(57)【要約】【課題】高次高調波を高感度で受信できる超音波探触子、および高次高調波を高感度で受信できる超音波探触子を具備する超音波診断装置を提供する。【解決手段】厚さ方向に対向する両面にそれぞれ電極が形成された少なくとも一層の超音波を送信する送信素子層と、上層の振動を吸収する中間層と、厚さ方向に対向する両面にそれぞれ電極が形成された少なくとも一層の超音波を受信する受信素子層と、少なくとも一層の音響インピーダンスの整合を図る整合層と、が超音波を送信する方向に向けてこの順に積層された超音波探触子であって、中間層は、音響収束機能を有することを特徴とする超音波探触子。【選択図】図３
2010207515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向に対向する両面にそれぞれ電極が形成された少なくとも一層の超音波を送信する送信素子層と、被検体で反射した超音波の反射波を受信して後記受信素子層が振動した際に前記送信素子層が共振して振動しないように後記受信素子層の振動を吸収する中間層と、厚さ方向に対向する両面にそれぞれ電極が形成された少なくとも一層の超音波を受信する受信素子層と、少なくとも一層の音響インピーダンスの整合を図る整合層と、が前記超音波を送信する方向に向けてこの順に積層された超音波探触子であって、
前記中間層は、前記送信素子層から送信した超音波を所定の距離に収束させる音響収束機能を有することを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
前記中間層は、厚さ方向に対向する面の少なくとも一方が凸面であることを特徴とする請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項３】
前記受信素子層は、
有機樹脂から成り、前記受信素子層と対向する側の前記凸面に沿うように湾曲して積層されていることを特徴とする請求項２に記載の超音波探触子。
【請求項４】
前記中間層は、
エレベーション方向の中心部より端部の方が、音速が速くなるように添加物の量、または種類を調整した材料から成ることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の超音波探触子。
【請求項５】
前記整合層の音速は、１３００ｍ／ｓ以上、２２００ｍ／ｓ以下であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の超音波探触子。
【請求項６】
前記整合層の前面を被覆する被覆体を備えたことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の超音波探触子。
【請求項７】
前記被覆体は、プラスチック材料により形成されていることを特徴とする請求項６に記載の超音波探触子。
【請求項８】
前記被覆体の音速は、１３００ｍ／ｓ以上、２２００ｍ／ｓ以下であることを特徴とする請求項６または７に記載の超音波探触子。
【請求項９】
請求項１から８の何れか１項に記載の超音波探触子を有することを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探触子、超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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低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の特長を有している。そのため、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）、及び産婦人科系などで広く利用されている。
【０００３】
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、ジルコン酸チタン酸鉛を用いた圧電素子が一般的に使用される。この場合、送信用圧電素子の振動モードとしては、単一型探触子であるシングル型または複数の探触子を２次元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、診断検査のための医療用画像として広く普及している。
【０００４】
一方、高調波信号を用いたハーモニックイメージング診断は、従来のＢモード診断では得られない鮮明な診断像が得られることから標準的な診断方法となりつつある。
【０００５】
ハーモニックイメージングは、基本波に比較して下記のような多くの利点を有している。
【０００６】
１．サイドローブレベルが小さいことにより、Ｓ／Ｎ比が良くコントラスト分解能が良くなること。
【０００７】
２．周波数が高くなることによって、ビーム幅が細くなり横方向分解能が良くなること。
【０００８】
３．近距離では音圧が小さく、音圧の変動が少ないため、多重反射が起こらないこと。
【０００９】
４．焦点以遠の減衰は基本波並みであり、高調波の周波数を基本波とする超音波に比べ深度を大きく取れること。
【００１０】
などである。
【００１１】
ハーモニックイメージングに用いるアレイ型超音波探触子の具体的な構造として、送信用圧電振動子と受信用圧電振動子とを別体とし、超音波の送信時と受信時における動作を分離したアレイ型超音波探触子が提案されている。
【００１２】
このようなアレイ型超音波探触子に用いられる受信用圧電振動子は、高調波信号を高感度で受信できることが望ましい。しかしながら、ジルコン酸チタン酸鉛などを用いた圧電素子の送受信周波数は圧電素子の厚さに依存するため、受信する周波数が高周波になるほど圧電素子を小型に加工する必要があり、製造が困難であった。
【００１３】
このような問題を解決するため、シート状の圧電セラミックを単層または積層した構造の送信用圧電素子と受信用のシート状の圧電素子を単層または積層させ、送信と受信を別々の圧電素子に分離するとともに、受信用に高感度有機圧電素子材料を使用することにより高感度な超音波探触子を得る方法を提案されている（特許文献１、２、３参照）。
【００１４】
一方、従来から超音波探触子には、超音波のビームを収束させて分解能を向上させるため音響レンズが用いられている。音響レンズは生体と密着させるので、生体からの超音波の反射を最小にするため生体の音響インピーダンスに近く、使用する周波数において減衰率の小さい材料が求められている。
【００１５】
例えば、シリコンゴムに酸化亜鉛粉末を添加することにより、生体の音響インピーダンスに近い１．３〜１．７Ｐａ・ｓ・ｍ−１程度で、周波数１０ＭＨｚでの減衰率を小さく（１２ｄＢ／ｍｍ以下）する方法が開示されている（例えば、特許文献４参照）。
【００１６】
音響レンズによる減衰には、超音波照射方向の厚みも影響する。音響レンズが薄いほど、レンズ材料の減衰影響を低く抑えられるが、一方、機械的強度や薬液・ガスなどの透過性が劣化するため、両立させることが困難である。
【００１７】
そのため、音響レンズを保護し超音波探触子の信頼性を高めるため、超音波探触子の最前面を、生体の音響インピーダンスに近い材料からなる被覆体で覆い、整合層と被覆体の間に音響レンズを配置する方法が開示されている（例えば、特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００８−１８８４１５号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／１４５０７３号パンフレット
【特許文献３】国際公開第２００８／０１０５０９号パンフレット
【特許文献４】特開２００５−１２５０７１号公報
【特許文献５】特開平７−１７８０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
アレイ型超音波探触子を用いて、超音波の高次高調波を高感度で受信するためには、音響レンズの高次高調波の減衰をさらに小さくする必要がある。
【００２０】
しかしながら、特許文献４に開示されている方法では、３次高調波として１５ＭＨｚを受信しようとする場合、１５ＭＨｚ以上の周波数の音響レンズの減衰が大きく、十分な受信感度が得られない。
【００２１】
また、特許文献５に開示されている方法は、５ＭＨｚ程度の周波数に適用できるものであり、１５ＭＨｚ以上の周波数の減衰を十分に小さくするためには音響レンズを極めて薄く成型する必要があり、特許文献５に開示されている材料では成型が困難である。
【００２２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、高次高調波を高感度で受信できる超音波探触子、および高次高調波を高感度で受信できる超音波探触子を具備する超音波診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記の課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有するものである。
【００２４】
１．厚さ方向に対向する両面にそれぞれ電極が形成された少なくとも一層の超音波を送信する送信素子層と、被検体で反射した超音波の反射波を受信して後記受信素子層が振動した際に前記送信素子層が共振して振動しないように後記受信素子層の振動を吸収する中間層と、厚さ方向に対向する両面にそれぞれ電極が形成された少なくとも一層の超音波を受信する受信素子層と、少なくとも一層の音響インピーダンスの整合を図る整合層と、が前記超音波を送信する方向に向けてこの順に積層された超音波探触子であって、
前記中間層は、前記送信素子層から送信した超音波を所定の距離に収束させる音響収束機能を有することを特徴とする超音波探触子。
【００２５】
２．前記中間層は、厚さ方向に対向する面の少なくとも一方が凸面であることを特徴とする前記１に記載の超音波探触子。
【００２６】
３．前記受信素子層は、
有機樹脂から成り、前記受信素子層と対向する側の前記凸面に沿うように湾曲して積層されていることを特徴とする前記２に記載の超音波探触子。
【００２７】
４．前記中間層は、
エレベーション方向の中心部より端部の方が、音速が速くなるように添加物の量、または種類を調整した材料から成ることを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載の超音波探触子。
【００２８】
５．前記整合層の音速は、１３００ｍ／ｓ以上、２２００ｍ／ｓ以下であることを特徴とする前記１から４の何れか１項に記載の超音波探触子。
【００２９】
６．前記整合層の前面を被覆する被覆体を備えたことを特徴とする前記１から４の何れか１項に記載の超音波探触子。
【００３０】
７．前記被覆体は、プラスチック材料により形成されていることを特徴とする前記６に記載の超音波探触子。
【００３１】
８．前記被覆体の音速は、１３００ｍ／ｓ以上、２２００ｍ／ｓ以下であることを特徴とする前記６または７に記載の超音波探触子。
【００３２】
９．前記１から８の何れか１項に記載の超音波探触子を有することを特徴とする超音波診断装置。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、中間層が音響収束機能を有するので、減衰の大きい音響レンズを不要とし、高次高調波を高感度で受信できる超音波探触子、および高次高調波を高感度で受信できる超音波探触子を具備する超音波診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施形態における超音波診断装置１００の外観構成を示す図である。
【図２】実施形態における超音波診断装置１００の電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態の超音波探触子のヘッド部の構成を示す断面図である。
【図４】第１の実施形態の超音波探触子１の被検体と接する側の面に被覆体８を設けた例を示す断面図である。
【図５】第２の実施形態の超音波探触子のヘッド部の構成を示す断面図である。
【図６】第２の実施形態の超音波探触子１の被検体と接する側の面に被覆体８を設けた例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００３６】
（超音波診断装置および超音波探触子の各構成および動作）
図１は、実施形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。図２は、実施形態における超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【００３７】
超音波診断装置１００は、図略の生体等の被検体に対して超音波（超音波信号）を送信し、受信した被検体で反射した超音波の反射波（エコー、超音波信号）から被検体内の内部状態を超音波画像として画像化し、表示部４５に表示する。
【００３８】
超音波探触子１は、被検体に対して超音波（超音波信号）を送信し、被検体で反射した超音波の反射波を受信する。超音波探触子１は、図２に示すように、ケーブル３３を介して超音波診断装置本体３１と接続されており、送信回路４２、受信回路４３と電気的に接続されている。
【００３９】
送信回路４２は、制御部４６の指令により、超音波探触子１へケーブル３３を介して電気信号を送信し、超音波探触子１から被検体に対して超音波を送信させる。
【００４０】
受信回路４３は、制御部４６の指令により、超音波探触子１からケーブル３３を介して、被検体内からの超音波の反射波に応じた電気信号を受信する。
【００４１】
画像処理部４４は、制御部４６の指令により、受信回路４３が受信した電気信号に基づいて被検体内の内部状態を超音波画像として画像化する。
【００４２】
表示部４５は、液晶パネルなどから成り、制御部４６の指令により、画像処理部４４が画像化した超音波画像を表示する。
【００４３】
操作入力部４１は、スイッチやキーボードなどから構成され、ユーザが診断開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータを入力するために設けられている。
【００４４】
制御部４６は、ＣＰＵ、メモリなどから構成され、操作入力部４１の入力に基づいてプログラムされた手順により超音波診断装置１００各部の制御を行う。
【００４５】
図３は、第１の実施形態の超音波探触子のヘッド部の構成を示す断面図である。
【００４６】
以降の説明では図中のＸ、Ｙ、Ｚで示す座標軸に基づいて説明する。Ｘ方向はエレベーション方向（ダイシングを行う方向）であり、Ｚ軸正方向は超音波を送信する方向である。また、Ｚ軸方向は積層方向である。以降、積層順に各部を説明する。
【００４７】
図３に示す超音波探触子１は、バッキング材５の上に第４電極１５、送信素子層２、第３電極１４、中間層１３、第２電極１０、受信素子層３、第１電極９、整合層６の順に積層されている。
【００４８】
送信素子層２は、ジルコン酸チタン酸鉛などの圧電材料から成る圧電素子であり、互いに厚み方向に対向する両面にそれぞれ第３電極１４、第４電極１５を備えている。送信素子層２の厚みは３２０μｍ程度である。
【００４９】
第３電極１４、第４電極１５は、図示せぬコネクタによりケーブル３３と接続され、ケーブル３３を介して送信回路４２と接続する。第３電極１４、第４電極１５に電気信号を入力すると圧電素子が振動し、送信素子層２からＺ軸正方向に超音波を送信するように構成されている。
【００５０】
第３電極１４、第４電極１５の厚みは、１〜２μｍ程度である。第３電極１４、第４電極１５の厚みは、音響特性上はできるだけ薄い方が良いが、薄すぎると電極にひび割れ等が発生し、信頼性を損なうので０．１〜１０μｍの範囲、好ましくは０．１〜５μｍにすることが望ましい。特に超音波を送信する側の、第３電極１４は音響特性上できるだけ薄くすることが望ましい。
【００５１】
第３電極１４、第４電極１５は、金、銀、アルミなどの金属材料を用いて、送信素子層２の両面に蒸着法やフォトリソグラフィー法を用いて成膜する。
【００５２】
中間層１３は、受信素子層３が被検体で反射した超音波の反射波を受信して振動した際に、送信素子層２が共振して振動しないように受信素子層３の振動を吸収するために設けられている。
【００５３】
本実施形態では、図３のように中間層１３の受信素子層３と対向する側の面が凸面であり、送信素子層２から送信した超音波を所定の距離に収束させる音響収束機能を有している。なお、音響収束機能を持たせるため、中間層１３の送信素子層２と対向する側の面、または中間層１３の厚さ方向の両面を凸面にしても良い。
【００５４】
このような中間層１３は、樹脂材料を成型して形成することができる。中間層１３に用いる樹脂材料としては、例えばポリビニルブチラール、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリスルホン、エポキシ、オキセタン、などを用いることができる。
【００５５】
より好ましくは、これらの樹脂材料に特性を調整するための微粒子などを添加して、音響インピーダンスは１０〜１３Ｐａ・ｓ・ｍ−１程度、音速は２２００ｍ／ｓ以下でより小さい値にすることが好ましい。例えば、エポキシに酸化イッテルビウム（Ｙｂ２Ｏ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などを添加し、音響インピーダンスは１１Ｐａ・ｓ・ｍ−１程度、音速は１５００ｍ／ｓ程度にすると、より好ましい。
【００５６】
中間層１３の厚みは、求める感度や周波数特性により選択されるが、例えば１８０〜１９０μｍ程度であり、凸面の曲率半径は２０ｍｍ程度である。
【００５７】
受信素子層３は、有機圧電材料から成る複数の圧電素子から構成されている。
【００５８】
受信素子層３に用いる有機圧電材料として、例えば、フッ化ビニリデンの重合体を用いることができる。また例えば、有機圧電材料は、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）系コポリマを用いることができる。このフッ化ビニリデン系コポリマは、フッ化ビニリデンと他の単量体との共重合体（コポリマ）であり、他の単量体としては、３フッ化エチレン（ＴｒＦＥ）、テトラフルオロエチレ（ＴｅＦＥ）、パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、パーフルオロアルコキシエチレン（ＰＡＥ）およびパーフルオロヘキサエチレン等を用いることができる。
【００５９】
一般に、無機圧電材料の圧電素子は、基本波の周波数に対する２倍程度の周波数帯域の超音波しか受信することができないが、有機圧電材料の圧電素子は、基本波の周波数に対する例えば４〜５倍程度の周波数帯域の超音波を受信することができ、受信周波数帯域の広帯域化に適している。このような超音波を広い周波数に亘って受信可能な特性を持つ有機圧電素子２１によって超音波信号が受信されるので、本実施形態における超音波探触子１および超音波診断装置１００は、比較的簡単な構造で周波数帯域を広帯域にすることができる。
【００６０】
受信素子層３の厚さは、受信すべき超音波の周波数や有機圧電材料の種類等によって適宜に設定されるが、例えば、中心周波数１５ＭＨｚの超音波を受信する場合、受信素子層３の厚さは、約３５〜４０μｍである。
【００６１】
このような受信素子層３は、有機圧電材料の溶液から流延して所定の厚さの膜を作製し、加熱して結晶化を行った後、所定の大きさのシート状に成形して作製する。
【００６２】
受信素子層３の厚み方向（Ｚ軸方向）に互いに対向する両面には、それぞれ第１電極９、第２電極１０が形成されている。
【００６３】
第１電極９、第２電極１０の厚みは、１〜２μｍ程度である。受信素子層３の電極は、音響特性上できるだけ薄い方が良いが、薄すぎると電極にひび割れ等が発生し、信頼性を損なうので０．１〜１０μｍの範囲、好ましくは０．１〜５μｍにすることが望ましい。受信素子層３は、周波数の高い高調波を受信するため、特に第１電極９、第２電極１０ともに音響特性上できるだけ薄くすることが望ましい。
【００６４】
第１電極９、第２電極１０は、金、銀、アルミなどの金属材料を用いて、蒸着法やフォトリソグラフィー法により成膜する。受信素子層３に用いる電極、特に第１電極９は、高調波を感度良く受信するため極めて薄く形成する必要がある。そのため、金属材料として導電性の良い金を用いることが望ましい。
【００６５】
本実施形態では受信素子層３は、有機圧電材料から成るので、第１電極９、第２電極１０を形成した後も中間層１３の受信素子層３と対向する側の凸面形状に合わせて容易に湾曲させることができる。したがって、図３に示すように、第１電極９、第２電極１０を形成した受信素子層３を中間層１３の凸面形状に沿って接合できるので、中間層１３の凸面と受信素子層３との間隔を所定の間隔にして受信素子層３の振動を十分に吸収することができる。
【００６６】
第１電極９、第２電極１０は、ケーブル３３を介して受信回路４３と接続する。
【００６７】
受信素子層３が被検体で反射した超音波の反射波を受信して振動すると、反射波に応じて圧電素子に第１電極９、第２電極１０の間に電気信号が発生する。第１電極９、第２電極１０の間に発生した電気信号は、ケーブル３３を介して受信回路４３で受信され、画像処理部４４で画像化される。
【００６８】
整合層６は、被検体である人体と受信素子層３の音響インピーダンスの中間の音響インピーダンスを有し、音響インピーダンスの整合を図る。整合層６は、例えば、樹脂材料を成型して形成することができる。
【００６９】
整合層６に用いる材料は、音響インピーダンスが１．７〜１．８程度で、音速が人体に近い１３００ｍ／ｓ以上、２２００ｍ／ｓ以下の材料を用いることが好ましい。例えば、ポリメチルペンテンなどを用いることができる。
【００７０】
本実施形態では、整合層６の受信素子層３側の面は、中間層１３の凸面形状と同じ曲率の凹面形状に形成されており、整合層６と中間層１３との間に、第１電極９と第２電極１０とが形成された受信素子層３を所定の間隔で挟み込んでいる。整合層６の被検体と接する側の面は、本実施形態では図３のように凸面になっているが、平面でも良い。
【００７１】
このように、本実施形態では受信素子層３の上層に音響レンズを設けないので、高次の高調波を音響レンズで減衰することなく受信素子層３で受信することができる。
【００７２】
なお、中間層１３の音響収束機能を補うため、減衰の少ない音響レンズを受信素子層３の上層に設けても良い。
【００７３】
図４は、第１の実施形態の超音波探触子１の被検体と接する側の面に被覆体８を設けた例である。
【００７４】
被覆体８は、超音波探触子１の被検体と接する側の面から消毒用ガス、または液体が侵入し、受信素子層３や送信素子層２の特性を劣化するのを防止するために設けられている。被覆体８の形状は図４に限定されるものではなく、下層への消毒用ガス、または液体の侵入を防止できる形状であれば良い。被覆体８は、各種プラスチック材料を成型して用いることができる。
【００７５】
被覆体８に用いるプラスチック材料としては、例えばポリメチルペンテン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、変形ポリフェニリンオキサイドを用いることができる。
【００７６】
被覆体８に用いる材料は、音速が人体に近い１３００ｍ／ｓ以上、２２００ｍ／ｓ以下の材料を用いることが好ましい。例えば、ポリメチルペンテンなどを用いることができる。
【００７７】
次に、第２の実施形態の超音波探触子について図５、図６を用いて説明する。図５は、第２の実施形態の超音波探触子のヘッド部の構成を示す断面図、図６は、第２の実施形態の超音波探触子１の被検体と接する側の面に被覆体８を設けた例である。
【００７８】
第２の実施形態では、厚さ方向に対向する面の中心部より周辺部の方が、音速が速くなるように添加物を付加した材料から中間層１３を形成し、厚さ方向に対向する面は平面にしている。その他の構成要素は第１の実施形態と同じなので、共通する部分は説明を省略する。
【００７９】
図５に示す超音波探触子１は、バッキング材５の上に第４電極１５、送信素子層２、第３電極１４、中間層１３、第２電極１０、受信素子層３、第１電極９、整合層６の順に積層されている。
【００８０】
中間層１３は、受信素子層３が被検体で反射した超音波の反射波を受信して振動した際に、送信素子層２が共振して振動しないように受信素子層３の振動を吸収するために設けられている。
【００８１】
本実施形態では、図５のように中間層１３の厚さ方向の面は平面であり、厚さ方向に対向する面の中心部より周辺部の方が、音速が速くなるように添加物を付加した材料から形成され、送信素子層２から送信した超音波を所定の距離に収束させる音響収束機能を有している。なお、中間層１３の厚さ方向の面の少なくとも一方を凸面にすると、より音響収束効果が得られる。
【００８２】
このような中間層１３は、樹脂材料を成型して形成することができる。中間層１３に用いる樹脂材料としては、例えばポリビニルブチラール、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリスルホン、エポキシ、オキセタン、などを用いることができる。
【００８３】
本実施形態では、音響収束機能を得るため、これらの樹脂材料に添加物の微粒子を添加して成型する。超音波を所定の距離に収束させるように、中間層１３の厚さ方向の面の中心部に多くの微粒子を添加し、中心部より周辺部の方が、音速が速くなるようにする。添加物としては酸化イッテルビウム（Ｙｂ２Ｏ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、シリカ、炭素、酸化チタンなどを用いることができる。
【００８４】
中間層１３の中心部の、音響インピーダンスは１０〜１３Ｐａ・ｓ・ｍ−１程度、音速は２２００ｍ／ｓ以下でより小さい値にすることが好ましい。
【００８５】
本実施形態では、第１電極９、第２電極１０を形成した受信素子層３は、図５、図６に示すように、中間層１３の面に沿って接合されている。
【００８６】
また、整合層６の受信素子層３側の面は、平面であり、整合層６と中間層１３との間に、第１電極９と第２電極１０とが形成された受信素子層３を所定の間隔で挟み込んでいる。整合層６の被検体と接する側の面は、本実施形態では図５、図６のように平面になっているが、凸面でも良い。
【実施例】
【００８７】
以下、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００８８】
［実施例１］
図３に示す構成の超音波探触子１を受信素子層３を試作し、３次高調波の受信感度を測定した。
【００８９】
試作した実施例１の超音波探触子１は、次のように作製した。
【００９０】
送信素子層２は、ジルコン酸チタン酸鉛を材料として、Ｘ方向の長さ（Ｌ３）１０ｍｍ、Ｙ方向の長さ５５ｍｍ、Ｚ方向の長さ（厚み）３２０μｍのシート状にラップ仕上げで作製した。
【００９１】
次に、送信素子層２の両面に、金を真空蒸着して０．３μｍ厚の第３電極１４と第４電極１５とを作製した。
【００９２】
中間層１３は、酸化イッテルビウム（Ｙｂ２Ｏ２）を均一に添加したエポキシを材料としてＸ方向の長さ（Ｌ４）１０ｍｍ、Ｙ方向の長さ５５ｍｍ、Ｚ方向の中心部の長さ（厚み）を１８５μｍ、一方の面を曲率半径２０ｍｍの凸面、他方の面を平面に成形した。
【００９３】
受信素子層３は、フッ化ビニリデン（以下ＶＤＦ）とトリフルオロエチレン（以下３ＦＥ）のモル比率が７５：２５であるポリフッ化ビニリデン共重合体粉末（重量平均分子量２９万）を５０℃に加熱したエチルメチルケトン（以下ＭＥＫ）、ジメチルホルムアミド（以下ＤＭＦ）の９：１混合溶媒に溶解した液をガラス板上に流延した。その後、５０℃にて溶媒を乾燥させ、厚さ約１４０μｍ、融点１５５℃のフィルム（有機圧電材料）を得た。
【００９４】
このフィルムをチャックにかかる荷重が測定できるロードセル付きの一軸延伸機によって、室温で４倍に延伸した。４倍延伸終了時点での延伸軸方向の張力は、単位幅（ｍｍ）あたり２．２Ｎであった。延伸した長さを保ったまま延伸機を加熱し、１３５℃で１時間熱処理を行った。その後、張力が０にならないように、チャック間距離を制御しながら（弛緩処理）、室温まで冷却した。得られた熱処理後のフィルムの膜厚は４０μｍであった。
【００９５】
その後、Ｙ方向の長さ５５ｍｍ、Ｘ方向の長さ１０ｍｍのシート状に成形した。ここで得られたフィルムの両面に、表面抵抗が２０Ω以下になるように金、またはアルミニウムを蒸着塗布して両面に０．３μｍ厚の表面電極（第１電極９と第２電極９）付の試料を得た。
【００９６】
続いて、この電極に室温にて、０．１Ｈｚの交流電圧を印加しながら分極処理を行った。分極処理は低電圧から行い、最終的に電極間電場が１００ＭＶ／ｍになるまで徐々に電圧をかけて行った。最終的な分極量は、圧電材料をコンデンサと見たてた際の残留分極量、すなわち膜厚、電極面積、印加電場に対する電荷蓄積量から求め、前記の各大きさの有機圧電材料を得た。
【００９７】
整合層６は、ポリメチルペンテンを材料として、図３のように整合層６の受信素子層３側の面を、中間層１３の凸面形状と同じ曲率の凹面形状に整形した。
【００９８】
バッキング材５の上に、第３電極１４と第４電極１５とが形成された送信素子層２、中間層１３、第１電極９と第２電極１０とが形成された受信素子層３、整合層６の順に、接着剤により接着して図３のように積層する。積層後、整合層６から超音波放射方向と反対の方向に向かってダイシングを行い、バッキング材と第４電極の接着層からさらにＺ軸負方向に１００μｍの深さまでダイシングを行った。
【００９９】
このようにして実施例１の超音波探触子１のヘッド部を作製した。
【０１００】
［実施例２］
図５に示す構成の超音波探触子１を受信素子層３を試作し、３次高調波の受信感度を測定した。
【０１０１】
試作した実施例２の超音波探触子１は、次のように作製した。
【０１０２】
送信素子層２は、ジルコン酸チタン酸鉛を材料として、Ｘ方向の長さ（Ｌ３）１０ｍｍ、Ｙ方向の長さ５５ｍｍ、Ｚ方向の長さ（厚み）３２０μｍのシート状にラップ仕上げで作製した。
【０１０３】
次に、送信素子層２の両面に、金を真空蒸着して０．３μｍ厚の第３電極１４と第４電極１５とを作製した。
【０１０４】
中間層１３は、加熱したエポキシを注入した金型の中心部に、酸化イッテルビウム（Ｙｂ２Ｏ２）の微粒子を添加したのち成型を行った。Ｘ方向の長さ（Ｌ４）１０ｍｍ、Ｙ方向の長さ５５ｍｍ、Ｚ方向の中心部の長さ（厚み）を１８５μｍ、厚み方向の両面は平面に成型した。
【０１０５】
受信素子層３は、フッ化ビニリデン（以下ＶＤＦ）とトリフルオロエチレン（以下３ＦＥ）のモル比率が７５：２５であるポリフッ化ビニリデン共重合体粉末（重量平均分子量２９万）を５０℃に加熱したエチルメチルケトン（以下ＭＥＫ）、ジメチルホルムアミド（以下ＤＭＦ）の９：１混合溶媒に溶解した液をガラス板上に流延した。その後、５０℃にて溶媒を乾燥させ、厚さ約１４０μｍ、融点１５５℃のフィルム（有機圧電材料）を得た。
【０１０６】
このフィルムをチャックにかかる荷重が測定できるロードセル付きの一軸延伸機によって、室温で４倍に延伸した。４倍延伸終了時点での延伸軸方向の張力は、単位幅（ｍｍ）あたり２．２Ｎであった。延伸した長さを保ったまま延伸機を加熱し、１３５℃で１時間熱処理を行った。その後、張力が０にならないように、チャック間距離を制御しながら（弛緩処理）、室温まで冷却した。得られた熱処理後のフィルムの膜厚は４０μｍであった。
【０１０７】
その後、Ｙ方向の長さ５５ｍｍ、Ｘ方向の長さ１０ｍｍのシート状に成形した。ここで得られたフィルムの両面に、表面抵抗が２０Ω以下になるように金、またはアルミニウムを蒸着塗布して両面に０．３μｍ厚の表面電極（第１電極９と第２電極９）付の試料を得た。
【０１０８】
続いて、この電極に室温にて、０．１Ｈｚの交流電圧を印加しながら分極処理を行った。分極処理は低電圧から行い、最終的に電極間電場が１００ＭＶ／ｍになるまで徐々に電圧をかけて行った。最終的な分極量は、圧電材料をコンデンサと見たてた際の残留分極量、すなわち膜厚、電極面積、印加電場に対する電荷蓄積量から求め、前記の各大きさの有機圧電材料を得た。
【０１０９】
整合層６は、ポリメチルペンテンを材料として、図５のように平面形状に成型した。
【０１１０】
バッキング材５の上に、第３電極１４と第４電極１５とが形成された送信素子層２、中間層１３、第１電極９と第２電極１０とが形成された受信素子層３、整合層６の順に、接着剤により接着して図３のように積層する。積層後、整合層６から超音波放射方向と反対の方向に向かってダイシングを行い、バッキング材と第４電極の接着層からさらにＺ軸負方向に１００μｍの深さまでダイシングを行った。
【０１１１】
このようにして第２の実施形態の超音波探触子１のヘッド部を作製した。
【０１１２】
［比較例１］
比較例では、中間層１３は、第２の実施例と同じ金型を用いて、酸化イッテルビウム（Ｙｂ２Ｏ２）の微粒子を均一に添加したエポキシを第２の実施例と同じ形状に成型した。
【０１１３】
そのほかの構成要素は実施例２と同じものであり、同様の手順で積層して接着して作製した。
【０１１４】
積層後、最上層に、シリコンから成形した音響レンズを接着した。
【０１１５】
［実験方法］
実施例と比較例の超音波探触子１からそれぞれ５ＭＨｚの基本周波数を発信させ、受信した３次高調波１５ＭＨｚの受信相対感度を求めた。受信相対感度は、ソノーラメディカルシステム社（Ｓｏｎｏｒａ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｃ．）の音響強度測定システムＭｏｄｅｌ１８０５（１〜５０ＭＨｚ）を使用した。
【０１１６】
［実験結果］
実験結果を表１に示す。表１では、比較例１の３次高調波による相対感度を１００として正規化している。
【０１１７】
【表１】
2010207515.tif 000003
【０１１８】
実施例１の相対感度は１３０、実施例２の相対感度は１２５であり、実施例は何れも３次高調波で比較例１より高い感度が得られた。
【０１１９】
以上このように、本発明によれば、高次高調波を高感度で受信できる超音波探触子、および高次高調波を高感度で受信できる超音波探触子を具備する超音波診断装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０１２０】
１  超音波探触子
２  送信素子
３  受信素子
５  バッキング材
６  整合層
８  被覆体
９  第１電極
１０  第２電極
１３  中間層
１４  第３電極
１５  第４電極
２０  基板材
３１  超音波診断装置本体
３３  ケーブル
４１  操作入力部
４２  送信回路
４３  受信回路
４４  画像処理部
４５  表示部
４６  制御部
１００  超音波診断装置
【図１】
2010207515.tif 000004
【図２】
2010207515.tif 000005
【図３】
2010207515.tif 000006
【図４】
2010207515.tif 000007
【図５】
2010207515.tif 000008
【図６】
2010207515.tif 000009