(57)【要約】【課題】メカニカルセクタ型超音波探触子などにおいて、バッキング層における超音波の反射などを抑制する。【解決手段】バッキング層２８の背面側には背面整合層３２が設けられ、またその側面には側面整合層３４が設けられる。それらによって、バッキング層２８とカップリング液との境界における超音波の反射が抑制され、超音波画像の画質を向上することができる。【選択図】　　　　図１
2004008690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体と、
前記圧電体の背面側に設けられ、その圧電体から背面側に放射される超音波を吸収するバッキング層と、
前記バッキング層の背面側に設けられ、前記バッキング層とその背面側に存在する媒体との間において音響インピーダンス整合を図る背面整合層と、
を含むことを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
圧電体とその背面側に設けられたバッキング層とを含む振動子ユニットと、
前記振動子ユニットの周囲を満たすカップリング液体を収容した液体容器と、
前記液体容器内で前記振動子ユニットを機械的に走査する走査機構と、
を含み、
前記バッキング層の背面側には当該バッキング層と前記カップリング液体との音響インピーダンス整合を図る背面整合層が設けられたことを特徴とする超音波探触子。
【請求項３】
請求項１又は２記載の超音波探触子において、
前記背面整合層は超音波の波長に応じた厚みを有することを特徴とする超音波探触子。
【請求項４】
請求項１又は２記載の超音波探触子において、
前記バッキング層の側面には側面整合層が設けられたことを特徴とする超音波探触子。
【請求項５】
圧電体と、
前記圧電体の背面側に設けられ、その圧電体から背面側に放射される超音波を吸収するバッキング層と、
前記バッキング層の側面側に設けられ、前記バッキング層とその側面側に存在する媒体との間において音響インピーダンス整合を図る側面整合層と、
を含むことを特徴とする超音波探触子。
【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、特に超音波画像の画質を向上させるための構造の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機械走査型超音波探触子においては、カップリング液体中において振動子ユニットが機械的に走査される。カップリング液体は生体の音響インピーダンスと同様の音響インピーダンスを有する液体、例えば蒸留水やひまし油などで構成され、それはバルーンあるいは容器内に充填収容される。振動子ユニットは圧電体と、その前面側に設けられた１又は複数の整合層と、圧電体の背面側に設けられたバッキング層と、を有する。整合層は圧電体の生体側においてカップリング液体と圧電体との間の音響インピーダンス整合を図るものである。バッキング層は圧電体から背面側に放射される超音波を減衰、吸収するための吸収部材であり、樹脂などが用いられる。バッキング層の厚みは超音波探触子を小型化するため、数ｍｍ程度に設定されるが、より小型の超音波探触子の場合にはその厚みが数百μｍに設定される場合もある。従来において、バッキング層の背面（及び側面）には何も設けられておらず、その背面（及び側面）はカップリング液体に接触している。なお、三次元データ取込用超音波探触子の場合、複数の素子に分割された圧電体が利用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、機械走査型超音波探触子においては、一般に、バッキング層の厚みを十分にとれない場合が多く、このため背面に放射される超音波の吸収が不十分となりがちである。超音波の吸収が不十分となる場合、バッキング層の背面とカップリング液体との音響インピーダンス不整合から、その背面で超音波が反射して前方へ放出され、いわゆる多重反射の問題が生じる。これは超音波画像におけるアーチファクトの要因となり、超音波画像の画質を低下させる。
【０００４】
この問題は、機械走査型超音波探触子以外の通常の超音波探触子においても生じ得るものである。但し、そのような超音波探触子においては、バッキング層の背面が基板（基台）に接合されており、その境界面での反射が問題となる。更に、従来の超音波探触子においては、バッキング層の側面における音響整合について何らの配慮もなされていない。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、不要超音波の除去効率を高め超音波画像の画質を向上させることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、圧電体と、前記圧電体の背面側に設けられ、その圧電体から背面側に放射される超音波を吸収するバッキング層と、前記バッキング層の背面側に設けられ、前記バッキング層とその背面側に存在する媒体との間において音響インピーダンス整合を図る背面整合層と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、バッキング層の背面側に背面整合層が設けられているため、バッキング層とその背面側媒質（液体、固体又は気体）との間の音響インピーダンスの不整合により生じる超音波の反射、散乱をその背面整合層によって緩和、解消することが可能となる。よって、超音波画像の画質を向上できる。ここで、バッキング層の音響インピーダンスは、超音波振動子の音響インピーダンスと背面側媒質の音響インピーダンスとの間に設定されるのが望ましく、更に、背面整合層の音響インピーダンスは、バッキング層の音響インピーダンスと背面側媒質の音響インピーダンスとの間に設定されるのが望ましい。背面整合層は多層であってもよい。
【０００８】
（２）また、上記目的を達成するために、本発明は、圧電体とその背面側に設けられたバッキング層とを含む振動子ユニットと、前記振動子ユニットの周囲を満たすカップリング液体を収容した液体容器と、前記液体容器内で前記振動子ユニットを機械的に走査する走査機構と、を含み、前記バッキング層の背面側には当該バッキング層と前記カップリング液体との音響インピーダンス整合を図る背面整合層が設けられたことを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、バッキング層とカップリング液体との境界で生じる超音波の不要な反射、散乱を背面整合層によって緩和、解消することが可能である。背面整合層はバッキング層に設けられているため、振動子ユニットを機械的に走査しても、常に上記効果を得ることができる。
【００１０】
望ましくは、前記背面整合層は超音波の波長に応じた厚みを有する。例えば、背面整合層の厚みは超音波の波長の１／４に設定される。
【００１１】
望ましくは、前記バッキング層の側面には側面整合層が設けられる。この構成によれば、バッキング層の背面における不要な超音波の反射、散乱の他、バッキング層の側面において生じる同様の問題を軽減、解消することができる。
【００１２】
（３）また、上記目的を達成するために、本発明は、圧電体と、前記圧電体の背面側に設けられ、その圧電体から背面側に放射される超音波を吸収するバッキング層と、前記バッキング層の側面側に設けられ、前記バッキング層とその側面側に存在する媒体との間において音響インピーダンス整合を図る側面整合層と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１には、本発明に係る超音波探触子の要部構成が断面図として示されている。この超音波探触子はいわゆるメカニカルセクタ型超音波探触子である。
【００１５】
図１において、超音波探触子１０のケース１２には、開口１２Ａが形成されており、その開口１２Ａは薄い膜１４によって覆われている。この膜１４は生体表面上に当接されるものである。
【００１６】
ケース１２内にはカップリング液を収納した収納空間１６が形成されている。その収納空間１６内には駆動機構２０及びアーム２２によって支持された振動子ユニット１８が設けられている。ここで、駆動ユニット２０はアーム２２を揺動運動させるものであり、この揺動運動によって振動子ユニット１８が図において左右方向に周期的に揺動運動する。これにより超音波ビームをセクタ走査することができる。
【００１７】
振動子ユニット１８について詳述する。図１に示す実施形態においては、超音波振動子２４が設けられており、この超音波振動子２４は単振動子であり、全体として凹型を有している。すなわち、生体側に超音波ビームが集束される形態を有している。ここで、超音波振動子２４は例えばＰＺＴなどの公知の部材によって構成され、その音響インピーダンスはＺ１である。
【００１８】
超音波振動子２４の生体側には従来同様に整合層２６が設けられている。もちろんそのような整合層２６を除外して構成することもできる。超音波振動子２４の非生体側すなわち背面側には従来同様にバッキング層２８が設けられている。このバッキング層２８は超音波振動子２４から背面側に放射される不要な超音波を吸収するための部材である。バッキング層はたとえば３ｍｍの厚みを有しており、この実施形態においては、バッキング層２８の生体側が緩やかな凹面形状をもっており、その非生体側の面が平坦な面として構成されている。ここで、バッキング層２８の音響インピーダンスをＺ２とする。このバッキング層２８の厚みが２００μｍといった薄いものについても本発明を適用でき、そのような場合において特に以下に説明する整合層３０の効果を発揮させることができる。
【００１９】
整合層３０は例えば整合層２６と同様の部材によって構成され、その音響インピーダンスはＺ３である。整合層３０は背面整合層３２と側面整合層３４とからなるものであり、それらは一体化され、図示のように断面がコ字状を有している。ここで、各部材の音響インピーダンスの関係について説明すると、本実施形態においては、Ｚ１＞Ｚ２＞Ｚ３＞Ｚ４の関係を有している。例えば、Ｚ３＝（Ｚ２×Ｚ４）１／２とするのが望ましく、その材料としては例えばエポキシ樹脂などを利用することができる。ちなみに、カップリング液１６は例えばひまし油などである。整合層３０の厚みは望ましくは超音波の波長の１／４に設定される。
【００２０】
上記構成によれば、バッキング層２８の背面側に背面整合層３２が設けられているため、それらの境界において音響インピーダンスのマッチングを図ることができ、すなわちその境界における不要超音波の反射や散乱といった問題を軽減、解消することが可能となる。これは側面整合層３４についても同様であり、バッキング層２８の側面における不要な超音波の反射等を効果的に抑制することができる。また、収納空間１６内において、超音波の多重反射が生じた場合において、そのような超音波が整合層３０に到達すると、そこで当該超音波が吸収されるようになるので、多重反射を抑制軽減できるという利点もある。
【００２１】
したがって、図１に示す実施形態によれば、従来に比べて画像上におけるノイズあるいはアーチファクトといったものを効果的に軽減できるため、超音波画像の画質を高めることが可能となる。ちなみに、上記実施形態においては凹面形状をもった超音波振動子２４が用いられていたが、平板状の超音波振動子が用いられる超音波探触子においても上記同様の構成を適用可能である。さらに、図１に示す実施形態ではメカニカルセクタ型の超音波探触子が示されていたが、他のタイプの超音波探触子にも上記構成を適用できる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、背面整合層あるいは側面整合層によって超音波画像の画質を高めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波探触子の要部構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０　超音波探触子、１２　ケース、１４　膜、１８　振動子ユニット、２４超音波振動子、２６，３０　整合層、３２　背面整合層、３４　側面整合層。
【図１】
2004008690.tif 000003