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JP4619845B2 - Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents

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JP4619845B2
JP4619845B2 JP2005088169A JP2005088169A JP4619845B2 JP 4619845 B2 JP4619845 B2 JP 4619845B2 JP 2005088169 A JP2005088169 A JP 2005088169A JP 2005088169 A JP2005088169 A JP 2005088169A JP 4619845 B2 JP4619845 B2 JP 4619845B2
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ultrasonic
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稔 青木
寿 中村
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Toshiba Corp
Toshiba Medical Systems Corp
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Description

この発明は、広い指向特性を有する超音波プローブ、及びその超音波プローブを備えた超音波診断装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic probe having a wide directivity and an ultrasonic diagnostic apparatus including the ultrasonic probe.

被検体内を超音波で走査し、被検体内からの反射波から生成した受信信号に基づいて、被検体の内部状態を画像化する超音波診断装置が知られている。このような超音波診断装置は、圧電振動子を備えた超音波プローブにより被検体内に超音波を送信し、被検体内部で音響インピーダンスの不整合によって生じる反射波を超音波プローブで受信して受信信号を生成する。   2. Description of the Related Art There is known an ultrasonic diagnostic apparatus that scans an inside of a subject with ultrasonic waves and images an internal state of the subject based on a reception signal generated from a reflected wave from the inside of the subject. Such an ultrasonic diagnostic apparatus transmits ultrasonic waves into a subject using an ultrasonic probe including a piezoelectric vibrator, and receives reflected waves generated by acoustic impedance mismatches within the subject using the ultrasonic probe. Generate a received signal.

超音波プローブは送信信号に基づいて振動して超音波を発生し、反射波を受けて受信信号を生成する圧電振動子を走査方向に複数個、配置している。このような超音波プローブでは、圧電振動子に印加する信号に遅延時間を与えて、送信及び受信する超音波を電子的に集束及び偏向させて走査している。超音波を集束させることにより、超音波ビームを細かくすることができるため、分解能を向上させることができる。また、超音波ビームを扇形状に偏向させることにより、広い視野角を得ることができる。超音波を集束及び偏向させるためには、圧電振動子の配列方向に対して、個々の圧電振動子の超音波指向特性を広くすることが重要である。超音波の指向特性を広くするために、従来から様々な提案がなされている(例えば特許文献1)。   The ultrasonic probe oscillates based on the transmission signal to generate ultrasonic waves, and a plurality of piezoelectric vibrators that receive the reflected waves and generate reception signals are arranged in the scanning direction. In such an ultrasonic probe, a delay time is given to a signal applied to the piezoelectric vibrator, and ultrasonic waves to be transmitted and received are electronically focused and deflected for scanning. Since the ultrasonic beam can be made fine by focusing the ultrasonic wave, the resolution can be improved. Further, a wide viewing angle can be obtained by deflecting the ultrasonic beam into a fan shape. In order to focus and deflect the ultrasonic waves, it is important to widen the ultrasonic directivity characteristics of the individual piezoelectric vibrators with respect to the arrangement direction of the piezoelectric vibrators. Various proposals have been made in the past to widen the directivity characteristics of ultrasonic waves (for example, Patent Document 1).

ところで、圧電振動子の音響インピーダンスと被検体の音響インピーダンスとの音響整合を図る目的で、圧電振動子の上に走査方向に複数に分割された音響整合層を設け、その音響整合層を介して超音波の送受信が行われている。この音響整合層を多層構造とする場合もあり、圧電振動子から離れている層ほど音響インピーダンスを小さくし、音響整合を良好にしている。   By the way, in order to achieve acoustic matching between the acoustic impedance of the piezoelectric vibrator and the acoustic impedance of the subject, an acoustic matching layer divided into a plurality in the scanning direction is provided on the piezoelectric vibrator, and the acoustic matching layer is interposed therebetween. Ultrasound is being transmitted and received. In some cases, the acoustic matching layer has a multi-layer structure, and the acoustic impedance is reduced as the layer is farther from the piezoelectric vibrator to improve the acoustic matching.

このように圧電振動子と被検体との音響整合を良好にするのは、圧電振動子の音響インピーダンスと被検体の音響インピーダンスとの差が大きいと、圧電振動子から被検体に超音波を送信する際、被検体での超音波の反射損失が大きくなってしまうからである。そのことにより、被検体への超音波の送信を効率良く行うことができず、画質の良い画像を得ることができないからである。   In this way, the acoustic matching between the piezoelectric vibrator and the subject is improved because if the difference between the acoustic impedance of the piezoelectric vibrator and the acoustic impedance of the subject is large, ultrasonic waves are transmitted from the piezoelectric vibrator to the subject. This is because the reflection loss of the ultrasonic wave at the subject increases. This is because the ultrasonic wave cannot be efficiently transmitted to the subject, and an image with good image quality cannot be obtained.

ここで、図5を参照しつつ従来の超音波プローブの構成について説明する。図5は、超音波プローブを走査方向(配列方向)に直交する方向から見た図である。超音波プローブは、背面材21の上に圧電振動子22が設けられ、圧電振動子22の上に音響整合層23、24が設けられている。さらに、音響整合層24の上に音響レンズ(図示しない)が設けられている。圧電振動子22、音響整合層23、24は、走査方向(配列方向)に複数に分割されて配列されている。このような超音波プローブでは、圧電振動子22は音響整合層23、24を介して超音波の送受信を行う。   Here, the configuration of a conventional ultrasonic probe will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram of the ultrasonic probe as viewed from a direction orthogonal to the scanning direction (arrangement direction). In the ultrasonic probe, a piezoelectric vibrator 22 is provided on a back material 21, and acoustic matching layers 23 and 24 are provided on the piezoelectric vibrator 22. Further, an acoustic lens (not shown) is provided on the acoustic matching layer 24. The piezoelectric vibrator 22 and the acoustic matching layers 23 and 24 are divided and arranged in the scanning direction (arrangement direction). In such an ultrasonic probe, the piezoelectric vibrator 22 transmits and receives ultrasonic waves via the acoustic matching layers 23 and 24.

超音波の波長をλとした場合、音響整合層23、24の厚さt(超音波の送受信方向の幅)は、音響整合の観点から一般的に(λ/4)程度に設計される。また、超音波プローブの設計においては、超音波プローブの有効口径、素子数、超音波振動子22の幅d1(配列方向の幅)などが優先されて設計されるため、音響整合層23、24の幅(配列方向の幅)はその設計に制約されて決定されることが多い。   When the wavelength of the ultrasonic wave is λ, the thickness t (width in the transmission / reception direction of the ultrasonic wave) of the acoustic matching layers 23 and 24 is generally designed to be about (λ / 4) from the viewpoint of acoustic matching. In designing the ultrasonic probe, the effective diameter of the ultrasonic probe, the number of elements, the width d1 (width in the arrangement direction) of the ultrasonic transducer 22 and the like are given priority, so that the acoustic matching layers 23 and 24 are designed. In many cases, the width (width in the arrangement direction) is determined by the design.

特開平11−205899号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-205899

しかしながら、圧電振動子22の寸法が優先されて超音波プローブが設計されて、複数に分割されて配列されている各音響整合層24のアスペクト比(幅d1/厚さt)の値が1程度になる場合、超音波が伝播する送受信方向の振動と、送受信方向に直交する走査方向(配列方向)の振動(横振動)とが干渉し、圧電振動子22の配列方向の指向特性を狭めてしまう。そのことにより、超音波ビームの指向角度が制限されるため大きい偏向角においては感度が不足し、その結果、良好な画像が得られないため、診断能の低下を招いていた。従って、診断能を向上させるためには、各圧電振動子の指向特性を向上させる(広くする)必要があった。   However, the ultrasonic probe is designed with priority given to the dimensions of the piezoelectric vibrator 22, and the value of the aspect ratio (width d1 / thickness t) of each acoustic matching layer 24 divided into a plurality of parts is about 1. In this case, the vibration in the transmission / reception direction in which the ultrasonic wave propagates interferes with the vibration (lateral vibration) in the scanning direction (arrangement direction) orthogonal to the transmission / reception direction, thereby narrowing the directivity characteristics of the piezoelectric vibrator 22 in the arrangement direction. End up. Accordingly, since the directivity angle of the ultrasonic beam is limited, the sensitivity is insufficient at a large deflection angle, and as a result, a good image cannot be obtained, resulting in a deterioration in diagnostic ability. Therefore, in order to improve the diagnostic ability, it is necessary to improve (widen) the directivity characteristics of each piezoelectric vibrator.

この発明は上記の問題点を解決するものであり、音響整合層の配列された方向の幅を圧電振動子の配列された方向の幅よりも狭くすることにより音響整合層のアスペクト比を小さくし、そのことにより、横振動の影響を低減して各圧電振動子の指向特性を向上させる(広くする)ことを目的とする。   The present invention solves the above-described problems and reduces the aspect ratio of the acoustic matching layer by making the width in the direction in which the acoustic matching layers are arranged narrower than the width in the direction in which the piezoelectric vibrators are arranged. Therefore, an object is to improve (widen) the directivity of each piezoelectric vibrator by reducing the influence of lateral vibration.

請求項1に記載の発明は、所定方向に配列された複数の圧電振動子と、各圧電振動子それぞれに重ねて設けられた音響整合層と、を有し、前記音響整合層が重ねられている方向に超音波の送受信を行う超音波プローブであって、各音響整合層の前記配列された方向の幅は、前記各音響整合層の前記送受信の方向の幅よりも狭く、前記各圧電振動子の前記配列された方向の幅は、前記各圧電振動子の前記送受信の方向に一定であり、前記各音響整合層の前記配列された方向の幅は、前記各圧電振動子の前記配列された方向の幅よりも狭いことを特徴とする超音波プローブである。 The invention according to claim 1 includes a plurality of piezoelectric vibrators arranged in a predetermined direction, and an acoustic matching layer provided to overlap each of the piezoelectric vibrators, and the acoustic matching layers are stacked. An ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves in a direction in which each acoustic matching layer has a width in the arranged direction that is narrower than a width in the transmission and reception direction of each acoustic matching layer, and each piezoelectric vibration The width of the arranged direction of the child is constant in the transmission / reception direction of the piezoelectric vibrators, and the width of the acoustic matching layer in the arranged direction is the arrangement of the piezoelectric vibrators. This is an ultrasonic probe characterized by being narrower than the width in the selected direction.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の超音波プローブであって、前記各音響整合層の前記送受信の方向の幅は、前記圧電振動子の前記配列された方向の幅とほぼ等しいことを特徴とするものである。   The invention according to claim 2 is the ultrasonic probe according to claim 1, wherein a width of each acoustic matching layer in the transmission / reception direction is substantially equal to a width of the piezoelectric vibrators in the arranged direction. It is characterized by being equal.

この発明は、例えば、各音響整合層の送受信方向の幅と、各圧電振動子の配列方向の幅とがほぼ等しい条件において、各音響整合層の配列方向の幅を、各圧電振動子の配列方向の幅よりも狭くすることにより、各音響整合層のアスペクト比を小さくするものである。このようにアスペクト比を小さくすることで、横振動を低減することが可能となり、圧電振動子の指向特性を広くすることが可能となる。   In the present invention, for example, under the condition that the width of each acoustic matching layer in the transmission / reception direction is substantially equal to the width in the arrangement direction of each piezoelectric vibrator, the width in the arrangement direction of each acoustic matching layer is By making it narrower than the width in the direction, the aspect ratio of each acoustic matching layer is reduced. By reducing the aspect ratio in this manner, it is possible to reduce lateral vibration and to widen the directivity characteristics of the piezoelectric vibrator.

請求項3に記載の発明は、所定方向に配列された複数の圧電振動子と、各圧電振動子それぞれに重ねて設けられた複数層からなる音響整合層と、を有し、前記音響整合層が重ねられている方向に超音波の送受信を行う超音波プローブであって、前記複数層のうち先端の層の前記配列された方向の幅は、前記先端の層の前記送受信の方向の幅よりも狭く、前記各圧電振動子の前記配列された方向の幅は、前記各圧電振動子の前記送受信の方向に一定であり、前記先端の層の前記配列された方向の幅は、前記各圧電振動子の前記配列された方向の幅よりも狭いことを特徴とする超音波プローブである。 The invention according to claim 3 has a plurality of piezoelectric vibrators arranged in a predetermined direction and a plurality of acoustic matching layers provided to overlap each piezoelectric vibrator, and the acoustic matching layer An ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves in a direction in which the layers are stacked, and the width of the arranged layers of the tip layers of the plurality of layers is greater than the width of the tip layers in the direction of transmission and reception The width of the arranged directions of the piezoelectric vibrators is constant in the direction of transmission / reception of the piezoelectric vibrators, and the width of the arranged direction of the tip layer is the width of the piezoelectric vibrators. The ultrasonic probe is characterized by being narrower than the width of the transducers in the arranged direction.

請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の超音波プローブであって、前記先端の層の前記送受信の方向の幅は、前記圧電振動子の前記配列された方向の幅とほぼ等しいことを特徴とするものである。   The invention according to claim 4 is the ultrasonic probe according to claim 3, wherein the width of the transmitting / receiving direction of the tip layer is substantially equal to the width of the piezoelectric vibrators in the arranged direction. It is characterized by this.

請求項5に記載の発明は、請求項3又は請求項4のいずれかに記載の超音波プローブであって、前記圧電振動子から離れて設けられている層ほど前記配列された方向の幅が狭いことを特徴とするものである。   The invention according to claim 5 is the ultrasonic probe according to claim 3 or 4, wherein the width of the arranged direction is closer to the layer provided farther from the piezoelectric vibrator. It is characterized by being narrow.

請求項6に記載の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の超音波プローブであって、前記配列された方向においては、前記各圧電振動子の間及び前記各音響整合層の間に充填材が充填されていることを特徴とするものである。   A sixth aspect of the present invention is the ultrasonic probe according to any one of the first to fifth aspects, wherein the piezoelectric transducers are arranged between the piezoelectric vibrators and the acoustic matching layers in the arranged direction. It is characterized by being filled with a filler.

請求項7に記載の発明は、請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の超音波プローブと、前記超音波プローブにより被検体に対して超音波を送受信させ、前記被検体からの反射波に基づいて超音波画像を生成する画像生成手段と、を有することを特徴とする超音波診断装置である。   According to a seventh aspect of the present invention, the ultrasonic probe according to any one of the first to sixth aspects and the ultrasonic wave are transmitted / received to / from the subject by the ultrasonic probe, and the reflected wave from the subject is detected. And an image generation means for generating an ultrasonic image based on the ultrasonic diagnostic apparatus.

この発明によると、音響整合層の配列された方向の幅が圧電振動子の配列された方向の幅よりも狭いため、音響整合層における横振動を低減することができ、そのことにより、圧電振動子の指向特性を広くすることが可能となる。具体的には、音響整合層の送受信の方向の幅が圧電振動子の配列された方向の幅とほぼ等しい条件下で、音響整合層の配列された方向の幅が圧電振動子の配列された方向の幅より狭いため、音響整合層の配列された方向の幅は、音響整合層の送受信の方向の幅よりも狭くなる。つまり、アスペクト比が1より小さくなるため横振動を軽減することができ、その結果、指向特性を広くすることが可能となる。このことは超音波を受信する場合も同じである。圧電振動子の指向特性が広くなることにより、より広い角度から生体情報を収集することができるため、診断能を向上させることが可能となる。   According to the present invention, since the width in the direction in which the acoustic matching layers are arranged is narrower than the width in the direction in which the piezoelectric vibrators are arranged, it is possible to reduce the lateral vibration in the acoustic matching layer, thereby reducing the piezoelectric vibration. It becomes possible to widen the directivity of the child. Specifically, under the condition that the width of the acoustic matching layer in the transmission / reception direction is substantially equal to the width of the direction in which the piezoelectric vibrators are arranged, the width in the direction in which the acoustic matching layers are arranged is arranged in the piezoelectric vibrators. Since it is narrower than the width in the direction, the width in the direction in which the acoustic matching layers are arranged becomes narrower than the width in the transmission / reception direction of the acoustic matching layer. That is, since the aspect ratio is smaller than 1, lateral vibration can be reduced, and as a result, the directivity can be widened. This is the same when receiving ultrasonic waves. By widening the directivity characteristics of the piezoelectric vibrator, it is possible to collect biological information from a wider angle, thereby improving the diagnostic ability.

この発明の実施形態に係る超音波プローブについて、図1乃至図4を参照しつつ説明する。   An ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

この発明の実施形態に係る超音波プローブの構成について図1を参照しつつ説明する。図1はこの発明の実施形態に係る超音波プローブの概略構成を示す斜視図である。超音波プローブはヘッド側とケーブル側とからなり、図1には超音波プローブのヘッド側が示されている。   The configuration of the ultrasonic probe according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention. The ultrasonic probe comprises a head side and a cable side, and FIG. 1 shows the head side of the ultrasonic probe.

同図に示すように、超音波プローブ1は、背面材2の上に圧電振動子3が設けられている。圧電振動子3は、走査方向(配列方向)に複数に分割されて配列されている。圧電振動子3の上には第1の音響整合層4が設けられ、第1の音響整合層4の上には第2の音響整合層5が設けられている。第1の音響整合層4及び第2の音響整合層5は、走査方向(配列方向)に複数に分割されて配列されている。さらに、第2の音響整合層5の上には音響レンズ6が設けられている。   As shown in the figure, the ultrasonic probe 1 is provided with a piezoelectric vibrator 3 on a back material 2. The piezoelectric vibrators 3 are divided and arranged in a plurality in the scanning direction (arrangement direction). A first acoustic matching layer 4 is provided on the piezoelectric vibrator 3, and a second acoustic matching layer 5 is provided on the first acoustic matching layer 4. The first acoustic matching layer 4 and the second acoustic matching layer 5 are divided into a plurality of rows in the scanning direction (arrangement direction). Furthermore, an acoustic lens 6 is provided on the second acoustic matching layer 5.

背面材2は、圧電振動子3から発振された超音波振動や受信時の超音波振動のうち、超音波診断装置の画像抽出にとって必要でない超音波振動成分を減衰吸収する。背面材2には、一般的に、フェライトゴム、エポキシ又はウレタンゴムなどにマイクロバルーンなどを混入した材料が用いられる。   The backing material 2 attenuates and absorbs ultrasonic vibration components that are not necessary for image extraction of the ultrasonic diagnostic apparatus among ultrasonic vibrations oscillated from the piezoelectric vibrator 3 and ultrasonic vibrations at the time of reception. Generally, a material obtained by mixing a microballoon or the like with ferrite rubber, epoxy, urethane rubber or the like is used for the backing material 2.

圧電振動子3は、チタン酸ジリコン酸鉛Pb(Zr,Ti)O、ニオブ酸リチウム(LiNbO)、チタン酸バリウム(BaTiO)又はチタン酸鉛(PbTiO)等のセラミック材料からなる。また、圧電振動子3の上下両面には電極(図示しない)が形成されている。圧電振動子3は、走査方向に複数に分割されて配列されているため、この実施形態に係る超音波プローブ1は1次元アレイ超音波プローブと称される。 The piezoelectric vibrator 3 is made of a ceramic material such as lead titanate zirconate Pb (Zr, Ti) O 3 , lithium niobate (LiNbO 3 ), barium titanate (BaTiO 3 ), or lead titanate (PbTiO 3 ). Electrodes (not shown) are formed on the upper and lower surfaces of the piezoelectric vibrator 3. Since the piezoelectric vibrator 3 is divided and arranged in a plurality in the scanning direction, the ultrasonic probe 1 according to this embodiment is referred to as a one-dimensional array ultrasonic probe.

第1の音響整合層4及び第2の音響整合層5には、エポキシ樹脂やプラスチック材などが用いられ、音響整合を良好にするために、第2の音響整合層5の音響インピーダンスが第1の音響整合層4の音響インピーダンスよりも小さくなるように設計されている。音響整合層を複数の層構造にすることで、音響レンズ6とあいまって被検体の体表との音響インピーダンスの差分による信号ロスの発生を抑えている。なお、この実施形態においては、音響整合層を2層設けているが、1層であっても良く、3層以上設けても良い。第1の音響整合層4及び第2の音響整合層5の詳細な構造については後で説明する。   The first acoustic matching layer 4 and the second acoustic matching layer 5 are made of an epoxy resin or a plastic material, and the acoustic impedance of the second acoustic matching layer 5 is the first in order to improve acoustic matching. The acoustic matching layer 4 is designed to be smaller than the acoustic impedance. By making the acoustic matching layer have a plurality of layer structures, the generation of signal loss due to the difference in acoustic impedance with the body surface of the subject combined with the acoustic lens 6 is suppressed. In this embodiment, two acoustic matching layers are provided, but there may be one or three or more layers. Detailed structures of the first acoustic matching layer 4 and the second acoustic matching layer 5 will be described later.

音響レンズ6は、被検体の体表面に接触して超音波の送受信の仲介を行なう。この音響レンズ6により、体表より所定の深さにスライス方向(走査方向に直交する方向)の音響的な焦点を結ぶ。また、走査方向の音響的な焦点は、走査方向に短冊状に配置された複数の圧電振動子3の送信/受信のタイミングを切り替え制御することにより結ばれる。   The acoustic lens 6 contacts the body surface of the subject and mediates transmission / reception of ultrasonic waves. By this acoustic lens 6, an acoustic focus in the slice direction (direction orthogonal to the scanning direction) is formed at a predetermined depth from the body surface. The acoustic focus in the scanning direction is established by switching and controlling transmission / reception timings of the plurality of piezoelectric vibrators 3 arranged in a strip shape in the scanning direction.

複数に分割された圧電振動子3、第1の音響整合層4及び第2の音響整合層5の分割溝には、機械的強度を保つためにシリコーンゴム、ウレタンゴム又はエポキシ樹脂などの充填剤7が充填されている。   Fillers such as silicone rubber, urethane rubber, or epoxy resin are provided in the divided grooves of the piezoelectric vibrator 3, the first acoustic matching layer 4, and the second acoustic matching layer 5 that are divided into a plurality of parts in order to maintain mechanical strength. 7 is filled.

次に、圧電振動子3、第1の音響整合層4及び第2の音響整合層5の構成について、図2を参照しつつ説明する。図2は、超音波プローブを走査方向(配列方向)に直交する方向から見た図であり、説明を簡便にするため、音響レンズ6及び充填剤7を省略している。   Next, the configuration of the piezoelectric vibrator 3, the first acoustic matching layer 4, and the second acoustic matching layer 5 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a view of the ultrasonic probe viewed from a direction orthogonal to the scanning direction (arrangement direction), and the acoustic lens 6 and the filler 7 are omitted in order to simplify the description.

図2(a)に示すように、第2の音響整合層5の走査方向(配列方向)の幅は幅d3、圧電振動子3の走査方向の幅は幅d1となっている。ここで、幅d3<幅d1の関係が成立している。つまり、第2の音響整合層5の走査方向の幅は、圧電振動子3の走査方向の幅よりも狭くなっている。第1の音響整合層4の走査方向の幅は幅d1であるため、圧電振動子3の走査方向の幅と等しい。従って、音響整合層全体からみると、先端部にある層(第2の音響整合層5)の走査方向の幅が、圧電振動子3の走査方向の幅よりも狭くなっていることになる。なお、各圧電振動子3間の幅(分割溝の幅)を幅d2とする。また、第2の音響整合層5の厚さt(超音波の送受信方向の幅)は、圧電振動3の走査方向の幅d1とほぼ等しくなっている。   As shown in FIG. 2A, the width of the second acoustic matching layer 5 in the scanning direction (arrangement direction) is a width d3, and the width of the piezoelectric vibrator 3 in the scanning direction is a width d1. Here, the relationship of width d3 <width d1 is established. That is, the width of the second acoustic matching layer 5 in the scanning direction is narrower than the width of the piezoelectric vibrator 3 in the scanning direction. Since the width of the first acoustic matching layer 4 in the scanning direction is the width d1, it is equal to the width of the piezoelectric vibrator 3 in the scanning direction. Therefore, when viewed from the whole acoustic matching layer, the width in the scanning direction of the layer at the tip (second acoustic matching layer 5) is narrower than the width in the scanning direction of the piezoelectric vibrator 3. The width between the piezoelectric vibrators 3 (the width of the dividing groove) is defined as a width d2. Further, the thickness t (width in the transmission / reception direction of the ultrasonic wave) of the second acoustic matching layer 5 is substantially equal to the width d1 of the piezoelectric vibration 3 in the scanning direction.

このように、第2の音響整合層の厚さt(超音波の送受信方向の幅)が圧電振動子3の走査方向の幅d1とほぼ等しい条件下において、第2の音響整合層5の走査方向の幅が、圧電振動子3の走査方向の幅よりも狭くなっているため、第2の音響整合層5の走査方向の幅d3は、第2の音響整合層5の厚さt(超音波の送受信方向の幅)よりも狭くなる。つまり、厚さt>幅d3となり、第2の音響整合層5のアスペクト比(幅d3/厚さt)は1より小さくなる。   In this way, the scanning of the second acoustic matching layer 5 is performed under the condition that the thickness t of the second acoustic matching layer (width in the transmission / reception direction of ultrasonic waves) is substantially equal to the width d1 of the piezoelectric vibrator 3 in the scanning direction. Since the width in the direction is narrower than the width in the scanning direction of the piezoelectric vibrator 3, the width d3 in the scanning direction of the second acoustic matching layer 5 is equal to the thickness t of the second acoustic matching layer 5 (super Narrower than the width in the direction of transmission and reception of sound waves. That is, thickness t> width d3, and the aspect ratio (width d3 / thickness t) of the second acoustic matching layer 5 is smaller than 1.

このように第2の音響整合層5のアスペクト比が1より小さくなるため、超音波の横振動を軽減することが可能となり、圧電振動子3の指向特性を向上させることが可能となる。その結果、広い指向角度における感度を向上させることができ、診断能を向上させることが可能となる。   As described above, since the aspect ratio of the second acoustic matching layer 5 is smaller than 1, it is possible to reduce the transverse vibration of the ultrasonic wave and to improve the directivity characteristics of the piezoelectric vibrator 3. As a result, sensitivity at a wide directivity angle can be improved, and diagnostic ability can be improved.

なお、圧電振動子3の指向特性と、音響整合層による音響整合とはトレードオフの関係にある。つまり、圧電振動子3の指向特性を広げるためには、第2の音響整合層5のアスペクト比(幅d3/厚さt)を1より小さくすれば良いが、第2の音響整合層5の走査方向の幅d3を狭くすることによって感度が低下する。従って、指向特性と音響整合とを考慮して、診断のための画像として良好なものが得られるように超音波プローブを設計する必要がある。例えば、第2の音響整合層5のアスペクト比が1より僅かに小さい程度であれば、指向特性を広げることの効果により、アスペクト比がほぼ1に等しい超音波プローブよりも、診断するにおいて良好な画像を得ることができる。具体的には、アスペクト比(幅d3/厚さt)が2/3程度になるまで幅d3を狭くしても、指向特性が広くなる効果により、診断に用いる画像として良好なものが得られる。つまり、音響整合性が悪くなっても、送信感度が低下する以上に指向特性が向上するため、診断に用いる画像としては良好なものとなる。   The directivity characteristic of the piezoelectric vibrator 3 and the acoustic matching by the acoustic matching layer are in a trade-off relationship. That is, in order to widen the directivity of the piezoelectric vibrator 3, the aspect ratio (width d3 / thickness t) of the second acoustic matching layer 5 may be made smaller than 1, but the second acoustic matching layer 5 The sensitivity is lowered by reducing the width d3 in the scanning direction. Therefore, it is necessary to design the ultrasonic probe so that a good image for diagnosis can be obtained in consideration of directivity and acoustic matching. For example, if the aspect ratio of the second acoustic matching layer 5 is slightly smaller than 1, it is better in diagnosis than an ultrasonic probe having an aspect ratio of approximately 1 due to the effect of widening the directivity. An image can be obtained. Specifically, even if the width d3 is reduced until the aspect ratio (width d3 / thickness t) is about 2/3, a good image can be obtained for diagnosis due to the effect of wide directivity. . That is, even if the acoustic matching is deteriorated, the directivity is improved more than the transmission sensitivity is lowered, so that the image used for diagnosis is good.

図2(b)に別の例を示す。この例においては、第2の音響整合層5の走査方向の幅と第1の音響整合層41の走査方向の幅は等しく、幅d3となっている。また、圧電振動子3の走査方向の幅は幅d1となっている。従って、第1の音響整合層41及び第2の音響整合層5の走査方向の幅は、共に圧電振動子3の走査方向の幅よりも狭くなっている。   Another example is shown in FIG. In this example, the width in the scanning direction of the second acoustic matching layer 5 and the width in the scanning direction of the first acoustic matching layer 41 are equal to each other and have a width d3. The width of the piezoelectric vibrator 3 in the scanning direction is a width d1. Therefore, the widths of the first acoustic matching layer 41 and the second acoustic matching layer 5 in the scanning direction are both narrower than the width of the piezoelectric vibrator 3 in the scanning direction.

このように、第1の音響整合層41及び第2の音響整合層5の走査方向の幅が、圧電振動子3の走査方向の幅よりも狭くなっている場合も、図2(a)に示す例と同様に、第1の音響整合層41及び第2の音響整合層5のアスペクト比を1より小さくすることができるため、超音波の横振動を低減することが可能となる。そのことにより、圧電振動子3の指向特性を広くすることが可能となる。   As described above, when the width of the first acoustic matching layer 41 and the second acoustic matching layer 5 in the scanning direction is narrower than the width of the piezoelectric vibrator 3 in the scanning direction, FIG. Similarly to the example shown, since the aspect ratio of the first acoustic matching layer 41 and the second acoustic matching layer 5 can be made smaller than 1, it is possible to reduce the transverse vibration of the ultrasonic waves. As a result, the directivity characteristics of the piezoelectric vibrator 3 can be widened.

図2(c)に更に別の例を示す。第1の音響整合層41の走査方向の幅は幅d3、第2の音響整合層51の走査方向の幅は幅d4となっている。また、圧電振動子3の走査方向の幅は幅d1となっている。ここで、幅d4<幅d3<幅d1の関係が成立している。つまり、第1の音響整合層41の走査方向の幅は、圧電振動子3の走査方向の幅よりも狭く、更に、第2の音響整合層51の走査方向の幅は、第1の音響整合層41の走査方向の幅よりも狭くなっている。従って、圧電振動子3から離れて設けられている音響整合層ほど、走査方向の幅が狭くなっている。   FIG. 2C shows still another example. The width of the first acoustic matching layer 41 in the scanning direction is a width d3, and the width of the second acoustic matching layer 51 in the scanning direction is a width d4. The width of the piezoelectric vibrator 3 in the scanning direction is a width d1. Here, the relationship of width d4 <width d3 <width d1 is established. That is, the width of the first acoustic matching layer 41 in the scanning direction is narrower than the width of the piezoelectric vibrator 3 in the scanning direction, and the width of the second acoustic matching layer 51 in the scanning direction is the first acoustic matching layer. The width of the layer 41 is narrower than the width in the scanning direction. Accordingly, the acoustic matching layer provided farther from the piezoelectric vibrator 3 has a narrower width in the scanning direction.

このように、圧電振動子3から離れて設けられている音響整合層ほど走査方向の幅が狭くなっている場合も、図2(a)、(b)に示す例と同様に、第1の音響整合層41及び第2の音響整合層51のアスペクト比を1より小さくすることができるため、超音波の横振動を低減することが可能となる。そのことにより、圧電振動子3の指向特性を向上させることが可能となる。   As described above, even when the acoustic matching layer provided farther from the piezoelectric vibrator 3 has a narrower width in the scanning direction, as in the example shown in FIGS. Since the aspect ratio of the acoustic matching layer 41 and the second acoustic matching layer 51 can be made smaller than 1, it is possible to reduce the transverse vibration of the ultrasonic waves. As a result, the directivity characteristics of the piezoelectric vibrator 3 can be improved.

なお、図1及び図2に示す例においては、音響整合層を2層設けた例について説明したが、音響整合層は1層であっても、3層以上であっても構わない。例えば、1層だけ音響整合層を設ける場合は、図2(a)に示す超音波プローブにおいて、第2の音響整合層5のみを設けることになる。このような構造としても、圧電振動子3の指向特性を広げることが可能となる。   In the example shown in FIGS. 1 and 2, the example in which two acoustic matching layers are provided has been described. However, the acoustic matching layer may be one layer or three or more layers. For example, when only one acoustic matching layer is provided, only the second acoustic matching layer 5 is provided in the ultrasonic probe shown in FIG. Even with such a structure, the directivity characteristics of the piezoelectric vibrator 3 can be expanded.

次に、図2(a)に示す超音波プローブの指向特性について、図3を参照しつつ説明する。図3は、この発明の実施形態に係る超音波プローブの指向特性を表すグラフである。このグラフは、公知の有限要素法(FEM)によるシミュレーションを実施することにより得られたものである。超音波プローブとして、図2(a)に示す構造の超音波プローブを用いた。以下にその超音波プローブの寸法を示す。   Next, directivity characteristics of the ultrasonic probe shown in FIG. 2A will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a graph showing the directivity characteristics of the ultrasonic probe according to the embodiment of the present invention. This graph is obtained by performing a simulation by a known finite element method (FEM). An ultrasonic probe having a structure shown in FIG. 2A was used as the ultrasonic probe. The dimensions of the ultrasonic probe are shown below.

図2(a)に示す超音波プローブにおいて、圧電振動子3の走査方向の幅d1を0.06[mm]とし、各素子間の幅d2を0.04[mm]とした。また、第2の音響整合層5の走査方向の幅d3を0.04[mm]とし、送受信方向の幅(厚さ)tを0.06[mm]とした。従って、第2の音響整合層5のアスペクト比(幅d3/厚さt)は、2/3となり、1より小さくなる。また、圧電振動子3の走査方向の幅d1と、第2の音響整合層5の厚さt(超音波の送受信方向の幅)は同じ値になる。   In the ultrasonic probe shown in FIG. 2A, the width d1 in the scanning direction of the piezoelectric vibrator 3 is set to 0.06 [mm], and the width d2 between the elements is set to 0.04 [mm]. The width d3 in the scanning direction of the second acoustic matching layer 5 was set to 0.04 [mm], and the width (thickness) t in the transmission / reception direction was set to 0.06 [mm]. Therefore, the aspect ratio (width d3 / thickness t) of the second acoustic matching layer 5 is 2/3, which is smaller than 1. Further, the width d1 in the scanning direction of the piezoelectric vibrator 3 and the thickness t (width in the transmission / reception direction of ultrasonic waves) of the second acoustic matching layer 5 have the same value.

また、比較例として図5に示す従来技術に係る超音波プローブについてもシミュレーションを行った。従来技術に係る超音波プローブにおいて、圧電振動子22の走査方向の幅d1を0.06[mm]とし、各素子間の幅d2を0.04[mm]とした。第1の音響整合層23及び第2の音響整合層24の走査方向の幅は、圧電振動子22の走査方向の幅d1と同じであるため、第1の音響整合層23及び第2の音響整合層24の走査方向の幅d1は0.06[mm]となる。また、第2の音響整合層24の送受信方向の幅(厚さ)tを0.06[mm]とした。従って、第2の音響整合層24のアスペクト比(幅d1/厚さt)は1となる。また、圧電振動子22の走査方向の幅d1と、第2の音響整合層24の厚さt(超音波の送受信方向の幅)は同じ値になる。   As a comparative example, a simulation was also performed for the ultrasonic probe according to the related art shown in FIG. In the ultrasonic probe according to the related art, the width d1 in the scanning direction of the piezoelectric vibrator 22 is set to 0.06 [mm], and the width d2 between the elements is set to 0.04 [mm]. Since the width in the scanning direction of the first acoustic matching layer 23 and the second acoustic matching layer 24 is the same as the width d1 in the scanning direction of the piezoelectric vibrator 22, the first acoustic matching layer 23 and the second acoustic matching layer 24 The width d1 in the scanning direction of the matching layer 24 is 0.06 [mm]. The width (thickness) t in the transmission / reception direction of the second acoustic matching layer 24 was set to 0.06 [mm]. Therefore, the aspect ratio (width d1 / thickness t) of the second acoustic matching layer 24 is 1. The width d1 in the scanning direction of the piezoelectric vibrator 22 and the thickness t (width in the transmission / reception direction of ultrasonic waves) of the second acoustic matching layer 24 have the same value.

そして、11[MHz]の周波数で1つの圧電振動子3、22を駆動させ、走査方向の指向特性を計算した。図3の横軸は指向角度[度]、縦軸は相対送信感度[dB]である。角度は超音波ビームを偏向させたときの角度であり、圧電振動子3の走査方向(配列方向)の角度を示している。   Then, one piezoelectric vibrator 3 and 22 was driven at a frequency of 11 [MHz], and the directivity characteristics in the scanning direction were calculated. The horizontal axis in FIG. 3 is the directivity angle [degree], and the vertical axis is the relative transmission sensitivity [dB]. The angle is an angle when the ultrasonic beam is deflected, and indicates an angle in the scanning direction (arrangement direction) of the piezoelectric vibrator 3.

図中、グラフAはこの実施形態に係る超音波プローブに対するシミュレーション結果である。例えば、−20[dB]における指向角度は約±40[度]となった。また、図中、グラフBは従来技術に係る超音波プローブに対するシミュレーション結果である。例えば、−20[dB]における指向角度は約±32[度]となった。この結果から、従来の超音波プローブの指向角度に対して、この実施形態に係る超音波プローブの指向角度は約±8[度]も広くなっていることが分かる。また、−20[dB]以外においても、従来の超音波プローブの指向角度よりも、この実施形態に係る超音波プローブの指向角度の方が広くなっているのが分かる。   In the figure, graph A is a simulation result for the ultrasonic probe according to this embodiment. For example, the directivity angle at −20 [dB] is about ± 40 [degrees]. Further, in the figure, a graph B is a simulation result for the ultrasonic probe according to the related art. For example, the directivity angle at −20 [dB] is about ± 32 [degrees]. From this result, it is understood that the directivity angle of the ultrasonic probe according to this embodiment is about ± 8 [degrees] wider than the directivity angle of the conventional ultrasonic probe. In addition to the -20 [dB], it can be seen that the directivity angle of the ultrasonic probe according to this embodiment is wider than the directivity angle of the conventional ultrasonic probe.

このように、この実施形態に係る超音波プローブ1によると、従来技術に係る超音波プローブに比べて圧電振動子の指向特性を広くすることができる。そのことにより、広い指向角度における感度を向上させ、診断能を向上させることが可能となる。   Thus, according to the ultrasonic probe 1 according to this embodiment, the directivity characteristics of the piezoelectric vibrator can be widened as compared with the ultrasonic probe according to the related art. As a result, it is possible to improve sensitivity at a wide directivity angle and improve diagnostic ability.

なお、アスペクト比が2/3となるまで、第2の音響整合層5の走査方向の幅d3を狭くしたが、この程度では診断に用いる画像に影響を与えるほど送信感度は低下せず、指向特性が広くなった分、従来よりも良好な画像が得られ、診断能を向上させることができた。   Note that the width d3 in the scanning direction of the second acoustic matching layer 5 is narrowed until the aspect ratio becomes 2/3. However, at this level, the transmission sensitivity is not lowered to the extent that the image used for diagnosis is affected. As the characteristics become wider, a better image than before can be obtained and the diagnostic ability can be improved.

また、超音波プローブは一般的に、圧電振動子3の上に第1及び第2の音響整合層4、5を積層した後、圧電振動子3、第1の音響整合層4及び第2の音響整合層5をダイシングブレード(刃)により複数に分割することにより製造される。具体的には、圧電振動子3、第1及び第2の音響整合層4、5を所定のピッチに従ってダイシング(第1のダイシング)した後、第2の音響整合層5を更に広い溝幅で、かつ、第1のダイシングと同じピッチでダイシング(第2のダイシング)する。そして、溝に機械的強度を保つために充填剤7を充填し、更に、第2の音響整合層5の上に音響レンズ6を接着することで、図2(a)に示す超音波プローブ1を得る。   In general, the ultrasonic probe is formed by laminating the first and second acoustic matching layers 4 and 5 on the piezoelectric vibrator 3, and then the piezoelectric vibrator 3, the first acoustic matching layer 4 and the second acoustic matching layer. The acoustic matching layer 5 is manufactured by dividing it into a plurality of pieces by a dicing blade (blade). Specifically, after dicing (first dicing) the piezoelectric vibrator 3 and the first and second acoustic matching layers 4 and 5 according to a predetermined pitch, the second acoustic matching layer 5 is formed with a wider groove width. And dicing (second dicing) at the same pitch as the first dicing. Then, the ultrasonic probe 1 shown in FIG. 2A is filled by filling the groove 7 with a filler 7 and further adhering an acoustic lens 6 on the second acoustic matching layer 5. Get.

この製造において、材質が同じダイシングブレードを用いて圧電振動子3、第1及び第2の音響整合層4、5を分割しても良く、材質が異なるダイシングブレードを用いても良い。圧電振動子と音響整合層とは材料が異なるため、その材料を分割するのに適したダイシングブレードを用いても良い。例えば、圧電振動子3、第1及び第2の音響整合層4、5を同じダイシングブレードで分割溝がd2となるように分割した後、第2の音響整合層5の材質(樹脂)に適したダイシングブレードを用いて第2の音響整合層5の幅がd3になるように分割しても良い。圧電振動子はセラミック材料からなり、音響整合層は樹脂やプラスチック材が用いられているため、一般的に音響整合層は圧電振動子よりも柔らかい。従って、第2の音響整合層5をダイシングするときには、ダイシングブレードのダイヤモンド粒子の径を大きくしてダイシングを行うと、第2の音響整合層5を良好にダイシングすることができる。   In this manufacturing, the piezoelectric vibrator 3 and the first and second acoustic matching layers 4 and 5 may be divided using a dicing blade made of the same material, or dicing blades made of different materials may be used. Since the piezoelectric vibrator and the acoustic matching layer are made of different materials, a dicing blade suitable for dividing the material may be used. For example, after the piezoelectric vibrator 3 and the first and second acoustic matching layers 4 and 5 are divided by the same dicing blade so that the dividing groove is d2, it is suitable for the material (resin) of the second acoustic matching layer 5. Alternatively, the dicing blade may be used to divide the second acoustic matching layer 5 so that the width is d3. Since the piezoelectric vibrator is made of a ceramic material and the acoustic matching layer is made of a resin or plastic material, the acoustic matching layer is generally softer than the piezoelectric vibrator. Therefore, when the second acoustic matching layer 5 is diced, the second acoustic matching layer 5 can be diced satisfactorily by dicing by increasing the diameter of the diamond particles of the dicing blade.

なお、上記の実施形態においては、いわゆる1次元超音波プローブについて説明したが、この発明は1次元超音波プローブに限定されない。圧電振動子及び音響整合層がマトリックス状に配列された2次元超音波プローブであっても、同様の作用及び効果を奏することが可能である。2次元超音波プローブの場合、音響整合層の走査方向の幅を圧電振動子の走査方向の幅よりも狭くする。もしくは、走査方向に直交する方向について、音響整合層の幅を圧電振動子の幅よりも狭くしても良い。このように、音響整合層の幅を圧電振動子の幅よりも狭くすることにより、音響整合層のアスペクト比を小さくすることが可能となり、超音波の横振動を低減させ、圧電振動子の指向特性を広くすることが可能となる。   Although the so-called one-dimensional ultrasonic probe has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to the one-dimensional ultrasonic probe. Even if it is a two-dimensional ultrasonic probe in which the piezoelectric vibrator and the acoustic matching layer are arranged in a matrix, the same operation and effect can be achieved. In the case of a two-dimensional ultrasonic probe, the width of the acoustic matching layer in the scanning direction is made narrower than the width of the piezoelectric vibrator in the scanning direction. Alternatively, in the direction orthogonal to the scanning direction, the width of the acoustic matching layer may be narrower than the width of the piezoelectric vibrator. Thus, by making the width of the acoustic matching layer narrower than the width of the piezoelectric vibrator, the aspect ratio of the acoustic matching layer can be reduced, the transverse vibration of the ultrasonic wave can be reduced, and the orientation of the piezoelectric vibrator can be reduced. It becomes possible to widen the characteristics.

次に、超音波プローブ1を備えた超音波診断装置について図4を参照しつつ説明する。図4は、この発明の実施形態に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。   Next, an ultrasonic diagnostic apparatus including the ultrasonic probe 1 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.

この超音波診断装置10は、主に、超音波プローブ1、送受信部11、信号処理部12、DSC13、画像処理部14、表示装置15及び制御部16を備えて構成されている。この超音波診断装置10においては超音波プローブ1に特徴があり、それ以外の送受信部11などは公知のものが用いられる。   The ultrasonic diagnostic apparatus 10 mainly includes an ultrasonic probe 1, a transmission / reception unit 11, a signal processing unit 12, a DSC 13, an image processing unit 14, a display device 15, and a control unit 16. The ultrasonic diagnostic apparatus 10 is characterized by the ultrasonic probe 1, and other transmitting / receiving units 11 and the like are known.

超音波プローブ1には、上述したこの実施形態に係る超音波プローブが用いられる。送受信部11は送信部と受信部とからなり、超音波プローブ1に電気信号を供給して超音波を発生させるとともに、超音波プローブ1が受信したエコー信号を受信する。   As the ultrasonic probe 1, the ultrasonic probe according to this embodiment described above is used. The transmission / reception unit 11 includes a transmission unit and a reception unit. The transmission / reception unit 11 supplies an electrical signal to the ultrasonic probe 1 to generate an ultrasonic wave and receives an echo signal received by the ultrasonic probe 1.

信号処理部12は、公知のBモード処理回路、ドプラ処理回路及びカラーモード処理回路を備えている。送受信部11から出力されたデータはいずれかの処理回路にて所定の処理を施される。Bモード処理回路はエコーの振幅情報の映像化を行い、エコー信号からBモード超音波ラスタデータを生成する。ドプラ処理回路はドプラ偏移周波数成分を取り出し、更にFFT処理等を施して血流情報を有するデータを生成する。カラーモード処理回路は動いている血流情報の映像化を行い、カラー超音波ラスタデータを生成する。血流情報には、速度、分散、パワー等の情報があり、血流情報は2値化情報として得られる。   The signal processing unit 12 includes a known B-mode processing circuit, Doppler processing circuit, and color mode processing circuit. The data output from the transmission / reception unit 11 is subjected to predetermined processing in any processing circuit. The B-mode processing circuit visualizes echo amplitude information and generates B-mode ultrasonic raster data from the echo signal. The Doppler processing circuit extracts the Doppler shift frequency component and further performs FFT processing or the like to generate data having blood flow information. The color mode processing circuit visualizes the moving blood flow information and generates color ultrasonic raster data. Blood flow information includes information such as speed, dispersion, and power, and blood flow information is obtained as binarized information.

DSC13(Digital Scan Converter)は、直交座標系で表される画像を得るために、超音波ラスタデータを直交座標で表されるデータに変換する(スキャンコンバージョン処理)。例えば、Bモード処理回路から出力されたデータに対してスキャンコンバージョン処理が施されると、被検体の組織形状を2次元情報として表す断層像データが生成される。画像処理部14は各種画像処理を行う。例えば、断層像データからボクセルデータを生成し、更に、ボリュームレンダリング処理を行って3次元画像データなどを生成する。   A DSC 13 (Digital Scan Converter) converts ultrasonic raster data into data represented by orthogonal coordinates (scan conversion process) in order to obtain an image represented by an orthogonal coordinate system. For example, when scan conversion processing is performed on data output from the B-mode processing circuit, tomographic image data representing the tissue shape of the subject as two-dimensional information is generated. The image processing unit 14 performs various image processing. For example, voxel data is generated from tomographic image data, and volume rendering processing is further performed to generate three-dimensional image data.

表示装置15は液晶ディスプレイなどのモニタからなり、断層像や3次元画像などが表示される。制御部16はCPUからなり、記憶部(図示しない)に記憶されている制御プログラムや画像生成プログラムなどを実行することにより各処理部の制御を行う。記憶部はROMなどのメモリやハードディスクなどからなり、画像データ、各種設定条件及びプログラムなどが記憶されている。その他、ジョイスティックなどのポインティングデバイス、スイッチ又はTCS(Touch Command Screen)などの操作部(図示しない)が備えられ、超音波の送受信条件などに関する各種設定が操作者により入力される。   The display device 15 includes a monitor such as a liquid crystal display, and displays a tomographic image, a three-dimensional image, and the like. The control unit 16 includes a CPU, and controls each processing unit by executing a control program, an image generation program, and the like stored in a storage unit (not shown). The storage unit includes a memory such as a ROM and a hard disk, and stores image data, various setting conditions, a program, and the like. In addition, a pointing device such as a joystick, an operation unit (not shown) such as a switch or a TCS (Touch Command Screen) is provided, and various settings relating to ultrasonic transmission / reception conditions are input by the operator.

この実施形態に係る超音波プローブ1を備えた超音波診断装置10によれば、圧電振動子3の指向特性が広いため、より広い角度から生体情報を収集することができ、診断能を向上させることが可能となる。   According to the ultrasonic diagnostic apparatus 10 including the ultrasonic probe 1 according to this embodiment, since the directional characteristics of the piezoelectric vibrator 3 are wide, it is possible to collect biological information from a wider angle and improve the diagnostic ability. It becomes possible.

この発明の実施形態に係る超音波プローブの概略構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a schematic configuration of an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention. 図1の超音波プローブを走査方向(配列方向)に直交する方向から見た図であり、圧電振動子及び音響整合層の幅を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram when the ultrasonic probe of FIG. 1 is viewed from a direction orthogonal to a scanning direction (arrangement direction), and is a diagram for explaining the widths of a piezoelectric vibrator and an acoustic matching layer. この発明の実施形態に係る超音波プローブの指向特性を表すグラフである。It is a graph showing the directional characteristic of the ultrasonic probe which concerns on embodiment of this invention. この発明の実施形態に係る超音波プローブを備えた超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus including an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention. 従来の超音波プローブを走査方向(配列方向)に直交する方向から見た図であり、圧電振動子及び音響整合層の幅を説明するための図である。It is the figure which looked at the conventional ultrasonic probe from the direction orthogonal to a scanning direction (array direction), and is a figure for demonstrating the width | variety of a piezoelectric vibrator and an acoustic matching layer.

符号の説明Explanation of symbols

1 超音波プローブ
2 背面材
3 圧電振動子
4、41 第1の音響整合層
5、51 第2の音響整合層
6 音響レンズ
7 充填材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic probe 2 Back material 3 Piezoelectric vibrator 4, 41 1st acoustic matching layer 5, 51 2nd acoustic matching layer 6 Acoustic lens 7 Filling material

Claims (7)

所定方向に配列された複数の圧電振動子と、各圧電振動子それぞれに重ねて設けられた音響整合層と、を有し、前記音響整合層が重ねられている方向に超音波の送受信を行う超音波プローブであって、
各音響整合層の前記配列された方向の幅は、前記各音響整合層の前記送受信の方向の幅よりも狭く、前記各圧電振動子の前記配列された方向の幅は、前記各圧電振動子の前記送受信の方向に一定であり、前記各音響整合層の前記配列された方向の幅は、前記各圧電振動子の前記配列された方向の幅よりも狭いことを特徴とする超音波プローブ。
A plurality of piezoelectric vibrators arranged in a predetermined direction; and an acoustic matching layer provided on each of the piezoelectric vibrators, and transmitting and receiving ultrasonic waves in a direction in which the acoustic matching layers are stacked. An ultrasonic probe,
The width of each acoustic matching layer in the arranged direction is narrower than the width in the transmission / reception direction of each acoustic matching layer, and the width in the arranged direction of each piezoelectric vibrator is the respective piezoelectric vibrator. The ultrasonic probe is constant in the transmission / reception direction, and the width of each of the acoustic matching layers in the arranged direction is narrower than the width of each of the piezoelectric vibrators in the arranged direction.
前記各音響整合層の前記送受信の方向の幅は、前記圧電振動子の前記配列された方向の幅とほぼ等しいことを特徴とする請求項1に記載の超音波プローブ。   The ultrasonic probe according to claim 1, wherein a width of each acoustic matching layer in the transmission / reception direction is substantially equal to a width of the piezoelectric vibrators in the arranged direction. 所定方向に配列された複数の圧電振動子と、各圧電振動子それぞれに重ねて設けられた複数層からなる音響整合層と、を有し、前記音響整合層が重ねられている方向に超音波の送受信を行う超音波プローブであって、
前記複数層のうち先端の層の前記配列された方向の幅は、前記先端の層の前記送受信の方向の幅よりも狭く、前記各圧電振動子の前記配列された方向の幅は、前記各圧電振動子の前記送受信の方向に一定であり、前記先端の層の前記配列された方向の幅は、前記各圧電振動子の前記配列された方向の幅よりも狭いことを特徴とする超音波プローブ。
A plurality of piezoelectric vibrators arranged in a predetermined direction, and an acoustic matching layer composed of a plurality of layers provided on each of the piezoelectric vibrators, and ultrasonic waves in a direction in which the acoustic matching layers are overlaid. An ultrasonic probe for transmitting and receiving
Of the plurality of layers, the width of the arranged layer of the tip layer is narrower than the width of the tip layer in the transmission / reception direction, and the width of the arranged direction of each piezoelectric vibrator is The ultrasonic wave characterized by being constant in the transmission / reception direction of the piezoelectric vibrator, wherein the width of the arranged layer of the tip layer is narrower than the width of the piezoelectric vibrator in the arranged direction. probe.
前記先端の層の前記送受信の方向の幅は、前記圧電振動子の前記配列された方向の幅とほぼ等しいことを特徴とする請求項3に記載の超音波プローブ。   The ultrasonic probe according to claim 3, wherein a width of the tip layer in the transmission / reception direction is substantially equal to a width of the piezoelectric vibrators in the array direction. 前記圧電振動子から離れて設けられている層ほど前記配列された方向の幅が狭いことを特徴とする請求項3又は請求項4のいずれかに記載の超音波プローブ。   5. The ultrasonic probe according to claim 3, wherein a width of the layer arranged farther from the piezoelectric vibrator has a narrower width in the arranged direction. 6. 前記配列された方向においては、前記各圧電振動子の間及び前記各音響整合層の間に充填材が充填されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の超音波プローブ。   The super array according to any one of claims 1 to 5, wherein a filler is filled between the piezoelectric vibrators and between the acoustic matching layers in the arranged direction. Acoustic probe. 請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の超音波プローブと、
前記超音波プローブにより被検体に対して超音波を送受信させ、前記被検体からの反射波に基づいて超音波画像を生成する画像生成手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 6,
Image generating means for transmitting and receiving ultrasonic waves to and from the subject by the ultrasonic probe, and generating an ultrasonic image based on a reflected wave from the subject;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
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