WO2006062164A1

WO2006062164A1 - 超音波探触子及び超音波診断装置

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Publication number: WO2006062164A1
Application number: PCT/JP2005/022564
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Inventors: Zhiqiang Hu
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Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
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Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2006-06-15
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Abstract

　背面部から振動子側に戻る反射波を低減するのにより好適な超音波探触子を実現する。そのために、超音波探触子1は、被検体との間で超音波を送受する振動子10と、振動子10の背面側に配設されたバッキング材12と、バッキング材12の背面に積層された放熱ブロック14とを備え、バッキング材12と放熱ブロック14の少なくとも一方は、内部に空隙16が形成されてなり、好ましくは空隙16に吸音材18が充填されて構成される。

Description

明細書

超音波探触子及び超音波診断装置

技術分野

[0001] 本発明は、被検体との間で超音波を送受する振動子が配列された超音波探触子及び被検体の診断画像として超音波像を撮像する超音波診断装置に関する。背景技術

[0002] 超音波診断装置は、超音波探触子に駆動信号を供給するとともに、超音波探触子から出力される受信信号に基づき超音波像を再構成する。超音波探触子は、駆動信号を超音波に変換して被検体に送波するとともに、被検体から発生した反射エコーを受波して受信信号に変換する振動子が配列されている。

[0003] 超音波探触子においては、振動子力被検体に向けて超音波を送波する際、振動子の背面側にも超音波が射出される。そこで、振動子の背面側に背面部が配設される。例えば、背面部は、振動子の背面側に配設されるバッキング層と、バッキング層の背面に積層された放熱部材とを有し、振動子の背面側に射出された超音波をバッキング層で減衰させ、その減衰に起因してバッキング層に蓄積された熱を放熱部材を介して外部に放出することが行われる (例えば、特許文献 1参照)。

しかし、振動子力も背面部に入射した超音波は、背面部で、特にバッキング層と放熱部材との接合面で、反射して振動子側に戻ることがある。その反射波に起因して超音波像の S/N(Signal to Noise)が劣化し、また超音波探触子の表面温度の上昇するおそれがある。

そこで、特許文献 1では、ノッキング層と放熱部材との接合面を振動子の短軸方向に変化させることによって、接合面で反射して振動子側に戻る反射波を分散させてノィズを低減することが行われて、る。

[0004] 特許文献 1：特開 2004-329495号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] しかし、特許文献 1に記載の、バッキング層と放熱部材との接合面を振動子の短軸方向に変化させる方式では、超音波を直接減衰させるわけではないので、分散された反射波の一部が振動子側に戻る可能性があり、反射波の低減に関しては、さらに改善すべき余地が残されて、る。

[0006] 或いは、特許文献 1のような方式では、振動子から放熱部材に入射する超音波を十分に減衰させるために、ノッキング層をより厚くすることが考えられる。しかし、バッキング層で超音波を減衰できる一方、その厚みに応じて熱抵抗が増大して蓄熱量が増えることになる。その結果、ノッキング層に蓄積された熱が振動子側に伝わりやすくなり、その熱に起因して超音波探触子の感度が低下し、また表面温度が上昇するおそれがあるので、ノッキング層を厚くすることは好ましくない。

[0007] 本発明の課題は、背面部力振動子側に戻る反射波を低減するのにより好適な超音波探触子を実現することにある。

課題を解決するための手段

[0008] 上記課題を解決するため、本発明の超音波探触子は、被検体との間で超音波を送受する振動子と、前記振動子の背面側に配設された背面部とを備え、前記背面部は、前記振動子の背面に配設されて、前記振動子から放出される超音波を減衰させる第 1の減衰部と、前記第 1の減衰部の背面に配設されて、前記第 1の減衰部からの熱を放熱する放熱部とを有し、前記背面部は、前記振動子から放出される超音波をさらに減衰させる第 2の減衰部を有してなることを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、本発明の超音波診断装置は、上記のような超音波探触子を備えることを特徴とする。

[0009] これにより、振動子力背面部に入射した超音波は、第 1の減衰部で減衰され、さらに第 2の減衰部で減衰されるので、背面部に入射した超音波の大部分が減衰する。これにより、背面部から振動子側に戻る反射波を低減できる。

[0010] 特に、背面部として、振動子の背面側に配設される第 1の減衰部としてのバッキング層と、バッキング層の背面に配設される放熱部とを有する場合、ノッキング層と放熱部の少なくとも一方に第 2の減衰部が形成される。

これによれば、バッキング層と第 2の減衰部に入射する超音波の大部分が減衰されることになり、ノッキング層の厚みを薄くしても、探触子の被検体側表面温度の上昇を抑制できるという効果と、ノイズの基になる反射波を低減できるという効果を両立できる。

[0011] また、第 2の減衰部が第 1の減衰部としてのバッキング層内に形成される場合には、第 2の減衰部の振動子側の端面の位置が、バッキング層の振動子側の面から振動子の背面に垂直な方向に超音波の波長の整数倍だけ離れた位置となるように、該第 2 の減衰部が形成されることが好ましい。或いは、第 2の減衰部が放熱部内に形成される場合には、第 2の減衰部の振動子側の端面の位置が、バッキング層と放熱部との接合面から振動子の背面に垂直な方向に超音波の波長の整数倍だけ離れた位置となるように、該第 2の減衰部が形成されることが好ましい。このように第 2の減衰部が形成されることによって、超音波の波長の整数倍の厚みに相当する部分の音響インピ一ダンスをほぼゼロにすることができ、背面部から振動子側に戻る反射波をより一層抑制できる。

好ましくは、第 2の減衰部は空隙を有して形成される。さらに空隙には吸音材が充填されても良い。この様に構成されることによって、第 2の減衰部で超音波を減衰させる効果をさらに高めることができる。

[0012] 以上、本発明によれば、背面部力振動子側に戻る反射波を低減するのにより好適な超音波探触子を実現できる。また、超音波像に現れるノイズを低減するのにより好適な超音波診断装置を実現できる。

発明を実施するための最良の形態

[0013] (第一の実施形態）

本発明を適用した超音波探触子の第一の実施形態について図面を参照して説明する。図 1Aは、本実施形態の超音波探触子の軸方向断面を長軸方向から見た図である。図 1Bは、図 1Aの放熱ブロックを短軸方向 (図示矢印 Xの方向)から見た図である

[0014] 図 1A及び図 1Bに示すように、被検体の超音波像を撮像する際に使用される超音波探触子 1は、被検体との間で超音波を送受する振動子 10と、振動子の背面側に配設された背面部とを備えている。背面部は、振動子 10の背面側に配設されるバッキング層 (第 1の減衰部)としてのバッキング材 12と、ノッキング材 12の背面に積層された放熱部としての放熱ブロック 14を有している。なお、超音波探触子 1は、探触子ケースに収納される。

[0015] そして、本実施形態の超音波探触子 1は、図 1Bに示すように、放熱ブロック 14の内部に第 2の減衰部として空隙 16が形成されている。そして空隙 16に吸音材 (つまり超音波を吸収して減衰させる部材) 18が充填されている。放熱ブロック 14は、熱伝導率が優れた材料 (例えば、アルミニウムなどの金属)から形成されている。吸音材 18の材料としては、例えばシリコンやエポキシ榭脂など、超音波の減衰率が比較的大きい天然材料や合成材料が用いられる。

[0016] さらに超音波探触子 1について説明する。振動子 10は、被検体との間で超音波を送受する圧電素子が複数配列されている。なお、説明の便宜上、圧電素子の配列方向を長軸方向と称し、長軸方向に直交する方向を短軸方向と称する。また、振動子 1 0の超音波送受面側を被検体側と称し、反対面側を背面側と適宜称する。

[0017] 振動子 10の被検体側に、電極 20aを介在して音響整合層 22が積層されている。音響整合層 22の被検体側に音響レンズ 24が配設されている。音響整合層 22は、振動子 10と被検体との例えば中間の音響インピーダンスを有する材料カゝら形成され、振動子 10から送波された超音波を被検体内に効率よく伝達する。音響レンズ 24は、超音波を集束する凸面を有している。

[0018] 一方、振動子 10の背面に、電極 20bを介在してバッキング材 12が配設されている。

バッキング材 12は、振動子 10から背面側に送波された超音波を吸収する。放熱プロック 14は、バッキング材 12の背面に接合される接合部 14aと、接合部 14aから背面方向 (図の矢印 Y方向)に延びる板形の延在部 14bとを有する。接合部 14aは、延在部 14bに連結する側の短軸方向の断面積が延在部 14bに向うにつれて減少して形成されて!、る。換言すれば、接合部 14aは、延在部 14bに連結する側の背面が短軸方向に傾斜している。延在部 14bは、探触子ケースの把持部に対応し、短軸方向の幅が接合部 1 4aよりも小さく形成されるとともに、長軸方向の幅が接合部 14aと同じに形成されている。

[0019] 放熱ブロック 14は、延在部 14bの内部に空隙 16が形成されている。空隙 16は、放熱ブロック 14の振動子 10側の面 (つまり、ノッキング材 12と放熱ブロック 14との接合面)から厚み方向 (図の矢印 Y方向)に超音波の波長えの整数 η倍だけ離れた位置に形成されている。この場合に、後述するように、その厚みに相当する部分の音響インピーダンスをほぼゼロにすることができ、背面部力も振動子側に戻る反射波をより一層抑制でさること〖こなる。

空隙 16の形成方法としては、ドリルなどの切削加工を適用すればよい。形成された空隙 16は、延在部 14bを短軸方向に貫通し、短軸方向に平行な 2つの平面と、その各面を連結する曲面とにより区画されている。なお、空隙 16は、短軸方向に貫通せずに短軸方向の一部に形成されても良い。空隙 16を区画する平面と放熱ブロック 14の側壁との距離 Sは、例えば 7mmに設計されている。また、ノッキング材 12に近い方の空隙 16の曲面 26は、曲げ半径が例えば 8mmで振動子 10側に膨らんでいる。バッキング材 12から遠い方の曲面は、曲げ半径が例えば 8mmで背面方向 (図の矢印 Y方向)に膨らんでいる。そして、空隙 16の背面方向長さは、例えば 20mmに設計されている。なお、空隙 16は、長軸方向又は短軸方向に並べて複数形成されてもよい。また、整数 n を小さい値にして、空隙 16が放熱ブロック 14の接合部 14aに形成されても良い。或いは逆に整数 nを大きな値にして、空隙 16が放熱ブロック 14の延在部 14bの奥の方に形成されても良い。

[0020] そして、本実施形態の空隙 16に吸音材 18が充填されている。吸音材 18の材料としては、例えばシリコンやエポキシ榭脂など、超音波の減衰率が比較的大きい天然材料や合成材料を用いればょヽが、ノッキング材 12の音響インピーダンスとほぼ同じ材料を用いるのがより好ましい。

[0021] このように構成される超音波探触子 1に駆動信号が供給されると、供給された駆動信号は電極 20a, 20bを介して振動子 10に印加される。印加された駆動信号は、振動子 10により超音波に変換されて被検体に送波される。被検体から発生した反射ェコ一は、振動子 10により受波される。受波された反射エコーは、電気信号としての受信信号に変換された後、超音波探触子 1から出力される。出力された受信信号に基づき、超音波診断装置により超音波像が構成されることになる。

[0022] このような超音波探触子 1では、振動子 10力被検体に向けて超音波が送波される際、振動子 10の背面側にも超音波が射出される。射出された超音波は、バッキング材 12により大部分が減衰する。減衰せずにバッキング材 12を通過した超音波は、放熱ブロック 14に入射する。

[0023] 本実施形態によれば、吸音材 18と放熱ブロック 14の音響インピーダンスの差が比較的小さいため、放熱ブロック 14に入射した超音波は、大部分が吸音材 18に進入して減衰する。したがって、放熱ブロック 14から振動子 10側に戻る反射波を低減できる。

[0024] 特に、本実施形態によれば、ノッキング材 12の厚みを増大させずとも、つまりバツキング材 12の厚みを薄くしても、放熱ブロック 14から戻ってくる反射波を低減できる。したがって、音響レンズ 24の表面温度の上昇を抑えるとともに、ノイズの基になる反射波を低減できるという効果を両立できる。その結果、振動子 10に供給する駆動信号のエネルギを増大させることができるため、被検体の比較的深、部位に超音波を射出したり、超音波像の画質を向上させたりできる。

[0025] また、放熱ブロック 14は、振動子 10側の面 (つまり、バッキング材 12と放熱ブロック 14 との接合面)力空隙 16に至るまでの厚み Lが超音波の波長 λの整数 η倍であることから、その厚みに相当する部分の音響インピーダンスがゼロになる。したがって、放熱ブロック 14から戻ってくる反射波に起因するノイズを抑えることができる。

[0026] また、図 1A及び図 1Bに示すように、空隙 16が形成されたときでも、放熱ブロック 14とノッキング材 12との接触面積は変わらず、その接触面を介してバッキング材 12から放熱ブロック 14に熱が伝達する。伝達した熱は、放熱ブロック 14の側壁と空隙 16の平面との間の部分などを伝わった後、放熱ブロック 14の表面力も外部に放出される。このように熱の伝達経路が確保されているため、放熱ブロック 14の放熱特性の劣化を回避でき、結果として音響レンズ 24の表面温度の上昇を抑えることができる。

[0027] 図 2は、超音波探触子 1が接続された超音波診断装置 2の構成図である。超音波診断装置 2は、超音波探触子 1に駆動信号を供給するとともに超音波探触子 1から出力される受信信号を処理する送受信部 30と、送受信部 30から出力される受信信号を整相加算する整相加算部 32と、整相加算部 32から出力される受信信号に基づき超音波像を再構成する画像構成部 34と、画像構成部 34から出力される超音波像を表示する表示部 36とを備えて、る。

[0028] 図 3は、本実施形態の効果を確認するための表示例である。なお、便宜上、超音波像に現れたノイズを中心に図示する。図 3Aは、心臓を撮像したときの表示例である。図 3Aに示すように、超音波像 39と超音波像 41を並べて表示している。超音波像 39は、従前の超音波探触子を用いて撮像した画像である。超音波像 41は、本実施形態の超音波探触子 1を用いて撮像した画像である。また、本例では、吸音材 18として、減衰率が 0.81dB/mmのシリコンを用いた。図 3A力も分力るように、超音波像 41は、超音波像 39よりもノイズが著しく低減されている。また、音響レンズ 24の表面温度は、撮像開始後から 2.5時間経過後も上昇して、な、ことを確認できた。

[0029] 図 3Bは、頭蓋骨を撮像したときの表示例である。従前の超音波探触子で撮像した超音波像 43を左側に表示し、本実施形態の超音波探触子 1で撮像した超音波像 45 を右側に並べて表示している。図 3Aの場合と同様に、超音波像 45は、超音波像 43よりもノイズが著しく低減されて、る。

[0030] さらに吸音材 18として、エポキシ (商品名：ェピコート 807、製造元：ユカシェルェポキシ)、タングステン (商品名： W-2、製造元：日本新金属)、エポキシとタングステンの混合材 (混合比 16g: 57g、減衰率 1.13dB)、アクメックス (商品名：アクメックス R-ll、製造元：日本合成化工、減衰率: 2.94dBZmm)を用いても同様の結果を得ることができた。ここでの減衰率とは、常温 25°Cの環境で周波数 2MHzの超音波が減衰する割合である。なお、ここでいぅェピコート、アクメックスは登録商標である。

[0031] 以上、第一の実施形態により本発明を説明したが、これに限られるものではない。

例えば、背面部として、ノッキング材 12および放熱ブロック 14を配設した例を説明した力それに代えて、ノッキング材 12又は放熱ブロック 14のいずれか一方を配設したときでも本発明を適用できる。その場合、ノッキング材 12又は放熱ブロック 14のいずれか一方に空隙 16を形成し、空隙 16に吸音材 18を充填すればよい。

[0032] 上述したように、本実施形態によれば、放熱ブロック 14のバッキング材 12側の面から所定の距離に所定の大きさの空隙 16を形成し、空隙 16に吸音材 18を充填することにより、放熱ブロック 14から振動子 10側に戻る反射波を抑制して画像の S/Nを向上できる。さらに、ノッキング材 12の厚みを小さくできるため、振動子 10の送受信感度の劣化を低減し、また音響レンズ 24の表面温度の上昇を抑えることができる。

[0033] ここで空隙 16の位置について補足説明する。図 4は、空隙の位置を説明するための図であり、電気回路解析で使われる 4端子回路網を音響解析に用いた図である。

[0034] 図 4に示すように、ノッキング材部 46は、放熱ブロック部 47の端子 I側に一対の端子を介して接続している。放熱ブロック部 47は、端子 II側が一対の端子を介して吸音材部 48に接続している。図中の A, B, C, Dは、電気回路網理論の 4端子定数に相当する。 Zは、バッキング材部 46の音響インピーダンスを示す。 Zは、放熱ブロック部 47の

B r

音響インピーダンスを示す。 Zは、吸音材の音響インピーダンスを示す。 E , Eは、電

X 1 2 気回路網理論の電圧に相当し、 I , I

1 2は、電流に相当する。

[0035] このような 4端子回路網において、端子 I側からみる放熱ブロック部 47のインピーダンス Zは、数 1式として表される。また、放熱ブロック部 47として減衰率が小さい材料 il

を用いた場合、数 1式は数 2式として表される。なお、 λは、放熱ブロック部 47に入射する超音波の波長である。 Lは、バッキング材部 46と吸音材部 48との間に介在する放熱ブロック部 47の厚みであり、図 1の場合、放熱ブロック 14の振動子 10側の面力厚み方向に空隙 16に至るまでの距離に相当する。

[0036] [数 1]

[数 2]

(Z_r IZ_r) / sin—— L + cos—— L

x^{r N} λ λ

[0037] 同様に、端子 II側からみる放熱ブロック部 47のインピーダンス Zは、数 3式として表される。また、放熱ブロック部 47として減衰率が小さい材料を用いた場合、数 3式は数 4 式として表される。

[0038] [数 3]

画 cos—— L ' _B-rZ_r) sin

Z Λ λ

- (Z_B /Z_r)ゾ sin—— L + cos—— L

λ λ

[0039] 数 2式及び数 3式で L=n とすると、インピーダンス Zは、数 5式として表される。また

il

、インピーダンス Z は、数 6式として表される。

[0040] [数 5]

¾ = Z_x

[数 6]

[0041] 数 5式及び数 6式力も分力るように、 L=n のとき、ノッキング材部 46からは、放熱ブロック部 47のインピーダンスが吸音材部 48のインピーダンス Zに見え、吸音材部 48からは放熱ブロック部 47のインピーダンスがバッキング材部 46のインピーダンス Zに見

B

えることになる。換言すれば、図 1の放熱ブロック 14の振動子 10側の面力厚み方向に空隙 16に至るまでの厚み Lが、超音波の波長えの整数 n倍である場合、その厚み L に相当する部分の音響インピーダンスがゼロに見えることになので、放熱ブロック 14 から戻ってくる反射波に起因するノイズを低減できる。特に Z =Zの時には放熱ブロッ

B

ク部 47の端子 I側の音響インピーダンスと端子 II側の音響インピーダンスの差がゼロになるので、より一層反射波に起因するノイズを低減できる。

[0042] (第二の実施形態）本発明を適用した超音波探触子の第二の実施形態について図 5を参照して説明する。本実施形態は、三層構造の放熱部を用いる点で、空隙が形成された放熱ブロックを用いる第一の実施形態と異なる。したがって、第一の実施形態と相互に対応する箇所については同一符号を付し、相違点を中心に説明する。

[0043] 図 5は、本実施形態の超音波探触子 lbの軸方向断面を短軸方向から見た図である。図 5に示すように、超音波探触子 lbは、バッキング材 12の背面に三層構造の放熱部が配設されている。放熱部は、ノッキング材 12の背面に配設された第一の放熱層としての放熱部材 51と、放熱部材 51の背面に積層された吸音層としての吸音材 52と、吸音材 52の背面に積層された第二の放熱層としての放熱部材 53を有する。換言すれば、放熱部材 51と放熱部材 53の間に吸音材 52がサンドイッチ状に挟まれている。なお、放熱部材 53は、放熱部材 5はりも体積が大きく形成されている。また、放熱部材 5 1と放熱部材 53の材料は、第一の実施形態の放熱ブロック 14と同じであり、例えばァルミニゥムなどの金属である。

[0044] また、放熱部材の側壁に沿って延在する支持部材 54が配設されてヽる。支持部材 54は、放熱部材 51の側壁に一端側がネジなどで固定されるとともに、他端側が放熱部材 53の側壁にネジなどで固定されている。換言すれば、支持部材 54は、放熱部材 51から吸音材 52を介して放熱部材 53に至るまで側壁に沿って延在している。この支持部材 54は、伝熱性を有する例えばアルミニウムなどの金属力形成され、熱伝達路として作用する。なお、図 5の例では、支持部材 54を 2っ配設している力必要に応じて増やせばよい。

[0045] 放熱部材 51は、厚み Taが超音波の波長の整数倍であれば良ぐ図 5の例では超音波の波長と同等な例えば、 3.4mmに形成されている。ここでいう超音波とは、放熱部材 51に入射する超音波である。例えば、入射する超音波の中心周波数が 2Mhz、放熱部材 51での音速が 6800m/秒である場合、その超音波の 1波長は例えば 3.4mmとなる。また、吸音材 52は、厚み Tbが例えば 5mmに形成されている力必要に応じて決めることがでさる。

[0046] 本実施形態によれば、厚み Taが超音波の波長と同等で小さいことから、放熱部材 5 1に入射する超音波は、放熱部材 51を通過して吸音材 52に達する。これにより、吸音材 52で超音波の大部分が減衰するため、放熱部材 51からバッキング材 12側に戻る反射波を抑制でき、多重ノイズを低減できる。

[0047] また、放熱部材 51に溜まる熱は、支持部材 54を介して放熱部材 53に導かれる。導かれた熱は、放熱部材 53の表面積を介して効率よく外部に放出される。したがって、音響レンズ 24の表面温度の上昇を抑制できる。

[0048] (第三の実施形態）

本発明を適用した超音波探触子の第三の実施形態について図 6を参照して説明する。本実施形態は、空隙の位置と大きさが第一の実施形態と異なる。したがって、第一の実施形態と相互に対応する箇所については同一符号を付し、相違点を中心に説明する。

[0049] 図 6は、本実施形態の超音波探触子 lcの軸方向断面を長軸方向から見た図である。図 6に示すように、超音波探触子 lcは、放熱ブロック 14の接合部 14aに空隙 60が形成されている。空隙 60は、接合部 14aを長軸方向に貫通し、ノ¾ /キング材 12の背面に平行な 2つの平面と、その各平面を連結する曲面とにより区画されている。なお、空隙 60は、長軸方向に貫通せずに長軸方向の一部に形成されても良い。平面間の距離 Uaは、例えば 5mmに設計されている。曲面は、曲げ半径が例えば 2.5mmで接合部 14 aの壁側に膨らんでいる。このような空隙 60に吸音材 62が充填されている。吸音材 62 の材質については、第一の実施形態のものと同じである。

[0050] なお、ノッキング材 12の背面 (つまり、ノッキング材 12と接合部 14aとの接合面)から空隙 60の上面 (振動子側の端面)までの厚み Ubは、超音波の波長の整数倍であれば良ぐ図 6の例では、超音波の波長と同等な例えば、 3.4mmに設計されている。また、空隙 60の曲面力も接合部 14aの側壁までの最短厚み Ucは、例えば lmmに設計されている。

[0051] 本実施形態によれば、厚み Ubが超音波の波長と同等で小さいことから、バッキング材 12から接合部 14aに入射した超音波は、厚み Ubに相当する部分を通過して空隙 60 の吸音材 62でほとんどが減衰する。これにより、放熱ブロック 14からバッキング材 12側に戻る超音波を抑制でき、多重ノイズを低減できる。

[0052] また、バッキング材 12の熱が放熱ブロック 14に伝わると、伝わった熱が厚み Ucに相当する部分などを介し、延在部 14b側に伝達する。延在部 14bは体積が比較的大きく形成されているため、延在部 14bの表面積力熱を効率よく外部に放出できる。換言すれば、厚み Ucに相当する部分が熱伝達路として作用するため、熱伝達路としての別部材の配設が不要になり、超音波探触子 lcの構造が簡素になる。

[0053] 図 7は、本実施形態の他の例の超音波探触子 Idの軸方向断面を短軸方向から見た図である。図 7に示すように、超音波探触子 Idが図 6の例と異なる点は、接合部 14a を長軸方向に貫通する空隙 60に代えて、接合部 14aを短軸方向に貫通する空隙 70 が形成されていることにある。なお、空隙 60は、短軸方向に貫通せずに短軸方向の一部に形成されても良い。これにより、図 6の例と同様な効果を得ることができる。

[0054] 図 8Aは、本実施形態の他の例の超音波探触子 leの軸方向断面を長軸方向から見た図である。図 8Bは、図 8Aの放熱ブロック 14を短軸方向 (図の矢印 Xの方向)から見た図である。

図 8に示すように、超音波探触子 leが図 6の例と異なる点は、接合部 14aを長軸方向に貫通する空隙 60に加えて、接合部 14aを短軸方向に貫通する空隙 72も形成されていることにある。換言すれば、空隙 60と空隙 72は、互いに直交して形成されている。なお、図 8Bに示すように、空隙 72は、長軸方向の幅 Wが例えば 10mmに設計されている。本例によれば、放熱ブロック 14からバッキング材 12側に戻る超音波をより一層抑制できる。

[0055] 以上、第三の実施形態により本発明を説明したが、これに限られるものではない。

例えば、ノッキング材 12と放熱ブロック 14との接合面形状力特許文献 1の図 7〜図 1 0に記載されて、るように、振動子 10の短軸方向に変化するように形成されても良！、。そして接合面形状に対応して、空隙 60又は空隙 72の接合面側の面と接合面との間の厚み Ub力超音波の波長の整数倍となるように空隙が形成されて、ればよ!/、。

[0056] (第四の実施形態）

本発明を適用した超音波探触子の第四の実施形態について説明する。本実施形態は、空隙を中空にする点で、空隙に吸音材を充填する第一の実施形態と異なる。したがって、第一の実施形態と相互に対応する箇所については同一符号を付し、相違点を中心に説明する。 [0057] 本実施形態も図 1を用いて説明する。

本実施形態によれば、空隙 16は空洞に形成されるから、空隙 16と放熱ブロック 14との間の音響インピーダンスの差が比較的大きくなる。したがって、ノッキング材 12から放熱ブロック 14に入射した超音波は、空隙 16を形成する曲面 26で入射方向とは異なる方向に反射される。その結果、振動子 10側に戻る反射波を低減できる。

[0058] しかも、空隙 16の曲面 26で反射された超音波は、放熱ブロック 14の界面や空隙 16 の面で反射を繰り返す。これにより、放熱ブロック 14での超音波の伝播経路を放熱ブロック 14の厚み以上に長くできる。したがって、超音波は放熱ブロック 14内を伝播する過程で徐々に減衰するため、放熱ブロック 14から振動子 10側に戻る反射波を低減してノイズを抑制できる。

[0059] また、空隙 16の曲面 26は図 1のものに限られず、いずれの形態でもよい。要するに、空隙 16の振動子 10側の面の少なくとも一部力振動子 10の背面又はバッキング材 12 と放熱ブロック 14との接合面に対して平行とならいにように (例えば傾斜して)形成されれば、空隙 16で反射した超音波が振動子 10側に直接的に戻ることが回避され、背面部から振動子側に戻る反射波を一層低減できる。

[0060] (第五の実施形態）

本発明を適用した超音波探触子の第五の実施形態について図 9と図 10を参照して説明する。本実施形態は、空隙の形状と個数とが第一の実施形態と異なる。したがつて、第一の実施形態と相互に対応する箇所については同一符号を付し、相違点を中心に説明する。

[0061] 図 9Aは、本実施形態の超音波探触子 Ifの軸方向断面を長軸方向力も見た図である。図 9Aに示すように、超音波探触子 Ifは、放熱ブロック 14の接合部 14aに複数の空隙 60が形成されている。空隙 60の各々は、接合部 14aを長軸方向に貫通し、略円形の断面形状を有して形成されている。各断面形状の直径 Uaは、例えば 5mmに設計されている。そして、このような複数の空隙 60の少なくとも一つに吸音材 62が充填されても良い。図 9Aは全ての空隙に吸音材 62が充填されている例を示している。吸音材 62の材質については、第一の実施形態のものと同じである。

[0062] 複数の空隙 60の各々は、ノッキング材 12の背面 (つまり、ノッキング材 12と接合部 14 aとの接合面)力も等距離となるように形成されており、バッキング材 12の背面力も各空隙の上面 (振動子側の端面)までの厚み Ubは、超音波の波長の整数倍となるように形成されている。この例では厚み Ubは超音波の波長と同等な例えば、 3.4mmに設計されている場合が示されている。また、両端の空隙 60の曲面力も接合部 14aの側壁までの最短厚み Ucと空隙間の隙間は、例えば lmmに設計されている。

[0063] 本実施形態によれば、前述の第三の実施形態の効果と同様に、厚み Ubが超音波の波長と同等で小さいことから、ノッキング材 12から接合部 14aに入射した超音波は、厚み Ubに相当する部分を通過して各空隙 60の吸音材 62でほとんどが減衰する。これにより、放熱ブロック 14からバッキング材 12側に戻る超音波を抑制でき、多重ノイズを低減できる。

[0064] また、バッキング材 12の熱が放熱ブロック 14に伝わると、伝わった熱が厚み Ucに相当する部分及び各空隙の隙間部分を介し、延在部 14b側に伝達する。換言すれば、厚み Ucに相当する部分及び各空隙の隙間部分が熱伝達路として作用するため、熱伝達路としての別部材の配設が不要になり、超音波探触子 Ifの構造が簡素になる。

[0065] 図 9Bは、本実施形態の他の例の超音波探触子 lgの軸方向断面を短軸方向 (図の矢印 Xの方向)から見た図である。図 9Bに示すように、超音波探触子 lgが図 9Aの例と異なる点は、接合部 14aを長軸方向に貫通する複数の空隙 60に代えて、接合部 14a を短軸方向に貫通する複数の空隙 70が形成されていることにある。そして、複数の空隙 70の各々は、ノッキング材 12の背面 (つまり、バッキング材 12と接合部 14aとの接合面)力も等距離となるように形成されて良いことも図 9Aと同様である。また、このような複数の空隙 70の少なくとも一つに吸音材 62が充填されることも図 9Aと同様である。図 9Bは全ての空隙に吸音材 62が充填されている例を示している。吸音材 62の材質については、第一の実施形態のものと同じである。

また、ノッキング材 12の背面力複数の空隙 70の上面までの厚み Ub、両端の空隙の曲面から接合部 14aの側壁までの最短厚み Uc、及び空隙間の隙間の具体的寸法も、図 9Aの場合と同様である。これにより、図 9Aの例と同様な効果を得ることができる

[0066] 図 9に示した実施形態は、空隙の断面形状が略円形の例を説明したが、空隙の断面形状は略円形に限らず、他の場合も可能である。他の断面形状の実施形態を図 1 0に示す。

図 10Aは、本実施形態の他の例の超音波探触子 ljの軸方向断面を長軸方向から見た図であり、図 10Bは、本実施形態の他の例の超音波探触子 lkの軸方向断面を短軸方向 (図の矢印 Xの方向)から見た図である。何れの例も、各々が略三角形の断面形状を有する複数の空隙 60, 70が形成されており、且つ、隣接する空隙同士が、背面方向 (図の矢印 Y方向)に関して反転した形状を有して形成されている。

[0067] また、複数の空隙 60, 70の各々は、バッキング材 12の背面 (つまり、バッキング材 12 と接合部 14aとの接合面)力も等距離となるように形成されている。各部分の具体的寸法は図 9の場合と同様であり、ノッキング材 12の背面力各空隙の上面 (振動子側の端面)までの厚み Ubは、超音波の波長の整数倍となるように形成されている。この例では厚み Ubは、超音波の波長と同等な、例えば 3.4mmに設計されている。また、両端の空隙の頂点から接合部 14aの側壁までの最短厚み Ucと空隙間の隙間は、例えば 1 mmに設計されている。これにより、図 9の例と同様な効果を得ることができる。

[0068] 以上の第五の実施形態の説明では、各々が同じ大きさと形状を有する複数の空隙が形成されている例を説明したが、複数の空隙の各々の大きさと形状は同一でなぐ少なくとも 2つは異なっても良い。例えば、断面形状が略円形の空隙や多角形の空隙等がランダムに形成されていても良い。その際に必要なことは、バッキング材 12の背面 (つまり、ノッキング材 12と接合部 14aとの接合面)力も最も近い複数の空隙の上面（振動子側の端面)がノッキング材 12の背面に平行な面上に揃って形成されており、ノッキング材 12の背面力もそれら複数の空隙の上面 (振動子側の端面)までの厚み U bが、超音波の波長の整数倍となるように形成されてヽることである。

[0069] 以上、第一ないし第五の実施形態により本発明を説明したが、これに限られるものではない。

例えば、振動子 10の超音波送受面が矩形の例を説明したが、超音波送受面が円形のものにも本発明を適用できる。要するに、振動子 10の背面側に少なくとも背面部としてのバッキング材 12が配置されていれば良ぐ好ましくは、振動子 10の背面側に背面部としてのバッキング材 12や放熱ブロック 14が配設されてヽる形態であれば、本発明を適用できる。

また、空隙の配設位置、形状、個数等は、前述の第一ないし第五の実施形態に限られるものではなぐ以下の実施形態も可能である。

[0070] 例えば、放熱ブロック 14の長手方向に複数の空隙が間隔を空けて形成されても良い。図 11(A)にその例を示す。ただし、図 11(A)は、超音波探触子の軸方向断面を長軸方向から見た図であり、背面部のみを図示しており、他の部分の図示は省略されている。他の図 11(B)〜(D)も同様である。図 10(A)は、バッキング材 12の背面力も超音波の波長の整数倍の厚み Ublを空けて厚み Ualの空隙が形成され、次に、超音波の波長の整数倍の厚み Ub2を空けて厚み Ua2の空隙が形成され、次に、超音波の波長の整数倍の厚み Ub3を空けて厚み Ua3の空隙が形成され、次に、超音波の波長の整数倍の厚み η λを空けて厚み Ua4の空隙が形成されている例を示している。各空隙にはそれぞれ吸音材が充填されても良い。尚、図 11(A)は 4つの空隙が形成されている例を示している力 2つ又は 3つ、或いは 5つ以上の空隙が形成されても良い。

[0071] また例えば、放熱ブロック 14の接合部 14aから延在部 14bにまで跨って空隙が形成されても良い。つまり、空隙の厚みは超音波の十分な減衰効果が得られる範囲で任意に設計することが可能である。図 11(B)にその例を示す。図 11(B)は、放熱ブロック 14 の接合部 14aから延在部 14bにまで空隙が形成されている例を示している。その空隙に吸音材が充填されても良い。

[0072] また例えば、ノッキング材 12に空隙が形成されてもよい。その例を図 11(C)に示す。

図 11(C)の例では、バッキング材 12の振動子 10側の面力空隙の上面 (振動子側の端面)までの厚み Ubは、超音波の波長の整数倍に設計されている。そして空隙には吸音材が充填されても良い。この形態によれば、振動子からバッキング材に入射した超音波は、厚み Ubに相当する部分を通過して空隙の吸音材でほとんどが減衰する。これにより、振動子に戻る超音波を抑制でき、多重ノイズを低減できる。

[0073] また例えば、ノッキング材 12と放熱ブロック 14の両方に空隙が形成されてもよい。その例を図 11(D)に示す。図 11(D)は、振動子 10の背面から超音波の波長の整数倍の厚み Ublを空けて厚み Ualの空隙がバッキング材 12内に形成され、さらに、バッキング材 12の背面力超音波の波長の整数倍の厚み Ub2を空けて厚み Ua2の空隙が放熱ブロック 14内に形成されている例を示している。そして、各空隙にはそれぞれ吸音材が充填されても良い。

[0074] また例えば、上述の図 11(A)〜(D)の例を任意に組み合わせた構成としても良い。

また例えば、上述の図 11(A)〜(D)の例は、超音波探触子の長軸方向に空隙が形成された例を示しているが、短軸方向にも、上記図 11(A)〜(D)の例と同様に、空隙が形成されても良い。

なお、上記図 11(A)〜(D)の例で示された空隙の形状に限定されることなぐ例えば図 9と図 10に示された様な略円形や三角形、或いは多角形の断面を有し、大きさの異なる空隙力 S1以上形成されても良い。

図面の簡単な説明

[0075] [図 1]本発明を適用した第一の実施形態の超音波探触子の構成図である。

[図 2]図 1の超音波探触子が接続された超音波診断装置の構成図である。

[図 3]図 2の超音波診断装置により撮像された超音波像の表示例である。

[図 4]図 3の超音波探触子に形成される空隙の位置を説明するための図である。

[図 5]本発明を適用した第二の実施形態の超音波探触子の構成図である。

[図 6]本発明を適用した第三の実施形態の超音波探触子の構成図である。

[図 7]図 6の超音波探触子の第一の他の例の構成図である。

[図 8]図 6の超音波探触子の第二の他の例の構成図である。

[図 9]本発明を適用した第五の実施形態の超音波探触子の構成図である。

[図 10]図 9の超音波探触子の他の例の構成図である。

[図 11]空隙の配置例の他の例を示す図である。

符号の説明

[0076] 1 超音波探触子、 10 振動子、 12 ノッキング材、 14 放熱ブロック、 16 空隙、

Claims

請求の範囲

[1] 被検体との間で超音波を送受する振動子と、前記振動子の背面側に配設された背面部と、を備え、

前記背面部は、

前記振動子の背面に配設されて、前記振動子から放出される超音波を減衰させる第 1の減衰部と、

前記第 1の減衰部の背面に配設されて、前記第 1の減衰部からの熱を放熱する放熱部と、

を有する超音波探触子において、

前記背面部は、前記振動子力放出される超音波をさらに減衰させる第 2の減衰部を有してなることを特徴とする超音波探触子。

[2] 請求項 1記載の超音波探触子において、

前記第 2の減衰部は、前記放熱部内であって、該放熱部と前記第 1の減衰部との接合面から離れた位置に形成されていることを特徴とする超音波探触子。

[3] 請求項 1記載の超音波探触子において、

前記第 2の減衰部は、前記第 1の減衰部内であって、該第 1の減衰部の前記振動子側の面力離れた位置に形成されていることを特徴とする超音波探触子。

[4] 請求項 2記載の超音波探触子にお、て、

前記第 2の減衰部の前記振動子側の端面の位置が、前記接合面から前記振動子の背面に垂直な方向に前記超音波の波長の整数倍だけ離れた位置となるように、該第 2の減衰部が形成されていることを特徴とする超音波探触子。

[5] 請求項 3記載の超音波探触子において、

前記第 2の減衰部の前記振動子側の端面の位置が、前記第 1の減衰部の前記振動子側の面力前記振動子の背面に垂直な方向に前記超音波の波長の整数倍だけ離れた位置となるように、該第 2の減衰部が形成されて、ることを特徴とする超音波探触子。

[6] 請求項 1記載の超音波探触子において、

前記第 2の減衰部は、前記背面部内における前記振動子の長軸方向の少なくとも一部に形成されていることを特徴とする超音波探触子。

[7] 請求項 1記載の超音波探触子において、

前記第 2の減衰部は、前記背面部内における前記振動子の短軸方向の少なくとも一部に形成されていることを特徴とする超音波探触子。

[8] 請求項 6又は 7記載の超音波探触子にお、て、

前記第 2の減衰部は、前記背面部の一方の面力他方の面まで貫通して形成されてヽることを特徴とする超音波探触子。

[9] 請求項 2記載の超音波探触子において、

前記放熱部は、前記第 1の減衰部との接合部と、該接合部から前記振動子の背面に垂直な方向に伸びる延在部とを有してなり、

前記第 2の減衰部は、前記接合部と前記延在部の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする超音波探触子。

[10] 請求項 2記載の超音波探触子において、

前記第 2の減衰部は、少なくとも一つの空隙を有することを特徴とする超音波探触子。

[11] 請求項 10記載の超音波探触子において、

前記空隙は、前記振動子の背面に平行な二つの面と、該二つの面を連結する曲面とにより形成されていることを特徴とする超音波探触子。

[12] 請求項 11記載の超音波探触子において、

前記二つの面の内の前記第 1の減衰部側の面の少なくとも一部は、前記接合面に対して平行とならなヽように形成されて!ヽることを特徴とする超音波探触子。

[13] 請求項 10記載の超音波探触子において、

前記空隙は、複数形成されて、

二以上の前記空隙の各々は、前記振動子側の面の位置が、前記接合面から等距離となるように形成されていることを特徴とする超音波探触子。

[14] 請求項 10記載の超音波探触子において、

少なくとも一つの前記空隙の断面形状が、略円形となるように形成されていることを特徴とする超音波探触子。

[15] 請求項 10記載の超音波探触子において、

少なくとも一つの前記空隙の断面形状が、略三角形となるように形成されていることを特徴とする超音波探触子。

[16] 請求項 15記載の超音波探触子において、

前記略三角形の断面形状を有して隣接する 2つの空隙は、前記振動子の背面に垂直な方向に関して互ヽに反転した断面形状を有して形成されて、ることを特徴とする超音波探触子。

[17] 請求項 10記載の超音波探触子において、

少なくとも一つの前記空隙には、吸音材が充填されていることを特徴とする超音波探触子。

[18] 請求項 17記載の超音波探触子において、

前記吸音材は、シリコン又はエポキシ榭脂を含むことを特徴とする超音波探触子。

[19] 請求項 2記載の超音波探触子において、

前記放熱部の少なくとも一部が、前記振動子の背面に垂直な方向への熱伝達路となるように該放熱部内に前記第 2の減衰部が形成されていることを特徴とする超音波探触子。

[20] 請求項 1記載の超音波探触子において、

前記放熱部は、前記第 1の減衰部に接合する第一の放熱部と、該第一の放熱部よりも前記振動子カゝら離れた位置に形成されている第二の放熱部と、前記第一の放熱部と前記第二の放熱部とを熱的且つ機械的に連結する連結部と、を有し、

前記第 2の減衰部は、前記第一の放熱部と前記第二の放熱部とに挟まれて形成されてヽることを特徴とする超音波探触子。

[21] 被検体との間で超音波を送受する振動子と該振動子の背面側に配設された背面部とを備えた探触子と、前記探触子に駆動信号を供給するとともに該探触子力出力される受信信号を処理する送受信部と、前記送受信部力出力される受信信号を整相加算する整相加算部と、前記整相加算部から出力される受信信号に基づき超音波像を再構成する画像構成部と、前記画像構成部から出力される超音波像を表示する表示部とを備え、前記背面部は、

前記振動子の背面に配設されて、前記振動子力放出される超音波を減衰させる第 1の減衰部と、

を有する超音波診断装置において、

前記背面部は、前記振動子から放出される超音波をさらに減衰させる第 2の減衰部を有してなることを特徴とする超音波診断装置。