(57)【要約】【課題】  超音波の受信感度を向上させる。【解決手段】  超音波プローブ１１の先端のキャップ３０により密閉された空間内に、微粒子が混入された超音波伝達媒体３４を充填する。超音波伝達媒体３４に混入される微粒子は、超音波トランスデューサ３１から発せられる超音波の波長以下の粒径を有し、無機材料、例えば金属化合物（ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2）からなる。微粒子は、微粒子混入後の超音波伝達媒体３４の粘度を下げるために、複数の分子が凝集した凝集体からなり、超音波伝達媒体３４よりも高い音響インピーダンスを有している。微粒子の表面には、超音波伝達媒体３４内に微粒子が平均的に分散されるように、有機材料が表面修飾されている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波伝達媒体を充填したキャップ内で、圧電素子、電極、および音響整合層からなる超音波トランスデューサを機械的に変位させ、前記キャップを介して生体に超音波を走査する超音波プローブにおいて、
超音波プローブを構成する部材を改質することで、圧電素子と音響整合層、および／または、音響整合層と超音波伝達媒体、および／または、超音波伝達媒体とキャップとの間の音響インピーダンスの差を小さくしたことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
前記超音波伝達媒体を改質することで、音響整合層と超音波伝達媒体、および／または、超音波伝達媒体とキャップとの間の音響インピーダンスの差を小さくしたことを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項３】
微粒子を前記超音波伝達媒体に混入することで、音響整合層と超音波伝達媒体、および／または、超音波伝達媒体とキャップとの間の音響インピーダンスの差を小さくしたことを特徴とする請求項１または２に記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記微粒子は、超音波の波長以下の粒径を有す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５】
前記微粒子の粒径は、体積平均粒径で１ｎｍ〜３００μｍであることを特徴とする請求項３または４に記載の超音波プローブ。
【請求項６】
前記微粒子の粒径は、体積平均粒径で３ｎｍ〜２００μｍであることを特徴とする請求項３または４に記載の超音波プローブ。
【請求項７】
前記微粒子は、前記超音波伝達媒体よりも高い音響インピーダンスを有することを特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の超音波プローブ。
【請求項８】
前記微粒子は、複数の分子が凝集した凝集体であることを特徴とする請求項３ないし７のいずれかに記載の超音波プローブ。
【請求項９】
前記微粒子は、無機材料からなることを特徴とする請求項３ないし８のいずれかに記載の超音波プローブ。
【請求項１０】
前記無機材料は、金属酸化物であることを特徴とする請求項９に記載の超音波プローブ。
【請求項１１】
前記金属酸化物は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１０に記載の超音波プローブ。
【請求項１２】
前記微粒子を、有機材料で表面修飾したことを特徴とする請求項３ないし１１のいずれかに記載の超音波プローブ。
【請求項１３】
前記有機材料は、シラン系化合物であることを特徴とする請求項１２に記載の超音波プローブ。
【請求項１４】
超音波伝達媒体とキャップとの間の音響インピーダンスの差が０．９Ｍｒａｙｌ以下であることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波トランスデューサを機械的に変位させ、生体に超音波を走査する超音波プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療分野において、超音波画像を利用した医療診断が実用化されている。超音波画像は、超音波プローブから生体の所要部に超音波を照射し、そのエコー信号を電気的に検出することによって得られる。また、超音波を走査しながら照射することにより、超音波断層画像を得ることも可能で、超音波を送受信する超音波トランスデューサを機械的に回転あるいは揺動、もしくはスライドさせるメカニカルスキャン機構を備えた超音波プローブも知られている。このような超音波プローブで生体内の超音波画像を取得する際には、超音波プローブを内視鏡の鉗子孔に挿通して、内視鏡の先端に設けられたカメラで超音波プローブの先端が生体内のどの箇所にあるかを観測しながら行う。
【０００３】
超音波トランスデューサは、圧電素子、電極、および音響整合層からなり、超音波プローブ先端のキャップ内に内蔵されている。メカニカルスキャン機構を備えた超音波プローブでは、超音波の伝達効率を向上させるとともに、超音波トランスデューサの変位運動が円滑となるように、キャップに超音波伝達媒体が充填されている。
【０００４】
超音波伝達媒体は、揮発性が無く、流動性を有することが必要とされており、例えば水、カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）水溶液、生理食塩水、ひまし油、流動パラフィンなどが用いられている。また、１０ＭＨｚ以上の高周波帯域における使用時の超音波減衰を防止するために、脂肪酸グリセライドを主成分とするオイルを超音波伝達媒体として用いた超音波プローブも提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、超音波の伝達効率は、超音波プローブを構成する各部材の音響インピーダンスに影響されることが分かっている。このことを踏まえて、圧電素子の体積充填率を２０〜４５％となるように複合素子化することにより、圧電素子の音響インピーダンスを３０Ｍｒａｙｌから７〜１５Ｍｒａｙｌに低減させた超音波トランスデューサが提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−３４５８１９号公報
【特許文献２】特開２００１−１７８７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、超音波伝達媒体として主に用いられている流動パラフィンの音響インピーダンス（＝１．２Ｍｒａｙｌ）は、ポリエチレンを材質とするキャップの音響インピーダンス（＝２．２Ｍｒａｙｌ）よりも低いため、流動パラフィンとキャップとの間で生体から戻ってくるエコー信号の反射が起こり、感度が低下するという問題があった。
【０００７】
特許文献１に記載の超音波プローブでは、超音波伝達媒体として脂肪酸グリセライドを主成分とするオイルを用いることにより、超音波減衰を防止することはできるが、脂肪酸グリセライドの音響インピーダンスは１．２９Ｍｒａｙｌであるため、流動パラフィンの場合と同様に感度が低下する。また、特許文献２に記載の超音波トランスデューサは、圧電素子の音響インピーダンスを低減させても、流動パラフィンとキャップとの間の音響インピーダンスの差異は依然として残るため、同様に感度が低下する。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、超音波の受信感度を向上させることができる超音波プローブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、超音波伝達媒体を充填したキャップ内で、圧電素子、電極、および音響整合層からなる超音波トランスデューサを機械的に変位させ、前記キャップを介して生体に超音波を走査する超音波プローブにおいて、超音波プローブを構成する部材を改質することで、圧電素子と音響整合層、および／または、音響整合層と超音波伝達媒体、および／または、超音波伝達媒体とキャップとの間の音響インピーダンスの差を小さくしたことを特徴とする。
【００１０】
なお、前記超音波伝達媒体を改質することで、音響整合層と超音波伝達媒体、および／または、超音波伝達媒体とキャップとの間の音響インピーダンスの差を小さくすることが好ましく、微粒子を前記超音波伝達媒体に混入することで、音響整合層と超音波伝達媒体、および／または、超音波伝達媒体とキャップとの間の音響インピーダンスの差を小さくすることが好ましい。
【００１１】
また、前記微粒子は、超音波の波長以下の粒径を有することが好ましく、粒径は、体積平均粒径で１ｎｍ〜３００μｍ、好ましくは、３ｎｍ〜２００μｍであることが好ましい。
【００１２】
なお、前記微粒子は、前記超音波伝達媒体よりも高い音響インピーダンスを有することが好ましい。また、前記微粒子は、複数の分子が凝集した凝集体であることが好ましい。
【００１３】
また、前記微粒子は、無機材料からなることが好ましく、前記無機材料は、金属酸化物であることが好ましい。さらに、前記金属酸化物は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2のうちのいずれかであることが好ましい。
【００１４】
また、前記微粒子を、有機材料で表面修飾することが好ましい。さらに、前記有機材料は、シラン系化合物であることが好ましい。
【００１５】
また、超音波伝達媒体とキャップとの間の音響インピーダンスの差が０．９Ｍｒａｙｌ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の超音波プローブによれば、超音波プローブを構成する部材を改質することで、圧電素子と音響整合層、および／または、音響整合層と超音波伝達媒体、および／または、超音波伝達媒体とキャップとの間の音響インピーダンスの差を小さくしたので、超音波伝達媒体とキャップとの間の音響インピーダンスの差異が低減され、超音波の受信感度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１において、超音波診断装置２は、内視鏡１０と、超音波プローブ１１と、超音波観測器１２とからなる。内視鏡１０は、軟性部材からなり、生体内に挿入される挿入部１３と、挿入部１３の基端部分に連設された操作部１４と、内視鏡用モニタ（図示せず）に接続されるコード１５とを備えている。挿入部１３の先端１３ａには、生体内撮影用のカメラ（図示せず）が内蔵されており、このカメラで撮影した画像を内視鏡用モニタを介して観測することが可能となっている。
【００１８】
超音波プローブ１１は、内視鏡１０の鉗子孔１６に挿通され、挿入部１３と同様に軟性部材からなるシース１７と、後述するモータ４９など（図３参照）が内蔵されたトランスレータ１８と、超音波観測器１２に接続されるコード１９とを備えている。一方、超音波観測器１２は、超音波画像を表示するモニタ２０を備えている。なお、内視鏡用モニタとモニタ２０とを兼用してもよい。
【００１９】
図２において、シース１７の先端１７ａには、ポリエチレンを材質とするキャップ３０が取り付けられており、このキャップ３０内には、超音波トランスデューサ３１が内蔵されている。超音波トランスデューサ３１は、コントロールケーブル３２が連結された台座３３に載置されている。コントロールケーブル３２は、フレキシブルシャフト３２ａと、フレキシブルシャフト３２ａを被覆する可撓チューブ３２ｂとからなる。フレキシブルシャフト３２ａの先端は台座３３に連結され、その基端はトランスレータ１８内に延長されており、トランスレータ１８に内蔵されたモータ４９（図３参照）により、所定の回転速度（例えば１０〜４０回転／秒）で回転駆動される。これにより、超音波トランスデューサ３１は、フレキシブルシャフト３２ａを回転軸として所定の回転速度で回転される。
【００２０】
ここで、本発明は、超音波プローブ１１を構成する部材、特に超音波伝達媒体３４（後述）を改質することで、音響整合層４２（後述）と超音波伝達媒体３４、および／または、超音波伝達媒体３４とキャップ３０との間の音響インピーダンスの差を小さくするものであるが、超音波伝達媒体３４を改質する方法として、化学反応を伴わないで液体中に微粒子などの固体を混入させる方法が考えられる。混入させる固体は、密度が大きい物質程、媒体全体の密度が増大する。その結果、マクロな音響インピーダンスが増大し、音響整合層４２と超音波伝達媒体３４、および／または、超音波伝達媒体３４とキャップ３０との間の音響インピーダンスの差は小さくなる。このため、固体を混入しない場合と較べて、圧電素子４１（後述）から発生した超音波は、超音波伝達媒体３４界面でのインピーダンス不整合による反射損失が減少して、効率良く生体へ伝播させることができる。なお、混入させる固体の電気的性質は、超音波プローブ１１内の高絶縁化が必要なので絶縁性のあるものが望ましい。
【００２１】
上記の考察を踏まえて、キャップ３０により密閉された空間内には、微粒子が混入された超音波伝達媒体３４が充填されている。この超音波伝達媒体３４は、超音波の伝達効率を向上させるとともに、超音波トランスデューサ３１の回転を円滑にする潤滑油として働く。なお、超音波伝達媒体３４としては、水、カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）水溶液、生理食塩水、ひまし油、流動パラフィンなどを用いることができる。
【００２２】
超音波伝達媒体３４に混入される微粒子は、超音波トランスデューサ３１から発せられる超音波の波長以下の粒径（体積平均粒径で１ｎｍ〜３００μｍ、より好ましくは３ｎｍ〜２００μｍ、コールターカウンター社製、粒子測定装置Ｎ４を用いて動的光散乱法により測定）を有し、超音波伝達媒体３４へ微粒子がよく分散されるように球状となっている。また、微粒子混入後の超音波伝達媒体３４の粘度を下げるために、複数の分子が凝集した凝集体からなる。
【００２３】
また、微粒子は、超音波伝達媒体３４よりも高い音響インピーダンス（２〜８０Ｍｒａｙｌ、より好ましくは５〜５０Ｍｒａｙｌ、特に好ましくは１０〜５０Ｍｒａｙｌ）を有している。さらに、微粒子の表面には、超音波伝達媒体３４内に微粒子が平均的に分散されるように、有機材料が表面修飾されている。
【００２４】
微粒子の具体例としては、有機材料では、例えばスチレン−ジビニルベンゼン架橋粒子、ポリメチルメタクリレート−エチレングリコールジメタクリレート架橋粒子、メラニン樹脂粒子、ベンゾグアナミン樹脂粒子などが挙げられ、市販品では、商品名スタフィロイドＡＣ−３３５５、３３６４、３８１６、ＩＭ−２０３、ＩＭ−１０１（武田薬品工業株式会社製）、商品名ＳＸ−２００Ｈ、ＳＸ−２００ＨＳ、ＳＸ−３５０ＨＳ、ＳＸ−５００Ｈ（綜研化学株式会社製）、商品名エポスターＭＳ（日本触媒株式会社製）などが挙げられる。
【００２５】
また、無機材料では、例えば金属酸化物、窒化物、硫化物、ハロゲン化物などが挙げられ、金属原子としては、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｗ、Ｙ、Ｓｂ、Ｍｎ、Ｇａ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｂ、Ｂｉ、Ｍｏ、Ｃｅ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｐｂ、およびＮｉが挙げられるが、微粒子としては無機材料が好ましく、より好ましくは金属酸化物、特に好ましくはシリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、およびチタニア（ＴｉＯ2）粒子である。これらの例としては、商品名メタノールシリカゾル、ＭＡ−ＳＴ−Ｍ、ＩＰＡ−ＳＴ（日産化学工業株式会社製）、商品名ＡＥＲＯＳＩＬ３００、１３０、５０、酸化アルミニウムＣ、二酸化チタンＰ２５（日本アエロジル株式会社製）、アルミナ粒子（シーアイ化成株式会社製）などが挙げられる。
【００２６】
微粒子を表面修飾する有機材料としては、シラン系化合物、例えば疎水基含有シランカップリング剤であるメチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、（メタ）アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリクロロシランなどが挙げられる。また、カルボン酸またはその誘導体、例えば酢酸、安息香酸、アセチルクロライド、無水マレイン酸などが挙げられる。これらを微粒子の表面修飾に用いる場合は、１０-2〜１０ｍｍｏｌ／ｇの範囲で微粒子に導入することが好ましく、より好ましくは５×１０-2〜５ｍｍｏｌ／ｇ、特に好ましくは０．１〜１ｍｍｏｌ／ｇである。
【００２７】
微粒子を表面修飾する他の有機材料としては、分散剤ポリマー、例えばアニオン基、カチオン基（四級アンモニウム塩構造など）、アニオン基およびカチオン基を併せ持つ構造（アミノ酸構造など）、あるいはポリエチレンオキシド鎖などのノニオン基をポリマー中に有するものが挙げられ、より好ましくはアニオン基を有するものである。これらを微粒子の表面修飾に用いる場合は、重量平均分子量を５００〜５００万の範囲にすることが好ましく、より好ましくは１０００〜５０万、特に好ましくは２０００〜１０万の範囲である。
【００２８】
上記アニオン基としては、カルボキシル基、スルホ基、ホスホノ基、シラノール基、スルホンアミド基などの酸性プロトンを有する基、またはその塩が有効であり、カルボキシル基、スルホ基、ホスホノ基またはその塩がより好ましく、カルボキシル基が特に好ましい。なお、これらのアニオン基は、ポリマー中に２種類以上含まれていてもよい。
【００２９】
側鎖にアニオン基を有するポリマーは、アニオン基含有モノマー、例えば（メタ）アクリル酸、マレイン酸、部分エステル化マレイン酸、イタコン酸、クロトン酸、２−カルボキシエチル（メタ）アクリレート、２−スルホエチル（メタ）アクリレート、燐酸モノ−２−（メタ）アクリロイルオキシエチルエステルなどを重合させる、あるいは、水酸基、アミノ基などを有するポリマーに対して酸無水物を作用させることによって表面修飾することができる。このアニオン基含有重合単位の組成は、全重合単位のうちの１０-4〜１００ｍｏｌ％の範囲が好ましく、より好ましくは１〜５０ｍｏｌ％、特に好ましくは５〜２０ｍｏｌ％である。
【００３０】
一方、末端にアニオン基を有するポリマーは、アニオン基含有連鎖移動剤（チオグリコール酸など）の存在下で重合させる、あるいは、アニオン基含有重合開始剤、例えば商品名Ｖ−５０１（和光純薬工業株式会社製）を用いて重合させることによって表面修飾することができる。このような分散剤ポリマーを微粒子の表面修飾に用いる場合は、使用量を０．１〜５０質量％とすることが好ましく、より好ましくは０．５〜４０質量％、特に好ましくは１〜２０質量％である。
【００３１】
疎水基含有加水分解性金属化合物、例えばメチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、（メタ）アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリクロロシランなどを微粒子の表面修飾に用いる場合は、例えば「Ｉ．Ｍ．Ｔｈｏｍａｓ、Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．２５、１４８１（１９８６）」に記載の手法にしたがって、これらを加水分解、脱水縮合することにより行うことができる。
【００３２】
また、微粒子表面にラジカル開始剤（例えば２、２’−アゾビス（アミノジプロパン）・二塩化物など）を吸着させ、これを開始点としてポリスチレンなどのモノマーをラジカル重合させてもよい。この方法は、例えば「吉永耕二、色材、７２巻（８）５０１〜５０９頁（１９９９）」に詳しく記載されており、本発明ではいずれの手法も有用であるが、段落「００２３」または「００２４」〜「００２７」に記載される手法がより好ましく、段落「００２３」に記載される手法が特に好ましい。
【００３３】
疎水基により表面修飾された微粒子の市販品としては、商品名ＡＥＲＯＳＩＬＲ２０２、Ｒ８０５、Ｒ８１２、Ｒ８１２Ｓ、Ｒ９７２、Ｒ９７２Ｖ、Ｒ９７２ＣＦ、Ｒ９７４、ＲＸ２００、ＲＹ２００、Ｔ８０５（日本アエロジル株式会社製）、商品名ＭＥＫ−ＳＴ、ＭＩＢＫ−ＳＴ（日産化学工業株式会社製）などが挙げられ、いずれも本発明において有用である。
【００３４】
微粒子の添加量は、混入後の全量に対して、好ましくは０．１〜５０質量％、より好ましくは０．５〜３０質量％、特に好ましくは１〜２０質量％である。また、微粒子が溶液に分散したものである場合（例えば上記した商品名ＭＥＫ−ＳＴ、ＭＩＢＫ−ＳＴなど）は、超音波伝達媒体３４に微粒子入り溶液を混入した後、溶媒を濃縮留去することにより微粒子が分散混入した超音波伝達媒体３４を得ることができる。この場合の溶媒としては、超音波伝達媒体３４と混和するものが好ましく、例えばトルエン、キシレン、ベンゼン、石油、エーテル、クロロホルムなどが挙げられる。
【００３５】
一方、微粒子が粉末である場合は、メカニカルスターラーにより攪拌された超音波伝達媒体３４中に微粒子を少量ずつ添加することにより、微粒子が分散混入した超音波伝達媒体３４を得ることができる。このときの攪拌速度は、攪拌容器やメカニカルスターラーの攪拌羽根の形状などにより適宜選択されるが、２０〜６００ｒｐｍが好ましく、より好ましくは５０〜５００ｒｐｍ、特に好ましくは１００〜４００ｒｐｍである。また、微粒子の分散効率を高めるために、超音波伝達媒体３４を加熱しながら攪拌してもよい。この場合は、３０〜３００℃に加熱するのが好ましく、より好ましくは４０〜２００℃、特に好ましくは５０〜１５０℃である。
【００３６】
メカニカルスターラーによる攪拌で微粒子の分散が不十分である場合には、サンドグラインダーミル（例えばピン付きビーズミル）、高速インペラーミル、ペッブルミル、ローラーミル、アトライターおよびコロイドミルなどの分散機を用いてもよい。さらに、ボールミル、三本ロールミル、ニーダーおよびエクストルーダーなどの分散機を用いて予備分散処理を行ってもよい。
【００３７】
図３に示すように、超音波トランスデューサ３１は、台座３３側から順に、フェライトゴム製のバッキング材４０、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）の薄膜からなる圧電素子４１、およびエポキシ樹脂製の音響整合層４２からなり、圧電素子４１を電極４３ａ、４３ｂで挟み込んだ構成となっている。両電極４３ａ、４３ｂには、配線４４ａ、４４ｂがそれぞれ接続されている。電極４３ｂ側の配線４４ｂは、アースに接続されている。一方、電極４３ａ側の配線４４ａは、コントロールケーブル３２内に挿通され、トランスレータ１８内の送受信切替回路４５に接続されている。
【００３８】
送受信切替回路４５は、超音波トランスデューサ３１による超音波の送受信切り替えを所定の時間間隔で行う。この送受信切替回路４５には、パルス発生回路４６および電圧測定回路４７が接続されている。パルス発生回路４６は、超音波トランスデューサ３１から超音波を発生させる際（超音波の送信時）に、パルス電圧を圧電素子４１に印加する。これにより、超音波トランスデューサ３１は、所定の周波数（例えば５〜３０ＭＨｚ。これにより、微粒子の具体的な体積平均粒径は５０μｍ〜３００μｍとなる。）を有する超音波を発生する。
【００３９】
電圧測定回路４７は、生体からのエコー信号を超音波トランスデューサ３１で受信した際（超音波の受信時）に、圧電素子４１に発生する電圧を測定する。電圧測定回路４７は、この測定結果をコントローラ４８に送信する。コントローラ４８は、電圧測定回路４７から送信された測定結果を超音波画像に変換し、これを超音波観測器１２に送信する。
【００４０】
生体内の超音波画像を取得する際には、超音波プローブ１１が鉗子孔１６に挿通された内視鏡１０の挿入部１３が生体内に挿入され、内視鏡用モニタにより生体内が観測されながら生体内の所要部が探索される。そして、生体内の所要部にシース１７の先端１７ａが到達し、超音波画像を取得する指示がなされると、フレキシブルシャフト３２ａを回転軸として、超音波トランスデューサ３１が所定の回転速度で回転される。そして、送受信切替回路４５により超音波トランスデューサ３１の超音波の送受信が切り替えられながら、パルス発生回路４６からのパルス電圧の印加により、超音波トランスデューサ３１から超音波が発せられ、キャップ３０を介して生体に超音波が走査される。また、生体からのエコー信号が超音波トランスデューサ３１で受信され、電圧測定回路４７により圧電素子４１に発生した電圧が測定される。
【００４１】
生体からのエコー信号は、キャップ３０、超音波伝達媒体３４、および音響整合層４２を介して圧電素子４１に到達するが、超音波伝達媒体３４に微粒子を混入し、超音波伝達媒体３４とキャップ３０との間の音響インピーダンスの差異が低減されているので、超音波伝達媒体３４とキャップ３０との間でエコー信号の反射が起こることが少なくなる。したがって、超音波の受信感度を向上させることができる。
【００４２】
また、微粒子の体積平均粒径が超音波の波長を大きく上回ると、超音波が微粒子により反射、散乱して超音波が減衰してしまうが、微粒子の体積平均粒径を超音波の波長以下としたので、微粒子による超音波の反射、散乱が低減し、超音波の減衰を抑制することができる。
【００４３】
電圧測定回路４７の測定結果はコントローラ４８に送信され、コントローラ４８で超音波画像に変換される。変換された超音波画像は、コード１９を介して超音波観測器１２に送信され、超音波観測器１２のモニタ２０に表示される。
【実施例１】
【００４４】
以下、具体的な実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。まず、実施例１として、メカニカルスターラーを備え付けた１リットル３口フラスコ中に流動パラフィン（和光純薬工業株式会社製）５００ｇを入れ、１００℃に加熱しながら４００ｒｐｍの攪拌速度で攪拌した。そして、攪拌中の流動パラフィンに、シリカ粒子（商品名Ｒ９７２、日本アエロジル株式会社製）を２０ｇ、約１時間掛けて少量ずつ添加した。その後、１００℃でさらに１時間攪拌し、室温まで冷却した。これにより得られた混合物を、口径５μｍのポリプロピレン製フィルターで濾過することにより、表１に示す生成物１が得られた。同様にして生成物２〜６が得られた。なお、生成物の粘度は、２７．１℃の環境下において、振動式粘度計（ヤマイチエレクトロニクス株式会社製）で測定した。また、表１中の微粒子の含有率は、微粒子混入後の全量に対する割合を示す。
【００４５】
【表１】
2006223819.tif 000003
【実施例２】
【００４６】
実施例２として、１リットルナス形フラスコ中にトルエン（１５ｗｔ％）を溶媒とするアルミナ粒子（商品名ＡＬ−Ｇ２４０、シーアイ化成株式会社製）１５０ｍｌを入れ、流動パラフィン１５０ｍｌを加えて混合した。そして、ロータリーエバポレータ（東京理化器械株式会社製）および溶媒回収ユニットを用いて、７０℃に加熱しながら減圧下でトルエンを除去した。これにより、分散安定性に優れたアルミナ粒子の流動パラフィン分散物が得られた。また、同様の方法でシリカやチタニア粒子の流動パラフィン分散物が得られた。
【００４７】
表１に示す生成物３を超音波伝達媒体３４として適用し、微粒子を混入していない無添加流動パラフィンを適用した場合との感度比較を行った。無添加の流動パラフィンの音響インピーダンスは１．２Ｍｒａｙｌであるが、生成物３ではシリカ粒子を５．７質量％添加することにより、音響インピーダンスを１．３Ｍｒａｙｌにすることができた。これにより、超音波伝達媒体３４とキャップ３０との音響インピーダンスの差異が低減し、超音波の受信感度が３ｄＢ向上することが確認された。さらに微粒子の添加量を増すことによって、超音波伝達媒体３４の音響インピーダンスの増加と超音波の受信感度の向上が可能である。また、微粒子をシリカ粒子よりも音響インピーダンスの高いアルミナやチタニア粒子にすることによって、さらなる高感度化が可能となる。
【実施例３】
【００４８】
実施例３として、３００ミリリットルビーカー中に、流動パラフィン１００ｇを入れ、無表面修飾シリコンオキサイド微粒子（平均粒子径２５ｎｍ、商品名Nanotek Silicon Oxide、シーアイ化成株式会社製）１１ｇを加えて混合した。そして、１００ｋＨｚの超音波を１０分間与えながら攪拌し、１０ｗｔ％流動パラフィンシリコンオキサイド分散物を得た。
【００４９】
上記のようにして得られた１０ｗｔ％流動パラフィンシリコンオキサイド分散物を超音波伝達媒体３４として適用した結果、図４に示すように、無添加（０ｗｔ％）の流動パラフィンの音響インピーダンス（図中点線で示す）が１．２Ｍｒａｙｌであるのに対して、音響インピーダンスを１．７Ｍｒａｙｌにすることができた。これにより、超音波伝達媒体３４とキャップ３０との音響インピーダンスの差異が低減し、超音波の受信感度（図中一点鎖線で示す）が８．５ｄＢ分改善されることが確認された。
【００５０】
なお、微粒子の形状は、上記実施形態で挙げた球状の他、例えば板状、繊維状、棒状、不定形など、いずれも用いることができる。また、微粒子は凝集体でなくともよく、単分子であってもよい。
【００５１】
上記実施形態では、フレキシブルシャフト３２ａを回転軸として超音波トランスデューサ３１を回転させる超音波プローブ１１を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、超音波トランスデューサ３１を揺動、あるいはスライドさせて生体に超音波を走査する超音波プローブについても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】超音波診断装置の構成を示す概略図である。
【図２】超音波プローブの先端の構造を示す拡大断面図である。
【図３】超音波トランスデューサの構成およびトランスレータの電気的構成を示す説明図である。
【図４】シリコンオキサイド微粒子添加量に対する音響インピーダンスおよび受信感度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
２  超音波診断装置
１０  内視鏡
１１  超音波プローブ
１２  超音波観測器
３０  キャップ
３１  超音波トランスデューサ
３４  超音波伝達媒体
４１  圧電素子
４２  音響整合層
４３ａ、４３ｂ  電極
４８  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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