JP2006212076A

JP2006212076A - Ultrasonic transducer, its manufacturing method, and ultrasonic probe

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Publication number: JP2006212076A
Application number: JP2005025297A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Osawa; 敦大澤
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2005-02-01
Filing date: 2005-02-01
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2025-02-01
Also published as: JP4560417B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent noise from being superimposed on echo signals and to narrow the diameter of the insertion part of an ultrasonic probe. <P>SOLUTION: An ultrasonic transducer 17 incorporated in the distal end 12a of the insertion part 12 of an ultrasonic endoscope 10 is provided with a backing material 21 and a piezoelectric element 20 arranged on the surface 21a of the backing material 21. On the back surface 21b of the backing material 21, a groove 30 is formed. The shape of the groove 30 is determined so as to prevent ultrasonic waves from being reflected in the direction of the surface 21a of the backing material 21 or the direction of the piezoelectric element 20 which receives the echo signals from a living body. When the groove 30 is formed, one of sandblast, dicing, die pressing or cast molding is used. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、バッキング材、およびバッキング材の表面に配置される圧電素子を有する超音波トランスデューサ、およびその製造方法、並びに超音波プローブに関する。 The present invention relates to a backing material, an ultrasonic transducer having a piezoelectric element disposed on the surface of the backing material, a manufacturing method thereof, and an ultrasonic probe.

近年、医療分野において、超音波画像を利用した医療診断が実用化されている。超音波画像は、超音波プローブから生体の所要部に超音波を照射し、超音波プローブとコネクタを介して接続された超音波観測器で、生体からのエコー信号を電気的に検出することによって得られる。また、超音波を走査しながら照射することにより、超音波断層画像を得ることも可能で、超音波を送受信する超音波トランスデューサを複数個配置し、駆動する超音波トランスデューサを電子スイッチなどで選択的に切り替える電子スキャン走査方式の超音波プローブも知られている。 In recent years, medical diagnosis using ultrasonic images has been put into practical use in the medical field. Ultrasound images are obtained by irradiating the required part of the living body from the ultrasonic probe and electrically detecting the echo signal from the living body with an ultrasonic observation device connected to the ultrasonic probe via the connector. can get. It is also possible to obtain an ultrasonic tomographic image by irradiating while scanning with ultrasonic waves. Multiple ultrasonic transducers that transmit and receive ultrasonic waves are arranged, and the ultrasonic transducers to be driven are selectively selected with an electronic switch or the like. There is also known an ultrasonic probe of an electronic scan scanning method that switches to the above.

超音波トランスデューサは、バッキング材、圧電素子、電極、および音響整合層からなり、超音波プローブの挿入部先端に内蔵されている（特許文献１参照）。バッキング材は、生体と逆方向に圧電素子から発せられる超音波を吸収し、圧電素子の余分な振動を抑えるために設けられている。
特開平８−１７２６９５号公報 The ultrasonic transducer includes a backing material, a piezoelectric element, an electrode, and an acoustic matching layer, and is built in the distal end of the insertion portion of the ultrasonic probe (see Patent Document 1). The backing material is provided to absorb ultrasonic waves emitted from the piezoelectric element in a direction opposite to that of the living body and suppress excessive vibration of the piezoelectric element.
JP-A-8-172695

ところで、超音波プローブを生体内に挿入する際の患者への負担を軽減させるためには、また、より細径な検査対象（血管や気管支など）用の超音波プローブや、生体の所要部の光学画像を取得するための撮像素子が超音波トランスデューサとともに内蔵された、いわゆる超音波内視鏡の作製にあたっては、超音波プローブの挿入部の細径化、延いては、挿入部先端に内蔵される超音波トランスデューサの小型化が最も重要な課題となる。 By the way, in order to reduce the burden on the patient when the ultrasonic probe is inserted into the living body, an ultrasonic probe for an inspection object having a smaller diameter (such as a blood vessel or a bronchus) or a necessary part of the living body is used. In the production of a so-called ultrasonic endoscope in which an image pickup device for acquiring an optical image is incorporated together with an ultrasonic transducer, the diameter of the insertion portion of the ultrasonic probe is reduced, and further, it is built in the distal end of the insertion portion. The most important issue is miniaturization of ultrasonic transducers.

超音波トランスデューサの大きさは、これを構成する部品であるバッキング材、圧電素子、電極、および音響整合層の大きさに左右されるが、これらの部品のうち、圧電素子や音響整合層の大きさに関しては、発振する超音波の周波数によって一義的に決まってしまう。したがって、超音波トランスデューサの小型化を実現するためには、バッキング材の大きさ、特に厚みを薄くすることが有効である。しかしながら、バッキング材の厚みを単に薄くすると、バッキング材の裏面で反射した超音波によって、エコー信号にノイズが乗ってしまうおそれがある。 The size of the ultrasonic transducer depends on the size of the backing material, piezoelectric element, electrode, and acoustic matching layer that are components of the ultrasonic transducer. Among these components, the size of the piezoelectric element and the acoustic matching layer is large. With respect to this, it is uniquely determined by the frequency of the oscillating ultrasonic wave. Therefore, in order to realize the miniaturization of the ultrasonic transducer, it is effective to reduce the size, particularly the thickness, of the backing material. However, if the thickness of the backing material is simply reduced, there is a risk that noise will be added to the echo signal due to the ultrasonic waves reflected by the back surface of the backing material.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、エコー信号にノイズが乗ることを防ぎ、且つ超音波プローブの挿入部の細径化に寄与することができる超音波トランスデューサ、およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an ultrasonic transducer capable of preventing noise from being added to an echo signal and contributing to a reduction in the diameter of an insertion portion of an ultrasonic probe, and a method for manufacturing the same The purpose is to provide.

また、本発明は、挿入部の細径化を実現させることができる超音波プローブを提供することを目的とする。 It is another object of the present invention to provide an ultrasonic probe that can realize a reduction in the diameter of the insertion portion.

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、バッキング材、およびバッキング材の表面に配置された圧電素子を有する超音波トランスデューサであって、前記バッキング材の裏面に、前記表面の方向、若しくは、生体からのエコー信号を受信する圧電素子の方向に超音波が反射することを防止する溝を形成したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an ultrasonic transducer having a backing material and a piezoelectric element disposed on a surface of the backing material, wherein the surface of the backing material is formed on the back surface of the backing material. A groove for preventing ultrasonic waves from reflecting in the direction or the direction of a piezoelectric element that receives an echo signal from a living body is formed.

なお、少なくとも前記バッキング材の前記溝が形成された部分に、超音波散乱材を添加することが好ましい。また、サンドブラスト、ダイシング、型押し、または鋳型成形のうちのいずれかを用いて、前記溝を形成することが好ましい。さらに、前記バッキング材は、曲率を有する形状であることが好ましい。 In addition, it is preferable to add an ultrasonic scattering material to at least a portion of the backing material where the groove is formed. Moreover, it is preferable to form the groove using any one of sandblasting, dicing, embossing, or mold forming. Furthermore, it is preferable that the backing material has a curvature.

請求項５に記載の発明は、バッキング材、およびバッキング材の表面に配置された圧電素子を有する超音波トランスデューサの製造方法であって、前記バッキング材の裏面に、前記表面の方向、若しくは、生体からのエコー信号を受信する圧電素子の方向に超音波が反射することを防止する溝を形成する工程を備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 5 is a method of manufacturing an ultrasonic transducer having a backing material and a piezoelectric element disposed on the surface of the backing material, and the direction of the surface or the living body on the back surface of the backing material. And a step of forming a groove for preventing the ultrasonic wave from reflecting in the direction of the piezoelectric element that receives the echo signal from the head.

なお、少なくとも前記バッキング材の前記溝が形成された部分に、超音波散乱材を添加する工程を備えることが好ましい。また、サンドブラスト、ダイシング、型押し、または鋳型成形のうちのいずれかを用いて、前記溝を形成することが好ましい。 In addition, it is preferable to include a step of adding an ultrasonic scattering material to at least a portion of the backing material where the groove is formed. Moreover, it is preferable to form the groove using any one of sandblasting, dicing, embossing, or mold forming.

請求項８に記載の発明は、超音波プローブにおいて、請求項１ないし４のいずれかに記載の超音波トランスデューサが内蔵されたことを特徴とする。なお、体腔内に挿入して使用する体腔内診断用であることが好ましい。また、生体の所要部の光学画像を取得するための撮像素子が内蔵されることが好ましい。 According to an eighth aspect of the present invention, in the ultrasonic probe, the ultrasonic transducer according to any one of the first to fourth aspects is incorporated. In addition, it is preferably used for in-vivo diagnosis that is inserted into a body cavity. Moreover, it is preferable that the image pick-up element for acquiring the optical image of the required part of a biological body is incorporated.

本発明の超音波トランスデューサ、およびその製造方法によれば、バッキング材の裏面に、バッキング材の表面の方向、若しくは、生体からのエコー信号を受信する圧電素子の方向に超音波が反射することを防止する溝を形成したので、エコー信号にノイズが乗ることを防ぐことができる。また、バッキング材の厚みを薄くすることが可能となり、超音波プローブの挿入部の細径化に寄与することができる。 According to the ultrasonic transducer and the manufacturing method thereof of the present invention, the ultrasonic wave is reflected on the back surface of the backing material in the direction of the surface of the backing material or in the direction of the piezoelectric element that receives an echo signal from a living body. Since the groove to be prevented is formed, it is possible to prevent noise from being added to the echo signal. In addition, the thickness of the backing material can be reduced, which can contribute to reducing the diameter of the insertion portion of the ultrasonic probe.

また、本発明の超音波プローブによれば、請求項１ないし４のいずれかに記載の超音波トランスデューサが内蔵されたので、挿入部の細径化を実現させることができる。 Further, according to the ultrasonic probe of the present invention, since the ultrasonic transducer according to any one of claims 1 to 4 is built in, it is possible to reduce the diameter of the insertion portion.

図１において、超音波診断装置２は、超音波内視鏡１０、超音波観測器１１、および光源装置（図示せず）などから構成される。超音波内視鏡１０は、生体内に挿入される挿入部１２と、挿入部１２の基端部分に連設された操作部１３と、超音波観測器１１、光源装置にそれぞれ接続される接続コード１４、ユニバーサルコード１５とを備えている。操作部１３には、処置具が挿通される鉗子口１６が設けられている。また、挿入部１２の先端１２ａには、超音波トランスデューサ１７、および生体内撮影用の撮像装置を構成する撮像素子１８（ともに図２参照）が内蔵されている。 In FIG. 1, an ultrasonic diagnostic apparatus 2 includes an ultrasonic endoscope 10, an ultrasonic observation device 11, a light source device (not shown), and the like. The ultrasonic endoscope 10 is connected to an insertion unit 12 inserted into a living body, an operation unit 13 connected to a proximal end portion of the insertion unit 12, an ultrasonic observation device 11, and a light source device. A cord 14 and a universal cord 15 are provided. The operation unit 13 is provided with a forceps port 16 through which a treatment tool is inserted. In addition, the distal end 12a of the insertion portion 12 incorporates an ultrasonic transducer 17 and an imaging element 18 (both see FIG. 2) constituting an imaging device for in-vivo imaging.

光源装置には、ユニバーサルコード１５を通して超音波内視鏡１０に照明光を供給する光源が搭載されている。光源からの照明光は、先端１２ａに設けられた照明窓を介して生体の所要部に照射される。また、先端１２ａには、生体内の観察部位の像光を撮像素子１８に取り込むための対物光学系が組み込まれた観察窓が設けられている。撮像素子１８で取得された光学画像は、光学画像表示専用の内視鏡モニタ（図示せず）に表示される。 The light source device includes a light source that supplies illumination light to the ultrasonic endoscope 10 through the universal cord 15. Illumination light from the light source is applied to a required part of the living body through an illumination window provided at the tip 12a. In addition, the distal end 12a is provided with an observation window in which an objective optical system for taking image light of an observation site in the living body into the image sensor 18 is incorporated. The optical image acquired by the image sensor 18 is displayed on an endoscope monitor (not shown) dedicated to optical image display.

超音波診断装置２では、撮像素子１８で生体内の画像を取得し、この画像を観察することで探索された生体の所要部に、超音波トランスデューサ１７からの超音波を走査しながら照射することにより、超音波断層画像を得ることができる。超音波内視鏡１０で得られた超音波断層画像は、超音波観測器１１のモニタ１９に表示される。 In the ultrasonic diagnostic apparatus 2, an image inside the living body is acquired by the image sensor 18, and a necessary part of the living body searched by observing this image is irradiated while scanning the ultrasonic wave from the ultrasonic transducer 17. Thus, an ultrasonic tomographic image can be obtained. An ultrasonic tomographic image obtained by the ultrasonic endoscope 10 is displayed on the monitor 19 of the ultrasonic observation device 11.

図２において、超音波トランスデューサ１７には、複数（例えば１９２個）の圧電素子２０が電極（図示せず）に挟まれてバッキング材２１の表面２１ａ（図３参照）に配置された、いわゆるラジアル電子走査方式が採用されている。なお、図示は省略するが、圧電素子２０上には、音響整合層と音響レンズとが配されている。 2, the ultrasonic transducer 17 includes a so-called radial element in which a plurality (eg, 192) of piezoelectric elements 20 are sandwiched between electrodes (not shown) and disposed on a surface 21a (see FIG. 3) of a backing material 21. An electronic scanning method is adopted. Although not shown, an acoustic matching layer and an acoustic lens are disposed on the piezoelectric element 20.

超音波観測器１１は、ＣＰＵ２２により全体の動作を統括的に制御される。ＣＰＵ２２には、キーボード、マウスなどの入力装置を備えた操作部２３が接続されている。ＣＰＵ２２は、この操作部２３からの操作信号を受けて、超音波観測器１１の各部を動作させる。 The entire operation of the ultrasonic observation device 11 is controlled by the CPU 22. An operation unit 23 having an input device such as a keyboard and a mouse is connected to the CPU 22. In response to the operation signal from the operation unit 23, the CPU 22 operates each unit of the ultrasonic observation device 11.

送受信回路２４は、ＣＰＵ２２の制御の下に、超音波トランスデューサ１７への駆動信号（超音波トランスデューサ１７を励振させるための電圧パルス）の送信とともに、超音波トランスデューサ１７で取得された生体からのエコー信号の受信を媒介し、これらの信号の切り替えタイミングや、駆動する超音波トランスデューサ１７の選択を行う。 The transmission / reception circuit 24 transmits the drive signal (voltage pulse for exciting the ultrasonic transducer 17) to the ultrasonic transducer 17 and the echo signal from the living body obtained by the ultrasonic transducer 17 under the control of the CPU 22. The signal switching timing and the ultrasonic transducer 17 to be driven are selected.

送受信回路２４で受信されたエコー信号は、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）２５に入力される。Ａ／Ｄ２５は、送受信回路２４から入力されたエコー信号をデジタル変換し、バッファメモリ２６に送信する。バッファメモリ２６は、Ａ／Ｄ２５によりデジタル変換されたエコー信号を一時記憶する。 The echo signal received by the transmission / reception circuit 24 is input to an A / D converter (A / D) 25. The A / D 25 digitally converts the echo signal input from the transmission / reception circuit 24 and transmits it to the buffer memory 26. The buffer memory 26 temporarily stores the echo signal digitally converted by the A / D 25.

デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ；Digital Scan Converter）２７は、ＣＰＵ２２の制御の下に、バッファメモリ２６からエコー信号を読み出して、これをテレビ信号の走査方式（ＮＴＳＣ方式）に変換し、画像メモリ２８に送信する。Ｄ／Ａ変換器（Ｄ／Ａ）２９は、ＤＳＣ２７によりＮＴＳＣ方式に変換された信号を画像メモリ２８から読み出し、これを再びアナログ信号に変換する。モニタ１９は、Ｄ／Ａ２９で変換されたアナログ信号を超音波断層画像として表示する。 A digital scan converter (DSC) 27 reads an echo signal from the buffer memory 26 under the control of the CPU 22, converts it into a television signal scanning system (NTSC system), and transmits it to the image memory 28. To do. The D / A converter (D / A) 29 reads the signal converted into the NTSC system by the DSC 27 from the image memory 28, and converts it again into an analog signal. The monitor 19 displays the analog signal converted by the D / A 29 as an ultrasonic tomographic image.

図３に示すように、超音波トランスデューサ１７は、生体に超音波を走査する際には、複数の圧電素子２０うちの、角度θ₁の範囲内の数個から数十個が１つのブロックとして同時に駆動される。生体からのエコー信号を受信する際にも、角度θ₁の範囲内の数個から数十個のブロックが同時に駆動される。また、駆動信号およびエコー信号の一回の送受信毎に、駆動すべき圧電素子２０が少なくとも１個ずつ図３に示す時計回りにずらされ、駆動信号およびエコー信号を送受信する圧電素子２０が選択的に切り替えられる。 As shown in FIG. 3, when the ultrasonic transducer 17 scans the living body with ultrasonic waves, several to several tens of the plurality of piezoelectric elements 20 within the range of the angle θ ₁ are formed as one block. Driven simultaneously. When receiving an echo signal from a living body, several to several tens of blocks within the range of the angle θ ₁ are simultaneously driven. Further, at each transmission / reception of the drive signal and the echo signal, at least one piezoelectric element 20 to be driven is shifted clockwise as shown in FIG. 3, and the piezoelectric element 20 for transmitting / receiving the drive signal and the echo signal is selectively used. Can be switched to.

バッキング材２１の裏面２１ｂには、溝３０が形成されている。溝３０は、各圧電素子２０に対して１個ずつ設けられ、圧電素子２０の中心を対称軸としてＶ字状となっており、圧電素子２０の幅Ｌ₁と同じ大きさを有している。 A groove 30 is formed on the back surface 21 b of the backing material 21. One groove 30 is provided for each piezoelectric element 20, has a V shape with the center of the piezoelectric element 20 as the axis of symmetry, and has the same size as the width L ₁ of the piezoelectric element 20. .

溝３０の形成にあたっては、サンドブラスト、ダイシング、型押し、または鋳型成形のうちのいずれかが用いられる。具体的には、バッキング材２１に比較的軟らかい材質のものを選定した場合は、サンドブラスト、ダイシング、または型押しにより、バッキング材２１に直接溝３０を形成する。また、バッキング材２１に溶融成形が可能なプラスチックなどを用いた場合は、サンドブラスト、またはダイシングにより、溝３０に対応する溝を鋳型に形成しておき、この鋳型に溶融プラスチックを流し込んで固化させる。 In forming the groove 30, any one of sand blasting, dicing, embossing, or mold forming is used. Specifically, when a relatively soft material is selected for the backing material 21, the grooves 30 are directly formed in the backing material 21 by sandblasting, dicing, or embossing. When a plastic that can be melt-molded is used for the backing material 21, a groove corresponding to the groove 30 is formed in the mold by sandblasting or dicing, and the molten plastic is poured into the mold and solidified.

溝３０は、バッキング材２１の表面２１ａの方向、若しくは、生体からのエコー信号を受信する圧電素子２０の方向に超音波が反射することを防止するように、その形状が決定されている。すなわち、バッキング材２１の内半径をＲ₁、外半径をＲ₂、溝３０の角度をθ₂とした場合、望ましくはθ₂が次式の条件を満たすように、溝３０が形成される。
θ₂＜ａｒｃｃｏｓ｛（Ｒ₁−Ｒ₂ｃｏｓθ₁）／（Ｒ₁ ²＋Ｒ₂ ²−２Ｒ₁Ｒ₂ｃｏｓθ₁）^1/2｝ The shape of the groove 30 is determined so as to prevent the ultrasonic wave from being reflected in the direction of the surface 21 a of the backing material 21 or the direction of the piezoelectric element 20 that receives an echo signal from a living body. That is, the inner radius R ₁ of the backing material 21, the outer radius R _2, if the angle of the groove 30 and the theta _2, preferably theta ₂ is to satisfy the condition of the following expression, a groove 30 is formed.
θ ₂ <arccos {(R ₁ −R ₂ cos θ ₁ ) / (R ₁ ² + R ₂ ² −2R ₁ R ₂ cos θ ₁ ) ^1/2 }

ここで、例えば、θ₁を３５°、バッキング材２１の内半径Ｒ₁を３．２５ｍｍとしたとき、従来ならばバッキング材２１の厚みを１．２５ｍｍ程度とする必要があるが、θ₂＜８９．６４°、例えばθ₂＝８５°として溝３０を形成すれば、バッキング材２１の厚みを０．７ｍｍと薄くすることが可能である。なお、上式による溝３０の形状は一例であり、特に本発明を限定するものではない。 Here, for example, when θ ₁ is 35 ° and the inner radius R ₁ of the backing material 21 is 3.25 mm, the thickness of the backing material 21 is conventionally required to be about 1.25 mm, but θ ₂ < If the groove 30 is formed at 89.64 °, for example, θ ₂ = 85 °, the thickness of the backing material 21 can be reduced to 0.7 mm. In addition, the shape of the groove | channel 30 by said Formula is an example, and does not specifically limit this invention.

次に、上記構成を有する超音波診断装置２の動作手順について説明する。まず、超音波内視鏡１０の挿入部１２が生体内に挿入され、撮像素子１８で得られる画像が観測されながら、生体内の所要部が探索される。そして、生体内の所要部に超音波内視鏡１０の挿入部１２の先端１２ａが到達し、操作部２３が操作されてフリーズが解除されると、ＣＰＵ２２の制御の下に、送受信回路２４から超音波トランスデューサ１７に駆動信号が発せられる。超音波トランスデューサ１７は、この駆動信号により励振され、これにより生体の所要部に超音波が照射される。 Next, an operation procedure of the ultrasonic diagnostic apparatus 2 having the above configuration will be described. First, the insertion part 12 of the ultrasonic endoscope 10 is inserted into the living body, and a required part in the living body is searched while an image obtained by the imaging element 18 is observed. When the distal end 12a of the insertion portion 12 of the ultrasonic endoscope 10 reaches a required portion in the living body and the operation portion 23 is operated to release the freeze, the transmission / reception circuit 24 controls the CPU 22 under the control of the CPU 22. A drive signal is issued to the ultrasonic transducer 17. The ultrasonic transducer 17 is excited by this drive signal, and thereby ultrasonic waves are irradiated to a required part of the living body.

駆動信号の送信後、ＣＰＵ２２の制御の下に、送受信回路２４の送受信が切り替えられ、超音波トランスデューサ１７で取得された生体からのエコー信号が送受信回路２４に入力される。このとき、バッキング材２１の裏面２１ｂに形成された溝３０によって、エコー信号にノイズが乗ることが防がれる。 After transmission of the drive signal, transmission / reception of the transmission / reception circuit 24 is switched under the control of the CPU 22, and an echo signal from the living body acquired by the ultrasonic transducer 17 is input to the transmission / reception circuit 24. At this time, the groove 30 formed on the back surface 21b of the backing material 21 prevents noise from being added to the echo signal.

送受信回路２４に入力されたエコー信号は、Ａ／Ｄ２５によりデジタル変換され、バッファメモリ２６に一時記憶される。バッファメモリ２６に記憶されたデジタル変換されたエコー信号は、ＤＳＣ２７によりＮＴＳＣ方式に変換され、画像メモリ２８に送信される。そして、Ｄ／Ａ２９により再びアナログ信号に変換され、モニタ１９に超音波断層画像として表示される。 The echo signal input to the transmission / reception circuit 24 is digitally converted by the A / D 25 and temporarily stored in the buffer memory 26. The digitally converted echo signal stored in the buffer memory 26 is converted into the NTSC system by the DSC 27 and transmitted to the image memory 28. Then, it is converted again to an analog signal by the D / A 29 and displayed on the monitor 19 as an ultrasonic tomographic image.

以上詳細に説明したように、バッキング材２１の裏面２１ｂに、バッキング材２１の表面２１ａの方向、若しくは、生体からのエコー信号を受信する圧電素子２０の方向に超音波が反射することを防止する溝３０を形成したので、エコー信号にノイズが乗ることが防がれ、且つ超音波内視鏡１０の挿入部１２ａの細径化に寄与することができる。 As described above in detail, the ultrasonic wave is prevented from being reflected on the back surface 21b of the backing material 21 in the direction of the front surface 21a of the backing material 21 or the direction of the piezoelectric element 20 that receives an echo signal from a living body. Since the groove 30 is formed, it is possible to prevent noise from being added to the echo signal and contribute to reducing the diameter of the insertion portion 12a of the ultrasonic endoscope 10.

また、上記実施形態のような超音波内視鏡１０や、より細径な検査対象（血管や気管支など）用の超音波プローブ、カプセル内視鏡など、超音波トランスデューサの小型化が最も重要な課題となるものに対して本発明を適用すれば、特に優れた効果を奏する。 In addition, miniaturization of the ultrasonic transducer is most important, such as the ultrasonic endoscope 10 as in the above embodiment, the ultrasonic probe for a smaller diameter inspection target (blood vessel, bronchi, etc.), and the capsule endoscope. If the present invention is applied to a problem, a particularly excellent effect is obtained.

また、上記実施形態のラジアル電子走査式の超音波プローブ２のように、バッキング材２１に曲率を有するものを用いた場合は、溝３０の角度をあまり大きくしなくても、生体からのエコー信号を受信する圧電素子２０の方向に超音波が反射することを防止することができ、より容易にエコー信号にノイズが乗ることを防ぐことができる。 In addition, when a material having a curvature is used for the backing material 21 as in the radial electronic scanning ultrasonic probe 2 of the above embodiment, an echo signal from a living body can be obtained without increasing the angle of the groove 30. The ultrasonic wave can be prevented from being reflected in the direction of the piezoelectric element 20 that receives the noise, and noise can be prevented from being more easily applied to the echo signal.

上記実施形態では、各圧電素子２０に１個ずつ溝３０を設けているが、図４に示すように、各圧電素子２０に対して、溝３０を複数個（この場合は３個）設けてもよい。また、図５に示すように、少なくともバッキング材２１の溝３０が形成された部分に、アルミナ、タングステン、またはＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）粉末などからかる超音波散乱材４０を添加してもよい。このようにすれば、バッキング材２１の裏面２１ｂに反射する超音波自体を減らすことができ、バッキング材２１の厚みをさらに薄くすることが可能となる。 In the above embodiment, one groove 30 is provided for each piezoelectric element 20, but a plurality of grooves 30 (in this case, three) are provided for each piezoelectric element 20, as shown in FIG. Also good. Further, as shown in FIG. 5, an ultrasonic scattering material 40 made of alumina, tungsten, PZT (lead zirconate titanate) powder or the like is added to at least a portion of the backing material 21 where the groove 30 is formed. Good. In this way, it is possible to reduce the ultrasonic wave itself reflected on the back surface 21b of the backing material 21, and to further reduce the thickness of the backing material 21.

さらに、図６に示すように、溝３０の形状を工夫して、溝３０に超音波が捕捉されて溝３０の外に反射しないような構造としてもよい。また、図７に示すように、溝３０を縦横方向に交互に配置した、無響室の壁面に用いられる構造を採用してもよい。 Furthermore, as shown in FIG. 6, the shape of the groove 30 may be devised so that an ultrasonic wave is captured in the groove 30 and is not reflected outside the groove 30. Moreover, as shown in FIG. 7, you may employ | adopt the structure used for the wall surface of an anechoic chamber which arrange | positioned the groove | channel 30 by the vertical and horizontal direction alternately.

なお、上記実施形態では、バッキング材２１の内半径Ｒ₁や外半径Ｒ₂を参照して、溝３０の形状を決定しているが、これに加えて、駆動信号およびエコー信号の送受信タイミングを考慮して、溝３０の形状を決定してもよい。 In the above embodiment, the shape of the groove 30 is determined with reference to the inner radius R ₁ and the outer radius R ₂ of the backing material 21. In addition, the transmission / reception timings of the drive signal and the echo signal are determined. In consideration of the shape, the shape of the groove 30 may be determined.

また、超音波トランスデューサ１７を構成する圧電素子２０の個数、一度に駆動する圧電素子２０の個数、エコー信号を受信する圧電素子２０の位置および個数などは、上記実施形態で挙げられている数値に限定されず、超音波診断装置２の仕様に応じて適宜変更することができる。 Further, the number of piezoelectric elements 20 constituting the ultrasonic transducer 17, the number of piezoelectric elements 20 driven at a time, the position and number of piezoelectric elements 20 that receive an echo signal, and the like are the numerical values given in the above embodiment. It is not limited, It can change suitably according to the specification of ultrasonic diagnostic equipment 2.

上記実施形態では、ラジアル電子走査方式の超音波内視鏡１０を例に挙げて説明したが、コンベックス電子走査式やリニア電子走査式などの他の超音波プローブについても、本発明を適用することが可能である。また、体腔内診断用の超音波プローブに限らず、体腔外診断用の超音波プローブに適用してもよい。 In the above embodiment, the radial electronic scanning type ultrasonic endoscope 10 has been described as an example, but the present invention is also applied to other ultrasonic probes such as a convex electronic scanning type and a linear electronic scanning type. Is possible. Further, the present invention is not limited to the ultrasonic probe for in-vivo diagnosis but may be applied to an ultrasonic probe for extra-body diagnosis.

超音波診断装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of an ultrasound diagnosing device. 超音波診断装置の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of an ultrasonic diagnosing device. 超音波トランスデューサの拡大図である。It is an enlarged view of an ultrasonic transducer. 超音波トランスデューサの別の実施形態を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows another embodiment of an ultrasonic transducer. 超音波トランスデューサのさらに別の実施形態を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows another embodiment of an ultrasonic transducer. 超音波トランスデューサのさらに別の実施形態を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows another embodiment of an ultrasonic transducer. 超音波トランスデューサのさらに別の実施形態を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows another embodiment of an ultrasonic transducer.

Explanation of symbols

２超音波診断装置
１０超音波内視鏡
１１超音波観測器
１２挿入部
１２ａ先端
１７超音波トランスデューサ
１８撮像素子
２０圧電素子
２１バッキング材
２１ａ、２１ｂ表面、裏面
２２ＣＰＵ
３０溝
４０超音波散乱材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Ultrasonic diagnostic apparatus 10 Ultrasound endoscope 11 Ultrasonic observation device 12 Insertion part 12a Tip 17 Ultrasonic transducer 18 Imaging element 20 Piezoelectric element 21 Backing material 21a, 21b Surface, back surface 22 CPU
30 groove 40 ultrasonic scattering material

Claims

An ultrasonic transducer having a backing material and a piezoelectric element disposed on a surface of the backing material,
An ultrasonic transducer characterized in that a groove for preventing ultrasonic waves from reflecting in the direction of the front surface or the direction of a piezoelectric element that receives an echo signal from a living body is formed on the back surface of the backing material.

The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein an ultrasonic scattering material is added to at least a portion of the backing material where the groove is formed.

The ultrasonic transducer according to claim 1 or 2, wherein the groove is formed by using any one of sandblasting, dicing, embossing, and mold forming.

The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the backing material has a curvature.

A manufacturing method of an ultrasonic transducer having a backing material and a piezoelectric element disposed on the surface of the backing material,
And a step of forming a groove on the back surface of the backing material for preventing ultrasonic waves from reflecting in the direction of the surface or in the direction of a piezoelectric element that receives an echo signal from a living body. A method of manufacturing an acoustic transducer.

6. The method of manufacturing an ultrasonic transducer according to claim 5, further comprising a step of adding an ultrasonic scattering material to at least a portion of the backing material where the groove is formed.

The method for manufacturing an ultrasonic transducer according to claim 5 or 6, wherein the groove is formed by using any one of sandblasting, dicing, embossing, and mold forming.

An ultrasonic probe comprising the ultrasonic transducer according to any one of claims 1 to 4.

The ultrasonic probe according to claim 8, wherein the ultrasonic probe is used for in-vivo diagnosis used by being inserted into a body cavity.

The ultrasonic probe according to claim 8 or 9, wherein an image pickup device for acquiring an optical image of a required part of a living body is incorporated.