(57)【要約】【課題】本発明は、音響制動部材の機能低下を抑制しつつ導体線を音響制動部材内に備えるとともに、比較的容易に製造可能な音響制動部材、その製造方法、超音波探触子および超音波診断装置を提供する。【解決手段】本発明にかかる、被検体内に超音波を送信する超音波探触子に用いられる音響制動部材は、超音波を吸収する材料から構成されて成り、層状または板状の複数の音響制動体２１１と、複数の音響制動体２１１における互いに隣接する２つの音響制動体２１１に挟まれた複数の導体線２１２と、複数の音響制動体２１１における互いに隣接する２つの音響制動体２１１間にこれら２つの音響制動体２１１を互いに接着するために充填された、音響制動体２１１の音響吸収特性に応じた所定の音響吸収特性を持つ結合剤２１３とを備える。【選択図】図４
2009260481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内に超音波を送信する超音波探触子に用いられる音響制動部材において、
前記超音波を吸収する材料から構成されて成り、層状または板状の複数の音響制動体と、
前記複数の音響制動体における互いに隣接する２つの音響制動体に挟まれた複数の導体線と、
前記複数の音響制動体における互いに隣接する２つの音響制動体間にこれら２つの音響制動体を互いに接着するために充填された、前記音響制動体の音響吸収特性に応じた所定の音響吸収特性を持つ結合剤とを備えること
を特徴とする音響制動部材。
【請求項２】
前記結合剤と前記音響制動体とは、主成分が同一であること
を特徴とする請求項１に記載の音響制動部材。
【請求項３】
前記音響制動体は、タングステン粒子を混ぜたエポキシ樹脂から成ること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の音響制動部材。
【請求項４】
前記音響制動体の主面には、前記複数の導体線をそれぞれ収容可能な複数の溝部を備えること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の音響制動部材。
【請求項５】
前記音響制動体間には、前記音響制動体間の間隔を規定するスペーサが介在していること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の音響制動部材。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の音響制動部材を製造する音響制動部材の製造方法であって、
超音波を吸収する材料から構成されて成り層状または板状の複数の音響制動体を、複数の導体線および前記音響制動体の音響吸収特性に応じた所定の音響吸収特性を持つ結合剤を介して順次に積層して行き、前記複数の音響制動体における互いに隣接する２つの音響制動体が前記結合剤によって接着されること
を特徴とする音響制動部材の製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の音響制動部材を製造する音響制動部材の製造方法であって、
超音波を吸収する材料から構成されて成り層状または板状の複数の音響制動体を、複数の導体線および前記音響制動体の音響吸収特性に応じた所定の音響吸収特性を持つ結合剤を介して順次に積層して行き、前記複数の音響制動体における互いに隣接する２つの音響制動体が前記結合剤によって接着されて成る音響制動ユニットを製造する工程と、
前記音響制動ユニットを前記結合剤を介して複数積層する工程とを備えること
を特徴とする音響制動部材の製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の音響制動部材を備えること
を特徴とする超音波探触子。
【請求項９】
請求項８に記載の超音波探触子を備えること
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、被検体内に超音波を送信する超音波探触子に用いられる音響制動部材およびその製造方法に関する。そして、この音響制動部材を用いた超音波探触子およびこの超音波探触子を備えた超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波は、通常、１６０００Ｈｚ以上の音波をいい、非破壊、無害および略リアルタイムでその内部を調べることが可能であることから、欠陥の検査や疾患の診断等の様々な分野に応用されている。その一つに、被検体内を超音波で走査し、被検体内から来た超音波の反射波（エコー）から生成した受信信号に基づいて当該被検体内の内部状態を画像化する超音波診断装置がある。この超音波診断装置は、医療用では、他の医療用画像装置に較べて小型で安価であり、そして、Ｘ線等の放射線被爆が無く安全性が高いこと、また、ドップラ効果を応用した血流表示が可能であること等の様々な特長を有している。このため、超音波診断装置は、循環器系（例えば心臓の冠動脈等）、消化器系（例えば胃腸等）、内科系（例えば肝臓、膵臓および脾臓等）、泌尿器系（例えば腎臓および膀胱等）および産婦人科系等で広く利用されている。
【０００３】
この超音波診断装置には、被検体に対して超音波（超音波信号）を送受信する超音波探触子が用いられている。この超音波探触子は、圧電現象を利用することによって、送信の電気信号に基づいて機械振動して超音波を発生し、被検体内部で音響インピーダンスの不整合によって生じる超音波の反射波を受けて受信の電気信号を生成する複数の圧電素子を備え、これら複数の圧電素子が例えばアレイ状に２次元配列されて構成されている。そして、これら複数の圧電素子における一方面（背面）には、超音波を吸収する音響制動部材（音響負荷部材、バッキング層、ダンパ層、音響吸収部材）と呼ばれる部材が設けられており、また、これら複数の圧電素子のそれぞれに、電気信号を送受信するための配線が接続されている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、音響制動部材に穴構造を設けて配線を引き出す構造が提案されている。しかしながら、この音響制動部材では、複数の圧電素子における素子数が多くなって素子ピッチが小さくなると、これに応じて穴構造の配列ピッチも当然小さくする必要が生じる。この結果、穴構造のアスペクト比が大きくなって穴構造の加工が困難になってしまう。なお、このアスペクト比は、穴構造における軸方向の深さと径（直径または半径）との比、すなわち、深さ／径である。
【０００５】
また例えば、特許文献２では、線状の複数の配線パターンを形成したフレキシブルプリント基板を、隙間を空けて複数枚積層し、前記隙間に音響制動材として機能する樹脂を充填し、前記樹脂を硬化することで形成される音響制動部材が提案されている。しかしながら、この音響制動部材では、音響制動部材内にフレキシブルプリント基板が存在することになり、音響制動部材における材質の均一性が失われ、音響制動部材の機能が低下してしまう。また、特許文献２では、２次元に配列された複数のリード線に、音響制動材として機能する樹脂を充填することで形成される、リード線を樹脂内に埋設した音響制動部材も提案されている。しかしながら、この音響制動部材では、樹脂の充填ムラが生じる場合があり、音響制動部材内に空隙が生じ、音響制動部材の機能が低下してしまう。特に、音響制動部材の大きさが大きくなったり、配線ピッチが小さくなったりすると、その中央部に樹脂を充填することが難しくなり、樹脂の充填ムラが生じやすくなる。
【０００６】
また例えば、特許文献３では、所定数の圧電振動子が一端に沿って同ピッチで実装されるとともに、前記各圧電振動子に設けられた信号電極から電気配線を引き出す複数の信号ラインが形成された複数のプリント基板を、バッキング材に所定ピッチで予め形成されている複数の溝のそれぞれに挿入することで形成される２次元アレイ超音波プローブが提案されている。しかしながら、この音響制動部材（バッキング材）では、音響制動部材内にプリント基板が存在することになり、音響制動部材における材質の均一性が失われ、音響制動部材の機能が低下してしまう。
【特許文献１】米国特許第５２６７２２１号明細書
【特許文献２】特開２０００−１６６９２３号公報
【特許文献３】特開２００１−３０９４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、音響制動部材の機能低下を抑制しつつ導体線を音響制動部材内に備えるとともに、比較的容易に製造可能な音響制動部材およびその製造方法ならびにこの音響制動部材を備えた超音波探触子および超音波診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明にかかる一態様では、被検体内に超音波を送信する超音波探触子に用いられる音響制動部材において、前記超音波を吸収する材料から構成されて成り、層状または板状の複数の音響制動体と、前記複数の音響制動体における互いに隣接する２つの音響制動体に挟まれた複数の導体線と、前記複数の音響制動体における互いに隣接する２つの音響制動体間にこれら２つの音響制動体を互いに接着するために充填された、前記音響制動体の音響吸収特性に応じた所定の音響吸収特性を持つ結合剤とを備えることを特徴とする。
【０００９】
このような構成の音響制動部材は、例えば、音響制動体の一方主面上に複数の導体線および結合剤を載せる第１工程と、その上に別の音響制動体を載せて前記結合剤で接着する第２工程とを順次に所定数だけ繰り返すことによって、製造可能である。このため、上記構成の音響制動部材は、背景技術に較べて容易に製造可能となる。そして、結合剤には、音響制動体の音響吸収特性に応じた所定の音響吸収特性を持つ材料が使用されるので、音響制動部材の機能低下を抑制することが可能となる。
【００１０】
さらに、背景技術のように配線パターンや信号ラインを備えたプリント基板を音響制動部材内に含む必要がなく、音響制動部材における材質の均一性の向上が可能となる。また、音響制動体の積層ごとに音響制動体の一方主面上に結合剤を載せるので、結合剤のムラの低減が可能となる。
【００１１】
また、上述の音響制動部材において、前記結合剤と前記音響制動体とは、主成分が同一であることを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、結合剤と音響制動体とは、主成分が同一であるので、結合剤の音響吸収特性を音響制動体の音響吸収特性と略同一にすることができ、効果的に音響制動部材の機能低下を抑制することが可能となる。
【００１３】
また、これら上述の音響制動部材において、前記音響制動体は、タングステン粒子を混ぜたエポキシ樹脂から成ることを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、音響制動体がタングステン粒子を混ぜたエポキシ樹脂から成るので、超音波を粒子の散乱によって効果的に低減（吸収）することができ、また前記粒子にタングステンが用いられているので、コストが比較的低く、また入手も比較的容易である。
【００１５】
また、これら上述の音響制動部材において、前記音響制動体の主面には、前記複数の導体線をそれぞれ収容可能な複数の溝部を備えることを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、音響制動体の主面には導体線を収容可能な溝部を備えるので、音響制動体の積層方向における導体線のピッチを溝部の深さによって調整（制御）することができる。
【００１７】
また、これら上述の音響制動部材において、前記音響制動体間には、前記音響制動体間の間隔を規定するスペーサが介在していることを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、スペーサのサイズによって音響制動体間の間隔を制御することができる結果、音響制動体の積層方向における導体線のピッチをスペーサのサイズによって調整（制御）することができる。
【００１９】
そして、本発明にかかる他の一態様では、これら上述のいずれかの音響制動部材を製造する音響制動部材の製造方法であって、超音波を吸収する材料から構成されて成り層状または板状の複数の音響制動体を、複数の導体線および前記音響制動体の音響吸収特性に応じた所定の音響吸収特性を持つ結合剤を介して順次に積層して行き、前記複数の音響制動体における互いに隣接する２つの音響制動体が前記結合剤によって接着されることを特徴とする。
【００２０】
このような構成の音響制動部材の製造方法では、複数の音響制動体を複数の導体線および結合剤を介して順次に積層して行くことによって音響制動部材が製造される。このような簡素な工程によって音響制動部材が製造されるので、歩留まりが良く、生産性が良くなる。また、音響制動体を積層するごとに結合剤が充填されるので、音響制動体の主面上で結合剤のムラが少なくなり、音響制動部材の機能の低下が抑制され、また音響制動部材の音響吸収特性におけるばらつきが低減される。
【００２１】
そして、本発明にかかる他の一態様では、これら上述のいずれかの音響制動部材を製造する音響制動部材の製造方法であって、超音波を吸収する材料から構成されて成り層状または板状の複数の音響制動体を、複数の導体線および前記音響制動体の音響吸収特性に応じた所定の音響吸収特性を持つ結合剤を介して順次に積層して行き、前記複数の音響制動体における互いに隣接する２つの音響制動体が前記結合剤によって接着されて成る音響制動ユニットを製造する工程と、前記音響制動ユニットを前記結合剤を介して複数積層する工程とを備えることを特徴とする。
【００２２】
このような構成の音響制動部材の製造方法では、複数の音響制動体を複数の導体線および結合剤を介して順次に積層して行くことによって音響制動ユニットが製造され、この音響制動ユニットを結合剤を介して複数積層することによって音響制動部材が製造される。このような簡素な工程によって音響制動部材が製造されるので、歩留まりが良く、生産性が良くなる。また、音響制動体を積層するごとに結合剤が充填されるので、音響制動体の主面上で結合剤のムラが少なくなり、音響制動部材の機能の低下が抑制され、また音響制動部材の音響吸収特性におけるばらつきが低減される。
音響制動部材の製造方法。
【００２３】
そして、本発明の他の一態様にかかる超音波探触子は、これら上述のうちのいずれかの音響制動部材を備えることを特徴とする。
【００２４】
上記構成によれば、背景技術に較べてより容易に製造可能な超音波探触子の提供が可能となる。
【００２５】
そして、本発明の他の一態様にかかる超音波診断装置は、この上述の超音波探触子を備えることを特徴とする。
【００２６】
上記構成によれば、背景技術に較べてより容易に製造可能な超音波診断装置の提供が可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、背景技術に較べてより容易に製造可能な音響制動部材、その製造方法、超音波探触子および超音波診断装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００２９】
図１は、実施形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。図２は、実施形態における超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。図３は、実施形態の超音波診断装置における超音波探触子の構成を示す図である。
【００３０】
超音波診断装置Ｓは、図１および図２に示すように、図略の生体等の被検体に対して超音波（第１超音波信号）を送信すると共に、この被検体で反射した超音波の反射波（エコー、第２超音波信号）を受信する超音波探触子２と、超音波探触子２とケーブル３を介して接続され、超音波探触子２へケーブル３を介して電気信号の送信信号（送信電気信号）を送信することによって超音波探触子２に被検体に対して第１超音波信号を送信させると共に、超音波探触子２で受信された被検体内から来た第２超音波信号に応じて超音波探触子２で生成された電気信号の受信信号（受信電気信号）に基づいて被検体内の内部状態を超音波画像として画像化する超音波診断装置本体１とを備えて構成される。
【００３１】
超音波診断装置本体１は、例えば、図２に示すように、操作入力部１１と、送信部１２と、受信部１３と、画像処理部１４と、表示部１５と、制御部１６とを備えて構成されている。
【００３２】
操作入力部１１は、例えば、診断開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータを入力するものであり、例えば、複数の入力スイッチを備えた操作パネルやキーボード等である。
【００３３】
送信部１２は、制御部１６の制御に従って、超音波探触子２へケーブル３を介して電気信号の送信信号を供給して超音波探触子２に第１超音波信号を発生させる回路である。送信部１２は、例えば、高電圧のパルスを生成する高圧パルス発生器等を備えて構成される。受信部１３は、制御部１６の制御に従って、超音波探触子２からケーブル３を介して電気信号の受信信号を受信する回路であり、この受信信号を画像処理部１４へ出力する。受信部１３は、例えば、ケーブル３の伝送損失（伝送ロス）を補償すべく、受信信号を予め設定された所定の増幅率で増幅する増幅器、および、この増幅器で増幅された受信信号をアナログ信号からディジタル信号へ変換するアナログ−ディジタル変換器等を備えて構成される。
【００３４】
画像処理部１４は、制御部１６の制御に従って、受信部１３で受信した受信信号に基づいて被検体内の内部状態を表す画像（超音波画像）を生成する回路である。
【００３５】
画像処理部１４は、第１超音波信号の周波数帯と略同一の周波数帯の超音波信号を第２超音波信号して受信部１３で受信し、この受信した受信信号に基づいて被検体の超音波画像を生成するように構成されてもよいが、より高精度の超音波画像を得る観点から、画像処理部１４は、ハーモニックイメージング（Harmonic Imaging）技術によって、受信部１３で受信した受信信号に基づいて被検体の超音波画像を生成するように構成されてもよい。
【００３６】
このハーモニックイメージング技術には、例えば、特開２００１−２８６４７２号公報等に開示されているように、大別すると、フィルタ法と位相反転法（パルスインバージョン法）との２つの方法がある。このフィルタ法は、高調波検出フィルタによって基本波成分と高調波成分とを分離し、高調波成分だけを抽出し、この高調波成分から超音波画像を生成する方法である。また、この位相反転法は、同一方向に続けて互いに位相が反転している第１および第２送信信号を送信し、これら第１および第２送信信号に対応する第１および第２受信信号を加算することによって高調波成分を抽出し、この高調波成分から超音波画像を生成する方法である。第１および第２受信信号における基本波成分は、位相が反転しているが、高調波の例えば第２次高調波成分は、同相となるため、第１および第２受信信号を加算することによってこの第２次高調波成分が抽出される。
【００３７】
この画像処理部１４では、例えば、フィルタ法によって受信信号から高調波成分が抽出され、この抽出された高調波成分に基づいてハーモニックイメージング技術を用いて被検体の超音波画像が生成される。また例えば、画像処理部１４では、位相反転法によって受信信号から高調波成分が抽出され、この抽出された高調波成分に基づいてハーモニックイメージング技術を用いて被検体の超音波画像が生成される。
【００３８】
表示部１５は、制御部１６の制御に従って、画像処理部１４で生成された被検体の超音波画像を表示する装置である。表示部１５は、例えば、ＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、有機ＥＬディスプレイおよびプラズマディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。
【００３９】
制御部１６は、例えば、マイクロプロセッサ、記憶素子およびその周辺回路等を備えて構成され、これら超音波探触子２、操作入力部１１、送信部１２、受信部１３、画像処理部１４および表示部１５を当該機能に応じてそれぞれ制御することによって超音波診断装置Ｓの全体制御を行う回路である。
【００４０】
超音波探触子（超音波プローブ）２は、被検体内に第１超音波信号を送信しこの第１超音波信号に基づく被検体内から来た第２超音波信号を受信する装置である。超音波探触子２は、例えば、図３（Ａ）に示すように、平板状の音響制動部材２１と、この音響制動部材２１の一方主面上に積層された圧電部２２と、この圧電部２２上に積層された音響整合層２３と、この音響整合層２３上に積層された音響レンズ２４とを備えて構成される。
【００４１】
音響制動部材２１は、超音波を吸収する材料（超音波吸収材）から構成され、主に、圧電部２２から音響制動部材２１方向へ放射される超音波を吸収するものである。音響制動部材２１は、超音波を充分に減衰することによって圧電部２２の音響的特性を良好に保つべく、使用される超音波の波長に対して充分な厚みを有していることが好ましい。また、音響制動部材２１は、圧電部２２を機械的に支持するものであり、また、第１超音波信号のパルス波形を短くすべく音響的に制動をかけるものである。音響制動部材２１は、一般に、音響負荷部材、バッキング層、ダンパ層あるいは音響吸収部材とも呼ばれる。そして、音響制動部材２１には、電気的な導体である複数の導体線が超音波吸収材に埋設されている。音響制動部材２１については、後述でさらに詳述される。
【００４２】
圧電部２２は、音響制動部材２１における複数の導体線と電気的にそれぞれ接続され、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号とを相互に変換する複数の圧電素子を備えて構成される。
【００４３】
圧電部２２は、これら複数の圧電素子が、互いに所定の間隔を空けて平面視にて線形独立な２方向に、例えば互いに直交する２方向にｍ行×ｎ列でアレイ状に２次元配列されて、構成されている。ｍ、ｎは、正の整数であり、例えば、ｍ＝ｎ＝１２８である。この場合、圧電素子の個数は、１２８×１２８＝１６３８４であり、これに応じて音響制動部材２１の導体線も１６３８４本となる。前記所定の間隔を空けることによって生じる隙間には、複数の圧電素子間のクロストークを低減する観点から、超音波吸収材が充填されていることが好ましい。各圧電素子は、圧電材料から成る圧電体における互いに対向する両面にそれぞれ電極を備えて構成されている。各圧電素子における電極の一方は、接地され、電極の他方は、音響制動部材２１の導体線に電気的に接続される。この圧電体の厚みは、例えば、送受信すべき超音波の周波数や圧電材料の種類等によって適宜に設定される。これら複数の圧電素子のそれぞれには、送信部１２からケーブル３を介して超音波探触子２に入力された電気信号の送信信号が、前記複数の導体線のそれぞれを介して入力される。各圧電素子は、この電気信号を圧電現象を利用することによって超音波に変換してこの超音波を送信する。そして、超音波探触子２が被検体に当てられることによって、圧電部２２の各圧電素子で生成された超音波が第１超音波信号として被検体内へ送信される。一方、圧電部２２の各圧電素子は、第１超音波信号に基づく被検体内から来た第２超音波信号を受信し、圧電現象を利用することによってこの受信した第２超音波信号を電気信号に変換してこの電気信号を出力する。この電気信号は、各圧電素子の電極から前記複数の導体線のそれぞれを介して出力される。この電気信号は、超音波探触子２からケーブル３を介して超音波診断装置本体１の受信部１３へ出力される。
【００４４】
ここで、圧電部２２は、図３（Ｂ）に示すように、音響制動部材２１の一方主面上に積層された送信用圧電部２２１と、この送信用圧電部２２１上に積層された中間層２２２と、この中間層２２２上に積層された受信用圧電部２２３とを備えて構成されてもよい。送信用圧電部２２１は、無機圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって送信電気信号を第１超音波信号に変換するものである。無機圧電材料は、例えば、いわゆるＰＺＴ、水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、ニオブ酸タンタル酸カリウム（Ｋ（Ｔａ，Ｎｂ）Ｏ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）およびチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）等である。中間層（バッファ層）２２２は、送信用圧電部２２１と受信用圧電部２２３とを積層するための部材である。本実施形態では、中間層２２２は、送信用圧電部２２１と受信用圧電部２２３との音響インピーダンスを整合させる部材である。受信用圧電部２２３は、有機圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって、第１超音波信号に基づく被検体内から来た第２超音波信号を受信電気信号に変換するものである。有機圧電材料は、例えば、フッ化ビニリデンの重合体を用いることができる。また例えば、有機圧電材料は、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）系コポリマを用いることができる。このフッ化ビニリデン系コポリマは、フッ化ビニリデンと他の単量体との共重合体（コポリマ）であり、他の単量体としては、３フッ化エチレン、テトラフルオロエチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、パーフルオロアルコキシエチレン（ＰＡＥ）およびパーフルオロヘキサエチレン等を用いることができる。フッ化ビニリデン系コポリマは、その共重合比によって厚み方向の電気機械結合定数（圧電効果）が変化するので、例えば、超音波探触子の仕様等に応じて適宜な共重合比が採用される。
【００４５】
このような構成では、圧電部２２が送信用圧電部２２１と受信用圧電部２２３とに機能分離されており、送信用圧電部２２１が無機圧電材料を備えて構成されている。したがって、送信パワーを比較的簡単な構造で大きくすることが可能である。このため、この圧電部２２を備える超音波探触子２は、比較的大きなパワーで基本波の第１超音波信号を送信することができ、より大きな第２超音波信号の高調波成分を得ることができる。そして、受信用圧電部２２３が有機圧電材料を備えて構成されている。したがって、この圧電部２２を備える超音波探触子２は、周波数帯域を比較的簡単な構造で広帯域にすることが可能であるため、第２超音波信号に含まれる高調波成分を受信することが可能となる。このため、この超音波探触子２は、第２超音波信号の高周波成分を好適に受信することができる。特に、このような構成の圧電部２２を備える超音波探触子２は、第２超音波信号の高調波成分を好適に受信することができるので、上述のハーモニックイメージング技術によって超音波画像を形成する超音波診断装置Ｓに好適である。
【００４６】
また、図３（Ｂ）に示すように、送信用圧電部２２１と受信用圧電部２２３とが積層されているので、圧電部２２および超音波探触子２を小型化することが可能となる。また、図３（Ｂ）に示すように、第１および第２超音波信号の送受信面（音響レンズ２４の表面）と送信用圧電部２２１との間に受信用圧電部２２３が配置されているので、受信ノイズを低減してＳＮ比を向上させることが可能となる。
【００４７】
図３（Ａ）に戻って、音響整合層２３は、圧電部２２の音響インピーダンスと被検体の音響インピーダンスとの整合をとる部材である。音響整合層２３は、単層で構成されてもよく、あるいは、複数層で構成されてもよい。例えば、受信周波数帯域を広帯域化する場合では、音響整合層２３は、複数層で構成されることが好ましい。音響レンズ２４は、被検体に向けて送信される超音波を収束する部材であり、例えば、図３に示すように、円弧状に膨出した形状とされている。なお、音響整合層２３と音響レンズ２４とは、一体に構成されてよい。
【００４８】
このような構成の超音波診断装置Ｓでは、例えば、操作入力部１１から診断開始の指示が入力されると、制御部１６の制御によって送信部１２で電気信号の送信信号が生成される。この生成された電気信号の送信信号は、ケーブル３を介して超音波探触子２へ供給される。この電気信号の送信信号は、例えば、所定の周期で繰り返される電圧パルスである。圧電部２２では、この電気信号の送信信号が供給されることによってその複数の圧電素子のそれぞれがその厚み方向に伸縮し、この電気信号の送信信号に応じて超音波振動する。この超音波振動によって、圧電部２２は、音響整合層２３および音響レンズ２４を介して超音波（第１超音波信号）を放射する。超音波探触子２が被検体に例えば当接されていると、これによって超音波探触子２から被検体に対して第１超音波信号が送信される。
【００４９】
なお、超音波探触子２は、被検体の表面上に当接して用いられてもよいし、被検体の内部に挿入して、例えば、生体の体腔内に挿入して用いられてもよい。
【００５０】
この被検体に対して送信された第１超音波信号は、被検体内部における音響インピーダンスが異なる１または複数の境界面で反射され、超音波の反射波（第２超音波信号）となる。この第２超音波信号には、送信された第１超音波信号の周波数（基本波の基本周波数）成分だけでなく、基本周波数の整数倍の高調波の周波数成分も含まれる。例えば、基本周波数の２倍、３倍および４倍等の第２次高調波成分、第３次高調波成分および第４次高調波成分等も含まれる。この第２超音波信号は、超音波探触子２で受信される。より具体的には、この第２超音波信号は、音響レンズ２４および音響整合層２３を介して圧電部２２で受信され、圧電部２２で機械的な振動が電気信号に変換されて受信信号として取り出される。この取り出された電気信号の受信信号は、超音波探触子２からケーブル３を介して超音波診断装置本体１の受信部１３で受信される。受信部１３は、この入力された受信信号を受信処理し、より具体的には、例えば増幅した後にアナログ信号からディジタル信号へ変換し、画像処理部１４へ出力する。
【００５１】
ここで、上述において、圧電部２２の各圧電素子から順次に第１超音波信号が被検体に向けて送信され、被検体で反射した第２超音波信号が圧電部２２で受信される。
【００５２】
そして、画像処理部１４は、制御部１６の制御によって、受信部１３で受信した受信信号に基づいて、送信から受信までの時間や受信強度等から被検体の超音波画像を生成し、表示部１５は、制御部１６の制御によって、画像処理部１４で生成された被検体の超音波画像を表示する。なお、画像処理部１４は、上述のハーモニックイメージング技術によって被検体の超音波画像を生成しても良い。
【００５３】
次に、音響制動部材２１についてさらに詳述する。
【００５４】
図４は、実施形態の超音波探触子における音響制動部材の構成を示す斜視図である。本実施形態の音響制動部材２１は、図４に示すように、複数の音響制動体２１１と、複数の導体線２１２と、結合剤２１３とを備えて構成されている。
【００５５】
音響制動体２１１は、超音波を吸収する材料（超音波吸収材）から構成されて成り、矩形の層状または板状の部材である。音響制動体２１１の材料となる超音波吸収材として、例えばエポキシ樹脂等の樹脂に音響散乱粉体を混ぜた材料が挙げられる。このような材料では音響散乱体によって超音波の減衰率を大きくすることができる。音響散乱粉体は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、インジウム（Ｉｎ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）およびタンタル（Ｔａ）等を挙げることができる。コストや入手の容易性から、音響散乱粉体としてタングステンが好ましく、本実施形態では、音響制動体２１１は、タングステン粒子を混ぜたエポキシ樹脂から構成されて成っている。そして、複数の音響制動体２１１、図４に示す例では、７個の音響制動体２１１−１〜２１１−７が互いに積層されている。
【００５６】
導体線２１２は、例えば銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の金属（合金を含む）等から構成されて成る電気的な導体であり、線状または棒状の部材である。例えば、導体線２１２には、汎用のリード線が１または複数用いられる。リード線を複数用いることによって、導体線２１２の強度や抵抗値を調整することができ、それらを適宜に設定することができる。導体線２１２として複数のリード線を用いる場合では、それら複数のリード線が縒られ、縒り線とされる。
【００５７】
複数の導体線２１２は、複数の音響制動体２１１における互いに隣接する２つの音響制動体２１１に挟まれおり、これら２つの音響制動体２１１間において所定の第１間隔を空けて配設されている。すなわち、これら複数の導体線２１２は、複数の音響制動体２１１の積層方向に直交する方向に第１間隔を空けて配設されている。図４に示す例において、例えば、４個の導体線２１２−１１〜２１２−４１は、互いに積層されている７個の音響制動体２１１−１〜２１１−７における、互いに隣接する音響制動体２１１−１と音響制動体２１１−２とによって挟まれている。そして、図４に示す例では、各音響制動体２１１間に複数の導体線２１２が挟まれている。このように構成されることによって、複数の導体線２１２は、複数の音響制動体２１１の積層方向とこの積層方向に直交する直交方向との２方向において２次元マトリクス状に配列される。
【００５８】
複数の導体線２１２を挟み込んだ音響制動体２１１において、導体線２１２の軸方向における音響制動体２１１の長さが音響制動部材２１の厚みとなる。
【００５９】
そして、音響制動部材２１に圧電部２２を積層することによって、複数の導体線２１２と圧電部２２における複数の圧電素子とを電気的にそれぞれ接続するために、複数の導体線２１２における積層方向のピッチ（第２間隔）および直交方向のピッチ（第１間隔）は、圧電部２２における複数の圧電素子の素子ピッチに対応するように設定されることが好ましい。この第１間隔は、例えば、互いに隣接する音響制動体２１１間における配設位置を調整することによって適宜に設定される。また、この第２間隔は、例えば、音響制動体２１１の厚みと導体線２１２の線径とを調整することによって適宜に設定される。なお、図４に示す例では、各音響制動体２１１間に複数の導体線２１２が挟まれているけれども、全ての音響制動体２１１間に必ずしも複数の導体線２１２が挟まれる必要はなく、複数の導体線２１２を挟むことなく直接的に音響制動体２１１同士を接着する音響制動体２１１間があっても良い。このように音響制動体２１１同士を直接的に積層することによっても第２間隔を調整することが可能であり、音響制動体２１１における厚みの種類が少なくても様々な第２間隔に対応可能となる。
【００６０】
結合剤２１３は、複数の音響制動体２１１における互いに隣接する２つの音響制動体２１１間にこれら２つの音響制動体２１１を互いに接着するために充填されるものである。図４に示す例において、例えば、互いに積層されている７個の音響制動体２１１−１〜２１１−７における、互いに隣接する音響制動体２１１−１と音響制動体２１１−２との間に前記積層方向と直交する面に拡がるように結合剤２１３−１が充填されている。図４に示す例では、結合剤２１３は、音響制動体２１１と複数の導体線２１２とが交互に積層され、その間に充填されている。結合剤２１３が互いに隣接する音響制動体２１１間に充填されることによって、これら音響制動体２１１が接着されて固定されるだけでなく、この音響制動体２１１間に複数の導体線２１２が存在する場合には、これら複数の導体線２１２も音響制動体２１１に接着されて固定される。
【００６１】
そして、結合剤２１３は、音響制動体２１１の音響吸収特性に応じた所定の音響吸収特性を持っている。音響吸収特性は、圧電素子（例えばＰＺＴ）とバッキング材との間の音響整合と振動を減衰させる働きとの両方を必要とする。前記所定の音響吸収特性とは、前記音響整合と減衰特性が所望のレベルにあることである。所定の音響整合は、圧電素子とバッキング材との間の音響整合をとり、要求仕様よりも界面での反射を小さくするような特性である。圧電部２２から音響制動部材２１へ入射される超音波は、音響制動部材２１内に音響吸収特性の不連続があるとそこで反射することから、前記所定の音響吸収特性は、音響制動部材２１の主要構成要素である音響制動体２１１の音響吸収特性によって左右され、音響制動体２１１の音響吸収特性に応じた値となる。例えば、結合剤２１３は、その音響インピーダンスと音響制動体２１１における音響インピーダンスとの差が±２０パーセント以内となる材料から構成されて成っている。例えば音響インピーダンスの差が２０パーセントである場合では１０パーセントの反射が生じる。また例えば、超音波の反射をより低減する観点から、好ましくは、結合剤２１３は、その音響インピーダンスと音響制動体２１１における音響インピーダンスとの差が±５パーセント以内となる材料から構成されて成る。また例えば、結合剤２１３と音響制動部材２１の音響制動体２１１とは、主成分が同一であることがさらに好ましい。この構成では、結合剤２１３の音響吸収特性を音響制動体２１１の音響吸収特性と略同一にすることができるから、効果的に音響制動部材２１の機能低下を抑制することが可能となり、超音波の反射をさらにより低減することができる。
【００６２】
一方、振動減衰特性は、音響制動部材２１の振動を減衰させる特性のことで、バッキング材の密度で調整される。例えば、エポキシ樹脂に比重の大きなタングステン粉末を混ぜる等するか、タングステン粉末以外でも銅等の金属粉末を混ぜる等して密度が調整される。
【００６３】
このような構成の音響制動部材２１は、例えば、音響制動体２１１の一方主面上に複数の導体線２１１および結合剤２１３を載せる第１工程と、その上に別の音響制動体２１１を載せてこの結合剤２１３で接着する第２工程とを順次に所定数だけ繰り返すことによって、製造可能である。このため、このような構成の音響制動部材２１は、背景技術に較べて容易に製造可能となる。ひいては、このような構成の音響制動部材２１を備える超音波探触子２や超音波診断装置Ｓも背景技術に較べて容易に製造可能となる。そして、結合剤２１３には、音響制動体２１１の音響吸収特性に応じた所定の音響吸収特性を持つ材料が使用されるので、音響制動部材２１の機能低下を抑制することが可能となる。
【００６４】
さらに、背景技術のように配線パターンや信号ラインを備えたプリント基板を音響制動部材２１内に含む必要がなく、音響制動部材２１における材質の均一性の向上が可能となる。また、音響制動体２１１の積層ごとに音響制動体２１１の一方主面上に結合剤２１３を載せるので、結合剤２１３のムラの低減が可能となる。
【００６５】
図５は、音響制動部材の第１変形形態を説明するための図である。図６は、音響制動部材の第２変形形態を説明するための図である。図６（Ａ）は、溝部の断面形状が矩形である場合を示し、図６（Ｂ）は、溝部の断面形状が三角形である場合を示す。
【００６６】
ここで、上述の実施形態では、第２間隔は、音響制動体２１１の厚みあるいは音響制動体２１１同士を直接的に積層することによって調整されたが、第２間隔の調整方法は、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００６７】
例えば、図５に示すように、音響制動体２１１間の間隔を規定するスペーサ２１４が用いられてもよい。スペーサ２１４は、例えば球状の粒状体であり、そのサイズは、導体線２１２の線径よりも大きい。このようなスペーサ２１４は、例えば、流動状体の材料を水平方向に振動を与えながら硬化させることによって粒状体を生成し、篩に掛けることによって所定サイズの粒状体を選り分けることによって得ることができる。スペーサ２１４は、結合剤２１３と混合され、結合剤２１３とともに音響制動体２１３間に充填される。これによって音響制動体２１３間にスペーサ２１４が分散して介在することになり、スペーサ２１４によって第２間隔の調整が可能となる。したがって、音響制動体２１１の積層方向における導体線２１２のピッチをスペーサ２１４のサイズによって調整することが可能となる。前記積層方向における導体線２１２のピッチは、音響制動体２１１の厚みとスペーサ２１４のサイズとによって設定されることになる。このため、導体線２１２の線径に依らずに第２間隔を設定することが可能となり、導体線２１２の線径が不安定であっても精度よく第２間隔を設定することが可能となる。
【００６８】
なお、スペーサ２１４は、結合剤２１３と同様に、音響制動体２１１の音響吸収特性に応じた所定の音響吸収特性を持っていることが好ましい。同一系の素材によって音響制動体２１１、結合剤２１３およびスペーサ２１４が形成される場合には、例えば熱や紫外線等を前記素材に与える程度を調整することによって、硬化、流動状体が使い分けられる。
【００６９】
また例えば、図６に示すように、音響制動体２１１の主面に形成された、複数の導体線２１２をそれぞれ収容可能な複数の溝部２１５（２１５ａ、２１５ｂ）が用いられてもよい。溝部２１５は、導体線２１２の軸方向に沿って延びており、この延長方向に直交する断面形状は、図６（Ａ）に示すように、矩形であってもよく、また、図６（Ｂ）に示すように、三角形であってもよい。要は、導体線２１２が収容され、導体線２１２を収容した場合に溝部２１５から導体線２１２が少なくとも突出することがなければよい。このような構成では、音響制動体２１１の積層方向における導体線２１２のピッチは、溝部２１５の深さによって調整することが可能となる。前記積層方向における導体線２１２のピッチは、音響制動体２１１の厚みと溝部２１５の深さとによって設定されることになる。
【００７０】
また、このような溝部２１５を設けることによって、導体線２１１の位置決めも可能となり、第１間隔も精度よく設定することができる。なお、音響制動体２１１の主面には、このような導体線２１１の位置決めを主目的とした溝部が形成されても良く、この場合では、溝部は必ずしも上述のように導体線２１１を完全に収容する必要はない。
【００７１】
また、上述の実施形態では、複数の導体線２１１は、２次元マトリックス状に配列されたが、１次元に配列されてもよい。この場合では、音響制動部材２１は、２個の音響制動体２１１が複数の導体線２１２および結合剤２１３を介して互いに積層されることによって構成される。
【００７２】
このような構成の音響制動部材２１は、例えば、次のように製造される。図７は、音響制動部材の製造方法を説明するための図である。
【００７３】
まず、導体線２１２となるリード線のリールが複数用意され、そして、平面視にて矩形の複数の音響制動体２１１が用意される。複数の音響制動体２１１のそれぞれには、一方主面上に矩形の一辺に沿った一方向に延びる複数の溝部２１５が前記一方向と直交する方向に所定の第１間隔を空けて所定の深さで予め形成される。複数の溝部２１５は、例えば、複数の溝部２１５に対応する形状の凸部を複数備えた押し型を音響制動体２１１に型押しすることによって形成される。あるいは、複数の溝部２１５は、例えばダイシングソー等によって切削することによって形成される。
【００７４】
そして、これら複数のリールが並列配置され、図７に示すように、これら複数のリールのそれぞれからリード線がそれぞれ引き出され、これらリード線の導体線２１２が前記第１間隔に応じた間隔で列状に図略の保持具によって保持される（導体線保持工程）。
【００７５】
次に、複数の音響制動体２１１のうちの１つが取り出され、この音響制動体２１１は、その複数の溝部２１５のそれぞれに複数の導体線２１２が配置されるように、この列状に保持された複数の導体線２１２を受ける（導体線載置工程）。この場合において、複数の導体線２１２の両端部が音響制動体２１１の外部にはみ出すように複数の導体線２１２が音響制動体２１１の溝部２１５内に配置される。
【００７６】
次に、音響制動体２１１における複数の溝部２１５が形成された面上に結合剤２１３が、全面にムラが生じないように塗布される（結合剤塗布工程）。例えば、溝部２１５の延長方向と直交する方向に音響制動体２１１の幅全体に亘って延びるスリット状の吐出口を持つ筒状部材２１６から結合剤２１３が吐出されながら、溝部２１５の延長方向に沿って音響制動体２１１と筒状部材２１６とが相対的に移動される。これによって結合剤２１３が音響制動体２１１の面上にその全面に亘って塗布される。
【００７７】
次に、複数の音響制動体２１１のうちの他の１つが取り出され、この音響制動体２１１が、溝部２１５に導体線２１１が配置されその面上全体に亘って結合剤２１３が塗布された上記音響制動体２１１上に積層される（積層工程）。これら２つの音響制動体２１１は、溝部２１５が形成された面と溝部２１５を有しない面とで積層される。
【００７８】
そして、この積層された音響制動体２１１が導体線載置工程における音響制動体２１１として、導体線保持工程、導体線載置工程、結合剤塗布工程および積層工程が上述と同様に所定数の音響制動体２１１が積層されるまで繰り返される。
【００７９】
このように複数の音響制動体２１１の積層体が形成されると、各音響制動体２１１間の間隔が所望の間隔となるように、その積層方向に所定の圧力が印加され、結合剤２１３が硬化される。そして、結合剤２１３の硬化後に導体線２１２のリード線が切断される。
【００８０】
これによって各音響制動体２１１間に第１間隔で複数の導体線２１１を挟み込んで複数の音響制動体２１１を積層した図４に示す音響制動部材２１が形成される。
【００８１】
なお、音響制動部材２１の厚みよりも長い長さの音響制動体２１１を用いることで、結合剤の硬化後に、前記積層体から複数の音響制動部材２１を切り出すこともできる。これによって音響制動部材２１の生産性を向上することが可能となる。
【００８２】
このように複数の音響制動体２１１を、複数の導体線２１３および結合剤２１４を介して順次に積層して行き、複数の音響制動体２１１における互いに隣接する２つの音響制動体２１１が結合剤２１４によって接着されることで図４に示す構成の音響制動部材２１が製造される。
【００８３】
また、このような製造方法において、複数の音響制動体２１１を、複数の導体線２１２および結合剤２１３を介して順次に積層して行き、複数の音響制動体２１１における互いに隣接する２つの音響制動体２１１が結合剤２１３によって接着されて成る音響制動ユニットを製造してから、この音響制動ユニットを結合剤２１３を介して複数積層することで、図４に示す構成の音響制動部材２１が製造されてもよい。
【００８４】
このような構成の音響制動部材２１の製造方法では、このような簡素な工程によって音響制動部材２１が製造されるので、歩留まりが良く、生産性が良くなる。また、背景技術のように配線パターンや信号ラインを備えたプリント基板を音響制動部材２１内に含む必要がなくなり、音響制動部材２１における材質の均一性の向上が可能となる。そして、音響制動体２１１を積層するごとに結合剤２１３が充填されるので、音響制動体２１１の主面上で結合剤２１３のムラが少なくなり、音響制動部材２１の機能の低下が抑制され、また音響制動部材２１の音響吸収特性におけるばらつきが低減される。
【００８５】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】実施形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。
【図２】実施形態における超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態の超音波診断装置における超音波探触子の構成を示す図である。
【図４】実施形態の超音波探触子における音響制動部材の構成を示す斜視図である。
【図５】音響制動部材の第１変形形態を説明するための図である。
【図６】音響制動部材の第２変形形態を説明するための図である。
【図７】音響制動部材の製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８７】
Ｓ  超音波診断装置
１  超音波診断装置本体
２  超音波探触子
２１  音響制動部材
２２  圧電部
２１１  音響制動体
２１２  導体線
２１３  結合剤
２１４  スペーサ
２１５、２１５ａ、２１５ｂ  溝部
【図１】
2009260481.tif 000003
【図２】
2009260481.tif 000004
【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】
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