(57)【要約】  本発明の超音波プローブは、圧電体層と樹脂層とが交互に配列され、かつ配列方向の両端に前記圧電体層が配設されてなる２−２型複合圧電体と、前記２−２型複合圧電体の一方の主面上に配設され、かつ前記２−２型複合圧電体の配列方向の一方の端面上に延伸した信号電極と、前記２−２型複合圧電体の他方の主面上に配設され、かつ前記２−２型複合圧電体の配列方向の他方の端面上に延伸した接地電極と、前記信号電極の前記２−２型複合圧電体の配列方向の一方の端面上に延伸した部位に接続された信号配線と、前記接地電極の前記２−２型複合圧電体の配列方向の他方の端面上に延伸した部位に接続された接地配線とを具備する。
2010044382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体層と樹脂層とが交互に配列され、かつ配列方向の両端に前記圧電体層が配設されてなる２−２型複合圧電体と、
前記２−２型複合圧電体の一方の主面上に配設され、かつ前記２−２型複合圧電体の配列方向の一方の端面上に延伸した信号電極と、
前記２−２型複合圧電体の他方の主面上に配設され、かつ前記２−２型複合圧電体の配列方向の他方の端面上に延伸した接地電極と、
前記信号電極の前記２−２型複合圧電体の配列方向の一方の端面上に延伸した部位に接続された信号配線と、
前記接地電極の前記２−２型複合圧電体の配列方向の他方の端面上に延伸した部位に接続された接地配線と、
を具備することを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
前記超音波プローブは、内視鏡に配設された管路内に挿通されて被検体内に挿入されるものであって、
前記２−２型複合圧電体は、前記配列方向が前記超音波プローブの挿入軸に沿うように配設されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項３】
前記２−２型複合圧電体は、少なくとも３つの前記圧電体層を具備し、
前記圧電体層の幅は少なくとも２種類であって、
最も幅の広い前記圧電体層は前記配列方向の両端部に配設され、かつ最も幅の狭い前記圧電体層は前記配列方向の中心部に配設されることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記圧電体層の幅は、前記配列方向について連続的に変化することを特徴とする請求項３に記載の超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合圧電体を具備してなる超音波プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
生体内の超音波断層像を取得する装置として、消化管などの体内へ挿入される挿入部に超音波を送受する超音波探触子を具備してなる超音波プローブが知られている。この超音波探触子の一形態として、ＰＺＴ等の圧電体と樹脂とからなる複合圧電体が知られている。複合圧電体は、圧電体単体の場合に比して電気機械変換効率が高く、かつ生体との音響整合性が良いという特徴がある。【０００３】
複合圧電体は、圧電体及び樹脂のそれぞれの連結性の組み合わせによって複数の形態に分類される。例えば日本国特開昭６２−２２６３４号公報及び日本国特開平６−１５４２０８号公報に開示されているような、１次元の連結性を有する複数の柱状の圧電体の間隙を、３次元の連結性を有する樹脂により充填した形態の複合圧電体は、１−３型複合圧電体と称される。１−３型複合圧電体の両主面上には、該１−３型複合圧電体に電界を与えるための電極が形成されている。【０００４】
従来の複合圧電体では、両主面上に形成された電極、特に密着強度の高い圧電体上の電極に、配線をワイヤボンディング等によって接続する構成が採用されている。超音波プローブにおいてこのような配線の接続の構成を採用した場合、配線が複合圧電体の主面から突出するため複合圧電体を有する部位が超音波の送信方向に大型化する。これは、小型化が要求される体内に挿入される形態の超音波プローブにおいて好ましくない。【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、複合圧電体を具備し、かつ小型化が可能な超音波プローブを提供することを目的とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る超音波プローブは、圧電体層と樹脂層とが交互に配列され、かつ配列方向の両端に前記圧電体層が配設されてなる２−２型複合圧電体と、前記２−２型複合圧電体の一方の主面上に配設され、かつ前記２−２型複合圧電体の配列方向の一方の端面上に延伸した信号電極と、前記２−２型複合圧電体の他方の主面上に配設され、かつ前記２−２型複合圧電体の配列方向の他方の端面上に延伸した接地電極と、前記信号電極の前記２−２型複合圧電体の配列方向の一方の端面上に延伸した部位に接続された信号配線と、前記接地電極の前記２−２型複合圧電体の配列方向の他方の端面上に延伸した部位に接続された接地配線とを具備することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】超音波プローブの先端部の概略構成を示す図である。
【図２】超音波送受部を挿入軸及び音軸で構成される平面に直交する方向から見た側面図である。
【図３】図２のIII-III断面を示し２−２型複合圧電体と配線の構成を音軸方向から見て説明する図である。
【図４】第２の実施形態の２−２型複合圧電体の構成を示す図である。
【図５】第３の実施形態の超音波送受部を挿入軸及び音軸で規定される平面に直交する方向から見た側面図である。
【図６】第３の実施形態の２−２型複合圧電体と配線との接続の構成を音軸方向から見た図である。
【図７】図６のVII-VII断面図である。
【図８】第４の実施形態の超音波送受部を音軸に沿う方向から見た図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の好ましい形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いた各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、及び各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。【０００９】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態を説明する。本実施形態の超音波プローブ１は、図１に示すように、その少なくとも一部が、詳しくは図示しない被検体の体内に挿入される内視鏡３０の挿入部に設けられた管路３０ａに挿通可能な挿入部として構成されており、かつ該管路３０ａの先端側開口を介して被検体の体内に突没可能に構成されている。【００１０】
超音波プローブ１の挿入部は、先端が閉じた筒形状であるシース２と、該シース２内に回動自在に挿通されたフレキシブルシャフト４と、フレキシブルシャフト４の先端に固定され詳しくは後述する超音波送受部１０ａを保持するハウジング３とを具備して主に構成されている。また、シース２内には、例えば水または油等の超音波伝達媒体９が充填されている。【００１１】
なお、以下において、超音波プローブ１の挿入部の長手方向に沿う中心軸（図１中のＡで示した軸）を挿入軸Ａと称する。【００１２】
フレキシブルシャフト４は、基端側において図示しない超音波観察装置が備える電動モータ等の回転駆動機構に接続されており、該回転駆動機構の駆動力をハウジング３に伝達する役割を有する。すなわち、ハウジング３は、挿入軸Ａを中心軸としてフレキシブルシャフト４と共にシース２内において回動する。【００１３】
該ハウジング３に固定された超音波送受部１０ａは、所定の周波数帯域の超音波ビームを送信し、かつ該超音波ビームの生体からの反射波を受信することが可能に構成されており、フレキシブルシャフト４内に配設された同軸ケーブル２０（図１では不図示）を介して超音波観測装置に電気的に接続されている。【００１４】
本実施形態においては、超音波送受部１０ａは、挿入軸に略直交する平面上における所定の一方向を中心として超音波ビームを送信するように、ハウジング３に固定されている。以下において、この超音波送受部１０ａが送信する超音波ビームの中心となる軸（図１中のＢで示した軸）を音軸Ｂと称する。【００１５】
すなわち、本実施形態の超音波プローブ１においては、該音軸Ｂは超音波送受部１０ａに対して特定方向を示す軸であり、ハウジング３が挿入軸Ａ周りに回動することによって音軸Ｂも挿入軸Ａ周りに回動する。【００１６】
以上に概略の構成を説明した超音波プローブ１は、超音波送受部１０ａを挿入軸Ａ周りに回動させながら超音波を送受するものであり、一般に機械走査式の超音波ミニチュアプローブ等と称される。【００１７】
以下に、本実施形態の超音波プローブ１の超音波送受部１０ａ詳細な構成を説明する。【００１８】
図２及び図３に示すように、超音波送受部１０ａは、ハウジング３の側面部に形成された開口部３ａ内に収容されている。超音波送受部１０ａは、音軸Ｂが挿入軸Ａに対して略直交するように、封止樹脂７によって開口部３ａ内に固定されている。【００１９】
超音波送受部１０ａは、２−２型複合圧電体１０、信号電極１３、接地電極１４、バッキング材５及び音響整合層６を具備して構成されている。【００２０】
２−２型複合圧電体１０は、略平板状の複数の圧電体層１１と略平板状の複数の樹脂層１２とが交互に配列されてなる、いわゆる電気機械変換素子である。また、本実施形態においては、２−２型複合圧電体１０は、配列方向の両端に圧電体層１１が配設されるように構成されている。【００２１】
２−２型複合圧電体１０の圧電体層１１は、図２に正対した場合における紙面上下方向、すなわち音軸Ｂに沿う方向の電界の強度に応じて効果的に歪みを生ずるように配設されている。以下において、直方体形状である２−２型複合圧電体１０において、圧電体層１１に歪みを生じせしめる電界の方向に面した一対の面を主面と称する。【００２２】
２−２型複合圧電体１０は、その圧電体層１１及び樹脂層１２の配列方向が、挿入軸Ａに沿うようにハウジング３の開口部３ａ内に固定されている。【００２３】
なお、圧電体層１１を構成する材料は、電界に応じて歪みを生じる圧電材料又は電歪材料と称されるものであれば特に限定されるものではないが、例えばＰＺＴ等の圧電セラミクスが適用され得る。【００２４】
２−２型複合圧電体１０の両主面上には、該２−２型複合圧電体１０を挟んで対向する一対の電極が配設されている。該一対の電極は、それぞれ２−２型複合圧電体１０の挿入軸Ａと平行に面する両端面上に延伸している。【００２５】
本実施形態における該一対の電極は、具体的には、２−２型複合圧電体１０に電界を与えるための信号が入力される信号電極１３と、接地電位とされる接地電極１４とからなる。信号電極１３及び接地電極１４は、例えば金又は銅などの金属のような導電性の材料からなる薄膜であり物理蒸着法又は化学蒸着法等の公知の技術により形成される。圧電体は、日本国特開昭６２−２２６３４号公報に開示されているように、樹脂に比べ電極との密着強度が高いことが知られている。【００２６】
信号電極１３は、２−２型複合圧電体１０の超音波の送信方向とは反対側に面する主面(図２中下方の面)上に形成されている。また、信号電極１３は、２−２型複合圧電体１０主面上から２−２型複合圧電体１０の基端側に面する端面上を覆うよう延伸する延伸部１３ａを有している。【００２７】
一方、接地電極１４は、２−２型複合圧電体１０の超音波の送信方向に面する主面(図２中上方の面)上に形成されている。また、接地電極１４は、２−２型複合圧電体１０の主面上から２−２型複合圧電体１０の先端側に面する端面上を覆うように延伸する延伸部１４ａを有している。【００２８】
ここで、前述したように２−２型複合圧電体１０は、その配列方向の両端に圧電体層１１が配設されてなることから、信号電極１３の延伸部１３ａ及び接地電極１４の延伸部１４ａは、それぞれ配列方向の両端に配設された圧電体層１１の端面上に形成されている。【００２９】
なお、信号電極１３及び接地電極１４は、本実施形態とはそれぞれ反対側の主面上に形成される構成であってもよい。また、信号電極１３の延伸部１３ａ及び接地電極１４の延伸部１４ａは、本実施形態とは反対側となる２−２型複合圧電体１０の端面上に形成されてもよい。【００３０】
信号電極１３の２−２型複合圧電体１０とは反対側の面上には、バッキング材５が配設される。バッキング材５は、樹脂等からなり、２−２型複合圧電体１０から発せられる不要な超音波を減衰するためのものである。【００３１】
一方、接地電極１４の２−２型複合圧電体１０とは反対側の面上には、２−２型複合圧電体１０と超音波伝達媒体９との音響整合を行うための音響整合層６が配設されている。該音響整合層６は、接地電極１４とは反対側となる面が凹面状であり、２−２型複合圧電体１０が発する超音波を収束させ音軸Ｂに沿う超音波ビームを形成する音響レンズとしても機能する。【００３２】
なお、音響整合層６は、音響整合を行う層と音響レンズとして機能する層とがそれぞれ異なる部材により構成されるものであってもよい。【００３３】
次に、超音波送受部１０ａと配線とを接続する構成について詳細に説明する。【００３４】
同軸ケーブル２０は、中心に配置された信号配線２１と、該信号配線２１の周囲を絶縁体を介して被覆する接地配線２２とを具備して構成される。同軸ケーブル２０は、前述したようにフレキシブルシャフト４内に挿通されており、先端がハウジング３の開口部３ａ内に延出している。【００３５】
なお、信号配線２１及び接地配線２２は、同軸ケーブル２０を構成せず、個別にフレキシブルシャフト４内に挿通されてハウジング３内に延出する構成であってもよい。【００３６】
信号配線２１の先端は、２−２型複合圧電体１０上に形成された信号電極１３の延伸部１３ａに接続される。また、本実施形態では信号配線２１は、信号電極１３の延伸部１３ａ上において、２−２型複合圧電体１０の配列方向に略直交する方向（挿入軸Ａに略直交する方向）に先端部が延在するように接続されている。【００３７】
このように、信号配線２１を延伸部１３ａ上に沿わせた状態で信号配線２１と延伸部１３ａとを接続することにより、超音波送受部１０ａの音軸Ｂ方向の高さ寸法を大きくすること無く半田または導電性接着剤等による接合長を長くとることが可能となり、信号配線２１と信号電極１３との間の接続の信頼性を向上させることができ、かつ細くすることができる。【００３８】
一方、接地配線２２の先端は、２−２型複合圧電体１０上に形成された接地電極１４の延伸部１４ａに接続される。より詳しくは、接地配線２２は、ハウジング３内において、バッキング材５の２−２型複合圧電体１０とは反対側を回り込むようにして２−２型複合圧電体１０の先端側に延在し、２−２型複合圧電体１０上に形成された接地電極１４の延伸部１４ａに半田又は導電性接着剤等により接続されている。接地配線２２のバッキング材５を回り込む部位は、図３に示すように封止樹脂８により固定されている。【００３９】
また、本実施形態では接地配線２２は、接地電極１４の延伸部１４ａ上において、２−２型複合圧電体１０の配列方向に略直交する方向（挿入軸Ａに略直交する方向）に先端部が延在するように接続されている。【００４０】
このように、接地配線２２を延伸部１４ａ上に沿わせた状態で接地配線２２と延伸部１４ａとを接続することにより、信号配線２１の場合と同様に、接地配線２２と接地電極１４との間の接続の信頼性を向上させることができる。【００４１】
以上により、超音波送受部１０ａは、信号配線２１及び接地配線２２を介して超音波観察装置に電気的に接続される。【００４２】
なお、信号電極１３の延伸部１３ａが２−２型複合圧電体１０の先端側の端面上を覆うように形成される場合には、本実施形態とは逆に信号配線２１が先端側に延在して、該先端側の端面上に形成された信号電極１３の延伸部１３ａに接続されることはいうまでもない。【００４３】
前述のように構成された超音波プローブ１においては、２−２型複合圧電体１０は配列方向の両端に圧電体層１１が配設されてなり、かつ該両端の圧電体層１１の配列方向外側に面する端面上を覆うようにそれぞれ信号電極１３及び接地電極１４が延伸して形成されている。そして、２−２型複合圧電体１０の端面上に形成された信号電極１３及び接地電極１４の延伸部１３ａ及び１４ａ上に、それぞれ信号配線２１及び接地配線２２が接続されている。【００４４】
言い換えれば、本実施形態においては、２−２型複合圧電体１０に形成された電極に接続される配線は、２−２型複合圧電体１０の配列方向の両端面に接続される。このため、本実施形態の超音波プローブ１は、従来のように圧電体の主面上に配線を接続する構成に比して、音軸Ｂ方向について小型化を実現することができる。すなわち、本実施形態によれば、超音波プローブ１を、従来よりも細径に構成することが可能となる。【００４５】
また、本実施形態においては、信号配線２１及び接地配線２２は、平面状であり比較的面積の広い端面部上に形成された信号電極１３の延伸部１３ａ及び接地電極１４の延伸部１４ａに接続される。ここで、２−２型複合圧電体１０において、圧電体層１１と電極との間の密着強度は、樹脂層１２と電極との間の密着強度よりも高い。【００４６】
すなわち本実施形態の超音波プローブ１は、従来の複合型圧電体のように圧電体層と樹脂層とからなる主面上に電極を形成する構成に比して、複合圧電体と電極との間の密着強度が高く、電極が複合圧電体から剥がれてしまうことによる動作不良の発生を防止することができる。【００４７】
（第２の実施形態）  
以下に、本発明の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態は、前述した第１の実施形態に対して２−２型複合圧電体及び音響整合層の構成のみが異なる。よって、以下ではこの相違点のみを説明するものとし、また、第１の実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜に省略するものとする。【００４８】
図４に示すように、本実施形態の２−２型複合圧電体４０は、第１の実施形態と同様に、複数の圧電体層４１と略平板状の複数の樹脂層４２とが交互に配列されてなり、かつ配列方向の両端には圧電体層４１が配設されている。【００４９】
ここで、本実施形態においては、２−２型複合圧電体４０を構成する圧電体層４１の幅Ｗ（配列方向についての寸法）は、配列方向両端部において最も大きく、かつ配列方向中心部において最も小さくなるように、連続的に幅Ｗの値が変化するよう設定されている。【００５０】
具体的には、図４に示すように、２−２型複合圧電体４０の配列方向中心部に位置する圧電体層４１から配列方向端部側に向かって圧電体層４１の幅Ｗを順にＷ１、Ｗ２、・・・Ｗｎ（ｎは自然数であり、１≦ｎ≦ｍをみたす）と定義した場合において、これらのＷｎの関係はＷ１＜Ｗ２＜Ｗ３＜・・・＜Ｗｍとなる。【００５１】
また、樹脂層４２の幅は全て一定の値である。また、２−２複合圧電体４０全体にわたって厚さｔは一定の値とされている。【００５２】
なお、図４に示した本実施形態の２−２型複合圧電体４０では、奇数個の圧電体層４１を具備して構成されるため、中心部に位置する幅Ｗ１の圧電体層４１は一つのみであるが、２−２型複合圧電体４０が偶数個の圧電体層４１により構成される場合には、幅Ｗ１の圧電体層４１は音軸Ｂを挟んで２つ存在することとなる。【００５３】
前述した本実施形態の２−２型複合圧電体４０は、圧電体層４１の幅Ｗが配列方向に連続的に変化していることから、おのおのの圧電体の共振周波数は異なることになり、複数の異なる振動モードを有する圧電体層４１によって構成されている。このため、本実施形態の超音波プローブ１は、第１の実施形態に比してより広い周波数帯域において超音波の送受信を行うことができる。【００５４】
また本実施形態においては、音響整合層６ａは、２−２型複合圧電体４０を構成する圧電体層４１の幅Ｗの変化に応じて、厚さが連続的に変化するように構成されている。具体的には、音響整合層６ａは、厚さが、その直下に配設された圧電体層４１の振動モードに適した値となるように設定されており、本実施形態では２−２型複合圧電体４０の配列方向について、両端部が最も厚く中心部が最も薄くなる形状を有する。【００５５】
すなわち、本実施形態の音響整合層６ａは、広い周波数帯域を有する２−２型複合圧電体４０と生体との良好な音響整合を実現し、かつ超音波を収束する音響レンズとしての機能をも有する。このため、本実施形態によれば、超音波プローブ１により得られる超音波断層像をより高画質なものとすることができる。【００５６】
（第３の実施形態）  
ところで、体内に挿入される形態の超音波プローブに適用可能な複合圧電体においては、個々の圧電体が微細ものとなるため、該圧電体上に形成された電極上に配線を位置決めして接続することは困難であり、また接続強度が低下する。【００５７】
また、微細な圧電体の主面上に配線を半田付け等により接続した場合、半田の重量による負荷の影響によって電気機械変換効率が低下する。特に、超音波プローブのように小型化や、薄肉化した圧電体の場合には、圧電体の質量に対する半田の質量比が大きいため、特性劣化につながる虞がある。また、半田の厚さが所定の厚さを超えてしまうと不要な振動モードが現れるため、得られる超音波断層像の画質が悪化してしまう虞がある。【００５８】
そこで、複合圧電体を具備する超音波プローブでは、複合圧電体への配線の接続の信頼性を向上させ、かつ配線を接続することによる複合圧電体の特性への影響を抑制することが望まれる。【００５９】
以下に説明する第３の実施形態の超音波プローブは、複合圧電体を具備する超音波プローブであって、複合圧電体への配線の接続の信頼性を向上と、配線を接続することによる複合圧電体の特性への影響の抑制と、を実現するものである。なお、以下では第１の実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜に省略するものとする。【００６０】
図５及び図６に示すように、本実施形態の超音波プローブの超音波送受部１１０ａは、ハウジング３の側面部に形成された開口部３ａ内に収容されている。超音波送受部１１０ａは、音軸Ｂが挿入軸Ａに対して略直交するように、封止樹脂７によって開口部３ａ内に固定されている。【００６１】
超音波送受部１１０ａは、２−２型複合圧電体１１０、信号電極１１３、接地電極１１４、バッキング材５及び音響整合層６を具備して構成されている。【００６２】
図７に示すように、２−２型複合圧電体１１０は、略平板状の複数の圧電体層１１１と略平板状の複数の樹脂層１１２とが交互に配列されてなる、いわゆる電気機械変換素子である。本実施形態においては、複数の圧電体層１１１は全て幅Ｗｃであり、複数の樹脂層１１２は全て幅Ｗｒである。なお、ここで圧電体層１１１の幅Ｗｃ及び樹脂層１１２の幅Ｗｒとは、圧電体層１１１及び樹脂層１１２の配列方向についての外形寸法のことを指す。【００６３】
２−２型複合圧電体１１０の圧電体層１１１は、図５に正対した場合における紙面上下方向、すなわち音軸Ｂに沿う方向の電界の強度に応じて効果的に歪みを生ずるように配設されている。以下において、直方体形状である２−２型複合圧電体１１０において、圧電体層１１１に歪みを生じせしめる電界の方向に面した一対の面を主面と称する。【００６４】
図６に示すように、２−２型複合圧電体１１０は、音軸Ｂに沿う方向から見て、圧電体層１１１及び樹脂層１１２の配列方向が、挿入軸Ａに略直交するようにハウジング３の開口部３ａ内に固定されている。【００６５】
なお、圧電体層１１１を構成する材料は、電界に応じて歪みを生じる圧電材料又は電歪材料と称されるものであれば特に限定されるものではないが、例えばＰＺＴ等の圧電セラミクスが適用され得る。【００６６】
２−２型複合圧電体１１０の両主面上には、該２−２型複合圧電体１１０を挟んで対向する一対の電極が配設されている。本実施形態における該一対の電極は、具体的には、２−２型複合圧電体１１０に電界を与えるための信号が入力される信号電極１１３と、接地電位とされる接地電極１１４とからなる。信号電極１１３及び接地電極１１４は、例えば金属のような導電性の材料からなる薄膜であり物理蒸着法又は化学蒸着法等の公知の技術により形成される。【００６７】
信号電極１１３は、２−２型複合圧電体１１０の超音波の送信方向とは反対側に面する主面（図５中下方の面）上に形成されている。また、信号電極１１３は、２−２型複合圧電体１１０の基端側の端面上を回り込み、２−２型複合圧電体１１０の超音波の送信方向に面する主面（図５中上方の面）の一部を覆う延伸部１１３ａを有している。【００６８】
一方、接地電極１１４は、２−２型複合圧電体１１０の超音波の送信方向に面する主面上に形成されている。なお、接地電極１１４は、２−２型複合圧電体１１０の同一の主面上に形成された信号電極１１３の延伸部１１３ａとは所定の幅で離間している。【００６９】
すなわち、本実施形態においては、２−２型複合圧電体１１０を音軸Ｂに沿う方向から見た場合（図６の視点）、２−２型複合圧電体１１０の主面上には、信号電極１１３の延伸部１１３ａと接地電極１１４とが形成されている。【００７０】
なお、信号電極１１３及び接地電極１１４は、本実施形態とはそれぞれ反対側の主面上に形成される構成であってもよい。この場合、２−２型複合圧電体１１０の超音波を送信する側とは反対側の主面上に形成された接地電極１１４の一部が、２−２型複合圧電体１１０の基端側の端面上を回り込んで２−２型複合圧電体１１０の超音波の送信方向に面する主面上に延伸する。【００７１】
信号電極１１３の２−２型複合圧電体１１０とは反対側の面上には、バッキング材５が配設される。バッキング材５は、樹脂等からなり、２−２型複合圧電体１１０から発せられる不要な超音波を減衰するためのものである。【００７２】
一方、接地電極１１４の２−２型複合圧電体１１０とは反対側の面上には、２−２型複合圧電体１１０と超音波伝達媒体９との音響整合を行うための音響整合層６が配設されている。音響整合層６は、接地電極１１４とは反対側となる面が凹面状であり、２−２型複合圧電体１１０が発する超音波を収束させ音軸Ｂに沿う超音波ビームを形成する音響レンズとしても機能する。【００７３】
なお、音響整合層６は、音響整合を行う層と音響レンズとして機能する層とがそれぞれ異なる部材により構成されるものであってもよい。【００７４】
次に、超音波送受部１１０ａと配線とを接続する構成について詳細に説明する。【００７５】
同軸ケーブル１２０は、中心に挿通された信号配線１２１と、該信号配線１２１の周囲を絶縁体を介して被覆する接地配線１２２とを具備して構成される。同軸ケーブル１２０は、前述したようにフレキシブルシャフト４内に挿通されており、先端がハウジング３の開口部３ａ内に延出している。【００７６】
なお、信号配線１２１及び接地配線１２２は、同軸ケーブル１２０を構成せず、個別にフレキシブルシャフト４内に挿通されてハウジング３内に延出する構成であってもよい。【００７７】
信号配線１２１の先端は、２−２型複合圧電体１１０の主面上に形成された信号電極１１３の延伸部１１３ａに、導通部材１１５を介して接続されている。導通部材１１５は、少なくとも表面が導電性を有する部材からなり、詳しくは後述する形状を有する。【００７８】
一方、接地配線１２２の先端は、２−２型複合圧電体１１０上に形成された接地電極１１４に、導通部材１１６を介して接続される。より詳しくは、接地配線１２２は、ハウジング３内において、バッキング材５の２−２型複合圧電体１１０とは反対側を回り込むようにして２−２型複合圧電体１１０の先端側に延在し、接地電極１１４の先端側端部に接続された導通部材１１６に接続されている。接地配線１２２のバッキング材５を回り込む部位は、図６に示すように封止樹脂８により固定されている。【００７９】
導通部材１１５及び１１６と信号電極１１３の延伸部１１３ａ及び接地電極１１４との接続方法、及び導通部材１１５及び１１６と信号配線１２１及び接地配線１２２との接続方法は、共晶接合、拡散接合又は導電性接着剤等の導電性を有して接合する方法であれば特に限定されるものではないが、本実施形態では一例として半田付けにより行われる。【００８０】
導通部材１１５及び１１６は、図７に示すように、幅Ｗ０、厚さｔ０の扁平な断面形状を有する。具体的には、導通部材１１５の幅Ｗ０は、二層の圧電体層１１１と一層の樹脂層１１２を配列した幅よりも大きく、厚さｔ０は、一層の圧電体層１１１と一層の樹脂層１１２とを合わせた幅よりも小さい。すなわち、Ｗ０＞Ｗｃ＋Ｗｒ＋Ｗｃ、及びｔ０＜Ｗｃ＋Ｗｒの関係をみたす。【００８１】
なお、本実施形態では、信号配線１２１及び接地配線１２２は導通部材１１５及び１１６を介して２−２複合圧電体１１０に接続される構成であるが、信号配線１２１及び接地配線１２２の先端部の断面形状が、導通部材１１５及び１１６の断面形状の条件と同様の条件を満たすものであれば、信号配線１２１及び接地配線１２２が直接２−２型複合圧電体１１０に接続される構成であってもよいことはいうまでもない。【００８２】
上述した条件をみたす断面形状を有する導通部材１１５及び１１６を、２−２型複合圧電体１１０の主面上に形成された信号電極１１３の延伸部１１３ａ及び接地電極１１４に接続した場合、導通部材１１５及び１１６は、その位置に関わらず必ず２つ以上の圧電体層１１１の主面上において延伸部１１３ａ及び接地電極１１４に接続される。【００８３】
このため、２−２型複合圧電体１１０に対する導通部材１１５及び１１６の位置決め作業は、配線を個々の圧電体層上の電極に接続する従来の構成に比して容易なものとなる。また、導通部材１１５及び１１６は、一つの圧電体層１１１の主面上において剥離等が生じたとしても、他の圧電体層１１１の主面上において接続されていることから、導通部材１１５及び１１６と延伸部１１３ａ及び接地電極１１４との間の導通が消失することがない。【００８４】
すなわち、本実施形態によれば、２−２型複合圧電体１１０と配線との接続の作業が容易となり、かつ接続の強度が向上することから、２−２型複合圧電体１１０と配線との接続の信頼性を向上させることができる。【００８５】
また、本実施形態においては、導通部材１１５及び１１６の厚さｔ０を一層の圧電体層１１１と一層の樹脂層１１２とを合わせた幅よりも小さくしたことから、図７に示すように、導通部材１１５及び１１６の周囲に形成される半田のフィレット１１７の厚さ（ｔ０と略同一）を、２−２型複合圧電体１１０が発生する超音波の１／２波長よりも小さくなるように規制することが可能となる。これにより、半田の影響による不要な振動モードの出現を抑制できる。【００８６】
また、本実施形態によれば、導通部材１１５及び１１６の厚さｔ０によって半田のフィレット１１７の濡れ広がり幅Ｗｆも規制することが可能となることから、一つの圧電体層１１１の主面上に存在する半田の質量を抑制し、半田の質量の影響によって２−２型複合圧電体１１０の電気機械変換効率が低下してしまうことを防止できる。【００８７】
以上のように、本実施形態によれば、超音波プローブ１における、２−２複合圧電体１１０への配線の接続の信頼性を向上させ、かつ配線を接続することによる２−２複合圧電体１１０の特性への影響を抑制することが可能となる。【００８８】
なお、上述した実施形態では、導通部材１１５及び１１６は、２−２型複合圧電体１１０の主面上において信号電極１１３及び接地電極１１４に接続されるが、導通部材１１５及び１１６は、２−２型複合圧電体１１０の挿入軸に沿う方向についての両端面上において、信号電極１１３及び接地電極１１４に接続される構成であってもよい。【００８９】
（第４の実施形態）  
以下に、本発明の第４の実施形態を説明する。第４の実施形態は、上述した第３の実施形態に対して２−２型複合圧電体に対して導通部材１１５及び１１６を接続する位置のみが異なる。よって、以下ではこの相違点のみを説明するものとし、また、第３の実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜に省略するものとする。【００９０】
図８に示すように、本実施形態においては、導通部材１１５及び１１６は、挿入軸に沿う方向について互いに重ならない位置において、信号電極１１３の延伸部１１３ａ及び接地電極１１４に接続されている。【００９１】
すなわち、本実施形態においては、２−２型複合圧電体１１０を構成する複数の圧電体層１１１において、同一の圧電体層１１１の主面上に導通部材１１５及び１１６が接続されることがない。【００９２】
このため、一つの圧電体層１１１の主面上に存在する半田の質量を第３の実施形態よりも小さくすることができ、より効果的に半田の質量の影響によって２−２型複合圧電体１１０の電気機械変換効率が低下してしまうことを防止できる。【００９３】
なお、本発明は、前述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う超音波プローブもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。【００９４】
本出願は、２００８年１０月１４日に日本国に出願された特願２００８−２６５５８０号及び特願２００８−２６５５８１号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成22年4月19日(2010.4.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明に係る超音波プローブは、圧電体層と樹脂層とが交互に配列され、かつ配列方向の両端に前記圧電体層が配設されてなる２−２型複合圧電体と、前記２−２型複合圧電体の一方の主面上に配設され、かつ前記２−２型複合圧電体の配列方向の一方の端面上に延伸した信号電極と、前記２−２型複合圧電体の他方の主面上に配設され、かつ前記２−２型複合圧電体の配列方向の他方の端面上に延伸した接地電極と、前記信号電極の前記２−２型複合圧電体の配列方向の一方の端面上に延伸した部位に接続された信号配線と、前記接地電極の前記２−２型複合圧電体の配列方向の他方の端面上に延伸した部位に接続された接地配線と、を具備する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体層と樹脂層とが交互に配列され、かつ配列方向の両端に前記圧電体層が配設されてなる２−２型複合圧電体と、
前記２−２型複合圧電体の一方の主面上に配設され、かつ前記２−２型複合圧電体の配列方向の一方の端面上に延伸した信号電極と、
前記２−２型複合圧電体の他方の主面上に配設され、かつ前記２−２型複合圧電体の配列方向の他方の端面上に延伸した接地電極と、
前記信号電極の前記２−２型複合圧電体の配列方向の一方の端面上に延伸した部位に接続された信号配線と、
前記接地電極の前記２−２型複合圧電体の配列方向の他方の端面上に延伸した部位に接続された接地配線と、
を具備することを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
前記超音波プローブは、内視鏡に配設された管路内に挿通されて被検体内に挿入されるものであって、
前記２−２型複合圧電体は、前記配列方向が前記超音波プローブの挿入軸に沿うように配設されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項３】
前記２−２型複合圧電体は、少なくとも３つの前記圧電体層を具備し、
前記圧電体層の幅は少なくとも２種類であって、
最も幅の広い前記圧電体層は前記配列方向の両端部に配設され、かつ最も幅の狭い前記圧電体層は前記配列方向の中心部に配設されることを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記圧電体層の幅は、前記配列方向について連続的に変化することを特徴とする請求項３に記載の超音波プローブ。
【国際調査報告】
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