(57)【要約】【課題】送受信波形の分解能の高い超音波画像が得られる超音波探触子を提供する。【解決手段】超音波探触子２は、超音波を送受信する圧電体２２と、圧電体２２の前面に設けられる少なくとも２層以上の第一音響整合層２３と、第一音響整合層２３のうち最も前側に位置する層の前面に設けられる保護層２５と、保護層２５の前面に設けられる少なくとも１層以上の第二音響整合層２６と、第二音響整合層２６のうち最も前側に位置する層の前面に設けられる音響レンズ２７と、を備え、第二音響整合層２６は、保護層２５よりも音響インピーダンスが低く、音響レンズ２７よりも音響インピーダンスが高い。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受信する圧電体と、
前記圧電体の前面に設けられる少なくとも２層以上の第一音響整合層と、
前記第一音響整合層のうち最も前側に位置する層の前面に設けられる保護層と、
前記保護層の前面に設けられる少なくとも１層以上の第二音響整合層と、
前記第二音響整合層のうち最も前側に位置する層の前面に設けられる音響レンズと、を備え、
前記第二音響整合層は、前記保護層よりも音響インピーダンスが低く、前記音響レンズよりも音響インピーダンスが高いことを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
前記第一音響整合層のうち最も前側に位置する層と前記保護層との層間の反射率が３０％以下であり、
前記保護層と前記第二音響整合層のうち最も後側に位置する層との層間の反射率が３０％以下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】
前記圧電体、前記第一音響整合層、前記保護層、前記第二音響整合層及び前記音響レンズは、互いに隣接する層間の反射率が３０％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波探触子。
【請求項４】
前記圧電体、前記第一音響整合層、前記保護層、前記第二音響整合層及び前記音響レンズは、この順に、音響インピーダンスが段階的に低くなっていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項５】
前記第二音響整合層が２層以上設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項６】
前記保護層は、ポリパラキシリレン誘導体からなることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項７】
前記第二音響整合層のうち少なくとも１層は、エポキシ−シリコンの複合体からなることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項８】
前記第一音響整合層の層間には、厚さ１μｍ以下の接着層が設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項９】
前記第一音響整合層同士は、前後のいずれかの層を構成する材料と同一の材料によって互いに接着されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項１０】
駆動信号によって被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信することにより受信信号を出力する請求項１から９のいずれか一項に記載の超音波探触子と、
前記超音波探触子によって出力された前記受信信号に基づいて超音波画像を表示するための超音波画像データを生成する画像生成部と、
を備えることを特徴とする超音波画像診断装置。
【請求項１１】
圧電体及び少なくとも２層以上の第一音響整合層を積層して中間積層体を形成する工程と、
前記中間積層体に切り込み溝を形成する工程と、
前記中間積層体の前面及び前記切り込み溝の内面に保護層を設ける工程と、
前記切り込み溝に充填材を充填する工程と、
音響レンズと少なくとも１層以上の第二音響整合層との積層体を、当該第二音響整合層が前記保護層に対向するように、前記保護層の前面に設置する工程と、を有し、
前記第二音響整合層は、前記保護層よりも音響インピーダンスが低く、且つ前記音響レンズよりも音響インピーダンスが高いことを特徴とする超音波探触子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探触子、超音波画像診断装置及び超音波探触子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波は、非破壊且つ無害で被検体内部を調べることが可能であることから、欠陥の検査や疾患の診断等の様々な分野に応用されている。その応用分野の一つに、被検体内を超音波で走査し、被検体内からの反射超音波から生成した受信信号に基づいて、当該被検体内の内部状態を画像化する超音波画像診断装置がある。
【０００３】
この超音波画像診断装置には、被検体に対して超音波を送受信する超音波探触子が設けられている。この超音波探触子は、圧電現象を利用することによって、駆動信号に基づいて機械振動して超音波を発生し、被検体内部において音響インピーダンスの差によって生じる反射超音波を受けて受信信号を生成する複数の圧電素子を備えている。
超音波探触子は、圧電素子から出力される超音波をスライス方向に集束させる音響レンズと、圧電素子と音響レンズとの間に配置され、圧電素子と被検体との音響インピーダンスを整合させる音響整合層と、を備え、さらに、圧電素子の背面側には、超音波振動子から後方へ放射される超音波を反射、減衰及び吸収するためのバッキング層が設けられている。
【０００４】
音響整合層が、圧電素子と音響レンズとの間に複数層設けられ、各層の音響インピーダンスが、圧電素子側から音響レンズ側にかけて段階的に低くなるように設定されていると、各層間の音響インピーダンス差が小さくなり界面における音響反射を抑制できるため、分解能の高い超音波画像を生成することができる。
【０００５】
ここで、複数の音響整合層のうち最も前側の音響整合層と音響レンズとの間に、ポリパラキシリレンからなる保護層を設ける技術が提供されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。当該保護層が設けられていることにより、当該保護層よりも後側に配置される圧電体等が電気的、化学的、機械的に保護されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１７８８２３号公報
【特許文献２】米国特許第５４８８９５７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、保護層は圧電体等を保護すべく所定の電気特性及び耐薬品性を有している必要があるため、保護層に用いられる材料には制限があり、保護層の音響インピーダンスを一定値以下に抑えるようにすることが困難である。
上記従来の技術のように音響整合層と音響レンズとの間に保護層が設けられている場合、音響整合層を多段に設けて圧電体と保護層との間の音響反射を抑制しても、保護層の音響インピーダンスが一定値以下に抑えられていないため、保護層と音響レンズとの間で音響インピーダンスの差を調整できず、その界面における音響反射が大きくなるおそれがある。このようにプローブ内の音響反射が大きくなると、送受信波形の分解能が低下したり、アーチファクトが顕著に現れたりするおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は、プローブ内の音響反射を抑制した超音波探触子、これを備えた超音波画像診断装置、及びそのような超音波探触子の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、超音波探触子において、
超音波を送受信する圧電体と、
前記圧電体の前面に設けられる少なくとも２層以上の第一音響整合層と、
前記第一音響整合層のうち最も前側に位置する層の前面に設けられる保護層と、
前記保護層の前面に設けられる少なくとも１層以上の第二音響整合層と、
前記第二音響整合層のうち最も前側に位置する層の前面に設けられる音響レンズと、を備え、
前記第二音響整合層は、前記保護層よりも音響インピーダンスが低く、前記音響レンズよりも音響インピーダンスが高いことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波探触子において、
前記第一音響整合層のうち最も前側に位置する層と前記保護層との層間の反射率が３０％以下であり、
前記保護層と前記第二音響整合層のうち最も後側に位置する層との層間の反射率が３０％以下であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の超音波探触子において、
前記圧電体、前記第一音響整合層、前記保護層、前記第二音響整合層及び前記音響レンズは、互いに隣接する層間の反射率が３０％以下であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の超音波探触子において、
前記圧電体、前記第一音響整合層、前記保護層、前記第二音響整合層及び前記音響レンズは、この順に、音響インピーダンスが段階的に低くなっていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の超音波探触子において、
前記第二音響整合層が２層以上設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の超音波探触子において、
前記保護層は、ポリパラキシリレン誘導体からなることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の超音波探触子において、
前記第二音響整合層のうち少なくとも１層は、エポキシ−シリコンの複合体からなることを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の超音波探触子において、
前記第一音響整合層の層間には、厚さ１μｍ以下の接着層が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の超音波探触子において、
前記第一音響整合層同士は、前後のいずれかの層を構成する材料と同一の材料によって互いに接着されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、超音波画像診断装置において、
駆動信号によって被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信することにより受信信号を出力する請求項１から９のいずれか一項に記載の超音波探触子と、
前記超音波探触子によって出力された前記受信信号に基づいて超音波画像を表示するための超音波画像データを生成する画像生成部と、
を備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項１１に記載の発明は、超音波探触子の製造方法であって、
圧電体及び少なくとも２層以上の第一音響整合層を積層して中間積層体を形成する工程と、
前記中間積層体に切り込み溝を形成する工程と、
前記中間積層体の前面及び前記切り込み溝の内面に保護層を設ける工程と、
前記切り込み溝に充填材を充填する工程と、
音響レンズと少なくとも１層以上の第二音響整合層との積層体を、当該第二音響整合層が前記保護層に対向するように、前記保護層の前面に設置する工程と、を有し、
前記第二音響整合層は、前記保護層よりも音響インピーダンスが低く、且つ前記音響レンズよりも音響インピーダンスが高いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、プローブ内の音響反射を抑制した超音波探触子、これを備えた超音波画像診断装置、及びそのような超音波探触子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】超音波画像診断装置の外観構成を示す図である。
【図２】超音波画像診断装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】超音波探触子の概略構成を示す断面図である。
【図４】実施例の超音波探触子の概略構成を示す断面図である。
【図５】比較例の超音波探触子の概略構成を示す断面図である。
【図６】実施例の超音波探触子の送信信号波形を示す図である。
【図７】比較例の超音波探触子の送信信号波形を示す図である。
【図８】実施例及び比較例の超音波探触子の送信信号波形を処理して得られたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態に係る超音波画像診断装置について、図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有するものについては、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２３】
本実施の形態に係る超音波画像診断装置Ｓは、図１及び図２に示すように、超音波画像診断装置本体１と超音波探触子２とを備えている。超音波探触子２は、図示しない生体等の被検体に対して超音波（送信超音波）を送信するとともに、この被検体で反射した超音波の反射波（反射超音波：エコー）を受信する。超音波画像診断装置本体１は、超音波探触子２とケーブル３を介して接続され、超音波探触子２に電気信号の駆動信号を送信することによって超音波探触子２に被検体に対して送信超音波を送信させるとともに、超音波探触子２にて受信した被検体内からの反射超音波に応じて超音波探触子２で生成された電気信号である受信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。
【００２４】
超音波探触子２は、圧電素子（後述する圧電体２２）からなる振動子２ａを備えており、この振動子２ａは、例えば、方位方向に一次元アレイ状に複数配列されている。本実施の形態では、例えば、１９２個の振動子２ａを備えた超音波探触子２を用いている。なお、振動子２ａは、二次元アレイ状に配列されたものであっても良い。また、振動子２ａの個数は、任意に設定することができる。また、本実施の形態では、超音波探触子２について、リニア走査方式の電子スキャンプローブを採用したが、電子走査方式あるいは機械走査方式の何れを採用しても良く、また、リニア走査方式、セクタ走査方式あるいはコンベックス走査方式の何れの方式を採用することもできる。超音波探触子２における帯域幅は任意に設定することができる。
【００２５】
超音波画像診断装置本体１は、例えば、図２に示すように、操作入力部１１と、送信部１２と、受信部１３と、画像生成部１４と、メモリー部１５と、ＤＳＣ（Digital Scan Converter）１６と、表示部１７と、制御部１８とを備えて構成されている。
【００２６】
操作入力部１１は、例えば、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の入力などを行うための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を備えており、操作信号を制御部１８に出力する。
【００２７】
送信部１２は、制御部１８の制御に従って、超音波探触子２にケーブル３を介して電気信号である駆動信号を供給して超音波探触子２に送信超音波を発生させる回路である。また、送信部１２は、例えば、クロック発生回路、遅延回路、パルス発生回路を備えている。クロック発生回路は、駆動信号の送信タイミングや送信周波数を決定するクロック信号を発生させる回路である。遅延回路は、振動子毎に対応した個別経路毎に遅延時間を設定し、設定された遅延時間だけ駆動信号の送信を遅延させて送信超音波によって構成される送信ビームの集束（送信ビームフォーミング）を行うための回路である。パルス発生回路は、所定の周期で駆動信号としてのパルス信号を発生させるための回路である。上述のように構成された送信部１２は、例えば、超音波探触子２に配列された複数（例えば、１９２個）の振動子のうちの連続する一部（例えば、６４個）を駆動して送信超音波を発生させる。そして、送信部１２は、後述するＢモードによる超音波画像を取得する場合には、送信超音波を発生させる毎に駆動する振動子を方位方向にずらすことで走査（スキャン）を行う。また、本実施の形態では、送信部１２は、パルスドプラー法による超音波画像を表示するためのパルス波による送信超音波を超音波探触子２に発生させることができる。
【００２８】
受信部１３は、制御部１８の制御に従って、超音波探触子２からケーブル３を介して電気信号の受信信号を受信する回路である。受信部１３は、例えば、増幅器、Ａ／Ｄ変換回路、整相加算回路を備えている。増幅器は、受信信号を、振動子２ａ毎に対応した個別経路毎に、あらかじめ設定された所定の増幅率で増幅させるための回路である。Ａ／Ｄ変換回路は、増幅された受信信号をアナログ−デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）するための回路である。整相加算回路は、Ａ／Ｄ変換された受信信号に対して、振動子２ａ毎に対応した個別経路毎に遅延時間を与えて時相を整え、これらを加算（整相加算）して音線データを生成するための回路である。
【００２９】
画像生成部１４は、受信部１３からの音線データに対して包絡線検波処理や対数増幅などを実施し、ゲインの調整等を行って輝度変換することにより、Ｂモード画像データを生成する。すなわち、Ｂモード画像データは、受信信号の強さを輝度によって表したものである。画像生成部１４にて生成されたＢモード画像データは、メモリー部１５に送信される。
【００３０】
メモリー部１５は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの半導体メモリーによって構成されており、画像生成部１４から送信されたＢモード画像データをフレーム単位で記憶する。すなわち、メモリー部１５は、フレーム単位により構成された超音波診断画像データとして記憶することができる。メモリー部１５に記憶された超音波診断画像データは、制御部１８の制御に従って読み出され、ＤＳＣ１６に送信される。
【００３１】
ＤＳＣ１６は、メモリー部１５より受信した超音波診断画像データをテレビジョン信号の走査方式による画像信号に変換し、表示部１７に出力する。
【００３２】
表示部１７は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）ディスプレイ、有機ＥＬ（Electronic Luminescence）ディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ及びプラズマディスプレイ等の表示装置が適用可能である。表示部１７は、ＤＳＣ１６から出力された画像信号に従って表示画面上に超音波診断画像の表示を行う。なお、表示装置に代えてプリンター等の印刷装置等を適用しても良い。
【００３３】
制御部１８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備えて構成され、ＲＯＭに記憶されているシステムプログラム等の各種処理プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開したプログラムに従って超音波画像診断装置Ｓの各部の動作を集中制御する。
ＲＯＭは、半導体等の不揮発メモリー等により構成され、超音波画像診断装置Ｓに対応するシステムプログラム及び該システムプログラム上で実行可能な各種処理プログラムや、各種データ等を記憶する。これらのプログラムは、コンピューターが読み取り可能なプログラムコードの形態で格納され、ＣＰＵは、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。
ＲＡＭは、ＣＰＵにより実行される各種プログラム及びこれらプログラムに係るデータを一時的に記憶するワークエリアを形成する。
【００３４】
次に、本実施の形態に係る超音波探触子２について、図３を参照しながら説明する。
【００３５】
超音波探触子２は、図３に示すように、例えば、バッキング層２１と、図示しないフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ；Flexible printed circuits）を介してバッキング層２１の前面に積層された圧電体２２と、圧電体２２の前面に積層された第一音響整合層２３と、これらの層に形成された複数の切り込み溝２４の内面及び第一音響整合層２３の前面に設けられた保護層２５と、保護層２５の前面に積層された第二音響整合層２６と、第二音響整合層２６の前面に積層された音響レンズ２７と、を備えて構成されている。なお、切り込み溝２４の内部には、保護層２５を介して充填材２８が充填されている。
【００３６】
バッキング層２１は、圧電体２２を支持し、不要な超音波を吸収し得る超音波吸収体である。すなわち、バッキング層２１は、圧電体２２の被検体に超音波を送受信する面と反対側の面に装着され、被検体と反対側の方向へ発生する超音波を吸収する。
【００３７】
バッキング層２１を構成するバッキング材としては、天然ゴム、フェライトゴム、エポキシ樹脂や、これらの材料に酸化タングステンや酸化チタン、フェライト等の粉末を入れてプレス成形したゴム系複合材やエポキシ樹脂複合材、塩化ビニル、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡＬ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＰ）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）ポリエチレングリコール、ポリエチレンテレフタレート−ポリエチレングリコール共重合体などの熱可塑性樹脂などが適用できる。
【００３８】
好ましいバッキング材としては、ゴム系複合材料、及び／又は、エポキシ樹脂複合材からなるものであり、その形状は圧電体２２やこれを含むプローブヘッドの形状に応じて、適宜選択することができる。
【００３９】
圧電体２２は、電極及び圧電材料を有し、電気信号を機械的な振動に、また機械的な振動を電気信号に変換可能であり、超音波の送受信が可能な素子（圧電素子）である。
【００４０】
圧電材料は、電気信号を機械的な振動に、また機械的な振動を電気信号に変換可能な圧電体を含有する材料である。圧電体としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系セラミックス、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛などの圧電セラミックス、ニオブ酸リチウム、亜鉛ニオブ酸鉛とチタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛とチタン酸鉛等の固溶系単結晶からなる圧電単結晶、水晶、ロッシェル塩、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、あるいはＶＤＦと、例えば、３フッ化エチレン（ＴｒＦＥ）の共重合体であるポリフッ化ビニリデン−３フッ化エチレン（Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ））のようなＰＶＤＦ共重合体、シアン化ビニリデン（ＶＤＣＮ）の重合体であるポリシアン化ビニリデン（ＰＶＤＣＮ）、あるいはシアン化ビニリデン系共重合体あるいはナイロン９、ナイロン１１などの奇数ナイロンや、芳香族ナイロン、脂環族ナイロン、あるいはポリ乳酸や、ポリヒドロキシブチレートなどのポリヒドロキシカルボン酸、セルロース系誘導体、ポリウレアなどの有機高分子圧電材料などを用いることができる。
【００４１】
圧電材料の厚さとしては、おおむね１００〜５００μｍの範囲で用いられる。圧電材料は、その両面に電極が付された状態で、振動子２ａとして用いられる。
【００４２】
圧電材料に付される電極に用いられる材料としては、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）などが挙げられる。
【００４３】
圧電材料に電極を付す方法としては、例えば、チタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）などの下地金属をスパッタ法により０．０２〜１．０μｍの厚さに形成した後、上記金属元素を主体とする金属及びそれらの合金からなる金属材料、さらには必要に応じ一部絶縁材料をスパッタ法、その他の適当な方法で１〜１０μｍの厚さに形成する方法が挙げられる。
【００４４】
電極形成はスパッタ法以外でも、微粉末の金属粉末と低融点ガラスとを混合した導電ペーストをスクリーン印刷やディッピング法、溶射法で形成することもできる。電極は、圧電材料上に、超音波探触子２の形状に応じて、圧電体面の全面あるいは圧電体面の一部に、設けられる。
【００４５】
圧電体２２とバッキング層２１は、図示しない接着層を介して積層されていることが好ましい態様である。接着層を形成するための接着剤としては、エポキシ系の接着剤を用いることができる。
【００４６】
圧電体２２は、電極がＦＰＣ（図示略）と接触されており、ＦＰＣはケーブル３と電気的に接続されている。したがって、超音波画像診断装置本体１から出力される駆動信号がＦＰＣを介して圧電体２２に入力され、圧電体２２で発生した受信信号が超音波画像診断装置本体１に出力される。
【００４７】
第一音響整合層２３は、圧電体２２と被検体との間の音響インピーダンスを整合させ、境界面での反射を抑制するものである。第一音響整合層２３は、圧電体２２の、超音波の送受信が行われる送受信方向である被検体側に装着される。
【００４８】
第一音響整合層２３は、少なくとも２層以上設けられていれば良く、図３に示す例では第一音響整合層２３ａ，２３ｂが設けられている。一般に、第一音響整合層２３の各層厚は、超音波の波長をλとすると、λ／４となるように定められていることが好ましい。しかしながら、第一音響整合層２３が３層以上設けられているような場合や、第二音響整合層２６が２層以上設けられているような場合においては、各音響整合層２３，２６の層厚はλ／８程度となるように定められている。
【００４９】
第一音響整合層２３はそれぞれ、圧電体２２の音響インピーダンスと被検体の音響インピーダンスの中間程度の音響インピーダンスを有する。また、図３に示す例では、前側の第一音響整合層２３ｂの音響インピーダンスは、後側の第一音響整合層２３ａの音響インピーダンスよりも低く設定されている。つまり、２層以上の第一音響整合層２３は、後側から前側にかけて音響インピーダンスが漸次低くなるように設定される。また、第一音響整合層２３のうち最も前に配置される第一音響整合層２３（図３に示す例では、第一音響整合層２３ｂ）の音響インピーダンスは、後述する保護層２５の音響インピーダンスよりも高い。
【００５０】
第一音響整合層２３に用いられる材料としては、アルミ、アルミ合金（例えばＡＬ−Ｍｇ合金）、マグネシウム合金、マコールガラス、ガラス、溶融石英、コッパーグラファイト、ＰＥ（ポリエチレン）やＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＡＢＣ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ナイロン（ＰＡ６、ＰＡ６−６）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキシド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド：ガラス繊維入りも可）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＥＴＰ（ポリエチレンテレフタレート）、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等を用いることができる。好ましくはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に、充填剤として、亜鉛華、酸化チタン、シリカやアルミナ、ベンガラ、フェライト、酸化タングステン、酸化イットリビウム、硫酸バリウム、タングステン、モリブデン等を入れて均一になるように混練、成型したものが適用できる。また、第一音響整合層２３には、シリコン樹脂粒子が含有されているものとしても良い。
【００５１】
第一音響整合層２３ａと第一音響整合層２３ｂとは、図示しない接着層により接着されている。この接着層を形成するための接着剤は、エポキシ系の接着剤を用いることができる。ここで、この接着層の厚さを１μｍ以下とすると、接着層の厚さが送信信号の波長よりも十分に小さくでき、不要な減衰及び音響反射を抑制できるため、好ましい。このため、接着層の厚さを１μｍ以下とすることで、より分解能の高い超音波画像を得ることができる。
【００５２】
なお、第一音響整合層２３ａと第一音響整合層２３ｂとは、当該第一音響整合層２３ａ又は第一音響整合層２３ｂを構成する材料によって互いに接着されているものとしても良い。具体的には、第一音響整合層２３ａ及び／又は２３ｂがエポキシ樹脂を固化させて構成されたものである場合には、固化前の当該エポキシ樹脂と同組成の樹脂を第一音響整合層２３ａと２３ｂとの間に介在させ、これを固化することにより、第一音響整合層２３ａと２３ｂとを接着することができる。また、第一音響整合層２３ａ及び／又は２３ｂが金属材料で構成されている場合には、第一音響整合層２３ａ及び／又は２３ｂの接着面を熱や溶媒等で溶かし、これを再度固化することにより、第一音響整合層２３ａと２３ｂとを接着することができる。このような方法によれば、接着層を別個に設ける必要がないため、当該接着層との界面における音響反射が発生しないため好ましい。
【００５３】
また、第一音響整合層２３が３層以上設けられている場合においても、上記した接着方法と同様の方法で各層を接着することができる。
【００５４】
なお、バッキング層２１、圧電体２２及び第一音響整合層２３は、ダイシングブレードによりダイシングされ、所定のピッチで複数の切り込み溝２４が形成されている。これにより、複数の振動子２ａが形成されている。
【００５５】
保護層２５は、超音波画像診断の測定前後に超音波探触子２が洗浄される際などに、洗浄液の超音波探触子２内部への侵入を防止し圧電体２２及びその電極を保護する層である。このため、保護層２５は、ガスバリア性を有する材料によって形成されている。
また、本実施形態における保護層２５の音響インピーダンスは、第一音響整合層２３ｂの音響インピーダンスよりも小さく、音響レンズ２７の音響インピーダンスよりも大きい値に設定されている。
このような保護層２５は、第一音響整合層２３のうち最も前側の層の前面及び切り込み溝２４の内面を覆うように形成されている。
【００５６】
保護層２５の材料としては、ポリパラキシリレン誘導体が用いられることが好ましい。ポリパラキシリレン誘導体が用いられる場合、保護層２５は、従来公知の蒸着法により形成される。
ポリパラキシリレン誘導体としては、例えば、下記一般式（１）で表されるポリパラキシリレン構造を有する化合物が用いられる。
【００５７】
【化１】
2014188009.tif 000003
【００５８】
一般式（１）中、Ｘは、水素原子又はフッ素原子を表す。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、水素原子、塩素原子、アルキル基、アミノ基含有アルキル基又はホルミル基を表し、互いに同一であっても異なっていても良い。ｍ及びｎは、それぞれ独立に、重合度を表す正の整数であり、ｍ＝０であっても良いが、ｎ＝０となることはない。
【００５９】
また、一般式（１）で表されるポリパラキシリレン構造を有する化合物としては、下記一般式（２）〜（５）で表される化合物が挙げられる。
【００６０】
【化２】
2014188009.tif 000004
【００６１】
一般式（２）〜（５）中、ｍ及びｎは、一般式（１）におけるｍ及びｎと同義である。
【００６２】
また、一般式（１）で表されるポリパラキシリレン構造を有する化合物としては、下記一般式（６）〜（８）で表される化合物が挙げられる。
【００６３】
【化３】
2014188009.tif 000005
【００６４】
上記一般式（２）〜（５）で表される化合物を用いた場合には、保護層２５の密度が小さくなるため音響インピーダンスを小さくすることができ、上記一般式（６）〜（８）で表される化合物を用いた場合には、保護層の２５の密度が大きくなるため音響インピーダンスを大きくすることができる。
本実施形態によれば、保護層２５の音響インピーダンスは、第一音響整合層２３のうち最も前側の層の音響インピーダンスよりも小さく、音響レンズ２７の音響インピーダンスよりも大きく設定されていれば良く、上記一般式（２）〜（５）で表される化合物が用いられていても良いし、上記一般式（６）〜（８）で表される化合物が用いられていても良い。
【００６５】
また、保護層２５の材料としては、ポリウレア樹脂を用いることもできる。ポリウレア樹脂としては、下記一般式（９）で表される構造を有する化合物を重合して得られる化合物を含有していることが好ましい。
【００６６】
一般式（９）：Ｒ１−Ｊ１−Ｘ１−Ｊ２−Ｒ２
一般式（９）中、Ｊ１及びＪ２は、それぞれ独立に、２価の連結基を表し、互いに同一であっても良いし異なっていても良い。Ｘ１は、極性を持つ２価の基を表し、−ＣＯ−、−ＮＨＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＳＯ２ＮＨ−、−ＳＯ３−、−ＳＯ２−、−ＳＯ−、−ＮＨＣＯＯ−又は−ＮＨＣＯＮＨ−を表す。Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、官能基を表し、−ＮＨ２又は−ＮＣＯを表す。
【００６７】
本発明に係る保護層２５を構成するポリウレア膜を形成する方法としては、従来公知の蒸着重合法を採用することができる。
【００６８】
蒸着重合法の具体的方法・条件については、特開平７−２５８３７０号公報、特開平５−３１１３９９号公報、及び特開２００６−４９４１８号公報に開示されている方法等が参考となる。
【００６９】
蒸着重合法は、通常、１．３３×１０−２〜１．３３×１０−３Ｐａ程度の圧力下で二つの蒸発源からそれぞれ二種類のモノマーを蒸発させて被蒸着面上で重合反応を起こさせ、被蒸着面上に重合体薄膜を形成する方法である。蒸着重合法では、上記圧力下で被蒸着面上に到達したモノマー同士をそれぞれのモノマーに固有の蒸気圧によって定まる一定の滞留時間内に反応させる必要がある。この滞留時間は一般的に非常に短いため、それぞれのモノマーは反応性が極めて高いことが望まれる。蒸着重合法によって２種類のモノマーを重付加してポリウレア樹脂組成物を形成する際には、蒸着装置本体のチャンバー内側上部に、被蒸着面を下側に向けて被蒸着基板がセットされる。チャンバー内側下部にはタングステンボードなどの容器が２つあり、それぞれの容器の底部には抵抗加熱器などの加熱手段が付設され、２つの容器にそれぞれ収容された蒸着源を加熱できるようになっている。
【００７０】
保護層２５を構成する、ポリウレア樹脂の具体例としては、以下の樹脂を挙げることができる。
【００７１】
真空中でアミン成分とイソシアナート成分とを別々の蒸発源から蒸発させ、これを探触子表面上で蒸着重合によりポリウレア膜を形成することが好ましい。
【００７２】
原料として使用するアミンは、分子内にアミノ基を２つ以上有するポリアミンが好ましく、ジアミンが最も好ましい。ポリアミンとして、例えば、２，７−ジアミノ−９Ｈ−フルオレン、３，６−ジアミノアクリジン、アクリフラビン、アクリジンイエロー、２，２−ビス（４−アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン、４，４′−ジアミノベンゾフェノン、ビス（４−アミノフェニル）スルホン、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、ビス（４−アミノフェニル）スルフィド、１，１−ビス（４−アミノフェニル）シクロヘキサン、４，４′−ジアミノジフェニルメタン、３，３′−ジアミノジフェニルメタン、３，３′−ジアミノベンゾフェノン、４，４′−ジアミノ−３，３′−ジメチルジフェニルメタン、４−（フェニルジアゼニル）ベンゼン−１，３−ジアミン、１，５−ジアミノナフタレン、１，３−フェニレンジアミン、２，４−ジアミノトルエン、２，６−ジアミノトルエン、１，８−ジアミノナフタレン、１，３−ジアミノプロパン、１，３−ジアミノペンタン、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジアミン、１，５−ジアミノペンタン、２−メチル−１，５−ジアミノペンタン、１，７−ジアミノヘプタン、Ｎ，Ｎ−ビス（３−アミノプロピル）メチルアミン、１，３−ジアミノ−２−プロパノール、ジエチレングリコールビス（３−アミノプロピル）エーテル、ｍ−キシリレンジアミン、テトラエ
チレンペンタミン、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、ベンゾグアナミン、２，４−ジアミノ−１，３，５−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−メチル−１，３，５−トリアジン、６−クロロ−２，４−ジアミノピリミジン、２−クロロ−４，６−ジアミノ−１，３，５−トリアジン等が挙げられる。
【００７３】
原料として使用するイソシアネートは、分子内にイソシアネート基を２つ以上有するポリイソシアネートであれば特に構わないが、アルキルポリイソシアネート又は芳香族ポリイソシアネートが好ましく、アルキルジイソシアネート又は芳香族ジイソシアネートが更に好ましい。アルキルポリイソシアネートは、複数のイソシアネート基が全てアルキル鎖を介して存在している化合物であり、例えば、１，３−ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン、ジイソシアン酸イソホロン、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、１，３−シクロペンタンジイソシアネート等が挙げられる。
【００７４】
芳香族ポリイソシアネートとは、複数のイソシアネート基が全て芳香族環と直接結合している化合物であり、例えば、９Ｈ−フルオレン−２，７−ジイソシアネート、９Ｈ−フルオレン−９−オン−２，７−ジイソシアネート、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアナート、１，３−フェニレンジイソシアナート、トリレン−２，４−ジイソシアナート、トリレン−２，６−ジイソシアナート、１，３−ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン、２，２−ビス（４−イソシアナトフェニル）ヘキサフルオロプロパン、１，５−ジイソシアナトナフタレン等が挙げられる。
【００７５】
本実施の形態に係る保護層２５の膜厚は、０．５〜５．０μｍであることが好ましいが、より好ましくは２．０〜４．０μｍである。
【００７６】
また、保護層２５で内面が被覆された切り込み溝２４には、充填材２８が充填されている。これにより、保護層２５に覆われた中間積層体の前面が平坦になっている。
充填材２８として用いられる材料は、エポキシ樹脂やシリコン樹脂などの汎用樹脂が挙げられる。これらの材料には、物性調整のためにフィラーなどの他の添加物が加えられていても良い。
【００７７】
第二音響整合層２６は、保護層２５と音響レンズ２７との間に少なくとも１層以上設けられている。第二音響整合層２６は、保護層２５と音響レンズ２７との間の音響インピーダンスを整合させ、保護層２５と音響レンズ２７との境界面での反射を抑制する層である。
【００７８】
第二音響整合層２６は、上記した第一音響整合層２３と略同じ構成であるが、音響インピーダンスが保護層２５の音響インピーダンスよりも低く、音響レンズ２７の音響インピーダンスよりも高い点で異なっている。
【００７９】
第二音響整合層２６は、図３に示す例では、１層のみ設けられているが、２層以上設けられていることが好ましい。第二音響整合層２６が複数層設けられている場合には、各層の音響インピーダンスがいずれも保護層２５の音響インピーダンスよりも低く且つ音響レンズ２７の音響インピーダンスよりも高く設定され、後側（保護層２５側）から前側（音響レンズ２７側）にかけて段階的に音響インピーダンスが低くなるように設定されている。
また、２層以上の第二音響整合層２６は、上記した２層以上の第一音響整合層２３と同様の方法で、互いに接着されているものとしても良い。
【００８０】
第二音響整合層２６に用いられる材料としては、上記第一音響整合層２３に用いられる材料と同様のものが挙げられ、第二音響整合層２６の音響インピーダンスの値が、保護層２５の音響インピーダンスよりも低く音響レンズ２７の音響インピーダンスよりも高くなるように各種材料を組み合わせる等して用いられている。
具体的には、例えば、第二音響整合層２６の材料として、エポキシ樹脂とシリコン粒子との複合材料を用いると、第二音響整合層２６の音響インピーダンスを、保護層２５の音響インピーダンスよりも低く且つ音響レンズ２７の音響インピーダンスよりも高く設定することが可能である。
【００８１】
ここで、第一音響整合層２３のうち最も前側に位置する層（図３に示す例では、第一音響整合層２３ｂ）と保護層２５との層間の反射率を３０％以下、保護層２５と第二音響整合層２６との層間の反射率を３０％以下とすると、各層間の界面における音響反射をより効果的に抑制でき、これらの各層間の音響反射に起因する送受信波形のリンギングを顕著に低減できるため、好ましい。このように各層を構成することで、より分解能の高い超音波画像を得ることができる。
本発明において、反射率は、下記式（Ａ）で算出される値をいう。
式（Ａ）
反射率（％）＝（Ｚ１−Ｚ２）／（Ｚ１＋Ｚ２）×１００
Ｚ１：互いに隣接する２つの層のうち前側に位置する層の音響インピーダンス
Ｚ２：互いに隣接する２つの層のうち後側に位置する層の音響インピーダンス
なお、層間の反射率が小さくなるように、第一音響整合層２３及び第二音響整合層２６は可能な限り多層に設けられていることが好ましいため、本発明において層間の反射率の下限値は特に規定していない。
【００８２】
音響レンズ２７は、屈折を利用して超音波ビームを集束し分解能を向上するために配置されるものである。すなわち、音響レンズ２７は、超音波探触子２の被検体と接する側に設けられ、圧電体２２にて発生した超音波を、被検体に効率良く入射させる。音響レンズ２７は、被検体と接する部分で、内部の音速に応じて凸型又は凹型のレンズ形状を有し、被検体に入射される超音波を、撮像断面と直交する厚さ方向（エレベーション方向）で収束させる。
【００８３】
音響レンズ２７は、被検体と略同程度の音響インピーダンスを有する軟質の高分子材料により形成される。
【００８４】
音響レンズ２７を構成する素材としては、従来公知のシリコン系ゴム、ブタジエン系ゴム、ポリウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム等のホモポリマー、エチレンとプロピレンとを共重合させてなるエチレン−プロピレン共重合体ゴム等の共重合体ゴム等が適用可能である。これらのうち、シリコン系ゴム及びブタジエン系ゴムを用いることが好ましい。
【００８５】
本実施の形態で使用されるシリコン系ゴムとしては、シリコンゴム、フッ素シリコンゴム等が挙げられる。特に、レンズ材の特性上、シリコンゴムを使用することが好ましい。シリコンゴムとは、Ｓｉ−Ｏ結合からなる分子骨格を有し、そのＳｉ原子に複数の有機基が主結合したオルガノポリシロキサンをいい、通常は、その主成分はメチルポリシロキサンで、全体の有機基のうち９０％以上はメチル基である。メチル基に代えて水素原子、フェニル基、ビニル基、アリル基等を導入したものも使用することができる。当該シリコンゴムは、例えば、高重合度のオルガノポリシロキサンに過酸化ベンゾイルなどの硬化剤（加硫剤）を混練し、加熱加硫し硬化させることにより得ることができる。必要に応じてシリカ、ナイロン粉末等の有機又は無機充填剤、硫黄、酸化亜鉛等の加硫助剤等を添加しても良い。
【００８６】
本実施の形態で使用されるブタジエン系ゴムとしては、ブタジエン単独又はブタジエンを主体としこれに少量のスチロール又はアクリロニトリルが共重合した共重合ゴム等が挙げられる。特に、レンズ材の特性上、ブタジエンゴムを使用することが好ましい。ブタジエンゴムとは、共役二重結合を有するブタジエンの重合により得られる合成ゴムをいう。ブタジエンゴムは、共役二重結合を有するブタジエン単独が１．４又は１．２重合することにより得ることができる。ブタジエンゴムは、硫黄等により加硫させたものが使用できる。
【００８７】
本実施の形態に係る音響レンズ２７においては、シリコン系ゴムとブタジエン系ゴムとを混合し加硫硬化させることにより得ることができる。例えば、シリコンゴムとブタジエンゴムとを適宜割合で、混練ロールにより、混合し、過酸化ベンゾイルなどの加硫剤を添加し、加熱加硫し架橋（硬化）させることにより得ることができる。その際に、加硫助剤として、酸化亜鉛を添加することが好ましい。酸化亜鉛は、レンズ特性を落とさずに、加硫促進を促し、加硫時間を短縮できる。他に、着色剤や音響レンズの特性を損なわない範囲内で他の添加剤を添加しても良い。シリコン系ゴムとブタジエン系ゴムとの混合割合は、その音響インピーダンスが人体に近似しているとともに、その音速が人体より小さく、減衰が少ないものを得るには、通常、１：１が好ましいが、当該混合割合は適宜変更可能である。
【００８８】
シリコンゴムは、市販品として入手することができ、例えば信越化学社製、ＫＥ７４２Ｕ、ＫＥ７５２Ｕ、ＫＥ９３１Ｕ、ＫＥ９４１Ｕ、ＫＥ９５１Ｕ、ＫＥ９６１Ｕ、ＫＥ８５０Ｕ、ＫＥ５５５Ｕ、ＫＥ５７５Ｕ等や、モメンティブパフォーマンスマテリアル社製のＴＳＥ２２１−３Ｕ、ＴＥ２２１−４Ｕ、ＴＳＥ２２３３Ｕ、ＸＥ２０−５２３−４Ｕ、ＴＳＥ２７−４Ｕ、ＴＳＥ２６０−３Ｕ、ＴＳＥ−２６０−４Ｕやダウコーニング東レ社製のＳＨ３５Ｕ、ＳＨ５５ＵＡ、ＳＨ８３１Ｕ、ＳＥ６７４９Ｕ、ＳＥ１１２０ＵＳＥ４７０４Ｕなどを用いることができる。
【００８９】
なお、本実施の形態においては、上記シリコン系ゴム等のゴム素材をベース（主成分）として、音速調整、密度調整等の目的に応じ、シリカ、アルミナ、酸化チタンなどの無機充填剤や、ナイロンなどの有機樹脂等を配合することもできる。
【００９０】
上記した、バッキング層２１、圧電体２２、第一音響整合層２３ａ，２３ｂ、保護層２５、第二音響整合層２６及び音響レンズ２７は、この順に音響インピーダンスが段階的に低くなるように構成されており、このため、各層間の界面における音響反射が効果的に抑制されている。
【００９１】
また、バッキング層２１、圧電体２２、第一音響整合層２３ａ，２３ｂ、保護層２５、第二音響整合層２６及び音響レンズ２７は、互いに隣接する層間の反射率を３０％以下とすると、第一音響反射層２３ｂと保護層２５との界面における音響反射、及び、保護層２５と第二音響整合層２６との界面における音響反射のみならず、その他の層の各層間の界面における音響反射も効果的に抑制できるため、好ましい。この点、第一音響整合層２３が３層以上設けられている場合においても同様であり、また、第二音響整合層２６が２層以上設けられている場合においても同様である。
なお、上記した第一音響整合層２３と保護層２５との反射率及び保護層２５と第二音響整合層２６との反射率と同様、各層の層間の反射率が小さくなるように、第一音響整合層２３及び第二音響整合層２６が可能な限り多層に設けられていることが好ましいため、反射率の下限値は特に規定してしない。
【００９２】
ここで、上記したように構成される超音波探触子２を製造する方法について以下に説明する。
【００９３】
まず、上記したバッキング層２１、圧電体２２及び第一音響整合層２３ａ，２３ｂを積層して中間積層体を形成する。すなわち、圧電体２２の後面側の電極に対してバッキング材を接着してバッキング層２１を形成するとともに、圧電体２２の前面側の電極に対して第一音響整合層２３を接着する。
【００９４】
次に、形成した中間積層体に対して複数の切り込み溝２４を入れる切断工程を行う。すなわち、ダイシングブレードにより、バッキング層２１を基台として、第一音響整合層２３側からバッキング層２１に達するように、中間積層体を所定間隔でダイシングする。これにより、圧電体２２が複数に分割され、複数チャンネルの振動子２ａが１次元アレイ状に形成された超音波探触子２が形成される。振動子２ａの間には、切断を行ったダイシングブレードの刃厚に応じた幅の空隙からなる切り込み溝２４が形成される。
【００９５】
次に、切り込み溝２４が形成された中間積層体の前面に保護層２５を設ける工程を行う。すなわち、中間積層体の前面側にポリパラキシリレン誘導体等を蒸着させることにより、第一音響整合層２３ｂの前面及び切り込み溝２５の内面を覆う保護層２５を形成する。
【００９６】
次に、複数の切り込み溝２４に所定の充填材２８を充填する工程を行う。これにより、中間積層体の前面に凹状に設けられた切り込み溝２４が充填材２８により埋められて、中間積層体の前面が平坦状になる。
【００９７】
最後に、切り込み溝２４に充填材２８が充填された後の中間積層体の前面に、音響レンズ２７を接着する工程を行う。ここで、本実施形態においては、音響レンズ２７の中間積層体に対向する面には、あらかじめ第二音響整合層２６が設けられている。これにより、音響レンズ２７を中間積層体の前面に接着すると、保護層２５と音響レンズ２７との間に第二音響整合層２６が設けられる。
以上のようにして、超音波探触子２が製造される。
【００９８】
このような製造方法によれば、あらかじめ一方の面に第二音響整合層２６が設けられた音響レンズ２７を、中間積層体に積層するため、圧電体２２と保護層２５との間に設ける音響整合層の層数を少なくでき、超音波探触子２の製造する工程を簡略化できる。
また、あらかじめ一方の面に第二音響整合層２６が設けられた音響レンズ２７を、中間積層体に積層するため、第二音響整合層２６の厚さ分だけ中間積層体の厚さが小さくなり、ダイシングが容易となる。
【００９９】
なお、上記製造方法では、切り込み溝２４に充填材２８が充填された中間積層体に、音響レンズ２７と第二音響整合層２６との積層体を接着することで超音波探触子２を製造するものとしたが、上記した超音波探触子２の製造方法はこれに限られるものではない。すなわち、切り込み溝２４に充填材２８が充填された中間積層体の前面に、第二音響整合層２６を設けた後、当該第二音響整合層２６の前面に音響レンズ２７を設けることにより製造されても良い。
【０１００】
以上、本実施形態によれば、保護層２５と音響レンズ２７との間に、保護層２５よりも音響インピーダンスが低く音響レンズ２７よりも音響インピーダンスが高い第二音響整合層２６が少なくとも１層以上設けられているので、保護層２５と音響レンズ２７との間において層間の音響インピーダンスの差を小さくすることができ、保護層２５と音響レンズ２７との間の音響反射を抑制することができる。これにより、送受信波形の分解能を高くすることができる。
【０１０１】
また、第一音響整合層２３のうち最も前側に位置する層と保護層２５との層間の反射率が３０％以下であり、保護層２５と第二音響整合層２６のうち最も後側に位置する層との層間の反射率が３０％以下であるので、第一音響整合層２３と保護層２５との界面における音響反射及び保護層２５と第二音響整合層２６との界面における音響反射を抑制することができる。
【０１０２】
また、バッキング層２１、圧電体２２、第一音響整合層２３、保護層２５、第二音響整合層２６及び音響レンズ２７が、互いに隣接する層間の反射率が３０％以下であるので、バッキング層２１から音響レンズ２７までにかけての各界面における音響反射を抑制することができる。
【０１０３】
また、バッキング層２１、圧電体２２、第一音響整合層２３、保護層２５、第二音響整合層２６及び音響レンズ２７が、この順に音響インピーダンスが段階的に低くなっているため、バッキング層２１から音響レンズ２７までにかけて各界面における音響反射をより確実に抑制することができる。
【０１０４】
また、第二音響整合層２６が２層以上設けられている場合には、保護層２５と音響レンズ２７との間の音響インピーダンスの差を更に小さくすることができるため、保護層２５と音響レンズ２７との界面における音響反射をより確実に抑制することができる。
【０１０５】
また、第一音響整合層２３の層間及び１第二音響整合層２６の層間に、厚み１μｍ以下の接着層が設けられているので、当該接着層との界面における音響反射を無視できる程度に十分に抑制することができる。
【０１０６】
また、２層以上の第一音響整合層２３同士及び１層以上の第二音響整合層２６同士が、上下のいずれかの整合層を構成する材料と同一の材料によって互いに接着されている場合には、接着層が設けられることによる当該接着層との界面における音響反射を発生させないようにすることができる。
【０１０７】
なお、上記した実施形態では、バッキング層２１の前面に圧電体２２が設けられているものとしたが、バッキング層２１と圧電体２２との間に更に反射層が設けられていても良い。
反射層は、圧電体２２で発生した超音波を反射する層であり、圧電体２２とバッキング層２１との間、より具体的には圧電体２２と図示しないフレキシブルプリント基板との間に接着されて設けられる。反射層は、圧電体２２から後側方向に照射される超音波を、前側（被検体側）へ反射させて、被検体に入射する超音波のパワーを増大させる。反射層は、超音波を反射させるものであるため、圧電体２２よりも音響インピーダンスが大きいものが材料として用いられることが好ましく、例えばタングステン等が用いられる。また、反射層は高い導電性を有する物質であるため、フレキシブルプリント基板と圧電体２２を電気的に接続することが可能である。
【実施例】
【０１０８】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、勿論本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【０１０９】
《超音波探触子２Ａ，２Ｂの作製》
まず、バッキング層２１及び圧電体２２の前面に、層厚６５μｍの第一音響整合層２３ａ、層厚４５μｍの第一音響整合層２３ｂ、層厚３５μｍの第一音響整合層２３ｃ、層厚３５μｍの第一音響整合層２３ｄ、層厚３μｍの保護層２５、層厚３５μｍの第二音響整合層２６、層厚５００μｍの音響レンズ２７をこの順に積層して、図４に示すような超音波探触子２Ａを作製した。
超音波探触子２Ａを構成する各層の材料は、音響インピーダンスが次の値となるように、上記した各種材料から適宜選択して用いた。すなわち、第一音響整合層２３ａの音響インピーダンスが１３．８ＭＲａｙｌ、第一音響整合層２３ｂの音響インピーダンスが９．４ＭＲａｙｌ、第一音響整合層２３ｃの音響インピーダンスが５．７ＭＲａｙｌ、第一音響整合層２３ｄの音響インピーダンスが３．３ＭＲａｙｌ、保護層２５の音響インピーダンスが２．９ＭＲａｙｌ、第二音響整合層２６の音響インピーダンスが１．９ＭＲａｙｌ、音響レンズ２７の音響インピーダンスが１．３ＭＲａｙｌとなるように各層を形成した。なお、各構成層は、エポキシ樹脂系接着剤を用いて、層厚１μｍ以下の接着層により互いに接合した。また、以下に示す評価結果において、各構成層の音響インピーダンスが上記の値に設定されていれば、各構成層の材料はいずれであっても良い。
【０１１０】
このようにして作製した超音波探触子２Ａの各構成層のうち、隣接する層同士の層間反射率を上記した式（Ａ）により算出した。その値を表１に示す。
【０１１１】
【表１】
2014188009.tif 000006
【０１１２】
また、比較例として、図５に示すような超音波探触子２Ｂを作製した。超音波探触子２Ｂは、第二音響整合層２６を設けず、第一音響整合層２３ｄと保護層２５との間に更に層厚３５μｍの第一音響整合層２３ｅを設けた以外は、上記した超音波探触子２Ａと同様に作製した。なお、第一音響整合層２３ｅは、上記超音波探触子２Ａの第二音響整合層２６と同一の材料を用いて形成した。
【０１１３】
このようにして作製した超音波探触子２Ｂの各構成層のうち、隣接する層同士の層間反射率を上記した式（Ａ）により算出した。その値を表２に示す。
【０１１４】
【表２】
2014188009.tif 000007
【０１１５】
《超音波探触子２Ａ，２Ｂの評価》
上記のようにして作製した超音波探触子２Ａ，２Ｂに対し、パルサー（パナメトリクス社製５９００ＰＲ）、ハイドロホン（Ｓｏｎｏｒａ社製８０４）及びオシロスコープ（Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ社製ＴＰＳ５０３２）を用いて評価を行った。
【０１１６】
まず、脱気した水中に上記ハイドロホンを設置した。そして、超音波探触子２Ａ又は２Ｂを、当該超音波探触子の焦点距離とハイドロホンの焦点距離とが合い、且つ、ハイドロホンの受信感度が最も高くなる位置に固定した。そして、−１２０Ｖのインパルス駆動により広帯域（３０ＭＨｚまで平坦）なパルスを送信し、ハイドロホンにて受信された信号波形、すなわち送信信号波形の比較を行った。超音波探触子２Ａの送信信号波形を図６に示し、超音波探触子２Ｂの送信信号波形を図７に示した。
【０１１７】
図６及び図７に示す信号波形を比較すべく、得られた信号を包絡線処理して最大値が０ｄＢになるよう規格化した。その規格化したグラフを図８に示す。なお、図８中、Ａが超音波探触子２Ａの信号から得られたグラフを示し、Ｂが超音波探触子２Ｂの信号から得られたグラフを示している。図８に示す結果から、主となるピークの６ｄＢパルス幅、２０ｄＢパルス幅をそれぞれ求め、時間方向において主となるピークの次に現れるピークの値を２ｎｄ肩（セカンドショルダ）ピーク値として求めた。得られた値を表３に示す。
ここで、グラフ中のピークのパルス幅（時間）は小さいほど分解能が高いことを示している。また、グラフ中の２ｎｄ肩ピーク値は小さいほどリンギングの発生が抑えられて、主ピークによるエコーの後ろに発生する不要な虚像信号を小さく抑えられることを示している。なお、２ｎｄ肩ピーク値は、好ましくは−２０ｄＢ以下である。
【０１１８】
【表３】
2014188009.tif 000008
【０１１９】
表３に示すように、本発明に係る超音波探触子２Ａを用いると、主ピークのパルス幅が小さく、しかも２ｎｄ肩ピーク値が小さいため、分解能が高く、鮮明な超音波画像が得られる。したがって、保護層２５と音響レンズ２７との間に第二音響整合層２６を設けた超音波探触子２Ａが、超音波探触子２Ｂよりも優れていることが示された。
【符号の説明】
【０１２０】
１    超音波画像診断装置本体
２，２Ａ，２Ｂ  超音波探触子
２ａ  振動子
１１  操作入力部
１２  送信部
１３  受信部
１４  画像生成部
１８  制御部
２１  バッキング層
２２  圧電体
２３  第一音響整合層
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ  第一音響整合層
２４  切り込み溝
２５  保護層
２６  第二音響整合層
２７  音響レンズ
２８  充填材
Ｓ    超音波画像診断装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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