッキ
ング材１２と、圧電振動子１１の前面側に配設された音
響整合層１３と、この音響整合層１３に接着された音響
レンズ１４とを備えている。

【００５２】また、超音波プローブ１０は、圧電振動子
１１の駆動回路や受信信号増幅アンプ等から構成された
信号処理回路１５を備えている。この信号処理回路１５
は、圧電振動子１１と電気信号送受信用の信号線（ケー
ブル）１６により接続されている。さらに、この超音波
プローブ１０全体は、プローブケース１７に収納されて
いる。

【００５３】そして、ケース１７の内部は、信号処理回
路１５の圧電振動子１１側の面を含む当該プローブ１の
中心軸に直交する平面を境界面として異なった性質の充
填材によりモールドされている。

【００５４】すなわち、境界面を境にして圧電振動子１
１側は、図６に示すように、比較的熱伝導率の低い材料
である発泡性のウレタン１８（熱伝導率ｋ1 ：ｋ1 ＝
０．０２４［ W/m・K ］）によりモールドされている。
また、境界面を境にして装置本体側は、図６に示すよう
に、比較的熱伝導率の大きい材料である非発泡性のウレ
タン１９（熱伝導率ｋ2 ：ｋ2 ＝０．２［ W/m・K ］）
によりモールドされている。

【００５５】次に作用を述べる。

【００５６】本実施例において、信号処理回路１５によ
り圧電振動子１１を駆動させると、その圧電振動子１１
の前面から超音波信号が音響整合層１３、音響レンズ１
４を介して放射される。この信号処理回路１５の駆動に
より当該信号処理回路１５は発熱する。

【００５７】ここで、この信号処理回路１５の発熱に基
づいた音響レンズ１４の表面温度（の上昇率）を図７に
示した熱抵抗等価回路Ｃ2 で見積もることにする。な
お、前提条件は、第１実施例と同一の条件を満足し、さ
らに、（５）充填材１８及び１９内部での温度勾配は無
く一様である、という条件が加えられている。

【００５８】また、第２実施例においては、信号処理回
路１５の温度上昇により発生する熱流が発泡性のウレタ
ン１８、バッキング材１２、圧電振動子１１、及び音響
レンズ１４を介して空気層に流れるときのレンズ表面温
度の上昇の度合いを、発泡性のウレタン１８の温度と空
気層との温度との差で表し、この温度差と、従来例であ
る非発泡性のウレタン１９′のみで超音波プローブ１０
内が充填されていた場合の非発泡性のウレタン１９の温
度と当該空気層との温度差とを比べることにより、レン
ズ表面温度の変化の度合いを類推している。

【００５９】今、信号処理回路１５の振動子側端面によ
り熱量Ｑ_A（温度Ｔ0A）の熱流が発生した場合におい
て、（１）信号処理回路１５の振動子側端面を境にして
超音波プローブ１０内部がそれぞれ、圧電振動子１１側
には発泡性のウレタン１８、装置本体側には非発泡性の
ウレタン１９によりモールドされている場合、（２）超
音波プローブ１０内部が均一の非発泡性のウレタン１
９′によりモールドされている場合、について考える。

【００６０】（１）の場合発泡性のウレタン１８の積層方向の厚みをｘ（ｘ＝５０
×１０^-3ｍ）、バッキング材１２、圧電振動子１１の断
面積をＡ、発泡性ウレタン１８の温度をＴ1a、非発泡性
ウレタン１９の積層方向の厚みをｘ（ｘ＝５０×１０^-3
ｍ）、非発泡性ウレタン１９の温度をＴ1b、及び空気層
の温度をＴ2aとする。また、空気層の熱抵抗をφ_A、発
泡性ウレタン１８の熱抵抗をφ_C、非発泡性ウレタン１
９の熱抵抗をφ_Dとすると、φ_Aは上式（２）で表され
る。そして、φ_C、φ_Dは、

【数１２】 φ_C＝ｘ／（ｋ1 Ａ） ……（８）

【数１３】 φ_D＝ｘ／（ｋ2 Ａ） ……（９）で表される。

【００６１】このとき、発泡性ウレタン１８の温度Ｔ1a
と空気層の温度Ｔ2 との差は、

【数１４】Ｔ1 −Ｔ2 ＝Ｑ_A′φ_A ……（１０）で表される。ただし、Ｑ_A′は熱量Ｑ_Aの熱流が分流さ
れているため、

【数１５】となる。

【００６２】（２）の場合図７において、φ_C＝φ_Dと考えられるので、バッキン
グ材１２から圧電振動子１１方向及び装置本体方向は、
対称な熱抵抗回路とみなすことができる。つまり、信号
処理回路１５で発生する熱量Ｑ_Aは両方向に等量流れる
と考えられるため、非発泡性ウレタン１９′の温度Ｔ1b
と空気層の温度Ｔ2 との差は、

【数１６】Ｔ1b−Ｔ2 ＝Ｑ_A・φ_A ……（１２）で表される。

【００６３】したがって、（８）式〜（１２）式から、
（Ｔ1 −Ｔ2 ）／（Ｔ1b−Ｔ2 ）をＺ2 とおくと、

【数１７】となる。

【００６４】この結果から類推すれば、レンズ表面温度
の上昇の度合いは、非発泡性のウレタン１９′のみを均
一に充填した場合と本実施例の場合とを比べて、少なく
とも略２６％に低減されていることになる。

【００６５】つまり、熱伝導率の低い充填材である発泡
性のウレタン１８を圧電振動子１１側にモールドし、熱
伝導率の高い充填材である非発泡性のウレタン１９を装
置本体側にモールドしたため、レンズ表面の温度上昇を
抑制することができ、送信超音波信号の強度をその上限
値付近まで高めることができる。

【００６６】なお、本実施例では、信号処理回路１５の
圧電振動子１１側の面を含む当該プローブ１の中心軸に
直交する平面を境界面として、圧電振動子１１側には発
泡性の充填材１８を、装置本体側には非発泡性の充填材
１９をモールドしたが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。例えば、図８に示すように、その境界面を信
号処理回路１５とバッキング材１２との間に設定するこ
ともできるし、また、図９に示すように、信号処理回路
１５の側面と交わる面とすることもできる。

【００６７】また、本実施例では、熱伝導率の低い材料
として発泡性ウレタン１８、及び熱伝導率の高い材料と
して非発泡性のウレタン１９によりプローブ１をモール
ドしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、圧
電振動子１１側にモールドされる充填材の熱伝導率を、
装置本体側にモールドされる充填材の熱伝導率よりも低
く設定すればよい。

【００６８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、圧電
振動子とバッキング材との間に、バッキング材が有する
減衰係数よりも低い減衰係数を有する中間層を介在させ
たため、この中間層の働きにより、バッキング材の発熱
に基づく圧電振動子の前面側、つまり生体接触部の温度
上昇を抑制し、超音波プローブの送信強度を上限値近傍
まで上昇させることが可能になる。したがって、受信強
度が増加し、この結果、診断装置の感度及び診断画像の
画質を向上させることができる。

【００６９】また、本発明によれば、超音波プローブの
圧電振動子に接する側の第１の領域に充填される充填材
は、装置本体側の第２の領域に充填される充填材が有す
る熱伝導率よりも低い熱伝導率を有するため、信号処理
回路の発熱に基づく圧電振動子の前面側（生体接触部）
の温度上昇を抑制し、超音波プローブの送信強度を上限
値近傍まで上昇させることが可能になる。したがって、
受信強度が増加し、この結果、診断装置の感度及び診断
画像の画質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例における超音波プロー
ブの概略構成を示す斜視図。

【図２】本発明に係る第１実施例における超音波プロー
ブの概略構成を示す斜視図。

【図３】第１実施例の超音波プローブにおける熱抵抗等
価回路を示す図。

【図４】第１実施例におけるその他の超音波プローブの
概略構成を示す斜視図。

【図５】第２実施例における超音波プローブの概略構成
を示す左側面図。

【図６】図５におけるＡ−Ａ矢視断面図。

【図７】第２実施例における熱抵抗等価回路を示す図。

【図８】第２実施例におけるその他の超音波プローブの
構成を説明するための図５におけるＡ−Ａ矢視断面図。

【図９】第２実施例におけるその他の超音波プローブの
構成を説明するための図５におけるＡ−Ａ矢視断面図。

【図１０】従来例における超音波プローブの概略構成を
示す斜視図。

【図１１】従来例における超音波プローブの概略構成を
示す斜視図。

【図１２】第２実施例における超音波プローブの概略構
成を示す左側面図。

【図１３】図１２におけるＢ−Ｂ矢視断面図。

【符号の説明】

１超音波プローブ２圧電振動子３バッキング材４中間層５音響整合層６音響レンズ７ケーブル８ケース９Ａ音響整合層９Ｂ音響整合層１０超音波プローブ１１圧電振動子１２バッキング材１３音響整合層１４音響レンズ１５信号処理回路１６ケーブル１７ケース１８発泡性のウレタン１９非発泡性のウレタンＣ１熱抵抗等価回路Ｃ２熱抵抗等価回路Ｗ音響整合層の厚み

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電振動子と、この圧電振動子の背面側
に配設されたバッキング材とを備え、前記圧電振動子の
前面から超音波信号を送受信するようにした超音波プロ
ーブにおいて、前記圧電振動子と前記バッキング材との
間に、当該バッキング材が有する減衰係数よりも低い減
衰係数を有する中間層を介在させたことを特徴とする超
音波プローブ。
【請求項２】前記中間層は所要の熱伝導率を有する材
料で形成された請求項１記載の超音波プローブ。
【請求項３】前記材料は樹脂材料である請求項２記載
の超音波プローブ。
【請求項４】前記樹脂材料はポリメチルペンテンであ
る請求項３記載の超音波プローブ。
【請求項５】前記圧電振動子と前記中間層との間に音
響整合層を介在させるとともに、この音響整合層は、そ
の音響インピーダンスが前記圧電体が有する音響インピ
ーダンスと前記中間層が有する音響インピーダンスとの
幾何平均値であり、且つ当該音響整合層を通過する前記
超音波信号の中心周波数に対応する波長をλとすると
き、積層方向の厚みｗ1 が【数１】ｗ1 ＝１／４×λ（２ｎ−１）｛ｎ≧１：整数｝で決まる値又はその近傍の値に設定された請求項１、
２、又は３記載の超音波プローブ。
【請求項６】前記中間層と前記バッキング材との間に
音響整合層を介在させるとともに、この音響整合層は、
その音響インピーダンスが前記中間層が有する音響イン
ピーダンスと前記バッキング材が有する音響インピーダ
ンスとの幾何平均値であり、且つ当該音響整合層を通過
する前記超音波信号の中心周波数に対応する波長をλと
するとき、積層方向の厚みｗ2 が、【数２】ｗ2 ＝１／４×λ（２ｎ−１）｛ｎ≧１：整数｝で決まる値又はその近傍の値に設定された請求項１、
２、３、又は５記載の超音波プローブ。
【請求項７】圧電振動子と、この圧電振動子の背面側
に設けられ、当該圧電振動子の前面から送受信される超
音波信号に係る信号処理を行なう信号処理回路とを内蔵
し、内部に充填材を充填せしめて形成された超音波プロ
ーブにおいて、前記超音波プローブを前記圧電振動子に
接する側の第１の領域とそれ以外の第２の領域とに分
け、この第１及び第２の領域に前記充填材として熱伝導
率の異なる２つの充填材を充填させるとともに、前記第
１の領域に充填される充填材は、前記第２の領域に充填
される充填材が有する熱伝導率よりも低い熱伝導率を有
したことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項８】前記第１及び第２の領域は、前記信号処
理回路の前記圧電振動子側の前面を境界の一部として形
成された請求項７記載の超音波プローブ。
【請求項９】前記第１及び第２の領域は、前記信号処
理回路の側面を切断する面を境界の一部として形成され
た請求項７記載の超音波プローブ。
【請求項１０】前記第１の領域に充填される充填材は
発泡性の樹脂材料であり、前記第２の領域に充填される
充填材は非発泡性の樹脂材料である請求項７、８、又は
９記載の超音波プローブ。