JP2009160068A - Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic equipment using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波診断装置に使用される超音波探触子(プローブ)およびそれを用いる超音波診断装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic probe (probe) used in an ultrasonic diagnostic apparatus and an ultrasonic diagnostic apparatus using the same.
前記超音波診断装置は、超音波パルス反射法により、体表から生体内の軟組織の断層像を無侵襲に得る医療用画像機器である。この超音波診断装置は、他の医療用画像機器に比べ、小型で安価、X線などの被爆がなく安全性が高い、ドップラー効果を応用して血流イメージングが可能等、多くの特長を有し、循環器系(心臓の冠動脈)、消化器系(胃腸)、内科系(肝臓、膵臓、脾臓)、泌尿科系(腎臓、膀胱)、および産婦人科系などで広く利用されている。 The ultrasonic diagnostic apparatus is a medical imaging device that non-invasively obtains a tomographic image of a soft tissue in a living body from a body surface by an ultrasonic pulse reflection method. Compared to other medical imaging equipment, this ultrasound diagnostic device has many features such as small size, low cost, high safety without exposure to X-rays, and blood flow imaging using the Doppler effect. It is widely used in the circulatory system (coronary artery of the heart), digestive system (gastrointestinal), internal medicine system (liver, pancreas, spleen), urology system (kidney, bladder), and obstetrics and gynecology.
このような医療用超音波診断装置に使用される超音波探触子は、高感度、高解像度の超音波の送受信を行うために、圧電セラミックの圧電効果が一般的に利用される。この場合、送信用圧電振動子には、単一圧電振動子であるシングル型探触子または複数の圧電振動子を1次元または2次元に配置したアレイ型探触子がよく使用される。アレイ型は精細な画像を得ることができるので、医療用として広く普及している。しかしながら、高精細化のための素子数の増大に伴い、開口面積を大きくすべき必要があるところ、寧ろ、使い勝手から狭くなる傾向があり、密な圧電振動子の集積は、素子に電圧の負荷がかかり、稼働時には温度が上昇し、素子の感度に悪影響を与えている。そのため、放熱の工夫が必要となっている。 An ultrasonic probe used in such a medical ultrasonic diagnostic apparatus generally uses the piezoelectric effect of a piezoelectric ceramic in order to transmit and receive high-sensitivity and high-resolution ultrasonic waves. In this case, a single-type probe that is a single piezoelectric vibrator or an array-type probe in which a plurality of piezoelectric vibrators are arranged one-dimensionally or two-dimensionally is often used as the transmitting piezoelectric vibrator. Since the array type can obtain a fine image, it is widely used for medical purposes. However, with the increase in the number of elements for higher definition, the aperture area needs to be increased. On the contrary, there is a tendency to become narrower from the viewpoint of ease of use. The temperature rises during operation, adversely affecting the sensitivity of the device. Therefore, a device for heat dissipation is necessary.
そこで、特許文献1には、圧電振動子およびその駆動用の回路基板のそれぞれに熱伝導性の良好な板を取付け、探触子から離れた所へ発生した熱を伝搬させて、放熱フィンとなっているその板の他端側をファンで冷却している。
Therefore, in
一方、特許文献2には、圧電振動子の後背部に使用するバッキング材内部に、熱伝導性ファイバーを設けて放熱を行うことが示されている。また、特許文献3には、圧電振動子とケースとの間に充填される防水用モールド材に、中空金属材を混入することで、放熱性を高めることが示されている。
前記特許文献1の従来技術では、圧電振動子の冷却は充分に行え、したがって圧電振動子の温度上昇による画質の劣化を抑えることができる。しかしながら、熱伝導性の良好な板や放熱フィンなど、探触子部分は従来とさほど変らない大きさであっても、周囲に余計な放熱のための機構が必要となり、大型化するという問題がある。一方、特許文献2や特許文献3の従来技術では、圧電振動子の冷却を充分に行うことができず、また放熱側の筐体などが過熱したりするという問題がある。
In the prior art disclosed in
本発明の目的は、小型化可能な構成で超音波送受信子の充分な冷却を行うことができる超音波探触子およびそれを用いる超音波診断装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an ultrasonic probe capable of sufficiently cooling an ultrasonic transmitter / receiver with a structure that can be miniaturized, and an ultrasonic diagnostic apparatus using the ultrasonic probe.
本発明の超音波探触子は、超音波送受信子から被検体内に超音波を送信し、前記被検体内で反射された超音波を前記超音波送受信子で受信して受信信号を得て、その受信信号に基づく画像を表示する超音波診断装置に使用される超音波探触子おいて、筒状に形成されて両端部に電極を有する圧電素子が複数段接続されるとともに、入力側となる一方の端部側の流路面積が出力側となる他方の端部側の流路面積より狭く形成されて成るポンプ本体と、前記各段の圧電素子の電極間に、前記筒の内径が拡大した後縮小させる電圧を入力側から出力側へ順次印加してゆくことで、前記超音波送受信子へ冷却媒体を供給させる制御電源とを備えて構成される圧電素子ポンプを含むことを特徴とする。 The ultrasonic probe of the present invention transmits an ultrasonic wave from an ultrasonic transmitter / receiver into a subject, receives an ultrasonic wave reflected in the subject by the ultrasonic transmitter / receiver, and obtains a received signal. In an ultrasonic probe used in an ultrasonic diagnostic apparatus for displaying an image based on the received signal, a plurality of piezoelectric elements formed in a cylindrical shape and having electrodes at both ends are connected to the input side. The inner diameter of the cylinder is between the pump body formed so that the flow area on one end side becomes narrower than the flow area on the other end side on the output side, and the electrodes of the piezoelectric elements in each stage. And a piezoelectric power pump configured to include a control power source for supplying a cooling medium to the ultrasonic wave transmitter / receiver by sequentially applying a voltage to be reduced after being enlarged from the input side to the output side. And
上記の構成によれば、超音波送受信子から被検体内に超音波を送信し、前記被検体内で反射された超音波を前記超音波送受信子で受信して受信信号を得て、その受信信号に基づく画像を表示する超音波診断装置に使用される超音波探触子おいて、前記超音波送受信子へ冷却媒体を供給する圧電素子ポンプを設ける。その圧電素子ポンプは、円筒状などの筒状に形成されて両端部に電極を有する圧電素子が複数段接続されるとともに、入力側となる一方の端部側の流路面積が出力側となる他方の端部側の流路面積より狭く形成されて成るポンプ本体と、前記各段の圧電素子の電極間に、前記筒の内径が拡大した後縮小させる電圧を入力側から出力側へ順次印加してゆく制御電源とを備えて構成され、前記のような電圧印加によってポンプ本体では、先ず入力側の筒が拡大して、入力側および次段の筒側から冷却媒体を吸込み、縮小すると流路面積の差によって前記流体は次段の筒側へ押出され、以降、各段の圧電素子は、冷却媒体を吸込み、押出すポンプ動作を、入力側から出力側へ順に行う。すなわち、ポンプ本体が、言わば腸の蠕動運動のようにして、冷却媒体を押出してゆく。 According to the above configuration, an ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic transceiver into the subject, and the ultrasonic wave reflected in the subject is received by the ultrasonic transceiver to obtain a reception signal, and the reception In an ultrasonic probe used in an ultrasonic diagnostic apparatus for displaying an image based on a signal, a piezoelectric element pump for supplying a cooling medium to the ultrasonic transmitter / receiver is provided. The piezoelectric element pump is formed in a cylindrical shape such as a cylinder and is connected to a plurality of stages of piezoelectric elements having electrodes at both ends, and the flow area on one end side which is the input side is the output side Sequentially applied from the input side to the output side between the pump body, which is formed narrower than the flow path area on the other end side, and the electrodes of the piezoelectric elements at each stage, after the inner diameter of the cylinder is enlarged In the pump body by the voltage application as described above, the input side cylinder first expands, sucks the cooling medium from the input side and the next stage cylinder side, and flows when the cooling medium is reduced. The fluid is pushed out to the cylinder side of the next stage due to the difference in the path area. Thereafter, the piezoelectric element of each stage performs the pumping operation of sucking and pushing out the cooling medium in order from the input side to the output side. That is, the pump body pushes out the cooling medium in the manner of a peristaltic movement of the intestine.
したがって、前記超音波送受信子の冷却を、ファンなどに比べて大幅に小型化可能で、低消費電力な構成で実現することができる。 Therefore, the cooling of the ultrasonic transmitter / receiver can be realized with a configuration that can be significantly reduced in size and consumes less power than a fan or the like.
また、本発明の超音波探触子では、前記圧電素子ポンプが吐出する前記冷却媒体は、空気であることを特徴とする。 In the ultrasonic probe of the present invention, the cooling medium discharged from the piezoelectric element pump is air.
上記の構成によれば、前記超音波送受信子を送風によって冷却する。 According to said structure, the said ultrasonic transmitter / receiver is cooled by ventilation.
したがって、前記超音波送受信子およびその周辺に冷却のための特別な構成を設ける必要はなく、超音波送受信子の性能を高めることができるとともに、熱を持った空気は探触子外に排出されるので、該探触子上に排熱のための構成を設ける必要がなく、筐体等が過熱することもない。 Therefore, it is not necessary to provide a special structure for cooling the ultrasonic transmitter / receiver and its surroundings, and the performance of the ultrasonic transmitter / receiver can be improved, and the heated air is discharged outside the probe. Therefore, it is not necessary to provide a configuration for exhaust heat on the probe, and the housing or the like is not overheated.
さらにまた、本発明の超音波探触子では、前記空気の流速は、10cm/秒以上であることを特徴とする。 Furthermore, in the ultrasonic probe of the present invention, the flow velocity of the air is 10 cm / second or more.
上記の構成によれば、前記超音波送受信子の温度上昇を抑え、良好な画質を維持し続けることができる。 According to said structure, the temperature rise of the said ultrasonic transmitter / receiver can be suppressed, and a favorable image quality can be maintained.
また、本発明の超音波探触子では、前記空気は、探触子内の電磁波シールド壁に沿って導入されることを特徴とする。 In the ultrasonic probe of the present invention, the air is introduced along an electromagnetic wave shielding wall in the probe.
上記の構成によれば、空気の流路を特別に設ける必要がなくなる。 According to said structure, it becomes unnecessary to provide the air flow path specially.
さらにまた、本発明の超音波診断装置は、前記の超音波探触子を用いることを特徴とする。 Furthermore, the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is characterized by using the above-mentioned ultrasonic probe.
上記の構成によれば、探触子の小型化が可能な超音波診断装置を実現することができる。 According to said structure, the ultrasonic diagnosing device in which a probe can be reduced in size can be implement | achieved.
本発明の超音波探触子は、以上のように、筒状に形成されて両端部に電極を有する圧電素子が複数段接続されるとともに、入力側となる一方の端部側の流路面積が出力側となる他方の端部側の流路面積より狭く形成されて成るポンプ本体と、前記各段の圧電素子の電極間に、前記筒の内径が拡大した後縮小させる電圧を入力側から出力側へ順次印加してゆくことで、超音波送受信子へ冷却媒体を供給させる制御電源とを備えて構成される圧電素子ポンプを設ける。 As described above, the ultrasonic probe of the present invention is formed in a cylindrical shape and is connected to a plurality of stages of piezoelectric elements having electrodes at both ends, and the flow area on one end side serving as the input side Between the pump body formed to be narrower than the flow path area on the other end side on the output side and the electrodes of the piezoelectric elements at each stage, the voltage to be reduced after the inner diameter of the cylinder is enlarged from the input side A piezoelectric element pump including a control power source for supplying a cooling medium to the ultrasonic transmitter / receiver by sequentially applying to the output side is provided.
それゆえ、前記超音波送受信子の冷却を、ファンなどに比べて大幅に小型化可能で、低消費電力な構成で実現することができる。 Therefore, the cooling of the ultrasonic transmitter / receiver can be realized with a configuration that can be significantly reduced in size and consumes less power than a fan or the like.
さらにまた、本発明の超音波診断装置は、以上のように、前記の超音波探触子を用いる。 Furthermore, the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention uses the above-described ultrasonic probe as described above.
それゆえ、探触子の小型化が可能な超音波診断装置を実現することができる。 Therefore, an ultrasonic diagnostic apparatus capable of downsizing the probe can be realized.
以下、本発明の実施の一形態について説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明内において様々な態様が含まれる。 Hereinafter, although one embodiment of the present invention is described, the present invention is not limited to this embodiment, and various aspects are included in the present invention.
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の一形態に係る超音波探触子1の断面図である。この超音波探触子1は、大略的に、電源供給や診断用の画像を表示したり印字出力したりする診断装置本体から延びる同軸ケーブル2の先端に取付けられ、掌大の筐体3内に、超音波送受信子10に、その駆動回路基板4,5が収納されて成る。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an
前記筐体3において、前記同軸ケーブル2が引込まれた側とは反対側には開口6が形成されており、その開口6から前記超音波送受信子10が被検体に臨む。前記駆動回路基板4,5には、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等が実装されており、前記診断装置本体からの駆動信号に応答して前記超音波送受信子10から被検体内に超音波を送信し、前記被検体内で反射された超音波が前記超音波送受信子10で受信されて得られた受信信号を適宜処理して、前記診断装置本体へ出力し、前記受信信号に基づく画像を表示させる。
In the
前記超音波送受信子10は、様々な態様に構成することが可能であるが、図1の例では、圧電振動子をアレイ状に並べた圧電素子群11の前面に2つの整合層12,13を、背面にダンパー14を設けて構成されている。前記圧電素子群11としては、32×32素子の2次元配置のリニアアレイを使用している。前記圧電振動子は、市販のPZT粉末から公知の手法によってグリーンシートを作成し、1200℃で焼結した後、ダイシングソーで前記32×32のアレイ状に素子を形成し、さらに銀焼き付けで配線を形成して作成することができる。前記PZTの周波数定数としては、2200Hz・mのものを使用し、したがって629μmの厚さで3.5MHzの共振周波数を得ている。前記整合層12,13はシリコン樹脂から成り、前記ダンパー(バッキング材)14はタングステン粉末をエポキシ樹脂で固めて作成している。このように構成される超音波送受信子10および上述の駆動回路基板4,5の配置は、適宜選択されればよい。
The
上述のように構成される超音波探触子1において、注目すべきは、本発明では、前記超音波送受信子10へ冷却空気を供給する圧電素子ポンプ21が設けられていることである。その圧電素子ポンプ21は、ポンプ本体22と、それを駆動する制御電源23とを備えて構成される。本実施の形態では、前記ポンプ本体22は、筐体3の同軸ケーブル2が引込まれた側において、その同軸ケーブル2を挟んで対称な位置に一対で設けられており、該ポンプ本体22側が吸気孔24となり、これに対応して、前記超音波送受信子10付近に一対で排気孔28が設けられ、それらの間は、電磁波の漏洩防止用のシールド壁26を流路として、矢印で示すように前記冷却空気が流れる。前記制御電源23は、前記駆動回路基板5に実装される前記ASICやFPGA等で実現される。
In the
図2は、前記ポンプ本体22の構造を示す図であり、(a)は側面図であり、(b)は上面図である。このポンプ本体22は、図3に示すような円筒状に形成され、その両端部に電極22bを有する圧電素子22aが複数段(図2の例では6段)接続されるとともに、入力側となる一方の端部側がキャップ25で閉塞され、かつそのキャップ25に前記吸気孔24が形成されて構成される。前記キャップ25は、円筒状の圧電素子22aに連なる円筒部25aと、その一方の端部を閉塞する端板25bとを備えて構成され、前記円筒部25aに前記吸気孔24が形成される(図2の例では周方向に等間隔に4つ)ことで、ポンプ本体22の流路面積は、吸気側が排気側に比べて狭くなっている。前記流路面積は、圧電素子22aの内周の軸直角断面績に対して、吸気孔24の軸直角断面績が、半分以下、特に四分の1以下程度にすることが好ましく、また吸気孔24の個数は任意であり、さらに吸気孔24が端板25bに設けられていてもよい。
2A and 2B are diagrams showing the structure of the pump
前記圧電素子22aは、たとえば圧電フィルムを打ち抜き切断することによって成型することができる。ここに使用される材料には、圧電性を示す無機材料や有機材料を使用することができる。無機材料としては、広く使用されているPZT(鉛、ジルコニウム、チタンの合金)、脱鉛化を図ったチタン酸バリウムや鉛の代わりにニオブやビスマスを使用した無機材料、ポリ弗化ビニリデン、弗化ビニリデンと3弗化エチレンとの共重合体、ポリシアノビニリデン、ポリウレアなどを使用することができる。無機材料は、前記のようにフィルムから打ち抜きによって円筒の形に成型した前駆物質を、700℃から1300℃の範囲で焼成して成型することができる。有機材料の場合は、フィルムに成型後、切断打ち抜きによって成型することができる。
The
前記電極22bとしては、金、白金、銀、銅、アルミ、真鍮などを選択することができる。円筒の大きさとしては、外径が50μm〜10mm、長さ(高さ)が1μm〜1cmの範囲を選択するのが好ましい。そして、前記電極22bは、図4で示すように、一直線に縦続接続された各圧電素子22a間で、相互に逆方向に電界が発生するように並列に接続されている。
Gold, platinum, silver, copper, aluminum, brass, or the like can be selected as the
したがって、前記制御電源23から各圧電素子22aの電極25b間に、吸気孔24から数えて、奇数番目の圧電素子と偶数番目の圧電素子とに相互に逆極性(180°位相が異なる)の交番電圧を与えると、或るタイミングでは図5(a)で示すように奇数番目の圧電素子の内径が拡大し、偶数番目の圧電素子の内径が縮小し、次のタイミングではその逆に図5(b)で示すように奇数番目の圧電素子の内径が縮小し、偶数番目の圧電素子の内径が拡大する。したがって、各圧電素子22aは、電極22bの位置を節として、太ったり細ったりして、言わば腸の蠕動運動のような動作を行い、前記流路面積の差から、閉塞されている入力側から、開放されている出力側へ空気を押出してゆく。
Therefore, between the
前記圧電素子22aの共振周波数は、100kHzより低いと可聴音が響くようになり、受診者に不快音を与えるので好ましくなく、また100MHzを超えるような圧電素子を形成する場合には、該圧電素子のポンプ効率が低下するので好ましくなく、このため100kHz〜100MHzの間で任意に選択されればよい。その中でも、200kHz〜20MHzが好ましく、400kHz〜10MHzが最も好ましい。
If the resonance frequency of the
図6〜図8は、本願発明者の実験結果を示すグラフである。実験に際して、前記ポンプ本体22の圧電素子22aには、周波数定数1900Hz・mのPZT圧電素子を使用し、1単位素子として、長さ(高さ)tmを1.9mm(1MHz共振)、外径tzを5mm、内径txを4mmとした。この素子を6段重ねて、内径1mmの吸気孔24を4個設けた端板25bで閉塞し、各電極22bに配線を施した。配線後は、ポリイミド膜で絶縁を行い、2つのポンプ本体22を超音波探触子1に設置した。そして、圧電素子22aへの印加電圧を変化させて、吸入量の変化を見たのが図6である。前記制御電源23からの駆動周波数は共振周波数の1MHzであり、駆動電圧を変化させたときの外気吸入速度の変化を示している。駆動電圧を上げるに従い、吸入速度が上昇しており、前記超音波送受信子10をより強い風で冷却し、温度上昇を抑えることができる。排熱は、前記排気孔28から行われ、筐体3は、むしろシールド壁26に沿って流れる前記空気によって、内側から冷却される。
6 to 8 are graphs showing the experimental results of the inventors of the present application. In the experiment, a PZT piezoelectric element having a frequency constant of 1900 Hz · m is used as the
図7は、超音波送受信子10の使用時間に対する温度上昇の測定結果を示すグラフである。前記圧電素子22aに印加する電圧を、0Vから60Vまで変化している。電圧を60Vまで昇圧すると、温度上昇が抑えられていることが理解される。したがって、この図7から、温度上昇を抑えられる電圧として前記60V、それに対応して前述の図6から、温度上昇を抑えられる吸入速度として、10cm/秒以上が得られる。
FIG. 7 is a graph showing the measurement result of the temperature rise with respect to the usage time of the
ここで、図8には、圧電素子22aの印加電圧が0V、すなわち冷却を行わなかった場合の画質変化を示す。超音波送受信子10の温度上昇は、図7のグラフと同様である。画質は、温度上昇に伴って悪くなってゆき、温度上昇が止まると、そのレベルを維持する。この図8での画質の評価は、前記診断装置本体の表示パネルに表示された画像を目視することで行い、最も優れる画像を「優」、優れている画像を「良」、普通の画像を「可」、画質が劣るものを「劣」と評価している。本願発明のように前記駆動電圧で60V、吸入速度で10cm/秒以上で冷却を行うことで、前述の図7で示すように、温度上昇は殆どなく、したがってこの図9で示すような画質の劣化はなく、解像度、鮮鋭性、スペックルノイズの低減の現象が観察された。こうして、超音波送受信子10の温度上昇を抑えることで、鮮明な画像を安定に得ることができる。
Here, FIG. 8 shows a change in image quality when the applied voltage of the
以上のように、本実施の形態の超音波探触子1では、筒状に形成されて両端部に電極22bを有する圧電素子22aが複数段接続され、入力側となる一方の端部側にキャップ25が設けられて、流路面積が出力側となる他方の端部側より狭く形成されて成るポンプ本体22と、前記各段の圧電素子22aの電極22b間に、前記筒の内径が拡大した後縮小させる電圧を入力側から出力側へ順次印加してゆくことで、超音波送受信子10へ冷却空気を供給させる制御電源23とを備えて成る圧電素子ポンプ21を設けるので、前記超音波送受信子10の冷却を、ファンなどに比べて大幅に小型化可能な構成で実現することができる。また、消費電力も、同じ冷却効果を得るにあたって、冷却ファンの場合の半分以下とすることができる。さらにまた、大面積な放熱フィンを設けたり、診断装置本体側から同軸ケーブル2中を通して送風したりする構成に比べて、低コスト化を図ることもできる。
As described above, in the
また、前記圧電素子ポンプ21が吐出する冷却媒体を空気として、前記超音波送受信子10を送風によって冷却することで、前記超音波送受信子10およびその周辺に冷却のための特別な構成を設ける必要はなく、超音波送受信子10の性能を高めることができるとともに、熱を持った空気は探触子1外に排出されるので、該探触子1上に排熱のための構成を設ける必要がなく、筐体3等が過熱することもない。しかも前記空気を、探触子1内の電磁波シールド壁26に沿って導入することで、空気の流路を特別に設ける必要がない。
In addition, it is necessary to provide a special configuration for cooling the
[実施の形態2]
図9は、本発明の実施の他の形態に係る超音波探触子におけるポンプ本体32の側面図であり、前述の図2で示すポンプ本体22に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、このポンプ本体32では、各圧電素子22aの電極22b間に絶縁層33が介在されており、図示しない制御電源からは、各圧電素子22aを個別に制御する電圧が印加されることである。すなわち、前述のポンプ本体22では、隣接する圧電素子間の電極は共用であり、単に180°位相の異なる電圧が印加されただけであったのに対して、このポンプ本体32では、隣接する圧電素子間の電極を切離し、各圧電素子22aに細かな位相を行うようにしたことである。したがって、前記蠕動運動がより滑らかになり、同じ条件で駆動しても、前記ポンプ本体32に比べて、吐出空気量を大きくすることができる。
[Embodiment 2]
FIG. 9 is a side view of a pump
このような圧電素子ポンプは、超音波探触子に限らず、他の微細加工(MEMS)材料に応用することができる。たとえば、生化学の分野の血液循環ポンプに応用することができる、また遺伝子診断のDNA分離回路に使用することもできる。ここで、従来の超音波ポンプは、送液管に超音波振動子を接触させてその振動が管に伝達して送液するタイプであり、振動子により管が摩耗する欠点があったが、本実施の形態の圧電素子ポンプは、送液管が直接超音波振動子であるので、摩耗がなく、損傷しないという利点を有する。超音波振動子が弗化ビニリデンである超音波振動子は、薬液耐性も高いので、応用範囲を広くすることができる。本発明は空冷を基本としているが、水冷に使用することもできる。水冷の場合、防腐剤等を入れても化学反応をしにくい素材を選択すると有用である。 Such a piezoelectric element pump can be applied not only to an ultrasonic probe but also to other microfabrication (MEMS) materials. For example, it can be applied to blood circulation pumps in the field of biochemistry, and can also be used in DNA separation circuits for genetic diagnosis. Here, the conventional ultrasonic pump is a type in which an ultrasonic vibrator is brought into contact with a liquid feeding pipe, and the vibration is transmitted to the pipe to feed the liquid. The piezoelectric element pump according to the present embodiment has an advantage that it is not worn and damaged because the liquid feeding pipe is a direct ultrasonic vibrator. An ultrasonic vibrator in which the ultrasonic vibrator is vinylidene fluoride has high chemical resistance, and thus can be applied to a wide range. Although the present invention is based on air cooling, it can also be used for water cooling. In the case of water cooling, it is useful to select a material that hardly reacts with chemicals even if a preservative is added.
なお、本発明の思想の範囲において、当業者であれば、各種の改変更例および修正例を容易に想起するものであるが、それら改変例および修正例についても本発明の範囲に属するものと理解されるものである。 In the scope of the idea of the present invention, those skilled in the art can easily conceive various modified examples and modified examples, and these modified examples and modified examples also belong to the scope of the present invention. It is understood.
1 超音波探触子
2 同軸ケーブル
3 筐体
4,5 駆動回路基板
6 開口
10 超音波送受信子
11 圧電素子群
12,13 整合層
14 ダンパー
21 圧電素子ポンプ
22 ポンプ本体
22a 圧電素子
22b 電極
23 制御電源
24 吸気孔
25 キャップ
26 シールド壁
28 排気孔
DESCRIPTION OF
Claims (6)
筒状に形成されて両端部に電極を有する圧電素子が複数段接続されるとともに、入力側となる一方の端部側の流路面積が出力側となる他方の端部側の流路面積より狭く形成されて成るポンプ本体と、前記各段の圧電素子の電極間に、前記筒の内径が拡大した後縮小させる電圧を入力側から出力側へ順次印加してゆくことで、前記超音波送受信子へ冷却媒体を供給させる制御電源とを備えて構成される圧電素子ポンプを含むことを特徴とする超音波探触子。 An ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic transmitter / receiver into the subject, the ultrasonic wave reflected in the subject is received by the ultrasonic transmitter / receiver, a received signal is obtained, and an image based on the received signal is displayed. In an ultrasound probe used in an ultrasound diagnostic apparatus,
A plurality of piezoelectric elements that are formed in a cylindrical shape and have electrodes at both ends are connected, and the flow area on one end that is the input side is greater than the flow area on the other end that is the output side The ultrasonic transmission / reception is performed by sequentially applying from the input side to the output side a voltage to be reduced after the inner diameter of the cylinder is enlarged between the narrowly formed pump body and the electrodes of the piezoelectric elements at each stage. An ultrasonic probe comprising a piezoelectric element pump configured to include a control power source for supplying a cooling medium to the child.
前記各段の圧電素子の電極間に、前記筒の内径が拡大した後縮小させる電圧を入力側から出力側へ順次印加してゆくことで、前記超音波送受信子へ冷却媒体を供給させる制御電源とを備えて構成されることを特徴とする圧電素子ポンプ。 A plurality of piezoelectric elements that are formed in a cylindrical shape and have electrodes at both ends are connected, and the flow area on one end that is the input side is greater than the flow area on the other end that is the output side A pump body formed narrowly;
A control power supply for supplying a cooling medium to the ultrasonic transceiver by sequentially applying a voltage to be reduced after the inner diameter of the cylinder is enlarged between the electrodes of the piezoelectric elements at each stage from the input side to the output side. And a piezoelectric element pump.
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| JP2007340110A JP2009160068A (en) | 2007-12-28 | 2007-12-28 | Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic equipment using the same |
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|---|---|---|---|---|
| WO2013008447A1 (en) * | 2011-07-14 | 2013-01-17 | パナソニック株式会社 | Analysis device and analysis method |
| US10368845B2 (en) | 2014-04-14 | 2019-08-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Ultrasonic probe |
| JP2024087069A (en) * | 2016-12-04 | 2024-06-28 | エコー イメージング,インク. | Low voltage, low power MEMS transducer with direct interconnect capability - Patents.com |
-
2007
- 2007-12-28 JP JP2007340110A patent/JP2009160068A/en active Pending
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