特開 2024-49286 超音波プローブ及び超音波診断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024049286

(43)【公開日】2024-04-09

(54)【発明の名称】超音波プローブ及び超音波診断装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/00 20060101AFI20240402BHJP

   H04R 17/00 20060101ALI20240402BHJP

【ＦＩ】

A61B8/00

H04R17/00 332B

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023025932

(22)【出願日】2023-02-22

(31)【優先権主張番号】P 2022155445

(32)【優先日】2022-09-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】306037311

【氏名又は名称】富士フイルム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002505

【氏名又は名称】弁理士法人航栄事務所

(72)【発明者】

【氏名】長谷 宇利

(72)【発明者】

【氏名】大澤 敦

(72)【発明者】

【氏名】新楯 諒

【テーマコード（参考）】

4C601

5D019

【Ｆターム（参考）】

4C601EE19

4C601GB25

4C601GB30

5D019AA17

5D019FF04

(57)【要約】

【課題】熱が被検体に伝達されるのを抑制することのできる超音波プローブ及びこれを備えた超音波診断装置を提供する。
【解決手段】超音波プローブ１００は、左右方向Ｘに配列された複数の振動子１０と、振動子１０の下面を支持する支持部１１Ｓと、音響整合部１２と、音響レンズ１３と、を備え、支持部１１Ｓは、デマッチング層１１Ｂとバッキング層１１Ａを含み、デマッチング層１１Ｂは、振動子１０の前後方向Ｙの両端面の一方にのみ接触する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１方向に配列された複数の振動子と、
前記振動子が超音波を送受信する側の第１面とは反対側の第２面を支持する支持部と、を備え、
前記支持部は、前記第２面に接触し且つ前記振動子から前記支持部に向かう超音波を前記振動子に反射させる第１支持部を含み、
前記振動子から前記支持部に向かう方向を第２方向とし、
前記第１方向及び前記第２方向に交差する方向を第３方向とし、
前記第１支持部は、前記振動子の前記第３方向の端面の少なくとも一部に接触する、超音波プローブ。

【請求項2】

請求項１に記載の超音波プローブであって、
前記第１支持部は、前記振動子の前記第３方向の両端面のうちの一方に接触し、他方に非接触となっている、超音波プローブ。

【請求項3】

請求項２に記載の超音波プローブであって、
前記複数の振動子を含む振動子群を複数有し、
前記複数の前記振動子群は、前記第３方向に配列されている、超音波プローブ。

【請求項4】

請求項１に記載の超音波プローブであって、
前記第１支持部は、前記振動子の前記第３方向の両端面に接触する、超音波プローブ。

【請求項5】

請求項１に記載の超音波プローブであって、
前記振動子に対して前記支持部側と反対側に配置された音響整合部を備え、
前記第１支持部は、前記音響整合部の前記第３方向の端面の少なくとも一部に接触する、超音波プローブ。

【請求項6】

請求項５に記載の超音波プローブであって、
前記音響整合部に対して前記振動子側と反対側に配置された音響レンズを備え、
前記第１支持部は、前記音響レンズに接触する、超音波プローブ。

【請求項7】

請求項１に記載の超音波プローブであって、
前記第１支持部は、前記振動子よりも熱伝導率が高い、超音波プローブ。

【請求項8】

請求項７に記載の超音波プローブであって、
前記支持部は、前記第１支持部に対し前記振動子側と反対側に配置され且つ前記振動子から前記支持部に向かう超音波が前記振動子に戻るのを抑制する第２支持部を含み、
前記第２支持部の熱伝導率は、前記第１支持部の熱伝導率よりも低く、
前記第１支持部は、前記第２支持部の前記第３方向の両端面の一方又は両方と接触する、超音波プローブ。

【請求項9】

請求項１に記載の超音波プローブであって、
前記第１支持部よりも前記振動子側と反対側に配置された放熱部材を備え、
前記第１支持部は、前記放熱部材と接続されている、超音波プローブ。

【請求項10】

請求項１に記載の超音波プローブであって、
前記支持部は、前記第１支持部に対し前記振動子側と反対側に配置され且つ前記振動子から前記支持部に向かう超音波が前記振動子に戻るのを抑制する第２支持部を含み、
前記第１支持部における前記第２支持部との接触面には、凹部又は凸部が形成され、
前記第２支持部における前記第１支持部との接触面には、前記凹部に嵌る凸部又は前記第１支持部の前記凸部が嵌る凹部が形成されている、超音波プローブ。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか１項に記載の超音波プローブを備える超音波診断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波プローブ及び超音波診断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、バッキング材と、上記バッキング材の表面上に配列される複数の圧電素子と、上記バッキング材の内部において厚み方向に延在し且つ上記複数の圧電素子の下面に対向する上記バッキング材の表面から先端部が露出する少なくとも１つの熱伝導路を有し、上記バッキング材より熱伝導率が高い材料から構成されて、上記複数の圧電素子から熱を取り込む集熱部と、上記集熱部に接続され、上記集熱部に取り込まれた熱を外部に排出する排熱部とを備える超音波探触子が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１８１５４１号公報

【特許文献2】特開２０２０－１７５０４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

医療用の超音波診断装置では、超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームを送信し、被検体からの超音波を超音波プローブで受信し、その受信信号を電気的に処理することにより超音波画像が生成される。近年では、超音波プローブ及び超音波診断装置の高性能化に伴い、超音波プローブ内部の振動子に対して多種多様な駆動を施すようになっている。その結果、超音波プローブの発熱量が増加する傾向にある。このため、超音波プローブで発生する熱を被検体に伝わりにくくすることが求められる。

【0005】

本開示の目的は、熱が被検体に伝達されるのを抑制することのできる超音波プローブ及びこれを備えた超音波診断装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様の超音波プローブは、第１方向に配列された複数の振動子と、上記振動子が超音波を送受信する側の第１面とは反対側の第２面を支持する支持部と、を備え、上記支持部は、上記第２面に接触し且つ上記振動子から上記支持部に向かう超音波を上記振動子に反射させる第１支持部を含み、上記振動子から上記支持部に向かう方向を第２方向とし、上記第１方向及び上記第２方向に交差する方向を第３方向とし、上記第１支持部は、上記振動子の上記第３方向の端面の少なくとも一部に接触するものである。

【0007】

本開示の一態様の超音波診断装置は、上記超音波プローブを備えるものである。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、熱が被検体に伝達されるのを抑制することのできる超音波プローブ及びこれを備えた超音波診断装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本開示に係る一態様の超音波プローブ１００の先端部分を部分的に示した斜視図である。

【図2】図２は、ユニットＵの左右方向Ｘに垂直な断面を示す模式図である。

【図3】図３は、超音波プローブ１００の第一変形例を示す図であり、図２に対応する断面模式図である。

【図4】図４は、超音波プローブ１００の第二変形例を示す図であり、図２に対応する断面模式図である。

【図5】図５は、超音波プローブ１００の第三変形例を示す図であり、図２に対応する断面模式図である。

【図6】図６は、超音波プローブ１００の第四変形例を示す図であり、図２に対応する断面模式図である。

【図7】図７は、超音波プローブ１００の第五変形例を示す図であり、図２に対応する断面模式図である。

【図8】図８は、超音波プローブ１００の第六変形例を示す図であり、図２に対応する断面模式図である。

【図9】図９は、超音波プローブ１００の第七変形例を示す図であり、図２に対応する断面模式図である。

【図10】図１０は、超音波プローブ１００の第八変形例を示す図であり、図２に対応する断面模式図である。

【図11】図１１は、超音波プローブ１００の第九変形例を示す図であり、図２に対応する断面模式図である。

【図12】図１２は、超音波プローブ１００の第十変形例を示す図であり、図２に対応する断面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１は、本開示に係る一態様の超音波プローブ１００の先端部分を部分的に示した斜視図である。図１には、超音波プローブ１００における方向として、互いに直交する３つの方向（左右方向Ｘ、前後方向Ｙ、及び上下方向Ｚ）が示されている。上下方向Ｚの一方を上方向Ｚ１と記載し、上方向Ｚ１の反対方向を下方向Ｚ２と記載する。前後方向Ｙの一方を後方向Ｙ１と記載し、後方向Ｙ１の反対方向を前方向Ｙ２と記載する。超音波プローブ１００は、上側の端面を被検体に接触させて用いられる。左右方向Ｘと前後方向Ｙは、それぞれ、上下方向Ｚに垂直な平面（上下方向Ｚに交差する平面の１つ）に沿う方向である。本明細書において、左右方向Ｘは第１方向を構成し、下方向Ｚ２は、後述の振動子１０から支持部１１Ｓに向かう第２方向を構成し、前後方向Ｙは第３方向を構成する。前後方向Ｙは、左右方向Ｘ及び下方向Ｚ２に交差する方向である。

【0011】

超音波プローブ１００は、超音波診断装置に含まれる画像生成用のデバイスである。超音波診断装置には、被検体の外表面に超音波プローブ１００を近接させながら超音波画像を生成して記録する装置、又は、内視鏡の挿入部先端に内蔵された超音波プローブ１００を被検体の臓器に近接させながら超音波画像を生成して記録する装置等が含まれる。

【0012】

図１に示すように、超音波プローブ１００は、左右方向Ｘに配列された複数のユニットＵと、この複数のユニットＵに対して上側に、この複数のユニットＵで共通に設けられた音響レンズ１３と、を備える。隣り合うユニットＵは、分離層１４によって分離されている。分離層１４は、絶縁性を有する樹脂材料等により形成される。ユニットＵは、略板状であり、その厚み方向が左右方向Ｘと一致している。

【0013】

ユニットＵは、振動子１０と、振動子１０に対して上側に配置された音響整合部１２と、振動子１０及び音響整合部１２の周囲に設けられた機能部１１と、を備える。なお、図１では図示省略されているが、音響レンズ１３、複数のユニットＵ、及び分離層１４は、ケース１５（図２参照）に支持される。

【0014】

振動子１０は、圧電体１０Ａと、圧電体１０Ａの下側の面に固着された信号電極１０Ｂと、圧電体１０Ａの上側の面に固着されたグランド電極１０Ｃと、を備える。圧電体１０Ａは、超音波を電圧印加により生成し、超音波の反射波を受け取った場合は受信電圧を生成するものである。圧電体１０Ａは、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電セラミクス、又は、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の高分子材料等の圧電材料により構成される。圧電体１０Ａは、半導体素材をベースとした、ＣＭＵＴ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｍｉｃｒｏ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ）等により構成されてもよい。グランド電極１０Ｃ及び信号電極１０Ｂに用いられる材料としては、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、又はスズ（Ｓｎ）等が挙げられる。

【0015】

振動子１０は、上側の面から超音波を被検体に向けて送信し、被検体から反射してきた超音波を上側の面で受信する。つまり、振動子１０の上側の面は、超音波を送受信する側の第１面を構成する。振動子１０の下側の面は、この第１面とは反対側の第２面を構成する。

【0016】

音響整合部１２は、圧電体１０Ａと被検体との音響インピーダンスを整合して、超音波の送受信を効率よく行うために設けられている。音響整合部１２は、圧電体１０Ａの音響インピーダンスより小さく、且つ、被検体の音響インピーダンスより大きい値の音響インピーダンスを有する材料により形成することが好ましい。

【0017】

本形態では、このような材料により形成された複数の層を上下方向Ｚに積層することにより、音響整合部１２が形成されている。具体的には、音響整合部１２は、振動子１０の上側の面に固着された第１音響整合層１２Ａと、第１音響整合層１２Ａの上側の面に固着された第２音響整合層１２Ｂと、第２音響整合層１２Ｂの上側の面に固着された第３音響整合層１２Ｃと、を備える。音響整合部１２は、振動子１０から被検体に向かって、音響インピーダンスが段階的に小さくなる層構造となっていることが好ましい。音響整合部１２は、複数層構造ではなく、単一層構造であってもよい。

【0018】

音響レンズ１３は、屈折を利用して超音波ビームを集束し、分解能を向上するために設けられる。音響レンズ１３は、一般的には凸型で構成される。音響レンズ１３は、例えば、シリコーン樹脂又はプラスチック等により構成される。音響レンズ１３は、全てのユニットＵにおける音響整合部１２の上面及びこれらユニットＵ間の分離層１４の上面に、接着剤等によって固着されている。

【0019】

超音波プローブ１００では、複数の振動子１０のグランド電極１０Ｃと信号電極１０Ｂの間に、パルス状あるいは連続波状の電圧をそれぞれ印加することで、それぞれの圧電体１０Ａが伸縮してパルス状あるいは連続波状の超音波が発生する。これらの超音波は、音響整合部１２及び音響レンズ１３を介して被検体内に入射されると、互いに合成されて超音波ビームを形成し、被検体内を伝搬する。被検体内を伝搬して反射した超音波が、音響レンズ１３及び音響整合部１２を介してそれぞれの圧電体１０Ａに入射されると、それぞれの圧電体１０Ａが振動（伸縮）し、この振動に応じてグランド電極１０Ｃと信号電極１０Ｂの間に信号電圧が発生する。複数の振動子１０において発生した信号電圧は、それぞれの振動子１０のグランド電極１０Ｃ及び信号電極１０Ｂの間から取り出されて、受信信号として受信され、この受信信号を基に超音波画像が生成される。このように、超音波画像は、圧電体１０Ａの上下方向Ｚへの振動に応じて発生する信号電圧を元に生成される。圧電体１０Ａは、超音波を受信することで、上下方向Ｚに加えて、前後方向Ｙへも振動する。したがって、圧電体１０Ａの上下方向Ｚへの振動の周波数帯と、圧電体１０Ａの前後方向Ｙへの振動の共振周波数とが、なるべく離れていることが、超音波画像の品質を高める上で重要である。

【0020】

図２は、ユニットＵの左右方向Ｘに垂直な断面を示す模式図である。図２に示すように、機能部１１は、振動子１０の下側の面を支持する支持部１１Ｓと、支持部１１Ｓと音響レンズ１３との間に設けられ、音響整合部１２及び振動子１０の前後方向Ｙの端面を保護する保護層１１Ｃと、を備える。

【0021】

支持部１１Ｓは、振動子１０の下側の面に接触し且つ振動子１０から支持部１１Ｓに向かう超音波を振動子１０に反射させる機能を有するデマッチング層１１Ｂと、デマッチング層１１Ｂに対し振動子１０側と反対側（下側）に配置され且つ振動子１０から支持部１１Ｓに向かう超音波が振動子１０に戻るのを抑制するバッキング層１１Ａと、を備える。デマッチング層１１Ｂは第１支持部を構成し、バッキング層１１Ａは第２支持部を構成する。図示省略されているが、支持部１１Ｓ内には、グランド電極１０Ｃ及び信号電極１０Ｂのそれぞれと接続される電極等が設けられる。

【0022】

デマッチング層１１Ｂは、振動子１０よりも音響インピーダンスが高い材料で構成される。デマッチング層１１Ｂは、例えば、タングステン又はタングステンカーバイド等を主体として構成される。

【0023】

バッキング層１１Ａは、超音波の吸収性を有し、且つ、振動子１０の振動成分から不要な微弱振動を除去する制振性を有する材料で構成される。バッキング層１１Ａは、例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、又はシリコーン樹脂等を主体として構成される。

【0024】

一般に、デマッチング層１１Ｂの熱膨張係数は、バッキング層１１Ａの熱膨張係数よりも小さく、バッキング層１１Ａの熱伝導率は、デマッチング層１１Ｂの熱伝導率よりも低い。本形態では、後述するように、膨張しにくいデマッチング層１１Ｂを放熱経路として利用することで、放熱性能の向上と共に、バッキング層１１Ａとデマッチング層１１Ｂ間のひずみを軽減し、熱耐久性を向上させることができる。デマッチング層１１Ｂの熱伝導率は、振動子１０の熱伝導率よりも高いことが好ましい。

【0025】

デマッチング層１１Ｂは、振動子１０の前後方向Ｙの両端面のうちの前端面に接触している。詳細には、デマッチング層１１Ｂは、バッキング層１１Ａの後端面とケース１５との間に設けられた後壁部１１０と、バッキング層１１Ａの前端面とケース１５との間に設けられた前壁部１１１と、後壁部１１０の上端と前壁部１１１の上端とを繋ぎ且つ振動子１０の下面と接触する上壁部１１２と、上壁部１１２の前端部からケース１５と振動子１０との間を上方向Ｚ１に延びて振動子１０の前端面に接触する延出部１１３と、を備える。

【0026】

保護層１１Ｃは、ケース１５と音響整合部１２の前端面との間と、ケース１５と音響整合部１２及び振動子１０の後端面との間に設けられている。保護層１１Ｃは、振動子１０よりも音響インピーダンスが低く構成されていることが好ましい。保護層１１Ｃは、例えば樹脂等の絶縁性材料で構成されるが、音響レンズ１３と同じ材料で構成されていることが好ましい。保護層１１Ｃが音響レンズ１３と同じ材料で構成されていると、音響レンズ１３と保護層１１Ｃを一体成形することができ、超音波プローブ１００の製造コストを下げることができる。

【0027】

図１及び図２の例では、音響レンズ１３は、前側の保護層１１Ｃの上面、後側の保護層１１Ｃの上面、及び音響整合部１２の上面と接触している。

【0028】

図２に示すように、超音波プローブ１００は、支持部１１Ｓよりも下側に配置された放熱部材１６を更に備える。放熱部材１６は、デマッチング層１１Ｂの下面とバッキング層１１Ａの下面とに接着剤等を介して接触している。放熱部材１６は、デマッチング層１１Ｂと熱伝導率が同等かそれ以上であることが好ましく、銅、アルミニウム、又は金等の金属から構成することができる。

【0029】

以上の構成の超音波プローブ１００では、作動時に発熱する振動子１０の下面及び前端面に、デマッチング層１１Ｂが接触している。このため、振動子１０で発生した熱は、熱伝導率の高いデマッチング層１１Ｂへと伝達され、更に、デマッチング層１１Ｂと接続される放熱部材１６へと伝達される。このように、超音波プローブ１００によれば、被検体側の音響レンズ１３に伝わる熱を減らして、被検体に対する安全性を高めることができる。

【0030】

また、超音波プローブ１００では、デマッチング層１１Ｂが、振動子１０の前端面に接触し、振動子１０の後端面には非接触となっている。この構成によれば、振動子１０の前端面及び後端面のうちの前端面のみが前後方向Ｙへの振動の固定端となる。このため、振動子１０の前後方向Ｙへの振動の共振周波数と、振動子１０の上下方向Ｚへの振動の周波数との差を大きくすることができる。この結果、振動子１０の上下方向Ｚへの振動を用いて超音波画像を生成する場合に、振動子１０の前後方向Ｙへの振動に応じた信号電圧による画質への影響を軽減して、その超音波画像の品質を向上させることができる。

【0031】

また、超音波プローブ１００では、デマッチング層１１Ｂが、バッキング層１１Ａの前端面及び後端面に接触する構成となっている。この構成によれば、被検体側と反対側の領域にデマッチング層１１Ｂを多く配置できる。このため、振動子１０で発生した熱をより効率的に、被検体側とは反対側に逃がすことができる。

【0032】

なお、図２に示す構成の超音波プローブ１００において、前壁部１１１及び後壁部１１０の一方又は両方を削除し、その削除した領域にバッキング層１１Ａを形成する構成としてもよい。前壁部１１１及び後壁部１１０を削除した構成では、例えば、ケース１５において、デマッチング層１１Ｂと接触する部分を、放熱部材１６と同等の熱伝導率を持つ構成としておくことで、振動子１０から音響レンズ１３に伝達される熱を減少させることができる。

【0033】

図３は、超音波プローブ１００の第一変形例を示す図であり、図２に対応する断面模式図である。図３に示す超音波プローブ１００は、延出部１１３の上端面が音響レンズ１３と接触する位置まで上方向Ｚ１に延びている点を除いては、図２と同じ構成である。

【0034】

図３に示す構成によれば、デマッチング層１１Ｂを、音響整合部１２の前端面にも接触させることができる。このため、振動子１０で生じた熱のうち、音響整合部１２に移動した熱を、音響整合部１２からデマッチング層１１Ｂへと伝達させることができる。この結果、被検体に伝わる熱をより減少させることができる。

【0035】

また、図３に示す構成によれば、延出部１１３と音響レンズ１３が接触しているため、振動子１０から音響レンズ１３に移動した熱を、音響レンズ１３と延出部１１３との接触面を介して、デマッチング層１１Ｂへと逃がすことができる。この結果、被検体に伝わる熱をより減少させることができる。

【0036】

図４は、超音波プローブ１００の第二変形例を示す図であり、図２に対応する断面模式図である。図４に示す超音波プローブ１００は、図３に示す超音波プローブ１００に対し、延出部１１４と分離層２０を追加した構成となっている。延出部１１４は、上壁部１１２の後端部からケース１５と振動子１０との間を上方向Ｚ１に音響レンズ１３と接触する位置まで延びて設けられている。延出部１１４は、振動子１０及び音響整合部１２の後端面及び音響レンズ１３の下面に接触している。

【0037】

分離層２０は、上壁部１１２の前後方向Ｙの中央部の上面から第１音響整合層１２Ａまで延びて形成されている。分離層２０は、絶縁材料により構成されており、振動子１０よりも音響インピーダンスが小さい構成となっていることが好ましい。

【0038】

図４に示す超音波プローブ１００は、いわゆるコンポジットタイプのものであり、ユニットＵに含まれる振動子１０が分離層２０によって前後方向Ｙに２つに分割された構成となっている。つまり、図４に示す超音波プローブ１００は、左右方向Ｘに並ぶ複数の振動子１０を含む振動子群が、前後方向Ｙに２つ配列された構成となっている。

【0039】

図４に示す構成によれば、ユニットＵにおける前側の振動子１０については、その前端面と後端面のうちの前端面のみにデマッチング層１１Ｂが接触し、ユニットＵにおける後側の振動子１０については、その前端面と後端面のうちの後端面のみにデマッチング層１１Ｂが接触している。つまり、ユニットＵに含まれる２つの振動子１０のそれぞれは、前後方向Ｙの一方の端面のみが固定端となる。したがって、前述したように、超音波画像の品質を向上させることができる。

【0040】

また、図４に示す構成によれば、延出部１１４と、音響整合部１２及び音響レンズ１３のそれぞれとが接触している。つまり、音響整合部１２及び音響レンズ１３のそれぞれに対するデマッチング層１１Ｂの接触面積を、図３の構成と比較して増やすことができる。この結果、振動子１０で発生する熱をより効率的に放熱部材１６へと逃がすことができる。

【0041】

なお、図４に示す超音波プローブ１００では、分離層２０の上端面を音響レンズ１３と接触する位置まで延ばした構成とすることも可能である。

【0042】

図５は、超音波プローブ１００の第三変形例を示す図であり、図２に対応する断面模式図である。図５に示す超音波プローブ１００は、図２に示す超音波プローブ１００において、延出部１１３が削除されて、代わりに延出部１１５が追加された構成である。

【0043】

図５に示す超音波プローブ１００は、いわゆるコンポジットタイプのものであり、ユニットＵに含まれる音響整合部１２及び振動子１０が、延出部１１５によって前後方向Ｙに２つに分割された構成である。延出部１１５は、上壁部１１２の前後方向Ｙの中央部から、音響レンズ１３と接触する位置まで延びている。延出部１１５は、ユニットＵにおける前側の音響整合部１２及び振動子１０の後端面と、ユニットＵにおける後側の音響整合部１２及び振動子１０の前端面と、音響レンズ１３の下面と、に接触している。

【0044】

図５に示す超音波プローブ１００全体では、左右方向Ｘに並ぶ複数の振動子１０を含む振動子群が、前後方向Ｙに２つ配列された構成となっている。

【0045】

図５に示す構成によれば、ユニットＵにおける前側の振動子１０については、その前端面と後端面のうちの後端面のみにデマッチング層１１Ｂが接触し、ユニットＵにおける後側の振動子１０については、その前端面と後端面のうちの前端面のみにデマッチング層１１Ｂが接触している。つまり、ユニットＵに含まれる２つの振動子１０のそれぞれは、前後方向Ｙの一方の端面のみが固定端となる。したがって、前述したように、超音波画像の品質を向上させることができる。

【0046】

図６は、超音波プローブ１００の第四変形例を示す図であり、図２に対応する断面模式図である。図６に示す超音波プローブ１００は、図４に示す超音波プローブ１００において、分離層２０が削除され、代わりに、分離層２１、分離層２２、及び延出部１１６が追加された構成である。

【0047】

図６に示す超音波プローブ１００は、いわゆるコンポジットタイプのものであり、ユニットＵに含まれる音響整合部１２及び振動子１０が、分離層２１、分離層２２、及び延出部１１６によって前後方向Ｙに４つに分割された構成である。

【0048】

延出部１１６は、上壁部１１２の前後方向Ｙの中央部から、音響レンズ１３と接触する位置まで延びている。分離層２１は、延出部１１３と延出部１１６の間に、上壁部１１２と音響レンズ１３を繋ぐ状態で、上下方向Ｚに延びて設けられている。分離層２２は、延出部１１４と延出部１１６の間に、上壁部１１２と音響レンズ１３を繋ぐ状態で、上下方向Ｚに延びて設けられている。分離層２１と分離層２２は、分離層２０と同じ材料で構成される。

【0049】

図６に示す構成によれば、ユニットＵにおける４つの振動子１０のそれぞれは、前後方向Ｙの一方の端面にのみ、デマッチング層１１Ｂが接触する。したがって、前述したように、超音波画像の品質を向上させることができる。

【0050】

図７は、超音波プローブ１００の第五変形例を示す図であり、図２に対応する断面模式図である。図７に示す超音波プローブ１００は、図２に示す超音波プローブ１００に対し、延出部１１７が追加された構成である。延出部１１７は、上壁部１１２の後端部からケース１５と振動子１０との間を上方向Ｚ１に延びて振動子１０の後端面に接触している。

【0051】

図７に示す構成によれば、振動子１０の前端面と後端面の両方にデマッチング層１１Ｂが接触している。このため、図２の構成と比較して、デマッチング層１１Ｂと振動子１０との接触面積を増やすことができ、振動子１０の熱を放熱部材１６により効率的に逃がすことができる。

【0052】

図８は、超音波プローブ１００の第六変形例を示す図であり、図２に対応する断面模式図である。図８に示す超音波プローブ１００は、図７に示す超音波プローブ１００において、延出部１１３の上端面が音響レンズ１３と接触する位置まで延び、且つ、延出部１１７の上端面が音響レンズ１３と接触する位置まで延びた構成である。延出部１１３は、振動子１０の前端面に加えて、音響整合部１２の前端面にも接触している。延出部１１７は、振動子１０の後端面に加えて、音響整合部１２の後端面にも接触している。

【0053】

図８に示す構成によれば、デマッチング層１１Ｂと音響整合部１２及び音響レンズ１３とが接触するため、図７の構成と比較して、振動子１０の熱を放熱部材１６により効率的に逃がすことができる。

【0054】

図９は、超音波プローブ１００の第七変形例を示す図であり、図２に対応する断面模式図である。図９に示す超音波プローブ１００は、図８に示す超音波プローブ１００に対し、延出部１１８が追加された構成である。延出部１１８は、上壁部１１２の前後方向Ｙの中央部から第１音響整合層１２Ａに接触するまで延びて形成されている。

【0055】

図９に示す超音波プローブ１００は、いわゆるコンポジットタイプのものであり、ユニットＵに含まれる振動子１０が、延出部１１８によって前後方向Ｙに２つに分割された構成である。

【0056】

図９に示す構成によれば、第１音響整合層１２Ａの下面にデマッチング層１１Ｂが接触している。このため、図８の構成と比較して、デマッチング層１１Ｂと第１音響整合層１２Ａとの接触面積を増やすことができ、振動子１０の熱を放熱部材１６により効率的に逃がすことができる。

【0057】

なお、図９において、延出部１１８の上端面が音響レンズ１３と接触する位置まで延びた構成とすることも可能である。これにより、振動子１０の熱を放熱部材１６により効率的に逃がすことができる。

【0058】

図１０は、超音波プローブ１００の第八変形例を示す図であり、図２に対応する断面模式図である。図１０に示す超音波プローブ１００は、図９に示す超音波プローブ１００に対し、延出部１１９と延出部１２０が追加された構成である。延出部１１９は、延出部１１８と延出部１１３の間に、上壁部１１２と第１音響整合層１２Ａを繋ぐ状態で、上方向Ｚ１に延びて形成されている。延出部１２０は、延出部１１８と延出部１１７の間に、上壁部１１２と第１音響整合層１２Ａを繋ぐ状態で、上方向Ｚ１に延びて形成されている。

【0059】

図１０に示す超音波プローブ１００は、いわゆるコンポジットタイプのものであり、ユニットＵに含まれる振動子１０が、延出部１１８、延出部１１９、及び延出部１２０によって前後方向Ｙに４つに分割された構成である。延出部１１８、延出部１１９、及び延出部１２０のそれぞれの上端面は、音響レンズ１３と接触する位置まで延びた構成とすることも可能である。

【0060】

図１０に示す構成によれば、第１音響整合層１２Ａの下面の複数個所にデマッチング層１１Ｂが接触している。このため、図９の構成と比較して、デマッチング層１１Ｂと第１音響整合層１２Ａとの接触面積を増やすことができ、振動子１０の熱を放熱部材１６により効率的に逃がすことができる。

【0061】

図１１は、超音波プローブ１００の第九変形例を示す図であり、図２に対応する断面模式図である。図１１に示す超音波プローブ１００は、上壁部１１２とバッキング層１１Ａとの境界面が凹凸形状となっている点が、図２と相違している。

【0062】

具体的には、上壁部１１２の下面には、上方向Ｚ１に窪む凹部１１２Ａが複数形成されている。換言すると、上壁部１１２の下面には、下方向Ｚ２に突出する凸部１１２Ｂが複数形成されている。

【0063】

また、バッキング層１１Ａの上面には、下方向Ｚ２に窪む凹部１１Ａａが複数形成されている。換言すると、バッキング層１１Ａの上面には、上方向Ｚ１に突出する凸部１１Ａｂが複数形成されている。

【0064】

図示のように、凹部１１２Ａと凸部１１Ａｂは嵌り合っており、凸部１１２Ｂと凹部１１Ａａは嵌り合っている。このように、図１１に示す超音波プローブ１００によれば、上壁部１１２とバッキング層１１Ａとの接触面積を、図２から図１０の構成よりも増やすことができる。この結果、振動子１０の熱を放熱部材１６により効率的に逃がすことができる。

【0065】

図１２は、超音波プローブ１００の第十変形例を示す図であり、図２に対応する断面模式図である。図１２に示す超音波プローブ１００は、後壁部１１０とバッキング層１１Ａとの境界面、及び、前壁部１１１とバッキング層１１Ａとの境界面が、それぞれ凹凸形状となっている点が、図１１と相違している。

【0066】

具体的には、前壁部１１１の後面には、前方向Ｙ２に窪む凹部１１１Ａが複数形成されている。換言すると、前壁部１１１の後面には、後方向Ｙ１に突出する凸部１１１Ｂが複数形成されている。バッキング層１１Ａの前面には、後方向Ｙ１に窪む凹部１１Ａｃが複数形成されている。換言すると、バッキング層１１Ａの前面には、前方向Ｙ２に突出する凸部１１Ａｄが複数形成されている。

【0067】

凹部１１１Ａと凸部１１Ａｄは嵌り合っており、凸部１１１Ｂと凹部１１Ａｃは嵌り合っている。このように、図１２に示す超音波プローブ１００によれば、前壁部１１１とバッキング層１１Ａとの接触面積を図２から図１１の構成よりも増やすことができる。この結果、振動子１０の熱を放熱部材１６により効率的に逃がすことができる。

【0068】

更に、後壁部１１０の前面には、後方向Ｙ１に窪む凹部１１０Ａが複数形成されている。換言すると、後壁部１１０の前面には、前方向Ｙ２に突出する凸部１１０Ｂが複数形成されている。バッキング層１１Ａの後面には、前方向Ｙ２に窪む凹部１１Ａｅが複数形成されている。換言すると、バッキング層１１Ａの後面には、後方向Ｙ１に突出する凸部１１Ａｆが複数形成されている。

【0069】

凹部１１０Ａと凸部１１Ａｆは嵌り合っており、凸部１１０Ｂと凹部１１Ａｅは嵌り合っている。このように、図１２に示す超音波プローブ１００によれば、後壁部１１０とバッキング層１１Ａとの接触面積を図２から図１１の構成よりも増やすことができる。この結果、振動子１０の熱を放熱部材１６により効率的に逃がすことができる。

【0070】

図１２に示す超音波プローブ１００において、前壁部１１１とバッキング層１１Ａの境界面は平坦となっていてもよいし、後壁部１１０とバッキング層１１Ａの境界面は平坦となっていてもよいし、上壁部１１２とバッキング層１１Ａの境界面は平坦となっていてもよい。また、凸部や凹部の断面形状は、図１２に示したものに限定されるものではなく、半円形状又は三角形状等であってもよい。凹部や凸部は規則的に並んでいる必要は無く、ランダムに配置されていてもよい。

【0071】

本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。

【0072】

（１）
第１方向に配列された複数の振動子と、
上記振動子が超音波を送受信する側の第１面とは反対側の第２面を支持する支持部と、を備え、
上記支持部は、上記第２面に接触し且つ上記振動子から上記支持部に向かう超音波を上記振動子に反射させる第１支持部を含み、
上記振動子から上記支持部に向かう方向を第２方向とし、
上記第１方向及び上記第２方向に交差する方向を第３方向とし、
上記第１支持部は、上記振動子の上記第３方向の端面の少なくとも一部に接触する、超音波プローブ。

【0073】

（１）によれば、振動子の第２面だけでなく、振動子の端面にも第１支持部が接触しているため、第１支持部の熱伝導率を例えば振動子の熱伝導率と同等かそれよりも高くしておくことで、振動子で生じた熱の多くを、第１支持部を経由して、例えば被検体から離れた筐体等の高熱伝導率の部材へと逃がすことができる。これにより、超音波プローブで発生して被検体へ伝わる熱を減らすことができ、複数の振動子の駆動方法の制約を減らすことができる。例えば、振動子の駆動電圧を高めることも可能となり、超音波プローブを用いて生成される超音波画像の画質や感度の向上を図ることができる。

【0074】

（２）
（１）に記載の超音波プローブであって、
上記第１支持部は、上記振動子の上記第３方向の両端面のうちの一方に接触し、他方に非接触となっている、超音波プローブ。

【0075】

（２）によれば、振動子の両端面のうちの一方のみが固定端となるため、振動子の第３方向への振動の共振周波数と、振動子の第２方向への振動の周波数との差を大きくすることができる。この結果、振動子の第２方向への振動を用いて超音波画像を生成する場合に、その超音波画像の品質を向上させることができる。

【0076】

（３）
（１）又は（２）に記載の超音波プローブであって、
上記複数の振動子を含む振動子群を複数有し、
上記複数の上記振動子群は、上記第３方向に配列されている、超音波プローブ。

【0077】

（３）によれば、振動子の第３方向の幅と、振動子の第２方向の厚みとが近づき、振動子の第３方向への振動が超音波画像に与える影響が大きくなる傾向となる。このため、振動子の両端面のうちの一方のみが固定端となることによる、超音波画像の画質向上の効果をより顕著に得ることができる。

【0078】

（４）
（１）に記載の超音波プローブであって、
上記第１支持部は、上記振動子の上記第３方向の両端面に接触する、超音波プローブ。

【0079】

（４）によれば、振動子と第１支持部との接触面積が多くなるため、より効率的に放熱できる。

【0080】

（５）
（１）から（４）のいずれかに記載の超音波プローブであって、
上記振動子に対して上記支持部側と反対側に配置された音響整合部を備え、
上記第１支持部は、上記音響整合部の上記第３方向の端面の少なくとも一部に接触する、超音波プローブ。

【0081】

（５）によれば、音響整合部に伝わる熱を第１支持部によって逃がすことができる。これにより、超音波プローブで発生して被検体へ伝わる熱をより減らすことができる。

【0082】

（６）
（５）に記載の超音波プローブであって、
上記音響整合部に対して上記振動子側と反対側に配置された音響レンズを備え、
上記第１支持部は、上記音響レンズに接触する、超音波プローブ。

【0083】

（６）によれば、音響レンズに伝わる熱を第１支持部によって逃がすことが可能になる。これにより、超音波プローブで発生して被検体へ伝わる熱をより減らすことができる。

【0084】

（７）
（１）から（６）のいずれかに記載の超音波プローブであって、
上記第１支持部は、上記振動子よりも熱伝導率が高い、超音波プローブ。

【0085】

（７）によれば、振動子で生じた熱を、第１支持部を経由して、例えば筐体等の高熱伝導率の部材へと逃がすことができる。これにより、超音波プローブで発生して被検体へ伝わる熱を減らすことができる。

【0086】

（８）
（７）に記載の超音波プローブであって、
上記支持部は、上記第１支持部に対し上記振動子側と反対側に配置され且つ上記振動子から上記支持部に向かう超音波が上記振動子に戻るのを抑制する第２支持部を含み、
上記第２支持部の熱伝導率は、上記第１支持部の熱伝導率よりも低く、
上記第１支持部は、上記第２支持部の上記第３方向の両端面の一方又は両方と接触する、超音波プローブ。

【0087】

（８）によれば、被検体側と反対側の領域に熱伝導率の高い第１支持部を多く配置できる。このため、振動子で発生した熱をより効率的に、被検体側とは反対側に逃がすことができる。

【0088】

（９）
（１）から（８）のいずれかに記載の超音波プローブであって、
上記第１支持部よりも上記振動子側と反対側に配置された放熱部材を備え、
上記第１支持部は、上記放熱部材と接続されている、超音波プローブ。

【0089】

（９）によれば、振動子で発生した熱をより効率的に、被検体側とは反対側に逃がすことができる。

【0090】

（１０）
（１）から（９）のいずれかに記載の超音波プローブであって、
上記支持部は、上記第１支持部に対し上記振動子側と反対側に配置され且つ上記振動子から上記支持部に向かう超音波が上記振動子に戻るのを抑制する第２支持部を含み、
上記第１支持部における上記第２支持部との接触面には、凹部又は凸部が形成され、
上記第２支持部における上記第１支持部との接触面には、上記凹部に嵌る凸部又は上記第１支持部の上記凸部が嵌る凹部が形成されている、超音波プローブ。

【0091】

（１１）
（１）から（１０）のいずれかに記載の超音波プローブを備える超音波診断装置。

【符号の説明】

【0092】

１０Ａ 圧電体
１０Ｂ 信号電極
１０Ｃ グランド電極
１０ 振動子
１１Ａ バッキング層
１１Ｂ デマッチング層
１１Ｃ 保護層
１１Ｓ 支持部
１１ 機能部
１２Ａ 第１音響整合層
１２Ｂ 第２音響整合層
１２Ｃ 第３音響整合層
１２ 音響整合部
１３ 音響レンズ
１４，２０，２１，２２ 分離層
１５ ケース
１６ 放熱部材
１００ 超音波プローブ
１１０ 後壁部
１１１ 前壁部
１１２ 上壁部
１１３，１１４，１１５，１１６，１１７，１１８，１１９，１２０ 延出部
１１０Ａ、１１１Ａ、１１２Ａ 凹部
１１０Ｂ、１１１Ｂ、１１２Ｂ 凸部
１１Ａａ、１１Ａｃ、１１Ａｅ 凹部
１１Ａｂ、１１Ａｄ、１１Ａｆ 凸部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】