(57)【要約】【課題】逆転層の発生を抑制し、広帯域な音響特性と対薬品性とを両立させることが可能な超音波探触子及び超音波画像診断装置を提供する。【解決手段】超音波探触子２は、超音波を送受信する圧電層２２と、圧電層２２の前面に設けられる３層以上からなる音響整合層２３と、音響整合層２３の前面に設けられる音響レンズ２５と、圧電層２２の後面に設けられるバッキング層２１と、を備える。超音波探触子２は、音響整合層２３の音響レンズ２５に接する面の表面に、音響整合層２３の最上層２３ｃよりも音響インピーダンスの低い、ガスバリア性を有する保護層２４を設けている。【選択図】図６
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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３層以上からなる音響整合層と、前記音響整合層の前面に設けられる音響レンズと、前記圧電体の後面に設けられるバッキング層と、を備える超音波探触子において、
前記音響整合層の前記音響レンズに接する面の表面に、前記音響整合層の最前面層よりも音響インピーダンスの低い、ガスバリア性を有する保護層を設けたことを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
前記音響整合層の最前面層の音響インピーダンスを２．５ＭＲａｙｌｓ以下とした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】
前記音響整合層の最前面層をシリコーン樹脂粒子を含有して形成した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】
前記保護層の音響インピーダンスを２．５ＭＲａｙｌｓ以下としたことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の超音波探触子。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の超音波探触子であって、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、
を備えたことを特徴とする超音波画像診断装置。
【請求項６】
複数のパルスを有する矩形波の前記駆動信号を出力することにより前記超音波探触子に前記送信超音波を出力させる送信部を備え、
前記複数のパルスのうちの少なくとも１つのパルスのパルス幅を他のパルスのパルス幅と異ならせるようにしたことを特徴とする請求項５に記載の超音波画像診断装置。
【請求項７】
前記駆動信号は、第１のパルス信号と、前記第１のパルス信号とは極性の異なる第２のパルス信号と、前記第１のパルス信号と極性の等しい第３のパルス信号とを含み、
前記第１のパルス信号のパルス幅、前記第２のパルス信号のパルス幅及び前記第３のパルス信号のパルス幅を全て異ならせたことを特徴とする請求項６に記載の超音波画像診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探触子及び超音波画像診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波は、非破壊及び無害でその内部を調べることが可能なことから、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では、被検体に対して超音波を送受信する超音波探触子が用いられている。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】
超音波探触子においては、音響レンズ、音響整合層、圧電素子、バッキング層等のそれぞれの構成部品が、エポキシ系樹脂やシリコーン樹脂等の接着剤により接着されて一体化されている。このような接着剤で各構成部品が一体化された超音波探触子では、薬品の滅菌溶剤が音響レンズを透過して内部の構成部品間の接着層に回り込み、接着力の低下や剥がれ等のダメージを与えるという問題があった。また、これらの薬品が、音響整合層や圧電素子などの構成部品を劣化させてしまうという問題もあった。
【０００５】
このような問題に対し、従来の超音波探触子において、ポリクロロパラキシリレンを保護層として設けることで改良するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
一方で、音響整合層は、音軸方向に沿って音響インピーダンスが変化する構成を有していることが好ましく、具体的には、音響整合層において、圧電素子側に近づくほど、圧電素子の音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有し、被検体側に近づくほど（圧電素子側から離れるほど）音響インピーダンスは低くなり、被検体である生体の音響インピーダンスにより近い値となることが好ましい。このような音響整合層を有することで、超音波探触子においては、効果的に超音波を送受信することが可能である。
【０００７】
また、このような音響整合層において、超音波探触子の周波数特性を広帯域化するために３層以上に形成し、音響レンズに近接した部分の音響インピーダンスを１．６〜２．５ＭＲａｙｌｓとしたものがある（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１７８８２３号公報
【特許文献２】特開２００７−１８９３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１に記載の保護層に用いられるポリクロロパラキシリレンのポリマーの音響インピーダンスはおよそ３．０ＭＲａｙｌｓであるので、このような保護層を上記特許文献２に記載の音響整合層の上に設けた場合には、音響インピーダンスの逆転（逆転層）が発生してしまう。一般に、音響整合層は、圧電素子の音響インピーダンスに近い値から被検体の音響インピーダンスに近い値に厚み方向に順次変化するように形成されることで、超音波探触子の周波数帯域を広帯域化することができることが知られているが、上述したような逆転層が形成されると帯域内に谷（リップル）やセカンドショルダーが発生し、音響特性が劣化して広帯域な特性を得ることができなくなる。その結果、時間での超音波の応答特性も劣化してしまう。このような現象は、特に、高周波の帯域特性を有する超音波探触子において顕著であり、アーチファクトや多重反射等の影響により画像の価値を著しく低下するものである。
【００１０】
本発明の課題は、逆転層の発生を抑制し、広帯域な音響特性と対薬品性とを両立させることが可能な超音波探触子及び超音波画像診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、超音波を送受信する圧電体と、前記圧電体の前面に設けられる３層以上からなる音響整合層と、前記音響整合層の前面に設けられる音響レンズと、前記圧電体の後面に設けられるバッキング層と、を備える超音波探触子において、
前記音響整合層の前記音響レンズに接する面の表面に、前記音響整合層の最前面層よりも音響インピーダンスの低い、ガスバリア性を有する保護層を設けたことを特徴とする。
【００１２】
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、
前記音響整合層の最前面層の音響インピーダンスを２．５ＭＲａｙｌｓ以下としたことを特徴とする。
【００１３】
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、
前記音響整合層の最前面層をシリコーン樹脂粒子を含有して形成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の超音波探触子において、
前記保護層の音響インピーダンスを２．５ＭＲａｙｌｓ以下としたことを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、超音波画像診断装置において、
請求項１〜４の何れか一項に記載の超音波探触子であって、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、
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の超音波画像診断装置において、
複数のパルスを有する矩形波の前記駆動信号を出力することにより前記超音波探触子に前記送信超音波を出力させる送信部を備え、
前記複数のパルスのうちの少なくとも１つのパルスのパルス幅を他のパルスのパルス幅と異ならせるようにしたことを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の超音波画像診断装置において、
前記駆動信号は、第１のパルス信号と、前記第１のパルス信号とは極性の異なる第２のパルス信号と、前記第１のパルス信号と極性の等しい第３のパルス信号とを含み、
前記第１のパルス信号のパルス幅、前記第２のパルス信号のパルス幅及び前記第３のパルス信号のパルス幅を全て異ならせたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、逆転層の発生を抑制し、広帯域な音響特性と対薬品性とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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】送信部の概略構成を示すブロック図である。
【図４】パルス信号の駆動波形について説明する図である。
【図５】送信するパルス信号の波形について説明する図である。
【図６】超音波探触子の概略構成を示す断面図である。
【図７】他の形態に係る超音波探触子の概略構成を示す断面図である。
【図８】圧電素子の概略構成を示す断面図である。
【図９】超音波探触子の送信帯域形状について説明する図である。
【図１０】比較例として送信するパルス信号の波形について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
超音波探触子２は、圧電素子からなる振動子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よい。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よく、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。より具体的には、送信部１２は、図３に示すように、例えば、クロック発生回路１２１、パルス発生回路１２２、パルス幅設定部１２３及び遅延回路１２４を備えている。
【００２６】
クロック発生回路１２１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。
パルス発生回路１２２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。パルス発生回路１２２は、例えば、図４に示すように、３値の電圧を切り替えて出力することにより、矩形波によるパルス信号を発生させることができる。このとき、パルス信号の振幅については、正極性及び負極性で同一となるようにしたが、これに限定されない。なお、２値あるいは４値以上の電圧を切り替えてパルス信号を発生させる構成であってもよい。
パルス幅設定部１２３は、パルス発生回路１２２から出力されるパルス信号のパルス幅を設定する。すなわち、パルス発生回路１２２は、パルス幅設定部１２３によって設定されたパルス幅に従ったパルス波形によるパルス信号を出力する。パルス幅は、例えば、操作入力部１１による入力操作により可変することができる。また、超音波画像診断装置本体１に接続された超音波探触子２を識別することにより、識別した超音波探触子２に対応するパルス幅が設定されるように構成してもよい。
なお、駆動信号の形状に特に制限はなく、サイン波、コサイン波、矩形波等から適宜選択することができる。また、これらの複数の信号を合成した信号を用いるようにしてもよい。簡易かつ小型の回路で構成できるという観点からは、駆動信号を複数のパルスを有する矩形波とするのが好ましい。この際、複数のパルスのうちの少なくとも１つのパルスは、他のパルスとパルス幅（デューティー）が異なるように構成するのが好ましい。これにより、駆動信号の周波数帯域幅が大きくなるので、送信される超音波の周波数帯域幅をより大きくすることができ、時間分解能、すなわち、深さ方向の距離分解能をさらに向上させることができる。このような駆動信号の形状の例を図５に示す。図５に示される駆動信号は、第１のパルス信号と、この第１のパルス信号とは極性の異なる第２のパルス信号と、第１のパルス信号と極性の等しい第３のパルス信号とを備えた矩形波である。第１のパルス信号のパルス幅（Ｔ１）、第２のパルス信号のパルス幅（Ｔ２）及び第３のパルス信号のパルス幅（Ｔ３）は、それぞれ１６ｎｓ、５６ｎｓ、１０４ｎｓに設定されている。なお、各パルス信号のパルス幅は上述したものに限らず、任意に設定することができる。例えば、本実施の形態では、パルス幅が徐々に大きくなるように設定されているが、パルス幅が徐々に小さくなるように設定されていてもよい。このように、第１〜第３のパルスのパルス幅を全て異ならせることによって駆動信号の周波数帯域幅をより大きくすることができる。なお、複数のパルス信号のうちの全てのパルス信号のパルス幅について同一に設定されていてもよい。
【００２７】
遅延回路１２４は、駆動信号の送信タイミングを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を行うための回路である。
【００２８】
以上のように構成された送信部１２は、制御部１８の制御に従って、駆動信号を供給する複数の振動子２ａを、超音波の送受信毎に所定数ずらしながら順次切り替え、出力の選択された複数の振動子２ａに対して駆動信号を供給することにより走査を行う。
【００２９】
図２に示すように、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、予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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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よい。
【００３４】
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。
【００３５】
次に、本実施の形態に係る超音波探触子２について、図６を参照しながら説明する。
【００３６】
超音波探触子２は、図６に示すように、例えば、図上正面視下方から、バッキング層２１と、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）２２ａを介してバッキング層２１上に積層された圧電層２２と、圧電層２２上に積層された音響整合層２３と、音響整合層２３上に積層された保護層２４と、保護層２４上に積層された音響レンズ２５とを備えて構成されている。
【００３７】
バッキング層２１は、圧電層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、圧電層２２の被検体に音波を送受信する方向と反対の板面に装着され、被検体の方向の反対側から発生する超音波を吸収する。
【００３８】
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。
【００３９】
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、その形状は圧電層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。
【００４０】
圧電層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超音波の送受信が可能な素子（圧電素子）である。
【００４１】
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。
【００４２】
圧電材料の厚さとしては、概ね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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
圧電層２２とバッキング層２１は、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。
【００４７】
圧電層２２は、電極がＦＰＣ２２ａと接触されており、ＦＰＣ２２ａ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ＦＰＣ２２ａを介して圧電層２２に入力され、圧電層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。
【００４８】
音響整合層２３は、圧電層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。音響整合層２３は、圧電層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。
【００４９】
音響整合層２３は、最下層２３ａ、中間層２３ｂ及び最上層（最前面層）２３ｃが積層されて構成されている。音響整合層２３は、少なくとも３層以上によって構成されていればよい。音響整合層２３の層厚は、超音波の波長をλとすると、λ／４となるように定めるのが好ましい。音響整合層２３の層厚が適切になされないと、本来の共振周波数とは異なる周波数ポイントに複数の不要スプリアスが出現し、基本音響特性が大きく変動してしまう場合がある。結果、残響時間の増加、反射エコーの波形歪みによる感度やＳ／Ｎの低下を引き起こす場合がある。このような音響整合層の厚さとしては、通常、概ね２０〜５００μｍの範囲のものが用いられる。
【００５０】
音響整合層２３は、圧電層２２と被検体との概ね中間の音響インピーダンスを有する。音響整合層２３は、最下層２３ａから最上層２３ｃにかけて音響インピーダンスが漸次小さくなるとともに、最上層２３ｃの音響インピーダンスが後述する保護層２４の音響インピーダンスよりも高く設定される。このとき、後述する音響レンズ２５の音響インピーダンスと整合させるため、最上層２３ｃの音響インピーダンスは２．５ＭＲａｙｌｓ以下とするのが好ましい。
【００５１】
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成形したものが適用できる。
本実施の形態において、特に最上層２３ｃには、少なくともシリコーン樹脂粒子が含有されているのが好ましい。
【００５２】
保護層２４は、測定前後に洗浄される際、洗浄液が音響レンズ２５を透過し、さらに音響レンズ２５内部の構成部品および構成部品間の接着層への侵入を防止し、精度の高い測定を可能にするガスバリア性を有する素材によって構成されている。保護層２４は、音響インピーダンスが２．５ＭＲａｙｌｓ以下となるような素材が選択される。なお、保護層２４に適用される素材は、上述した音響インピーダンスを有するものに限定されず、音響インピーダンスが音響整合層２３の最上層２３ｃの音響インピーダンスよりも小さく、音響レンズ２５の音響インピーダンスよりも大きいものであればよい。保護層２４の素材としては、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適用できる。
【００５３】
【化１】
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【００５４】
（式（１）中、Ｘは水素原子又はフッ素原子を表す。Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は、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、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は同一でも異なっていてもよい。ｍ及びｎは、それぞれ重合度を表す正の整数であり、ｍ＝０であってもよいが、ｎ＝０となることはない。）
【００５５】
ポリパラキシリレン構造を有する化合物としては、例えば、下記一般式（２）〜（５）で表される化合物が挙げられる。
【化２】
2014107770.tif 000004
【００５６】
上記一般式（２）〜（５）によれば、保護層２４の密度を小さくすることができ、好適である。すなわち、上記一般式（２）（パリレンＮ）によれば、密度が１．１１ｇ／ｃｍ３となり、上記一般式（３）によれば、密度が１．１２ｇ／ｃｍ３となり、上記一般式（４）によれば、密度が１．１３ｇ／ｃｍ３となり、上記一般式（５）によれば、密度が１．１３ｇ／ｃｍ３となる。このように、保護層２４の密度を小さくすることにより、音響インピーダンスを小さく抑えることができ、音響整合層２３との音響インピーダンスを整合させることができる。
【００５７】
一方、例えば、下記一般式（６）〜（８）で表されるような化合物では密度が大きいため、音響整合層２３との間で音響インピーダンスの逆転（逆転層）が発生してしまい、不適である。なお、下記一般式（６）はジクロロパリレンの化合物を表し、密度は１．３１ｇ／ｃｍ３であり、下記一般式（７）はパリレンＣの化合物を表し、密度は１．４１ｇ／ｃｍ３である。また、下記式（８）に示される化合物の密度は１．６２ｇ／ｃｍ３である。
【化３】
2014107770.tif 000005
【００５８】
また、保護層２４の素材として、ポリウレア樹脂を適用することもできる。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。
【００５９】
一般式（９）：Ｒ１−Ｊ１−Ｘ１−Ｊ２−Ｒ２
（式（９）中、Ｊ１及びＪ２は、それぞれ２価の連結基を表し、同じでも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−、−ＮＨＣＯＮＨ−を表す。Ｒ１及びＲ２は、それぞれ官能基を表し、−ＮＨ２、又は−ＮＣＯを表す。）
【００６０】
本発明に係る保護層２４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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
保護層２４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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
本実施の形態に係る保護層２４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。
【００６９】
音響レンズ２５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２５は、超音波探触子２の被検体と接する側に設けられ、圧電層２２にて発生した超音波を、被検体に効率よく入射させる。音響レンズ２５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。
【００７０】
音響レンズ２５は、概ね被検体及び音響整合層２３の中間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。
【００７１】
音響レンズ２５を構成する素材としては、従来公知のシリコーン系ゴム、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、シリコー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。
【００７２】
本実施の形態で使用されるシリコーン系ゴムとしては、シリコーンゴム、フッ素シリコーンゴム等が挙げられる。特に、レンズ材の特性上、シリコーンゴムを使用することが好ましい。シリコーンゴムとは、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。当該シリコーンゴムは、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よい。
【００７３】
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。
【００７４】
本実施の形態に係る音響レンズ２５においては、シリコー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、シリコー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よい。シリコー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。
【００７５】
シリコーンゴムは、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。
【００７６】
なお、本実施の形態においては、上記シリコー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。
【００７７】
本実施の形態では、上述した構成の超音波探触子２を用いるようにしたが、例えば、図７に示すように、圧電層２２とバッキング層２１との間にヘビーバッキング層２６を設けるようにしてもよい。ヘビーバッキング層２６は、音響インピーダンスが圧電層２２よりも大きい材料により形成されており、圧電層２２に対し被検体の方向とは反対側に出力される超音波を反射する。このように、ヘビーバッキング層２６を備えることにより、圧電層２２における超音波の送受波に対する感度をさらに向上させることができる。また、ヘビーバッキング層２６を追加することにより狭帯域化するが、図７に示すように、音響整合層２３を３層以上とすることで広帯域にすることができる。また、このようなヘビーバッキング層２６を設けるとともに、音響整合層２３を３層以上とし、音響整合層２３と音響レンズ２５との間に保護層２４を設けた場合において、保護層２４にポリクロロパラキシリレン等の従来の材料を適用した場合には、音響整合層２３と保護層２４との間で逆転層が生じやすくなるが、本実施の形態によれば、逆転層の発生を防止することができ、広帯域な音響特性を達成させることが可能な超音波探触子２とすることができる。
【実施例１】
【００７８】
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。
【００７９】
＜整合材の作製＞
エポキシ樹脂ｊＥＲ−８２８（ジャパンエポキシレジン製）６８質量部に、シリコン複合パウダーＫＭＰ６００（信越シリコン製）２５質量部を添加し、真空混合機ＡＲＶ−３１０（シンキー社製）で十分に混合した。その後、架橋剤として、ｊＥＲキュアＳＴ−１２（ジャパンエポキシレジン製）３２質量部を同様に真空混合機ＡＲＶ−３１０にて混合し、コンパウンドを作製した。このコンパウンドを１００ｍｍ×１００ｍｍ×３０ｍｍの金型に入れ、真空電熱プレス機にて９．８ＭＰａ（１００ｋｇ／ｃｍ２）の圧力にて常温で４時間、６０℃で３時間加熱して整合材ブロック−１を形成した。このブロックよりテストピースとして、２０ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍのサンプルを切り出して、密度、音速の評価をした。その結果、密度が１．１２ｇ／ｃｍ３、音速が１７５０ｍ／ｓで、音響インピーダンスは２．０ＭＲａｙｌｓであった。このブロックをワイヤーソーＣＳ−２０３（ムサシノ電子製）にて０．５０ｍｍの厚さに切断後、精密研磨装置ＭＡ−２００（ムサシノ電子製）にて０．０５０ｍｍの厚みに研磨し、整合材−１を作製した。同様にして下記表１のようにフィラー及びエポキシ樹脂を変えて、整合材−２〜１３を作製した。それ以外の整合材として、整合材−１４〜１６を作製した。
【００８０】
＜評価方法＞
（密度）
密度をＪＩＳ−Ｋ７１１２ ０２に記載のＡ法（水中置換法）の密度測定方法に準じて、電子比重計ＳＤ−２００Ｌ（アルファミラージュ製）を用いて測定した。
【００８１】
（音響特性）
超音波音速は、ＪＩＳ Ｚ２３５３−２００３に従い、超音波工業（株）製シングアラウンド式音速測定装置を用いて２５℃において測定し、音響インピーダンスを以下の式に従い導いた。
音響インピーダンス（Ｚ：ＭＲａｙｌｓ）＝密度（ρ：×１０３ｋｇ／ｍ３）×音速（Ｃ：×１０３ｍ／ｓｅｃ）
また、超音波減衰はＪＩＳ Ｚ２３５４−１９９２に従い、水槽中に２５℃の水を満たし、超音波パルサー・レシーバーＪＰＲ−１０Ｃ（ジャパンプローブ社製）によって水中で１ＭＨｚの超音波を発生させ、超音波がシートを透過する前と後の振幅の大きさを測定した。
【００８２】
（外観）
整合材の研磨後の表面を微分干渉顕微鏡ＭＸ−５０（オリンパス社製）にて観察し、ヒビ割れの確認を行い、Ａ；ヒビ無し、Ｂ；０．１ｍｍ以下のヒビあり、Ｃ；０．２〜０．５ｍｍのヒビあり、Ｄ；０．５ｍｍ以上のヒビありの４段階にて評価を行った。
【００８３】
（膜厚）
接触式膜厚計Ｋ３５１−Ｃ（アンリツ社製）にて６点の測定を行い、平均の値を膜厚とした。
【００８４】
【表１】
2014107770.tif 000006
【００８５】
なお、上記表１において、Ｃ１００１Ａ及びＣ１００１Ｂはテスク社製のものを、ＥＰ００７Ｋ主剤及びＥＰ００７Ｋ硬化材はセメダイン社製のものを用いた。
【００８６】
＜音響整合層の作製と評価＞
整合材−２、整合材−１１及び整合材−１２をこの順で積層し、エポキシ接着剤ＥセットＬ（コニシ社製）にて常温で５時間、５０℃で３時間、３０Ｋｇｆの加圧下で接着を行い、音響整合層−１を作製した。同様にして、音響整合層−２〜６を下記表２のようにして作製し、音響整合層−１〜６について外観と膜厚をそれぞれ評価した。なお、外観及び膜厚の評価方法は上記表１と同様である。
【００８７】
【表２】
2014107770.tif 000007
【００８８】
＜音響レンズの作製＞
微粒子酸化亜鉛Ｚｉｎｃｏｘ  Ｓｕｐｅｒ  Ｆ−２（ハクスイテック製）をステンレスパッド上に薄く入れ、このパッドを２５０℃の乾燥機に入れて４時間の乾燥を行い、表面吸着水を除去した。この際、質量は０．７質量％減少した。続いてシリコンゴムコンパウンドＫＥ７４２Ｕ（信越シリコン製）１００質量部に、上記微粒子４０質量部をロール混錬機Ｎｏ．１９１−ＴＭ／ＷＭテストミキシングロール（安田製機製作所製）にて混錬し、ゴム組成物を調整した。次いでこのゴム組成物１００質量部に加硫剤としての２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン０．５質量部をロール混合して成形用コンパウンドを調製し、この成形用コンパウンドをＰ５００Ｆ−４１４１手動式成型機（ショウージ製）１６５℃で１０分間プレス成形し、さらに２００℃、２ｈｒにて２次加硫を行い、音響レンズを作製した。なお、音響レンズの音響インピーダンスは１．３ＭＲａｙｌｓ、音響減衰率は−０．７ｄＢ／ｍｍ・ＭＨｚであった。
【００８９】
＜超音波探触子の作製＞
まず、バッキング層、ＦＰＣ、圧電層及び音響整合層をこの順に積層した。なお、圧電層に適用される圧電材料としては、厚さ０．１５ｍｍのＰＺＴ  ３２０３ＨＤ（ＣＴＳ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｃ．製）を、バッキング層としては、エポキシ樹脂にフィラーとしてシリコンゴム粒子と３酸化タングステン粒子とを含有させたものを、音響整合層としては、上述の音響整合層−５を用い、これらを積層して、図８に示すように、０．０２ｍｍの厚みを有するダイサーにて０．２０ｍｍピッチで各素子にダイシングを行った。また、各素子の電極を切らないように、各０．２０ｍｍピッチでダイシングされた各素子をさらに３等分するようにダイシングを行った。
【００９０】
その後、ポリクロロパラキシリレン膜を、ＬＡＢＣＯＴＥＲ  ＰＤＳ２０１０型に、原料ダイマーとしてｄｉｘ−Ｃ（ｋｉｓｃｏ製）を入れて素子に膜厚が３μｍになるようにコーティングを行った。この際、ポリクロロパラキシリレンの単膜を作製して密度と音響特性より音響インピーダンスを求めた結果、２．８ＭＲａｙｌｓであった。なお、ポリクロロパラキシリレンに換えて、気相重合法によりポリパラキシリレンの単膜を作製し、音響インピーダンスを求めたところ、２．０ＭＲａｙｌｓであった。
【００９１】
この上に、ＲＴＶシリコン接着剤ＫＥ−１６００（信越シリコン製）を上述したダイシングにより形成されたダイス溝に真空中にて充填を行った後に、上記音響レンズをＲＴＶシリコン接着剤ＫＥ−１６００にて真空中で加圧接着を行い、比較例１としての超音波探触子−１を作製した。同様にして、下記表３に示されるようにして比較例２としての超音波探触子２及び実施例１〜４としての超音波探触子−３〜６をそれぞれ作製した。上記超音波探触子と同様に、ＦＰＣと圧電層との間にヘビーバッキング層（ＷＣ／Ｃｏ板）を挟んで同様に積層した。なお、圧電材料としては、厚さ０．０８ｍｍのＰＺＴ  Ｃ６（富士セラミック製）を用いて、下記表３に示されるようにして実施例５、６としての超音波探触子−７、８を作製した。なお、ＷＣ／Ｃｏ板はＦＲＴ１５（サンアロイ工業製）を切削、研磨して下記表３に示される膜厚とした。表面粗さＲａは、レーザー共焦点顕微鏡ＬＥＸＴ  ＯＬＳ４０００にて測定した結果、０．１０μｍであった。
【００９２】
＜音響特性評価＞
ＦｉｒｓｔＣａｌｌ  ２０００（Ｓｏｎｏｒａ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社製）を用いて、上述のようにして作製された超音波探触子の音響特性の評価を行った。それぞれの感度、帯域特性及びリップルの有無を下記表３に示す。
【００９３】
【表３】
2014107770.tif 000008
【００９４】
また、上記表３における超音波探触子−２の送信帯域形状を図９（Ａ）に示し、超音波探触子−３の送信帯域形状を図９（Ｂ）に示す。図９（Ａ）に示すように、保護層にポリクロロパラキシリレン膜（ｄｉｘ−Ｃ）を適用した場合では、音響整合層を３層以上により構成すると、符号Ｒで示す位置においてリップルが発生してしまうことがわかった。一方、保護層にポリパラキシリレン膜（ｄｉｘ−Ｎ）を適用した場合では、帯域内にリップルの発生がなく、広帯域な周波数特性を有する超音波探触子を実現できることがわかった。
【実施例２】
【００９５】
実施例１で上述のようにして作製した超音波探触子−３にて、それぞれ＋８０Ｖ、０Ｖ、−８０Ｖの双極性の矩形送波回路を用いて、図５に示す駆動信号−１にて超音波探触子を駆動して距離分解能を測定した。また、比較として図１０に示す駆動信号−２にて超音波探触子を駆動して距離分解能を測定した。図１０に示される駆動信号は、第１のパルス信号のパルス幅（Ｔ４）、第２のパルス信号のパルス幅（Ｔ５）及び第３のパルス信号のパルス幅（Ｔ６）が全て等しく設定されており、７２ｎｓとなっている。上述の測定結果を下記表４に示す。
【００９６】
【表４】
2014107770.tif 000009
【００９７】
このように、広帯域でリップルのない周波数特性を有する超音波探触子を駆動信号−１のようにデューティー比を変化させた駆動信号で駆動させると距離分解能をより向上させることができることがわかった。
【００９８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、超音波探触子２は、超音波を送受信する圧電層２２と、圧電層２２の前面に設けられる３層以上からなる音響整合層２３と、音響整合層２３の前面に設けられる音響レンズ２５と、圧電層２２の後面に設けられるバッキング層２１と、を備える。超音波探触子２は、音響整合層２３の音響レンズ２５に接する面の表面に、音響整合層２３の最上層２３ｃよりも音響インピーダンスの低い、ガスバリア性を有する保護層２４を設けている。その結果、薬品や溶剤等による構成部品や接着層への悪影響を防止できるとともに、音響整合層と保護層との間で逆転層が発生するのを抑制して、広帯域な音響特性を達成させることができるようになる。
【００９９】
また、本実施の形態によれば、音響整合層２３の最上層２３ｃの音響インピーダンスを２．５ＭＲａｙｌｓ以下としたので、音響整合層と音響レンズとの音響インピーダンスを効率よく整合させることができるようになる。
【０１００】
また、本実施の形態によれば、音響整合層２３の最上層２３ｃをシリコーン樹脂粒子を含有して形成したので、音響整合層と音響レンズとの音響インピーダンスを効率よく整合させることができるようになる。
【０１０１】
また、本実施の形態によれば、保護層２４の音響インピーダンスを２．５ＭＲａｙｌｓ以下としたので、音響レンズとの音響インピーダンスのマッチングが良好となる。
【０１０２】
また、本実施の形態によれば、送信部１２は、複数のパルスを有する矩形波の駆動信号を出力することにより超音波探触子２に送信超音波を出力させ、複数のパルスのうちの少なくとも１つのパルス幅を他のパルスのパルス幅と異ならせるようにしたので、駆動信号によって広帯域の送信超音波を出力できる。したがって、広帯域な音響特性を有する超音波探触子と広帯域の送信超音波により、良好な送信超音波を出力することができるようになる。
【０１０３】
また、本実施の形態によれば、駆動信号は、第１のパルス信号と、第１のパルス信号とは極性の異なる第２のパルス信号と、第１のパルス信号と極性の等しい第３のパルス信号とを含む。その結果、より広帯域の送信超音波を出力することができるようになる。
【０１０４】
なお、本発明の実施の形態における記述は、本発明に係る超音波画像診断装置の一例であり、これに限定されるものではない。超音波画像診断装置を構成する各機能部の細部構成及び細部動作に関しても適宜変更可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
Ｓ  超音波画像診断装置
１  超音波画像診断装置本体
２  超音波探触子
１２  送信部
１４  画像生成部
２１  バッキング層
２２  圧電層（圧電体）
２２ａ  ＦＰＣ
２３  音響整合層
２４  保護層
２５  音響レンズ
【図１】
2014107770.tif 000010
【図２】
2014107770.tif 000011
【図３】
2014107770.tif 000012
【図４】
2014107770.tif 000013
【図５】
2014107770.tif 000014
【図６】
2014107770.tif 000015
【図７】
2014107770.tif 000016
【図８】
2014107770.tif 000017
【図９】
2014107770.tif 000018
【図１０】
2014107770.tif 000019