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JP2012096033A - Ultrasonic probe including ceramic layer formed of ceramic element with mutually different thickness, and ultrasonic system using the same - Google Patents

Ultrasonic probe including ceramic layer formed of ceramic element with mutually different thickness, and ultrasonic system using the same Download PDF

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JP2012096033A
JP2012096033A JP2011240437A JP2011240437A JP2012096033A JP 2012096033 A JP2012096033 A JP 2012096033A JP 2011240437 A JP2011240437 A JP 2011240437A JP 2011240437 A JP2011240437 A JP 2011240437A JP 2012096033 A JP2012096033 A JP 2012096033A
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ultrasonic
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ceramic layer
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JP2011240437A
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Jung Bae Kim
チョン ベ キム，
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Samsung Medison Co Ltd
Original Assignee
Samsung Medison Co Ltd
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Abstract

【課題】変換素子内のセラミック素子の厚さを異にしてセラミック層を形成することによって、フォーカスの特性および低周波数帯域幅(ｂａｎｄｗｉｄｔｈ)を拡大させることができる超音波プローブおよびそれを用いた超音波システムを提供すること。
【解決手段】本発明における超音プローブは、セラミック層を備える少なくとも1つの変換素子を備え、前記セラミック層は、複数の異なる厚さのセラミック素子を備える。
【選択図】図３An ultrasonic probe capable of expanding a focus characteristic and a low frequency bandwidth by forming a ceramic layer with different thicknesses of ceramic elements in a conversion element and an ultrasonic probe using the same Providing a sonic system.
An ultrasonic probe according to the present invention includes at least one conversion element including a ceramic layer, and the ceramic layer includes a plurality of ceramic elements having different thicknesses.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、超音波システムに関し、特に、互いに異なる厚さのセラミック素子で形成されたセラミック層を備える超音波プローブ及びそれを用いた超音波システムに関する。   The present invention relates to an ultrasound system, and more particularly to an ultrasound probe including ceramic layers formed of ceramic elements having different thicknesses and an ultrasound system using the ultrasound probe.

超音波システムは、無侵襲および非破壊特性を有しており、対象体内部の情報を得るために医療分野で広く用いられている。超音波システムは、対象体を直接切開して観察する外科手術の必要がなく、対象体の内部組織を高解像度の映像で医師に提供することができるため、医療分野で非常に重要なものとして用いられている。   Ultrasound systems have non-invasive and non-destructive properties and are widely used in the medical field to obtain information inside a subject. The ultrasound system is very important in the medical field because it eliminates the need for a surgical operation that directly incises and observes the subject and can provide the doctor with a high-resolution image of the internal tissue of the subject. It is used.

超音波システムは、超音波信号を対象体に送信し、対象体から反射される超音波信号(即ち、超音波エコー信号)を受信する超音波プローブを備える。超音波プローブは、電気的信号と超音波信号を相互に変換する少なくとも1つの変換素子(ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔ)を備える。   The ultrasound system includes an ultrasound probe that transmits an ultrasound signal to an object and receives an ultrasound signal reflected from the object (ie, an ultrasound echo signal). The ultrasonic probe includes at least one transducer element that mutually converts an electrical signal and an ultrasonic signal.

変換素子は、電気的信号に応答して超音波信号を生成し、超音波エコー信号に応答して電気的信号を生成するために、圧電(ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ)素子のようなセラミック層を備える。電気的信号に応答して各変換素子から出力される送信超音波ビームは、セラミック層の特性に応じて高周波または低周波特性を示すようになる。   The conversion element includes a ceramic layer, such as a piezoelectric element, to generate an ultrasonic signal in response to the electrical signal and to generate an electrical signal in response to the ultrasonic echo signal. The transmitted ultrasonic beam output from each conversion element in response to the electrical signal exhibits high frequency or low frequency characteristics depending on the characteristics of the ceramic layer.

送信超音波ビームが高周波特性を有する場合、超音波プローブから近い領域、即ち対象体の浅い領域に対しては超音波ビームの集束特性が良好であるため、解像度が高い映像を得ることができる。一方、超音波プローブから遠い領域、即ち対象体の深い領域に対しては相対的に超音波ビームの浸透が難しいため、送信集束の特性が低下して解像度が落ちる。   When the transmitted ultrasonic beam has a high frequency characteristic, an image with high resolution can be obtained because the focusing characteristic of the ultrasonic beam is good in a region close to the ultrasonic probe, that is, a shallow region of the object. On the other hand, since the penetration of the ultrasonic beam is relatively difficult for a region far from the ultrasonic probe, that is, a deep region of the object, the transmission focusing characteristic is deteriorated and the resolution is lowered.

これとは反対に、送信超音波ビームが低周波特性を有する場合、超音波プローブから近い領域、即ち対象体の浅い領域に対しては高周波特性の送信超音波ビームに比べて解像度が落ちるのに対し、超音波プローブから遠い領域、即ち対象体の深い領域に対しては相対的に超音波ビームの浸透が容易であるため、改善された解像度の映像を得ることができる。従って、対象体の浅い領域だけでなく、深い領域でも改善された解像度の映像を得ることができる超音波プローブが要求されている。   On the other hand, when the transmitted ultrasonic beam has a low frequency characteristic, the resolution is lower in the region close to the ultrasonic probe, that is, in the shallow region of the object than the high frequency characteristic transmitted ultrasonic beam. On the other hand, since the penetration of the ultrasonic beam is relatively easy with respect to a region far from the ultrasonic probe, that is, a deep region of the object, an image with improved resolution can be obtained. Accordingly, there is a demand for an ultrasonic probe that can obtain an image with improved resolution not only in a shallow region of an object but also in a deep region.

特開２００９−２９６０５５号公報JP 2009-296055 A

本発明の課題は、少なくとも1つの変換素子を備え、変換素子におけるセラミック層を異なる厚さの複数のセラミック素子で形成することによって、送受信超音波信号のフォーカス特性および低周波数帯域幅(ｂａｎｄｗｉｄｔｈ)を拡大させることができる超音波プローブおよびそれを用いた超音波システムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide at least one conversion element, and by forming a ceramic layer of the conversion element with a plurality of ceramic elements having different thicknesses, the focus characteristic and the low frequency bandwidth of the transmission / reception ultrasonic signal are reduced. An ultrasonic probe that can be enlarged and an ultrasonic system using the same are provided.

本発明における超音波プローブは、セラミック層を備える少なくとも1つの変換素子を備え、前記セラミック層は、複数の異なる厚さのセラミック素子を備える。   The ultrasonic probe according to the present invention includes at least one conversion element including a ceramic layer, and the ceramic layer includes a plurality of ceramic elements having different thicknesses.

また、本発明における超音波システムは、セラミック層を備える少なくとも1つの変換素子を備え、超音波信号を送受信する超音波プローブを備え、前記セラミック層は、複数の異なる厚さのセラミック素子を備える。   The ultrasonic system according to the present invention includes at least one conversion element including a ceramic layer, and includes an ultrasonic probe that transmits and receives an ultrasonic signal. The ceramic layer includes a plurality of ceramic elements having different thicknesses.

本発明は、異なる厚さのセラミック素子で形成されたセラミック層を備える超音波プローブを用い、さらに長い集束領域(ｆｏｃａｌ ｚｏｎｅ)および帯域幅(ｂａｎｄｗｉｄｔｈ)を期待することができる。   The present invention uses an ultrasonic probe including ceramic layers formed of ceramic elements having different thicknesses, and can expect a longer focal zone and bandwidth.

本発明の実施例における超音波システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the ultrasonic system in the Example of this invention. 本発明の実施例における超音波プローブの断面を概略的に示す図面である。1 is a drawing schematically showing a cross section of an ultrasonic probe in an embodiment of the present invention. 本発明の実施例における各変換素子において、セラミック層の構成を概略的に示す図面である。1 is a drawing schematically showing a configuration of a ceramic layer in each conversion element according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例によって、変換素子から送信される超音波信号のビームプロファイルを示す例示図である。It is an illustration figure which shows the beam profile of the ultrasonic signal transmitted from a conversion element by the Example of this invention. 本発明の他の実施例によって、変換素子から送信される超音波信号のビームプロファイルを示す例示図である。FIG. 6 is an exemplary diagram illustrating a beam profile of an ultrasonic signal transmitted from a transducer according to another embodiment of the present invention.

以下、添付した図面を参照して本発明の実施例を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図１は、本発明の実施例における超音波システムの構成を示すブロック図である。図１を参照すると、超音波システム１０は、超音波プローブ１００、ビーム形成部２００、信号処理部３００、スキャン変換部４００、映像処理部５００およびディスプレイ部６００を備える。超音波システム１００は、メモリのような格納部(図示せず)をさらに備える。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the ultrasound system 10 includes an ultrasound probe 100, a beam forming unit 200, a signal processing unit 300, a scan conversion unit 400, an image processing unit 500, and a display unit 600. The ultrasound system 100 further includes a storage unit (not shown) such as a memory.

超音波プローブ１００は、少なくとも１つの変換素子１１０を備える。超音波プローブ１００は、送信信号生成部(図示せず)から出力される電気的信号である送信信号に応答して超音波信号を対象体に送信し、対象体から反射されたエコー信号を受信する。超音波プローブ１００は、受信したエコー信号に応答して電気的信号である受信信号を出力する。   The ultrasonic probe 100 includes at least one conversion element 110. The ultrasonic probe 100 transmits an ultrasonic signal to an object in response to a transmission signal that is an electrical signal output from a transmission signal generation unit (not shown), and receives an echo signal reflected from the object. To do. The ultrasonic probe 100 outputs a reception signal that is an electrical signal in response to the received echo signal.

ビーム形成部２００は、超音波プローブ１００から出力される受信信号を受信集束して受信集束ビームを形成する。信号処理部３００は、ビーム形成部２００から出力される受信集束ビームに対して包絡線検波処理などを行って超音波映像データを形成する。   The beam forming unit 200 receives and focuses the reception signal output from the ultrasonic probe 100 to form a reception focused beam. The signal processing unit 300 performs an envelope detection process on the received focused beam output from the beam forming unit 200 to form ultrasonic image data.

スキャン変換部４００は、信号処理部３００から出力される超音波映像データを表示可能なデータフォーマットに変換（スキャン変換データ）し、映像処理部５００は、スキャン変換部４００から出力されるスキャン変換データを加工して映像を形成しディスプレイ部６００に伝達する。そして、ディスプレイ部６００は、映像処理部５００で形成された映像を表示する。   The scan conversion unit 400 converts the ultrasound video data output from the signal processing unit 300 into a displayable data format (scan conversion data), and the video processing unit 500 scan-converted data output from the scan conversion unit 400 Is processed to form an image and transmitted to the display unit 600. The display unit 600 displays the image formed by the image processing unit 500.

図２は、本発明の実施例における超音波プローブの断面を概略的に示す。図２を参照すると、超音波プローブ１００は、少なくとも１つの変換素子１１０を備える。また、超音波プローブ１００は、超音波集束のためにレンズおよびメンブレンカバー１２０などをさらに備える。   FIG. 2 schematically shows a cross section of an ultrasonic probe in an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the ultrasonic probe 100 includes at least one conversion element 110. The ultrasonic probe 100 further includes a lens and a membrane cover 120 for ultrasonic focusing.

各変換素子１１０は、電気的信号と超音波信号を相互に変換するためのセラミック層１１２を備える。セラミック層１１２は、不規則な方向に配列された微細結晶の混合物からなり、電気的信号または超音波信号に応答して分極(ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ)される圧電特性を示すことによって、超音波を送信および受信することができる。セラミック層１１２は、ＰＺＴ(ｌｅａｄ ｚｉｒｏｎａｔｅ ｔｉｔａｎａｔｅ)などの圧電素子で形成される。   Each conversion element 110 includes a ceramic layer 112 for mutually converting an electrical signal and an ultrasonic signal. The ceramic layer 112 consists of a mixture of fine crystals arranged in an irregular direction and transmits and receives ultrasonic waves by exhibiting piezoelectric properties that are polarized in response to electrical or ultrasonic signals. can do. The ceramic layer 112 is formed of a piezoelectric element such as PZT (lead zirnate titanate).

また、各変換素子１１０は、セラミック層１１２が電気的信号である送信パルス信号に応答して励起された時、すぐにセラミック層１１２の振動およびセラミック層１１２から出力されて超音波プローブの超音波送信方向の反対方向に伝播される超音波信号を吸収するための吸音層(ｂａｃｋｉｎｇ ｌａｙｅｒ)１１１を備える。吸音層１１１は、セラミック層１１２を形成する圧電素子と類似の音響インピーダンス(ａｃｏｕｓｔｉｃ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ)を有する物質で形成され、吸音層１１０に伝達される超音波を吸収する特性を有するように形成される。   In addition, when each ceramic element 112 is excited in response to a transmission pulse signal which is an electrical signal, each conversion element 110 is immediately output from the vibration of the ceramic layer 112 and the ceramic layer 112 to generate ultrasonic waves of the ultrasonic probe. A sound absorbing layer 111 for absorbing an ultrasonic signal propagated in a direction opposite to the transmission direction is provided. The sound absorbing layer 111 is formed of a material having an acoustic impedance similar to that of the piezoelectric element forming the ceramic layer 112, and has a characteristic of absorbing ultrasonic waves transmitted to the sound absorbing layer 110.

また、各変換素子１１０は、セラミック層１１２と対象体との間の音響インピーダンス差を減らすために、セラミック層１１２を覆う第１整合層(ｍａｔｃｈｉｎｇ ｌａｙｅｒ)１１３および当該第１整合層１１３上に設けられる第２整合層１１４をさらに備える。   In addition, each conversion element 110 is provided on a first matching layer 113 covering the ceramic layer 112 and the first matching layer 113 in order to reduce an acoustic impedance difference between the ceramic layer 112 and the object. The second matching layer 114 is further provided.

本実施例において、第１整合層１１３および第２整合層１１４の厚さは、音響インピーダンスの差を最小化するために、実質的に超音波波長の１/４となり、第１および第２吸音層１１３、１１４の音響インピーダンス値は、セラミック層１１２のインピーダンスと対象体の音響インピーダンスとの中間値を有するように形成することが望ましい。   In this embodiment, the thickness of the first matching layer 113 and the second matching layer 114 is substantially ¼ of the ultrasonic wavelength in order to minimize the difference in acoustic impedance, and the first and second sound absorptions. The acoustic impedance values of the layers 113 and 114 are desirably formed so as to have an intermediate value between the impedance of the ceramic layer 112 and the acoustic impedance of the object.

図３は、本発明の実施例における各変換素子において、セラミック層の構成を概略的に示す図面である。図３を参照すると、セラミック層１１２は、異なる厚さを有する複数のセラミック素子１１２−１、・・・、１１２−ｎからなる。ここで、複数のセラミック素子１１２−１、・・・、１１２−ｎは、セラミックス素子１１２の真ん中に位置したセラミック素子１１２−ｃを中心に、セラミック層１１２の長手方向でセラミックス素子１１２−ｃの両側方向に沿って対称的に形成される。セラミック素子の厚さは、セラミック層１１２での超音波信号の送信方向と垂直な方向、即ち、変換素子の長手（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）方向の厚さである。   FIG. 3 is a drawing schematically showing a configuration of a ceramic layer in each conversion element according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the ceramic layer 112 includes a plurality of ceramic elements 112-1,..., 112-n having different thicknesses. Here, the plurality of ceramic elements 112-1,..., 112-n are formed of the ceramic elements 112-c in the longitudinal direction of the ceramic layer 112 with the ceramic element 112-c positioned in the middle of the ceramic elements 112 as a center. It is symmetrically formed along both side directions. The thickness of the ceramic element is the thickness in the direction perpendicular to the transmission direction of the ultrasonic signal in the ceramic layer 112, that is, in the longitudinal direction of the conversion element.

一般に、セラミック素子の特性上、厚さが厚ければ高周波の特性より低周波の特性が目立つようになる。従って、単一のセラミック素子を用いてセラミック層を形成する場合、単一の周波数範囲の送信および受信特性を有するようになるのに対し、本発明の実施例のように、互いに異なる厚さを有する複数のセラミック素子１１２−１〜１１２−ｎを用いてセラミック層を形成する場合、複数の周波数範囲の送信および受信特性を有するようになる。   In general, as the thickness of the ceramic element increases, the low frequency characteristic becomes more conspicuous than the high frequency characteristic. Therefore, when a ceramic layer is formed using a single ceramic element, it has transmission and reception characteristics in a single frequency range, whereas different thicknesses are used as in the embodiment of the present invention. When a ceramic layer is formed using the plurality of ceramic elements 112-1 to 112-n having the transmission and reception characteristics in a plurality of frequency ranges.

本実施例において、各セラミック素子の厚さがセラミック層１１２の真ん中のセラミック素子１１２−ｃを基準に、セラミック素子１１２−ｃの両側方向に次第に薄くなるように形成することができる。すなわち、セラミック素子１１２−ｃからセラミック素子１１２−１およびセラミック素子１１２−ｎに向かって、各セラミック素子の厚さが徐々に薄くなるように形成することができる。   In this embodiment, the thickness of each ceramic element can be formed so as to gradually become thinner in the both sides of the ceramic element 112-c with reference to the ceramic element 112-c in the middle of the ceramic layer 112. That is, each ceramic element can be formed so that the thickness gradually decreases from the ceramic element 112-c toward the ceramic element 112-1 and the ceramic element 112-n.

また別の形態では、セラミック素子１１２−ｃからセラミック素子１１２−１およびセラミック素子１１２−ｎに向かって、セラミック素子の厚さが段階的に薄くなるように形成することができる。具体的には、セラミック素子１１２−ｃからセラミック素子１１２−１およびセラミック素子１１２−ｎに向かってセラミック素子の厚さが薄くなるが、セラミック素子１１２−（ｃ−１）および１１２−（ｃ−２）の厚さ、セラミック素子１１２−（ｃ−３）および１１２−（ｃ−４）の厚さ・・・・セラミック素子１１２−３および１１２−２の厚さが同じであるように形成することもできる。   In another form, the ceramic element can be formed so that the thickness of the ceramic element gradually decreases from the ceramic element 112-c toward the ceramic element 112-1 and the ceramic element 112-n. Specifically, the thickness of the ceramic element decreases from the ceramic element 112-c toward the ceramic element 112-1 and the ceramic element 112-n, but the ceramic elements 112- (c-1) and 112- (c- 2), ceramic elements 112- (c-3) and 112- (c-4),... Formed so that the ceramic elements 112-3 and 112-2 have the same thickness. You can also.

またさらに、他の形態では、各セラミック素子の厚さと、各セラミック素子を構成する材料との組合せによって、前記複数の周波数範囲の送信および受信特性を得ることもできる。   In still another embodiment, transmission and reception characteristics in the plurality of frequency ranges can be obtained by a combination of the thickness of each ceramic element and the material constituting each ceramic element.

図４は、本発明の実施例によって、セラミック層１１２の両端に行くほどセラミック素子の厚さを薄く形成した時、変換素子から送信される超音波信号のビームプロファイルを概略的に示す図面である。   FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a beam profile of an ultrasonic signal transmitted from a conversion element when the thickness of the ceramic element is reduced toward both ends of the ceramic layer 112 according to an embodiment of the present invention. .

図４に示すように、セラミック層１１２を形成するようになれば、相対的に厚さが厚い真ん中に位置したセラミック素子１１２−ｃから出力される超音波信号は、低周波特性を有するようになって深い領域で送信集束となり、真ん中のセラミック素子１１２−ｃを基準にセラミック層１１２の両側方向に相対的に薄く形成されたセラミック素子１１２−１〜１１２−ｎから出力される超音波信号は、高周波特性を有するようになって浅い領域で送信集束となる。従って、真ん中のセラミック素子１１２−ｃから出力される超音波信号で不十分な高周波特性を、両側のセラミック素子１１２−１〜１１２−ｎから出力される高周波特性の超音波信号を用いて補償することができる。即ち、送信超音波ビームの低周波特性によって相対的に対象体の浅い領域で超音波映像の解像度が低下することを補償することができる。   As shown in FIG. 4, when the ceramic layer 112 is formed, the ultrasonic signal output from the ceramic element 112-c located in the middle where the thickness is relatively thick has low frequency characteristics. Thus, transmission focusing is performed in a deep region, and ultrasonic signals output from the ceramic elements 112-1 to 112-n formed relatively thin on both sides of the ceramic layer 112 with respect to the ceramic element 112-c in the middle are Since it has high frequency characteristics, transmission focusing is performed in a shallow region. Therefore, an insufficient high frequency characteristic with the ultrasonic signal output from the middle ceramic element 112-c is compensated using the high frequency characteristic ultrasonic signals output from the ceramic elements 112-1 to 112-n on both sides. be able to. That is, it is possible to compensate for a decrease in the resolution of the ultrasound image in a relatively shallow region of the object due to the low frequency characteristics of the transmitted ultrasound beam.

また、本発明の他の実施例において、各セラミック素子の厚さがセラミック層１１２の真ん中のセラミック素子１１２−ｃを基準に、セラミック層１１２の長手方向でセラミックス素子１１２−ｃの両側方向に沿って次第に厚く形成することもできる。図５は、本発明の実施例によって、セラミック層１１２の両端に行くほどセラミック素子の厚さを厚く形成した時、変換素子から送信される超音波信号のビームプロファイルを概略的に示す図面である。   In another embodiment of the present invention, the thickness of each ceramic element is along the both sides of the ceramic element 112-c in the longitudinal direction of the ceramic layer 112 with respect to the ceramic element 112-c in the middle of the ceramic layer 112. The thickness can be gradually increased. FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a beam profile of an ultrasonic signal transmitted from a conversion element when the thickness of the ceramic element is increased toward both ends of the ceramic layer 112 according to an embodiment of the present invention. .

図５に示すようにセラミック層１１２を形成するようになれば、相対的に厚さが薄い真ん中に位置したセラミック素子１１２−ｃから出力される超音波信号は、高周波特性を有するようになって浅い領域で送信集束となり、真ん中のセラミック素子１１２−ｃを基準にセラミック層１１２の両側方向に相対的に厚く形成されたセラミック素子１１２−１〜１１２−ｎから出力される超音波信号は、低周波特性を有するようになって深い領域で送信集束となる。従って、真ん中のセラミック素子１１２−ｃから出力される超音波信号で不十分な低周波特性を、両側のセラミック素子１２−１〜１１２−ｎから出力される低周波特性の超音波信号を用いて補償することができる。即ち、送信超音波ビームの高周波特性によって相対的に対象体の深い領域で超音波映像の解像度が低下されることを補償することができる。   If the ceramic layer 112 is formed as shown in FIG. 5, the ultrasonic signal output from the ceramic element 112-c located in the middle of the relatively thin thickness has high frequency characteristics. The ultrasonic signal output from the ceramic elements 112-1 to 112-n that becomes transmission-focused in a shallow region and is relatively thick on both sides of the ceramic layer 112 with respect to the middle ceramic element 112-c is low. Since it has frequency characteristics, transmission focusing is performed in a deep region. Accordingly, the low frequency characteristics that are insufficient with the ultrasonic signal output from the middle ceramic element 112-c are used by using the low frequency characteristics ultrasonic signals output from the ceramic elements 12-1 to 112-n on both sides. Can be compensated. That is, it is possible to compensate for a reduction in the resolution of the ultrasound image in a relatively deep region of the object due to the high-frequency characteristics of the transmitted ultrasound beam.

なお、本発明の他の実施例においても、本発明の実施例の別の形態のように、セラミック素子の厚さが段階的に厚くなるように形成することもできる。   In another embodiment of the present invention, the ceramic element can be formed so that the thickness of the ceramic element gradually increases as in another embodiment of the embodiment of the present invention.

本発明は、望ましい実施例によって説明および例示をしたが、当業者であれば添付した特許請求の範囲の事項および範疇を逸脱することなく、様々な変形および変更が可能である。   Although the invention has been described and illustrated by way of preferred embodiments, various modifications and changes can be made by those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the appended claims.

１０ 超音波システム
１００ 超音波プローブ
２００ ビーム形成部
３００ 信号処理部
４００ スキャン変換部
５００ 映像処理部
６００ ディスプレイ部
１１０ 変換素子
１１１ 吸音層
１１２セラミック層
１１２−１〜１１２−ｎ セラミック素子
１１２−ｃ 真ん中のセラミック素子
１１３ 第１整合層
１１４ 第２整合層
１２０ レンズ、メンブレン DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ultrasonic system 100 Ultrasonic probe 200 Beam forming part 300 Signal processing part 400 Scan conversion part 500 Image processing part 600 Display part 110 Conversion element 111 Sound absorption layer 112 Ceramic layer 112-1 to 112-n Ceramic element 112-c Middle Ceramic element 113 First matching layer 114 Second matching layer 120 Lens, membrane

Claims (14)

超音波信号を送受信する超音波プローブであって、
セラミック層を備える少なくとも1つの変換素子を備え、
前記セラミック層は、複数の異なる厚さのセラミック素子を備えることを特徴とする超音波プローブ。 An ultrasonic probe that transmits and receives an ultrasonic signal,
Comprising at least one conversion element comprising a ceramic layer;
The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the ceramic layer includes a plurality of ceramic elements having different thicknesses. 前記セラミック層は、
前記セラミック層の中心に位置する第１セラミック素子と、
前記第１セラミック素子を中心に超音波信号の送信方向と垂直な方向で前記第１セラミック素子の両側方向に沿って形成される複数の第２セラミック素子と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。 The ceramic layer is
A first ceramic element located in the center of the ceramic layer;
2. A plurality of second ceramic elements formed along both sides of the first ceramic element in a direction perpendicular to a transmission direction of an ultrasonic signal around the first ceramic element. The ultrasonic probe according to 1. 前記複数の第２セラミック素子は、前記第１セラミック素子を基準に前記両側方向に厚さが次第に薄く形成されることを特徴とする請求項２に記載の超音波プローブ。   The ultrasonic probe according to claim 2, wherein the plurality of second ceramic elements are formed so as to be gradually thinner in the both side directions with respect to the first ceramic element. 前記複数の第２セラミック素子は、前記第１セラミック素子を基準に前記両側方向に厚さが次第に厚く形成されることを特徴とする請求項２に記載の超音波プローブ。   3. The ultrasonic probe according to claim 2, wherein the plurality of second ceramic elements are formed to gradually increase in thickness in the both side directions with respect to the first ceramic element. 前記セラミック層は、圧電素子からなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の超音波プローブ。   The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the ceramic layer is made of a piezoelectric element. 前記変換素子は、
前記セラミック層の振動および前記セラミック層から出力されて前記超音波信号の送信方向の反対方向に伝播される超音波信号を吸収するための吸音層と、
前記セラミック層と対象体との間の音響インピーダンス差を減らすための整合層と
を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の超音波プローブ。 The conversion element is:
A sound absorbing layer for absorbing vibration of the ceramic layer and an ultrasonic signal output from the ceramic layer and propagated in a direction opposite to the transmission direction of the ultrasonic signal;
The ultrasonic probe according to claim 1, further comprising: a matching layer for reducing an acoustic impedance difference between the ceramic layer and the object. 前記整合層は、前記セラミック層上に設けられる第１整合層および該第１整合層上に設けられる第２整合層を備え、
前記第１および第２整合層の厚さは、超音波波長の１/４となり、
前記第１および及び第２整合層の音響インピーダンス値は、前記セラミック層の音響インピーダンスと前記対象体の音響インピーダンスとの中間値であることを特徴とする請求項６に記載の超音波プローブ。 The matching layer includes a first matching layer provided on the ceramic layer and a second matching layer provided on the first matching layer,
The thickness of the first and second matching layers is 1/4 of the ultrasonic wavelength,
The ultrasonic probe according to claim 6, wherein the acoustic impedance values of the first and second matching layers are intermediate values between the acoustic impedance of the ceramic layer and the acoustic impedance of the object. セラミック層を備える少なくとも1つの変換素子を備え、超音波信号を送受信する超音波プローブを備え、
前記セラミック層は、複数の異なる厚さのセラミック素子を備えることを特徴とする超音波システム。 Comprising at least one transducer element comprising a ceramic layer, comprising an ultrasound probe for transmitting and receiving ultrasound signals;
The ultrasonic system, wherein the ceramic layer includes a plurality of ceramic elements having different thicknesses. 前記セラミック層は、
前記セラミック層の中心に位置する第１セラミック素子と、
前記第１セラミック素子を中心に超音波信号の送信方向と垂直な方向で前記第１セラミック素子の両側方向に沿って形成される複数の第２セラミック素子と
を備えることを特徴とする請求項８に記載の超音波システム。 The ceramic layer is
A first ceramic element located in the center of the ceramic layer;
9. A plurality of second ceramic elements formed along both side directions of the first ceramic element in a direction perpendicular to a transmission direction of an ultrasonic signal around the first ceramic element. An ultrasonic system as described in. 前記複数の第２セラミック素子は、前記第１セラミック素子を基準に前記両側方向に厚さが次第に薄く形成されることを特徴とする請求項９に記載の超音波システム。   10. The ultrasonic system according to claim 9, wherein the plurality of second ceramic elements are formed so as to be gradually thinner in the both side directions with respect to the first ceramic element. 前記複数の第２セラミック素子は、前記第１セラミック素子を基準に前記両側方向に厚さが次第に厚く形成されることを特徴とする請求項９に記載の超音波システム。   10. The ultrasonic system according to claim 9, wherein the plurality of second ceramic elements are formed to gradually increase in thickness in the both side directions with respect to the first ceramic element. 前記セラミック層は、圧電素子からなることを特徴とする請求項８ないし１１のいずれかに記載の超音波システム。   The ultrasonic system according to claim 8, wherein the ceramic layer is made of a piezoelectric element. 前記変換素子は、
前記セラミック層の振動および前記セラミック層から出力されて前記超音波信号の送信方向の反対方向に伝播される超音波信号を吸収するための吸音層と、
前記セラミック層と対象体との間の音響インピーダンス差を減らすための整合層と
を備えることを特徴とする請求項８ないし１２のいずれかに記載の超音波システム。 The conversion element is:
A sound absorbing layer for absorbing vibration of the ceramic layer and an ultrasonic signal output from the ceramic layer and propagated in a direction opposite to the transmission direction of the ultrasonic signal;
The ultrasonic system according to claim 8, further comprising: a matching layer for reducing an acoustic impedance difference between the ceramic layer and the object. 前記整合層は、前記セラミック層上に設けられる第１整合層および該第１整合層上に設けられる第２整合層を備え、
前記第１および第２整合層の厚さは、超音波波長の１/４となり、
前記第１および及び第２整合層の音響インピーダンス値は、前記セラミック層の音響インピーダンスと前記対象体の音響インピーダンスとの中間値であることを特徴とする請求項１３に記載の超音波システム。 The matching layer includes a first matching layer provided on the ceramic layer and a second matching layer provided on the first matching layer,
The thickness of the first and second matching layers is 1/4 of the ultrasonic wavelength,
The ultrasonic system according to claim 13, wherein the acoustic impedance values of the first and second matching layers are intermediate values between the acoustic impedance of the ceramic layer and the acoustic impedance of the object.
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