(57)【要約】【課題】背面材によって十分に超音波を減衰させるとともに、高い放熱特性を有する超音波プローブを提供する。【解決手段】複数の超音波振動子２は、溝部７の間隔をあけて走査方向に１列に配置されている。個々の超音波振動子２の直下には、高減衰媒体の第１の背面材５が設置されている。高熱伝導体の第２の背面材６は、凸部６ａと凹部６ｂが形成され、凹部６ｂに第１の背面材５が設置され、個々の第１の背面材５の間には、第２の背面材６の凸部６ａが設けられている。これにより、個々の超音波振動子２の直下に、高減衰媒体の第１の背面材５が設置され、個々の超音波振動子２の間（溝部７）の直下に、高熱伝導体の第２の背面材６が設置されることになる。その結果、第１の背面材５によって超音波を十分に減衰させ、第２の背面材６によって超音波振動子２の振動に起因する熱を効率良く放出することが可能となる。【選択図】図１
2007282743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定幅の隙間をあけて配列された複数の超音波振動子と、
前記超音波振動子の前記配列方向に直交する一方の面に、前記所定幅以下の隙間をあけて設置された、高減衰媒体で構成された第１の背面材と、
一部が前記第１の背面材の間に突出するように設置された、熱伝導体で構成された第２の背面材と、
を有することを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
前記第１の背面材は、前記超音波振動子の直下に設置され、
前記第２の背面材の一部は、個々の超音波振動子の間の直下に設置されている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】
所定の間隔をあけて複数の溝部が並列して形成された、熱伝導体で構成された第２の背面材と、
前記複数の溝部のそれぞれに設置された、高減衰媒体で構成された複数の第１の背面材と、
前記複数の第１の背面材のぞれぞれの上に設置された複数の超音波振動子と、
を有することを特徴とする超音波プローブ。
【請求項４】
前記高減衰媒体は樹脂又はゴムを含んで構成され、
前記熱伝導体は、金属、カーボン、又はグラファイトで構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の超音波プローブ。
【請求項５】
前記高減衰媒体は、超音波の減衰率が１．５［ｄＢ／（ｍｍ・ＭＨｚ）］以上で、音響インピーダンスが１．５［Ｍｒａｙｌ］〜８．０［Ｍｒａｙｌ］の材料で構成され、
前記熱伝導体は、熱伝導率が６０［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上の材料で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の超音波プローブ。
【請求項６】
熱伝導体で構成される第２の背面材に、所定の間隔をあけて複数の溝部を並列して形成する第１の工程と、
前記複数の溝部に、高減衰媒体で構成されたゲル状の第１の背面材を流し込んで固める第２の工程と、
前記第１の背面材の上に、超音波振動子を設置し、その超音波振動子の上に音響整合層を設置する第３の工程と、
前記音響整合層及び前記超音波振動子を、前記所定の間隔の延長線上で、前記所定の間隔以上の幅で分割する第４の工程と、
を含むことを特徴とする超音波プローブの製造方法。
【請求項７】
所定幅の隙間をあけて配列された複数の超音波振動子と、前記超音波振動子の前記配列方向に直交する一方の面に、前記所定幅以下の隙間をあけて設置された、高減衰媒体で構成された第１の背面材と、一部が前記第１の背面材の間に突出するように設置された、熱伝導体で構成された第２の背面材と、を有することを特徴とする超音波プローブと、
前記超音波プローブに被検体に対して超音波を送受信させる送受信手段と、
前記送受信手段が受信した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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波プローブにて発生する熱を放熱するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波プローブは、所定方向に配列された複数の超音波振動子を備え、その超音波振動子によって超音波の送受信を行う。ここで、超音波振動子が１列に配置された１次元超音波プローブの構成について図１３を参照して説明する。図１３は、従来技術に係る超音波プローブの概略構成を示す斜視図である。
【０００３】
超音波プローブ１００は、走査方向に１列に配列された複数の超音波振動子１０１を備えている。個々の超音波振動子１０１の間には溝部１０５（隙間）が設けられ、複数の超音波振動子１０１はその溝部１０５の間隔をあけて走査方向に１列に配列している。超音波振動子１０１の配列方向に直交する一方の面には、溝部１０５によって走査方向に分割された音響整合層１０２が設けられ、反対側の面には背面材１０４が設けられている。さらに、音響整合層１０２の上には音響レンズ１０３が設けられている。なお、音響整合層１０２が設けられている面が超音波の送受信面となる。
【０００４】
また、図示しないが、超音波振動子１０１の両面には電極が設置されている。超音波振動子１０１と音響整合層１０２との間に設置されている電極はＧＮＤに接続され、超音波振動子１０１と背面材１０４との間に設置されている電極は信号の引き出し線に接続される。
【０００５】
超音波振動子１０１は圧電素子で構成され、例えばチタン酸ジリコン酸鉛Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）又はチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）などのセラミック材料が用いられる。
【０００６】
音響整合層１０２は、超音波振動子１０１と被検体との音響整合をとるために設けられている。音響整合層１０２には、エポキシ樹脂やプラスチック材料などが用いられる。なお、説明を簡便にするために図１３には１層の音響整合層のみを図示したが、２層以上の音響整合層が設けられている場合もある。
【０００７】
背面材１０４は、超音波振動子１０１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。
【０００８】
音響レンズ１０３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う。この音響レンズ１０３によって、超音波のレンズ方向（走査方向に直交する方向）における焦点が結ばれる。
【０００９】
ところで、超音波振動子１０１から送信された超音波は、被検体（生体）に照射される他、音響レンズ１０３や背面材１０４によって熱に変換される。超音波プローブは生体に接触させて使用するため、安全性を確保することが義務付けられている。例えば、超音波プローブの表面温度（生体接触面の温度）が規制値以下になるように、超音波振動子１０１に印加する電圧値を設定する必要がある。
【００１０】
しかしながら、超音波振動子１０１に印加する電圧を低く抑えると、生体内の深部におけるＳ／Ｎが低くなってしまう問題がある。そこで、超音波プローブにて発生した熱を外部に効率良く放出することで、超音波プローブの表面温度の上昇を抑え、それによって、超音波振動子１０１に印加する電圧を高めようとする試みがなされている。
【００１１】
例えば、超音波プローブで発生した熱を、背面材１０４を介して超音波プローブのケース、ケーブル、又はヒートシンクに伝えて放熱する手法が考案されている。しかしながら、背面材１０４は超音波による振動を減衰させるために設けられているため、その目的を達するための減衰率や音響インピーダンスが背面材１０４に要求される。例えば、ＰＺＴを超音波振動子１０１に用いた場合、減衰率が１．５［ｄＢ／（ｍｍ・ＭＨｚ）］以上、音響インピーダンスが１．５［Ｍｒａｙｌ］〜８．０［Ｍｒａｙｌ］の背面材１０４を用いる必要がある。
【００１２】
また、背面材１０４と超音波振動子１０１との間には電極が設置されているため、背面材１０４には絶縁性が要求される。従って、背面材１０４には、ゴムなどに酸化物を混合した絶縁材料が用いられる。しかしながら、これらの絶縁材料の熱伝導率は０．１〜１．０［Ｗ／ｍ・Ｋ］となっているため、超音波プローブで発生した熱を外部に放出するには熱伝導率が低すぎて、放熱の効率が悪い問題がある。
【００１３】
また、放熱の効率を良くするために、熱伝導率が高い金属を背面材１０４に用いた場合、音響インピーダンスの整合がとれず、また、導電性を有するといった問題がある。
【００１４】
上記の問題を解決するため、背面材の周辺に、金属などの熱伝導率が高い放熱材を設置した超音波プローブや（例えば特許文献１）、背面材内に放熱材を設置した超音波プローブ（例えば特許文献２）が知られている。この従来技術に係る超音波プローブについて図１４を参照して説明する。図１４は、別の従来技術に係る超音波プローブの概略構成を示す断面図である。図１４には、レンズ方向から見た超音波プローブの断面図を示している。
【００１５】
この従来技術に係る超音波プローブでは、金属からなる放熱材１０６が、背面材１０４の側面であって、音響的に影響が少ないレンズ方向に沿った側面に設置されている。さらに、放熱材１０７が背面材１０４内に埋め込まれている。
【００１６】
しかしながら、放熱材１０６を背面材１０４の側面に設置しても、超音波プローブの端部に設置されている超音波振動子１０１から発せられる熱のみしか、高い効率で放出することができず、全体として、効率良く放熱することが困難である。
【００１７】
また、背面材１０４によって超音波を減衰させる必要があるため、超音波振動子１０１の近傍には、金属からなる放熱材１０７を配置することはできない。従って、背面材１０４によって超音波を十分に減衰させることができる程度に、放熱材１０７を超音波振動子１０１から距離をおいて設置する必要がある。このように超音波振動子１０１と放熱材１０７とが離れてしまうため、効率良く放熱することができない問題がある。
【００１８】
また、背面材１０４に熱伝導率が高い材料を用いた超音波プローブが知られているが（例えば特許文献３）、材料の入手が困難であり、生産性が悪いといった問題がある。さらに、超音波を十分に減衰させることが困難となっている。
【００１９】
【特許文献１】特開２０００−１８４４９７号公報
【特許文献２】特開２００５−１０３０７８号公報
【特許文献３】特開２０００−１６５９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
この発明は上記の問題点を解決するものであり、背面材によって十分に超音波を減衰させることができるとともに、高い放熱特性を有する超音波プローブ、その超音波プローブの製造方法、及びその超音波プローブを備えた超音波診断装置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】
【００２１】
請求項１に記載の発明は、所定幅の隙間をあけて配列された複数の超音波振動子と、前記超音波振動子の前記配列方向に直交する一方の面に、前記所定幅以下の隙間をあけて設置された、高減衰媒体で構成された第１の背面材と、一部が前記第１の背面材の間に突出するように設置された、熱伝導体で構成された第２の背面材と、を有することを特徴とする超音波プローブである。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、所定の間隔をあけて複数の溝部が並列して形成された、熱伝導体で構成された第２の背面材と、前記複数の溝部のぞれぞれに設置された、高減衰媒体で構成された複数の第１の背面材と、前記複数の第１の背面材のぞれぞれの上に設置された複数の超音波振動子と、を有することを特徴とする超音波プローブである。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、熱伝導体で構成される第２の背面材に、所定の間隔をあけて複数の溝部を並列して形成する第１の工程と、前記複数の溝部に、高減衰媒体で構成されたゲル状の第１の背面材を流し込んで固める第２の工程と、前記第１の背面材の上に、超音波振動子を設置し、その超音波振動子の上に音響整合層を設置する第３の工程と、前記音響整合層及び前記超音波振動子を、前記所定の間隔の延長線上で、前記所定の間隔以上の幅で分割する第４の工程と、を含むことを特徴とする超音波プローブの製造方法である。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、所定幅の隙間をあけて配列された複数の超音波振動子と、前記超音波振動子の前記配列方向に直交する一方の面に、前記所定幅以下の隙間をあけて設置された、高減衰媒体で構成された第１の背面材と、一部が前記第１の背面材の間に突出するように設置された、熱伝導体で構成された第２の背面材と、を有することを特徴とする超音波プローブと、前記超音波プローブに被検体に対して超音波を送受信させる送受信手段と、前記送受信手段が受信した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。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によると、超音波振動子の一方の面に高減衰媒体を設置し、個々の高減衰媒体の間（個々の超音波振動子の間の直下）に熱伝導体を設置することで、高減衰媒体によって超音波を十分に減衰させることができるとともに、熱伝導体によって超音波振動子の振動に起因して発生する熱を効率良く放熱することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
［第１の実施の形態］
（構成）
この発明の第１の実施形態に係る超音波プローブの構成について、図１から図３を参照して説明する。図１は、この発明の第１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。図２は、図１に示す超音波プローブのII−II断面図である。図２は、レンズ方向（走査方向に直交する方向）から超音波プローブを見た図である。
【００２７】
第１の実施形態として、超音波振動子が１列に配列された１次元超音波プローブについて説明する。第１の実施形態に係る超音波プローブ１は、走査方向に１列に配置された複数の超音波振動子２を備えている。個々の超音波振動子２の間には所定幅の溝部７（隙間）が設けられ、複数の超音波振動子２はその溝部７の間隔をあけて走査方向に１列に配列している。超音波振動子２の配列方向に直交する一方の面には、溝部７によって走査方向に分割された音響整合層３が設けられ、反対側の面には第１の背面材５及び第２の背面材６が設けられている。さらに、音響整合層３の上には音響レンズ４が設けられている。第１の実施形態に係る超音波プローブ１では、２種類の背面材（第１の背面材５と第２の背面材６）を設けたことが特徴である。なお、音響整合層３が設けられている面が超音波の送受信面となる。また、説明を簡単にするため、１層の音響整合層３が示されているが、２層以上の音響整合層が設置されていても良い。
【００２８】
第１の背面材５、第２の背面材６、超音波振動子２、音響整合層３、及び音響レンズ４は、図示しないプローブ筐体（ケース）内に格納されている。このとき、音響レンズ４が超音波プローブの先端側（生体接触面側）に設置されるように、プローブ筐体内に格納される。
【００２９】
第１の背面材５は、超音波の減衰率が高い材料で構成されている。例えば、超音波の減衰率が１．５［ｄＢ／（ｍｍ・ＭＨｚ）］以上で、音響インピーダンスが１．５［Ｍｒａｙｌ］〜８．０［Ｍｒａｙｌ］の材料を用いることが好ましい。具体的には、フェライトゴムやエポキシ樹脂などを第１の背面材５に用いることが好ましい。
【００３０】
第２の背面材６は、熱伝導率が高い材料で構成されている。例えば、熱伝導率が６０［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上の材料を用いることが好ましい。具体的には、Ｃｕ（銅）やＡｌ（アルミニウム）などの金属、カーボン、又はグラファイトを第２の背面材６に用いることが好ましい。
【００３１】
第１の背面材５は、個々の超音波振動子２の直下に設置されている。つまり、第１の背面材５は、溝部７（隙間）の間隔をあけて走査方向に１列に配列している。また、第２の背面材６は、第１の背面材５と接する面が櫛型状に形成されている。つまり、第１の背面材５と接する面は、凸部６ａと凹部６ｂとが周期的に所定方向に並列して形成されている。そして、第２の背面材６の凹部６ｂ内に第１の背面材５が設置され、個々の第１の背面材５は凹部６ｂによって囲まれている。また、第２の背面材６の凸部６ａは、溝部７（隙間）の直下、つまり、第１の背面材５の間に突出している。その凸部６ａは、超音波振動子２の間には設置されておらず、超音波振動子２の直下にも設置されていない。
【００３２】
なお、この実施形態に係る第２の背面材６は、全ての溝部７の直下に凸部６ａが形成されているが、数素子の間隔をあけて凸部６ａが形成されていても良い。
【００３３】
また、図示しないが、超音波振動子２の両面には電極が設置されている。超音波振動子２と音響整合層３との間に設置されている電極はＧＮＤに接続され、超音波振動子２と第１の背面材５との間に設置されている電極は信号の引き出し線に接続される。
【００３４】
なお、超音波振動子２、音響整合層３、及び音響レンズ４は、図１０に示した従来技術に係る超音波プローブ１００の超音波振動子１０１、音響整合層１０２、及び音響レンズ１０３と同じ材料で構成されて同じ機能を有するため、ここでは説明を省略する。
【００３５】
（作用及び効果）
上記の構成を有する超音波プローブ１によると、以下に示す好適な作用及び効果を奏することが可能となる。
【００３６】
第１の実施形態に係る超音波プローブ１によると、音響的に影響しやすい個々の超音波振動子２の直下には、高減衰媒体の第１の背面材５を設置し、熱伝導体の第２の背面材６を設置していないため、音響的に整合がとれて、かつ、超音波を十分に減衰させることが可能となる。さらに、第２の背面材６の一部（凸部６ａ）を、音響的に影響が少ない第１の背面材５の間に（溝部７の直下に）突出させることで、熱伝導体の第２の背面材６を超音波振動子２の近傍まで近づけることができる。これにより、超音波振動子２の振動に起因する熱を超音波プローブ１の外部に効率良く放熱することが可能となり、高い放熱特性を実現することが可能となる。その結果、超音波プローブ１の表面（生体接触面）の温度を低くすることができるため、送信電圧を高く設定して、Ｓ／Ｎが良い超音波画像を得ることが可能となる。
【００３７】
さらに、第１の背面材５及び第２の背面材６には、入手が容易な材料を用いることができるため、超音波プローブの生産性を高めることが可能となる。
【００３８】
ここで、第１の背面材５の具体例について説明する。例えば、超音波の周波数を３［ＭＨｚ］とし、減衰率が５［ｄＢ／（ｍｍ・ＭＨｚ）］の第１の背面材５を用い、その第１の背面材５の厚さを４［ｍｍ］とすると、この第１の背面材５では、計算上、３×５×４×２＝１２０［ｄＢ］、減衰させることができる。従って、１００［ｄＢ］程度の減衰が必要な場合は、減衰率が５［ｄＢ／（ｍｍ・ＭＨｚ）］で厚さが４［ｍｍ］程度の第１の背面材５を用いれば良い。
【００３９】
（変形例１）
次に、第１の実施形態に係る超音波プローブ１の変形例について、図３を参照して説明する。図３は、この発明の第１の実施形態に係る超音波プローブの変形例の概略構成を示す断面図である。図３は、レンズ方向（走査方向に直交する方向）から超音波プローブを見た図である。
【００４０】
図１及び図２に示す例では、溝部７の直下に設置されている凸部６ａの走査方向の幅は、溝部７（隙間）の幅とほぼ等しくなっているが、図３に示す例のように、凸部６ａの走査方向の幅が、溝部７（隙間）の幅より狭くなっていても良い。つまり、凸部６ａの走査方向の幅は、溝部７の幅以下となっていれば良い。このように、金属などからなる第２の背面材６が、超音波振動子２の直下に存在しないため、第２の背面材６によって音響インピーダンスが不整合になるおそれがない。そして、超音波振動子２の直下に第１の背面材５を設置することで、音響整合を良好にとることができ、さらに、超音波を十分に減衰させることが可能となる。
【００４１】
（変形例２）
次に、第１の実施形態に係る超音波プローブ１の別の変形例について、図４を参照して説明する。図４は、この発明の第１の実施形態に係る超音波プローブの別の変形例の概略構成を示す断面図である。図４は、レンズ方向（走査方向に直交する方向）から超音波プローブを見た図である。
【００４２】
この変形例２では、凸部６ａは溝部７（隙間）まで到達しておらず、個々の第１の背面材は、隣の第１の背面材５と繋がっている。つまり、凸部６ａと溝部７（隙間）との間に第１の背面材５が介在していることになる。このように、凸部６ａが溝部７まで到達していなくても、個々の第１の背面材５の間に突出しているため、高い放熱特性を実現することができる。
【００４３】
（製造方法）
次に、第１の実施形態に係る超音波プローブ１の製造方法について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、この発明の第１の実施形態に係る超音波プローブの製造工程を順番に示す断面図である。図６は、この発明の第１の実施形態に係る超音波プローブの背面材の構成を示す上面図である。図５は、レンズ方向（走査方向に直交する方向）から超音波プローブを見た図であり、図６は、送受信方向から第２の背面材６を見た図である。
【００４４】
（第１の工程）
まず、第２の背面材６の母材となる板状の高熱伝導体を用意し、図５（ａ）及び図６に示すように、超音波振動子のピッチと同じ間隔で櫛型状に切削加工して、熱伝導体に、複数の凸部６ａと凹部（溝部）６ｂを所定方向に並列して形成する。この凸部６ａと凹部６ｂが形成された熱伝導体が第２の背面材６になる。
【００４５】
なお、凹部（溝部）６ｂの走査方向の幅を個々の超音波振動子の走査方向の幅より広くすることで、凸部６ａの走査方向の幅は、個々の超音波振動子の間の幅（隙間の幅）より狭くすることができる。これにより、金属などで構成される第２の背面材６と超音波振動子との距離が離れるため、第２の背面材６による音響的な影響を低減することが可能となる。
【００４６】
（第２の工程）
次に、図５（ｂ）に示すように、第２の背面材６の凹部（溝部）６ｂに、第１の背面材５の母材となるゲル状の高減衰媒体８を流し込み、その高減衰媒体８を固める。そして、厚みと面精度をだすため、高減衰媒体８の上面を削る。これにより、高減衰媒体８内に第２の背面材６の凸部６ａが設けられたことになる。
【００４７】
（第３の工程）
次に、図５（ｃ）に示すように、高減衰媒体８の上に板状の超音波振動子９と板状の音響整合層１０を設置する。なお、図示しないが、板状の超音波振動子９の上下面に電極を設置する。そして、超音波振動子の分割パターンが形成されたフレキシブル基板（図示しない）を、板状の超音波振動子９の下面に設置された電極（電圧を印加する電極）に接続する。
【００４８】
（第４の工程）
そして、フレキシブル基板の分割パターンに合わせて、板状の音響整合層１０、板状の超音波振動子９、及び高減衰媒体８をダイシング加工することで、図５（ｄ）に示すように、音響整合層１０、超音波振動子９及び高減衰媒体８を分割する。このとき、音響整合層１０、超音波振動子９及び高減衰媒体８を、凸部６ａの延長線上で、その凸部６ａの走査方向の幅以上の幅で、分割する。これにより、第２の背面材６の凸部６ａは、第１の背面材５の間に突出され、さらに、分割によって形成された溝部７（隙間）の走査方向の幅は、第２の背面材６の凸部６ａの幅以上となる。
【００４９】
以上の工程を経ることで、第２の背面材６の凸部６ａを、個々の超音波振動子２の間（溝部７）の直下に形成することができ、超音波振動子２の直下に第１の背面材５を形成することができる。このように、音響的に影響しやすい超音波振動子２の直下に、高減衰媒体の第１の背面材５のみを形成することができるため、音響的に整合がとれて、かつ、超音波を十分に減衰させることが可能となる。さらに、熱伝導体の第２の背面材６の一部（凸部６ａ）を、音響的に影響が少ない第１の背面材５の間に（溝部７の直下に）突出させることができるため、第２の背面材６の一部（凸部６ａ）を超音波振動子２の近傍まで近づけることができ、超音波振動子２の振動に起因する熱を効率良く放出することが可能となる。
【００５０】
そして、超音波振動子２の上面に設置された電極（ＧＮＤに接続される電極）に共通電極板（図示しない）を接続し、音響整合層３上に音響レンズ４を設置することで、超音波プローブのヘッド部が作製される。このヘッド部に、ケーブルの信号線を接続し、シールドを結合した後、プローブ筐体（ケース）に格納することで、超音波プローブが作製される。
【００５１】
なお、第２の背面材６を、超音波プローブ１と超音波診断装置本体とを接続するためのケーブルや、プローブ筐体（ケース）などに接続し、そのケーブルやプローブ筐体を介して熱を外部に放出しても良い。
【００５２】
［第２の実施の形態］
（構成）
この発明の第２の実施形態に係る超音波プローブの構成について、図７から図９を参照して説明する。図７は、この発明の第２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。図８は、この発明の第２の実施形態に係る超音波プローブの第２の背面材の構成を示す上面図である。図９は、図８に示す第２の背面材のVIII−VIII断面図である。
【００５３】
第２の実施形態として、超音波振動子が２次元的に配置された２次元超音波プローブについて説明する。第２の実施形態に係る超音波プローブ２０は、格子状（マトリックス状）に配置された複数の超音波振動子２１を備えている。個々の超音波振動子２１の間には、溝部２５（隙間）が設けられ、複数の超音波振動子２１はその溝部２５の間隔をあけて２次元的に配列している。超音波振動子２１の一方の面には、溝部２５によって分割された音響整合層２２が設けられ、反対側の面には第１の背面材２３及び第２の背面材２４が設けられている。この第２の実施形態に係る超音波プローブ２０においても、第１の実施形態に係る超音波プローブ１と同様に、２種類の背面材（第１の背面材２３と第２の背面材２４）を設けたことが特徴である。なお、音響整合層２２が設けられている面が超音波の送受信面となる。また、説明を簡単にするため、１層の音響整合層２２を示しているが、２層以上の音響整合層が設置されていても良い。
【００５４】
第１の背面材２３は、第１の実施形態における第１の背面材５と同様に、超音波の減衰率が高い材料で構成されている。超音波の減衰率、音響インピーダンス、及び具体的な材料は、第１の背面材５と同じであるため、説明を省略する。
【００５５】
第２の背面材２４は、第１の実施形態における第２の背面材６と同様に、熱伝導率が高い材料で構成されている。熱伝導率及び具体的な材料は、第２の背面材６と同じであるため、説明を省略する。
【００５６】
第１の背面材２３は、個々の超音波振動子２１の直下に設置されている。つまり、第１の背面材２３は、溝部２５（隙間）の間隔をあけて２次元的に配列している。また、図８及び図９に示すように、第２の背面材２４は、第１の背面材２３と接する面に、凸部２４ａと凹部２４ｂが周期的に所定方向に並列して形成されている。そして、第２の背面材２４の凹部２４ｂ内に第１の背面材２３が設置され、個々の第１の背面材２３は凹部２４ｂによって囲まれている。また、第２の背面材２４の凸部２４ａは、溝部２５（隙間）の直下、つまり、第１の背面材２３の間に突出している。その凸部２４ａは、超音波振動子２１の間には設置されておらず、超音波振動子２１の直下にも設置されていない。
【００５７】
なお、この実施形態に係る第２の背面材２４は、全ての溝部２５の直下に凸部２４ａが形成されているが、数素子の間隔をあけて凸部２４ａが形成されていても良い。
【００５８】
また、図示しないが、超音波振動子２１の両面には電極が設置されている。超音波振動子２１と音響整合層２２との間に設置されている電極はＧＮＤに接続され、超音波振動子２１と第１の背面材２３との間に設置されている電極は信号の引き出し線に接続される。
【００５９】
（作用及び効果）
上記の構成を有する超音波プローブ２０によると、以下に示す好適な作用及び効果を奏することが可能となる。
【００６０】
第２の実施形態に係る超音波プローブ２０によると、音響的に影響しやすい個々の超音波振動子２１の直下には、高減衰媒体の第１の背面材２３を設置し、熱伝導体の第２の背面材２４を設置していないため、音響的に整合がとれて、かつ、超音波を十分に減衰させることが可能となる。さらに、第２の背面材２４の一部（凸部２４ａ）を、音響的に影響が少ない第１の背面材２３の間に（溝部２５の直下に）突出させることで、熱伝導体の第２の背面材２４を超音波振動子２１の近傍まで近づけることができる。これにより、超音波振動子２１の振動に起因する熱を超音波プローブ２０の外部に効率良く放熱することが可能となり、高い放熱特性を実現することが可能となる。その結果、超音波プローブ２０の表面（生体接触面）の温度を低くすることができるため、送信電圧を高く設定して、Ｓ／Ｎが良い超音波画像を得ることが可能となる。
【００６１】
さらに、第１の背面材２３及び第２の背面材２４には、入手が容易な材料を用いることができるため、超音波プローブの生産性を高めることが可能となる。
【００６２】
また、図７から図９に示す例では、溝部２５の直下に設置されている凸部２４ａの幅は、溝部２５（隙間）の幅とほぼ等しくなっているが、溝部２５の幅より狭くなっていても良い。つまり、第２の背面材２４の凸部２４ａの幅は、溝部２５の幅以下となっていれば良い。このように、金属などからなる第２の背面材２４が、超音波振動子２１の直下に存在しないため、第２の背面材２４によって音響インピーダンスが不整合になるおそれがない。そして、超音波振動子２１の直下に第１の背面材２３を設置することで、音響整合を良好にとることができ、さらに、超音波を十分に減衰させることが可能となる。
【００６３】
（変形例３）
次に、第２の実施形態に係る超音波プローブ２０の別の例について、図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は、この発明の第２の実施形態に係る超音波プローブの第２の背面材の構成を示す上面図である。図１１は、図１０に示す第２の背面材のＸ−Ｘ断面図である。
【００６４】
図７から図９に示す例では、熱伝導体として、矩形状の凹部（溝部）２４ｂが形成された第２の背面材２４を用いているが、図１０及び図１１に示すように、円形状の凹部（溝部）２６ｂと凸部２６ａが周期的に所定方向に並列して形成された第２の背面材２６を用いても良い。そして、第２の背面材２６の凹部２６ｂに高減衰媒体を流し込み、板状の超音波振動子及び板状の音響整合層とともにダイシング加工されることで、凹部２６ｂに第１の背面材２３を形成する。これにより、第１の背面材２３は超音波振動子２１の直下に設置され、第２の背面材２６の一部（凸部２６ａ）は、超音波振動子２１の間（溝部２５）の直下、つまり、第１の背面材２３の間に突出することになる。
【００６５】
切削加工においては、矩形状の凹部（溝部）２４ｂよりも円形状の凹部（溝部）２６ｂの方が、容易に形成することができるため、溝の形状を円形状とすることで、超音波プローブの生産性を更に高めることが可能となる。
【００６６】
なお、凹部（溝部）２６ｂの中心と超音波振動子２１の中心が一致するように、凹部２６ｂを形成することが好ましい。凹部２６ｂには第１の背面材２３が設置されるため、第１の背面材２３の中心と超音波振動子２１の中心が一致し、超音波を効率良く減衰させることができ、第２の背面材２６による音響的な影響を抑制することができるからである。
【００６７】
（超音波診断装置）
次に、上述した第１の実施形態に係る超音波プローブ１、又は第２の実施形態に係る超音波プローブ２０を備えた超音波診断装置について図１２を参照して説明する。図１２は、超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。
【００６８】
この超音波診断装置３０は、超音波プローブ、送受信部３１、信号処理部３２、ＤＳＣ３３、画像処理部３４、及び表示部３５を備えて構成されている。
【００６９】
超音波プローブには、上述した第１の実施形態に係る超音波プローブ１、又は第２の実施形態に係る超音波プローブ２０が用いられる。図１２に示す例では、超音波プローブ１を示している。
【００７０】
送受信部３１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。
【００７１】
信号処理部３２は、Ｂモード処理回路、ドプラ処理回路又はカラーモード処理回路を備えている。送受信部３１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。
【００７２】
ＤＳＣ３３（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。また、ＤＳＣ３３は、断層像データをリサンプリング処理することで、ボクセルデータを生成することもできる。
【００７３】
画像処理部３４は各種画像処理を行う。例えば、ボクセルデータに対してボリュームレンダリング処理やＭＰＲ処理などを行って３次元画像データやＭＰＲ画像データ（任意断面の画像データ）などを生成する。なお、信号処理部３２、ＤＳＣ３３及び画像処理部３４がこの発明の「画像生成手段」に相当する。
【００７４】
表示部３５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。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。
【００７５】
第１の実施形態に係る超音波プローブ１、又は第２の実施形態に係る超音波プローブ２０を備えた超音波診断装置３０によれば、背面材によって十分に超音波を減衰させることができるとともに、高い放熱特性を実現することができる。このように高い放熱特性を有するため、従来技術によりも超音波の送信出力レベルを高レベルに設定することができ、その結果、Ｓ／Ｎが良い超音波画像を得ることができる。また、超音波の送信出力レベルを高レベルに設定することで、被検体（生体）のより深部まで超音波を送信することができるため、観察可能な領域を広げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】この発明の第１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。
【図２】図１に示す超音波プローブのII−II断面図である。
【図３】この発明の第１の実施形態に係る超音波プローブの変形例の概略構成を示す断面図である。
【図４】この発明の第１の実施形態に係る超音波プローブの別の変形例の概略構成を示す断面図である。
【図５】この発明の第１の実施形態に係る超音波プローブの製造工程を順番に示す断面図である。
【図６】この発明の第１の実施形態に係る超音波プローブの背面材の構成を示す上面図である。
【図７】この発明の第２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。
【図８】この発明の第２の実施形態に係る超音波プローブの第２の背面材の構成を示す上面図である。
【図９】図８に示す第２の背面材のVIII−VIII断面図である。
【図１０】この発明の第２の実施形態に係る超音波プローブの第２の背面材の構成を示す上面図である。
【図１１】図１０に示す第２の背面材のＸ−Ｘ断面図である。
【図１２】超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１３】従来技術に係る超音波プローブの概略構成を示す斜視図である。
【図１４】別の従来技術に係る超音波プローブの概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１、２０  超音波プローブ
２、２１  超音波振動子
３、２２  音響整合層
４  音響レンズ
５、２３  第１の背面材
６、２４、２６  第２の背面材
６ａ、２４ａ、２６ａ  凸部
６ｂ、２４ｂ、２６ｂ  凹部
７、２５  溝部
【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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【図７】
2007282743.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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