(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の圧電素子を整列した凸面形状の圧電素子整列方向の超音波送受信表面を有する超音波素子部と、この超音波素子部をその先端部に収納する筐体とを備えた超音波探触子であって、前記筐体の先端部の形状が、前記超音波素子部の凸面形状の圧電素子整列方向の前記超音波送受信表面の中央部では前記超音波素子部の表面よりも突出し、前記超音波素子部の凸面形状の圧電素子整列方向の前記超音波送受信表面の両端部では前記超音波素子部の表面とほぼ同等か若しくは後退するように形成することにより、該両端部での前記超音波探触子の最大幅が前記超音波素子部の表面の幅となるようにして、該超音波探触子の幅を小さくしたことを特徴とする体腔内用超音波探触子。
【請求項２】
前記超音波素子部の凸面形状の圧電素子整列方向の前記超音波送受信表面が、音響レンズもしくは超音波伝搬媒体からなることを特徴とする請求項１記載の体腔内用超音波探触子。
【請求項３】
筐体を形成する材料が、前記超音波素子部の凸面形状の圧電素子整列方向の前記超音波送受信表面を形成する材料よりも硬い材料であることを特徴とする請求項１記載の体腔内用超音波探触子。
【請求項４】
前記超音波素子部の凸面形状の圧電素子整列方向の前記超音波送受信表面がゴム材料からなり、筐体がプラスチック材料からなることを特徴とする請求項３記載の体腔内用超音波探触子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用超音波診断装置などに用いられる超音波探触子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、医療用超音波診断装置などに用いられる超音波探触子としては、例えば、図３に示すような構造を有するものが知られている（特開平１１−１１３９０５号公報）。すなわち、図３において、超音波素子部１は、被検体に接触させる表面４から超音波を被検体内に送信し、かつ反射してくる反射波を受信するものであり、超音波素子部の表面は圧電素子を凸面形状に配列させてコンベックス型としている。また、前記超音波素子部１は、筐体５により収納されている。そして、前記筐体５には、前記表面４よりも突出している先端部６が形成されており、ここで該先端部６の超音波素子部１の表面４からの突出高さは、頂部が低くなるような不均一なものとされている。
このような形状の先端部を有する超音波探触子は、被検体にとっては、超音波探触子の先端部の突出高さが低く見えることにより、恐怖心を和らげるという効果を奏する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の超音波探触子では、超音波素子部である超音波素子部の故障を有効に防止することが困難であるため、高品位の超音波探触子を得ることができないという問題点があった。
また、上記従来の超音波探触子では、先端部６を表面４からの突出高さが頂部において低くなるような不均一なものとする必要があるため、筐体の幅ｂを表面の幅ａに比べてほぼ同等か若しくは狭くすることが不可能である。このことは、筐体の大きさをある程度以上のものとしなければならないことを意味し、特に超音波探触子を体腔内用として使用するような場合に、被検体に与える苦痛を少しでも和らげるように筐体の大きさをできる限り小さくすることが重要であるが、それも限界があり、また操作性の良好な超音波探触子が得られないという点で、問題があった。
【０００４】
これらの点について、上記のような構造を有する従来の超音波探触子を実際に臨床現場において使用して、超音波素子部が破損などにより故障する場合を調査した結果、図４に示すように、超音波素子部の凸面形状の表面の中央部（６４ｃｈ）付近の故障が最も多い一方で、該表面の両端部(１ｃｈ及び１２８ｃｈ)に近づくにしたがって故障の発生が急激に減少する傾向があることを見出し、本件発明に到ったのである。
すなわち、本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、超音波素子部の故障が極めて少ないため高品位であって、かつ患者などの被検体に与える苦痛が少なく、さらに操作性が良好な、超音波探触子を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波探触子は、複数個の圧電素子を整列した凸面形状の圧電素子整列方向の超音波送受信表面を有する超音波素子部と、この超音波素子部をその先端部に収納する筐体とを備えた超音波探触子であって、筐体の先端部の形状が、超音波素子部の凸面形状の表面の中央部では超音波素子部の表面よりも突出し、超音波素子部の凸面形状の圧電素子整列方向の超音波送受信表面の両端部では超音波素子部の表面とほぼ同等か若しくは後退するように形成されているという構成を有している。
この構成により、高品位であって、患者に与える苦痛が少なく、かつ操作性に優れた超音波探触子とすることができる。
また、本発明の超音波探触子は、超音波素子部の凸面形状の表面が、音響レンズもしくは超音波伝搬媒体からなるという構成を有している。
この構成により、超音波を効率よく送受信することができる。
【０００６】
さらに、本発明の超音波探触子は、筐体を形成する材料が、超音波素子部の凸面形状の表面を形成する材料よりも硬い材料であるという構成を有している。
この構成により、超音波素子部を衝撃などから有効に保護し、超音波素子部における故障の発生率を低下させることができる。
また、本発明の超音波探触子は、超音波素子部の凸面形状の表面がゴム材料からなり、筐体がプラスチック材料からなる構成を有している。
この構成により、超音波探触子の機械的強度を向上させるとともに、その操作性をさらに良好なものとすることができる。
さらに、本発明の超音波探触子は、超音波素子部の曲率半径が約１４ｍｍ以下であるという構成を有している。
この構成により、超音波診断を受ける患者の苦痛をできるだけ低下させると同時に、超音波探触子の操作性をさらに向上させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態における超音波探触子を構成する、超音波素子部の概略図である。
図１において、複数個の圧電素子２は、アレイ状に整列した状態に配列されており、全体として超音波素子部１の表面が凸面形状（コンベックス形状）を形成している。図１に示されているのは、１２８ｃｈの所謂コンベックスタイプの超音波素子部１であるが、チャンネル数はこれに限定されるものではない。圧電素子２としては、ＰＺＴ系などの圧電セラミックス等の圧電材料を使用することができる。
また図示しないが、圧電素子２の超音波放射方向(凸面側)には、圧電素子を保護し、かつ超音波を収束させあるいは伝播させるために、音響レンズや超音波伝播媒体が設けられる。さらに、超音波を効率よく送受信するために、圧電素子の被検体側に、音響整合層が設けられる。
また、圧電素子２に対して表面とは反対側の面には、圧電素子を保持することおよび圧電素子から発生する不要な超音波を吸収させることなどを目的として、バッキング材３が設けられている。
【０００８】
図２は、本発明の実施の形態における超音波探触子の概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
図２に示すように、本発明の実施の形態における超音波探触子は、超音波素子部１が、凸面形状の表面４を有しており、筐体５の先端部６に、この超音波素子部１が収納されている。
さらに、筐体５の先端部６の形状は、超音波素子部１の凸面形状の表面４の中央部では、超音波素子部１の表面４よりも突出している。一方、超音波素子部１の凸面形状の表面４の両端部では、筐体５の先端部６の形状は、超音波素子部１の表面４よりも後退するように形成されている。
具体的には、図２において、筐体５のアーム状の先端部６の形状は、その高さが、超音波素子部１の凸面形状の表面４の高さに対して、超音波素子部１の３２ｃｈから９６ｃｈの領域までは一定の高さで高く、先端部６が超音波素子部１の表面４よりも突出している。この場合において、先端部６が、超音波素子部１の表面４よりも、最も高くなるところで約１ｍｍ程度高くなっていても、超音波探触子を使用する診断の際に問題になることはない。そして、超音波素子部１の凸面形状の表面４の両端部に近づくにしたがって、筐体５の先端部６の高さは徐々に低くなり、１〜３２ｃｈの間と９６〜１２８ｃｈの間では、先端部６の高さが超音波素子部１の表面４の高さと同等になっている。さらに、超音波素子部１の凸面形状の表面４の両端部（１ｃｈ及び１２８ｃｈ）の近傍では、ｂの幅を有する先端部６が、ａの幅を有する超音波素子部１の表面４よりも後退するように（図中、ａ＞ｂとなるように）形成されている。
【０００９】
本発明による超音波探触子では、超音波素子部１の３２ｃｈから９６ｃｈの領域において、筐体５の先端部６の高さが表面４の高さに対して高く、先端部６が表面４よりも突出している構成を採用しているため、図４に示されているように故障数が多くなる傾向を有する超音波素子部の領域を効果的に保護し、機械的な衝撃による破損などによる故障の発生を防止することができる。
また、超音波探触子が体腔内を使用領域とする場合には、超音波診断を受ける患者に可能な限り苦痛を与えないことは極めて重要なことであり、患者の苦痛を軽減するためには、超音波探触子の寸法、特に幅を小さくすることが有効である。
本発明による超音波探触子では、表面４の両端部近傍で、先端部６が超音波素子部１の表面４よりも後退するように先端部６を形成する構成を採用しているため、先端部６の幅ｂを超音波素子部１の表面４の幅ａよりも小さくし、超音波探触子の最大幅が超音波素子部１の表面４の幅ａとなるようにすることにより、患者に苦痛を与えないようにすることができる。
【００１０】
本発明による超音波探触子における超音波素子部１の凸面形状の表面４は、圧電素子からの超音波を収束させあるいは伝播させるように、音響レンズもしくは超音波伝搬媒体からなるものとすることができる。音響レンズもしくは超音波伝搬媒体は、生体とほぼ音響インピーダンスが等しく、超音波伝播損失が小さく、また被検体との密着性が高いものが望ましい。
また、筐体５を形成する材料が、超音波素子部１の凸面形状の表面４を形成する材料よりも硬い材料であるのが好ましい。この場合において、筐体５の先端部６が、筐体の他の部分と異なる材料で形成されている場合には、先端部６を形成する材料が、超音波素子部１の凸面形状の表面４を形成する材料よりも硬い材料であるのが望ましい。
具体的には、超音波素子部１の凸面形状の表面４をゴム材料で形成し、筐体５（特にその先端部６）をプラスチック材料で形成することができる。
表面４に使用するゴム材料は、天然ゴム、合成ゴムなどの任意のゴム材料であってよいが、表面４が音響レンズとしての機能を果たす場合には、シリコーンゴムなどとするのが好ましく、また超音波伝播媒体としての機能を果たす場合には、ウレタンゴムまたはブタジエンゴムなどとするのが好ましい。
一方、筐体５に使用するプラスチック材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはポリスチレンなどの汎用樹脂、またはポリカーボネートなどの汎用エンジニアリングプラスチック、あるいはＦＲＰなどの強化プラスチック材料等であってよい。このプラスチック材料としては、成形性が良好である一方、対衝撃性なとの機械的強度が高いものが望ましい。
【００１１】
さらに、本発明による超音波探触子においては、患者に与える苦痛をできる限り軽減するとの観点から、超音波素子部の曲率半径を約１４ｍｍ以下とするのが好ましい。
なお、上記実施の形態では、超音波素子部の凸面形状の表面の両端部付近で、筐体の先端部の形状が超音波素子部の表面よりも後退するように形成されている場合について説明したが、筐体の先端部が超音波素子部の表面とほぼ同等の高さとなるように形成されている場合であっても、同様の効果が得られる。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、複数個の圧電素子を整列した凸面形状の圧電素子整列方向の超音波送受信表面を有する超音波素子部と、この超音波素子部をその先端部に収納する筐体とを備えた超音波探触子において、上記筐体の先端部の形状が、上記超音波素子部の凸面形状の表面の中央部では上記超音波素子部の表面よりも突出し、上記超音波素子部の凸面形状の表面の両端部では上記超音波素子部の表面とほぼ同等か若しくは後退するように形成することにより、超音波素子部の故障が極めて少ないため高品位であって、かつ患者などの被検体に与える苦痛が少なく、さらに操作性が良好であるという優れた効果を有する超音波探触子を提供することができるものである。
【００１３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における超音波素子部の概略図
【図２】本発明の実施の形態における超音波探触子の概略正面図（ａ）及び概略側面図（ｂ）
【図３】従来の超音波探触子の概略正面図（ａ）及び概略側面図（ｂ）
【図４】従来の超音波探触子における超音波素子部の破損統計図
【符号の説明】
１  超音波素子部
２  圧電素子
３  バッキング材
４  超音波素子部の表面
５  筐体
６  筐体の先端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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