(57)【要約】【課題】  超音波診断の技術において、放熱効率の向上と、音場均一化及びサイドローブの低減化を両立し、かつ低コストに実現する技術を提供する。【解決手段】  互いに略平行する二つの端面を有する圧電体と、前記端面のうち一方の端面側に設けられるバッキング材と、を備え、前記バッキング材は、バッキング主材と当該バッキング主材内部に充填された複数の熱伝導性ファイバーを含み、前記複数の熱伝導性ファイバーは、前記端面と平行な方向における中央部から端部にかけて、段階的に前記端面となす角度が大きくなるように傾斜して配列されているようにした。【選択図】      図１
2006129965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに略平行する二つの端面を有する圧電体と、
前記端面のうち一方の端面側に設けられるバッキング材と、
を備え、
前記バッキング材は、
バッキング主材と当該バッキング主材内部に充填された複数の熱伝導性ファイバーを含み、
前記複数の熱伝導性ファイバーは、
前記端面と平行な方向における中央部から端部にかけて、段階的に前記端面となす角度が大きくなるように傾斜して配列されていること、
を特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
互いに略平行する二つの端面を有し、前記端面と平行な第一の方向に対して分割された圧電体と、
前記端面のうち一方の端面側に設けられる音響レンズと、
前記端面のうち他方の端面側に設けられるバッキング材と、
を備え、
前記圧電体は、
当該圧電体に対する前記音響レンズの方向を第二の方向として、当該第二の方向に超音波を送信し、
前記バッキング材は、
バッキング主材と当該バッキング主材内部に充填された複数の熱伝導性ファイバーを含み、
前記複数の熱伝導性ファイバーは、
前記第一の方向及び前記第二の方向と垂直な第三の方向における前記バッキング材の中央部から端部にかけて、段階的に前記第二の方向となす角度が小さくなるように傾斜して配列されていること、
を特徴とする超音波プローブ。
【請求項３】
前記複数の熱伝導性ファイバーは、
第三の方向における前記バッキング材の中央部から端部にかけて、前記第二の方向と逆の方向に傾斜して配列されていること、
を特徴とする請求項２記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記配列は、
予め設定された超音波送波強度及び受波感度の重み付け関数に従った、配列段数及び前記傾斜角度の変化度合いを有すること、
を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の超音波プローブ。
【請求項５】
前記バッキング材は、
補助粒子を更に含むこと、
を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の超音波プローブ。
【請求項６】
前記配列は、
前記中央部に充填される前記熱伝導性ファイバーを前記端面に対して水平方向に向くように充填し、前記端部に充填される前記熱伝導性ファイバーを前記バッキング材に対して垂直方向に向くように充填し、前記中央部と前記端部との間に充填される前記熱伝導性ファイバーを前記第二の方向と逆の方向に傾斜するように充填した配列であること、
を特徴とする請求項２又は３記載の超音波プローブ。
【請求項７】
前記バッキング材には、
前記圧電体側の面とは反対の面における前記第一の方向と平行する端部に放熱板が当接していること、
を特徴とする請求項３に記載の超音波プローブ。
【請求項８】
前記熱伝導性ファイバーは、カーボンファイバーであること、
を特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の超音波プローブ。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか記載の超音波プローブと、
前記超音波プローブの前記圧電体に電圧を送信する送信手段と、
前記超音波プローブが超音波の送受波に基づき生成した受信信号を受信して、該受信信号に応じた画像生成処理を行う画像処理手段と、
前記画像処理手段により生成された画像を表示する表示手段と、
を備えること、
を特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を送受信する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体への超音波の送受信では、特に超音波プローブにおいて、超音波プローブの先端側で発生した熱が被検体に向かわないように放熱する事、また、音場を均一化しサイドローブを低減する事を考慮して製造する必要がある。
【０００３】
放熱処理については、例えば、超音波プローブの圧電体を支持するバッキング材の主材内部にタングステンや窒化アルミ等の高熱伝導フィラーを充填し、高熱伝導フィラーにて熱を放熱するものがある。
【０００４】
しかし、この方法においては、高熱伝導フィラー同士の接点面積が熱伝導率に左右されるため、高熱伝導フィラーの充填量を多くすべきであるが、充填量を多くするとバッキング材が重くなり、音響マッチング条件を満たしにくくなってしまう。すなわち、バッキング材の音響インピーダンスが大きくなってしまい、当該音響インピーダンスと圧電体の音響インピーダンスとの音響マッチング条件のバランスが崩れやすい。従って、音響マッチング条件を優先すると、放熱効果の向上が困難となる。
【０００５】
そこで、高熱伝導フィラーに代えて、熱伝導性ファイバーを主材に充填する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。熱伝導性ファイバーは、フィラーと比べて所定長を有しているために、充填量をそれほど多くしなくとも熱伝導率が高まるものである。
【０００６】
この熱伝導性ファイバーの充填方法には、熱伝導性ファイバーを無秩序に充填する場合と、熱伝導性ファイバーを一様に一定方向に並べる方法が提案されている。しかし、無秩序に充填した場合は、熱が均一に拡散してしまい、被検体から熱を遠ざけるよう所望の部位に熱を伝導させることが困難となる。
【０００７】
また、一様に一定方向に並べた場合は、熱伝導が一方向に限られてしまい、効率的に被検体から熱を遠ざけ、かつ超音波プローブ内部に熱がこもらないようにすることが困難となる。従って、熱伝導性ファイバーを充填する場合も、その充填が無秩序であっても方向が統一されていても、放熱効果の向上が困難である。
【０００８】
音場の均一化、特にスライス音場の均一化、及びサイドローブの低減については、スライス方向において圧電体を分割し、スライス方向の中心にある圧電体を大きくし、端部にかけて段階的に圧電体を小さくする技術が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この技術は、スライス方向の超音波送信強度及び受信感度に重み付けを設定するものである。しかし、この技術は、圧電体をスライス方向に分割するため、圧電体の位置決めを行い、圧電体間に樹脂等の非圧電体を充填した後に電極対を取り付ける必要がある。すなわち、この技術によると、製造工数が増加し、超音波プローブの高価格化を招き、実用性に乏しい。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−１２７９５５号公報
【特許文献２】特開２００３−９２８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
超音波プローブでは、被検体付近における温度が制限されており、伴って超音波強度に制限が設けられることとなる。そこで、発生する熱を効率的に処理して被検体付近の温度上昇率を下げて、その分、超音波強度を高めることが被検体内の画像を感度よく得る条件である。また、音場の均一化及びサイドローブの低減化が被検体内の画像を精度よく得る条件である。
【００１１】
しかし、従来は、熱を効率的に処理することができず、超音波強度を高めることができなかった。また、スライス方向における音場の均一化及びサイドローブの低減化には高コスト化が避けられなかった。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、超音波を送受信する技術において、放熱効率の向上を図り、更にスライス音場の均一化及びサイドローブの低減を図る技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、互いに略平行する二つの端面を有する圧電体と、前記端面のうち一方の端面側に設けられるバッキング材と、を備え、前記バッキング材は、バッキング主材と当該バッキング主材内部に充填された複数の熱伝導性ファイバーを含み、前記複数の熱伝導性ファイバーは、前記端面と平行な方向における中央部から端部にかけて、段階的に前記端面となす角度が大きくなるように傾斜して配列されていること、を特徴とする。
【００１４】
本発明には、１Ｄアレイ、２Ｄアレイ、１．５Ｄアレイ等の多次元アレイを有する超音波プローブが包含される。
【００１５】
上記課題を解決するために、請求項２記載の発明は、互いに略平行する二つの端面を有し、前記端面と平行な第一の方向に対して分割された圧電体と、前記端面のうち一方の端面側に設けられる音響レンズと、前記端面のうち他方の端面側に設けられるバッキング材と、を備え、前記圧電体は、当該圧電体に対する前記音響レンズの方向を第二の方向として、当該第二の方向に超音波を送信し、前記バッキング材は、バッキング主材と当該バッキング主材内部に充填された複数の熱伝導性ファイバーを含み、前記複数の熱伝導性ファイバーは、前記第一の方向及び前記第二の方向と垂直な第三の方向における前記バッキング材の中央部から端部にかけて、段階的に前記第二の方向となす角度が小さくなるように傾斜して配列されていること、を特徴とする。
【００１６】
前記複数の熱伝導性ファイバーは、第三の方向における前記バッキング材の中央部から端部にかけて、前記第二の方向と逆の方向に傾斜して配列されているようにしてもよい（請求項３記載の発明に相当）。
【００１７】
前記配列は、予め設定された超音波送波強度及び受波感度の重み付け関数に従った、配列段数及び前記傾斜角度の変化度合いを有するようにすることができる（請求項４記載の発明に相当）。
【００１８】
前記バッキング材は、補助粒子を更に含むようにしてもよい（請求項５記載の発明に相当）。
【００１９】
前記配列は、前記中央部に充填される前記熱伝導性ファイバーを前記端面に対して水平方向に向くように充填し、前記端部に充填される前記熱伝導性ファイバーを前記バッキング材に対して垂直方向に向くように充填し、前記中央部と前記端部との間に充填される前記熱伝導性ファイバーを前記第二の方向と逆の方向に傾斜するように充填した配列とすることができる（請求項６記載の発明に相当）。
【００２０】
前記バッキング材には、前記圧電体側の面とは反対の面における前記第一の方向と平行する端部に放熱板が当接しているようにしてもよい（請求項７記載の発明に相当）。
【００２１】
前記熱伝導性ファイバーは、カーボンファイバーを選んでもよい（請求項８記載の発明に相当）。
【００２２】
また、上記課題を解決するために、請求項９記載の発明は、前記した超音波プローブと、前記超音波プローブの前記圧電体に電圧を送信する送信手段と、前記超音波プローブが超音波の送受信に基づき生成した受信信号を受信して、該受信信号に応じた画像生成処理を行う画像処理手段と、前記画像処理手段により生成された画像を表示する表示手段と、を備えること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明においては、バッキング材の前面に圧電体が積層された超音波プローブにおいて、バッキング材は、バッキング主材と当該バッキング主材内部に充填された複数の熱伝導性ファイバーを含み、複数の熱伝導性ファイバーは、バッキング材のスライス方向において、中央部から端部にかけて段階的にバッキング材の後端部側に向く角度で配列されているようにした。
【００２４】
従って、バッキング材で発生する熱を効率良く被検体と遠ざかる方向であるバッキング材後端部側に放熱することができ、更にバッキング材において超音波送信強度及び受信感度の重み付けを行うことでスライス音場の均一化とサイドローブの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る超音波プローブ及び超音波診断装置の好適な実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２６】
図１は、超音波プローブの構成図である。超音波プローブ１は、図示しない被検体に対して超音波を送受信して、受信信号を生成するユニットである。この受信信号に基づき図２に示す超音波診断装置１００の各ユニットが信号処理を行い、画像化する。すなわち、超音波プローブ１は、超音波診断装置１００を構成する１ユニットである。
【００２７】
超音波診断装置１００は、超音波を送受信することで、被検体内を画像化する装置である。超音波プローブ１は、超音波診断装置１００の１ユニットとして、超音波送受信時のスライス方向及びアレイ方向の音場を均一化し、サイドローブ低減を図り、同時に熱伝達を低減する。
【００２８】
この超音波プローブ１は、バッキング材２の一面に順に電極対６で挟まれ、かつアレイ方向を第一の方向とした圧電体５、第一整合層７、第二整合層８、音響レンズ９を順に積層して構成される。超音波は、第二の方向たる圧電体５から音響レンズ９の方向へ送信される。尚、以降の説明において、バッキング材２の圧電体５等が積層される面を前面と呼ぶ。バッキング材２は、主材３と該主材３に充填された熱伝導性ファイバー４ａ，４ｂ・・・より構成されている。バッキング材２の後端部２ｎ、すなわち圧電体５側の面とは反対の面における第一の方向と平行する端部には、放熱板１０が当接して配されている。放熱板１０は、被検体から遠ざかるように音響レンズ９側と反対の方向に向けて延設されている。
【００２９】
圧電体５は、チタン酸鉛等の圧電セラミックからなる音響／電気可逆的変換素子であり、アレイ方向に分割されて配されている。本実施形態においては、この圧電体５は、素子が直線状に配列された１Ｄアレイであり、第二の方向たるスライス方向に沿って短冊状の素子が配される。圧電体５を挟む電極対６は、複数の圧電体５のそれぞれに対し、対応して設けられている。電極対６は、正負の電極となり、図示しない印加手段（図２では送受信部１０１の送信部分）からの電圧を圧電体５に印加する。電圧が印加された圧電体５は、圧電効果により電極対６と直交する方向に超音波を送信する。
【００３０】
アレイ方向においては、複数に分割された圧電体５のそれぞれに所定時間の遅延をかけて電圧を印加することにより、送信強度及び受信感度に重み付けを設定して、サイドローブの低減や音場の均一化を図っている。
【００３１】
第一整合層７及び第二整合層８は、圧電体５の音響インピーダンスと被検体体表の音響インピーダンスとの中間の音響インピーダンスを有しており、圧電体５、第一整合層７、第二整合層８と段階的に音響インピーダンスを被検体体表に近づけることにより、音響インピーダンスの不整合による被検体体表での超音波の反射を抑えている。
【００３２】
音響レンズ９は、スライス方向において被検体側に凸面を有するように配されている。この音響レンズ９は、スライス方向において圧電体５の超音波を集束し、被検体の所定深度においてスライス方向の音響的な焦点を結ぶ。
【００３３】
バッキング材２は、減衰の大きいゴムを主材３に、カーボン製の熱伝導性ファイバー４ａ〜４ｅをスライス方向に所定段数配列して充填したものである。更に、この配列において、熱伝導性ファイバー４ａ〜４ｅをスライス方向の中央部２Ｌから端部２ｍにかけて段階的に後端部２ｎ側に向く角度で充填している。段階的な後端部２ｎ側へ向く角度は、端部２ｍに近づくにつれその傾斜角度が大きくなる。すなわち、段階的に第二の方向と逆の方向へ傾斜し、第二の方向となす角度が端部２ｍに近づくにつれ小さくなる。また、各段においては、熱伝導性ファイバーが一律に同方向に向く。
【００３４】
各段で熱伝導性ファイバーが一律に同方向を向くことで、各段固有の音響マッチング条件が満たされ、すなわち、超音波の所定割合を吸収減衰し、又所定割合を反射させて被検体側に送信する条件を満たされ、超音波の多重化によるノイズを低減化と、被検体へ送信する超音波強度の向上がもたらされている。
【００３５】
このバッキング材２は、図１に示すように、例えば、スライス方向において、中央部２Ｌ付近を共通として片側３段に熱伝導性ファイバー４ａ〜４ｅを配列している。中央部２Ｌに充填された熱伝導性ファイバー４ｃは、スライス方向と水平方向に向くように充填される。
【００３６】
中央部２Ｌと端部２ｍとの間の中間部に充填された熱伝導性ファイバー４ｂ，４ｄは、該水平方向よりもやや後端部２ｎ側に向くように充填される。すなわち、熱伝導性ファイバー４ｂ，４ｄは、バッキング材後面に広がるハの字になる。端部２ｍ付近に充填された熱伝導性ファイバー４ａ，４ｅは、垂直方向に向くように充填される。
【００３７】
このような熱伝導性ファイバー４ａ〜４ｅの段階的に後端部２ｎ側に向く配列は、バッキング材２で発生する熱の放熱方向付けを規定する。つまり、この配列は、熱が中央部２Ｌから後端部２ｎに放熱され、図示しない被検体と遠ざかるように、かつ超音波プローブ１の内部にこもらないように外部側へ逃がすように規定するものである。
【００３８】
同時に、この配列は、スライス方向における超音波送信強度及び受信感度の重み付けをバッキング材２において実現する構造であり、スライス方向音場の均一化とサイドローブの低減化を図る。
【００３９】
この配列は、バッキング材２が有する音響インピーダンスを、中央部２Ｌ付近について小さく設定し、端部２ｍ側へ離れるに従い段階的に大きく設定するもので、超音波の送信強度及び受信感度に重み付けをする。
【００４０】
重み付けは、任意の重み付け関数により予め設定される。この設定された重み付け関数に従い、各段の音響インピーダンスを設定すべく、段数が決定され、後端部２ｎ側に向く角度の度合いが各々の段において決定される。重み付け関数は、スライス方向音場の改善を目的とし、中央部２Ｌを頂点として端部２ｍにかけて段階的に感度が減少する関数である。
【００４１】
この重み付け関数に従い、中央部２Ｌ付近において、圧電体５がバッキング材２方向へ送信する超音波の音速が遅くなるように熱伝導性ファイバー４ｃを水平方向に向く角度とする。中央部２Ｌ付近から端部２ｍ付近にかけては、段階的に超音波の音速が速くなるように熱伝導性ファイバー４ｂ，４ｄを後端部２ｎ側へ向く角度、熱伝導性ファイバー４ａ，４ｅを垂直方向に向く角度とし、重み付け関数に従って段階的に角度をつけていく。
【００４２】
例えば、重み付け関数は、図４に示すような任意の重み付け関数により予め設定され、中央部２Ｌから端部２ｍにかけて片側１３段を有し、中央部２Ｌを頂点として端部２ｍにかけて段階的に減少する関数である。この図４に示す重み付け関数に従えば、中央部２Ｌから端部２ｍにかけて片側１３段に配列された熱伝導性ファイバーが中央部２Ｌから端部２ｍにかけて１３段階で後端部２ｎ側へ向く角度で充填される。
【００４３】
このように、このバッキング材２は、熱伝導性ファイバー４ａ，４ｂ・・・を中央部２Ｌから端部２ｍにかけて段階的に後端部２ｎ側に向く角度で配列することにより、放熱効率の向上が図られる構成となり、同時に超音波送信強度及び受信感度の向上のための重み付けが行われる構成ともなる。
【００４４】
尚、この熱伝導性ファイバー４ａ〜４ｅは、超音波の反射を誘発しないように超音波の波長の十分の一、例えば数μｍ程度の径を有し、熱伝導性ファイバーの配列段数に従って規定された所定長の長さを有する。また、熱伝導性ファイバー４ａ〜４ｅは、金属と比べたその比重の小ささや熱伝導効率の良さからカーボンファイバーが選択されることが好適であるが、銅やアルミ等の金属を選択することを妨げるものではない。主材３については、ゴムの他にエポキシ樹脂等の樹脂を選択してもよい。
【００４５】
また、バッキング材２は、主材３に熱伝導性ファイバー４ａ〜４ｅを充填して構成するほか、更にタングステン粒子等の補助粒子を充填してもよい。補助粒子を充填することでバッキング材２側へ送信された超音波の減衰率を高め、放熱効果を高めることができる。
【００４６】
このような超音波プローブ１は、ユニットとして超音波診断装置１００の一構成となる。図２に示す超音波診断装置１００は、当該超音波プローブ１と表示部１０４とを備え、その間に超音波プローブ１から表示部１０４まで順に送受信部１０１、信号処理部１０２、画像処理部１０３が介在して接続されている。また、超音波診断装置１００は、これら各ユニット１０１，１０２，１０３，１０４を制御する制御部１０５を備え、制御部１０５には、装置操作者が当該超音波診断装置１００を操作する際に用いる操作パネル１０６が接続されている。制御部１０５は、内部にＣＰＵ１０５ａ、ＲＡＭ１０５ｂ、ＨＤＤ１０５ｃ等のコンピュータと、当該コンピュータの指令により実際に各ユニット１０１，１０２，１０３，１０４を制御するシーケンサ１０５ｄで構成されている。
【００４７】
この超音波診断装置１００は、装置操作者による操作パネル１０６の操作を受けて、制御部１０５内のコンピュータがシーケンサ１０５ｄに各ユニット１０１，１０２，１０３，１０４を制御する制御信号を出力させる。制御信号によって、送受信部１０１は、超音波プローブ１の圧電体５に電圧を送信して超音波を被検体内に送信させる。また超音波プローブ１が反射波を受信して生成した受信信号を受け取る。すなわち、送受信部１０１は、圧電体５に電圧を送信する送信手段となる。
【００４８】
受信信号は、送受信部１０１により整相加算と所望周波数の検波や直交位相検波を経て信号処理部１０２に出力される。信号処理部１０２は、所望周波数の検波信号に基づき二次元断層像生成の信号処理を行い、また直交位相検波に基づき二次元血流像生成の信号処理を行い、それぞれを１走査領域分の信号処理済みデータとして画像処理部１０３に出力する。画像処理部１０３では、二次元断層像のデータと二次元血流像のデータを合成して、表示部１０４に表示可能なビデオフォーマットに変換し、表示部１０４によりこれら像が表示される。すなわち、送受信部１０１と信号処理部１０２と画像処理部１０３により画像処理手段が形成され、表示部１０４は、表示手段となる。
【００４９】
次に、この超音波診断装置１００の制御の下に電圧パルスが印加される超音波プローブ１の動作及び作用を説明する。超音波診断装置１００では、制御部１０５の制御により送受信部１０１が圧電体５に電圧を印加する。電圧の印加は、電極対６を介して行われる。
【００５０】
電圧が印加された圧電体５は、圧電効果により電極対８と直交する方向、すなわち、音響レンズ９側とバッキング材２側へ超音波を送信する。バッキング材２側に送信された超音波は、各段において各段固有の割合で減衰及び反射し、この反射した超音波を加えて最終的には音響レンズ９側へ超音波を送受信する。同時にバッキング材２では、超音波の減衰に伴って熱が発生する。
【００５１】
図５は、バッキング材２及びその付近で発生した熱の伝達を示している。熱伝導性ファイバー４ａ〜４ｅをカーボンファイバーとし、かつ音響的に十分無視できる数μｍの径とした場合、熱の伝導は、熱伝導性ファイバー４ａ〜４ｅの直交方向において約１．８Ｗ／ｍｋであり、熱伝導性ファイバー４ａ〜４ｅに沿った方向において約１２．５Ｗ／ｍｋである。従って、熱は主に熱伝導性ファイバー４ａ〜４ｅに沿って伝達される。
【００５２】
図５に示すように、例えば中央部２Ｌ付近で発生した熱は、中央部２Ｌ付近の熱伝導性ファイバー２ｃにより、外側に隣接する熱伝導性ファイバー４ｂ，４ｄへ向けて水平に伝達され、熱伝導性ファイバー４ｂ，４ｄにより後端部２ｎ側へ伝達される。更に端部２ｍ付近に充填される熱伝導性ファイバー４ａ，４ｅにより被検体から遠ざかるように垂直方向に伝達され、反対面２ｎのスライス方向端部に当接する放熱板に伝達して、放熱板により被検体から遠ざかるように熱が放熱される。
【００５３】
従って、被検体側へ伝達される熱量は減少する。伴って、熱が被検体側へ伝達されにくくなることにより、圧電体５に印加する電圧を上げて超音波送信強度を上げることができる。
【００５４】
図６は、（ａ）において超音波プローブ１から被検体に向けて送信される超音波の音圧分布を示し、（ｂ）において従来の超音波プローブから被検体に向けて送信される超音波の音圧分布を示す。尚、説明の都合上、（ａ）は、熱伝導性ファイバー４ａ，４ｂ・・・が片側１３段の配列で、かつ後端部２ｎ側へ段階的に向く角度で配列された構造の超音波プローブ１において実現する音圧分布を示す。
【００５５】
超音波プローブ１は、図４に示す重み付け関数に従い、熱伝導性ファイバー４ａ，４ｂ・・・を中央部２Ｌから端部２ｍにかけて１３段で配列され、かつ中央部２Ｌ付近の水平方向から端部２ｍの垂直方向まで段階的に後端部２ｎ側へ向く角度でバッキング材２の主材３内に充填している。
【００５６】
この超音波プローブ１では、中央部２Ｌ付近の超音波の音速が遅くなり、端部２ｍにかけて段階的に超音波の音速が速くなる。ゴム製の主材３にカーボン製の熱伝導性ファイバー４ａ，４ｂ・・・を所定比率で充填した場合、熱伝導性ファイバーを水平方向に向く角度にある一定量充填すると音速が１８００ｍ／ｓとなり、同様の熱伝導性ファイバーを垂直方向に向く角度に同量充填すると音速が２６００ｍ／ｓとなり、その間の角度では、その角度に応じた中間の速度をとる。密度は、熱伝導性ファイバーの向く角度に依存せず一定であるから、音響インピーダンスは、音速に比例して大きくなる。
【００５７】
従って、中央部２Ｌ付近の音響インピーダンスは小さくなり、端部２ｍにかけて段階的に音響インピーダンスが大きくなる。音響インピーダンスが小さくなれば、バッキング材２に対して十分音響インピーダンスが大きい圧電体５との音響インピーダンスの不整合が促進され、超音波の反射率が高まる。音響インピーダンスが大きくなれば、圧電体５との音響インピーダンスの不整合が減退し、超音波の反射率が低下する。伴い、中央部２Ｌ付近の超音波送信強度及び受信感度が向上し、端部２ｍにかけて段階的に超音波送信強度及び受信感度が低下する。
【００５８】
これより、超音波プローブ１が被検体に向けて送信する超音波は、図６の（ａ）に示すように、従来の図６の（ｂ）に比べて、スライス音場が均一化し、サイドローブが低減する。
【００５９】
このように、本発明の超音波プローブ１では、バッキング材２に、段階的な向き角度を有する配列で熱伝導性ファイバー４ａ，４ｂ・・・を充填することにより、放熱効率の向上とスライス音場の均一化及びサイドローブの低減を図ることができ、かつスライス音場の均一化及びサイドローブの低減を低コストで実現できる。
【００６０】
尚、超音波プローブ１は、熱伝導性ファイバー２ｃを中央部２Ｌ付近において水平方向に向く角度に充填するものとして説明したが、段階的に後端部２ｎに向く角度で配列されるのであれば、これに限らず所望の重み付け関数に応じた角度とすることができる。
【００６１】
例えば、図３に示すように、中央部２Ｌ付近において、熱伝導性ファイバー４ｃを一端側の端部２ｍ側と他端側の端部２ｐ側に分け、それぞれを水平方向からやや反対面２ｎ側へ向くように充填し、以降端部２ｍ、２ｐにかけて段階的に後端部２ｎへ向く角度を大きくしていくようにしてもよい。
【００６２】
また、本実施形態においては、スライス方向における熱伝導性ファイバー４ａ，４ｂ・・・を上述した配列としたが、この配列をアレイ方向において適用することもできる。この場合、アレイ方向における超音波感度の重み付けをバッキング材２において行うことができ、アレイ方向においても熱伝導性の向上を図ることができる。
【００６３】
さらに、このような１Ｄアレイを有する超音波プローブの他、素子を平面的に配列した２Ｄアレイや素子が沿っている方向に応じて素子の配分が異なっている１．５Ｄアレイ等の多次元アレイを有する超音波プローブにおいても本発明を適用することができる。多次元アレイを有する超音波プローブにおいても、圧電体５の端面と平行な方向、すなわち少なくとも１方のアレイ方向における中央部から端部にかけて、熱伝導性ファイバー４ａ，４ｂ・・・を段階的に端面となす角度が大きくなるように配列すれば、重み付けを行うことができる。熱伝導性ファイバー４ａ，４ｂ，・・・を第二の方向、すなわち圧電体５から音響レンズ９の方向とは逆の方向に傾斜するように配列すれば、熱伝導性の向上を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】超音波プローブの構成図である。
【図２】本発明の超音波プローブを備えた超音波診断装置のブロック構成図である。
【図３】超音波プローブの他の構成を示す構成図である。
【図４】本発明の超音波プローブにおける熱伝導性ファイバーの段階的配列を規定する重み付け関数の一例を示す図である。
【図５】本発明の超音波プローブの放熱を説明する図である。
【図６】（ａ）は本発明の超音波プローブにおける音圧分布を示す図、（ｂ）は従来の超音波プローブの音圧分布を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１      超音波プローブ
２      バッキング材
３      主材
４ａ〜４ｅ  熱伝導性ファイバー
５      圧電体
６      電極対
７      第一整合層
８      第二整合層
９      音響レンズ
１０    放熱板
１００  超音波診断装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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