JPWO2010119729A1 - Acoustic lens manufacturing method, ultrasonic probe, and ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents

Acoustic lens manufacturing method, ultrasonic probe, and ultrasonic diagnostic apparatus Download PDF

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Abstract

基板の両面にそれぞれ下層の超音波の伝播速度より速い伝播速度の材料を順次積層する工程と、材料を順次積層した基板を、第1のレンズ面と前記第2のレンズ面との間隔が所定の厚みになるように前記材料を積層した面に直交する面に沿って切断する工程と、を有することを特徴とする音響レンズの製造方法。A step of sequentially laminating a material having a propagation speed higher than the propagation speed of the lower ultrasonic wave on each side of the substrate, and a substrate on which the materials are sequentially laminated have a predetermined distance between the first lens surface and the second lens surface. And a step of cutting along a surface orthogonal to the surface on which the materials are laminated so as to have a thickness of 1. The method for manufacturing an acoustic lens, comprising:

Description

本発明は、音響レンズの製造方法、超音波探触子、および超音波診断装置に関する。   The present invention relates to an acoustic lens manufacturing method, an ultrasonic probe, and an ultrasonic diagnostic apparatus.

超音波診断装置は超音波パルス反射法により、体表から生体内の軟組織の断層像を低侵襲に得る医療用画像機器である。この超音波診断装置は、他の医療用画像機器に比べ、小型で安価、X線などの被爆がなく安全性が高い、ドップラー効果を応用して血流イメージングが可能等の特長を有している。そのため、循環器系(心臓の冠動脈)、消化器系(胃腸)、内科系(肝臓、膵臓、脾臓)、泌尿科系(腎臓、膀胱)、及び産婦人科系などで広く利用されている。   An ultrasonic diagnostic apparatus is a medical imaging device that obtains a tomographic image of soft tissue in a living body in a minimally invasive manner from the body surface by an ultrasonic pulse reflection method. Compared to other medical imaging equipment, this ultrasound diagnostic device has features such as being smaller and cheaper, without exposure to X-rays, etc., being highly safe, and capable of blood flow imaging by applying the Doppler effect. Yes. Therefore, it is widely used in the circulatory system (cardiac coronary artery), digestive system (gastrointestinal), internal medicine system (liver, pancreas, spleen), urology system (kidney, bladder), and obstetrics and gynecology.

このような医療用超音波診断装置に使用される超音波探触子は、高感度、高解像度の超音波の送受信を行うために、ジルコン酸チタン酸鉛を材料とした圧電素子が一般的に使用される。この場合、送信用圧電素子の振動モードとしては、単一型探触子であるシングル型または複数の探触子を2次元配置したアレイ型探触子がよく使用される。アレイ型は精細な画像を得ることができるので、診断検査のための医療用画像として広く普及している。   In order to perform transmission and reception of ultrasonic waves with high sensitivity and high resolution, an ultrasonic probe used in such a medical ultrasonic diagnostic apparatus is generally a piezoelectric element made of lead zirconate titanate. used. In this case, as the vibration mode of the transmitting piezoelectric element, a single type probe or an array type probe in which a plurality of probes are two-dimensionally arranged is often used. Since the array type can obtain a fine image, it is widely used as a medical image for a diagnostic examination.

一方、高調波信号を用いたハーモニックイメージング診断は、従来のBモード診断では得られない鮮明な診断像が得られることから標準的な診断方法となりつつある。   On the other hand, harmonic imaging diagnosis using harmonic signals is becoming a standard diagnosis method because a clear diagnosis image that cannot be obtained by conventional B-mode diagnosis is obtained.

ハーモニックイメージングは、基本波に比較して下記のような多くの利点を有している。   Harmonic imaging has many advantages compared to the fundamental wave as follows.

1.サイドローブレベルが小さいことにより、S/N比が良くコントラスト分解能が良くなること。   1. The S / N ratio is good and the contrast resolution is good because the side lobe level is small.

2.周波数が高くなることによって、ビーム幅が細くなり横方向分解能が良くなること。   2. The higher the frequency, the narrower the beam width and the better the lateral resolution.

3.近距離では音圧が小さく、音圧の変動が少ないため、多重反射が起こらないこと。   3. Multiple reflections do not occur because the sound pressure is small and the fluctuation in sound pressure is small at short distances.

4.焦点以遠の減衰は基本波並みであり、高調波の周波数を基本波とする超音波に比べ深速度を大きく取れること。   4). Attenuation beyond the focal point is similar to that of the fundamental wave, and the deep velocity can be increased compared to ultrasonic waves with the harmonic frequency as the fundamental wave.

などである。   Etc.

ハーモニックイメージングに用いるアレイ型超音波探触子の具体的な構造として、送信用圧電振動子と受信用圧電振動子とを別体とし、超音波の送信時と受信時における動作を分離したアレイ型超音波探触子が提案されている。   As a specific structure of an array-type ultrasonic probe used for harmonic imaging, an array-type transducer that separates the operations during transmission and reception of ultrasonic waves, with the transmission and reception piezoelectric transducers separate. An ultrasound probe has been proposed.

このようなアレイ型超音波探触子に用いられる受信用圧電振動子は、高調波信号を高感度で受信できることが望ましい。しかしながら、ジルコン酸チタン酸鉛等を材料とした圧電素子の送受信周波数は圧電素子の厚さに依存するため、受信する周波数が高周波になるほど圧電素子を小型に加工する必要があり、製造が困難であった。   It is desirable that the receiving piezoelectric vibrator used in such an array type ultrasonic probe can receive a harmonic signal with high sensitivity. However, since the transmission / reception frequency of a piezoelectric element made of lead zirconate titanate or the like depends on the thickness of the piezoelectric element, it is necessary to process the piezoelectric element in a smaller size as the receiving frequency becomes higher, and it is difficult to manufacture. there were.

このような問題を解決するため、シート状の圧電セラミックを単層または積層した構造の送信用圧電素子と受信用のシート状の圧電素子を単層または積層させ、送信と受信を別々の圧電素子に分離するとともに、受信用に高感度有機圧電素子材料を使用することにより高感度な超音波探触子を得る方法が提案されている(特許文献1、2、3参照)。   In order to solve such a problem, a piezoelectric element for transmission and a sheet-like piezoelectric element for reception having a single layer or laminated structure of sheet-like piezoelectric ceramics are made into a single layer or laminated, and separate transmission and reception piezoelectric elements And a method of obtaining a highly sensitive ultrasonic probe by using a highly sensitive organic piezoelectric element material for reception (see Patent Documents 1, 2, and 3).

一方、従来から超音波探触子には、超音波のビームを収束させて分解能を向上させるため音響レンズが用いられている。音響レンズは被検体(生体)と密着させるので、被検体と密着させやすく、診断に使用する周波数において減衰率の小さい材料が求められている。   On the other hand, an acoustic lens is conventionally used in an ultrasonic probe to improve resolution by converging an ultrasonic beam. Since the acoustic lens is brought into close contact with the subject (living body), there is a demand for a material that is easily brought into close contact with the subject and has a small attenuation rate at the frequency used for diagnosis.

従来からこのような材料としてシリコーンゴムが主に用いられている。シリコーンゴムは、被検体(生体)より音波の伝播速度(以下、音速ともいう)が遅いので、断面形状の中央部を凸状に形成し、超音波が中央の厚みの厚い部分を通過する時間を、厚みの薄い部分より長くして超音波を収束させるようにしていた。   Conventionally, silicone rubber has been mainly used as such a material. Silicone rubber has a slower propagation speed of sound waves (hereinafter also referred to as sound velocity) than the subject (living body), so that the central part of the cross-sectional shape is formed in a convex shape, and the ultrasonic wave passes through the thick part at the center. Is made longer than the thin portion to converge the ultrasonic wave.

しかしながら、シリコーンゴムは超音波の伝播損失が大きいため、超音波探触子の受信感度を向上させることは難しい。特に、高周波の伝播損失が大きいため、高調波信号を用いたハーモニックイメージングには不向きな材料であると言える。   However, since silicone rubber has a large ultrasonic wave propagation loss, it is difficult to improve the reception sensitivity of the ultrasonic probe. In particular, since the high-frequency propagation loss is large, it can be said that the material is not suitable for harmonic imaging using harmonic signals.

一方、伝播損失の少ない材料としては、例えば樹脂材料であるポリメチルペンテンが知られているが、ポリメチルペンテンは被検体(生体)より音速が速いので、断面形状の中央部を凹状に形成し、超音波を収束させるようにする必要がある。   On the other hand, for example, polymethylpentene, which is a resin material, is known as a material with low propagation loss. However, since polymethylpentene has a sound speed faster than that of the subject (living body), the central portion of the cross-sectional shape is formed in a concave shape. It is necessary to make the ultrasonic waves converge.

しかしながら、凹状では被検体(生体)の表面との接触性が悪くなるという問題があった。   However, the concave shape has a problem that the contact property with the surface of the subject (living body) is deteriorated.

そのため、ポリメチルペンテンを用いた凹状の音響レンズの上に、両凸の音響領域を固着して被検体(生体)の表面との接触性を改善する方法が開示されている。(例えば、特許文献4参照)。   For this reason, a method has been disclosed in which a biconvex acoustic region is fixed on a concave acoustic lens using polymethylpentene to improve the contact property with the surface of a subject (living body). (For example, refer to Patent Document 4).

特開2008−188415号公報JP 2008-188415 A 国際公開第2007/145073号パンフレットInternational Publication No. 2007/145073 Pamphlet 国際公開第2008/010509号パンフレットInternational Publication No. 2008/010509 Pamphlet 特開平6−254100号公報JP-A-6-254100

しかしながら、特許文献4に開示されているように凹状の音響レンズの上に両凸の音響領域を設けると、音響領域での伝播損失が加わるため音響レンズのトータルの伝播損失はほとんど改善されない。特に、特許文献4のように音響領域としてシリコーンゴムを用いると、シリコーンゴムによる超音波の伝播損失が大きく高次高調波を利用する場合は受信感度が不十分になってしまうという問題があった。   However, when a biconvex acoustic region is provided on a concave acoustic lens as disclosed in Patent Document 4, the propagation loss in the acoustic region is added, so that the total propagation loss of the acoustic lens is hardly improved. In particular, when silicone rubber is used as the acoustic region as in Patent Document 4, there is a problem in that reception sensitivity becomes insufficient when high-order harmonics are used due to large ultrasonic wave propagation loss due to silicone rubber. .

一方、被検体の測定する部位に応じて焦点距離の異なる音響レンズを備えた超音波探触子が必要とされている。しかしながら、従来の音響レンズは凸状または凹状のレンズ面により超音波を所定の距離に収束させるので、音響レンズのレンズ面を精度良く形成する必要があり、高精度な金型が必要であった。そのため、複数の焦点距離の音響レンズを作製するためには複数の金型が必要であり、所定の焦点距離の音響レンズを作製できるまで金型を修正するので費用や時間の面で大変負担になっていた。   On the other hand, there is a need for an ultrasonic probe provided with acoustic lenses having different focal lengths depending on the region to be measured by the subject. However, since the conventional acoustic lens converges the ultrasonic wave at a predetermined distance by the convex or concave lens surface, it is necessary to accurately form the lens surface of the acoustic lens, and a high-precision mold is necessary. . Therefore, in order to produce an acoustic lens with multiple focal lengths, multiple molds are required, and the mold is modified until an acoustic lens with a predetermined focal length can be produced, which is very burdensome in terms of cost and time. It was.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、被検体への密着性に優れ、容易に所定の焦点距離が得られる音響レンズの製造方法、該音響レンズを有する超音波探触子、および該超音波探触子を有する超音波診断装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and has a method for manufacturing an acoustic lens that has excellent adhesion to a subject and can easily obtain a predetermined focal length, and an ultrasonic probe having the acoustic lens. And an ultrasonic diagnostic apparatus having the ultrasonic probe.

上記の課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有するものである。   In order to solve the above problems, the present invention has the following characteristics.

1.第1のレンズ面から入射した超音波を、第2のレンズ面から放射し所定の距離に収束させる音響レンズの製造方法において、
基板の両面にそれぞれ下層の超音波の伝播速度より速い伝播速度の材料を順次積層する工程と、
前記材料を順次積層した基板を、前記第1のレンズ面と前記第2のレンズ面との間隔が所定の厚みになるように前記材料を積層した面に直交する面に沿って切断する工程と、
を有することを特徴とする音響レンズの製造方法。
1. In the method of manufacturing an acoustic lens, the ultrasonic wave incident from the first lens surface is emitted from the second lens surface and converged to a predetermined distance.
A process of sequentially laminating materials having a propagation speed faster than the propagation speed of the underlying ultrasonic wave on both sides of the substrate,
Cutting the substrate on which the materials are sequentially laminated along a plane orthogonal to the surface on which the materials are laminated so that a distance between the first lens surface and the second lens surface is a predetermined thickness; ,
A method for producing an acoustic lens, comprising:

2.前記材料は、
所定の超音波の伝播速度になる割合に添加物を添加した材料であることを特徴とする前記1に記載の音響レンズの製造方法。
2. The material is
2. The method for producing an acoustic lens as described in 1 above, wherein the material is a material in which an additive is added at a rate that provides a predetermined ultrasonic wave propagation speed.

3.前記材料は、
樹脂材料であり、
前記積層する工程で前記添加物を添加した樹脂液を塗布した後、硬化させて層を形成することを特徴とする前記2に記載の音響レンズの製造方法。
3. The material is
Resin material,
3. The method for producing an acoustic lens as described in 2 above, wherein the layer is formed by applying a resin liquid to which the additive is added in the step of laminating and then curing the resin liquid.

4.超音波を被検体に向けて送信し、該被検体から該超音波の反射波を受信する超音波探触子において、
前記1から3の何れか1項に記載の音響レンズの製造方法を用いて作製した音響レンズを有し、
前記音響レンズを介して超音波を送信および受信、または送信もしくは受信することを特徴とする超音波探触子。
4). In an ultrasonic probe that transmits an ultrasonic wave toward a subject and receives a reflected wave of the ultrasonic wave from the subject,
An acoustic lens manufactured using the method for manufacturing an acoustic lens according to any one of 1 to 3,
An ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves, or transmits or receives ultrasonic waves through the acoustic lens.

5.前記音響レンズの減衰特性は、
周波数5MHzで2dB/cm以下であることを特徴とする前記4に記載の超音波探触子。
5. The attenuation characteristic of the acoustic lens is
5. The ultrasonic probe as described in 4 above, wherein the frequency is 5 dB or less at a frequency of 5 MHz.

6.超音波を被検体に向けて送信し、該被検体から受信した該超音波の反射波に応じて画像を生成する超音波診断装置において、
前記4または5に記載の超音波探触子を有することを特徴とする超音波診断装置。
6). In an ultrasonic diagnostic apparatus that transmits an ultrasonic wave toward a subject and generates an image according to a reflected wave of the ultrasonic wave received from the subject.
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising the ultrasonic probe according to 4 or 5 above.

本発明によれば、基板の両面にそれぞれ下層の超音波の伝播速度より速い伝播速度の材料を順次積層する工程と、材料を順次積層した基板を、第1のレンズ面と第2のレンズ面との間隔が所定の厚みになるように前記材料を積層した面に直交する面に沿って切断する工程と、を行って音響レンズを製造するので、被検体と接触する面になる切断面は平面であり、切断する厚みに応じて焦点距離を変更することができる。   According to the present invention, the first lens surface and the second lens surface are formed by sequentially laminating a material having a propagation speed higher than the propagation speed of the lower layer ultrasonic wave on both surfaces of the substrate. And the step of cutting along a surface orthogonal to the surface on which the materials are laminated so that the distance between the two and the material becomes a predetermined thickness, and the acoustic lens is manufactured, the cutting surface that becomes the surface in contact with the subject is It is a flat surface, and the focal length can be changed according to the thickness to be cut.

したがって、被検体への密着性に優れ、容易に所定の焦点距離が得られる音響レンズの製造方法、該音響レンズを有する超音波探触子、および該超音波探触子を有する超音波診断装置を提供することができる。   Therefore, a method for manufacturing an acoustic lens that has excellent adhesion to a subject and can easily obtain a predetermined focal length, an ultrasonic probe having the acoustic lens, and an ultrasonic diagnostic apparatus having the ultrasonic probe Can be provided.

実施形態の音響レンズ7の斜視図である。It is a perspective view of the acoustic lens 7 of embodiment. 実施形態の音響レンズ7が超音波を収束させる原理を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the principle in which the acoustic lens 7 of embodiment converges an ultrasonic wave. 実施形態に係る音響レンズ7の製造方法の一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the manufacturing method of the acoustic lens 7 which concerns on embodiment. 実施形態の超音波探触子のヘッド部の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the head part of the ultrasonic probe of embodiment. 実施形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。It is a figure which shows the external appearance structure of the ultrasound diagnosing device in embodiment. 実施形態における超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical structure of the ultrasonic diagnosing device in embodiment.

以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiment. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted.

図1は、実施形態の音響レンズ7の斜視図である。図2は、実施形態の音響レンズ7が超音波を収束させる原理を説明するための説明図である。以降の説明では図中のX、Y、Zで示す座標軸に基づいて説明する。X方向は音響レンズ7を接合する超音波探触子1(図1には図示せず)のエレベーション方向(ダイシングを行う方向)であり、Y方向は音響レンズ7の製造工程で音響レンズ7を切断する方向、Z軸正方向は超音波を送信する方向である。   FIG. 1 is a perspective view of an acoustic lens 7 according to the embodiment. FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the principle by which the acoustic lens 7 of the embodiment converges ultrasonic waves. In the following description, description will be made based on the coordinate axes indicated by X, Y, and Z in the drawing. The X direction is the elevation direction (the dicing direction) of the ultrasonic probe 1 (not shown in FIG. 1) to which the acoustic lens 7 is joined, and the Y direction is the acoustic lens 7 manufacturing process. Is the direction in which the ultrasonic wave is transmitted.

音響レンズ7の外観は図1のように、X軸方向の幅はW、Z軸方向の幅はH、Y軸方向の幅はLの直方体である。Z軸と直交する対向する2面のうち、Z軸負方向の面は、図示せぬ圧電素子から放射した超音波を入射させる面(第1のレンズ面)であり、Z軸正方向の面は図示せぬ被検体に密着させ被検体の内部に超音波を放射する面(第2のレンズ面)である。Z軸と直交する対向する2面はともに平面である。   As shown in FIG. 1, the external appearance of the acoustic lens 7 is a rectangular parallelepiped having a width in the X-axis direction of W, a width in the Z-axis direction of H, and a width in the Y-axis direction of L. Of the two opposing surfaces orthogonal to the Z-axis, the surface in the negative Z-axis direction is a surface (first lens surface) on which ultrasonic waves radiated from a piezoelectric element (not shown) are incident, and is a surface in the positive Z-axis direction. Is a surface (second lens surface) that is brought into close contact with a subject (not shown) and emits ultrasonic waves inside the subject. Both opposing surfaces orthogonal to the Z axis are flat surfaces.

音響レンズ7は、中央部4と、中央部4の樹脂材料より音波の伝播速度(以降、音速ともいう)が速い樹脂材料から成る周辺部8とから構成される。   The acoustic lens 7 includes a central portion 4 and a peripheral portion 8 made of a resin material that has a higher acoustic wave propagation speed (hereinafter also referred to as sound velocity) than the resin material of the central portion 4.

図1の例では、周辺部8は、直方体の中央部4のX軸方向に対向する2面を挟んで、該2面と平行に形成されたそれぞれ10の層から構成されている。すなわち、中央部4の紙面左側には層8a、8b、8c、8d、8e、8f、8g、8h、8i、8jがX方向の幅wで形成され、中央部4の紙面右側には層8k、8l、8m、8n、8o、8p、8q、8r、8s、8tが同じ幅wで形成されている。中央部4のX方向の幅はW0、中央部4を挟む周辺部8の幅はそれぞれW1、中央部4と周辺部8のZ方向の幅はともにHである。   In the example of FIG. 1, the peripheral portion 8 is composed of 10 layers formed parallel to the two surfaces across the two surfaces facing the X-axis direction of the central portion 4 of the rectangular parallelepiped. That is, the layers 8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g, 8h, 8i, and 8j are formed with the width w in the X direction on the left side of the central portion 4, and the layer 8k is formed on the right side of the central portion 4 with respect to the paper surface. , 8l, 8m, 8n, 8o, 8p, 8q, 8r, 8s, and 8t are formed with the same width w. The width of the central part 4 in the X direction is W0, the width of the peripheral part 8 sandwiching the central part 4 is W1, and the widths of the central part 4 and the peripheral part 8 in the Z direction are both H.

周辺部8の層8a〜8j、層8k〜8tは、中央部4からの距離が遠い層ほど音速の速い樹脂材料から形成されている。   The layers 8a to 8j and the layers 8k to 8t of the peripheral portion 8 are formed of a resin material having a higher sound speed as the layer is farther from the central portion 4.

例えば、中央部4は音速Vの樹脂材料から形成されているとすると、周辺部8aと周辺部8kとは音速Vより速い音速Vaの樹脂材料から成る。周辺部8bと周辺部8lとは音速Vaより速い音速Vbの樹脂材料から成る。周辺部8cと周辺部8mとは音速Vbより速い音速Vcの樹脂材料から成り、周辺部8dと周辺部8nとは音速Vcより速い音速Vdの樹脂材料から成る。For example, if the central portion 4 is formed of a resin material sound speed V 1, made of a resin material of higher acoustic velocity Va than the acoustic velocity V 1 was a peripheral portion 8a and a peripheral portion 8k. The peripheral portion 8b and the peripheral portion 8l are made of a resin material having a sound velocity Vb faster than the sound velocity Va. The peripheral portion 8c and the peripheral portion 8m are made of a resin material having a sound velocity Vc faster than the sound velocity Vb, and the peripheral portion 8d and the peripheral portion 8n are made of a resin material having a sound velocity Vd faster than the sound velocity Vc.

同様に、周辺部の各部は中央部からの距離に応じて音波の伝播速度が速くなるように構成されており、最も外側の周辺部8jと周辺部8tとは音響レンズ7の中で最も速い音速Vjの樹脂材料から成る。   Similarly, each part of the peripheral part is configured such that the propagation speed of the sound wave increases according to the distance from the central part, and the outermost peripheral part 8j and the peripheral part 8t are the fastest in the acoustic lens 7. It is made of a resin material having a sound velocity Vj.

図2を用いて、本発明の音響レンズ7が超音波を収束させる原理を説明する。図2では説明を簡単にするため、周辺部8が全て同じ材料から形成される例を説明する。中央部4は音速Vの材料から成り、周辺部8は音速Vより速い音速Vの材料から成るものとする。また、音響レンズ7のZ軸正方向の面は図示せぬ容器に貯えられた音速Vの液体50に接しているものとする。The principle by which the acoustic lens 7 of the present invention converges ultrasonic waves will be described with reference to FIG. In FIG. 2, for the sake of simplicity, an example in which all the peripheral portions 8 are formed from the same material will be described. The central portion 4 is made of a material having a sound velocity V 1 , and the peripheral portion 8 is made of a material having a sound velocity V 2 faster than the sound velocity V 1 . Further, it is assumed that the surface in the positive direction of the Z-axis of the acoustic lens 7 is in contact with the liquid 50 having the speed of sound V 0 stored in a container (not shown).

は、中央部4の中央から入射した超音波が、中央部4と液体50とを進行する状態を示している。lは、紙面左側の周辺部8の中央から入射した超音波が、周辺部8と液体50とを進行し、焦点距離fの位置でlと収束する状態を示している。xは音響レンズ7に入射したlとlとの距離である。l 2 indicates a state in which the ultrasonic wave incident from the center of the central portion 4 travels through the central portion 4 and the liquid 50. l 1 is the ultrasonic wave incident from the center of the left side of the peripheral portion 8, and proceeds the peripheral portion 8 and the liquid 50, shows a state in which converges l 2 at the position of the focal length f. x is the distance between l 1 and l 2 incident on the acoustic lens 7.

周辺部8の音速Vは、中央部4の音速Vより速いので、周辺部8から入射した超音波は、同時に中央部4から入射した超音波より早く液体50に入射し、液体50の中を同心円状に波面が進行する。Since the sound velocity V 2 at the peripheral portion 8 is faster than the sound velocity V 1 at the central portion 4, the ultrasonic wave incident from the peripheral portion 8 simultaneously enters the liquid 50 earlier than the ultrasonic wave incident from the central portion 4. The wavefront advances concentrically inside.

周辺部8から入射した超音波と中央部4から入射した超音波の音響レンズ7を通過する時間差tは下記式(1)で求めることができる。A time difference t 1 between the ultrasonic wave incident from the peripheral part 8 and the ultrasonic wave incident from the central part 4 passing through the acoustic lens 7 can be obtained by the following equation (1).

図2のmは時間差tの間に周辺部8から入射した超音波が進行する距離である。液体50の音速はVとすると、距離mは下記式(2)で求めることができる。M in FIG. 2 is a distance traveled by the ultrasonic wave incident from the peripheral portion 8 during the time difference t 1 . When the sound velocity of the liquid 50 is V 0 , the distance m can be obtained by the following formula (2).

m=V×t・・・・・・(2)
紙面左側の周辺部8の中央から入射した超音波は、距離mを進行した後、中央部4の中央から入射した超音波と同じ距離fを進行し点qに収束する。焦点距離fはピタゴラスの定理を用いて下記式(3)で求めることができる。
m = V 0 × t 1 (2)
The ultrasonic wave incident from the center of the peripheral portion 8 on the left side of the paper travels a distance m and then travels the same distance f as the ultrasonic wave incident from the center of the central portion 4 and converges to the point q. The focal length f can be obtained by the following formula (3) using the Pythagorean theorem.

f=(x−m)/2m・・・・・・(3)
式(3)に式(1)、式(2)を代入すると焦点距離fは下記式(4)で求めることができる。
f = (x 2 −m 2 ) / 2 m (3)
When the expressions (1) and (2) are substituted into the expression (3), the focal length f can be obtained by the following expression (4).

Hは音響レンズ7のZ軸方向の幅(厚み)、Vは中央部4の音速、Vは周辺部8の音速、Vは液体50の音速である。H is the width (thickness) of the acoustic lens 7 in the Z-axis direction, V 1 is the sound velocity of the central portion 4, V 2 is the sound velocity of the peripheral portion 8, and V 0 is the sound velocity of the liquid 50.

このように、中央部4と周辺部8の音速の差によって中央部4を進行する超音波lと周辺部8から入射した超音波lとを一点に収束させることができる。Thus, it is possible to converge the central portion 4 and the ultrasonic l 1 incident from the ultrasonic l 2 and the peripheral portion 8 traveling through the central portion 4 by the difference in sound velocity in the peripheral portion 8 to a point.

例えば、V=1530m/sec、V=2500m/sec、H=2.5mm、x=3mm、V=2771m/secとすると焦点距離f=30mmである。また、他の値は同じでH=5mmに変更すると焦点距離f=14.9mmになる。For example, if V 0 = 1530 m / sec, V 1 = 2500 m / sec, H = 2.5 mm, x = 3 mm, and V 2 = 2771 m / sec, the focal length f = 30 mm. The other values are the same, and changing to H = 5 mm results in a focal length f = 14.9 mm.

このように、音響レンズ7の厚みHを変えることにより容易に焦点距離fを変更することができる。   Thus, the focal length f can be easily changed by changing the thickness H of the acoustic lens 7.

図1のように周辺部8が中央部4を挟んでそれぞれ10の層から構成される場合は、中央部4の内部を進行する超音波と平行に各層の内部を進行する超音波が一点に収束するよう各層の音速を設定する。焦点距離fに収束する周辺部8を形成する樹脂材料の音速Vは、下記式(5)で求めることができる。As shown in FIG. 1, when the peripheral portion 8 is composed of 10 layers with the central portion 4 in between, the ultrasonic waves traveling inside each layer parallel to the ultrasonic waves traveling inside the central portion 4 are at one point. Set the sound speed of each layer to converge. The speed of sound V 2 of the resin material forming the peripheral portion 8 that converges at the focal length f can be obtained by the following equation (5).

例えば、焦点距離f=30mm、V=1530m/sec、V=2500m/sec、H=2.5mm、x=3mmとすると、V=2771m/secである。For example, when the focal length f = 30 mm, V 0 = 1530 m / sec, V 1 = 2500 m / sec, H = 2.5 mm, and x = 3 mm, V 2 = 2771 m / sec.

同様に式(5)を用いて、同じ焦点距離fに超音波を収束させる層8a、8b、8c、8d、8e、8f、8g、8h、8i、8j、および層8k、8l、8m、8n、8o、8p、8q、8r、8s、8tを形成する樹脂材料の音速Va、Vb、Vc、Vd、Ve、Vf、Vg、Vh、Vi、Vjを求めることができる。   Similarly, using the equation (5), the layers 8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g, 8h, 8i, 8j and the layers 8k, 8l, 8m, 8n for converging the ultrasonic waves to the same focal length f. , 8o, 8p, 8q, 8r, 8s, and 8t, the sound velocities Va, Vb, Vc, Vd, Ve, Vf, Vg, Vh, Vi, and Vj can be obtained.

後に説明するように、このような音速の異なる樹脂材料は、母材となる樹脂材料に添加剤を添加することにより得ることができる。   As will be described later, such resin materials having different sound velocities can be obtained by adding an additive to a resin material serving as a base material.

次に、実施形態の音響レンズの製造方法を説明する。   Next, a method for manufacturing the acoustic lens of the embodiment will be described.

図3は、実施形態の音響レンズの製造方法の一例を説明する説明図である。   Drawing 3 is an explanatory view explaining an example of a manufacturing method of an acoustic lens of an embodiment.

<樹脂基板の製造工程>
図3(a)は、中央部4を形成する樹脂基板の一例である。樹脂基板は、図3(a)に示すように幅L、高さH1、奥行きMの長方体である。樹脂基板の大きさに特に限定はないが、一例としては、L=100mm、M=150mm、H1=2mmである。
<Manufacturing process of resin substrate>
FIG. 3A is an example of a resin substrate that forms the central portion 4. The resin substrate is a rectangular parallelepiped having a width L, a height H1, and a depth M as shown in FIG. The size of the resin substrate is not particularly limited, but as an example, L = 100 mm, M = 150 mm, and H1 = 2 mm.

樹脂基板を形成する材料には、各種樹脂材料を用いることができるが、超音波の減衰特性は、周波数5MHzで2dB/cm以下の樹脂材料が好ましい。例えば、メチルペンテン、スチレン、メチルメタクリレート、カーボネート、プロピレンなどの重合体または共重合体を用いることができる。   Although various resin materials can be used as the material for forming the resin substrate, the attenuation characteristic of ultrasonic waves is preferably a resin material of 2 dB / cm or less at a frequency of 5 MHz. For example, a polymer or copolymer such as methylpentene, styrene, methyl methacrylate, carbonate, propylene can be used.

図3(a)の樹脂基板は、例えば金型に樹脂材料を注型して作製する。   The resin substrate in FIG. 3A is produced by casting a resin material into a mold, for example.

<積層工程>
中央部4を形成する樹脂基板の対向する両面に、中央部4より速い所定の音速が得られる割合で添加物を添加した樹脂液−1を所定の厚みwになるよう塗布した後、加熱硬化を行う。次に、さらに速い所定の音速が得られる割合で添加物を添加した樹脂液−2を所定の厚みwになるよう塗布した後、加熱硬化を行う。このように順次樹脂液の塗布と、加熱硬化を繰り返し、図3(b)のように次の工程で層8a〜8j、層8k〜8tになる層をそれぞれ形成する。なお、層の数は図3(b)の例に限定されるものではなく、音響レンズ7の仕様に応じて決定すれば良い。
<Lamination process>
After applying the resin liquid-1 to which the additive is added at a rate at which a predetermined sound speed faster than that of the central part 4 is obtained on both surfaces of the resin substrate forming the central part 4 so as to obtain a predetermined thickness w, heat curing is performed. I do. Next, after applying the resin liquid-2 to which the additive has been added at a rate at which an even faster predetermined sound speed is obtained to a predetermined thickness w, heat curing is performed. Thus, the application of the resin liquid and the heat curing are sequentially repeated, and the layers that become the layers 8a to 8j and the layers 8k to 8t are formed in the next step as shown in FIG. Note that the number of layers is not limited to the example of FIG. 3B, and may be determined according to the specifications of the acoustic lens 7.

母材の樹脂材料の音速を変えるため樹脂材料に添加する添加剤としては、例えば酸化亜鉛、アルミニウム、酸化アルミニウム、ジュラルミン、チタン、窒化ケイ素、炭化ボロン、モリブデン等が用いられる。これらの添加剤は、母材の樹脂材料に均一に添加し、母材と添加剤界面で音響不整合を生じないよう、波長に対して充分小さい粉末の状態で用いられることが好ましく、その粒径は10μm以下、さらに好ましくは0.5μm以下であることが好ましい。   For example, zinc oxide, aluminum, aluminum oxide, duralumin, titanium, silicon nitride, boron carbide, molybdenum or the like is used as an additive added to the resin material in order to change the sound speed of the resin material of the base material. These additives are preferably added to the resin material of the base material uniformly and used in the form of a powder sufficiently small with respect to the wavelength so as not to cause acoustic mismatch at the base material and additive interface. The diameter is preferably 10 μm or less, more preferably 0.5 μm or less.

添加剤を母材の樹脂材料に添加する体積割合Pは、添加剤の音速をVxと母材の樹脂材料の音速をVと所定の音速をVαすると、(6)式で求められる。The volume ratio P at which the additive is added to the resin material of the base material can be obtained from equation (6), where Vx is the sound speed of the additive, V 0 is the sound speed of the resin material of the base material, and Vα is the predetermined sound speed.

P=(Vα−V)/(Vx−V)・・・・・・(6)
例えば、Vx=6400m/sec、V=2500m/sec、Vα=2771m/secとするとP=0.0695であり、体積比で6.95%添加すれば良い。
P = (Vα−V 1 ) / (Vx−V 1 ) (6)
For example, when Vx = 6400 m / sec, V 1 = 2500 m / sec, and Vα = 2277 m / sec, P = 0.0695, and the volume ratio may be 6.95%.

質量比Rは、添加剤の比重と母材の樹脂材料の比重の比重比Cとすると、(7)式で求められる。   The mass ratio R is obtained by the equation (7), where the specific gravity ratio C is the specific gravity of the additive and the specific gravity of the base resin material.

R=P×C/((1−P)+P×C)・・・・・(7)
例えば、比重比C=5.41、P=0.0695のとき質量比Rは0.288であり、質量比では28.8%添加すれば良い。
R = P × C / ((1-P) + P × C) (7)
For example, when the specific gravity ratio C = 5.41 and P = 0.0695, the mass ratio R is 0.288, and the mass ratio may be 28.8%.

<切断、研磨工程>
図3(b)のように樹脂材料を順次積層した状態から、第1のレンズ面と第2のレンズ面との間隔が所定の厚みになるように、樹脂材料を積層した面に直交する面に沿って(本実施形態ではY軸方向の面)切断し、切断面の研磨を行い、図3(c)に示すような音響レンズ7を得る。図3(c)の音響レンズ7は図1で説明した音響レンズ7と同一形状であり、Z軸負方向から見た図である。
<Cutting and polishing process>
A surface orthogonal to the surface on which the resin materials are stacked so that the distance between the first lens surface and the second lens surface is a predetermined thickness from the state in which the resin materials are sequentially stacked as shown in FIG. 3 (surface in the Y-axis direction in this embodiment), and the cut surface is polished to obtain an acoustic lens 7 as shown in FIG. The acoustic lens 7 in FIG. 3C has the same shape as the acoustic lens 7 described in FIG. 1 and is a view seen from the negative Z-axis direction.

切断法としては、ダイシングソー、レーザーカッター、超音波カッター、高圧水カッターなどを用いることができる。   As a cutting method, a dicing saw, a laser cutter, an ultrasonic cutter, a high-pressure water cutter, or the like can be used.

このように本実施形態の音響レンズ7は、超音波が第1のレンズ面に入射する位置に応じて、第1のレンズ面から第2のレンズ面まで進行する間の超音波の伝播速度が異なるように構成し、第2のレンズ面から放射する超音波を所定の距離に収束させている。このことにより、被検体より音速が速い樹脂材料を用いても、被検体と接触する面を被検体に密着させやすい平面形状にすることができる。   As described above, the acoustic lens 7 of the present embodiment has an ultrasonic wave propagation speed while traveling from the first lens surface to the second lens surface according to the position where the ultrasonic waves are incident on the first lens surface. The ultrasonic waves radiated from the second lens surface are converged to a predetermined distance. As a result, even when a resin material having a higher sound speed than the subject is used, the surface in contact with the subject can be formed into a planar shape that can be easily adhered to the subject.

前述のように音響レンズ7の厚みHを変えることにより焦点距離fを変更することができるので、切断工程で音響レンズ7が所定の厚みHになるように切断すれば、容易に所定の焦点距離fの音響レンズ7が得られる。   Since the focal length f can be changed by changing the thickness H of the acoustic lens 7 as described above, if the acoustic lens 7 is cut to a predetermined thickness H in the cutting step, the predetermined focal length can be easily obtained. The acoustic lens 7 of f is obtained.

また、本実施形態の音響レンズ7は、樹脂材料から形成されているので、被検体と接触する面が磨耗しにくい。そのため、シリコーンゴムから成る音響レンズのように、超音波探触子を使用する際に塗布するゼリー状物質を使用後にふき取る際に音響レンズ面が徐々に磨耗し、フォーカス位置が当初の設計から合わなくなるという問題がおこりにくい。   In addition, since the acoustic lens 7 of the present embodiment is made of a resin material, the surface in contact with the subject is not easily worn. For this reason, the acoustic lens surface gradually wears off when the jelly-like material applied when using an ultrasonic probe is wiped after use, such as an acoustic lens made of silicone rubber, so that the focus position matches the original design. The problem of disappearing is less likely to occur.

さらに、樹脂材料はガスや液体を透過しにくいので、音響レンズ7の被検体と接する側の面から消毒用ガス、または液体が侵入して、超音波探触子の特性が劣化することも少ない。   Furthermore, since the resin material does not easily transmit gas or liquid, the characteristics of the ultrasonic probe are hardly deteriorated due to the disinfection gas or liquid entering from the surface of the acoustic lens 7 on the side in contact with the subject. .

さらに加えて、本実施形態の音響レンズ7は、伝播損失の少ない樹脂材料から形成することができるので、減衰の少ない音響レンズ7を作製することができる。特に、周波数5MHzで2dB/cm以下の樹脂材料を用いると、高調波信号を利用するアレイ型超音波探触子に好適な音響レンズ7を作製することができる。   In addition, since the acoustic lens 7 of the present embodiment can be formed from a resin material with little propagation loss, the acoustic lens 7 with little attenuation can be manufactured. In particular, when a resin material having a frequency of 5 MHz and 2 dB / cm or less is used, an acoustic lens 7 suitable for an array-type ultrasonic probe using a harmonic signal can be produced.

図4は、実施形態の超音波探触子のヘッド部の構成を示す断面図である。   FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the head portion of the ultrasonic probe according to the embodiment.

本実施形態では、送信用圧電素子と受信用圧電素子とを別体とし、超音波の送信時と受信時における動作を分離したアレイ型超音波探触子に本発明を適用した例を説明するが、特に限定されるものではなく単一の圧電素子で送受信を行うシングル型超音波探触子にも適用できる。   In the present embodiment, an example in which the present invention is applied to an array-type ultrasonic probe in which the transmitting piezoelectric element and the receiving piezoelectric element are separated and the operations during transmission and reception of ultrasonic waves are separated will be described. However, the present invention is not particularly limited, and can be applied to a single-type ultrasonic probe that performs transmission / reception with a single piezoelectric element.

以降の説明では図中のX、Y、Zで示す座標軸に基づいて説明する。X方向は超音波探触子1のエレベーション方向(ダイシングを行う方向)であり、Z軸正方向は超音波を送信する方向である。また、Z軸方向は積層方向である。   In the following description, description will be made based on the coordinate axes indicated by X, Y, and Z in the drawing. The X direction is the elevation direction (the dicing direction) of the ultrasonic probe 1, and the Z-axis positive direction is the direction in which ultrasonic waves are transmitted. The Z-axis direction is the stacking direction.

図4に示す超音波探触子1は、バッキング材5の上に第4電極15、送信素子層2、第3電極14、中間層13、第2電極10、受信素子層3、第1電極9、整合層6、音響レンズ7の順に積層されている。   The ultrasonic probe 1 shown in FIG. 4 includes a fourth electrode 15, a transmission element layer 2, a third electrode 14, an intermediate layer 13, a second electrode 10, a reception element layer 3, and a first electrode on a backing material 5. 9, the matching layer 6 and the acoustic lens 7 are laminated in this order.

以降、積層順に各構成要素を説明する。   Hereinafter, each component will be described in the order of lamination.

(送信素子層)
送信素子層2は、ジルコン酸チタン酸鉛などの圧電材料から成る圧電素子であり、互いに厚み方向に対向する両面にそれぞれ第3電極14、第4電極15を備えている。送信素子層2の厚みは320μm程度である。
(Transmitter element layer)
The transmission element layer 2 is a piezoelectric element made of a piezoelectric material such as lead zirconate titanate, and includes a third electrode 14 and a fourth electrode 15 on both surfaces facing each other in the thickness direction. The thickness of the transmitting element layer 2 is about 320 μm.

第3電極14、第4電極15は、図示せぬコネクタにより図4には図示せぬケーブル33と接続され、ケーブル33を介して送信回路42と接続する。第3電極14、第4電極15に電気信号を入力すると圧電素子が振動し、送信素子層2からZ軸正方向に超音波を送信するように構成されている。   The third electrode 14 and the fourth electrode 15 are connected to a cable 33 (not shown in FIG. 4) by a connector (not shown), and are connected to the transmission circuit 42 via the cable 33. When an electric signal is input to the third electrode 14 and the fourth electrode 15, the piezoelectric element vibrates and transmits ultrasonic waves from the transmitting element layer 2 in the positive Z-axis direction.

第3電極14、第4電極15は、金、銀、アルミなどの金属材料を用いて、送信素子層2の両面に蒸着法やフォトリソグラフィー法を用いて成膜する。   The third electrode 14 and the fourth electrode 15 are formed by vapor deposition or photolithography on both surfaces of the transmission element layer 2 using a metal material such as gold, silver, or aluminum.

(中間層)
中間層13は、受信素子層3が被検体で反射した超音波の反射波を受信して振動した際に、送信素子層2が共振して振動しないように受信素子層3の振動を吸収するために設けられている。
(Middle layer)
The intermediate layer 13 absorbs the vibration of the receiving element layer 3 so that the transmitting element layer 2 does not resonate and vibrate when the receiving element layer 3 receives and vibrates the reflected ultrasonic wave reflected by the subject. It is provided for.

このような中間層13は、樹脂材料を成型して形成することができる。中間層13に用いる樹脂材料としては、例えばポリビニルブチラール、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリスルホン、エポキシ、オキセタン、などを用いることができる。   Such an intermediate layer 13 can be formed by molding a resin material. Examples of the resin material used for the intermediate layer 13 include polyvinyl butyral, polyolefin, polyacrylate, polyimide, polyamide, polyester, polysulfone, epoxy, oxetane, and the like.

中間層13の厚みは、求める感度や周波数特性により選択されるが、例えば180〜190μm程度である。   The thickness of the intermediate layer 13 is selected depending on the required sensitivity and frequency characteristics, and is about 180 to 190 μm, for example.

なお、求める感度や周波数特性によっては中間層13を省略することもできる。   The intermediate layer 13 can be omitted depending on the sensitivity and frequency characteristics to be obtained.

(受信素子層)
受信素子層3は、有機圧電材料から成る複数の圧電素子から構成されている。
(Receiving element layer)
The receiving element layer 3 is composed of a plurality of piezoelectric elements made of an organic piezoelectric material.

受信素子層3に用いる有機圧電材料として、例えば、フッ化ビニリデンの重合体を用いることができる。また例えば、有機圧電材料は、フッ化ビニリデン(VDF)系コポリマを用いることができる。このフッ化ビニリデン系コポリマは、フッ化ビニリデンと他の単量体との共重合体(コポリマ)であり、他の単量体としては、3フッ化エチレン(TrFE)、テトラフルオロエチレ(TeFE)、パーフルオロアルキルビニルエーテル(PFA)、パーフルオロアルコキシエチレン(PAE)およびパーフルオロヘキサエチレン等を用いることができる。   As the organic piezoelectric material used for the receiving element layer 3, for example, a vinylidene fluoride polymer can be used. Further, for example, a vinylidene fluoride (VDF) copolymer can be used as the organic piezoelectric material. This vinylidene fluoride copolymer is a copolymer (copolymer) of vinylidene fluoride and other monomers. Examples of other monomers include ethylene trifluoride (TrFE) and tetrafluoroethylene (TeFE). Perfluoroalkyl vinyl ether (PFA), perfluoroalkoxyethylene (PAE), perfluorohexaethylene, and the like can be used.

一般に、ジルコン酸チタン酸鉛などの圧電材料から成る圧電素子は、基本波の周波数に対する2倍程度の周波数帯域の超音波しか受信することができないが、有機圧電材料の圧電素子は、基本波の周波数に対する例えば4〜5倍程度の周波数帯域の超音波を受信することができ、受信周波数帯域の広帯域化に適している。このような超音波を広い周波数に亘って受信可能な特性を持つ有機圧電素子によって超音波信号が受信されるので、本実施形態における超音波探触子1および超音波診断装置100は、比較的簡単な構造で周波数帯域を広帯域にすることができる。   In general, a piezoelectric element made of a piezoelectric material such as lead zirconate titanate can receive only an ultrasonic wave having a frequency band about twice the frequency of the fundamental wave. For example, ultrasonic waves in a frequency band of about 4 to 5 times the frequency can be received, which is suitable for widening the reception frequency band. Since an ultrasonic signal is received by an organic piezoelectric element having a characteristic capable of receiving such ultrasonic waves over a wide frequency range, the ultrasonic probe 1 and the ultrasonic diagnostic apparatus 100 in the present embodiment are relatively The frequency band can be widened with a simple structure.

受信素子層3の厚さtは、受信すべき超音波の周波数や有機圧電材料の種類等によって適宜に設定される。受信すべき超音波の波長をλとすると、受信素子層3の厚さtがt=λ/4のとき最も受信素子層3の受信効率が良い。   The thickness t of the receiving element layer 3 is appropriately set depending on the frequency of ultrasonic waves to be received, the type of organic piezoelectric material, and the like. When the wavelength of the ultrasonic wave to be received is λ, the receiving efficiency of the receiving element layer 3 is best when the thickness t of the receiving element layer 3 is t = λ / 4.

このような受信素子層3は、有機圧電材料の溶液から流延して所定の厚さの膜を作製し、加熱して結晶化を行った後、所定の大きさのシート状に成型して作製する。   Such a receiving element layer 3 is cast from a solution of an organic piezoelectric material to form a film having a predetermined thickness, heated for crystallization, and then molded into a sheet having a predetermined size. Make it.

受信素子層3の厚み方向(Z軸方向)に互いに対向する両面には、それぞれ第1電極9、第2電極10が形成されている。   A first electrode 9 and a second electrode 10 are formed on both surfaces of the receiving element layer 3 facing each other in the thickness direction (Z-axis direction).

第1電極9、第2電極10は、図4には図示せぬケーブル33を介して受信回路43と接続する。   The first electrode 9 and the second electrode 10 are connected to the receiving circuit 43 via a cable 33 (not shown in FIG. 4).

受信素子層3が被検体で反射した超音波の反射波を受信して振動すると、反射波に応じて圧電素子に第1電極9、第2電極10の間に電気信号が発生する。第1電極9、第2電極10の間に発生した電気信号は、ケーブル33を介して受信回路43で受信され、画像処理部44で画像化される。   When the receiving element layer 3 receives and vibrates the reflected wave of the ultrasonic wave reflected by the subject, an electric signal is generated between the first electrode 9 and the second electrode 10 in the piezoelectric element in accordance with the reflected wave. The electrical signal generated between the first electrode 9 and the second electrode 10 is received by the receiving circuit 43 via the cable 33 and imaged by the image processing unit 44.

(整合層)
整合層6は、被検体の一つである人体と受信素子層3の音響インピーダンスの中間の音響インピーダンスを有し、音響インピーダンスの整合を図る。整合層6は、例えば、樹脂材料を成型して形成することができる。
(Matching layer)
The matching layer 6 has an acoustic impedance that is intermediate between the acoustic impedances of the human body, which is one of the subjects, and the receiving element layer 3, and matches the acoustic impedance. The matching layer 6 can be formed by molding a resin material, for example.

整合層6に用いる材料は、音響インピーダンスが1.7〜1.8程度で、音速が人体に近い1300m/s以上、2200m/s以下の材料を用いることが好ましい。例えば、ポリメチルペンテンなどを用いることができる。   The material used for the matching layer 6 is preferably a material having an acoustic impedance of about 1.7 to 1.8 and a sound speed of 1300 m / s to 2200 m / s, which is close to that of the human body. For example, polymethylpentene can be used.

バッキング材5の上に、これまでに説明した第3電極14と第4電極15とが形成された送信素子層2、中間層13、第1電極9と第2電極10とが形成された受信素子層3、整合層6の順に、接着剤により接着して図4のように積層する。積層後、整合層6から超音波放射方向と反対の方向に向かってダイシングを行い、バッキング材5と第4電極15の接着層からさらにZ軸負方向に100μmの深さまでダイシングを行う。ダイシングによりできた溝部に、シリコーン樹脂などから成る充填剤を充填した後、最上層に図1〜図3で説明した音響レンズ7を接着する。   On the backing material 5, the transmission element layer 2 in which the third electrode 14 and the fourth electrode 15 described so far are formed, the intermediate layer 13, and the reception in which the first electrode 9 and the second electrode 10 are formed. The element layer 3 and the matching layer 6 are laminated in this order by bonding with an adhesive as shown in FIG. After the lamination, dicing is performed from the matching layer 6 in a direction opposite to the ultrasonic radiation direction, and further dicing from the adhesive layer between the backing material 5 and the fourth electrode 15 to a depth of 100 μm in the negative Z-axis direction. After filling the groove formed by dicing with a filler made of silicone resin or the like, the acoustic lens 7 described in FIGS. 1 to 3 is bonded to the uppermost layer.

音響レンズ7は、送信素子層2から送信された超音波を所定の距離に収束させる。   The acoustic lens 7 converges the ultrasonic wave transmitted from the transmitting element layer 2 to a predetermined distance.

(超音波診断装置および超音波探触子の各構成および動作)
図5は、実施形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。図6は、実施形態における超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。
(Each component and operation of ultrasonic diagnostic equipment and ultrasonic probe)
FIG. 5 is a diagram illustrating an external configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment. FIG. 6 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment.

超音波診断装置100は、図略の生体等の被検体に対して超音波(超音波信号)を送信し、受信した被検体で反射した超音波の反射波(エコー、超音波信号)から被検体内の内部状態を超音波画像として画像化し、表示部45に表示する。   The ultrasonic diagnostic apparatus 100 transmits an ultrasonic wave (ultrasonic signal) to a subject such as a living body (not shown), and receives the ultrasonic wave reflected from the received subject (echo, ultrasonic signal). The internal state in the sample is imaged as an ultrasonic image and displayed on the display unit 45.

超音波探触子1は、被検体に対して超音波(超音波信号)を送信し、被検体で反射した超音波の反射波を受信する。超音波探触子1は、図6に示すように、ケーブル33を介して超音波診断装置本体31と接続されており、送信回路42、受信回路43と電気的に接続されている。   The ultrasonic probe 1 transmits an ultrasonic wave (ultrasonic signal) to the subject and receives a reflected wave of the ultrasonic wave reflected by the subject. As shown in FIG. 6, the ultrasonic probe 1 is connected to the ultrasonic diagnostic apparatus main body 31 via a cable 33, and is electrically connected to the transmission circuit 42 and the reception circuit 43.

送信回路42は、制御部46の指令により、超音波探触子1へケーブル33を介して電気信号を送信し、超音波探触子1から被検体に対して超音波を送信させる。   The transmission circuit 42 transmits an electrical signal to the ultrasonic probe 1 via the cable 33 according to a command from the control unit 46, and transmits ultrasonic waves from the ultrasonic probe 1 to the subject.

受信回路43は、制御部46の指令により、超音波探触子1からケーブル33を介して、被検体内からの超音波の反射波に応じた電気信号を受信する。   The receiving circuit 43 receives an electrical signal corresponding to the reflected wave of the ultrasonic wave from the subject via the cable 33 from the ultrasonic probe 1 in accordance with a command from the control unit 46.

画像処理部44は、制御部46の指令により、受信回路43が受信した電気信号に基づいて被検体内の内部状態を超音波画像として画像化する。   The image processing unit 44 images the internal state in the subject as an ultrasonic image based on the electrical signal received by the receiving circuit 43 according to a command from the control unit 46.

表示部45は、液晶パネルなどから成り、制御部46の指令により、画像処理部44が画像化した超音波画像を表示する。   The display unit 45 is composed of a liquid crystal panel or the like, and displays an ultrasonic image imaged by the image processing unit 44 according to a command from the control unit 46.

操作入力部41は、スイッチやキーボードなどから構成され、ユーザが診断開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータを入力するために設けられている。   The operation input unit 41 includes a switch, a keyboard, and the like, and is provided for the user to input data such as a command for instructing the start of diagnosis and personal information of the subject.

制御部46は、CPU、メモリなどから構成され、操作入力部41の入力に基づいてプログラムされた手順により超音波診断装置100各部の制御を行う。   The control unit 46 includes a CPU, a memory, and the like, and controls each unit of the ultrasonic diagnostic apparatus 100 according to a programmed procedure based on an input from the operation input unit 41.

以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated, this invention is not limited to these Examples.

[実施例1、実施例2]
(音響レンズの作製)
実施例1では、図1と同じ構成のX軸方向の幅W=6mm、Z軸方向の幅H=2.5mm、Y軸方向の幅L=100mm、の直方体で、焦点距離f=30mmの音響レンズを図3で説明した手順で作製した。また、層8a〜8j、層8k〜8tの幅wはそれぞれ0.2mmとし、W1=2mmとした。
[Example 1 and Example 2]
(Production of acoustic lens)
In Example 1, a rectangular parallelepiped having the same configuration as FIG. 1 and having a width W = 6 mm in the X-axis direction, a width H = 2.5 mm in the Z-axis direction, and a width L = 100 mm in the Y-axis direction, and a focal length f = 30 mm. An acoustic lens was produced according to the procedure described in FIG. Further, the width w of each of the layers 8a to 8j and the layers 8k to 8t was 0.2 mm, and W1 = 2 mm.

実施例2では、図1と同じ構成のX軸方向の幅W=6mm、Z軸方向の幅H=5mm、Y軸方向の幅L=100mm、の直方体で、焦点距離f=14.9mmの音響レンズを同じ手順で作製した。層8a〜8j、層8k〜8tの幅wは実施例1と同じである。   In Example 2, a rectangular parallelepiped having a width W = 6 mm in the X-axis direction, a width H = 5 mm in the Z-axis direction, and a width L = 100 mm in the Y-axis direction having the same configuration as FIG. 1 and a focal length f = 14.9 mm. An acoustic lens was produced by the same procedure. The width w of the layers 8a to 8j and the layers 8k to 8t is the same as that in the first embodiment.

以下、工程の順に説明する。   Hereinafter, it demonstrates in order of a process.

<樹脂基板の製造工程>
スチレンとジビニルベンゼンとを質量比95:5の割合で架橋した共重合体を材料として金型に注型し、図3(a)に示すようなL=100mm、M=150mm、H1=2mmの長方形の中央部4を形成する樹脂基板を作製した。中央部4を形成する樹脂基板の音速Vを測定したところ2500m/secであった。
<Manufacturing process of resin substrate>
A copolymer obtained by cross-linking styrene and divinylbenzene at a mass ratio of 95: 5 is cast into a mold as a material, and L = 100 mm, M = 150 mm, and H1 = 2 mm as shown in FIG. A resin substrate for forming the rectangular central portion 4 was produced. Was 2500 m / sec was measured sound velocity V 1 of the resin substrate forming the central portion 4.

<積層工程>
式5を用いて実施例1の層8a〜8j、層8k〜8tに求められる音速V〜Vを表1のように求めた。
<Lamination process>
Using Equation 5, the sound velocities V a to V j required for the layers 8 a to 8 j and the layers 8 k to 8 t of Example 1 were determined as shown in Table 1.

ただし、H=2.5mm、f=30mm、V=1530m/sec、V=2500m/secとし、xは中央部4のX軸方向の中心から、層8a〜8j、層8k〜8tのそれぞれ遠い側の辺までのX軸方向の距離を代入した。However, H = 2.5 mm, f = 30 mm, V 0 = 1530 m / sec, V 1 = 2500 m / sec, and x is the layers 8 a to 8 j and layers 8 k to 8 t from the center of the central portion 4 in the X-axis direction. The distance in the X-axis direction to each far side was substituted.

次に、表1の音速が得られる添加物を添加する割合を(6)式と(7)式を用いて表2のように求めた。   Next, the ratio of adding an additive capable of obtaining the sound speed shown in Table 1 was obtained as shown in Table 2 using Equations (6) and (7).

実施例では、スチレンとジビニルベンゼンに添加剤の親油性酸化亜鉛ナノ微粒子と熱重合開始剤とを所定の質量比で混合した樹脂液1〜10を作製し、この樹脂液1〜10を用いて層8a〜8j、層8k〜8tになる層をそれぞれ形成した。   In Examples, resin liquids 1 to 10 were prepared by mixing styrene and divinylbenzene with lipophilic zinc oxide nanoparticles as additives and a thermal polymerization initiator at a predetermined mass ratio, and using these resin liquids 1 to 10 Layers 8a to 8j and layers 8k to 8t were formed.

樹脂液1〜10に含まれる添加剤の質量比は、表1に求めた音速V〜Vを(6)式に代入して、添加剤を母材の樹脂材料に添加する体積割合Pを求め、(7)式で質量比に換算して求めた。ただし、スチレンとジビニルベンゼンとの共重合体と親油性酸化亜鉛ナノ微粒子との比重比C=5.41とした。The mass ratio of the additives contained in the resin liquids 1 to 10 is calculated by substituting the sonic velocities V a to V j obtained in Table 1 into the equation (6), and adding the additive to the base resin material. And converted into a mass ratio by equation (7). However, the specific gravity ratio C = 5.41 between the copolymer of styrene and divinylbenzene and the lipophilic zinc oxide nanoparticles was used.

表2に、このようにして求めた樹脂液1〜10のスチレン、ジビニルベンゼン、親油性酸化亜鉛ナノ微粒子、熱重合開始剤の質量割合を示す。   Table 2 shows the mass ratios of styrene, divinylbenzene, lipophilic zinc oxide nanoparticles, and thermal polymerization initiator of the resin liquids 1 to 10 thus obtained.

なお、親油性酸化亜鉛ナノ微粒子はデグサ社製VP AdNano Z805であり、平均粒径は250nmである。また、熱重合開始剤はアゾビスイソブチロニトリルを用いた。   The lipophilic zinc oxide nanoparticles are VP AdNano Z805 manufactured by Degussa, and the average particle size is 250 nm. As the thermal polymerization initiator, azobisisobutyronitrile was used.

中央部4を形成する樹脂基板の対向する両面に、常温で樹脂液−1を加熱硬化後に厚みwになるよう塗布した後、オーブンに入れ120℃で5分加熱し、硬化させた。次に、常温で樹脂液−2を加熱硬化後に厚みwになるよう塗布した後、同じ条件で加熱硬化を行った。その後、同じ条件で順次樹脂液の塗布と、加熱硬化とを繰り返し、樹脂液−10まで塗布と、加熱硬化を行った。   After the resin liquid-1 was applied to both surfaces of the resin substrate forming the central portion 4 so as to have a thickness w after being heated and cured at room temperature, it was placed in an oven and heated at 120 ° C. for 5 minutes to be cured. Next, after the resin liquid-2 was applied at room temperature so as to have a thickness w after heat-curing, heat-curing was performed under the same conditions. Then, application | coating of a resin liquid and heat-curing were repeated sequentially on the same conditions, and application | coating to resin liquid-10 and heat-curing were performed.

<切断、研磨工程>
図3(b)のように積層した状態から、Z軸方向の幅3mm毎に樹脂材料を積層した面に直交する面に沿ってY軸方向に切断した後、切断面の研磨を行ってH=2.5mmとし、L=100mm、W=6mmの図3(c)に示すような実施例1の音響レンズ7を得た。
<Cutting and polishing process>
3B, after cutting in the Y-axis direction along a plane orthogonal to the surface where the resin material is stacked every 3 mm in the Z-axis direction from the stacked state, the cut surface is polished and polished. = 2.5 mm, L = 100 mm, W = 6 mm, and the acoustic lens 7 of Example 1 as shown in FIG.

また、図3(b)のように積層した状態から、Z軸方向の幅5.5mm毎に樹脂材料を積層した面に直交する面に沿ってY軸方向に切断した後、切断面の研磨を行ってH=5mmとし、L=100mm、W=6mmの図3(c)に示すような実施例2の音響レンズ7を得た。   3B, after cutting in the Y-axis direction along the plane orthogonal to the surface where the resin material is laminated every width 5.5 mm in the Z-axis direction, the cut surface is polished. The acoustic lens 7 of Example 2 as shown in FIG. 3C with H = 5 mm, L = 100 mm, and W = 6 mm was obtained.

なお、切断は、ダイシングソーで行った。   The cutting was performed with a dicing saw.

(超音波探触子の作製)
試作した超音波探触子1は、次のように作製した。
(Production of ultrasonic probe)
The prototype ultrasonic probe 1 was produced as follows.

送信素子層2は、ジルコン酸チタン酸鉛を材料として、X方向の長さ10mm、Y方向の長さ55mm、Z方向の長さ(厚み)320μmのシート状にラップ仕上げで作製した。   The transmission element layer 2 was made by lapping in a sheet shape having a length of 10 mm in the X direction, a length of 55 mm in the Y direction, and a length (thickness) of 320 μm in the Z direction, using lead zirconate titanate as a material.

次に、送信素子層2の両面に、金を真空蒸着して0.3μm厚の第3電極14と第4電極15とを作製した。   Next, gold was vacuum-deposited on both surfaces of the transmitting element layer 2 to produce a third electrode 14 and a fourth electrode 15 having a thickness of 0.3 μm.

中間層13は、ポリビニルブチラールを材料としてX方向の長さ10mm、Y方向の長さ55mm、Z方向の長さ(厚み)を185μmに成形した。   The intermediate layer 13 was made of polyvinyl butyral as a material, and the length in the X direction was 10 mm, the length in the Y direction was 55 mm, and the length (thickness) in the Z direction was 185 μm.

受信素子層3は、フッ化ビニリデン(以下VDF)とトリフルオロエチレン(以下3FE)のモル比率が75:25であるポリフッ化ビニリデン共重合体粉末(重量平均分子量29万)を50℃に加熱したエチルメチルケトン(以下MEK)、ジメチルホルムアミド(以下DMF)の9:1混合溶媒に溶解した液をガラス板上に流延した。その後、50℃にて溶媒を乾燥させ、厚さ約140μm、融点155℃のフィルム(有機圧電材料)を得た。   The receiving element layer 3 was obtained by heating polyvinylidene fluoride copolymer powder (weight average molecular weight 290,000) having a molar ratio of vinylidene fluoride (hereinafter VDF) and trifluoroethylene (hereinafter 3FE) of 75:25 to 50 ° C. A solution dissolved in a 9: 1 mixed solvent of ethyl methyl ketone (hereinafter MEK) and dimethylformamide (hereinafter DMF) was cast on a glass plate. Thereafter, the solvent was dried at 50 ° C. to obtain a film (organic piezoelectric material) having a thickness of about 140 μm and a melting point of 155 ° C.

このフィルムをチャックにかかる荷重が測定できるロードセル付きの一軸延伸機によって、室温で4倍に延伸した。4倍延伸終了時点での延伸軸方向の張力は、単位幅(mm)あたり2.2Nであった。延伸した長さを保ったまま延伸機を加熱し、135℃で1時間熱処理を行った。その後、張力が0にならないように、チャック間距離を制御しながら(弛緩処理)、室温まで冷却した。得られた熱処理後のフィルムの膜厚は40μmであった。   This film was stretched 4 times at room temperature by a uniaxial stretching machine with a load cell capable of measuring the load applied to the chuck. The tension in the direction of the stretching axis at the end of the 4-times stretching was 2.2 N per unit width (mm). The stretching machine was heated while maintaining the stretched length, and heat treatment was performed at 135 ° C. for 1 hour. Then, it cooled to room temperature, controlling the distance between chuck | zippers (relaxation process) so that tension might not become zero. The film thickness of the obtained film after the heat treatment was 40 μm.

その後、Y方向の長さ55mm、X方向の長さ10mmのシート状に成形した。ここで得られたフィルムの両面に、表面抵抗が20Ω以下になるように金、またはアルミニウムを蒸着塗布して両面に0.3μm厚の表面電極(第1電極9と第2電極10)付の試料を得た。   Thereafter, it was formed into a sheet having a length of 55 mm in the Y direction and a length of 10 mm in the X direction. Gold or aluminum is vapor-deposited on both surfaces of the obtained film so that the surface resistance is 20Ω or less, and surface electrodes (first electrode 9 and second electrode 10) with a thickness of 0.3 μm are attached to both surfaces. A sample was obtained.

続いて、この電極に室温にて、0.1Hzの交流電圧を印加しながら分極処理を行った。分極処理は低電圧から行い、最終的に電極間電場が100MV/mになるまで徐々に電圧をかけて行った。最終的な分極量は、圧電材料をコンデンサと見たてた際の残留分極量、すなわち膜厚、電極面積、印加電場に対する電荷蓄積量から求め、前記の各大きさの有機圧電材料を得た。   Subsequently, the electrode was subjected to a polarization treatment while applying an AC voltage of 0.1 Hz at room temperature. The polarization treatment was performed from a low voltage, and the voltage was gradually applied until the electric field between the electrodes finally reached 100 MV / m. The final polarization amount was obtained from the residual polarization amount when the piezoelectric material was regarded as a capacitor, that is, the film thickness, the electrode area, and the charge accumulation amount with respect to the applied electric field. .

整合層6は、ポリメチルペンテンを材料としY方向の長さ55mm、X方向の長さ10mm、Z方向の長さ(厚み)140μmに作製した。   The matching layer 6 was made of polymethylpentene as a material and had a length of 55 mm in the Y direction, a length of 10 mm in the X direction, and a length (thickness) of 140 μm in the Z direction.

バッキング材5の上に、第3電極14と第4電極15とが形成された送信素子層2、中間層13、第1電極9と第2電極10とが形成された受信素子層3、整合層6の順に、接着剤により接着して図3のように積層する。積層後、整合層6からZ軸負方向に向かってダイシングを行い、バッキング材と第4電極の接着層からさらにZ軸負方向に100μmの深さまでダイシングを行った。   On the backing material 5, the transmitting element layer 2 in which the third electrode 14 and the fourth electrode 15 are formed, the intermediate layer 13, the receiving element layer 3 in which the first electrode 9 and the second electrode 10 are formed, matching The layers 6 are laminated in the order as shown in FIG. After the lamination, dicing was performed from the matching layer 6 in the negative Z-axis direction, and further from the adhesive layer of the backing material and the fourth electrode to a depth of 100 μm in the negative Z-axis direction.

最後に最上層に、音響レンズ7を接着し、実施例1、実施例2の超音波探触子1を各5個作製した。   Finally, the acoustic lens 7 was bonded to the uppermost layer, and five ultrasonic probes 1 of Examples 1 and 2 were produced.

[比較例1]
(音響レンズの作製)
X軸方向の幅W=6mm、Y軸方向の幅L=100mm、Z軸方向に曲率半径10mmの凸面形状のレンズ面を有する焦点距離30mmの音響レンズを、シリコーンゴムを成型して作製した。Z軸方向の最大幅H=460μmである。
[Comparative Example 1]
(Production of acoustic lens)
An acoustic lens with a focal length of 30 mm having a convex lens surface having a width W in the X-axis direction of 6 mm, a width in the Y-axis direction of L = 100 mm, and a radius of curvature of 10 mm in the Z-axis direction was produced by molding silicone rubber. The maximum width H in the Z-axis direction is 460 μm.

(超音波探触子の作製)
実施例1と同じ手順で各層を積層し、最後に最上層に、シリコーンゴムから成る音響レンズを接着し、比較例1の超音波探触子1を5個作製した。
(Production of ultrasonic probe)
Each layer was laminated in the same procedure as in Example 1. Finally, an acoustic lens made of silicone rubber was adhered to the uppermost layer, and five ultrasonic probes 1 of Comparative Example 1 were produced.

[評価方法]
実施例1、実施例2と比較例1のそれぞれの超音波探触子の焦点距離と減衰量を測定し、平均値を求めた。焦点距離の測定は水中ハイドロフォン法で行い、減衰量の測定はシングアラウンド法で行った。
[Evaluation method]
The focal length and attenuation amount of each of the ultrasonic probes of Example 1, Example 2 and Comparative Example 1 were measured, and an average value was obtained. The focal length was measured by the underwater hydrophone method, and the attenuation was measured by the sing-around method.

また、実施例1と比較例1の音響レンズ表面を不織布ワイパー(BEMCOT M−3II(商品名)、旭化成(株)製)に50gの荷重をかけて500回の摩擦試験を行った後、再度焦点距離を測定した。   Further, the surface of the acoustic lens of Example 1 and Comparative Example 1 was subjected to a friction test 500 times by applying a load of 50 g to a non-woven wiper (BEMCOT M-3II (trade name), manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.), and then again. The focal length was measured.

[結果]   [result]

表3のように、摩擦試験を行う前の実施例1の焦点距離は30mm、実施例2の焦点距離は15mmであり音響レンズの厚みHを変えることにより所定の焦点距離の音響レンズが得られることが確認できた。   As shown in Table 3, the focal length of Example 1 before the friction test is 30 mm, and the focal length of Example 2 is 15 mm. By changing the thickness H of the acoustic lens, an acoustic lens having a predetermined focal length can be obtained. I was able to confirm.

また、摩擦試験を行う前の実施例1、比較例1の焦点距離は表4のようにどちらも30mmであった。   Further, the focal lengths of Example 1 and Comparative Example 1 before the friction test were both 30 mm as shown in Table 4.

減衰量は表4に示すように、実施例1は周波数5MHzで1.2dB、周波数15MHzで8.3dB、実施例2は周波数5MHzで2.4dB、周波数15MHzで16.6dBであった。実施例1の音響レンズ7はH=2.5mmなので周波数5MHzの減衰特性は4.8dB/cmである。また、実施例2の音響レンズ7はH=5mmなので周波数5MHzの減衰特性は4.8dB/cmである。   As shown in Table 4, the amount of attenuation was 1.2 dB at a frequency of 5 MHz, 8.3 dB at a frequency of 15 MHz, and Example 2 was 2.4 dB at a frequency of 5 MHz, and 16.6 dB at a frequency of 15 MHz. Since the acoustic lens 7 of Example 1 is H = 2.5 mm, the attenuation characteristic at a frequency of 5 MHz is 4.8 dB / cm. Moreover, since the acoustic lens 7 of Example 2 is H = 5 mm, the attenuation characteristic at a frequency of 5 MHz is 4.8 dB / cm.

一方、比較例1は、表4に示すように減衰量が周波数5MHzで4.1dB、周波数15MHzで21、3dBであり、周波数5MHzで約3dB、周波数15MHzで13dBも実施例1より減衰が多くなっている。このように、本発明では、同一の焦点距離で、伝播損失の少ない音響レンズが得られることが確認できた。   On the other hand, as shown in Table 4, the comparative example 1 has an attenuation of 4.1 dB at a frequency of 5 MHz, 21, 3 dB at a frequency of 15 MHz, about 3 dB at a frequency of 5 MHz, and 13 dB at a frequency of 15 MHz, which is more attenuated than the first example. It has become. Thus, in the present invention, it was confirmed that an acoustic lens with a small propagation loss can be obtained with the same focal length.

摩擦試験を行った後の実施例1の焦点距離は表4のように変化が無かったが、比較例1の焦点距離は41mmに変化していた。このことから、本発明の音響レンズは対摩耗性に優れ、耐久性が高いことが確認できた。   The focal length of Example 1 after the friction test was not changed as shown in Table 4, but the focal length of Comparative Example 1 was changed to 41 mm. From this, it was confirmed that the acoustic lens of the present invention has excellent wear resistance and high durability.

以上このように、本発明によれば、被検体への密着性に優れ、超音波の伝播損失が少なく、容易に所定の焦点距離が得られる音響レンズの製造方法、該音響レンズを有する超音波探触子、および該超音波探触子を有する超音波診断装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, a method for manufacturing an acoustic lens that has excellent adhesion to a subject, little ultrasonic wave propagation loss, and can easily obtain a predetermined focal length, and an ultrasonic wave having the acoustic lens A probe, and an ultrasonic diagnostic apparatus having the ultrasonic probe can be provided.

1 超音波探触子
2 送信素子
3 受信素子
4 中央部
5 バッキング材
6 整合層
7 音響レンズ
8 周辺部
9 第1電極
10 第2電極
13 中間層
14 第3電極
15 第4電極
20 基板材
31 超音波診断装置本体
33 ケーブル
41 操作入力部
42 送信回路
43 受信回路
44 画像処理部
45 表示部
46 制御部
50 液体
100 超音波診断装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic probe 2 Transmitting element 3 Receiving element 4 Center part 5 Backing material 6 Matching layer 7 Acoustic lens 8 Peripheral part 9 1st electrode 10 2nd electrode 13 Intermediate | middle layer 14 3rd electrode 15 4th electrode 20 Substrate material 31 Ultrasound diagnostic apparatus body 33 Cable 41 Operation input unit 42 Transmission circuit 43 Reception circuit 44 Image processing unit 45 Display unit 46 Control unit 50 Liquid 100 Ultrasonic diagnostic device

Claims (6)

第1のレンズ面から入射した超音波を、第2のレンズ面から放射し所定の距離に収束させる音響レンズの製造方法において、
基板の両面にそれぞれ下層の超音波の伝播速度より速い伝播速度の材料を順次積層する工程と、
前記材料を順次積層した基板を、前記第1のレンズ面と前記第2のレンズ面との間隔が所定の厚みになるように前記材料を積層した面に直交する面に沿って切断する工程と、
を有することを特徴とする音響レンズの製造方法。
In the method of manufacturing an acoustic lens, the ultrasonic wave incident from the first lens surface is emitted from the second lens surface and converged to a predetermined distance.
A process of sequentially laminating materials having a propagation speed faster than the propagation speed of the underlying ultrasonic wave on both sides of the substrate,
Cutting the substrate on which the materials are sequentially laminated along a plane orthogonal to the surface on which the materials are laminated so that a distance between the first lens surface and the second lens surface is a predetermined thickness; ,
A method for producing an acoustic lens, comprising:
前記材料は、
所定の超音波の伝播速度になる割合に添加物を添加した材料であることを特徴とする請求項1に記載の音響レンズの製造方法。
The material is
2. The method of manufacturing an acoustic lens according to claim 1, wherein the material is a material in which an additive is added at a rate that provides a predetermined ultrasonic wave propagation speed.
前記材料は、
樹脂材料であり、
前記積層する工程で前記添加物を添加した樹脂液を塗布した後、硬化させて層を形成することを特徴とする請求項2に記載の音響レンズの製造方法。
The material is
Resin material,
The method for producing an acoustic lens according to claim 2, wherein the layer is formed by applying a resin solution to which the additive is added in the step of laminating and then curing the resin solution.
超音波を被検体に向けて送信し、該被検体から該超音波の反射波を受信する超音波探触子において、
請求項1から3の何れか1項に記載の音響レンズの製造方法を用いて作製した音響レンズを有し、
前記音響レンズを介して超音波を送信および受信、または送信もしくは受信することを特徴とする超音波探触子。
In an ultrasonic probe that transmits an ultrasonic wave toward a subject and receives a reflected wave of the ultrasonic wave from the subject,
An acoustic lens produced using the acoustic lens production method according to any one of claims 1 to 3,
An ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves, or transmits or receives ultrasonic waves through the acoustic lens.
前記音響レンズの減衰特性は、
周波数5MHzで2dB/cm以下であることを特徴とする請求項4に記載の超音波探触子。
The attenuation characteristic of the acoustic lens is
The ultrasonic probe according to claim 4, wherein the frequency is 5 dB or less at a frequency of 5 MHz.
超音波を被検体に向けて送信し、該被検体から受信した該超音波の反射波に応じて画像を生成する超音波診断装置において、
請求項4または5に記載の超音波探触子を有することを特徴とする超音波診断装置。
In an ultrasonic diagnostic apparatus that transmits an ultrasonic wave toward a subject and generates an image according to a reflected wave of the ultrasonic wave received from the subject.
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising the ultrasonic probe according to claim 4.
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