(57)【要約】【課題】超音波トランスデューサー装置とは別の装置を用いることなしに圧電素子の感度を検出することができる。【解決手段】基板４４は複数の開口４６を有する。個々の開口４６に振動膜５１が形成される。振動膜５１には圧電素子２４が取り付けられる。圧電素子２４は駆動信号の供給に応じて変形する。圧電素子２４の変形は振動膜５１の変形を引き起こす。振動膜５１の変形は隣接する他の圧電素子２４で応力を発生させる。他の圧電素子２４で起電圧が生成される。こうして他の圧電素子２４の感度は測定される。【選択図】図７
2014042714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の開口を有する基板と、
前記開口を塞ぐ振動膜と、
前記振動膜上であって前記開口ごとに設けられる圧電素子と、
前記圧電素子のうちの一部の圧電素子に駆動信号を入力する入力部と、
前記圧電素子のうちの一部の圧電素子に前記駆動信号が入力されている期間に、前記圧電素子のうちの前記駆動信号が入力されていない圧電素子の振動を検出する検出部と、を備える、
ことを特徴とする超音波トランスデューサー装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波トランスデューサー装置において、
制御処理部を備え、
前記制御処理部は、前記駆動信号が入力されていない前記圧電素子の振動を検出した検出結果に基づき前記圧電素子の感度を判別する、
ことを特徴とする超音波トランスデューサー装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の超音波トランスデューサー装置において、
前記複数の開口が前記基板の厚み方向の平面視においてマトリクス状またはライン状に配置され、
前記検出部は、前記駆動信号が入力されていない前記圧電素子のうちの前記駆動信号が入力されている前記一部の圧電素子に隣接している圧電素子の振動を検出する、
ことを特徴とする超音波トランスデューサー装置。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波トランスデューサー装置において、
前記検出部は、前記駆動信号が入力されていない前記圧電素子のうちの前記駆動信号が入力されている二つの圧電素子の間に位置しかつ前記二つの圧電素子に隣接している圧電素子の振動を検出する、
ことを特徴とする超音波トランスデューサー装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサー装置において、
前記制御処理部は、前記駆動信号を入力しない前記圧電素子の感度が所定値以下と判別されると、前記駆動信号を入力しない前記圧電素子に分極用電圧を供給する、
ことを特徴とする超音波トランスデューサー装置。
【請求項６】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサー装置において、
前記制御処理部は、前記駆動信号を入力しない前記圧電素子の感度が所定値以下と判別されると、感度が前記所定値以下を示す通知信号を出力する、
ことを特徴とする超音波トランスデューサー装置。
【請求項７】
請求項１に記載の超音波トランスデューサー装置において、
制御処理部を備え、
前記制御処理部は、前記駆動信号が入力されていない前記圧電素子の振動を検出した検出結果に基づき通知信号を出力する、
ことを特徴とする超音波トランスデューサー装置。
【請求項８】
第１の開口、第２の開口、および、前記第１の開口と前記第２の開口とに挟まれた部分である隔壁部を有する基板と、
前記第１の開口および前記第２の開口を塞ぐ振動膜と、
前記基板の厚み方向の平面視において前記第１の開口に重なる位置を含んで前記振動膜上に設けられた第１の圧電素子と、
前記基板の厚み方向の平面視において前記第２の開口に重なる位置を含んで前記振動膜上に設けられた第２の圧電素子と、
前記第１の圧電素子に駆動信号を入力する入力部と、
前記第１の圧電素子に前記駆動信号が入力されている期間に、前記駆動信号が入力されていない前記第２の圧電素子の振動を検出する検出部と、を備え、
前記隔壁部は、前記基板の厚み方向の平面視における前記第１の開口と前記第２の開口との間の距離の最小値より前記基板の厚み方向の厚みが大きい形状を有する、
ことを特徴とする超音波トランスデューサー装置。
【請求項９】
マトリクス状またはライン状に配置される複数の第１開口、および、前記複数の第１開口が配置される領域の輪郭の外側に配置される第２開口を有する基板と、
前記第１開口および前記第２開口を塞ぐ振動膜と、
前記基板の厚み方向の平面視において前記複数の第１開口ごとに前記振動膜上に設けられた第１圧電素子と、
前記基板の厚み方向の平面視において前記第２開口に重なる位置を含んで前記振動膜上に設けられた第２圧電素子と、
前記第１圧電素子に駆動信号を入力する入力部と、
前記第１圧電素子に前記駆動信号が入力されている期間に、前記駆動信号が入力されていない前記第２圧電素子の振動を検出する検出部と、を備える、
ことを特徴とする超音波トランスデューサー装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の超音波トランスデューサー装置において、
前記第１開口および前記第２開口は同一の形状に形成され、前記第１圧電素子および前記第２圧電素子は同一の構造に形成されている、
ことを特徴とする超音波トランスデューサー装置。
【請求項１１】
マトリクス状またはライン状に配置される複数の第１開口、前記複数の第１開口が配置される領域の輪郭の外側に配置される第２開口、および、前記複数の第１開口が配置される領域の輪郭の外側かつ前記第１開口より前記第２開口に近い位置に配置される第３開口を有する基板と、
前記第１開口、前記第２開口および前記第３開口を塞ぐ振動膜と、
前記基板の厚み方向の平面視において前記複数の第１開口ごとに前記振動膜上に設けられた第１圧電素子と、
前記基板の厚み方向の平面視において前記第２開口に重なる位置を含んで前記振動膜上に設けられた第２圧電素子と、
前記基板の厚み方向の平面視において前記第３開口に重なる位置を含んで前記振動膜上に設けられた第３圧電素子と、
前記第３圧電素子に駆動信号を入力する入力部と、
前記第３圧電素子に前記駆動信号が入力されている期間に、前記駆動信号が入力されていない前記第２圧電素子の振動を検出する検出部と、を備える、
ことを特徴とする超音波トランスデューサー装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の超音波トランスデューサー装置において、
前記基板の厚み方向の平面視で前記第３圧電素子は前記第２圧電素子よりも大きい面積を有する、
ことを特徴とする超音波トランスデューサー装置。
【請求項１３】
請求項９〜１２のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサー装置において、
制御処理部を備え、
前記制御処理部は、前記駆動信号が入力されていない前記第２圧電素子の振動を検出した検出結果に基づき前記第１圧電素子の感度を判別する、
ことを特徴とする超音波トランスデューサー装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の超音波トランスデューサー装置において、
前記制御処理部は、前記第１圧電素子の感度が所定値以下と判別されると、前記第１圧電素子に分極用電圧を供給する、
ことを特徴とする超音波トランスデューサー装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の超音波トランスデューサー装置において、
前記制御処理部は、前記第１圧電素子の感度が所定値以下と判別されると、感度が前記所定値以下を示す通知信号を出力する、
ことを特徴とする超音波トランスデューサー装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサー装置と、前記超音波トランスデューサー装置を支持する筐体とを備える、
ことを特徴とするプローブ。
【請求項１７】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサー装置と、前記超音波トランスデューサー装置に接続されて、前記超音波トランスデューサー装置の出力を処理する処理部とを備える、
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１８】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサー装置と、前記超音波トランスデューサー装置に接続されて、前記超音波トランスデューサー装置の出力を処理し、画像を生成する処理部と、前記画像を表示する表示装置と、を備える、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１９】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサー装置と、
前記超音波トランスデューサー装置を支持する筐体と、を備える、
ことを特徴とするプローブヘッド。
【請求項２０】
隔壁部によって区画された複数の開口を有する基板と、
前記開口を塞ぐ振動膜と、
前記振動膜上であって前記開口ごとに設けられる圧電素子と、
複数の前記圧電素子うちの一部の圧電素子に駆動信号を入力する入力部と、
前記一部の圧電素子に前記駆動信号が入力されている期間に、前記駆動信号が入力されていない前記圧電素子の振動を検出する検出部と、を備え、
前記駆動信号が前記一部の圧電素子に入力されることで振動する前記振動膜の振動が前記隔壁部を変形させて前記駆動信号が入力されていない前記圧電素子を振動させる、
ことを特徴とする超音波トランスデューサー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波トランスデューサー装置、並びに、それを利用したプローブ、電子機器および超音波診断装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波トランスデューサー装置は１枚の基板を備えることができる。基板には開口が形成される。個々の開口に超音波トランスデューサー素子が設けられる。超音波トランスデューサー素子は振動膜を備える。振動膜は基板の表面から開口を塞ぐ。振動膜には圧電素子が取り付けられる。圧電素子の働きで個々の超音波トランスデューサー素子ごとに振動膜の振動が引き起こされる。振動膜の振動に応じて超音波が生成される。こうした超音波トランスデューサー装置では圧電素子の圧電体膜は薄く形成されることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３０２４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されるように、圧電体膜には分極が確立される。圧電体膜が薄く形成されると、相対的に抗電圧が低いので、電磁ノイズや温度などの外乱により分極量は低下しやすい。分極量は時間の経過とともに低下することが懸念される。分極の低下は感度の低下となり、感度の低下は測定の精度の悪化に繋がる。しかしながら、超音波トランスデューサー装置とは別の装置例えば校正装置を用いることなしに、圧電素子の感度は検出されることはできなかった。
【０００５】
本発明の少なくとも１つの態様によれば、超音波トランスデューサー装置とは別の装置を用いることなしに圧電素子の感度を検出することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の一態様は、複数の開口を有する基板と、前記開口を塞ぐ振動膜と、前記振動膜上であって前記開口ごとに設けられる圧電素子と、前記圧電素子のうちの一部の圧電素子に駆動信号を入力する入力部と、前記圧電素子のうちの一部の圧電素子に前記駆動信号が入力されている期間に、前記圧電素子のうちの前記駆動信号が入力されていない圧電素子の振動を検出する検出部と、を備える、超音波トランスデューサー装置に関する。
【０００７】
一部の圧電素子は駆動信号の供給に応じて変形する。圧電素子の変形は対応する振動膜の変形を引き起こす。振動膜の変形に応じて基板は変形する。基板の変形は別の振動膜の変形を引き起こす。別の振動膜の変形は、駆動信号が入力されていない圧電素子でも応力を発生させる。駆動信号が入力されていない圧電素子で起電圧が生成される。こうした起電圧が検出されることで、超音波トランスデューサー装置とは別の装置例えば校正装置を用いることなしに、圧電素子の感度は検出されることができる。
【０００８】
（２）超音波トランスデューサー装置は制御処理部を備えることができる。前記制御処理部は、前記駆動信号が入力されていない前記圧電素子の振動を検出した検出結果に基づき前記圧電素子の感度を判別することができる。こうして感度の良否は判別されることができる。
【０００９】
（３）超音波トランスデューサー装置では、前記複数の開口が前記基板の厚み方向の平面視においてマトリクス状またはライン状に配置され、前記検出部は、前記駆動信号が入力されていない前記圧電素子のうちの前記駆動信号が入力されている前記一部の圧電素子に隣接している圧電素子の振動を検出することができる。こうして駆動信号が入力されている一部の圧電素子は駆動信号が入力されていない圧電素子に確実に変形を引き起こすことができる。
【００１０】
（４）前記検出部は、前記駆動信号が入力されていない前記圧電素子のうちの前記駆動信号が入力されている二つの前記圧電素子の間に位置しかつ前記二つの圧電素子に隣接している圧電素子の振動を検出することができる。こうして駆動信号が入力されていない圧電素子には両側から変形力が加わる。したがって、一度の駆動信号の供給で圧電素子の応力は増大することができる。圧電素子の起電圧は増大する。その結果、感度の検出の精度は高められることができる。
【００１１】
（５）前記制御処理部は、前記駆動信号を入力しない前記圧電素子の感度が所定値以下と判別されると、前記駆動信号を入力しない前記圧電素子に分極用電圧を供給することができる。使用に先立って圧電素子には分極が確立される。分極量は時間の経過とともに低下する。その結果、圧電素子の感度は低下していく。したがって、圧電素子の感度が所定値以下に低下した際に圧電素子に分極用電圧が供給されれば、圧電素子では再び十分な分極が確立されることができる。圧電素子の感度は良好に維持されることができる。
【００１２】
（６）前記制御処理部は、前記駆動信号を入力しない前記圧電素子の感度が所定値以下と判別されると、感度が前記所定値以下を示す通知信号を出力することができる。圧電素子の感度低下は制御処理部から外部に通知されることができる。こうした通知に基づきユーザーは圧電素子の感度低下を知ることができる。
【００１３】
（７）超音波トランスデューサー装置は制御処理部を備えることができる。前記制御処理部は、前記駆動信号が入力されていない前記圧電素子の振動を検出した検出結果に基づき通知信号を出力することができる。こうして検出結果は制御処理部から外部に通知されることができる。こうした通知に基づきユーザーは圧電素子の感度低下を判断することができる。
【００１４】
（８）本発明の他の態様は、第１の開口、第２の開口、および、前記第１の開口と前記第２の開口とに挟まれた部分である隔壁部を有する基板と、前記第１の開口および前記第２の開口を塞ぐ振動膜と、前記基板の厚み方向の平面視において前記第１の開口に重なる位置を含んで前記振動膜上に設けられた第１の圧電素子と、前記基板の厚み方向の平面視において前記第２の開口に重なる位置を含んで前記振動膜上に設けられた第２の圧電素子と、前記第１の圧電素子に駆動信号を入力する入力部と、前記第１の圧電素子に前記駆動信号が入力されている期間に、前記駆動信号が入力されていない前記第２の圧電素子の振動を検出する検出部と、を備え、前記隔壁部は、前記基板の厚み方向の平面視における前記第１の開口と前記第２の開口との間の距離の最小値より前記基板の厚み方向の厚みが大きい形状を有する超音波トランスデューサー装置に関する。
【００１５】
第１の圧電素子は駆動信号の供給に応じて変形する。第１の圧電素子の変形は第１の開口に重なる振動膜の変形を引き起こす。振動膜の変形に応じて隔壁部は変形する。隔壁部の変形は第２の開口に重なる振動膜の変形を引き起こす。第２の開口に重なる振動膜の変形は第２の圧電素子で応力を発生させる。駆動信号が入力されていない第２の圧電素子で起電圧が生成される。こうした起電圧が検出されることで、超音波トランスデューサー装置とは別の装置例えば校正装置を用いることなしに、第２の圧電素子の感度は検出されることができる。
【００１６】
（９）本発明のさらに他の態様は、マトリクス状またはライン状に配置される複数の第１開口、および、前記複数の第１開口が配置される領域の輪郭の外側に配置される第２開口を有する基板と、前記第１開口および前記第２開口を塞ぐ振動膜と、前記基板の厚み方向の平面視において前記複数の第１開口ごとに前記振動膜上に設けられた第１圧電素子と、前記基板の厚み方向の平面視において前記第２開口に重なる位置を含んで前記振動膜上に設けられた第２圧電素子と、前記第１圧電素子に駆動信号を入力する入力部と、前記第１圧電素子に前記駆動信号が入力されている期間に、前記駆動信号が入力されていない前記第２圧電素子の振動を検出する検出部と、を備える超音波トランスデューサー装置に関する。
【００１７】
第１圧電素子は駆動信号の供給に応じて変形する。第１圧電素子の変形は第１開口に重なる振動膜の変形を引き起こす。振動膜の変形に応じて基板は変形する。基板の変形は第２開口に重なる振動膜の変形を引き起こす。第２開口に重なる振動膜の変形は第２圧電素子で応力を発生させる。駆動信号が入力されていない第２圧電素子で起電圧が生成される。こうした起電圧が検出されることで、超音波トランスデューサー装置とは別の装置例えば校正装置を用いることなしに、第２圧電素子の感度は検出されることができる。
【００１８】
（１０）超音波トランスデューサー装置では、前記第１開口および前記第２開口は同一の形状に形成されることができ、前記第１圧電素子および前記第２圧電素子は同一の構造に形成されることができる。こうして第２圧電素子の特性は第１圧電素子の特性に関連づけられることができる。第２圧電素子の特性は第１圧電素子の特性を高い精度で反映することができる。
【００１９】
（１１）本発明のさらに他の態様は、マトリクス状またはライン状に配置される複数の第１開口、前記第１開口が配置される領域の輪郭の外側に配置される第２開口、および、前記複数の第１開口が配置される領域の外側かつ前記第１開口よりも前記第２開口に近い位置に配置される第３開口を有する基板と、前記第１開口、前記第２開口および前記第３開口を塞ぐ振動膜と、前記基板の厚み方向の平面視において前記複数の第１開口ごとに前記振動膜上に設けられた第１圧電素子と、前記基板の厚み方向の平面視において前記第２開口に重なる位置を含んで前記振動膜上に設けられた第２圧電素子と、前記基板の厚み方向の平面視において前記第３開口に重なる位置を含んで前記振動膜上に設けられた第３圧電素子と、前記第３圧電素子に駆動信号を入力する入力部と、前記第３圧電素子に前記駆動信号が入力されている期間に、前記駆動信号が入力されていない前記第２圧電素子の振動を検出する検出部とを備える超音波トランスデューサー装置に関する。
【００２０】
第３圧電素子は駆動信号の供給に応じて変形する。第３圧電素子の変形は第３開口の振動膜の変形を引き起こす。振動膜の変形に応じて基板は変形する。基板の変形は第２開口の振動膜の変形を引き起こす。第２開口の振動膜の変形は第２圧電素子で応力を発生させる。駆動信号が入力されていない第２圧電素子で起電圧が生成される。こうした起電圧が検出されることで、超音波トランスデューサー装置とは別の装置例えば校正装置を用いることなしに、第２圧電素子の感度は検出されることができる。一般に、第２圧電素子の特性は第１圧電素子の特性を反映することから、第２圧電素子の感度に基づき第１圧電素子の感度は推定されることができる。
【００２１】
（１２）前記基板の厚み方向の平面視で前記第３圧電素子は前記第２圧電素子よりも大きい面積を有することができる。こうして第２圧電素子にはより大きい変形力が加えられることができる。その結果、振動の検出の精度は高められることができる。
【００２２】
（１３）超音波トランスデューサー装置は制御処理部を備えることができる。前記制御処理部は、前記駆動信号が入力されていない前記第２圧電素子の振動を検出した検出結果に基づき前記第１圧電素子の感度を判別することができる。こうして感度の良否は判別されることができる。
【００２３】
（１４）前記制御処理部は、前記第１圧電素子の感度が所定値以下と判別されると、前記第１圧電素子に分極用電圧を供給することができる。使用に先立って圧電素子には分極が確立される。分極量は時間の経過とともに低下する。その結果、圧電素子の感度は低下していく。したがって、圧電素子の感度が所定値以下に低下した際に圧電素子に分極用電圧が供給されれば、圧電素子では再び十分な分極が確立されることができる。圧電素子の感度は良好に維持されることができる。
【００２４】
（１５）前記制御処理部は、前記第１圧電素子の感度が所定値以下と判別されると、感度が前記所定以下を示す通知信号を出力することができる。圧電素子の感度低下は制御処理部から外部に通知されることができる。こうした通知に基づきユーザーは圧電素子の感度低下を知ることができる。
【００２５】
（１６）いずれの超音波トランスデューサー装置もプローブに組み込まれて利用されることができる。プローブは、超音波トランスデューサー装置と、前記超音波トランスデューサー装置を支持する筐体とを備えることができる。
【００２６】
（１７）超音波トランスデューサー装置は電子機器に組み込まれて利用されることができる。電子機器は、超音波トランスデューサー装置と、前記超音波トランスデューサー装置に接続されて、前記超音波トランスデューサー装置の出力を処理する処理部とを備えることができる。
【００２７】
（１８）超音波トランスデューサー装置は超音波診断装置に組み込まれて利用されることができる。超音波診断装置は、超音波トランスデューサー装置と、前記超音波トランスデューサー装置に接続されて、前記超音波トランスデューサー装置の出力を処理し、画像を生成する処理部と、前記画像を表示する表示装置と、を備えることができる。
【００２８】
（１９）いずれの超音波トランスデューサー装置もプローブヘッドに組み込まれて利用されることができる。プローブヘッドは、超音波トランスデューサー装置と、前記超音波トランスデューサー装置を支持する筐体とを備えることができる。
【００２９】
（２０）本発明のさらに他の態様は、隔壁部によって区画された複数の開口を有する基板と、前記開口を塞ぐ振動膜と、前記振動膜上であって前記開口ごとに設けられる圧電素子と、複数の前記圧電素子うちの一部の圧電素子に駆動信号を入力する入力部と、前記一部の圧電素子に前記駆動信号が入力されている期間に、前記駆動信号が入力されていない前記圧電素子の振動を検出する検出部と、を備え、前記駆動信号が前記一部の圧電素子に入力されることで振動する前記振動膜の振動が前記隔壁部を変形させて前記駆動信号が入力されていない前記圧電素子を振動させる超音波トランスデューサー装置に関する。
【００３０】
一部の圧電素子は駆動信号の供給に応じて変形する。圧電素子の変形は対応する振動膜の振動を引き起こす。振動膜の振動に応じて隔壁部は変形する。隔壁部の変形は別の振動膜の変形を引き起こす。別の振動膜の変形は、駆動信号が入力されていない圧電素子でも応力を発生させる。駆動信号が入力されていない圧電素子で起電圧が生成される。こうした起電圧が検出されることで、超音波トランスデューサー装置とは別の装置例えば校正装置を用いることなしに、圧電素子の感度は検出されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一実施形態に係る電子機器の一具体例すなわち超音波診断装置を概略的に示す外観図である。
【図２】超音波プローブの拡大正面図である。
【図３】第１実施形態に係る超音波トランスデューサー素子ユニットの拡大平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】超音波診断装置の回路構成を概略的に示すブロック図である。
【図６】感度検出モードの動作を概略的に示すフローチャートである。
【図７】図４に対応し、感度検出モードの仕組みを概略的に示す拡大断面図である。
【図８】シリコンウエハー上に形成された可撓膜および第２導電体を概略的に示す部分拡大垂直断面図である。
【図９】第２導電体上に形成された圧電体膜および第１導電膜を概略的に示す部分拡大垂直断面図である。
【図１０】シリコンウエハーを覆う導電材の膜を概略的に示す部分拡大垂直断面図である。
【図１１】シリコンウエハーに形成された開口および補強板を概略的に示す部分拡大垂直断面図である。
【図１２】第２実施形態に係る超音波トランスデューサー素子ユニットの拡大部分平面図である。
【図１３】図１２のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図１４】第２実施形態に係る超音波トランスデューサー素子ユニットを利用する超音波診断装置の回路構成を概略的に示すブロック図である。
【図１５】第３実施形態に係る超音波トランスデューサー素子ユニットの拡大部分平面図である。
【図１６】他の実施形態に係る超音波診断装置の回路構成を概略的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００３３】
（１）超音波診断装置の全体構成
図１は本発明の一実施形態に係る電子機器の一具体例すなわち超音波診断装置１１の構成を概略的に示す。超音波診断装置１１は装置端末１２と超音波プローブ（プローブ）１３とを備える。装置端末１２と超音波プローブ１３とはケーブル１４で相互に接続される。装置端末１２と超音波プローブ１３とはケーブル１４を通じて電気信号をやりとりする。装置端末１２にはディスプレイパネル（表示装置）１５が組み込まれる。ディスプレイパネル１５の画面は装置端末１２の表面で露出する。装置端末１２では、後述されるように、超音波プローブ１３で検出された超音波に基づき画像が生成される。画像化された検出結果がディスプレイパネル１５の画面に表示される。
【００３４】
図２に示されるように、超音波プローブ１３は筐体１６を有する。筐体１６内には超音波トランスデューサー素子ユニット（以下「素子ユニット」という）１７が収容される。素子ユニット１７の表面は筐体１６の表面で露出することができる。素子ユニット１７は表面から超音波を出力するとともに超音波の反射波を受信する。その他、超音波プローブ１３は、プローブ本体１３ａに着脱自在に連結されるプローブヘッド１３ｂを備えることができる。このとき、素子ユニット１７はプローブヘッド１３ｂの筐体１６内に組み込まれることができる。
【００３５】
図３は第１実施形態に係る素子ユニット１７の平面図を概略的に示す。素子ユニット１７は基体２１を備える。基体２１には素子アレイ２２が形成される。素子アレイ２２は超音波トランスデューサー素子（以下「素子」という）２３の配列で構成される。配列は複数行複数列のマトリクスで形成される。個々の素子２３は圧電素子部２４を備える。圧電素子部２４は上部電極２５、下部電極２６および圧電体膜２７で構成される。個々の素子２３ごとに上部電極２５および下部電極２６の間に圧電体膜２７が挟み込まれる。素子ユニット１７は１枚の超音波トランスデューサー素子チップとして構成される。
【００３６】
基体２１の表面には複数本の第１導電体２８が形成される。第１導電体２８は配列の行方向に相互に平行に延びる。１行の素子２３ごとに１本の第１導電体２８が割り当てられる。１本の第１導電体２８は配列の行方向に並ぶ素子２３の圧電体膜２７に共通に接続される。第１導電体２８は個々の素子２３ごとに上部電極２５を形成する。第１導電体２８の両端は１対の引き出し配線２９にそれぞれ接続される。引き出し配線２９は配列の列方向に相互に平行に延びる。したがって、全ての第１導電体２８は同一長さを有する。こうしてマトリクス全体の素子２３に共通に上部電極２５は接続される。
【００３７】
基体２１の表面には複数本の第２導電体３１が形成される。第２導電体３１は配列の列方向に相互に平行に延びる。１列の素子２３ごとに１本の第２導電体３１が割り当てられる。１本の第２導電体３１は配列の列方向に並ぶ素子２３の圧電体膜２７に共通に配置される。列ごとに素子２３の通電は切り替えられる。こうした通電の切り替えに応じてラインスキャンやセクタースキャンは実現される。１列の素子２３は同時に超音波を出力することから、１列の個数すなわち配列の行数は超音波の出力レベルに応じて決定されることができる。行数は例えば１０〜１５行程度に設定されればよい。図中では省略されて５行が描かれる。配列の列数はスキャンの範囲の広がりに応じて決定されることができる。列数は例えば１２８列や２５６列に設定されればよい。図中では省略されて８列が描かれる。その他、配列では千鳥配置が確立されてもよい。千鳥配置では偶数列の素子２３群は奇数列の素子２３群に対して行ピッチの２分の１でずらされればよい。奇数列および偶数列の一方の素子数は他方の素子数に比べて１つ少なくてもよい。さらにまた、上部電極２５および下部電極２６の役割は入れ替えられてもよい。すなわち、マトリクス全体の素子２３に共通に下部電極が接続される一方で、配列の列ごとに共通に素子２３に上部電極が接続されてもよい。
【００３８】
基体２１の輪郭は、相互に平行な１対の直線で仕切られて対向する第１辺２１ａおよび第２辺２１ｂを有する。第１辺２１ａと素子アレイ２２の輪郭との間に１ラインの第１端子アレイ３２ａが配置される。第２辺２１ｂと素子アレイ２２の輪郭との間に１ラインの第２端子アレイ３２ｂが配置される。第１端子アレイ３２ａは第１辺２１ａに平行に１ラインを形成することができる。第２端子アレイ３２ｂは第２辺２１ｂに平行に１ラインを形成することができる。第１端子アレイ３２ａは１対の上部電極端子３３および複数の下部電極端子３４で構成される。同様に、第２端子アレイ３２ｂは１対の上部電極端子３５および複数の下部電極端子３６で構成される。１本の引き出し配線２９の両端にそれぞれ上部電極端子３３、３５は接続される。引き出し配線２９および上部電極端子３３、３５は素子アレイ２２を二等分する垂直面で面対称に形成されればよい。１本の第２導電体３１の両端にそれぞれ下部電極端子３４、３６は接続される。第２導電体３１および下部電極端子３４、３６は素子アレイ２２を二等分する垂直面で面対称に形成されればよい。ここでは、基体２１の輪郭は矩形に形成される。基体２１の輪郭は正方形であってもよく台形であってもよい。
【００３９】
基体２１には第１フレキシブルプリント配線板（以下「第１配線板」という）３７が連結される。第１配線板３７は第１端子アレイ３２ａに覆い被さる。第１配線板３７の一端には上部電極端子３３および下部電極端子３４に個別に対応して導電線すなわち第１信号線３８が形成される。第１信号線３８は上部電極端子３３および下部電極端子３４に個別に向き合わせられ個別に接合される。同様に、基体２１には第２フレキシブルプリント配線板（以下「第２配線板」という）４１が覆い被さる。第２配線板４１は第２端子アレイ３２ｂに覆い被さる。第２配線板４１の一端には上部電極端子３５および下部電極端子３６に個別に対応して導電線すなわち第２信号線４２が形成される。第２信号線４２は上部電極端子３５および下部電極端子３６に個別に向き合わせられ個別に接合される。
【００４０】
図４に示されるように、基体２１は基板４４および可撓膜４５を備える。基板４４の表面に可撓膜４５が一面に形成される。基板４４には個々の素子２３ごとに開口４６が形成される。開口４６は基板４４に対してアレイ状に配置される。開口４６が配置される領域の輪郭は素子アレイ２２の輪郭に相当する。隣接する２つの開口４６の間には仕切り壁（隔壁部）４７が区画される。隣接する開口４６は仕切り壁４７で仕切られる。仕切り壁４７の壁厚みは開口４６の間隔に相当する。仕切り壁４７は相互に平行に広がる平面内に２つの壁面を規定する。壁厚みは２つの壁面の距離に相当する。すなわち、壁厚みは壁面に直交して壁面の間に挟まれる垂線の長さで規定されることができる。
【００４１】
可撓膜４５は、基板４４の表面に積層される酸化シリコン（ＳｉＯ２）層４８と、酸化シリコン層４８の表面に積層される酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）層４９とで構成される。可撓膜４５は開口４６に接する。こうして開口４６の輪郭に対応して可撓膜４５の一部が振動膜５１を形成する。振動膜５１は、可撓膜４５のうち、開口４６に臨むことから基板４４の厚み方向に膜振動することができる部分である。酸化シリコン層４８の膜厚は共振周波数に基づき決定されることができる。
【００４２】
振動膜５１の表面に第２導電体３１、圧電体膜２７および第１導電体２８が順番に積層される。第２導電体３１には例えばチタン（Ｔｉ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）およびチタン（Ｔｉ）の積層膜が用いられることができる。圧電体膜２７は例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）で形成されることができる。第１導電体２８は例えばイリジウム（Ｉｒ）で形成されることができる。第１導電体２８および第２導電体３１にはその他の導電材が利用されてもよく、圧電体膜２７にはその他の圧電材料が用いられてもよい。ここでは、第１導電体２８の下で圧電体膜２７は完全に第２導電体３１を覆う。圧電体膜２７の働きで第１導電体２８と第２導電体３１との間で短絡は回避されることができる。
【００４３】
基体２１の表面には保護膜５３が積層される。保護膜５３は例えば全面にわたって基体２１の表面に覆い被さる。その結果、素子アレイ２２や第１および第２端子アレイ３２ａ、３２ｂ、第１および第２配線板３７、４１は保護膜５３で覆われる。保護膜５３には例えばシリコーン樹脂膜が用いられることができる。保護膜５３は、素子アレイ２２の構造や、第１端子アレイ３２ａおよび第１配線板３７の接合、第２端子アレイ３２ｂおよび第２配線板４１の接合を保護する。
【００４４】
基体２１の裏面には補強板５４が固定される。補強板５４の表面に基体２１の裏面が重ねられる。補強板５４は素子ユニット１７の裏面で開口４６を閉じる。補強板５４はリジッドな基材を備えることができる。補強板５４は例えばシリコン基板から形成されることができる。基体２１の板厚は例えば１００μｍ程度に設定され、補強板５４の板厚は例えば１００〜１５０μｍ程度に設定される。ここでは、仕切り壁４７は補強板５４に結合される。補強板５４は個々の仕切り壁４７に少なくとも１カ所の接合域で接合される。接合にあたって接着剤は用いられることができる。
【００４５】
（２）超音波診断装置の回路構成
図５に示されるように、超音波診断装置１１は素子ユニット１７に電気的に接続される集積回路チップ５８を備える。集積回路チップ５８はマルチプレクサー５９および送受信回路６１を備える。マルチプレクサー５９は素子ユニット１７側のポート群５９ａと送受信回路６１側のポート群５９ｂとを備える。素子ユニット１７側のポート群５９ａには配線６２経由で第１信号線３８および第２信号線４２が接続される。こうしてポート群５９ａは素子アレイ２２に繋がる。ここでは、送受信回路６１側のポート群５９ｂには集積回路チップ５５内の規定数の信号線６３が接続される。規定数はスキャンにあたって同時に出力される素子２３の列数に相当する。マルチプレクサー５９はケーブル１４側のポートと素子ユニット１７側のポートとの間で相互接続を管理する。
【００４６】
送受信回路６１は規定数の切り替えスイッチ６４を備える。個々の切り替えスイッチ６４はそれぞれ個別に対応の信号線６３に接続される。送受信回路６１は個々の切り替えスイッチ６４ごとに送信経路６５および受信経路６６を備える。切り替えスイッチ６４には送信経路６５と受信経路６６とが並列に接続される。切り替えスイッチ６４はマルチプレクサー５９に選択的に送信経路６５または受信経路６６を接続する。送信経路６５にはパルサー６７が組み込まれる。パルサー６７は振動膜５２の共振周波数に応じた周波数でパルス信号を出力する。受信経路６６にはアンプ６８、ローパスフィルター（ＬＰＦ）６９およびアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）７１が組み込まれる。個々の素子２３の出力信号は増幅されてデジタル信号に変換される。
【００４７】
送受信回路６１は駆動／受信回路７２を備える。送信経路６５および受信経路６６は駆動／受信回路７２に接続される。駆動／受信回路７２はスキャンの形態に応じて同時にパルサー６７を制御する。駆動／受信回路７２はスキャンの形態に応じて出力信号のデジタル信号を受信する。駆動／受信回路７２は制御線７３でマルチプレクサー５９に接続される。マルチプレクサー５９は駆動／受信回路７２から供給される制御信号に基づき相互接続の管理を実施する。
【００４８】
装置端末１２には処理回路７４が組み込まれる。処理回路７４は例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）やメモリーを備えることができる。超音波診断装置１１の全体動作は処理回路７４の処理に従って制御される。ユーザーから入力される指示に応じて処理回路７４は駆動／受信回路７２を制御する。処理回路７４は素子２３の出力信号に応じて画像を生成する。画像は描画データで特定される。
【００４９】
装置端末１２には描画回路７５が組み込まれる。描画回路７５は処理回路７４に接続される。描画回路７５にはディスプレイパネル１５が接続される。描画回路７５は処理回路７４で生成された描画データに応じて駆動信号を生成する。駆動信号はディスプレイパネル１５に送り込まれる。その結果、ディスプレイパネル１５に画像が映し出される。
【００５０】
（３）超音波診断装置の動作
次に超音波診断装置１１の動作を簡単に説明する。処理回路７４は超音波診断モードと感度検出モードとを切り替える。超音波診断モードでは超音波診断装置１１で超音波診断が実施されることができる。感度検出モードでは圧電素子部２４の感度の低下が判定されることができる。処理回路７４が超音波診断モードを選択すると、処理回路７４は駆動／受信回路７２に超音波の送信および受信を指示する。駆動／受信回路７２はマルチプレクサー５９に制御信号を供給するとともに個々のパルサー６７に駆動信号を供給する。パルサー６７は駆動信号の供給に応じてパルス信号を出力する。マルチプレクサー５９は制御信号の指示に従ってポート群５９ｂのポートにポート群５９ａのポートを接続する。パルス信号はポートの選択に応じて上部電極端子３３、３５および下部電極端子３４、３６を通じて列ごとに素子２３に供給される。パルス信号の供給に応じて振動膜５３は振動する。その結果、対象物（例えば人体の内部）に向けて所望の超音波ビームは発せられる。
【００５１】
超音波の送信後、切り替えスイッチ６４は切り替えられる。マルチプレクサー５９はポートの接続関係を維持する。切り替えスイッチ６４は送信経路６５および信号線６３の接続に代えて受信経路６６および信号線６３の接続を確立する。超音波の反射波は振動膜４３を振動させる。その結果、素子２３から出力信号が出力される。出力信号はデジタル信号に変換されて駆動／受信回路７２に送り込まれる。
【００５２】
超音波の送信および受信は繰り返される。繰り返しにあたってマルチプレクサー５９はポートの接続関係を変更する。その結果、ラインスキャンやセクタースキャンは実現される。スキャンが完了すると、処理回路７４は出力信号のデジタル信号に基づき画像を形成する。形成された画像はディスプレイパネル１５の画面に表示される。
【００５３】
図６に示されるように、処理回路７４が感度検出モードを選択すると、処理回路７４はステップＳ１で特定の１列の素子２３群（以下「対象検出素子列」という）を選択する。ここでは、図３に示されるように、複数本の第２導電体３１のうち、最も外側に位置する２本の第２導電体３１以外の１本の第２導電体３１に接続される素子２３群が対象検出素子列７６として選択されることができる。この選択に応じて駆動／受信回路７２はマルチプレクサー５９に制御信号を供給する。制御信号では、対象検出素子列７６と、対象検出素子列７６の両側に隣接する２列の素子２３群（以下「対象駆動素子列」という）とが特定される。マルチプレクサー５９は、制御信号の指示に従って、ポート群５９ｂの任意のポートに、対象検出素子列７６および対象駆動素子列７７にそれぞれ繋がるポート群５９ａのポートを個別に接続する。切り替えスイッチ６４の切り替えに応じて、対象検出素子列７６は受信経路６６に接続され、２列の対象駆動素子列７７はそれぞれ送信経路６５に接続される。
【００５４】
処理回路７４はステップＳ２で対象駆動素子列７７に対する駆動信号の供給を指示する。処理回路７４は２つのパルサー６７に駆動信号を供給する。パルサー６７は駆動信号の供給に応じてパルス信号（駆動信号）を出力する。パルス信号は第１導電体２８および第２導電体３１を通じて対象駆動素子列７７に供給される。こうして対象駆動素子列７７では個々の圧電素子部２４に電圧が印加される。このとき、駆動／受信回路７２は、一部の素子２３の圧電素子部２４に駆動信号を入力する入力部として機能する。
【００５５】
対象駆動素子列７７では駆動信号の供給に応じて圧電体膜２７は変形する。圧電体膜２７の変形は振動膜５１の変形すなわち振動を引き起こす。図７に示されるように、対象駆動素子列７７の振動膜５１の振動に応じて基板４４の仕切り壁４７は振動する。仕切り壁４７の振動は対象検出素子列７６の振動膜５１で振動を引き起こす。この振動に応じて対象検出素子列７６の圧電体膜２７では応力が生成される。応力の生成に応じて圧電体膜２７では起電圧が生成される。起電圧は出力信号として出力される。対象検出素子列７６は対象駆動素子列７７に隣接することから、対象駆動素子列７７の振動膜５１は確実に対象検出素子列７６の振動膜５１の変形を引き起こすことができる。
【００５６】
処理回路７４はステップＳ３で対象検出素子列７６に対する出力信号の受信を指示する。出力信号はデジタル信号に変換されて駆動／受信回路７２に送り込まれる。このとき、駆動／受信回路７２は、圧電素子のうちの一部の圧電素子すなわち対象駆動素子列７７の圧電素子部２４に駆動信号が入力されている期間に、圧電素子のうちの駆動信号が入力されていない圧電素子すなわち対象検出素子列７６の圧電素子部２４の振動を検出する検出部として機能する。処理回路７４は出力信号の検出値を特定する。特定された検出値はステップＳ４で予め決められた閾値に比べられる。閾値は例えば処理回路７４のメモリといった記憶部に予め格納されていればよい。検出値が閾値以上であれば、感度は良好と判断される。感度検出モードは終了する。検出値が閾値を下回れば、処理回路７４は圧電体膜２７の分極量の低下を判別する。圧電素子部２４の感度の低下すなわち「異常」が判断される。こうして「異常」が検出されると、処理回路７４はステップＳ５で分極処理の実施を指示する。分極処理が実施されると、個々の圧電体膜２７に分極用電圧が供給される。圧電体膜２７では分極用電圧の印加に応じて分極が実現される。
【００５７】
前述のように、素子ユニット１７では使用に先立って個々の圧電体膜２７で分極が確立される。分極量は時間の経過とともに低下する。その結果、素子２３の感度は低下していく。したがって、素子２３の感度の低下が検出された際に圧電体膜２７に改めて分極用電圧が供給されれば、圧電体膜２７では再び十分な分極が確立されることができる。素子２３の感度は良好な状態に戻されることができる。
【００５８】
素子ユニット１７では超音波診断にあたって素子アレイ２２全体の素子２３が超音波の発信および受信を実施する。個々の素子２３は超音波の送信と受信とで切り替えられる。素子２３は送信時に振動膜５１から超音波ビームを放射する。受信時には、対象物から反射してきた超音波は当該振動膜５１の振動を引き起こす。こうして反射してきた超音波に応じて素子２３から出力信号は出力される。そして、素子アレイ２２中の３列の素子２３群が感度の判定にあたって利用される。したがって、感度の判定にあたってそれ専用の構造が改めて付加される必要はない。感度の判定は簡単に実現されることができる。
【００５９】
この例では、感度の判定にあたって検出対象である１列の素子２３の振動膜５１に両側の２列の素子２３から変形力が加えられる。したがって、単純に片側の１列の素子２３から変形力が加えられる場合に比べて、一度の駆動信号の供給で検出対象である圧電体膜２７の応力は増大することができる。圧電体膜２７の起電圧は増大する。その結果、判定の精度は高められることができる。素子ユニット１７では各列ごとに全列で感度の判定が実施されることもできる。この場合には、素子アレイ２２の両端の列では検出対象である圧電体膜２７に片側の１列の素子２３からのみ変形力が加えられる。その他、素子アレイ２２の両端の列は感度の判定にあたってのみ駆動電圧を受信し超音波診断モードでは利用されなくてもよい。
【００６０】
分極量の低下の判別にあたって、ステップＳ４の検出値および閾値の比較に代えて、出力信号の信号波形の変化率が観察されてもよい。例えば信号レベルの立ち上がりが閾値以上であれば、感度は良好と判断されることができる。信号レベルの立ち上がりが閾値を下回れば、分極量の低下は判別されることができる。信号レベルの立ち上がりは、所定の時間間隔で検出される信号レベルの大きさに基づき特定されることができる。
【００６１】
その他、ステップＳ５の分極処理に代えて処理回路７４は「異常」の検出に応じて通知信号を生成してもよい。例えば通知信号には感度の低下を表示する画像信号が含まれることができる。こうした画像信号は描画回路７５に送り込まれることができる。感度の低下はディスプレイパネル１５の画面表示でユーザーに通知されることができる。こうしてユーザーは圧電体膜２７の感度低下を知ることができる。こうした通知に応じてプローブヘッド１３ｂや素子ユニット１７が交換されてもよく外部装置を通じて圧電体膜２７の分極処理が実施されてもよい。
【００６２】
通知信号には、前述の画像信号に代えて、起電圧の大きさを示す画像信号が含まれてもよい。起電圧の大きさはディスプレイパネル１５の画面表示でユーザーに提示されることができる。ユーザーは起電圧の大きさに基づき分極量が適正か否かを判断することができる。こうした通知信号の出力にあたって、処理回路７４は、対象駆動素子列７７の圧電素子部２４に駆動信号を入力する駆動期間の積分信号を出力することができる。こうして駆動期間分の出力信号の積分値が取得されることができる。
【００６３】
（４）超音波トランスデューサー素子ユニットの製造方法
図８に示されるように、シリコンウエハー７８の表面で個々の素子ユニット１７ごとに第２導電体３１および下部電極端子３４、３６（図８以降では図示されず）を形成する。第２導電体３１および下部電極端子３４、３６の形成に先立ってシリコンウエハー７８の表面に酸化シリコン膜７９および酸化ジルコニウム膜８１を相次いで形成する。酸化ジルコニウム膜８１の表面に導電膜を形成する。導電膜はチタン、イリジウム、白金およびチタンの積層膜で構成される。フォトリソグラフィ技術に基づき導電膜から第２導電体３１および下部電極端子３４、３６を成形する。
【００６４】
図９に示されるように、第２導電体３１の表面で個々の素子２３ごとに圧電体膜２７および第１導電膜８２を形成する。圧電体膜２７および第１導電膜８２の形成にあたってシリコンウエハー７８の表面に圧電材料膜および導電材の膜を成膜する。圧電材料膜はＰＺＴ膜から構成される。導電材の膜はイリジウム膜から構成される。フォトリソグラフィ技術に基づき個々の素子２３ごとに圧電材料膜および導電材の膜から圧電体膜２７および第１導電膜８２を成形する。
【００６５】
続いて、図１０に示されるように、シリコンウエハー７８の表面に導電材の膜８３を成膜する。導電材の膜８３は個々の第１導電膜８２に覆い被さる。隣接する第１導電膜８２は膜８３で相互に接続される。そして、フォトリソグラフィ技術に基づき膜８３から第２導電膜を成形する。第２導電膜は、第１導電体３１に直交する方向に延び、次々と第１導電体３１を横切る。第２導電膜は素子アレイ２２の行方向に第１導電膜８２を相互に接続する。第２導電膜は第２導電体３１、引き出し配線２９および上部電極端子３３、３５を形成する。第２導電膜の一部は第１導電膜８２に重なって第１導電膜８２とともに上部電極２５を形成する。
【００６６】
その後、図１１に示されるように、シリコンウエハー７８の裏面からアレイ状の開口４６を形成する。開口４６の形成にあたってエッチング処理を施す。酸化シリコン膜７９はエッチングストップ層として機能する。酸化シリコン膜７９および酸化ジルコニウム膜８１に振動膜５１は区画される。開口４６の形成後、シリコンウエハー７８の裏面に補強板用のウエハー８４の表面を重ね合わせる。重ね合わせに先立ってウエハー８４はハンドリング機構やステージ上に保持される。ウエハー８４には例えばリジッドな絶縁性基板が用いられることができる。絶縁性基板にはシリコンウエハーが用いられることができる。接合にあたって例えば接着剤が用いられることができる。接合後、シリコンウエハー７８から個々の素子ユニット１７を切り出す。切り出した素子ユニット１７で分極処理を実施する。個々の圧電体膜２７に分極用電圧が印加される。
【００６７】
（５）第２実施形態に係る超音波トランスデューサー素子ユニット
図１２は第２実施形態に係る素子ユニット１７ａの構造を概略的に示す。第２実施形態では基体２１上に前述の素子アレイ２２に加えて感度検出モードに専用の圧電素子セット８５が形成される。素子アレイ２２は前述のように第１素子２３の配列で構成される。圧電素子セット８５は素子アレイ２２の輪郭の外側に配置される。圧電素子セット８５は１つの第２素子８６および１対の第３素子８７を備える。第２素子８６は検出専用の素子として機能する。第３素子８７は駆動専用の素子として機能する。第２素子８６は２つの第３素子８７の間に配置される。第２素子８６および第３素子８７は第１素子２３と同様に圧電素子部２４を備える。圧電素子部２４は上部電極２５、圧電体膜２７および下部電極２６で構成される。第２素子８６は第１素子２３と同一構造に形成される。
【００６８】
基体２１の表面には第１補助導電体８８が形成される。第１補助導電体８８は第２素子８６および第３素子８７に共通に割り当てられる。第１補助導電体８８は第２素子８６および第３素子８７の圧電体膜２７に共通に接続される。第１補助導電体８８は個々の素子８６、８７ごとに上部電極２５を形成する。第１補助導電体８８の一端は例えば引き出し配線２９に接続される。第１補助導電体８８は第１導電体２８および引き出し配線２９と同一の材料から形成されることができる。
【００６９】
基体２１の表面には第２補助導電体８９が形成される。第２補助導電体８９は第２素子８６の圧電体膜２７に接続される。第２補助導電体８９は第２素子８６の下部電極２６を形成する。こうして第２素子８６では圧電体膜２７に第１補助導電体８８および第２補助導電体８９から駆動電圧が印加される。第２補助導電体８９は第２導電体３１と同一の材料から形成されることができる。
【００７０】
基体２１の表面には第３補助導電体９１が形成される。第３補助導電体９１は第３素子８７の圧電体膜２７に共通に接続される。第３補助導電体９１は第３素子８７の下部電極２６を形成する。こうして第３素子８７では圧電体膜２７に第１補助導電体８８および第３補助導電体９１から駆動電圧が印加される。第３補助導電体９１は第２導電体３１と同一の材料から形成されることができる。
【００７１】
第１端子アレイ３２ａには第１補助電極端子９２および第２補助電極端子９３が組み込まれる。第１補助電極端子９２は第２補助導電体８９に電気的に接続される。第１補助電極端子９２は第２補助導電体８９に一体化されることができる。第２補助電極端子９３は第３補助導電体９１に電気的に接続される。第２補助電極端子９３は第３補助導電体９１に一体化されることができる。第１補助電極端子９２および第２補助電極端子９３は第１配線板３７の第１信号線３８に個別に接合される。
【００７２】
図１３に示されるように、基板４４には前述の第１開口４６に加えて第２開口９４および第３開口９５が形成される。第２開口９４は第２素子８６の振動膜５１を区画する。第３開口９５は第３素子８７の振動膜５１を区画する。したがって、第２開口９４および第３開口９５は素子アレイ２２の輪郭の外側に配置される。第３開口９５は第１開口４６よりも第２開口９４に近接して配置される。第２開口９４上に第２素子８６の圧電素子部２４は配置される。第３開口９５上に第３素子８７の圧電素子部２４は配置される。こうして第２素子８６および第３素子８７の圧電素子部２４は個々に対応する振動膜５１に結合される。
【００７３】
このとき、第３素子８７の圧電素子部２４は第１および第２素子２３、８６の圧電素子部２４よりも大きい面積で形成される。具体的には、第２素子８６の輪郭の中心軸に直交する方向に第３素子８７の圧電素子部２４は第２素子８６の圧電素子部２４の第１幅Ｗ１よりも大きい第２幅Ｗ２を有する。しかも、第３素子８７の圧電素子部２４は第３開口９５の輪郭の外側まで広がる。すなわち、第３素子８７の圧電素子部２４は第３開口９５を横切って基板４４の対岸を接続する。圧電素子部２４の大きさは圧電体膜２７のうち上部電極２５および下部電極２６で挟まれる領域で規定されればよい。
【００７４】
図１４に示されるように、第２実施形態に係る素子ユニット１７ａの利用にあたって超音波診断装置１１の制御回路チップ５８では前述の上部電極端子３３、３５および下部電極端子３４、３６に加えて配線６２経由で第１補助電極端子９２および第２補助電極端子９３がマルチプレクサー５９のポート群５９ａに接続される。処理回路７４で感度検出モードが選択されると、マルチプレクサー５９の働きで第１補助電極端子９２は受信経路６６に接続され第２補助電極端子９３は送信経路に接続される。その他の構成および動作は前述と同様である。
【００７５】
処理回路７４が超音波診断モードを選択すると、前述と同様に、上部電極端子３３、３５および下部電極端子３４、３６を通じて素子アレイ２２内の第１素子２３に駆動信号は供給される。マルチプレクサー５９の働きでラインスキャンやセクタースキャンは実現される。検出信号に応じてディスプレイパネル１５の画面に画像が表示される。
【００７６】
処理回路７４が感度検出モードを選択すると、駆動／受信回路７２はマルチプレクサー５９に制御信号を供給する。制御信号では第２素子８６および第３素子８７が特定される。マルチプレクサー５９は、制御信号の指示に従って、ポート群５９ｂの任意のポートに、第１補助電極端子９２および第２補助電極端子９３に繋がるポート群５９ａのポートを個別に接続する。切り替えスイッチ６４の切り替えに応じて、第１補助電極端子９２は受信経路６６に接続され、第２補助電極端子９３は送信経路６５に接続される。
【００７７】
処理回路７４は第３素子８７に対する駆動信号の供給を指示する。処理回路７４はパルサー６７に駆動信号を供給する。パルサー６７は駆動信号の供給に応じてパルス信号（駆動信号）を出力する。パルス信号は第１補助導電体８８および第２補助導電体８９を通じて第３素子８７に供給される。
【００７８】
第３素子８７では駆動信号の供給に応じて圧電体膜２７は変形する。圧電体膜２７の変形は振動膜５１の変形を引き起こす。第３素子８７の振動膜５１の変形は第２素子８６の振動膜５１で変形を引き起こす。この変形に応じて第２素子８６の圧電体膜２７では応力が生成される。応力の生成に応じて圧電体膜２７では起電圧が生成される。起電圧は出力信号として出力される。
【００７９】
処理回路７４は第２素子８６に対する出力信号の受信を指示する。出力信号はデジタル信号に変換されて駆動／受信回路７２に送り込まれる。処理回路７４は出力信号の検出値を特定する。特定された検出値は予め決められた閾値に比べられる。検出値が閾値以上であれば、感度検出モードは終了する。検出値が閾値を下回れば、処理回路７４は圧電体膜２７の分極量の低下を認定する。一般に、第２素子８６の特性は第１圧電素子２３の特性を反映することから、第２素子８６の異常に基づき第１素子２３の異常は推定されることができる。こうして第２素子８６で圧電素子部２４の感度の低下すなわち「異常」が判断されると、前述と同様に、処理回路７４は分極処理の実施を指示してもよく通知信号を生成してもよい。
【００８０】
ここでは、第２素子８６は第１素子２３と同一の構造を有する。第２開口９４は第１開口４６と同一の形状に形成される。振動膜５１は同一形状および同一膜厚を有する。圧電素子部２４は同一の構造を有する。こうして第２素子８６の特性は第１素子２３の特性に簡単に関連づけられることができる。第２素子８６の特性は第１素子２３の特性を高い精度で反映することができる。素子アレイ２２内では個々の素子で特性のばらつきは小さいことから、１つの第２素子８６で特性が特定されれば、全ての第１素子２３の特性は推定されることができる。
【００８１】
圧電素子セット８５では検出対象である第２素子８６の振動膜５１に両側の第３素子８７から変形力が加えられる。したがって、単純に片側から変形力が加えられる場合に比べて、一度の駆動信号の供給で検出対象である圧電体膜２７の応力は増大することができる。圧電体膜２７の起電圧は増大する。その結果、判定の精度は高められることができる。しかも、第３素子８７では振動膜５１は圧電体膜２７の変形を増幅することができる。その結果、第２素子８６の圧電体膜２７の変形は増大することができる。判定の精度は一層高められることができる。ただし、第３素子８７の圧電体から第２素子８６の圧電体膜２７に十分な変形力が加わる限り、第３素子８７では振動膜５１は省略されることができる。
【００８２】
圧電素子セット８５では第３素子８７の圧電素子部２４は第２素子８６の圧電素子部２４よりも大きく形成される。こうして第２素子８６にはより大きい変形力が加えられることができる。その結果、判定の精度は高められることができる。圧電素子セット８５は素子アレイ２２の輪郭の外側に配置されることから、第３素子８７の拡大は素子アレイ２２内の第１素子２３には影響しない。
【００８３】
加えて、第３素子８７の圧電素子部２４は第３開口９５の輪郭の外側まで広がる。第３素子８７の変形は直接的に第２開口９４の周囲の基板４４すなわち仕切り壁４７に伝達されることができる。したがって、第３素子８７の変形が振動膜５１を通じて第２開口９４の周囲の基板４４に伝達される場合に比べて、第３素子８７の変形は効率的に第２素子８６に伝達されることができる。その結果、第２素子８６の応力は増大することができる。判定の精度は高められることができる。
【００８４】
（６）第３実施形態に係る超音波トランスデューサー素子ユニット
図１５は第３実施形態に係る素子ユニット１７ｂの構造を概略的に示す。第３実施形態では基体２１上に前述の圧電素子セット８５に代えて感度検出モードに専用の単一の第２素子８６が基体２１上に形成される。第２素子８６は素子アレイ２２の輪郭の外側に配置される。第２素子８６は第１素子２３と同様に圧電素子部２４を備える。第２素子８６は第１素子２３と同一構造に形成される。第２補助導電体８９は第２素子８６の圧電体膜２７に接続される。第１補助電極端子９２は第２補助導電体８９に電気的に接続される。その他の構成および動作は前述と同様である。
【００８５】
処理回路７４が感度検出モードを選択すると、駆動／受信回路７２はマルチプレクサー５９に制御信号を供給する。制御信号では第２素子８６および第２素子８６に最も近い１列の第１素子２３群（以下「対象駆動素子列」という）が特定される。マルチプレクサー５９は、制御信号の指示に従って、ポート群５９ｂの任意のポートに、対処駆動素子列および第２補助電極端子９３に繋がるポート群５９ａのポートを個別に接続する。切り替えスイッチ６４の切り替えに応じて、第１補助電極端子９２は受信経路６６に接続され、第２補助電極端子９３は送信経路６５に接続される。
【００８６】
（７）他の実施形態に係る超音波診断装置
図１６は他の実施形態に係る超音波診断装置１１ａの回路構成を概略的に示す。超音波診断装置１１ａでは素子ユニット１７、１７ａ、１７ｂに集積回路チップ５８ａが接続される。素子ユニット１７、１７ａ、１７ｂでは素子アレイ２２の列ごとに送信用の素子２３と受信用の素子２３とが割り当てられる。送信用の列と受信用の列とは例えば交互に配置されることができる。集積回路チップ５８ａでは送信経路６５および受信経路６６が個別にマルチプレクサー５９に接続される。マルチプレクサー５９は超音波の送信時には送信用の列ごとに素子２３に送信経路６５を接続する。マルチプレクサー５９は超音波の受信時には受信用の列ごとに素子２３に受信経路６６を接続する。送信経路６５に接続される素子２３は超音波の送信を担当する。受信経路６６に接続される素子２３は超音波の受信を担当する。こうして個々の素子２３ごとに超音波の送信および受信が分担されることから、個々の素子２３は超音波の送信または受信に特化して調整されることができる。その結果、超音波の受信感度は向上することができる。
【００８７】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれる。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えられることができる。また、超音波診断装置１１、１１ａ、超音波プローブ１３、プローブヘッド１３ｂ、素子ユニット１７、１７ａ、素子２３、８６、８７、集積回路チップ５８、５８ａ等の構成および動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１１  電子機器としての超音波診断装置、１１ａ  電子機器としての超音波診断装置、１３  プローブ（超音波プローブ）、１３ｂ  プローブヘッド、１５  表示装置（ディスプレイパネル）、１６  筐体、１７  超音波トランスデューサー装置の一部を構成する超音波トランスデューサー素子ユニット、１７ａ  超音波トランスデューサー装置の一部を構成する超音波トランスデューサー素子ユニット、１７ｂ  超音波トランスデューサー装置の一部を構成する超音波トランスデューサー素子ユニット、２３  （第１）超音波トランスデューサー素子、２４  （第１および第２）圧電素子（圧電素子部）、４４  基板、４６  （第１）開口、５１  振動膜、６４  切り替えスイッチ、６５  送信経路、６６  受信経路、７２  入力部および検出部（駆動／受信回路）、７４  処理部としての処理回路、９４  第２開口、９５  第３開口。
【図１】
2014042714.tif 000003
【図２】
2014042714.tif 000004
【図３】
2014042714.tif 000005
【図４】
2014042714.tif 000006
【図５】
2014042714.tif 000007
【図６】
2014042714.tif 000008
【図７】
2014042714.tif 000009
【図８】
2014042714.tif 000010
【図９】
2014042714.tif 000011
【図１０】
2014042714.tif 000012
【図１１】
2014042714.tif 000013
【図１２】
2014042714.tif 000014
【図１３】
2014042714.tif 000015
【図１４】
2014042714.tif 000016
【図１５】
2014042714.tif 000017
【図１６】
2014042714.tif 000018