JP2003230194A

JP2003230194A - 超音波探触子

Info

Publication number: JP2003230194A
Application number: JP2002370041A
Authority: JP
Inventors: Junichi Takeda; 潤一武田; Kazuyoshi Irioka; 一▲吉▼ 入岡; Wataru Tokunaga; 渉徳永
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2003-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】超音波探触子の圧電板の短軸方向の幅を狭く
して操作性をよくするとともに、近距離の方位分解能と
遠距離のペネトレイションをよくする。【解決手段】超音波探触子の圧電板１の超音波放射面
側に形成したグランド電極２の取出口を、走査方向の端
側面の露出部７に設け、共通グランド線11で外部と接続
する。短軸有効開口幅が圧電板１の短軸方向幅と同じに
なるので、短軸方向の幅を狭くでき、操作性がよくな
る。圧電板１から放射される超音波の短軸有効開口幅が
大きくなるので、狭い隙間からの走査の場合でも、反射
ノイズ信号が少ない良好な超音波断層像が得られる。圧
電振動子のグランド電極を短軸方向に分割し、スイッチ
で選択的に切り替えることで、短軸有効開口幅を変えて
測定領域に応じた最適なビームを形成し、近距離の方位
分解能を高めるとともに、遠距離部においてもペネトレ
イションをよくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波探触子に関
し、特に、超音波を被検者の体内に放射し、反射超音波
にもとづいて体内の断層像を表示する超音波診断装置に
用いる超音波探触子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波探触子としては、特開平9-
84194号公報に開示されたものがある。図10に、従来の
超音波探触子の概略斜視図を示す。超音波探触子は、圧
電板50と、第１の整合板51と、第２の整合板52と、音響
レンズ53と、バッキング54から構成されている。圧電板
50には、対向する２面に電極が形成されている。音響レ
ンズ側のグランド電極55では、圧電板50の短軸方向の端
の側面を介して、圧電板50のバッキング面の一部にま
で、回し込み電極が形成されている。圧電板50のバッキ
ング側に回し込まれたグランド電極55は、銅箔56と電気
的に接続されている。シグナル電極57は、配線パターン
が形成されたプリント基板58に電気的に接続されてい
る。各々の電極は、圧電板50の短軸方向の端面から引き
出されている。また、圧電板50と複数の整合板は、短軸
方向と平行に切断されている。その結果、チャンネル分
割溝59が形成され、複数個の圧電振動子60が走査方向に
配列されている構造となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の超音波探触
子では、音響レンズ側にある圧電板50のグランド電極55
を、圧電板50のバッキング側まで回し込んでいる。した
がって、圧電振動子60が振動する短軸有効開口幅は、圧
電板幅から、バッキング側の回し込み電極および、シグ
ナル電極57とグランド電極55のショートを防ぐ溝61の幅
を差し引いた幅となる。そのため、超音波探触子の短軸
幅は、短軸有効開口幅以上の大きさとなり、被検体へ接
触する時の操作性が悪くなるという問題があった。

【０００４】短軸有効開口幅が大きいとビーム幅は太く
なり、方位分解能が低下するので、近距離領域において
は短軸有効開口幅が狭い方がよいが、短軸有効開口幅が
狭いと近距離音場領域が短くなるため、遠距離領域にお
いてビームが広がり、方位分解能とコントラストが低下
してしまうという問題点があった。

【０００５】本発明は、上記従来の問題点を解決して、
短軸幅が短くて操作性に優れた超音波探触子を提供する
ことを目的とする。さらに、測定領域に応じた最適なビ
ームが形成でき、近距離の方位分解能に優れ、かつ遠距
離部においてもペネトレイションに優れた超音波探触子
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明では、超音波探触子を、圧電板の超音波放射
面側に形成した電極の取出端子を、走査方向の一方また
は両方の端の側面に設けた構成とした。

【０００７】このように構成したことにより、圧電板幅
と短軸有効開口幅が同じになり、圧電板の短軸幅を短く
でき、操作性がよくなる。

【０００８】また、超音波探触子を、圧電振動子面上に
設けられた共通グランド電極の短軸方向に沿う切込みを
走査方向に複数並べて入れて分割し、各共通グランド電
極を走査方向の片側もしくは両側の端部から取り出し、
各共通グランド電極をスイッチで選択的に切り替える構
成とした。

【０００９】このように構成したことにより、短軸有効
開口幅を変えて測定領域に応じた最適なビームを形成
し、近距離の方位分解能を高めるとともに、遠距離部に
おいてもペネトレイションをよくすることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明は、
超音波の走査方向に配列された複数個の圧電振動子と、
前記圧電振動子面上に設けられた導電性の第１音響整合
層と、前記第１音響整合層に積層された第２音響整合層
と、前記第１音響整合層と前記圧電振動子のグランド電
極を短軸方向に複数に分割する切込溝と、前記第１音響
整合層により共通に接続された各共通グランド電極を走
査方向の片側もしくは両側の端部の第１音響整合層で外
部と接続する接続手段と、前記共通グランド電極を選択
的に切り替えて短軸の音響開口を可変制御するスイッチ
手段とを具備する超音波探触子であり、圧電板幅と短軸
有効開口長を同じにするとともに、各共通グランド電極
を選択的に切り替えて、短軸有効開口長を変えるという
作用を有する。

【００１１】本発明の請求項２記載の発明は、超音波の
走査方向に配列された複数個の圧電振動子と、前記圧電
振動子面上に設けられた導電性の第１音響整合層と、前
記第１音響整合層に積層された第２音響整合層と、前記
第１音響整合層と前記第２音響整合層との間に設けられ
た金属薄膜層と、前記金属薄膜層と前記第１音響整合層
と前記圧電振動子のグランド電極を短軸方向に複数に分
割する切込溝と、前記第１音響整合層と金属薄膜層によ
り共通に接続された各共通グランド電極を走査方向の片
側もしくは両側の端部の金属薄膜層もしくは前記第１音
響整合層で外部と接続する接続手段と、前記共通グラン
ド電極を選択的に切り替えて短軸の音響開口を可変制御
するスイッチ手段とを具備する超音波探触子であり、圧
電板幅と短軸有効開口長を同じにするとともに、各共通
グランド電極を選択的に切り替えて、短軸有効開口長を
変えるという作用を有する。

【００１２】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図９を用いて、説明する。

【００１３】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態は、走査方向に配列された複数個の圧電振動子の
個々のグランド電極が、圧電振動子のグランド電極面上
に設けられた導電層により共通接続され、共通接続され
たグランド電極を、走査方向の片側もしくは両側の端部
から取り出した超音波探触子である。

【００１４】図１は、本発明の第１の実施の形態の超音
波探触子の概略斜視図である。図１において、圧電板１
は、ＰＺＴ系などの圧電セラミックスや、ＰＶＤＦ等の
高分子や、単結晶などを用いた、超音波を送受信する圧
電素子である。グランド電極２およびシグナル電極３
は、金や銀をスパッタリングやメッキで形成した電極、
あるいは、圧電素子の対向する両面に銀を焼き付けて形
成した電極である。

【００１５】バッキング４は、フェライトゴムやエポキ
シやウレタンゴム等にマイクロバルーン等を混入した材
料が用いられ、圧電板１を保持するとともに、不要な超
音波を吸収するためのバッキング材である。導電性音響
整合層５は、無機物を添加したエポキシ樹脂やグラファ
イトなどの導電性のある材料で構成され、超音波を効率
良く伝播するため、圧電板１の被検体側に設けた音響整
合層である。圧電板１の被検体側のグランド電極２と導
電性音響整合層５は、導電性接着剤により電気的に接続
されている。音響整合層６は、エポキシ樹脂やプラスチ
ック材等の材料で構成され、超音波を効率良く伝播する
ため、導電性音響整合層５の被検体側に設けられた音響
整合層である。また、導電性音響整合層５の走査方向の
端部において、導電性音響整合層の露出部７を形成する
ために、音響整合層６は、導電性音響整合層５よりも走
査方向の長さは短いものである。

【００１６】チャンネル分割溝８は、圧電板１を分割
し、複数個の電気的に独立した圧電振動子９を形成する
分割溝で、グランド電極２と圧電板１とシグナル電極３
とバッキング４の一部まで切り込まれている。この分割
溝８には、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エポキシ樹
脂などの材料を主に充填する。信号線10は、複数個の圧
電振動子９のシグナル電極２から取り出す信号線であ
る。共通グランド電極線11は、Ｃu、Ａu、Ｃr、Ａg、Ｓ
n、Ｎi等の金属箔であり、導電性音響整合層５の走査方
向の端部に形成した露出部７に、導電性接着材で電気的
に接続しており、導電性音響整合層５を通じて、各圧電
振動子９の被検体側のグランド電極２と電気的に接続さ
れる共通グランド電極の役割を持ち、信号線10と同側か
ら取り出されている。

【００１７】なお、図示していないが、音響整合層６の
被検体側に設ける音響レンズは、シリコーンゴムやウレ
タンゴムやプラスチックなどの材料から成り、超音波を
収束するためのもので、被検体側が凸曲面形状をしてお
り、反対の平坦面は音響整合層６にシリコーン系接着剤
やエポキシ樹脂で接着されている。

【００１８】図１に示す第１の実施の形態の超音波探触
子では、圧電振動子９は均等間隔で分割されており、チ
ャンネルを形成するチャンネル分割溝８には、シリコー
ンゴムやウレタンゴムやエポキシ樹脂を充填する。充填
する材料の音響インピーダンスは小さい程、分割された
圧電振動子の独立性が高められ、指向角が広くなるが、
機械的強度が下がるため、適当な値のものを使用するの
がよい。分割溝に充填する材料としては、特に、音響イ
ンピーダンスが1.0〜2.5Ｍraylのシリコーンゴムやウレ
タンゴムが望ましい。

【００１９】以上のように構成された超音波探触子の動
作を説明する。超音波診断装置本体（図示せず）の送信
部から、時間タイミングを任意に遅らせて送信された複
数の電気信号は、ケーブルおよび信号線10を介して、複
数の圧電素子９に印加される。電気信号を印加された圧
電素子９は超音波を発生し、超音波は導電性音響整合層
５および音響整合層６と音響レンズを介して、患者の体
内に放射される。送信部からの時間タイミングの遅れに
応じて、超音波は走査方向のうちの目的の方向に収束し
たり偏向して伝播する。

【００２０】超音波は、患者の各体内臓器境界の音響イ
ンピーダンスの差に従って反射する。反射した超音波
は、再び圧電振動子９で受信され、電気信号に変換され
た後、ケーブルを介して超音波診断装置本体の受信部に
伝送される。この受信信号を信号処理し、超音波診断装
置本体の表示部で反射画像を表示することで、患者の体
内断層像を確認できる。これらの動作は、従来の超音波
探触子と同様のものであるが、第１の実施の形態の超音
波探触子の超音波送受信方式としては、これ以外の方式
を利用することもできる。

【００２１】なお、図１では、走査方向の一方の端部か
ら共通グランド電極線11を取り出しているが、両方の端
部から共通グランド電極線11を取り出してもよい。共通
グランド電極線11を導電性音響整合層５の走査方向の端
部の露出部から、信号線10と同側に取り出しているが、
信号線10の反対側または走査方向の側面から取り出して
もよい。共通グランド電極線11としては、金属箔の代わ
りに高分子材料に配線パターンを形成したフレキシブル
プリント基板を用いてもよい。

【００２２】また、第１の実施の形態では、導電性音響
整合層５が一層の場合について説明したが、導電性音響
整合板５を２層以上にしてもよい。グランド電極２と導
電性音響整合層５の接着に導電性接着剤を用いている
が、絶縁性のエポキシ樹脂接着剤を用いてもよい。この
場合、接着層を十分に薄くするために、接着加圧力を３
Ｋg／cm2以上加える。グランド電極２と導電性音響整合
層５を部分的に接触させてグランド電極２を共通接続す
る。

【００２３】なお、図１に示したものでは、圧電板とバ
ッキングの一部を切り込んでチャンネル分割溝を形成し
ているが、圧電板のバッキング面から導電性整合層の一
部まで切り込んでチャンネル分割溝を形成してもよい。

【００２４】上記のように、本発明の第１の実施の形態
では、超音波探触子を、複数個の圧電振動子のグランド
電極を、導電性音響整合層により共通接続し、走査方向
の片側もしくは両側の端部から取り出す構成としたの
で、短軸有効開口幅を短くしないでも圧電板幅の短軸幅
を短くすることができ、患者接触部分の幅も狭くでき
て、肋間走査のように狭い隙間からも、肋骨からの反射
ノイズ信号が少ない、良好な超音波の断層像を得られる
ようになる。

【００２５】また、従来と同じ圧電素子幅で、有効開口
長を大きくすることもできる。短軸有効開口長が大きい
と、近距離音場の領域が長くなり、深い領域まで、診断
することが可能となり、また、送受信感度の向上や、焦
点付近のビームを絞りやすくなり、送受信感度も向上す
るが、検査する診断部位に応じた短軸有効開口幅およ
び、音響レンズの曲率を用いるのがよい。

【００２６】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態は、圧電板のグランド電極と電気的に接続された
導電性音響整合層の走査方向の一方もしくは両方の端部
で、導電性音響整合層のバッキング面に設けた露出部に
導電性側板を導電性接着剤で電気的に接続して、走査方
向に配列された複数個の圧電振動子の共通グランド電極
を走査方向の端部から取り出す超音波探触子である。第
２の実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、導電
性音響整合層からグランド電極を取り出すのに、導電性
の側板を用い、かつ、導電性音響整合層のバッキング側
の露出部から共通グランド電極を取り出した点にある。

【００２７】図２は、本発明の第２の実施の形態の超音
波探触子の走査方向概略断面図である。図２において、
グランド電極２、シグナル電極３、バッキング４、チャ
ンネル分割溝８、圧電振動子９、信号線10は、第１の実
施の形態と同じである。

【００２８】導電性音響整合層12は、圧電板の走査方向
長よりも長く、走査方向の端部のバッキング面に露出部
14が設けられている。導電性側板15は、無機物質を添加
したエポキシ材料やグラファイトを主成分とする導電性
のある材料であり、導電性音響整合層12の走査方向の端
部のバッキング面に設けた露出部14と導電性接着剤によ
って電気的に接続されている。音響整合層13は、超音波
を効率よく伝播するために導電性音響整合層12の被検体
側に設けた音響整合層であり、エポキシ樹脂やプラスチ
ック材などの材料で構成されている。

【００２９】音響レンズ16は、シリコーンゴムやウレタ
ンゴムやプラスチックなどの材料から成り、超音波を収
束するためのもので、被検体側が凸曲面形状をしてお
り、反対の平坦面は音響整合層13とシリコーン系接着剤
やエポキシ樹脂で接着されている。

【００３０】以上のように構成された超音波探触子の動
作については、第１の実施の形態と同じであるので、説
明を省略する。なお、図２では、走査方向の両方の端部
に導電性側板15を構成しているが、どちらか一方の端部
のみに構成してもよい。また、図２は、導電性音響整合
層12が１層の場合のものであるが、２層の導電性音響整
合層12を用いて、チャンネル分割溝８が圧電振動子９の
グランド電極２を接続される第１の導電性音響整合層を
分割し、第２の導電性整合板を共通グランド電極として
もよい。

【００３１】上記のように、本発明の第２の実施の形態
では、超音波探触子を、導電性音響整合層の走査方向の
端部の露出部で導電性側板と導電性音響整合層を電気的
に接続する構成としたので、短軸有効開口幅を短くする
ことなく、圧電板の幅を短くすることができ、患者接触
部分の幅も狭くでき、肋間走査のように狭い隙間から
も、肋骨からの反射ノイズ信号が少ない、良好な超音波
の断層像を得られるようになる。

【００３２】また、従来と同じ圧電板幅で、短軸有効開
口長を大きくすることもできる。硬度の高い側板を走査
方向の端部に設置することで、音響レンズ面からの衝撃
に対し、耐衝撃性を向上することができる。

【００３３】さらに、導電性側板が、走査方向の端部の
シグナル電極と接触もしくは、導電性接着剤と導通して
も、端部の圧電振動子は体内画像の作成に寄与しないダ
ミーの圧電振動子であり、他の圧電振動子とチャンネル
分割溝によって電気的に独立しているのでショートする
ことがなく、超音波探触子の製作が容易になる。

【００３４】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態は、バッキングの走査方向の側面に金属箔を設
け、金属箔と導電性音響整合層の走査方向の側面部を導
電性接着剤で電気的に接続して、圧電振動子の共通グラ
ンド電極を、走査方向の端部から取り出す超音波探触子
である。第３の実施の形態が第１の実施の形態や第２の
実施の形態と異なる点は、導電性音響整合層に露出部を
設けない点にあり、共通グランド電極の取出しを容易
に、かつ製作を容易にするものである。

【００３５】図３は、本発明の第３の実施の形態の超音
波探触子の走査方向概略断面図である。図３において、
圧電板１、グランド電極２、シグナル電極３、バッキン
グ４、チャンネル分割溝８、圧電振動子９、信号線10
は、第１の実施の形態と同じである。音響レンズ16は、
第２の実施の形態と同じである。

【００３６】導電性音響整合層17は、圧電板１の走査方
向長と同じ長さであり、無機物を添加したエポキシ樹脂
やグラファイトなどの導電性のある材料であり、超音波
を効率良く伝播するため、圧電板１の被検体側に設けた
音響整合層であり、圧電板１の被検体側のグランド電極
２と導電性音響整合層17は、導電性接着剤により電気的
に接続している。音響整合層18は、エポキシ樹脂やプラ
スチック材等の材料で構成されており、超音波を効率良
く伝播するため、導電性音響整合層17の被検体側に設け
た音響整合層である。グランド線19は、バッキング４の
走査方向の側面に設けられた金属箔で、導電性音響整合
層17の走査方向の側面から導電性接着剤20でグランド線
19と接続し、共通グランド電極を取り出している。

【００３７】以上のように構成された超音波探触子の動
作については、第１の実施の形態と同じであるので、説
明を省略する。なお、図３では、走査方向の両方の端部
にグランド線19を構成しているが、どちらか一方の端部
のみに構成してもよい。また、図３は、導電性音響整合
層17が１層の場合のものであるが、２層の導電性音響整
合層を用いて、チャンネル分割溝８が圧電振動子９のグ
ランド電極が接続される第１の導電性音響整合層を分割
し、第２の導電性音響整合層を共通グランド電極とし
て、第２の導電性音響整合層の走査方向の側面とグラン
ド線を導電性接着剤で接続し、共通グランド電極を取り
出してもよい。

【００３８】上記のように、本発明の第３の実施の形態
では、超音波探触子を、共通グランド電極を導電性音響
整合層の走査方向の側面から取り出す構成としたので、
導電性音響整合層および音響整合層の走査方向の長さを
圧電板の長さと同じにでき、製作が容易になる。

【００３９】また、短軸有効開口幅を短くすることな
く、圧電板の幅を短くすることができるので、患者接触
部分の幅も狭くすることができ、肋間走査のように狭い
隙間から走査する場合でも、肋骨からの反射ノイズ信号
が少ない良好な超音波の断層像を得られる。従来と同じ
圧電板短軸幅で、短軸有効開口長を大きくすることもで
きる。

【００４０】（第４の実施の形態）本発明の第４の実施
の形態は、走査方向に配列された複数個の圧電振動子の
走査方向の両側の端部に電極体を設け、電極体を含む複
数個の圧電振動子面上の被検体側に設けられた導電性の
音響整合層でグランド電極を共通接続し、電極体より共
通グランド電極を取り出した超音波探触子である。第４
の実施の形態が、第１〜第３の実施の形態と異なるとこ
ろは、グランド電極を取り出す電極体を設けた点であ
る。

【００４１】図４は、本発明の第４の実施の形態を示す
超音波探触子の走査方向概略断面図である。圧電板１、
バッキング４、チャンネル分割溝８、圧電振動子９、信
号線10は、第１の実施の形態と同じである。音響レンズ
16は、第２の実施の形態と同じである。導電性音響整合
層17、音響整合層18は、第３の実施の形態と同じであ
る。

【００４２】圧電板１の対向する２面には、グランド電
極22とシグナル電極23が形成されている。グランド電極
22とシグナル電極23は、金や銀をスパッタリングやメッ
キで形成した電極、あるいは、銀を焼き付け等で形成し
た電極である。グランド電極22とシグナル電極23は、互
いに電気的に分離されている。グランド線19は、導電性
音響整合層17と圧電板１の走査方向の端部に形成された
導電性を有する金属、シリコーンゴム、ウレタンゴム、
エポキシ等からなる電極体33を介して、個々に分離され
た各圧電振動子９のグランド電極22と電気的に接続され
ている。

【００４３】以上のように構成された超音波探触子の動
作は、第１の実施の形態と同じであるので省略する。な
お、図４では、グランド線19は、信号線10と同側から取
り出しているが、信号線10の反対側または、走査方向の
端の側面から取り出してもよい。グランド線19は、短軸
方向の両方の端から取り出しているが、片側だけでもよ
い。

【００４４】上記のように、本発明の第４の実施の形態
では、超音波探触子を、導電性音響整合層でグランド電
極を共通接続し、走査方向の両側の端部に設けた電極体
より共通グランド電極を取り出す構成としたので、短軸
有効開口幅を短くすることなく、圧電板の幅を短く、患
者接触部分の幅も狭くすることができ、肋間走査のよう
に狭い隙間からの走査の場合でも、肋骨からの反射ノイ
ズ信号が少ない、良好な超音波の断層像を得られるよう
になる。従来と同じ圧電板短軸幅で、短軸有効開口長を
大きくすることもできる。

【００４５】（第５の実施の形態）本発明の第５の実施
の形態は、グランド回し込み電極が、走査方向の端部側
面を介してシグナル電極面の一部に形成され、各グラン
ド電極が導電性音響整合層により共通接続され、バッキ
ング面に回し込まれたグランド電極から共通グランド電
極を取り出した超音波探触子である。第５の実施の形態
が第１〜第４の実施の形態と異なるところは、圧電板の
走査方向の端部側面を介するグランド回し込み電極を設
けた点である。

【００４６】図５は、本発明の第５の実施の形態の超音
波探触子の走査方向概略断面図である。また、図６は、
第５の実施の形態の超音波探触子の圧電板の電極形成図
である。図５において、バッキング４、チャンネル分割
溝８、信号線10は、第１の実施の形態と同じである。音
響レンズ16は、第２の実施の形態と同じである。導電性
音響整合層17、音響整合層18は、第３の実施の形態と同
じである。

【００４７】圧電板21は、対向する２面に、走査方向の
端部の側面から回し込まれたグランド電極22とシグナル
電極が形成されている。グランド電極22とシグナル電極
23は、金や銀をスパッタリングやメッキで形成した電
極、あるいは、銀を焼き付け等で形成した電極である。
グランド電極22とシグナル電極23がショートしないよう
に、圧電板21には溝24が形成されている。溝24の部分に
は電極が形成されておらず、圧電板21が露出しているの
で、グランド電極22とシグナル電極23は互いに電気的に
分離されている。

【００４８】グランド線19は、個々に分離された各圧電
振動子９のグランド電極22と電気的に接続された導電性
音響整合層17を介して、走査方向の端部にある圧電板21
のグランド電極22の回し込み電極により接続されてお
り、圧電板21のバッキング側からグランド線19と電気的
に接続される。

【００４９】以上のように構成された超音波探触子の動
作は、第１の実施の形態と同じであるので省略する。な
お、図５では、グランド線19は、信号線10と同側から取
り出しているが、信号線10の反対側または、走査方向の
端の側面から取り出してもよい。グランド線19は、短軸
方向の両方の端から取り出しているが、片側だけでもよ
い。図５と図６では、圧電板21のグランド電極22が、走
査方向の両端から反対面に回し込まれているが、片側の
みでもよい。さらに、図５では、圧電板21の一方の面の
電極は回し込み電極を形成しているが、両面にベタ面の
グランド電極およびシグナル電極を形成し、走査方向端
部の側面において、導電性接着剤でバッキング側のシグ
ナル電極と音響レンズ面の共通グランド電極を電気的に
接続し、チャンネル分割溝で端部以外の圧電振動子９の
シグナル電極23から電気的に分離された端部の圧電振動
子のシグナル電極23とグランド線19を電気的に接続して
もよい。

【００５０】上記のように、本発明の第５の実施の形態
では、超音波探触子を、被検体側のグランド電極を走査
方向の端部の側面を介してシグナル電極の一部に回し込
むことで、導電性側板や金属箔で導電性音響整合層と電
気的に接続しなくても、圧電板のバッキング側からグラ
ンド線を取り出すことができる。

【００５１】また、信号線とグランド線の配列パターン
が形成された１枚のプリント基板を使用することで、生
産が容易に行え、かつ、部品点数を少なくすることがで
きる。圧電板の短軸幅と短軸有効開口幅を同じにできる
ので、患者接触部分の幅も狭くすることができ、肋間走
査のように狭い隙間からも、肋骨からの反射ノイズ信号
が少ない、良好な超音波の断層像を得られるようにな
る。従来と同じ圧電素子幅で、有効開口長を大きくする
こともできる。

【００５２】（第６の実施の形態）本発明の第６の実施
の形態は、導電性音響整合層と圧電板とバッキングの一
部をチャンネル分割溝で分離し、圧電板のグランド電極
を、導電性音響整合層と金属薄膜層を介して電気的に共
通接続して、導電性音響整合層の走査方向の端で電気的
に接続した導電性側板を介して、グランド電極を外部に
接続する超音波探触子である。第６の実施の形態が第１
〜第５の実施の形態と異なるところは、導電性音響整合
層もチャンネル分割溝で分離して、チャンネルの独立性
を高めた点である。

【００５３】図７は、本発明の第５の実施の形態の超音
波探触子の走査方向に平行な概略断面図である。図７に
おいて、圧電板１、グランド電極２、シグナル電極３、
バッキング４、信号線10は、第１の実施の形態と同じで
ある。また、導電性音響整合層12、音響整合層13、導電
性側板15、音響レンズ16は、第２の実施の形態と同じで
ある。

【００５４】チャンネル分割溝25は、導電性音響整合層
12と圧電板１とバッキング４の一部を切断した切断溝で
あり、溝にはエポキシ樹脂またはシリコーンゴムあるい
はウレタンゴムが充填されている。金属薄膜層26は、Ｃ
u、Ａg、Ａu、Ｃr、Ｎi、Ｔi、Ｓnからなる20μｍ以下
の薄膜であり、導電性音響整合層12の被検体側に導電性
接着材もしくは絶縁性エポキシ接着剤で電気的に接続さ
れている。絶縁性エポキシ接着剤で接着する場合、接着
層を十分に薄くするために、接着加圧力を３Ｋg／cm²以
上加える。導電性音響整合層12と金属薄膜層26を部分的
に接触させて、導通状態を得ることができる。走査方向
に配列された複数の圧電振動子９のグランド電極２は、
導電性音響整合層12と金属薄膜層26を介して、電気的に
接続される。導電性音響整合層12の走査方向の端に電気
的に接続された導電性側板15と共通グランド電極である
金属薄膜層26は、電気的に接続され、各圧電振動子９の
共通グランドを形成している。

【００５５】以上のように構成された超音波探触子の動
作は、第１の実施の形態と同じであるので、説明を省略
する。なお、図７では、グランド電極２の取出しは、導
電性音響整合層12の走査方向のバッキング側の端部と接
続した導電性側板15を用いたが、第１の実施の形態や第
３の実施の形態のように、金属箔で取り出すか、あるい
は、走査方向の端を介した回し込み電極を形成した圧電
板を用いてもよい。なお、金属薄膜層26は、音響整合層
13のバッキング側の表面に、金や銀をスパッタリングや
メッキで形成してもよい。

【００５６】上記のように、本発明の第６の実施の形態
では、超音波探触子を、圧電板と導電性音響整合層を分
離した構成としたので、圧電振動子の独立性が高めら
れ、広い指向特性の超音波を送信することができ、か
つ、圧電板幅と短軸有効開口幅を同じにでき、操作性が
よくなる。

【００５７】（第７の実施の形態）本発明の第７の実施
の形態は、導電性音響整合層と金属薄膜層と圧電振動子
のグランド電極を、短軸方向に複数に分割し、対応する
グランド電極を共通接続して端部の金属薄膜層もしくは
導電性音響整合層から取り出し、共通グランド電極をス
イッチで選択的に切り替えて、短軸の音響開口を可変制
御する超音波探触子である。第７の実施の形態が第１〜
第６の実施の形態と異なるところは、分割したグランド
電極をスイッチで選択的に切り替える点である。

【００５８】図８は、本発明の第７の実施の形態の超音
波探触子の要部斜視図である。図８において、圧電板
１、グランド電極２、シグナル電極３、バッキング４、
チャンネル分割溝８、圧電振動子９は、第１の実施の形
態と同じである。

【００５９】導電性音響整合層27は、無機物を添加した
エポキシ樹脂やグラファイトなどの導電性のある材料で
あり、超音波を効率良く伝播するため、圧電板１の被検
体側に設けた音響整合層であり、圧電板１の被検体側の
グランド電極２と導電性音響整合層27は導電性接着剤に
より、電気的に接続している。音響整合層28は、エポキ
シ樹脂やプラスチック材等の材料であり、超音波を効率
良く伝播するため、導電性音響整合層27の被検体側に設
けた音響整合層である。導電性音響整合層27の走査方向
の端部の被検体側に露出部29が形成されている。また、
音響整合層28は露出部29を形成するために、導電性音響
整合層27の走査方向長よりも短いものである。共通グラ
ンド分割溝30は複数の圧電振動子９のグランド電極２と
電気的に接続された導電性音響整合層27の共通グランド
を短軸方向に対し分割し、複数の電気的に独立した共通
グランド電極を形成するもので、隣接する共通グランド
電極とは電気的に独立しており、導電性音響整合層27お
よび、音響整合層28を切断した溝である。また、共通グ
ランド分割溝30の内部は、エポキシ樹脂やシリコーンゴ
ムやウレタンゴムなどで充填する。また、共通グランド
分割溝30は、音響整合層28から圧電板１の一部まで切り
込まれており、短軸方向に複数に分割され、互いに電気
的に独立した複数の共通グランド電極を形成している。
共通グランド線19は、フレキシブルプリント基板や銅箔
であり、導電性音響整合層27の露出部29と導電性接着剤
で電気的に接続され、走査方向の端部の側面から取り出
している。スイッチ手段32は、短軸方向に配列された複
数の共通グランド電極から取り出された共通グランド線
19と接続されており、選択的に切り替えることで、圧電
板の超音波の受信や送信の短軸有効開口幅を制御するこ
とができる。

【００６０】以上のように構成された超音波探触子の動
作を図８、図９を用いて説明する。図９は、本発明の第
７の実施の形態の超音波探触子の短軸方向の断面図であ
る。超音波診断装置本体（図示せず）の送信部から時間
タイミングを任意に遅らせて、送信された複数の電気信
号は、ケーブルおよび信号線10を介して、複数の圧電振
動子９に印加される。電気信号を印加された圧電振動子
９は超音波を発生し、導電性音響整合層５および、音響
整合層６、音響レンズ16を介して、患者の体内に送信部
からの時間タイミングの遅れによって、超音波を走査方
向に対し、収束させるか、偏向させて、超音波を伝播さ
せる。この時、共通グランド分割溝30によって、互いに
独立した各共通グランド電極をスイッチ手段32によっ
て、短軸有効開口幅を制御することができる。短軸有効
開口長を制御することで、例えば、近距離においては、
短軸開口長を狭くして分解能を向上することができる。
そして、患者の各体内臓器境界の音響インピーダンスの
差から反射された超音波は、再び、上記と同様に共通グ
ランド線19の選択的な切り替えによって、焦点を変更し
ながら、圧電振動子９で受信され、電気信号に変換され
後、ケーブルを介して、超音波診断装置本体の受信部に
伝送される。この受信信号を信号処理し、超音波診断装
置本体の表示部で反射画像を表示することで、患者の体
内断層像を確認できる。

【００６１】なお、図８では、共通グランドの取出し方
法として第１の実施の形態と同じ構成を用いているが、
上記構成の他に、第２、第３、第４、第５、第６の実施
の形態で記述した構成を用いても実施できる。また、図
８では、共通グランド電極を分割するために、音響整合
層、導電性音響整合層、圧電板のグランド電極を切断し
ているが、衝撃に対する強度を強めるために、第２整合
板を切断しない構成にしても良い。なお、図８では、音
響レンズの被検体側は凸曲面が形成されているが、音響
レンズの厚みを均一にしてもよい。また、図８や図９の
ような左右対称の共通グランド電極の制御でなく、左右
非対称に接続するか、個別に切り替えてもよい。

【００６２】上記のように、本発明の第７の実施の形態
では、超音波探触子を、共通グランド電極を短軸方向に
分割し、複数の共通グランド電極をスイッチ手段によっ
て選択的に接続する構成としたので、短軸の有効開口幅
を制御することができ、近距離において、短軸方向の横
方向分解能に優れ、かつ、操作性に優れた超音波探触子
を提供することができる。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、本発明では、超音波探触
子を、分極を施された圧電板の対向する２面の電極の内
の被検体側のグランド電極を、超音波走査方向の一方も
しくは両方の端面から取り出す構成としたので、圧電振
動子幅が小さくなり、操作性がよくなるとともに、圧電
板から放射される超音波の短軸有効開口幅を大きく取る
ことができ、肋間走査のように狭い隙間からの走査の場
合でも、肋骨からの反射ノイズ信号が少ない良好な超音
波断層像を表示できるという効果が得られる。

【００６４】また、超音波探触子を、圧電振動子の共通
グランド電極の短軸方向に複数の切込みを入れて分割
し、各共通グランド電極をスイッチで選択的に切り替え
る構成としたので、短軸有効開口幅を変えて測定領域に
応じた最適なビームを形成し、近距離の方位分解能を高
めるとともに、遠距離部においてもペネトレイションを
よくすることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す超音波探触子
の要部斜視図、

【図２】本発明の第２の実施の形態を示す超音波探触子
の走査方向概略断面図、

【図３】本発明の第３の実施の形態を示す超音波探触子
の走査方向概略断面図、

【図４】本発明の第４の実施の形態を示す超音波探触子
の走査方向概略断面図、

【図５】本発明の第５の実施の形態を示す超音波探触子
の走査方向概略断面図、

【図６】本発明の第５の実施の形態を示す超音波探触子
の圧電板の電極構成図、

【図７】本発明の第６の実施の形態を示す超音波探触子
の走査方向に平行な概略断面図、

【図８】本発明の第７の実施の形態を示す超音波探触子
の要部斜視図、

【図９】本発明の第７の実施の形態を示す超音波探触子
の短軸方向の断面図、

【図１０】従来の超音波探触子の概略斜視図である。

【符号の説明】

１,21,50 圧電板２,22,55 グランド電極３,23,57 シグナル電極４,54 バッキング５,12,17,27 導電性音響整合層６,13,18,28 音響整合層７,14,29 露出部８,25,59 チャンネル分割溝９,60 圧電振動子 10 信号線 11,19 共通グランド線 15 導電性側板 16,53 音響レンズ 20 導電性接着剤 24,61 溝 26 金属薄膜層 30 共通グランド分割溝 32 スイッチ手段 33 電極体 51 第１の整合板 52 第２の整合板 56 銅箔 58 プリント基板

フロントページの続き (72)発明者徳永渉神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１号松下通信工業株式会社内Ｆターム(参考） 2G047 AC13 CA01 EA02 EA05 GB02 GB16 GB21 GB23 GB25 GB30 GF20 4C301 EE02 EE06 GB04 GB19 GB20 GB22 GB24 GB27 HH13 5D019 AA21 BB25 BB28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波の走査方向に配列された複数個の
圧電振動子と、前記圧電振動子面上に設けられた導電性
の第１音響整合層と、前記第１音響整合層に積層された
第２音響整合層と、前記第１音響整合層と前記圧電振動
子のグランド電極を短軸方向に複数に分割する切込溝
と、前記第１音響整合層により共通に接続された各共通
グランド電極を走査方向の片側もしくは両側の端部の第
１音響整合層で外部と接続する接続手段と、前記共通グ
ランド電極を選択的に切り替えて短軸の音響開口を可変
制御するスイッチ手段とを具備することを特徴とする超
音波探触子。
【請求項２】超音波の走査方向に配列された複数個の
圧電振動子と、前記圧電振動子面上に設けられた導電性
の第１音響整合層と、前記第１音響整合層に積層された
第２音響整合層と、前記第１音響整合層と前記第２音響
整合層との間に設けられた金属薄膜層と、前記金属薄膜
層と前記第１音響整合層と前記圧電振動子のグランド電
極を短軸方向に複数に分割する切込溝と、前記第１音響
整合層により共通に接続された各共通グランド電極を走
査方向の片側もしくは両側の端部の金属薄膜層もしくは
前記第１音響整合層で外部と接続する接続手段と、前記
共通グランド電極を選択的に切り替えて短軸の音響開口
を可変制御するスイッチ手段とを具備することを特徴と
する超音波探触子。