(57)【要約】【課題】被検体との形状が変化しても被検体との間に十分に音響結合材を介在させることができる超音波プローブを提供する。【解決手段】超音波プローブの音響整合体は送信面２６を形成する。音響整合体には超音波トランスデューサー素子が結合される。超音波測定にあたって送信面２６は例えば体表といった被検体ＢＤ１、ＢＤ２に接触する。接触にあたって被検体ＢＤ１、ＢＤ２と送信面２６との間には供給口から水といった音響結合材が供給される。送信面２６と被検体ＢＤ１、ＢＤ２との距離は被検体ＢＤ１、ＢＤ２の形状に応じて変化する。こうした距離の変化に応じて音響結合材が供給されると、超音波測定装置は被検体との間に十分に音響結合材を介在させることができる。【選択図】図１０
2014198133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波の送信面を有する音響整合体と、
前記音響整合体に接続される超音波トランスデューサー素子と、
前記送信面に対して流動性の音響結合材を供給する供給口と、
前記音響整合体の厚み方向からの平面視で前記超音波トランスデューサー素子の輪郭の外側に配置されて、被検体との距離を測定する距離センサーと、
前記距離センサーの測定結果に基づき前記音響結合材の供給量を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする超音波測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波測定装置において、前記距離センサーは超音波トランスデューサー素子で形成されることを特徴とする超音波測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波測定装置において、前記距離センサーは、前記音響整合体に接続される超音波トランスデューサー素子の共振周波数よりも低い共振周波数を有することを特徴とする超音波測定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の超音波測定装置において、前記距離センサーは、接触子と、前記接触子から伝達される圧力を測定する圧力センサーとを備えることを特徴とする超音波測定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の超音波測定装置において、前記送信面の移動方向を検知する移動センサーをさらに備えることを特徴とする超音波測定装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の超音波測定装置において、前記送信面は、相互に平行な母線で形成される湾曲面で形成されることを特徴とする超音波測定装置。
【請求項７】
超音波の送信面を備える音響整合体と、
前記音響整合体に接続される超音波トランスデューサー素子と、
前記送信面に流動性の音響結合材を供給する供給口と、
平面視で前記超音波トランスデューサー素子の輪郭の外側に配置されて、被検体との距離を測定するセンサーと、
を備えることを特徴とする超音波プローブ。
【請求項８】
超音波の送信面を備える音響整合体と、
前記音響整合体に接続される超音波トランスデューサー素子と、
前記送信面に向かって流動性の音響結合材を供給する供給口と、
前記超音波トランスデューサー素子に、第１周波数の駆動信号、および、第１周波数よりも低い第２周波数の駆動信号を供給し、前記第２周波数の駆動信号により送信された超音波を用いて測定される距離に応じて前記音響結合材の供給量を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする超音波測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波測定装置および超音波プローブ等に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されるように、例えば鋼の内質欠陥を検出する超音波探傷法は一般に知られる。超音波探傷の実施にあたって油や水といった液体が超音波の接触媒質として鋼帯の表面に供給される。接触媒質は超音波探触子（超音波プローブ）と鋼帯との間で超音波の効率的な伝達を実現する。
【０００３】
特許文献１に開示の接触媒質の供給方法では鋼帯の搬送方向に沿って超音波探触子の上流側に２つの供給管が配置される。一方の供給管から一定流量の接触媒質が供給される。他方の供給管から鋼帯の搬送速度に応じた比例流量の接触媒質が供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２９８４９号公報
【特許文献２】特開平６−２１３８７５号公報
【特許文献３】特開平７−２８６９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のものでは超音波探触子は平らな鋼帯の表面に接触する。鋼帯の表面は１平面内で移動することから、超音波探触子と鋼帯との距離は全く考慮される必要がない。接触媒質の供給量は単純に鋼帯の搬送速度に応じて決定される。
【０００６】
本発明の少なくとも１つの態様によれば、被検体との形状が変化しても被検体との間に十分に音響結合材を介在させることができる超音波測定装置は提供されることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の一態様は、超音波の送信面を有する音響整合体と、前記音響整合体に接続される超音波トランスデューサー素子と、前記送信面に対して流動性の音響結合材を供給する供給口と、前記音響整合体の厚み方向からの平面視で前記超音波トランスデューサー素子の輪郭の外側に配置されて、被検体との距離を測定する距離センサーと、前記距離センサーの測定結果に基づき前記音響結合材の供給量を制御する制御部とを備える超音波測定装置に関する。
【０００８】
超音波測定にあたって送信面は例えば体表といった被検体に接触する。接触にあたって被検体と送信面との間には供給口から音響結合材が供給される。音響結合材は被検体と送信面との間を満たす。このとき、送信面は特定の領域で被検体に接触しそれ以外の領域で被検体から距離を置くことがある。送信面と被検体との距離は被検体の形状に応じて変化する。こうした距離の変化に応じて音響結合材が供給されると、超音波測定装置は被検体との間に十分に音響結合材を介在させることができる。音響結合材は効果的に送信面と被検体との間を満たすことができる。
【０００９】
（２）前記距離センサーは超音波トランスデューサー素子で形成されることができる。距離センサーは、音響整合体に結合される超音波トランスデューサー素子と同じ基板上に作り込まれることができる。したがって、距離センサーは超音波トランスデューサー素子の形成と同時に製造されることができる。
【００１０】
（３）超音波測定装置では、前記距離センサーは、前記音響整合体に接続される超音波トランスデューサー素子の共振周波数よりも低い共振周波数を有することが望まれる。こうした共振周波数は、超音波測定に用いられる共振周波数よりも空気中を伝搬しやすい。したがって、距離センサーは効率的に被検体との距離を測定することができる。
【００１１】
（４）前記距離センサーは、接触子と、前記接触子から伝達される圧力を測定する圧力センサーとを備えることができる。距離センサーは圧力センサーで比較的に簡単に実現されることができる。
【００１２】
（５）超音波測定装置は、前記送信面の移動方向を検知する移動センサーをさらに備えることができる。距離センサーは進行方向に送信面の前方で被検体との距離を測定する。したがって、距離センサーの測定結果に基づき進行方向前方の被検体の形状は概ね予想されることができる。予想される形状に応じて音響結合材の供給量が制御されれば、被検体に対して送信面が移動する際でも超音波測定装置は被検体との間に十分に音響結合材を介在させることができる。音響結合材は効果的に送信面と被検体との間を満たすことができる。
【００１３】
（６）前記送信面は、相互に平行な母線で形成される湾曲面で形成されることができる。超音波測定にあたって送信面は例えば体表といった被検体に押し当てられることがある。押し当てられる度合いに応じて被検体と送信面との接触面積は変化する。その結果、被検体と送信面との間で隙間の大きさは変化する。こうした変化に応じて音響結合材が供給されると、超音波測定装置は被検体との間に十分に音響結合材を介在させることができる。音響結合材は効果的に送信面と被検体との間を満たすことができる。
【００１４】
（７）本発明の他の態様は、超音波の送信面を備える音響整合体と、前記音響整合体に接続される超音波トランスデューサー素子と、前記送信面に流動性の音響結合材を供給する供給口と、平面視で前記超音波トランスデューサー素子の輪郭の外側に配置されて、被検体との距離を測定するセンサーとを備える超音波プローブに関する。こうした超音波プローブは超音波測定装置の実現にあたって用いられることができる。
【００１５】
（８）本発明のさらに他の態様は、超音波の送信面を備える音響整合体と、前記音響整合体に接続される超音波トランスデューサー素子と、前記送信面に向かって流動性の音響結合材を供給する供給口と、前記超音波トランスデューサー素子に、第１周波数の駆動信号、および、第１周波数よりも低い第２周波数の駆動信号を供給し、前記第２周波数の駆動信号により送信された超音波を用いて測定される距離に応じて前記音響結合材の供給量を制御する制御部とを備える超音波測定装置に関する。
【００１６】
超音波測定にあたって送信面は例えば体表といった被検体に接触する。接触にあたって被検体と送信面との間には供給口から音響結合材が供給される。音響結合材は被検体と送信面との間を満たす。このとき、送信面は特定の領域で被検体に接触しそれ以外の領域で被検体から距離を置くことがある。送信面と被検体との距離は被検体の形状に応じて変化する。こうした距離の変化に応じて音響結合材が供給されると、超音波測定装置は被検体との間に十分に音響結合材を介在させることができる。音響結合材は効果的に送信面と被検体との間を満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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】超音波トランスデューサー素子ユニットの拡大斜視図である。
【図４】超音波デバイスの拡大平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿った断面図に相当し超音波トランスデューサー素子ユニットの断面図である。
【図６】第１距離センサーの構造を概略的に示す拡大断面図である。
【図７】超音波診断装置の制御系の一部を概略的に示す概念図である。
【図８】図５に対応し、体表に押し当てられる超音波トランスデューサー素子ユニットの断面図である。
【図９】図３に対応し、音響結合材の拡散を概略的に示す超音波トランスデューサー素子ユニットの拡大斜視図である。
【図１０】第１距離センサーの動作を概略的に示す拡大断面図である。
【図１１】第２距離センサーの動作を概略的に示す拡大斜視図である。
【図１２】他の実施形態に係る距離センサーの構造を概略的に示す超音波デバイスの拡大部分平面図である。
【図１３】さらに他の実施形態に係る距離センサーの構造を概略的に示す拡大断面図である。
【図１４】他の実施形態に係る超音波診断装置の移動センサーの動作を概略的に示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
（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。
【００２０】
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。
【００２１】
図３は素子ユニット１７を構成を概略的に示す。素子ユニット１７は超音波デバイス１８および音響整合複合体１９を備える。超音波デバイス１８は、後述されるように，例えば基板といった基体上にアレイ状に配置される複数の超音波トランスデューサー素子を有する。音響整合複合体１９は超音波デバイス１８の表面に結合される。音響整合複合体１９は音響整合層２１および音響レンズ（音響整合体）２２を有する。音響整合層２１は超音波デバイス１８の表面に形成される。音響整合層２１は全域で超音波デバイス１８の表面に密着する。音響レンズ２２は音響整合層２１の表面に形成される。音響レンズ２２は音響整合層２１に一体化されてもよい。音響整合層２１は、生体といった被検被検体と超音波デバイス１８との間で音響インピーダンスの整合を実現する。音響レンズ２２は、個々の超音波トランスデューサー素子から同時に出射される超音波を１焦点に集める役割を果たす。ここでは、音響整合複合体１９は例えばシリコーン樹脂から形成される。併せて、超音波デバイス１８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）２３および第２フレキシブルプリント配線板（以下「第２配線板」という）２４が個別に連結される。超音波デバイス１８はバッキング材２５で裏打ちされる。
【００２２】
音響レンズ２２は、第１方向Ｄ１に相互に平行に延びる母線で形成される突形状の湾曲面（送信面）２６を有する。湾曲面２６には複数の溝２７が形成される。溝２７は、湾曲面２６の母線に交差する平面と湾曲面２６との交線を辿って第２方向Ｄ２に延びる。第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２は例えば超音波デバイス１８の表面を含む平面内に規定されて相互に直交する。ここでは、交線は、湾曲面２６と、湾曲面２６の母線に直交する平面とで規定される。溝２７は、第１方向（母線の方向）Ｄ１に等間隔で配置される。
【００２３】
平面視で超音波デバイス１８の輪郭の外側に第１距離センサー２８ａ、２８ｂおよび第２距離センサー２９ａ、２９ｂは設置される。第１距離センサー２８ａ、２８ｂおよび第２距離センサー２９ａ、２９ｂは超音波診断にあたって体表といった被検体との距離を測定する。測定された距離は電気信号として第１距離センサー２８ａ、２８ｂおよび第２距離センサー２９ａ、２９ｂから出力される。第１距離センサー２８ａ、２８ｂは、湾曲面２６の母線に直交する平面と超音波デバイス１８の表面との交線で規定される方向すなわち第２方向Ｄ２に超音波デバイス１８を挟む位置に配置される。第２距離センサー２９ａ、２９ｂは、湾曲面２６の母線に平行な平面と超音波デバイス１８の表面との交線で規定される方向すなわち第１方向Ｄ１に超音波デバイス１８を挟む位置に配置される。第１距離センサー２８ａ、２８ｂおよび第２距離センサー２９ａ、２９ｂはできるだけ湾曲面２６から離れて配置されることが望まれる。
【００２４】
図４は超音波デバイス１８の平面図を概略的に示す。超音波デバイス１８は基体３１を備える。基体３１には素子アレイ３２が形成される。素子アレイ３２は超音波トランスデューサー素子（以下「素子」という）３３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。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３３群は奇数列の素子３３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。第１距離センサー２８ａ、２８ｂおよび第２距離センサー２９ａ、２９ｂは平面視で少なくとも素子アレイ３２の輪郭の外側に配置されればよい。
【００２５】
個々の素子３３は振動膜３４を備える。図４では振動膜３４の膜面に直交する方向の平面視（基板の厚み方向の平面視）で振動膜３４の輪郭が点線で描かれる。輪郭の内側は振動膜３４の内側領域に相当する。輪郭の外側は振動膜３４の外側領域に相当する。振動膜３４上には圧電素子３５が形成される。圧電素子３５は上電極３６、下電極３７および圧電体膜３８で構成される。個々の素子３３ごとに上電極３６および下電極３７の間に圧電体膜３８が挟まれる。これらは下電極３７、圧電体膜３８および上電極３６の順番で重ねられる。超音波デバイス１８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。
【００２６】
基体３１の表面には複数本の第１導電体３９が形成される。第１導電体３９は配列の行方向に相互に平行に延びる。１行の素子３３ごとに１本の第１導電体３９が割り当てられる。１本の第１導電体３９は配列の行方向に並ぶ素子３３の圧電体膜３８に共通に接続される。第１導電体３９は個々の素子３３ごとに上電極３６を形成する。第１導電体３９の両端は１対の引き出し配線４１にそれぞれ接続される。引き出し配線４１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３９は同一長さを有する。こうしてマトリクス全体の素子３３に共通に上電極３６は接続される。第１導電体３９は例えばイリジウム（Ｉｒ）で形成されることができる。ただし、第１導電体３９にはその他の導電材が利用されてもよい。
【００２７】
基体３１の表面には複数本の第２導電体４２が形成される。第２導電体４２は配列の列方向に相互に平行に延びる。１列の素子３３ごとに１本の第２導電体４２が割り当てられる。１本の第２導電体４２は配列の列方向に並ぶ素子３３の圧電体膜３８に共通に配置される。第２導電体４２は個々の素子３３ごとに下電極３７を形成する。第２導電体４２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。ただし、第２導電体４２にはその他の導電材が利用されてもよい。
【００２８】
列ごとに素子３３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３３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。上電極３６および下電極３７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３３に共通に下電極が接続される一方で、配列の列ごとに共通に素子３３に上電極が接続されてもよい。
【００２９】
基体３１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３１ａおよび第２辺３１ｂを有する。第１辺３１ａと素子アレイ３２の輪郭との間に１ラインの第１端子アレイ４３ａが配置される。第２辺３１ｂと素子アレイ３２の輪郭との間に１ラインの第２端子アレイ４３ｂが配置される。第１端子アレイ４３ａは第１辺３１ａ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４３ｂは第２辺３１ｂ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４３ａは１対の上電極端子４４および複数の下電極端子４５で構成される。同様に、第２端子アレイ４３ｂは１対の上電極端子４６および複数の下電極端子４７で構成される。１本の引き出し配線４１の両端にそれぞれ上電極端子４４、４６は接続される。引き出し配線４１および上電極端子４４、４６は素子アレイ３２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４２の両端にそれぞれ下電極端子４５、４７は接続される。第２導電体４２および下電極端子４５、４７は素子アレイ３２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３１の輪郭は矩形に形成される。基体３１の輪郭は正方形であってもよく台形であってもよい。
【００３０】
第１配線板２３は第１端子アレイ４３ａに覆い被さる。第１配線板２３の一端には上電極端子４４および下電極端子４５に個別に対応して導電線すなわち第１信号線４８が形成される。第１信号線４８は上電極端子４４および下電極端子４５に個別に向き合わせられ個別に接合される。同様に、第２配線板２４は第２端子アレイ４３ｂに覆い被さる。第２配線板２４の一端には上電極端子４６および下電極端子４７に個別に対応して導電線すなわち第２信号線４９が形成される。第２信号線４９は上電極端子４６および下電極端子４７に個別に向き合わせられ個別に接合される。
【００３１】
図５に示されるように、基体３１は基板５２および可撓膜５３を備える。基板５２の表面に可撓膜５３が一面に形成される。基板５２には個々の素子３３ごとに開口５４が形成される。開口５４は基板５２に対してアレイ状に配置される。開口５４が配置される領域の輪郭は素子アレイ３２の輪郭に相当する。隣接する２つの開口５４の間には仕切り壁５５が区画される。隣接する開口５４は仕切り壁５５で仕切られる。仕切り壁５５の壁厚みは開口５４の間隔に相当する。仕切り壁５５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。基板５２は例えばシリコン基板で形成されればよい。
【００３２】
可撓膜５３は、基板５２の表面に積層される酸化シリコン（ＳｉＯ２）層５６と、酸化シリコン層５６の表面に積層される酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）層５７とで構成される。可撓膜５３は開口５４に接する。こうして開口５４の輪郭に対応して可撓膜５３の一部が振動膜３４を形成する。振動膜３４は、可撓膜５３のうち、開口５４に臨むことから基板５２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５６の膜厚は共振周波数に基づき決定されることができる。
【００３３】
振動膜３４の表面に下電極３７、圧電体膜３８および上電極３６が順番に積層される。圧電体膜３８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。圧電体膜３８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３９の下で圧電体膜３８は完全に第２導電体４２を覆う。圧電体膜３８の働きで第１導電体３９と第２導電体４２との間で短絡は回避されることができる。
【００３４】
基体３１の裏面にはバッキング材２５が固定される。バッキング材２５の表面に基体３１の裏面が重ねられる。バッキング材２５は超音波デバイス１８の裏面で開口５４を閉じる。バッキング材２５はリジッドな基材を備えることができる。ここでは、仕切り壁５５はバッキング材２５に結合される。バッキング材２５は個々の仕切り壁５５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。
【００３５】
基体３１の表面に音響整合層２１が積層される。音響整合層２１は例えば全面にわたって基体３１の表面に覆い被さる。その結果、素子アレイ３２や第１および第２端子アレイ４３ａ、４３ｂ、第１および第２配線板２３、２４は音響整合層２１で覆われる。音響整合層２１は、素子アレイ３２の構造や、第１端子アレイ４３ａおよび第１配線板２３の接合、第２端子アレイ４３ｂおよび第２配線板２４の接合を保護する。
【００３６】
湾曲面２６は例えば円柱の部分円筒面として形成される。湾曲面２６は円柱の中心軸回りで第１曲率半径Ｒ１を有する。湾曲面２６に直交する平面と湾曲面２６との交線５８は第１曲率半径Ｒ１の円弧を描く。第１曲率半径Ｒ１は超音波の周波数と被検部位の深度とに基づき決定されればよい。このとき、溝２７の底面は第１曲率半径Ｒ１よりも小さい第２曲率半径Ｒ２の円弧を描く。すなわち、一定の深さの溝２７が形成される。ただし、溝２７の深さは一定でなくてもよく例えば溝２７の両端に向かって深くなってもよい。
【００３７】
音響レンズ２２には超音波デバイス１８の基体３１の表面に直交する方向に延びる貫通孔５９が形成される。個々の溝２７ごとに例えば１対の貫通孔５９が割り当てられる。貫通孔５９の一端は、湾曲面２６に直交する平面と湾曲面２６との交線５８の一端に位置する母線と、当該交線５８の他端に位置する母線とを相互に接続する平面６１に開口する。貫通孔５９の他端は湾曲面２６で供給口５９ａを形成する。供給口５９ａで貫通孔５９は溝２７に接続される。ここでは、供給口５９ａは平面視で規定される素子アレイ３２の輪郭の外側に配置される。溝２７は交線５８の一端から他端まで交線５８の全長にわたって延びることができる。ただし、音響レンズ２２の機能が損なわれない限り、溝２７は貫通孔５９の外側で交線５８の一端および他端に行き着く以前に途切れてもよい。
【００３８】
音響整合層２１の表面には例えば基体３１の第１辺３１ａおよび第２辺３１ｂで開口する溝６２が形成される。溝６２は音響整合層２１の表面から窪む。したがって、音響整合層２１の表面に音響レンズ２２が形成されると、溝６２は音響整合複合体１９内に管路を形成する。溝６２の他端は貫通孔５９に接続される。こうして一方の溝６２、一方の貫通孔５９、溝２７、他方の貫通孔５９および他方の溝６２で基体３１の第１辺３１ａから第２辺３１ｂまで延びる一連の通路は形成される。
【００３９】
溝６２には例えば流動性の音響結合材の供給源６４が接続される。供給源６４は供給ポンプ６５を備える。供給ポンプ６５から管路を通って溝６２に所定の圧力下で音響結合材は供給される。供給ポンプ６５と溝６２との間で管路には流量制御弁６６が配置される。流量制御弁６６は溝６２に送り込まれる音響結合材の流量を制御する。供給ポンプ６５にはタンク６７が接続される。タンク６７には音響結合材が貯蔵される。供給ポンプ６５はタンク６７から音響結合材を補給する。
【００４０】
図６に示されるように、第１距離センサー２８ａ、２８ｂは素子６９で形成される。素子６９は振動膜７１を備える。振動膜７１の形成にあたって第１距離センサー２８ａ、２８ｂは基板７２および可撓膜７３を備える。基板７２の表面に可撓膜７３が一面に形成される。基板７２には開口７４が形成される。可撓膜７３は開口７４に接する。こうして開口７４の輪郭に対応して可撓膜７３の一部が振動膜７１を形成する。振動膜７１は、可撓膜７３のうち、開口７４に臨むことから基板７２の厚み方向に膜振動することができる部分である。開口７４の大きさは前述の素子３３の開口５４よりも大きい。したがって、振動膜７１の共振周波数は振動膜３４の共振周波数よりも低い。可撓膜７３は前述と同様に酸化シリコン（ＳｉＯ２）層７５と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）層７６とで構成されればよい。振動膜７１上には下電極７７、圧電体膜７８および上電極７９が順番に積層される。第２距離センサー２９ａ、２９ｂは第１距離センサー２８ａ、２８ｂと同様に構成される。振動膜７１は音響整合層を介さずに直接に空気に接触する。
【００４１】
図７に示されるように、第１距離センサー２８ａ、２８ｂおよび第２距離センサー２９ａ、２９ｂは制御部８１に接続される。制御部８１は例えばマイクロプロセッサーユニット（ＭＰＵ）といった演算処理回路で構成されることができる。制御部８１には流量制御弁６６が接続される。流量制御弁６６は個々の供給口５９ａごとに設置される。その他、流量制御弁６６は複数の供給口５９ａで構成される群ごとに設置されてもよい。制御部８１は第１距離センサー２８ａ、２８ｂおよび第２距離センサー２９ａ、２９ｂの測定結果に基づき音響結合材の供給量を制御する。ここでは、流量制御弁６６の開度が制御される。制御部８１は個々の供給口５９ａごとに音響結合材の供給量を制御する。
【００４２】
（２）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。超音波の送信にあたって圧電素子３５にはパルス信号が供給される。パルス信号は下電極端子４５、４７および上電極端子４４、４６を通じて列ごとに素子３３に供給される。個々の素子３３では下電極３７および上電極３６の間で圧電体膜３８に電界が作用する。圧電体膜３８は超音波で振動する。圧電体膜３８の振動は振動膜３４に伝わる。こうして振動膜３４は超音波で振動する。その結果、被検体（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。
【００４３】
超音波の反射波は振動膜３４を振動させる。振動膜３４の超音波振動は所望の周波数で圧電体膜３８を超音波振動させる。圧電素子３５の圧電効果に応じて圧電素子３５から電流が出力される。個々の素子３３では上電極３６と下電極３７との間で電位が生成される。電流は下電極端子４５、４７および上電極端子４４、４６から電気信号として出力される。こうして超音波は検出される。
【００４４】
超音波の送信および受信は繰り返される。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、出力信号のデジタル信号に基づき画像が形成される。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。
【００４５】
図８に示されるように、超音波診断にあたって超音波プローブ１３が体表ＢＤに押し当てられると、音響レンズ２２の湾曲面２６は体表ＢＤに密着する。溝２７は体表ＢＤと音響レンズ２２との間に管路を形成する。こうして基体３１の第１辺３１ａおよび第２辺３１ｂを相互に接続する管路が形成される。溝６２から水といった音響結合材（媒体）が供給されると、溝２７は水で満たされる。溝２７は水の通路として機能する。湾曲面２６が柔軟な体表ＢＤに押し当てられても、水は溝２７の全長にわたって広がることができる。その後、図９に示されるように、水は溝２７から湾曲面２６に溢れ出す。こうして水は湾曲面２６に沿って広がることができる。水は、個々の溝２７ごとに少なくとも貫通孔５９の間で溝２７を満たせばよい。こうして音響レンズ２２の有効範囲で十分に湾曲面２６すなわち外表面に水は供給される。湾曲面２６の有効範囲と体表ＢＤとの間に水は十分に行き渡ることができる。
【００４６】
図１０に示されるように、例えば人体のうち測定部位が相違すると、第１距離センサー２８ａ、２８ｂと体表ＢＤ１、ＢＤ２との距離は変化する。例えば腕の湾曲形状に比べて大腿の湾曲形状は曲率半径が大きい。したがって、大腿の湾曲形状（体表ＢＤ１）に比べて腕の湾曲形状（体表ＢＤ２）の測定の際に第１距離センサー２８ａ、２８ｂの測定値は増大する。このとき、湾曲面２６と体表ＢＤ１、ＢＤ２との間に形成される空間の体積は増大する。制御部８１は第１距離センサー２８ａ、２８ｂの測定値の増大に応じて流量制御弁６６の開度を増大する。こうして空間の体積の増大に応じて水の供給量は増大する。その結果、超音波診断装置１１は体表ＢＤ２と音響レンズ２２の湾曲面２６の間に十分に水を介在させることができる。水は効果的に湾曲面２６と体表ＢＤ１、ＢＤ２との間を満たすことができる。第１距離センサー２８ａと第１距離センサー２８ｂとが相違する測定値を出力する場合には、それら測定値に応じて流量制御弁６６ごとに水の流量が制御されてもよい。距離の測定および供給量の制御は一定の時間間隔ごとに実施されればよい。
【００４７】
図１１に示されるように、超音波プローブ１３の向きによっては、例えば人体のうち測定部位が相違すると、第２距離センサー２９ａ、２９ｂと体表ＢＤ１、ＢＤ２との距離は変化する。曲率半径の大きい湾曲形状（体表ＢＤ１）に比べて曲率半径の小さい湾曲形状（体表ＢＤ２）の測定の際に第２距離センサー２９ａ、２９ｂの測定値は増大する。このとき、湾曲面２６と体表ＢＤ１、ＢＤ２との間に形成される空間の体積は増大する。制御部８１は第２距離センサー２９ａ、２９ｂの測定値の増大に応じて流量制御弁６６の開度を増大する。こうして空間の体積の増大に応じて水の供給量は増大する。その結果、超音波診断装置１１は体表ＢＤ２と音響レンズ２２の湾曲面２６の間に十分に水を介在させることができる。水は効果的に湾曲面２６と体表ＢＤ１、ＢＤ２との間を満たすことができる。第２距離センサー２９ａと第２距離センサー２９ｂとが相違する測定値を出力する場合には、それら測定値に応じて流量制御弁６６ごとに水の流量が制御されてもよい。
【００４８】
第１距離センサー２８ａ、２８ｂおよび第２距離センサー２９ａ、２９ｂでは振動膜７１の共振周波数は振動膜３４の共振周波数よりも低い。したがって、振動膜７１と体表ＢＤ１、ＢＤ２との間に空気が介在しても超音波の減衰は抑制されることができる。しかも、第１距離センサー２８ａ、２８ｂおよび第２距離センサー２９ａ、２９ｂでは振動膜７１は音響整合層を介さずに空気に接触する。こうした音響整合層の省略は超音波の減衰の抑制にさらに寄与することができる。ただし、振動膜７１には非常に薄い保護膜が形成されてもよい。保護膜は振動膜７１の強度を補強する。その他、例えば空気の音速に基づき第１距離センサー２８ａ、２８ｂおよび第２距離センサー２９ａ、２９ｂで距離が推定される場合には、できる限り第１距離センサー２８ａ、２８ｂおよび第２距離センサー２９ａ、２９ｂが湾曲面２６から遠ざけられれば、第１距離センサー２８ａ、２８ｂおよび第２距離センサー２９ａ、２９ｂと体表ＢＤ１、ＢＤ２との間で水の介在が回避され、距離の推定の精度は高められることができる。
【００４９】
（３）他の実施形態に係る距離センサー
図１２に示されるように、第１距離センサー２８ａ、２８ｂや第２距離センサー２９ａ、２９ｂは素子ユニット１７の基体３１に作り込まれてもよい。この場合には、第１距離センサー２８ａ、２８ｂや第２距離センサー２９ａ、２９ｂの振動膜７１は、基体３１の開口５４に接する可撓膜５３に同様に区画される。第１距離センサー２８ａ、２ｂや第２距離センサー２９ａ、２９ｂの下電極７７および上電極７９は第１端子アレイ４３ａや第２端子アレイ４３ｂ中の電極端子に接続されればよい。ただし、第１距離センサー２８ａ、２８ｂや第２距離センサー２９ａ、２９ｂの素子６９は音響整合複合体１９の外側に配置される。第１距離センサー２８ａ、２８ｂや第２距離センサー２９ａ、２９ｂの振動膜７１は音響整合層を介さずに直接に空気に接触する。こうして第１距離センサー２８ａ、２８ｂや第２距離センサー２９ａ、２９ｂは素子アレイ３２の形成と同時に製造されることができる。その他の構造は前述の素子ユニット１７と同様である。
【００５０】
図１３に示されるように、第１距離センサー２８ａ、２８ｂや第２距離センサー２９ａ、２９ｂは圧力センサー８２を備えてもよい。圧力センサー８２には接触子８３が連結される。圧力センサー８２は接触子８３から伝達される圧力を測定する。例えば接触子８３がばねといった弾性体で形成されると、圧力センサー８２と体表ＢＤとの距離に応じて圧力センサー８２に加わる圧力は変化する。距離が短ければ短いほど、圧力は高まる。したがって、圧力センサー８２の測定値に基づき距離は測定されることができる。
【００５１】
その他、素子アレイ３２中の素子３３は第１距離センサー２８ａ、２８ｂや第２距離センサー２９ａ、２９ｂを兼ねてもよい。この場合には、制御部８１は素子３３に向けて第１周波数の駆動信号および第１周波数よりも低い第２周波数の駆動信号を供給する。第２周波数の駆動信号が供給される際に素子３３と体表ＢＤとの間で距離が測定される。こうした制御部８１の変更のみで第１距離センサー２８ａ、２８ｂや第２距離センサー２９ａ、２９ｂは実現されることができる。
【００５２】
（４）他の実施形態に係る超音波診断装置
図１４に示されるように、超音波診断装置１１では平面視で超音波デバイス１８の輪郭の外側に移動センサー８４が設置されてもよい。移動センサー８４は体表ＢＤ１、ＢＤ２に対して湾曲面２６の移動方向を検出する。第１距離センサー２８ａ、２８ｂや第２距離センサー２９ａ、２９ｂは進行方向に湾曲面２６の前方で体表ＢＤ１、ＢＤ２との距離を測定する。したがって、第１距離センサー２８ａ、２８ｂや第２距離センサー２９ａ、２９ｂの測定結果に基づき進行方向前方の体表ＢＤ１、ＢＤ２の形状は概ね予想されることができる。予想される形状に応じて水といった音響結合材の供給量が制御されれば、体表ＢＤ１、ＢＤ２に対して湾曲面２６が移動する際でも超音波診断装置１１は体表ＢＤ１、ＢＤ２との間に十分に音響結合材を介在させることができる。音響結合材は効果的に湾曲面２６と体表ＢＤ１、ＢＤ２との間を満たすことができる。
【００５３】
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や超音波プローブ１３、素子ユニット１７、素子３３、制御部８１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】
【００５４】
１１  電子機器および超音波測定装置としての超音波診断装置、１３  超音波プローブ、２２  音響整合体（音響レンズ）、２６  送信面（湾曲面）、２８ａ  距離センサー（第１距離センサー）、２８ｂ  距離センサー（第１距離センサー）、２９ａ  距離センサー（第２距離センサー）、２９ｂ  距離センサー（第２距離センサー）、３３  超音波トランスデューサー素子、５９ａ  供給口、６９  超音波トランスデューサー素子、８１  制御部、８２  圧力センサー、８３  接触子、８４  移動センサー、ＢＤ  被検体（体表）、ＢＤ１  被検体（体表）、ＢＤ２  被検体（体表）。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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