特許 7127556 超音波探触子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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-22

(45)【発行日】2022-08-30

(54)【発明の名称】超音波探触子及び超音波診断装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/14 20060101AFI20220823BHJP

【ＦＩ】

A61B8/14

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019009013

(22)【出願日】2019-01-23

(65)【公開番号】P2020116099

(43)【公開日】2020-08-06

【審査請求日】2021-06-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001254

【氏名又は名称】特許業務法人光陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】深瀬 浩一

【審査官】冨永 昌彦

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１３／０３１１６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１７０４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０８５８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／０１００９６３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ８／００ － ８／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波を被検体に送受信する圧電素子と、
前記圧電素子に設けられた第１の電極に電気的に接続され、当該圧電素子に入力する駆動信号及び当該圧電素子から出力される受信信号が流れる電気信号線と、
前記電気信号線と間隙を介して設けられ、前記圧電素子に設けられた第２の電極に電気的に接続された接地信号線と、
温度により変形し、所定の温度以上で前記電気信号線及び前記接地信号線を接触させる熱変形部と、を備える超音波探触子。

【請求項2】

前記熱変形部は、導体からなり、前記電気信号線及び前記接地信号線の少なくとも１つの一部として機能する請求項１に記載の超音波探触子。

【請求項3】

前記電気信号線及び前記接地信号線の少なくとも１つが表面に形成された絶縁体部を備える請求項１又は２に記載の超音波探触子。

【請求項4】

前記電気信号線及び前記接地信号線は、前記絶縁体部の表面に形成され、
前記電気信号線及び前記接地信号線を絶縁し、前記熱変形部の変形により当該電気信号線及び当該接地信号線が接触される空洞部と、を備える請求項３に記載の超音波探触子。

【請求項5】

前記絶縁体部は、前記電気信号線及び前記接地信号線の外側に配置され、当該電気信号線又は当該接地信号線が前記圧電素子側の表面に形成されている請求項３に記載の超音波探触子。

【請求項6】

前記熱変形部は、バイメタルからなる請求項１から５のいずれか一項に記載の超音波探触子。

【請求項7】

前記熱変形部は、放熱機能を有する請求項１から６のいずれか一項に記載の超音波探触子。

【請求項8】

前記電気信号線、前記接地信号線及び前記熱変形部は、平行に配置されている請求項１から７のいずれか一項に記載の超音波探触子。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一項に記載の超音波探触子と、
前記駆動信号を生成して前記超音波探触子に出力する送信部と、
前記超音波探触子から入力された前記受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像生成部と、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、超音波探触子及び超音波診断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

超音波診断は、超音波探触子を体表又は体腔内から当てるという簡単な操作で心臓や胎児の様子が超音波画像として得られ、かつ安全性が高いため繰り返して検査を行うことができる。このような超音波診断を行うために用いられる超音波診断装置が知られている。超音波画像データは、圧電素子を有する超音波探触子から超音波が被検体に送信され、反射した超音波を超音波探触子が受信し、その受信した信号に様々な処理を行うことで得られる。

【0003】

超音波探触子において、圧電素子の焦電効果により発生する電界の発生により、圧電素子の特性劣化が生じる場合がある。焦電効果とは、温度変化によって誘電体の分極（表面電荷）が変化する現象をいう。一般に圧電特性が大きな材料ほど焦電係数は大きくなるので、高い圧電特性をもつ材料を圧電素子に用いる場合、必然的にこの電荷量は大きくなり、結果として圧電素子には大きな電界がかかってしまう。この電界の影響によって圧電素子の分極方向に対して逆電界がかかる場合があり、このうち電界が大きい場合すなわち焦電係数が大きい場合には、圧電素子に対して脱分極の作用を及ぼすことがある。脱分極作用はデバイスの特性劣化につながることは明白である。

【0004】

このため、圧電素子の金属電極間に抵抗（導電ペースト）を塗布し、熱により発生した電荷が常に放電され、焦電効果による素子への電圧印加を防ぐ超音波探触子が知られている（特許文献１参照）。

【0005】

また、超音波駆動電圧の制御信号により、非駆動時に圧電素子（圧電体）に接続された信号線とグラウンド線とを短絡させ、不使用時の高温環境や急激な温度変化環境における圧電素子の信頼性を維持した超音波探触子が知られている（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開平１１－３３０５７８号公報

【文献】特許第６２７１１２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、特許文献１の超音波探触子では、圧電素子の信号線側の金属電極とグラウンド線側の金属電極との間に常に抵抗が接続されている。このため、抵抗による圧電素子の特性劣化が生じる。

【0008】

また、特許文献２の超音波探触子では、超音波駆動電圧の制御信号の有無によりスイッチが切り替わり、信号線とグラウンド線とが短絡／開放される。具体的には、超音波駆動電圧の制御信号が有る場合、信号線とグラウンド線とは開放し、超音波駆動電圧の制御信号が無い場合、信号線とグラウンド線とは短絡する。このため、超音波駆動電圧の制御信号による電気的な制御が必要になりコストが上がる。

【0009】

本発明の課題は、焦電効果による圧電素子の特性劣化を容易になくすことである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の超音波探触子は、
超音波を被検体に送受信する圧電素子と、
前記圧電素子に設けられた第１の電極に電気的に接続され、当該圧電素子に入力する駆動信号及び当該圧電素子から出力される受信信号が流れる電気信号線と、
前記電気信号線と間隙を介して設けられ、前記圧電素子に設けられた第２の電極に電気的に接続された接地信号線と、
温度により変形し、所定の温度以上で前記電気信号線及び前記接地信号線を接触させる熱変形部と、を備える。

【0011】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波探触子において、
前記熱変形部は、導体からなり、前記電気信号線及び前記接地信号線の少なくとも１つの一部として機能する。

【0012】

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の超音波探触子において、
前記電気信号線及び前記接地信号線の少なくとも１つが表面に形成された絶縁体部を備える。

【0013】

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の超音波探触子において、
前記電気信号線及び前記接地信号線は、前記絶縁体部の表面に形成され、
前記電気信号線及び前記接地信号線を絶縁し、前記熱変形部の変形により当該電気信号線及び当該接地信号線が接触される空洞部と、を備える。

【0014】

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の超音波探触子において、
前記絶縁体部は、前記電気信号線及び前記接地信号線の外側に配置され、当該電気信号線又は当該接地信号線が前記圧電素子側の表面に形成されている。

【0015】

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の超音波探触子において、
前記熱変形部は、バイメタルからなる。

【0016】

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の超音波探触子において、
前記熱変形部は、放熱機能を有する。

【0017】

請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の超音波探触子において、
前記電気信号線、前記接地信号線及び前記熱変形部は、平行に配置されている。

【0018】

請求項９に記載の発明の超音波診断装置は、
請求項１から８のいずれか一項に記載の超音波探触子と、
前記駆動信号を生成して前記超音波探触子に出力する送信部と、
前記超音波探触子から入力された前記受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像生成部と、を備える。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、焦電効果による圧電素子の特性劣化を容易になくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施の形態の超音波診断装置の外観図である。

【図2】超音波診断装置の機能構成を示すブロック図である。

【図3】実施の形態の超音波探触子の断面図である。

【図4】（ａ）は、実施の形態の変形前の超音波探触子の一部を示す断面図である。（ｂ）は、実施の形態の変形後の超音波探触子の一部を示す断面図である。

【図5】（ａ）は、第１の実施例の変形前の超音波探触子の一部を示す断面図である。（ｂ）は、第１の実施例の変形後の超音波探触子の一部を示す断面図である。

【図6】（ａ）は、第２の実施例の変形前の超音波探触子の一部を示す断面図である。（ｂ）は、第２の実施例の変形後の超音波探触子の一部を示す断面図である。

【図7】（ａ）は、第３の実施例の変形前の超音波探触子の一部を示す断面図である。（ｂ）は、第３の実施例の変形後の超音波探触子の一部を示す断面図である。

【図8】（ａ）は、第４の実施例の変形前の超音波探触子の一部を示す断面図である。（ｂ）は、第４の実施例の変形後の超音波探触子の一部を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

添付図面を参照して本発明に係る実施の形態及び第１～第４の実施例を順に詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。

【0022】

（実施の形態）
図１～図４を参照して、本発明に係る実施の形態を説明する。先ず、図１を参照して、本実施の形態の超音波診断装置１００の全体構成を説明する。図１は、本実施の形態の超音波診断装置１００の外観図である。

【0023】

図１に示すように、超音波診断装置１００は、超音波診断装置本体１と、超音波探触子２と、を備える。超音波探触子２は、図示しない生体などの被検体内に対して超音波（送信超音波）を送信するとともに、この被検体内で反射した超音波の反射波（反射超音波：エコー）を受信する。超音波診断装置本体１は、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に電気信号の駆動信号を送信することによって超音波探触子２に被検体に対して送信超音波を送信させるとともに、超音波探触子２にて受信した被検体内からの反射超音波に応じて超音波探触子２で生成された電気信号である受信信号に基づいて被検体内の内部状態を超音波画像データとして画像化する。

【0024】

超音波探触子２は、圧電素子からなる振動子２ａ（図２参照）を備えており、この振動子２ａは、例えば、方位方向（走査方向）に一次元アレイ状に複数配列されている。本実施の形態では、例えば、１９２個の振動子２ａを備えた超音波探触子２を用いている。なお、振動子２ａは、二次元アレイ状に配列されたものであってもよい。また、振動子２ａの個数は、任意に設定することができる。また、本実施の形態では、超音波探触子２としてリニア電子スキャンプローブを用いて、コンベックス走査方式による超音波の走査を行うものとするが、リニア走査方式又はセクタ走査方式の何れの方式を採用することもできる。超音波診断装置本体１と超音波探触子２との通信は、ケーブル３を介する有線通信に代えて、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）などの無線通信により行うこととしてもよい。

【0025】

次いで、図２を参照して、超音波診断装置１００の機能構成を説明する。図２は、超音波診断装置１００の機能構成を示すブロック図である。

【0026】

図２に示すように、超音波診断装置本体１は、例えば、操作入力部１１と、送信部１２と、受信部１３と、画像生成部１４と、画像処理部１５と、ＤＳＣ（Digital Scan Converter）１６と、表示部１７と、制御部１８と、を備える。

【0027】

操作入力部１１は、医師、技師などの操作者の操作入力を受け付ける。操作入力部１１は、例えば、診断開始を指示するコマンド、被検体の個人情報などのデータ、超音波画像データなどを表示部１７に表示するための各種画像パラメーターの入力などを行うための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボードなどを備えており、操作信号を制御部１８に出力する。なお、超音波診断装置本体１が、表示部１７の表示パネル上に設けられ操作者のタッチ入力を受け付けるタッチパネルを備える構成としてもよい。

【0028】

送信部１２は、制御部１８の制御に従って、超音波探触子２にケーブル３を介して電気信号である駆動信号を供給して超音波探触子２に送信超音波を発生させる回路である。また、送信部１２は、例えば、クロック発生回路、遅延回路、パルス発生回路を備える。クロック発生回路は、駆動信号の送信タイミングや送信周波数を決定するクロック信号を発生させる回路である。遅延回路は、振動子２ａ毎に対応した個別経路毎に遅延時間を設定し、設定された遅延時間だけ駆動信号の送信を遅延させ、送信超音波によって構成される送信ビームの集束を行うための回路である。パルス発生回路は、所定の周期で駆動信号としてのパルス信号を発生させるための回路である。上述のように構成された送信部１２は、例えば、超音波探触子２に配列された複数（例えば、１９２個）の振動子２ａのうちの連続する一部（例えば、６４個）を駆動して送信超音波を発生させる。そして、送信部１２は、送信超音波を発生させる毎に駆動する振動子２ａを方位方向（走査方向）にずらすことで走査（スキャン）を行う。

【0029】

受信部１３は、制御部１８の制御に従って、超音波探触子２からケーブル３を介して電気信号である受信信号を受信する回路である。受信部１３は、例えば、増幅器、Ａ／Ｄ変換回路、整相加算回路を備えている。増幅器は、受信信号を、振動子２ａ毎に対応した個別経路毎に、予め設定された増幅率で増幅させるための回路である。Ａ／Ｄ変換回路は、増幅された受信信号をアナログ－デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）するための回路である。整相加算回路は、Ａ／Ｄ変換された受信信号に対して、振動子２ａ毎に対応した個別経路毎に遅延時間を与えて時相を整え、これらを加算（整相加算）して音線データを生成するための回路である。

【0030】

画像生成部１４は、制御部１８の制御に従って、受信部１３からの音線データに対して包絡線検波処理や対数圧縮などを実施し、ダイナミックレンジやゲインの調整を行って輝度変換することにより、受信エネルギーとしての輝度値を有する画素からなるＢ（Brightness）モード画像データを生成することができる。すなわち、Ｂモード画像データは、受信信号の強さを輝度によって表したものである。画像生成部１４は、画像モードがＢモードの超音波画像データとしてのＢモード画像データの他、Ａ（Amplitude）モード、Ｍ（Motion）モード、ドプラ法による画像モード（カラードプラモードなど）など、他の画像モードの超音波画像データが生成できるものであってもよい。

【0031】

画像処理部１５は、制御部１８の制御に従って、設定中の各種画像パラメーターに応じて、画像生成部１４から出力されたＢモード画像データに画像処理を施す。また、画像処理部１５は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの半導体メモリーによって構成された画像メモリー部１５ａを備える。画像処理部１５は、制御部１８の制御に従って、画像処理を施したＢモード画像データをフレーム単位で画像メモリー部１５ａに記憶する。フレーム単位での画像データを超音波画像データあるいはフレーム画像データということがある。画像処理部１５は、制御部１８の制御に従って、上述したようにして生成された画像データを順にＤＳＣ１６に出力する。

【0032】

ＤＳＣ１６は、制御部１８の制御に従って、画像処理部１５より受信した画像データを表示用の画像信号に変換し、表示部１７に出力する。

【0033】

表示部１７は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）ディスプレイ、有機ＥＬ（Electronic Luminescence）ディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ及びプラズマディスプレイなどの表示装置が適用可能である。表示部１７は、制御部１８の制御に従って、ＤＳＣ１６から出力された画像信号に従って表示画面上に超音波画像データの静止画又は動画の表示を行う。また、表示部１７は、制御部１８の制御に従って、ダイナミックレンジの調整を行うことができる。

【0034】

制御部１８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、ＲＯＭに記憶されているシステムプログラムなどの各種処理プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開したプログラムに従って超音波診断装置１００の各部の動作を制御する。ＲＯＭは、半導体などの不揮発メモリーなどにより構成され、超音波診断装置１００に対応するシステムプログラム及び該システムプログラム上で実行可能な各種処理プログラムや、ガンマテーブルなどの各種データなどを記憶する。これらのプログラムは、コンピューターが読み取り可能なプログラムコードの形態で格納され、ＣＰＵは、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。ＲＡＭは、ＣＰＵにより実行される各種プログラム及びこれらプログラムに係るデータを一時的に記憶するワークエリアを形成する。

【0035】

超音波診断装置１００が備える各部について、各々の機能ブロックの一部又は全部の機能は、集積回路などのハードウェア回路として実現することができる。集積回路とは、例えばＬＳＩ（Large Scale Integration）であり、ＬＳＩは集積度の違いにより、ＩＣ（Integrated Circuit）、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよいし、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。また、各々の機能ブロックの一部又は全部の機能をソフトウェアにより実行するようにしてもよい。この場合、このソフトウェアは一つ又はそれ以上のＲＯＭなどの記憶媒体、光ディスク、又はハードディスクなどに記憶されており、このソフトウェアが演算処理器により実行される。

【0036】

つぎに、図３及び図４を参照して、超音波探触子２の内部構成を説明する。図３は、超音波探触子２の断面図である。図４（ａ）は、変形前の超音波探触子２の一部を示す断面図である。図４（ｂ）は、変形後の超音波探触子２の一部を示す断面図である。

【0037】

図３に示すように、超音波探触子２は、背面層２１と、第１の電極としてのＩ／Ｏ（Input/Output）電極２２と、圧電素子２３と、第２の電極としてのＧＮＤ（GrouND）電極２４と、音響整合層２５と、音響レンズ２６と、電気信号線としてのＩ／Ｏ信号線２７と、接地信号線としてのＧＮＤ信号線２８と、熱変形部２９と、を備える。背面層２１、Ｉ／Ｏ電極２２、圧電素子２３、ＧＮＤ電極２４、音響整合層２５及び音響レンズ２６は、図上正面視下方から上方に順に積層されている。

【0038】

背面層２１は、例えば、背面負荷材（バッキング材）により構成されている。背面負荷材は、音響インピーダンスが圧電素子２３よりも低い材料により形成されており、不要な超音波を吸収し得る超音波吸収体である。すなわち、背面負荷材は、圧電素子の反対側から発生する超音波を吸収する。

【0039】

背面負荷材としては、天然ゴム、フェライトゴム、エポキシ樹脂や、これらの材料に酸化タングステンや酸化チタン、フェライトなどの粉末を入れてプレス成形したゴム系複合材やエポキシ樹脂複合材、塩化ビニル、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡＬ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＰ）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）ポリエチレングリコール、ポリエチレンテレフタレート－ポリエチレングリコール共重合体などの熱可塑性樹脂などが適用できる。

【0040】

好ましい背面負荷材としては、ゴム系複合材料、及び／又は、エポキシ樹脂複合材からなるものであり、その形状は背面層２１や圧電素子２３、これらを含むプローブヘッドの形状に応じて、適宜選択することができる。

【0041】

圧電素子２３は、下面にＩ／Ｏ電極２２が形成され、上面にＧＮＤ電極２４が形成されて、背面層２１上に積層されている。圧電素子２３は、圧電材料を有し、電気信号を機械的な振動に、また機械的な振動を電気信号に変換可能で超音波の送受信が可能で焦電効果を有する素子（圧電素子）である。

【0042】

圧電材料は、電気信号を機械的な振動に、また機械的な振動を電気信号に変換可能な圧電体を含有する材料である。圧電体としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系セラミックス、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛などの圧電セラミックス、ニオブ酸リチウム、亜鉛ニオブ酸鉛とチタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛とチタン酸鉛などの固溶系単結晶からなる圧電単結晶、水晶、ロッシェル塩、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、あるいはＶＤＦと、例えば、３フッ化エチレン（ＴｒＦＥ）の共重合体であるポリフッ化ビニリデン－３フッ化エチレン（Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ））のようなＰＶＤＦ共重合体、シアン化ビニリデン（ＶＤＣＮ）の重合体であるポリシアン化ビニリデン（ＰＶＤＣＮ）、あるいはシアン化ビニリデン系共重合体あるいはナイロン９、ナイロン１１などの奇数ナイロンや、芳香族ナイロン、脂環族ナイロン、あるいはポリ乳酸や、ポリヒドロキシブチレートなどのポリヒドロキシカルボン酸、セルロース系誘導体、ポリウレアなどの有機高分子圧電材料などを用いることができる。

【0043】

圧電材料の厚さとしては、例えば、１００～５００［μｍ］の範囲で用いられる。圧電素子２３は、その両面にＩ／Ｏ電極２２、ＧＮＤ電極２４が付された状態で、振動子２ａとして用いられる。

【0044】

Ｉ／Ｏ電極２２、ＧＮＤ電極２４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）、スズ（Ｓｎ）などが挙げられる。

【0045】

圧電素子２３にＩ／Ｏ電極２２、ＧＮＤ電極２４を付す方法としては、例えば、チタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）などの下地金属をスパッタ法により０．０２～１．０［μｍ］の厚さに形成した後、上記金属元素を主体とする金属及びそれらの合金からなる金属材料、さらには必要に応じ一部絶縁材料をスパッタ法、その他の適当な方法で１～１０［μｍ］の厚さに形成する方法が挙げられる。

【0046】

Ｉ／Ｏ電極２２、ＧＮＤ電極２４形成はスパッタ法以外でも、微粉末の金属粉末と低融点ガラスとを混合した導電ペーストをスクリーン印刷やディッピング法、溶射法で形成することもできる。Ｉ／Ｏ電極２２、ＧＮＤ電極２４は、超音波探触子２の形状に応じて、圧電素子２３の表面に設けられている。

【0047】

また、圧電素子２３において、Ｉ／Ｏ電極２２がＩ／Ｏ信号線２７と電気的に接続されており、Ｉ／Ｏ信号線２７がケーブル３のＩ／Ｏ信号線と電気的に接続され、ＧＮＤ電極２４がＧＮＤ信号線２８と電気的に接続されており、ＧＮＤ信号線２８がケーブル３のＧＮＤ信号線と電気的に接続されている。したがって、超音波診断装置本体１から出力される駆動信号が圧電素子２３に入力され、圧電素子２３で発生した受信信号が超音波診断装置本体１に出力される。

【0048】

音響整合層２５は、圧電素子２３と音響レンズ２６との間の音響インピーダンスを整合させ、圧電素子２３、音響整合層２５及び音響レンズ２６の各々の境界面での反射を抑制する。音響整合層２５は、圧電素子２３に対して被検体側に装着される。

【0049】

音響整合層２５は、単数の層からなり又は複数の層が積層されて構成されている。複数の層の厚みを合わせた音響整合層２５の音響インピーダンスは、最下層から最上層にかけて漸次減少するとともに、最下層の音響インピーダンスが圧電素子２３の音響インピーダンス未満となるよう設定される。また、後述する音響レンズ２６の音響インピーダンスと整合させるため、最上層の音響インピーダンスと音響レンズ２６の音響インピーダンスとの差をより小さくすることが好ましく、より好ましくは、最上層と音響レンズ２６との界面における最上層の音響インピーダンスが音響レンズ２６の音響インピーダンスとほぼ等しくなるように音響整合層２５を設ける。

【0050】

音響整合層２５に用いられる材料として、具体的には、アルミ、アルミ合金（例えばＡＬ－Ｍｇ合金）、マグネシウム合金、マコールガラス、ガラス、溶融石英、コッパーグラファイト、ＰＥ（ポリエチレン）やＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＡＢＣ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ナイロン（ＰＡ６、ＰＡ６－６）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキシド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド：ガラス繊維入りも可）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＥＴＰ（ポリエチレンテレフタレート）、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。好ましくはエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂に、充填剤として、タングステン、亜鉛華、酸化チタン、シリカやアルミナ、ベンガラ、フェライト、酸化タングステン、酸化イットリビウム、硫酸バリウム、モリブデンなどを入れて成形したものが適用できる。ここで、充填材の種類や量、分布などを各層で異ならせることにより、同一の種類の樹脂であっても各層の音響インピーダンスを異なるものとすることができる。

【0051】

音響レンズ２６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配置されるものである。すなわち、音響レンズ２６は、超音波探触子２の被検体と接する側に設けられ、圧電素子２３にて発生した超音波を、被検体に効率よく入射させる。音響レンズ２６は、被検体と接する部分で、内部の音速に応じて凸型又は凹型のレンズ形状を有し、被検体に入射される超音波を、撮像断面と直交する厚さ方向（エレベーション方向）で収束させる。

【0052】

音響レンズ２６の音響インピーダンスは、被検体の音響インピーダンスに対して、音響レンズ２６と被検体との間での超音波の減衰や反射がより小さくなるよう適宜設定される。ここで、被検体はヒトの肉体などであることから、一般的に、音響レンズ２６の音響インピーダンスは、圧電体のような硬質の物質に比して音響インピーダンスが極めて低く設定される。このことから、音響レンズ２６は、設定された音響インピーダンスに対応する素材（例えば、軟質の高分子材料など）により形成される。なお、音響レンズ２６と音響整合層２５との間での超音波の減衰や反射をより低減させるため、音響整合層２５のうち、音響レンズ２６と当接する部分の音響インピーダンスは、音響レンズ２６とほぼ同一であることが好ましい。

【0053】

音響レンズ２６を構成する素材としては、従来公知のシリコーン系ゴム、ブタジエン系ゴム、ポリウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴムなどのホモポリマー、エチレンとプロピレンとを共重合させてなるエチレン－プロピレン共重合体ゴムなどの共重合体ゴムなどが適用可能である。これらのうち、シリコーン系ゴム及びブタジエン系ゴムを用いることが好ましい。

【0054】

Ｉ／Ｏ信号線２７は、導体で構成され、圧電素子２３のＩ／Ｏ電極２２と導電性接着剤などで電気的に接続され、ケーブル３のＩ／Ｏ信号線を介して、超音波診断装置本体１からの駆動信号をＩ／Ｏ電極２２に伝達し、ケーブル３のＩ／Ｏ信号線を介して、被検体からの超音波を受信した圧電素子２３から出力された受信信号をＩ／Ｏ電極２２から超音波診断装置本体１に伝達する。ＧＮＤ信号線２８は、導体で構成され、圧電素子２３のＧＮＤ電極２４と導電性接着剤などで電気的に接続され、ケーブル３のＧＮＤ信号線を介して超音波診断装置本体１のグラウンドに接続されている。Ｉ／Ｏ信号線２７、ＧＮＤ信号線２８及び熱変形部２９は、間隙を設けて平行に配置されている。

【0055】

熱変形部２９は、上端が固定され、下端が解放されて、温度により変形する機能を有する。熱変形部２９は、例えば、亜鉛、銅、ニッケル、マンガン、フェライト、クロム、モリブデン、ジルコニクム、アルミニウムのいずれかからなる、バイメタルで構成される。ここで、熱膨張率が異なる２種以上の材料を接合したものをバイメタルという。本実施の形態では、熱変形部２９は、圧電素子２３側の内側部２９ａと、圧電素子２３の外側の外側部２９ｂとを有し、内側部２９ａ及び外側部２９ｂが接合されているものとする。

【0056】

本実施の形態では、内側部２９ａに熱膨張率が低い材料を用い、外側部２９ｂに、内側部２９ａに比べて熱膨張率が高い材料を用いる。例えば、内側部２９ａと外側部２９ｂとしては、ニッケルフェライト合金と銅とが接合したもの、クロムフェライト合金とニッケルクロムフェライトとが接合したもの、あるいは、ニッケルフェライト合金とニッケルマンガンフェライト合金とが接合したものなどがある。上記、いずれも低熱膨張材と高熱膨張材の組み合わせとなる。

【0057】

ここで、図４を参照して、熱変形部２９の変形及びその条件を説明する。ただし、図４（ａ）、図４（ｂ）は、分かりやすくするため、超音波探触子２のうちの、圧電素子２３、Ｉ／Ｏ電極２２、ＧＮＤ電極２４、Ｉ／Ｏ信号線２７、ＧＮＤ信号線２８及び熱変形部２９のみを図示した断面図である。

【0058】

圧電素子が高温にさらされると、その焦電効果によって電界が発生し、その電界によって、圧電素子は脱分極し、特性劣化する。しかし、本実施の形態の超音波探触子２では、図４（ａ）に示すように、通常の温度で、Ｉ／Ｏ信号線２７とＧＮＤ信号線２８と熱変形部２９とが間隙を設けて配置しており、超音波探触子２の温度上昇に伴い、熱変形部２９がＧＮＤ信号線２８側に変形する。さらに、図４（ｂ）に示すように、熱変形部２９は、温度上昇によってＧＮＤ信号線２８とＩ／Ｏ信号線２７とを接触させ、電気的に短絡させる。

【0059】

つまり、高温下で生じる圧電素子の焦電効果によって生じる電界の発生を抑制し、圧電素子２３の特性劣化を無くすことができる。つまり、超音波探触子２の特性劣化を無くすことができる。なお、本実施の形態では、熱変形部２９は、ＧＮＤ信号線２８側に配置したが、熱変形部をＩ／Ｏ信号線２７側に配置する構成としてもよい。あるいは、熱変形部をＧＮＤ信号線２８側とＩ／Ｏ信号線２７側との両側に配置する構成としてもよい。

【0060】

なお、温度上昇に伴い熱変形部２９は変形するが、この変形は、Ｉ／Ｏ信号線２７、ＧＮＤ信号線２８自身の熱膨張による変形と比較すると１０倍以上の変形となる。例えば、Ｉ／Ｏ信号線２７、ＧＮＤ信号線２８が金属導体で構成され、各々の寸法が０．１［ｍｍ］の場合、Ｉ／Ｏ信号線２７、ＧＮＤ信号線２８自身の熱膨張による変形は０．１［μｍ］程度であるが、Ｉ／Ｏ信号線２７とＧＮＤ信号線２８との間隙を寸法ばらつきを考慮して１［μｍ］以上としており、Ｉ／Ｏ信号線２７、ＧＮＤ信号線２８自身の熱膨張による変形では、超音波探触子の温度上昇に伴い、ＧＮＤ信号線２８とＩ／Ｏ信号線２７とを接触させ、電気的に短絡させることはできない。

【0061】

従来の超音波探触子では、温度上昇に伴い圧電素子の焦電効果により、圧電素子の分極に異常が発生する。圧電素子の共振特性に異常が起こり、不要共振が生じる。しかし、本実施の形態の超音波探触子２では、高温下でも圧電素子の分極に異常は発生せず、不要な共振は発生しない。

【0062】

熱変形部２９がバイメタルの場合に、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、Ｉ／Ｏ信号線２７及び熱変形部２９の間の距離Ａと、ＧＮＤ信号線２８の厚さＢと、熱変形部２９の厚さｔと、熱変形部２９の図の上下方向の長さＬと、熱変形部２９のわん曲量Ｄと、をとる。わん曲係数Ｋ、温度範囲ΔＴとしたとき、わん曲量Ｄは、熱変形部２９の厚さｔ、長さＬを用いて、以下の式（１）で表される。
Ｄ＝Ｋ×ΔＴ×Ｌ×Ｌ÷ｔ …（１）

【0063】

一般に超音波探触子の使用温度の上限は７０［℃］となっている。つまり、超音波探触子が７０［℃］以上で使用されることはないことから、７０［℃］以上でＩ／Ｏ信号線２７とＧＮＤ信号線２８とを短絡させることが望ましい。７０［℃］以上でＩ／Ｏ信号線２７とＧＮＤ信号線２８とを短絡させる場合、一例として以下が挙げられる。
Ｋ＝１５×１０^－６（熱変形部２９として、例えば、ＢＬ－２（日立金属ネオマテリアル製)を用いる）、
ΔＴ＝５０℃（室温：２０［℃］、高温：７０［℃］）、
Ｌ＝１０［ｍｍ］、
ｔ＝０．０５［ｍｍ］、とする。

【0064】

ここで、距離ＡとＩ／Ｏ信号線２７及びＧＮＤ信号線２８の間隙の距離との差を、距離Ｃとする。式（１）より、わん曲量Ｄ＝１．５［ｍｍ］となることから、距離Ｃを１．５［ｍｍ］以下にすると、７０［℃］以上でＩ／Ｏ信号線２７とＧＮＤ信号線２８とは短絡し、焦電効果によって発生させる電界を無くし、特性劣化を抑制させることができる。このため、熱変形部２９をいかなる場所に設けても、同じ変形量でＧＮＤ信号線２８とＩ／Ｏ信号線２７とを接触させ、電気的に短絡させることができる。

【0065】

以上、本実施の形態によれば、超音波探触子２は、超音波を被検体に送受信する圧電素子２３と、圧電素子２３に設けられたＩ／Ｏ電極２２に電気的に接続され、圧電素子２３に入力する駆動信号及び圧電素子２３から出力される受信信号が流れるＩ／Ｏ信号線２７と、Ｉ／Ｏ信号線２７と間隙を介して設けられ、圧電素子２３に設けられたＧＮＤ電極２４に電気的に接続されたＧＮＤ信号線２８と、温度上昇により変形し、所定の温度（高温：例えば７０［℃］）以上でＩ／Ｏ信号線２７及びＧＮＤ信号線２８を接触させる熱変形部２９と、を備える。

【0066】

このため、高温下で生じる圧電素子の焦電効果によって生じる電界の発生を抑制でき、焦電効果を防ぐための電気制御及びそのコストが不要であるので、焦電効果による圧電素子２３の特性劣化を容易になくすことができ、超音波探触子２の特性劣化を無くすことができる。

【0067】

また、熱変形部２９は、バイメタルからなる。このため、所定の温度以上で焦電効果によって生じる電界の発生を抑制することができる。

【0068】

また、Ｉ／Ｏ信号線２７、ＧＮＤ信号線２８及び熱変形部２９は、平行に配置されている。このため、熱変形部２９をいかなる場所に設けても、同じ変形量でＧＮＤ信号線２８とＩ／Ｏ信号線２７とを接触させ、電気的に短絡させることができる。

【0069】

また、超音波診断装置１００は、超音波探触子２と、駆動信号を生成して超音波探触子２に出力する送信部１２と、超音波探触子２から入力された受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像生成部１４と、を備える。このため、焦電効果による圧電素子２３の特性劣化及び超音波探触子２の特性劣化を無くすことができ、劣化のない超音波画像データを生成できる。

【0070】

（第１の実施例）
図５を参照して、上記実施の形態の第１の実施例を説明する。図５（ａ）は、変形前の超音波探触子２Ａの一部を示す断面図である。図５（ｂ）は、変形後の超音波探触子２Ａの一部を示す断面図である。

【0071】

本実施例の装置構成は、上記実施の形態の超音波探触子２を本実施例の超音波探触子２Ａに代えた超音波診断装置１００を用いる。このため、上記実施の形態と同様の構成部分に同じ符号を付してその説明を省略する。

【0072】

図５（ａ）に示すように、超音波探触子２Ａは、背面層２１と、Ｉ／Ｏ電極２２Ａと、圧電素子２３と、ＧＮＤ電極２４Ａと、音響整合層２５と、音響レンズ２６と、Ｉ／Ｏ信号線２７Ａと、ＧＮＤ信号線２８Ａと、空洞部３０と、絶縁体部３１と、空洞部３２と、熱変形部２９と、を備える。背面層２１、Ｉ／Ｏ電極２２Ａ、圧電素子２３、ＧＮＤ電極２４Ａ、音響整合層２５及び音響レンズ２６は、図上正面視下方から上方に順に積層されている。ただし、図５（ａ）、図５（ｂ）は、分かりやすくするため、超音波探触子２Ａのうちの、圧電素子２３、Ｉ／Ｏ電極２２Ａ、ＧＮＤ電極２４Ａ、Ｉ／Ｏ信号線２７Ａ、ＧＮＤ信号線２８Ａ、空洞部３０、絶縁体部３１、空洞部３２及び熱変形部２９のみを図示した断面図である。

【0073】

Ｉ／Ｏ電極２２Ａは、圧電素子２３の下面に形成されたＩ／Ｏ電極である。ＧＮＤ電極２４Ａは、圧電素子２３の上面、側面及び一部下面に形成されたＧＮＤ電極である。Ｉ／Ｏ電極２２Ａ及びＧＮＤ電極２４Ａは、空洞部３０により電気的に絶縁されている。

【0074】

Ｉ／Ｏ信号線２７Ａは、導体で構成され、Ｉ／Ｏ電極２２Ａに電気的に接続されている。ＧＮＤ信号線２８Ａは、導体で構成され、ＧＮＤ電極２４Ａに電気的に接続されている。絶縁体部３１は、絶縁体で構成されている。Ｉ／Ｏ信号線２７Ａは、絶縁体部３１の両面に形成され、ＧＮＤ信号線２８Ａは、絶縁体部３１の一方の面に形成されている。このように、絶縁体部３１と、Ｉ／Ｏ信号線２７Ａ、ＧＮＤ信号線２８Ａとは、積層されている。Ｉ／Ｏ信号線２７Ａ及びＧＮＤ信号線２８Ａは、空洞部３０及び絶縁体部３１により絶縁されている。絶縁体部３１は、例えば、ポリイミドなどの絶縁体のフィルムからなるフレキシブル基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）の基体部としてもよい。この構成では、Ｉ／Ｏ信号線２７Ａ、絶縁体部３１、ＧＮＤ信号線２８Ａは、フレキシブル基板として機能する。

【0075】

また、空洞部３２は、絶縁体部３１の間隙であり、熱変形部２９によってＧＮＤ信号線２８ＡとＩ／Ｏ信号線２７Ａとを短絡させる位置に配置されている。空洞部３２の周囲には絶縁体部３１が設けられているため、高温下以外ではＩ／Ｏ信号線２７ＡとＧＮＤ信号線２８Ａとは短絡しない。図５（ｂ）に示すように、Ｉ／Ｏ信号線２７ＡとＧＮＤ信号線２８Ａとは、高温下（所定の温度（例えば７０［℃］）以上）において、熱変形部２９の変形により、空洞部３２における電気的な接触により短絡される。

【0076】

以上、本実施例によれば、超音波探触子２Ａは、Ｉ／Ｏ信号線２７Ａ及びＧＮＤ信号線２８Ａが表面に形成された絶縁体部３１と、Ｉ／Ｏ信号線２７Ａ及びＧＮＤ信号線２８Ａを絶縁し、熱変形部２９の変形によりＩ／Ｏ信号線２７Ａ及びＧＮＤ信号線２８Ａが接触される空洞部３２と、を備える。このため、焦電効果による圧電素子２３の特性劣化及び超音波探触子２の特性劣化を無くすことができるとともに、Ｉ／Ｏ信号線２７ＡとＧＮＤ信号線２８Ａとの絶縁性を向上できる。

【0077】

（第２の実施例）
図６を参照して、上記実施の形態の第２の実施例を説明する。図６（ａ）は、変形前の超音波探触子２Ｂの一部を示す断面図である。図６（ｂ）は、変形後の超音波探触子２Ｂの一部を示す断面図である。

【0078】

本実施例の装置構成は、上記実施の形態の超音波探触子２を本実施例の超音波探触子２Ｂに代えた超音波診断装置１００を用いる。このため、上記実施の形態と同様の構成部分に同じ符号を付してその説明を省略する。

【0079】

図６（ａ）に示すように、超音波探触子２Ｂは、背面層２１と、Ｉ／Ｏ電極２２と、圧電素子２３と、ＧＮＤ電極２４と、音響整合層２５と、音響レンズ２６と、Ｉ／Ｏ信号線２７と、ＧＮＤ信号線２８Ｂと、熱変形部２９と、を備える。ただし、図６（ａ）、図６（ｂ）は、分かりやすくするため、超音波探触子２Ｂのうちの、圧電素子２３、Ｉ／Ｏ電極２２、ＧＮＤ電極２４、Ｉ／Ｏ信号線２７、ＧＮＤ信号線２８Ｂ及び熱変形部２９のみを図示した断面図である。

【0080】

ＧＮＤ信号線２８Ｂは、導体で構成され、ＧＮＤ電極２４Ａに電気的に接続されている。熱変形部２９は、導体で構成され、温度により変形する機能を有するとともに、ＧＮＤ信号線２８Ｂの一部として機能している。

【0081】

図６（ｂ）に示すように、超音波探触子２Ｂの温度上昇に伴い、熱変形部２９がＩ／Ｏ信号線２７に向かって変形し、さらに温度上昇（所定の温度（例えば７０［℃］）以上）によってＩ／Ｏ信号線２７と接触し、Ｉ／Ｏ信号線２７とＧＮＤ信号線２８Ｂとが電気的に短絡する。つまり、高温下で生じる圧電素子２３の焦電効果によって生じる電界の発生を抑制し、圧電素子２３の特性劣化を無くすことができる。つまり、超音波探触子２Ｂの特性劣化を無くすことができる。

【0082】

以上、本実施例によれば、熱変形部２９は、導体からなり、ＧＮＤ信号線２８Ａの一部として機能する。このため、焦電効果による圧電素子２３の特性劣化及び超音波探触子２Ｂの特性劣化を無くすことができるとともに、ＧＮＤ信号線２８Ｂの一部として電気伝導が可能となり、超音波探触子２Ｂの小スペース化が可能となる。

【0083】

なお、本実施例では、熱変形部２９をＧＮＤ信号線２８Ｂの一部として配置したが、Ｉ／Ｏ信号線の一部として配置する構成としてもよい。この構成では、高温下で、熱変形部２９がＧＮＤ信号線に接触する構成となる。同様に、超音波探触子が、ＧＮＤ信号線の一部として機能する熱変形部と、Ｉ／Ｏ信号線の一部として機能する熱変形部とを、有する構成としてもよい。

【0084】

（第３の実施例）
図７を参照して、上記実施の形態の第３の実施例を説明する。図７（ａ）は、変形前の超音波探触子２Ｃの一部を示す断面図である。図７（ｂ）は、変形後の超音波探触子２Ｃの一部を示す断面図である。

【0085】

本実施例の装置構成は、上記実施の形態の超音波探触子２を本実施例の超音波探触子２Ｃに代えた超音波診断装置１００を用いる。このため、上記実施の形態と同様の構成部分に同じ符号を付してその説明を省略する。

【0086】

図７（ａ）に示すように、超音波探触子２Ｃは、背面層２１と、Ｉ／Ｏ電極２２と、圧電素子２３と、ＧＮＤ電極２４と、音響整合層２５と、音響レンズ２６と、Ｉ／Ｏ信号線２７と、ＧＮＤ信号線２８Ｃと、熱変形部２９と、絶縁体部３３と、を備える。ただし、図７（ａ）、図７（ｂ）は、分かりやすくするため、超音波探触子２Ｃのうちの、圧電素子２３、Ｉ／Ｏ電極２２、ＧＮＤ電極２４、Ｉ／Ｏ信号線２７、ＧＮＤ信号線２８Ｃ、熱変形部２９及び絶縁体部３３のみを図示した断面図である。

【0087】

ＧＮＤ信号線２８Ｃは、導体で構成され、ＧＮＤ電極２４Ａに電気的に接続されている。熱変形部２９は、導体で構成され、温度により変形する機能を有するとともに、ＧＮＤ信号線２８Ｃの一部として機能している。

【0088】

絶縁体部３３は、例えば、ポリイミドなどの絶縁体のフィルムからなるフレキシブル基板の基体部である。ＧＮＤ信号線２８Ｃ及び熱変形部２９は、絶縁体部３３の圧電素子２３側の面に形成されている。このように、ＧＮＤ信号線２８Ａ又は熱変形部２９と絶縁体部３３とは、圧電素子２３側から外側へ順に積層されている。絶縁体部３３は、熱変形部２９を容易に保持し、かつ外部から圧電素子２３、Ｉ／Ｏ電極２２、ＧＮＤ電極２４、Ｉ／Ｏ信号線２７、ＧＮＤ信号線２８Ｃへの電気的絶縁が可能である。

【0089】

超音波探触子２Ｃの温度上昇に伴い、熱変形部２９は、Ｉ／Ｏ信号線２７に向かって変形し、さらに温度上昇（所定の温度（例えば７０［℃］）以上）によってＩ／Ｏ信号線２７と接触し、Ｉ／Ｏ信号線２７とＧＮＤ信号線２８Ｃとが電気的に短絡する。つまり、高温下で生じる圧電素子２３の焦電効果によって生じる電界の発生を抑制し、圧電素子２３の特性劣化を無くすことができる。つまり、超音波探触子２Ｃの特性劣化を無くすことができる。

【0090】

以上、本実施例によれば、超音波探触子２Ｃは、Ｉ／Ｏ信号線２７及びＧＮＤ信号線２８Ｃの外側に配置され、ＧＮＤ信号線２８Ｃが圧電素子２３側（内側）の表面に形成されている絶縁体部３３を備える。このため、焦電効果による圧電素子２３の特性劣化及び超音波探触子２Ｃの特性劣化を無くすことができるとともに、外部から圧電素子２３、Ｉ／Ｏ電極２２、ＧＮＤ電極２４、Ｉ／Ｏ信号線２７、ＧＮＤ信号線２８Ｃへの電気的絶縁を可能とする。

【0091】

なお、本実施例では、熱変形部２９をＧＮＤ信号線２８Ｃ側に配置しＧＮＤ信号線２８Ｃの一部（高温下でＩ／Ｏ信号線２７に接触）とする構成としたが、Ｉ／Ｏ信号線２７側に配置しＩ／Ｏ信号線２７の一部（高温下でＧＮＤ信号線２８Ｃに接触）とする構成としてもよい。あるいは、超音波探触子が、ＧＮＤ信号線側に配置しＧＮＤ信号線の一部とした熱変形部と、Ｉ／Ｏ信号線側に配置しＩ／Ｏ信号線の一部とした熱変形部と、を備える構成としてもよい。

【0092】

（第４の実施例）
図８を参照して、上記実施の形態の第４の実施例を説明する。図８（ａ）は、熱変形前の超音波探触子２Ｄの一部を示す断面図である。図８（ｂ）は、熱変形後の超音波探触子２Ｄの一部を示す断面図である。

【0093】

本実施例の装置構成は、上記実施の形態の超音波探触子２を本実施例の超音波探触子２Ｄに代えた超音波診断装置１００を用いる。このため、上記実施の形態と同様の構成部分に同じ符号を付してその説明を省略する。

【0094】

図８（ａ）に示すように、超音波探触子２Ｄは、背面層２１と、Ｉ／Ｏ電極２２と、圧電素子２３と、ＧＮＤ電極２４と、音響整合層２５と、音響レンズ２６と、Ｉ／Ｏ信号線２７と、ＧＮＤ信号線２８と、熱変形部２９Ｄと、を備える。ただし、図８（ａ）、図８（ｂ）は、分かりやすくするため、超音波探触子２Ｄのうちの、圧電素子２３、Ｉ／Ｏ電極２２、ＧＮＤ電極２４、Ｉ／Ｏ信号線２７、ＧＮＤ信号線２８、熱変形部２９Ｄのみを図示した断面図である。

【0095】

熱変形部２９Ｄは、上端が固定され、下端が解放されて、温度により変形する機能を有するとともに、放熱機能を有する。圧電素子２３が超音波を送信する際に電気音響変換ロスにより発熱する。この発熱を低減させるために、圧電素子２３周辺に熱伝導が高い金属などの材料からなる放熱部材が必要となる。熱伝導率が高い材料として金属が挙げられ、金属の中でも銅、モリブデン、アルミニウムなどが良好である。このため、熱変形部２９Ｄは、例えば、放熱部材として上記の金属を有するバイメタルで構成される。

【0096】

また、熱変形部２９Ｄは、上記実施の形態の熱変形部２９に比べて、表面積が大きく、放熱効果を上げている。熱変形部２９Ｄにより、放熱機能によって圧電素子２３の発熱を抑制し、高温下で生じる圧電素子２３の焦電効果によって生じる電界の発生を抑制し、圧電素子２３の特性劣化を無くすことができる。つまり、超音波探触子２Ｄの特性劣化を無くすことができ、且つ、圧電素子２３が超音波を送信する際に発熱するが、その発熱を低減させる。

【0097】

以上、本実施例によれば、熱変形部２９Ｄは、熱伝導が高い金属などの材料からなり、平面の面積が大きいので、放熱機能を有する。このため、焦電効果による圧電素子２３の特性劣化及び超音波探触子２Ｄの特性劣化を無くすことができるとともに、圧電素子２３が超音波を送信する際に発熱するが、その発熱を低減できる。

【0098】

なお、上記実施の形態及び実施例における記述は、本発明に係る好適な超音波探触子及び超音波診断装置の一例であり、これに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態及び各実施例の少なくとも２つを適宜組み合わせる構成としてもよい。

【0099】

また、以上の実施の形態及び実施例における超音波診断装置１００を構成する各部の細部構成及び細部動作に関して本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

【符号の説明】

【0100】

１００ 超音波診断装置
１ 超音波診断装置本体
１１ 操作入力部
１２ 送信部
１３ 受信部
１４ 画像生成部
１５ 画像処理部
１５ａ 画像メモリー部
１６ ＤＳＣ
１７ 表示部
１８ 制御部
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ 超音波探触子
２１ 背面層
２２，２２Ａ Ｉ／Ｏ電極
２３ 圧電素子
２４，２４Ａ ＧＮＤ電極
２５ 音響整合層
２６ 音響レンズ
２７，２７Ａ Ｉ／Ｏ信号線
２８，２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ ＧＮＤ信号線
２９，２９Ｄ 熱変形部
３０，３２ 空洞部
３１，３３ 絶縁体部
２ａ 振動子
３ ケーブル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】