(57)【要約】【課題】薄い超音波デバイスを提供する。【解決手段】超音波を第１方向６と第１方向６と逆向きの第２方向７とに送信する超音波素子３が設置された第１基板２と、第２方向７に送信される超音波を減衰する第２基板９と、第１基板２と第２基板９とを接触状態と非接触状態との一方に切り換える切替部８と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を第１方向と前記第１方向と逆向きの第２方向とに送信する超音波素子が設置された第１基板と、
前記第２方向に送信される超音波を減衰する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板とを接触状態と非接触状態との一方に切り換える切替部と、を備えることを特徴とする超音波デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波デバイスであって、
前記第１基板には前記超音波素子が配列して設置され、
前記第２基板には前記第１基板と接触する接触場所が配列して設置され、
前記第１基板と前記第２基板とは同じ振動特性を有し、
前記超音波素子の空間的周期は前記接触場所の空間的周期と同じ第１周期であり、
前記第１基板の厚み方向からみて前記超音波素子の重心と前記接触場所の重心との間の距離は前記第１周期の半分であることを特徴とする超音波デバイス。
【請求項３】
請求項１または２に記載の超音波デバイスであって、
前記超音波素子が超音波を送信する間は前記切替部が前記第１基板と前記第２基板とを前記接触状態にして、
前記超音波素子が超音波を送信した後に前記切替部が前記第１基板と前記第２基板とを前記非接触状態にすることを特徴とする超音波デバイス。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波デバイスであって、
前記第２基板の厚み方向に対向する２面間を超音波が往復する時間を往復時間とするとき、
前記超音波素子が超音波を送信した後、
前記往復時間が経過する前後の所定の時間前記切替部が前記第１基板と前記第２基板とを前記非接触状態にし、
前記往復時間の間隔で少なくとも１回以上前記切替部が前記第１基板と前記第２基板とを前記非接触状態にすることを特徴とする超音波デバイス。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波デバイスであって、
前記第１基板と前記第２基板とは固定部にて接着され、
前記第１基板及び前記第２基板はシリコン基板であり、
前記固定部には有機樹脂材料が用いられることを特徴とする超音波デバイス。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波デバイスであって、
前記超音波素子及び前記切替部には圧電素子が用いられることを特徴とする超音波デバイス。
【請求項７】
請求項６に記載の超音波デバイスであって、
前記超音波素子及び前記切替部には薄膜圧電素子が用いられることを特徴とする超音波デバイス。
【請求項８】
請求項６に記載の超音波デバイスであって、
前記超音波素子及び前記切替部にはバルク状の圧電素子が用いられることを特徴とする超音波デバイス。
【請求項９】
超音波を受信し電気信号を出力する超音波デバイスを備え、
前記超音波デバイスが請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波デバイスであることを特徴とする超音波プローブ。
【請求項１０】
超音波を受信し電気信号を出力する超音波デバイスと、
前記超音波デバイスが出力する電気信号をデータ信号に変換する変換部と、
前記データ信号を表示する表示部と、を備え、
前記超音波デバイスが請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波デバイスであることを特徴とする超音波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波デバイス、超音波プローブおよび超音波装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被検体に超音波を照射して被検体の内部で反射する反射波を用いて超音波画像を表示する超音波装置が広く活用されている。超音波装置を用いて被検体の内部に位置する臓器を観察することができる。
【０００３】
高感度な超音波デバイスが特許文献１に開示されている。それによると、超音波デバイスは超音波素子が配列した素子基板を備えている。そして、素子基板の背面側にバッキング材を設置した。バッキング材は超音波素子から後方へ放射される不要な超音波を減衰、吸収する。不要な超音波により超音波画像にノイズが増えることをバッキング材が抑制する。バッキング材の母材にはナノコンポジット化エポキシ樹脂が用いられていた。そして、母材にフィラー混合物を含有させることにより母材の接着性を向上して、組立性を向上した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１７６４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
超音波は骨等の硬い物質で反射する。骨が障害物になる場所では超音波画像を形成できない。そこで、ピンセットや棒状部材の先端に超音波デバイスを設置して狭い場所の超音波画像を形成する方法が開発されている。このとき、超音波デバイスが厚いと狭い場所に挿入できないので、薄い超音波デバイスが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本適用例にかかる超音波デバイスであって、超音波を第１方向と前記第１方向と逆向きの第２方向とに送信する超音波素子が設置された第１基板と、前記第２方向に送信される超音波を減衰する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とを接触状態と非接触状態との一方に切り換える切替部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、超音波デバイスは第１基板、第２基板及び切替部を備えている。第１基板には超音波素子が設置され、超音波素子は超音波を第１方向と第１方向と逆向きの第２方向とに送信する。第２基板は第２方向に送信される超音波を減衰する。そして、切替部は第１基板と第２基板とを接触状態と非接触状態との一方に切り換える。第１基板と第２基板とが非接触状態のとき、第１基板と第２基板との間には空気が存在する。第１基板及び第２基板は固体であり空気は気体であるので音響インピーダンスに大きな差がある。従って、第１基板と第２基板とが非接触状態のときには第１基板と第２基板との間で超音波が反射するので伝播し難い。第１基板と第２基板とは共に固体であるため音響インピーダンスの差が小さい。従って、第１基板と第２基板とが接触状態のときには、第１基板と第２基板との間で超音波が伝播し易い。
【０００９】
第１基板を進行する超音波を第２基板に伝播させるとき切替部が第１基板と第２基板とを接触状態にする。そして、超音波が第１基板から第２基板に伝播したとき切替部が第１基板と第２基板とを非接触状態にする。これにより、第２基板内を進行する超音波は第１基板に戻らず、第２基板内を進行して減衰する。
【００１０】
第１基板と第２基板とが常時接触状態のときには超音波が第１基板から第２基板に伝播する。次に、超音波は第２基板を第２方向に進行して第１基板とは反対側の面で反射して第１方向に進行する。そして、第２基板から第１基板に伝播する。超音波は第１基板の超音波素子に到達するので超音波素子に影響を与える。超音波素子に影響を与える超音波を減衰させるには第２基板を厚くする必要があった。
【００１１】
本適用例の超音波デバイスでは超音波が第２基板から第１基板に伝播し難い。従って、第１基板に到達する超音波を減衰させるために第２基板を厚くする必要がない為、第２基板を薄くできる。その結果、超音波デバイスを薄くすることができる。
【００１２】
［適用例２］
上記適用例にかかる超音波デバイスにおいて、前記第１基板には前記超音波素子が配列して設置され、前記第２基板には前記第１基板と接触する接触場所が配列して設置され、前記第１基板と前記第２基板とは同じ振動特性を有し、前記超音波素子の空間的周期は前記接触場所の空間的周期と同じ第１周期であり、前記第１基板の厚み方向からみて前記超音波素子の重心と前記接触場所の重心との間の距離は前記第１周期の半分であることを特徴とする。
【００１３】
本適用例によれば、第１基板には超音波素子が配列して設置され、第２基板には接触場所が配列して設置されている。そして、第１基板と第２基板とは同じ振動特性を有しているので、第１基板から第２基板へ超音波が伝播し易くなっている。超音波素子の空間的周期は接触場所の空間的周期と同じ第１周期になっている。第１基板の厚み方向からみて超音波素子の重心と接触場所の重心との間の距離は第１周期の半分である。
【００１４】
超音波素子を振動し易くするために第１基板は超音波素子の有る場所に凹部が形成されている。凹部では第２基板が第１基板と接触しない。本適用例の超音波デバイスでは超音波素子の重心と接触場所の重心との間の距離は第１周期の半分であるので、接触場所は隣り合う超音波素子の中間に位置している。第１基板はこの場所に凹部がないので、切替部は接触場所を第１基板に接触させることができる。
【００１５】
［適用例３］
上記適用例にかかる超音波デバイスにおいて、前記超音波素子が超音波を送信する間は前記切替部が前記第１基板と前記第２基板とを前記接触状態にして、前記超音波素子が超音波を送信した後に前記切替部が前記第１基板と前記第２基板とを前記非接触状態にすることを特徴とする。
【００１６】
本適用例によれば、超音波素子が超音波を送信する間は切替部が第１基板と第２基板とを接触状態にする。従って、第１基板を超音波が進行するとき第１基板と第２基板とが接触状態になっている。従って、第１基板を第２方向に進行する超音波の一部は第２基板に伝播される。そして、超音波素子が超音波を送信した後に切替部が第１基板と第２基板とを非接触状態にする。このとき、第１基板を進行していた超音波の一部はすでに第２基板に伝播している。そして、第２基板内を第１方向に進行する超音波は第１基板に伝播しないので、第２方向に送信された超音波が超音波素子に影響を与えることを抑制することができる。
【００１７】
［適用例４］
上記適用例にかかる超音波デバイスにおいて、前記第２基板の厚み方向で対向する２面間を超音波が往復する時間を往復時間とするとき、前記超音波素子が超音波を送信した後、前記往復時間が経過する前後の所定の時間前記切替部が前記第１基板と前記第２基板とを前記非接触状態にし、前記往復時間の間隔で少なくとも１回以上前記切替部が前記第１基板と前記第２基板とを前記非接触状態にすることを特徴とする。
【００１８】
本適用例によれば、超音波素子が送信した超音波の一部が第２基板内を進行し第２基板の面で反射する。反射した超音波が第１基板と第２基板との境界に到達する時間が往復時間である。超音波素子が超音波を送信した後往復時間が経過する前に切替部が第１基板と第２基板とを非接触状態にする。このとき、第１基板と第２基板との境界に到達した超音波は反射して再度第２基板の内部に進行する。
【００１９】
そして、往復時間の間隔で切替部が第１基板と第２基板とを非接触状態にする。これにより、超音波が第１基板と第２基板との境界に到達するときに、超音波は反射して再度第２基板の内部に進行する。従って、超音波を第２基板の内部で往復させて減衰させることができる。
【００２０】
［適用例５］
上記適用例にかかる超音波デバイスにおいて、前記第１基板と前記第２基板とは固定部にて接着され、前記第１基板及び前記第２基板はシリコン基板であり、前記固定部には有機樹脂材料が用いられることを特徴とする。
【００２１】
本適用例によれば、第１基板及び第２基板はシリコン基板である。そして、第１基板及び第２基板は有機樹脂材料の固定部にて接着されている。シリコン基板と有機樹脂材料とは音響インピーダンスに差があるので界面で超音波が反射し易くなっている。従って、固定部を通って超音波が第２基板から第１基板へ伝播することを抑制することができる。
【００２２】
［適用例６］
上記適用例にかかる超音波デバイスにおいて、前記超音波素子及び前記切替部には圧電素子が用いられることを特徴とする。
【００２３】
本適用例によれば、切替部には圧電素子が用いられている。圧電素子は応答性良く駆動することができる。従って、超音波素子及び切替部を応答性良く駆動することができる。
【００２４】
［適用例７］
上記適用例にかかる超音波デバイスにおいて、前記超音波素子及び前記切替部には薄膜圧電素子が用いられることを特徴とする。
【００２５】
本適用例によれば、超音波素子及び切替部には薄膜圧電素子が用いられている。従って、第１基板及び第２基板を薄くできる為、超音波デバイスを薄くすることができる。
【００２６】
［適用例８］
上記適用例にかかる超音波デバイスにおいて、前記超音波素子及び前記切替部にはバルク状の圧電素子が用いられることを特徴とする。
【００２７】
本適用例によれば、超音波素子及び切替部にはバルク状の圧電素子が用いられている。超音波素子にバルク状の圧電素子をもちいるときには切替部にもバルク状の圧電素子を用いることにより振動特性を合わせることができる。従って、第１基板から第２基板に超音波を伝播し易くすることができる。
【００２８】
［適用例９］
本適用例にかかる超音波プローブであって、超音波を受信し電気信号を出力する超音波デバイスを備え、前記超音波デバイスが上記に記載の超音波デバイスであることを特徴とする。
【００２９】
本適用例によれば、超音波プローブは超音波を受信し電気信号を出力する超音波デバイスを備えている。そして、超音波デバイスは上記に記載の超音波デバイスである。上記に記載の超音波デバイスは薄い構造になっている。従って、超音波プローブは薄い超音波デバイスを備えた装置とすることができる。
【００３０】
［適用例１０］
本適用例にかかる超音波装置であって、超音波を受信し電気信号を出力する超音波デバイスと、前記超音波デバイスが出力する電気信号をデータ信号に変換する変換部と、前記データ信号を表示する表示部と、を備え、前記超音波デバイスが上記に記載の超音波デバイスであることを特徴とする。
【００３１】
本適用例によれば、超音波装置は超音波デバイス、変換部及び表示部を備えている。超音波デバイスが超音波を検出して電気信号を出力する。変換部が電気信号をデータ信号に変換する。そして、表示部がデータ信号を表示する。そして、超音波デバイスには上記の超音波デバイスが用いられている。上記の超音波デバイスは薄い構造になっている。従って、超音波装置は薄い構造の超音波デバイスを備えた装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１の実施形態にかかわる超音波デバイスの構造を示す模式平面図。
【図２】超音波デバイスの構造を示す模式側面図。
【図３】超音波素子の配列を示す要部模式平面図。
【図４】切替部の構造を示す要部模式側面図。
【図５】切替部の構造を示す要部模式側面図。
【図６】固定部及び接触場所を示す要部模式平面図。
【図７】超音波素子と接触場所との位置関係を説明するための要部模式平面図。
【図８】超音波デバイスを制御する電気回路の電気ブロック図。
【図９】超音波の送信と接触場所の接触状態及び非接触状態との関係を説明するためのタイムチャート。
【図１０】第２の実施形態にかかわる超音波の送信と接触場所の接触状態及び非接触状態との関係を説明するためのタイムチャート。
【図１１】第３の実施形態にかかわる切替部の構造を示す要部模式側面図。
【図１２】切替部の構造を示す要部模式側面図。
【図１３】第４の実施形態にかかわる切替部の構造を示す要部模式側面図。
【図１４】切替部の構造を示す要部模式側面図。
【図１５】第５の実施形態にかかわる超音波測定装置の構成を示す概略斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
【００３４】
（第１の実施形態）
本実施形態では、超音波デバイスと、この超音波デバイスを用いて超音波を送信する、超音波送信方法との特徴的な例について、図に従って説明する。第１の実施形態にかかわる超音波デバイスについて図１〜図９に従って説明する。図１は、超音波デバイスの構造を示す模式平面図であり、図２は、超音波デバイスの構造を示す模式側面図である。図１及び図２に示すように、超音波デバイス１は四角形の板状の形状をしている。超音波デバイス１の１側面が延びる方向をＸ方向とし、Ｘ方向に延びる側面と直交する側面が延びる方向をＹ方向とする。超音波デバイス１の厚み方向をＺ方向とする。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに直交する方向である。
【００３５】
超音波デバイス１は第１基板２を備え、第１基板２の＋Ｚ方向側の面には超音波を送信する超音波素子３が設置されている。第１基板２には超音波素子３がマトリックス状に配列して設置されている。超音波素子３の行数及び列数は特に限定されない。例えば、行数は２０〜１００行、列数は５０〜３００列に設定すると実用的な超音波画像を得ることができる。本実施形態では、説明を理解しやすくするために、１０行１０列の場合にて説明する。
【００３６】
第１基板２には超音波素子３と対向する場所に第１凹部４が設置され、第１凹部４は第１基板２の−Ｚ方向側に開口している。そして、第１凹部４の＋Ｚ方向側では第１基板２が薄くなっており振動し易い振動板５になっている。超音波素子３が振動するとき振動板５が振動して超音波が送信される。超音波が送信される方向は＋Ｚ方向と−Ｚ方向であり、＋Ｚ方向を第１方向６とし、−Ｚ方向を第２方向７とする。従って、超音波素子３は超音波を第１方向６と第１方向６と逆向きの第２方向７とに送信する。
【００３７】
超音波素子３は特に限定されないが、振動板５上に圧電素子を設置した構造の素子が用いられている。圧電素子の種類は特に限定されないがＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）素子やＰＤＶＦ（ポリフッ化ビニリデン）素子等を用いることができる。本実施形態では圧電素子にＰＺＴ素子を用いている。圧電素子は応答性良く駆動することができる。従って、超音波素子３を応答性良く駆動することができる。
【００３８】
第１基板２の第２方向７側には切替部８を介して第２基板９が設置されている。第２基板９は第２方向７に送信される超音波を減衰する基板である。そして、切替部８は第１基板２と第２基板９との一部を接触状態と非接触状態との一方に切り換える。切替部８もマトリックス状に配置されている。切替部８の行数及び列数は特に限定されない超音波素子３が数が多いときには切替部８の数も多い構造になっている。本実施形態では、説明を理解しやすくするために、切替部８は１１行１１列の配列になっている。
【００３９】
第２基板９には切替部８と対向する場所に第２凹部１０が設置され、第２凹部１０は第２基板９の−Ｚ方向側に開口している。そして、第２凹部１０の＋Ｚ方向側では第２基板９が薄くなっており変形し易い薄板部１１になっている。切替部８及び薄板部１１が変形することにより、切替部８が第１基板２と第２基板９との一部を接触状態と非接触状態との一方に切り換える。
【００４０】
切替部８は特に限定されないが、薄板部１１上に圧電素子を設置した構造の素子が用いられている。圧電素子は限定されないがＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）素子やＰＤＶＦ（ポリフッ化ビニリデン）素子等を用いることができる。本実施形態では圧電素子にＰＺＴ素子を用いている。圧電素子は応答性良く駆動することができる。従って、切替部８を応答性良く駆動することができる。
【００４１】
圧電素子には材料を焼結した圧電体の塊を切削や研削して所定の形状に形成したバルク状の圧電素子、基板上に材料を設置して焼結した薄膜圧電素子等、がある。超音波デバイス１の超音波素子３及び切替部８には薄膜圧電素子が用いられる。従って、第１基板２及び第２基板９を薄くできるので超音波デバイス１を薄くすることができる。
【００４２】
第１基板２及び第２基板９の材質は超音波素子３の製造に耐えられる耐高温性を有し微細な加工が可能な材質であれば良く特に限定されない。本実施形態では、例えば、第１基板２及び第２基板９はシリコン基板である。
【００４３】
第１基板２の第１方向６側の面には保護膜１２が設置されている。図１は保護膜１２が省略された図になっている。保護膜１２は超音波素子３に水分が浸透することを防止する膜であり、酸化アルミニウム膜と樹脂膜とを積層した膜になっている。
【００４４】
図３は超音波素子の配列を示す要部模式平面図である。図３に示すように、超音波素子３及び第１凹部４は四角形であり相似形になっている。超音波素子３は第１凹部４と略同じ大きさであり、超音波素子３は第１凹部４と対向する場所に位置している。同様に、切替部８及び第２凹部１０は四角形であり相似形になっている。切替部８は第２凹部１０と略同じ大きさであり、切替部８は第２凹部１０と対向する場所に位置している。Ｘ方向において、隣り合う超音波素子３の中央に切替部８が位置している。Ｙ方向においても、隣り合う超音波素子３の中央に切替部８が位置している。
【００４５】
超音波素子３と切替部８とは互いに一部が重なっており、一部が重ならない配置になっている。第１基板２において隣り合う第１凹部４の間にはＸ方向に延びる第１横梁２ａとＹ方向に延びる第１縦梁２ｂとが設置されている。そして、第１横梁２ａと第１縦梁２ｂとが第１梁交差部２ｃで交差する。第１梁交差部２ｃは平面視で切替部８の中央に位置する。第２基板９においても隣り合う第２凹部１０の間にはＸ方向に延びる第２横梁９ａとＹ方向に延びる第２縦梁９ｂが設置されている。そして、第２横梁９ａと第２縦梁９ｂとが第２梁交差部９ｃで交差する。第２梁交差部９ｃは平面視で超音波素子３の中央に位置する。
【００４６】
図４及び図５は切替部の構造を示す要部模式側面図であり、図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図４に示すように、隣りあう切替部８の間には固定部１３が配置される。第１基板２と第２基板９とは固定部１３にて接着され、固定部１３には有機樹脂材料を主材料とする有機系接着剤が用いられる。有機系接着剤は特に限定されず、エポキシ樹脂系やフェノール樹脂系、アクリル樹脂系接着剤を用いることができる。シリコン基板と有機樹脂材料とは音響インピーダンスに差があるのでシリコン基板と固定部１３との界面で超音波が反射し易くなっている。従って、固定部１３を通って超音波が第２基板９から第１基板２へ伝播することを抑制することができる。
【００４７】
図に示すように切替部８及び薄板部１１が平坦な状態になっているとき、切替部８における＋Ｚ方向側の面と第１基板２の−Ｚ方向側の面とが接触する。切替部８は第２基板９上に設置された部位であり第２基板９の一部であるとする。そして、超音波素子３が超音波を送信する間は切替部８が第１基板２と第２基板９とを接触状態にする。第１基板２と第２基板９とが接触する接触場所１４は切替部８の＋Ｚ側の面であり、切替部８が第１横梁２ａ及び第１縦梁２ｂと接触する場所である。接触状態は接触場所１４にて第１基板２と第２基板９との間で超音波が伝播する状態を示す。
【００４８】
図５に示すように切替部８及び薄板部１１が湾曲した状態になっているとき、切替部８における＋Ｚ方向側の面と第１基板２の−Ｚ方向側の面とが非接触となる。そして、超音波素子３が超音波を送信した後に切替部８が第１基板２と第２基板９とを非接触状態にする。非接触状態は接触場所１４にて第１基板２と第２基板９との間で超音波が伝播しない状態を示す。
【００４９】
超音波素子３が超音波を送信する間は切替部８が第１基板２と第２基板９とを接触状態にする。従って、第１基板２を超音波が進行するとき第１基板２と第２基板９とが接触状態になっている。従って、第１基板２を第２方向７に進行する超音波の一部は第２基板９に伝播される。そして、超音波素子３が超音波を送信した後に切替部８が第１基板２と第２基板９とを非接触状態にする。このとき、第１基板２を進行していた超音波の一部はすでに第２基板９に伝播している。そして、第２基板９内を第１方向６に進行する超音波は第１基板２に伝播しないので、超音波素子３から第２方向７に送信された超音波が超音波素子３に影響を与えることを抑制することができる。
【００５０】
図６は固定部及び接触場所を示す要部模式平面図である。図６に示すように、第１横梁２ａと第２縦梁９ｂとが交差する場所は固定部１３になっている。さらに、第２横梁９ａと第１縦梁２ｂとが交差する場所も固定部１３になっている。固定部１３は第１凹部４の間に位置し、マトリックス状に配置されている。
【００５１】
平面視で第１凹部４及び固定部１３が設置されていない場所は接触場所１４になっている。接触場所１４は切替部８上の内第１横梁２ａ及び第１縦梁２ｂと対向する場所である。第２基板９には第１基板２と接触する接触場所１４が配列して設置されている。
【００５２】
第１凹部４内には空気が満たされている。第１基板２と第１凹部４内の空気は音響インピーダンスの差が大きいので、第１基板２から第１凹部４には超音波が進行し難い。固定部１３は主に有機樹脂材料からなっており、第１基板２及び第２基板９はシリコン基板である。第１基板２と固定部１３とは音響インピーダンスの差が大きいので、第１基板２と固定部１３との間では超音波が進行し難くすることができる。さらに、固定部１３と第２基板９とは音響インピーダンスの差が大きいので、固定部１３と第２基板９との間では超音波が進行し難くすることができる。
【００５３】
接触場所１４において第１基板２と第２基板９とが非接触のときには、接触場所１４でも第１基板２と第２基板９との間には空気が存在するので超音波が伝播しない。このときには、総ての場所で第１基板２と第２基板９との間で超音波が伝播しない。従って、接触場所１４において第１基板２と第２基板９とが接触しているときだけ第１基板２と第２基板９との間で超音波が伝播する。
【００５４】
図７は超音波素子と接触場所との位置関係を説明するための要部模式平面図である。図７に示すように、第１基板２には超音波素子３が配列して設置されている。そして、第２基板９には第１基板２と接触する接触場所１４が配列して設置されている。Ｘ方向における超音波素子３の空間的周期を第１素子間周期１５とする。Ｘ方向における接触場所１４の空間的周期を第１接触場所間周期１６とする。このとき、第１素子間周期１５と第１接触場所間周期１６とは同じ長さに設定されている。この同じ長さが第１周期に相当する。そして、Ｘ方向における超音波素子３の重心と接触場所１４の重心との間の距離を第１素子接触場所間距離１７とする。第１素子接触場所間距離１７は第１周期の半分に設定されている。
【００５５】
Ｙ方向における超音波素子３の空間的周期を第２素子間周期１８とする。Ｙ方向における接触場所１４の空間的周期を第２接触場所間周期２１とする。このとき、第２素子間周期１８と第２接触場所間周期２１とは同じ長さに設定されている。この同じ長さが第１周期に相当する。そして、Ｙ方向における超音波素子３の重心と接触場所１４の重心との間の距離を第２素子接触場所間距離２２とする。第２素子接触場所間距離２２は第１周期の半分に設定されている。
【００５６】
従って、超音波素子３の空間的周期は接触場所１４の空間的周期と同じ第１周期に設定されている。そして、第１基板２の厚み方向からみて超音波素子３の重心と接触場所１４の重心との間の距離は第１周期の半分に設定されている。
【００５７】
第１基板２と第２基板９とは同じ材質である。そして、第１基板２において第１凹部４が配列する空間的周期は第１周期であり、第２基板９において第２凹部１０が配列する空間的周期も第１周期に設定されている。さらに、第１基板２の厚みと第２基板９の厚みも同じ厚みに設定されている。従って、第１基板２と第２基板９とは同じ振動特性を有している。
【００５８】
超音波素子３を振動し易くするために第１基板２は超音波素子３の有る場所に第１凹部４が形成されている。第１凹部４では第２基板９が第１基板２と接触しない。超音波素子３の重心と接触場所１４の重心との間の距離は第１周期の半分であるので、接触場所１４は隣り合う超音波素子３の中間に位置している。第１基板２ではこの場所に第１凹部４がないので、切替部８は接触場所１４を第１基板２に接触させることができる。
【００５９】
図８は超音波デバイスを制御する電気回路の電気ブロック図である。図８に示すように、超音波デバイス１に設置された複数の超音波素子３及び切替部８は制御装置２３により制御される。制御装置２３は超音波デバイス１に設置されても良く、超音波デバイス１とは別の装置に設置されて配線にて接続されても良い。
【００６０】
制御装置２３は超音波素子駆動回路２４、切替部駆動回路２５及びタイミング制御回路２６を備えている。超音波素子駆動回路２４は超音波素子３と配線により接続され超音波素子３に駆動波形の電気信号を出力する回路である。駆動波形は所定の形状のパルス波形である。超音波素子駆動回路２４はタイミングを変えて各超音波素子３に駆動波形を出力する。超音波素子３は電気信号を入力して超音波に変換する超音波トランスデューサーである。各超音波素子３は位相の異なる超音波を送信する。
【００６１】
超音波素子３が送信した超音波の一部は被検体で反射し反射波となって超音波素子３に到達する。超音波素子３は超音波を入力して電気信号に変換する超音波トランスデューサーである。超音波素子３は反射波を電気信号に変換して超音波素子駆動回路２４に出力する。超音波素子駆動回路２４は超音波素子３からを入力した電気信号を増幅して出力端子２７に出力する。
【００６２】
切替部駆動回路２５は切替部８と配線により接続され切替部８に駆動波形の電気信号を出力する回路である。切替部駆動回路２５はタイミング制御回路２６と接続され、タイミング制御回路２６は切替部駆動回路２５に各切替部８を接触状態及び非接触状態の一方に切り換える指示信号を出力する。そして、切替部駆動回路２５は指示信号に従って、切替部８に接触状態を切り換える駆動波形の電気信号を出力する。
【００６３】
超音波素子３が超音波を送信するときにタイミング制御回路２６は切替部８に接触場所１４を接触状態にさせる。そして、超音波素子３が超音波を送信した後にタイミング制御回路２６は切替部８に接触場所１４を非接触状態にさせる。タイミング制御回路２６はこのように切替部８を制御する回路である。
【００６４】
図９は超音波の送信と接触場所の接触状態及び非接触状態との関係を説明するためのタイムチャートである。図９において、横軸は時間の経過を示し時間は左から右に推移する。縦軸の上段には超音波素子３からの超音波の送信と停止の状態の推移を示す超音波送信推移線２８が示されている。縦軸の下段には切替部８が切り換える接触場所１４の接触状態と非接触状態との推移を示す接触状態推移線２９が示されている。
【００６５】
超音波送信推移線２８及び接触状態推移線２９が示すように、最初は超音波の送信が停止されている超音波停止状態であり、接触場所１４は非接触状態になっている。そして、切替部駆動回路２５が接触場所１４を接触状態にする。次に、接触場所１４が接触状態のとき超音波素子３が超音波を送信する超音波送信を行う。このとき、超音波素子３が送信する超音波の一部は第１方向６に進行し、超音波の一部は第２方向７に進行する。第２方向７に進行する超音波は接触場所１４において第１基板２から第２基板９に伝播する。そして、超音波の一部は第２基板９の内部を進行する。
【００６６】
超音波送信を行った後で超音波素子３が超音波送信を停止する超音波停止に移行する。そして、切替部駆動回路２５が接触場所１４を非接触状態にする。これにより第２基板９に伝播した超音波は第２基板のＺ方向側に対向する両面で反射を繰り返して、第２基板９の内部を往復する。そして、第２基板９の内部で超音波は減衰して消滅する。
【００６７】
第１方向６に進行する超音波の一部は被検体で反射して反射波となる。接触場所１４が非接触状態になっている期間に反射波の一部が超音波素子３に到達する。このとき、接触場所１４が非接触状態になっているので、第２基板９に伝播した超音波が超音波素子３に到達することが抑制されている。従って、超音波素子３が反射波を受信するとき第２基板９内を進行する超音波の影響を受け難くすることができる。
【００６８】
第２基板９では超音波が往復して進行して減衰する。従って、第２基板９が薄いときにも、超音波素子３が反射波を受信するとき第２基板９内を進行する超音波の影響を受け難くすることができる。
【００６９】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、超音波デバイス１は第１基板２、第２基板９及び切替部８を備えている。第１基板２には超音波素子３が設置され、超音波素子３は超音波を第１方向６と第１方向６と逆向きの第２方向７に送信する。第２基板９は第２方向７に送信される超音波を減衰する。そして、切替部８は第１基板２と第２基板９とを接触状態と非接触状態との一方に切り換える。第１基板２と第２基板９とが非接触状態のとき、第１基板２と第２基板９との間には空気が存在する。第１基板２及び第２基板９は固体であり空気は気体であるので音響インピーダンスに大きな差がある。従って、第１基板２と第２基板９とが非接触状態のときには第１基板２と第２基板９との間で超音波が反射するので伝播し難い。第１基板２と第２基板９とは共に固体であるため、第１基板２と第２基板９とが接触状態のときには、第１基板２と第２基板９との間で超音波が伝播し易い。
【００７０】
第１基板２を進行する超音波を第２基板９に伝播させるとき切替部８が第１基板２と第２基板９とを接触状態にする。そして、超音波が第１基板２から第２基板９に伝播したとき切替部８が第１基板２と第２基板９とを非接触状態にする。これにより、第２基板９内を進行する超音波は第１基板２に戻らず、第２基板９内を往復して進行し減衰する。
【００７１】
第１基板２と第２基板９とが常時接触状態のときには超音波が第１基板２から第２基板９に伝播する。次に、超音波は第２基板を第２方向７に進行して第１基板２とは反対側の面で反射して第１方向６に進行する。そして、第２基板９から第１基板２に伝播する。そして、超音波は第１基板２の超音波素子３に到達するので超音波素子３に影響を与える。従って、第１基板２に到達する超音波を減衰させるために第２基板９を厚くする必要があった。
【００７２】
超音波デバイス１では超音波が第２基板９から第１基板２に伝播し難い。従って、第１基板２に到達する超音波を減衰させるために第２基板９を厚くする必要がない為、第２基板９を薄くできる。その結果、超音波デバイス１を薄くすることができる。
【００７３】
（２）本実施形態によれば、第１基板２には超音波素子３が配列して設置され、第２基板９には接触場所１４が配列して設置されている。そして、第１基板２と第２基板９とは同じ振動特性を有しているので、第１基板２から第２基板９へ超音波が伝播し易くなっている。超音波素子３の空間的周期は接触場所１４８の空間的周期と同じ第１周期になっている。第１基板２の厚み方向からみて超音波素子３の重心と接触場所１４の重心との間の距離は第１周期の半分である。
【００７４】
超音波素子３を振動し易くするために第１基板２は超音波素子３の有る場所に第１凹部４が形成されている。第１凹部４では第２基板９が第１基板２と接触しない。超音波デバイス１では超音波素子３の重心と接触場所１４の重心との間の距離は第１周期の半分であるので、接触場所１４は隣り合う超音波素子の中間に位置している。第１基板２はこの場所に第１凹部４がないので、切替部８は接触場所１４を第１基板２に接触させることができる。
【００７５】
（３）本実施形態によれば、超音波素子３が超音波を送信する間は切替部８が第１基板２と第２基板９とを接触状態にする。従って、第１基板２を超音波が進行するとき第１基板２と第２基板９とが接触状態になっている。従って、第１基板２を第２方向７に進行する超音波の一部は第２基板９に伝播される。そして、超音波素子３が超音波を送信した後に切替部８が第１基板２と第２基板９とを非接触状態にする。このとき、第１基板２を進行していた超音波の一部はすでに第２基板９に伝播している。そして、第２基板９内を第１方向６に進行する超音波は第１基板２に伝播しないので、第２方向７に送信された超音波が超音波素子３に影響を与えることを抑制することができる。
【００７６】
（４）本実施形態によれば、第１基板２及び第２基板９はシリコン基板である。そして、第１基板２及び第２基板９は有機樹脂材料の固定部１３にて接着されている。シリコン基板と有機樹脂材料とは音響インピーダンスに差があるので界面で超音波が反射し易くなっている。従って、固定部１３を通って超音波が第２基板９から第１基板２へ伝播することを抑制することができる。
【００７７】
（５）本実施形態によれば、超音波素子３及び切替部８には圧電素子が用いられている。圧電素子は応答性良く駆動することができる。従って、超音波素子及び切替部を応答性良く駆動することができる。
【００７８】
（６）本実施形態によれば、超音波素子３及び切替部８には薄膜圧電素子が用いられている。各種の圧電素子の中では薄膜圧電素子は薄い形状である。従って、第１基板及び第２基板を薄くできるので超音波デバイス１を薄くすることができる。
【００７９】
（第２の実施形態）
次に超音波デバイスの駆動方法の一実施形態について図１０の超音波の送信と接触場所の接触状態及び非接触状態との関係を説明するためのタイムチャートを用いて説明する。
本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、切替部８の駆動方法が異なる点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００８０】
図１０において、横軸は時間の経過を示し時間は左から右に推移する。縦軸の上段は第２基板９における端面の位置を示している。第１端は＋Ｚ方向側の端面であり、第１基板２側の端面である。第２端は−Ｚ方向側の端面であり、第１端の端面と第２端の端面との間が第２基板９の厚み方向に対向する２面間に相当する。Ｚ方向は第２基板９の厚み方向である。そして、第２基板９内を進行する超音波の推移を示す超音波進行推移線３２が示されている。縦軸の下段には切替部８が接触場所１４を切り換える接触状態と非接触状態との推移を示す接触状態推移線３３が示されている。
【００８１】
すなわち、本実施形態では、超音波進行推移線３２が示すように、超音波は第１端から入り第２端に向かって進行する。そして、第２端で反射して第１端に向かって進行する。超音波が第１端に到達すると反射して第２端に向かって進行する。このように超音波は第１端と第２端との間を往復する。そして、超音波は第２基板９内を減衰しながら進行する。
【００８２】
第２基板９の厚み方向に対向する２面間を超音波が移動する時間を往復時間３４とする。超音波は第２基板９内を等速で進行するので往復時間３４は一定の時間となる。接触状態推移線３３が示すように、接触場所１４が接触状態のとき超音波素子３が超音波を送信する超音波送信を行う。このとき、超音波素子３が送信する超音波の一部は第１方向６に進行し、超音波の一部は第２方向７に進行する。第２方向７に進行する超音波は接触場所１４において第１基板２から第２基板９に伝播する。そして、超音波の一部は第２基板９の内部を進行する。
【００８３】
所定の期間超音波送信を行った後、往復時間３４が経過する前後の所定の時間切替部８が第１基板２の接触場所１４と第２基板９とを非接触状態にする。そして、所定の時間経たタイミングで切替部駆動回路２５が接触場所１４を接触状態にする。非接触状態にする期間は超音波が第１端で反射する期間を含む期間である。そして、切替部駆動回路２５は往復時間３４の周期で接触場所１４を非接触状態にする。つまり、超音波素子３が超音波を送信した後、往復時間３４の間隔で少なくとも１回以上切替部８が第１基板２と第２基板９とを非接触状態にする。そして、超音波が第１基板２と第２基板９との境界に到達するときに、超音波は反射して再度第２基板９の内部に進行する。従って、超音波を第２基板９の内部で往復させて減衰させることができる。
【００８４】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、超音波素子３が送信した超音波の一部が第２基板９内を進行し第２基板９の第２端の面で反射する。反射した超音波が第１基板２と第２基板９との境界に到達する時間が往復時間３４である。超音波素子３が超音波を送信した後往復時間３４が経過する前に切替部８が第１基板２と第２基板９とを非接触状態にする。このとき、第１基板２と第２基板９との境界に到達した超音波は反射して再度第２基板９の内部に進行する。
【００８５】
往復時間３４の間隔で切替部８が第１基板２と第２基板９とを非接触状態にする。そして、超音波が第１基板２と第２基板９との境界に到達するときに第１基板２と第２基板９とが非接触状態になる為、超音波は反射して再度第２基板９の内部に進行する。従って、超音波を第２基板９の内部で往復させて減衰させることができる。その結果、第２基板９が薄いときにも、超音波素子３が反射波を受信するとき第２基板９内を進行する超音波の影響を受け難くすることができる。
【００８６】
（第３の実施形態）
次に超音波デバイスの一実施形態について図１１及び図１２を用いて説明する。図１１及び図１２は切替部の構造を示す要部模式側面図である。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、第２基板にはバルク状の圧電素子が設置されている点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００８７】
すなわち、本実施形態では図１１に示すように、超音波デバイス３７では第１基板２と第２基板３８とが重ねて設置されている。第２基板３８には第２凹部３８ａがマトリックス状に並んで設置され、隣り合う第２凹部３８ａの間に第２凸部３８ｂが設置されている。
【００８８】
第２基板３８は超音波を吸収するバックプレートであり、第２基板３８は、超音波素子３から第２方向７への超音波の伝播を抑制する。第２基板３８には、シリコン板、タングステン等の金属やアルミナ、酸化亜鉛等の金属酸化物を充填した樹脂、または、ゴム等を含む非導電体を用いることができる。第２基板３８の表面には、メッキ等の手段により、導電性を有する配線が形成されている。
【００８９】
第２凹部３８ａには切替部３９が設置されている。切替部３９は圧電体により形成されている。第２基板３８の材質は特に限定されないがＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）素子やＰＤＶＦ（ポリフッ化ビニリデン）素子等を用いることができる。本実施形態では切替部３９にＰＺＴを用いている。
【００９０】
第１基板２と第２基板３８上の切替部３９とは固定部１３にて接着され、固定部１３には有機樹脂材料を主材料とする接着剤が用いられる。圧電体と有機樹脂材料とは音響インピーダンスに差があるので界面で超音波が反射し易くなっている。従って、固定部１３を通って超音波が第２基板３８から第１基板２へ伝播することを抑制することができる。
【００９１】
第１基板２の第１横梁２ａと第１縦梁２ｂとが交差する場所と対向する第２基板３８の場所には第２凹部３８ａが設置されている。第２凹部３８ａはＺ方向からみた平面視が四角形である。そして、第２凹部３８ａの中央には四角柱形状の第２凸部３８ｂが設置されている。第２凸部３８ｂは第２基板３８と一体でありシリコンで構成されている。そして、第２凸部３８ｂは細かい角柱形状に形成されている。第２基板３８から第２凹部３８ａを除去することにより第２凸部３８ｂが形成されている。切替部３９には図示しない電極が設置され、電極に電圧を印加することにより切替部３９を伸縮させることができる。
【００９２】
第２凸部３８ｂの＋Ｚ方向側の面が接触場所４０に相当する。切替部３９が収縮されるとき、第２凸部３８ｂにおける＋Ｚ方向側の面と第１基板２の−Ｚ方向側の面とが接触する。切替部３９は第２基板３８上に設置された部位であり第２基板３８の一部であるとする。そして、超音波素子３が超音波を送信する間は切替部３９が第１基板２と第２基板３８とを接触状態にする。第１基板２と第２基板３８とが接触する接触場所４０は切替部３９の＋Ｚ側の面であり、切替部３９が第１横梁２ａ及び第１縦梁２ｂと接触する場所である。接触状態では接触場所４０にて第１基板２と第２基板３８との間で超音波が伝播する。
【００９３】
第２凹部３８ａには空気が満たされている。空気と圧電体では音響インピーダンスの差が大きい。従って第２凹部３８ａでは接触場所４０以外は超音波が反射する。その結果、第１基板２と第２基板３８の間で超音波が伝播する場所は接触場所４０に限定される。
【００９４】
図１２に示すように切替部３９が伸長されるとき、第２凸部３８ｂにおける＋Ｚ方向側の面と第１基板２の−Ｚ方向側の面とが非接触となる。そして、超音波素子３が超音波を送信した後に切替部３９が第１基板２と第２基板３８とを非接触状態にする。非接触状態では接触場所４０にて第１基板２と第２基板３８との間で超音波が伝播しない状態になる。
【００９５】
超音波素子３が超音波を送信する間は切替部３９が第１基板２と第２基板３８とを接触状態にする。従って、第１基板２を超音波が進行するとき第１基板２と第２基板３８とが接触状態になっている。従って、第１基板２を第２方向７に進行する超音波の一部は第２基板３８に伝播される。そして、超音波素子３が超音波を送信した後に切替部３９が第１基板２と第２基板３８とを非接触状態にする。このとき、第１基板２を進行していた超音波の一部はすでに第２基板３８に伝播している。第１方向６に発信された超音波は被検体で反射して超音波素子３に到達する。そして、第２基板３８内を第１方向６に進行する超音波は第１基板２に伝播しないので、超音波素子３から第２方向７に送信された超音波が超音波素子３に影響を与えることを抑制することができる。
【００９６】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、切替部３９には圧電素子が用いられている。圧電素子は応答性良く駆動することができる。従って、切替部３９を応答性良く駆動することができる。
【００９７】
（第４の実施形態）
次に超音波デバイスの一実施形態について図１３及び図１４を用いて説明する。図１３及び図１４は切替部の構造を示す要部模式側面図である。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、第１基板及び第２基板にはバルク状の圧電素子が設置されている点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００９８】
すなわち、本実施形態では図１３に示すように、超音波デバイス４３は第１基板４４と第２基板４５とが重ねて設置されている。第１基板４４と第２基板４５とは図示しない固定部にて接着され、固定部には有機樹脂材料を主材料とする接着剤が用いられる。第１基板４４及び第２基板４５は超音波を吸収するバックプレートであり、本実施形態では、例えば、第１基板４４及び第２基板４５にはシリコン板が用いられている。第１基板４４と第２基板４５の表面には、メッキ等の手段により、導電性を有する配線が形成されている。
【００９９】
第１基板４４には超音波素子４６が設置され、第２基板４５には切替部４９が設置されている。超音波素子４６及び切替部４９はバルク状の圧電体により形成されている。超音波素子４６及び切替部４９の材質は特に限定されないがＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）素子やＰＤＶＦ（ポリフッ化ビニリデン）素子等を用いることができる。本実施形態では超音波素子４６及び切替部４９の材質にＰＺＴを用いている。
【０１００】
第１基板４４と第２基板４５とは固定部にて接着され、固定部には有機樹脂材料を主材料とする接着剤が用いられる。圧電体と有機樹脂材料とは音響インピーダンスに差があるので界面で超音波が反射し易くなっている。従って、固定部を通って超音波が第２基板４５から第１基板４４へ伝播することを抑制することができる。
【０１０１】
第１基板４４では凸状の超音波素子４６がＸ方向に１列並んで配列されている。超音波素子４６の形状はＹ方向に長い長方形である。超音波素子４６には図示しない電極が設置されている。電極に駆動信号が印加されるとき超音波素子４６が伸縮して第１方向６及び第２方向７に超音波を送信する。第１基板４４がバルク状の圧電体であるので、超音波素子４６にバルク状の圧電素子が用いられている。
【０１０２】
超音波素子４６の＋Ｚ方向側には音響整合部４７及び音響レンズ４８が設置されている。音響整合部４７及び音響レンズ４８は密度の異なるシリコン樹脂により形成されている。音響整合部４７の音響インピーダンスは第１基板４４と音響レンズ４８との音響インピーダンスの中間に設定されているので、第１基板４４、音響整合部４７及び音響レンズ４８の間で超音波が反射することが抑制されている。
【０１０３】
第２基板４５では超音波素子４６と対向する場所に切替部４９が設置されている。切替部４９の形状は超音波素子４６と同様にＹ方向に長い長方形である。超音波素子４６には図示しない電極が設置されている。電極に駆動信号が印加されるとき超音波素子４６がＺ方向に収縮する。第２基板４５がバルク状の圧電体であるので、切替部４９にはバルク状の圧電素子が用いられている。
【０１０４】
切替部４９の＋Ｚ方向側の面が接触場所５０に相当する。接触場所５０が第１基板４４に沿う平坦な状態になっているとき、切替部４９の接触場所５０の面と第１基板４４の−Ｚ方向側の面とが接触する。切替部４９は第２基板４５に設置された部位であり第２基板４５の一部である。そして、超音波素子４６が超音波を送信する間は切替部４９が第１基板４４と第２基板４５とを接触状態にする。第１基板４４と第２基板４５とが接触する接触場所５０は切替部４９の＋Ｚ側の面である。接触状態では接触場所５０にて第１基板４４と第２基板４５との間で超音波が伝播する。
【０１０５】
Ｘ方向で隣り合う切替部４９の間には溝部５１が設置され、溝部５１には空気が満たされている。空気と圧電体では音響インピーダンスの差が大きい。従って溝部５１では超音波が反射する。その結果、第１基板４４と第２基板４５との間で超音波が伝播する場所は接触場所５０に限定される。
【０１０６】
図１４に示すように切替部４９が収縮するとき、切替部４９における＋Ｚ方向側の面と第１基板４４の−Ｚ方向側の面とが非接触となる。そして、超音波素子４６が超音波を送信した後に切替部４９が第１基板４４と第２基板４５とを非接触状態にする。非接触状態では接触場所５０にて第１基板４４と第２基板４５との間で超音波が伝播しない状態になる。
【０１０７】
超音波素子４６が超音波を送信する間は切替部４９が第１基板４４と第２基板４５とを接触状態にする。従って、第１基板４４を超音波が進行するとき第１基板４４と第２基板４５とは接触状態になっている。従って、第１基板４４を第２方向７に進行する超音波の一部は第２基板４５に伝播される。そして、超音波素子４６が超音波を送信した後に切替部４９が第１基板４４と第２基板４５とを非接触状態にする。このとき、第１基板４４を進行していた超音波の一部はすでに第２基板４５に伝播している。第１方向６に発信された超音波は被検体で反射して超音波素子４６に到達する。そして、第２基板４５内を第１方向６に進行する超音波は第１基板４４に伝播しないので、超音波素子４６から第２方向７に送信された超音波が超音波素子４６に影響を与えることを抑制することができる。
【０１０８】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、切替部４９には圧電素子が用いられている。圧電素子は応答性良く駆動することができる。従って、切替部４９を応答性良く駆動することができる。
【０１０９】
（２）本実施形態によれば、超音波素子４６及び切替部４９にはバルク状の圧電素子が用いられている。超音波素子４６にバルク状の圧電素子をもちいるときには切替部４９にもバルク状の圧電素子を用いることにより振動特性を合わせることができる。従って、第１基板４４から第２基板４５に超音波を伝播し易くすることができる。
【０１１０】
（第５の実施形態）
次に、超音波デバイスが搭載された超音波プローブを備えた超音波装置の一実施形態について図１５の超音波装置の構成を示す概略斜視図を用いて説明する。本実施形態における超音波プローブ及び超音波装置に搭載された超音波デバイスは第１の実施形態〜第４の実施形態に記載の超音波デバイスである。尚、第１の実施形態〜第４の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【０１１１】
図１５は超音波装置の構成を示す概略斜視図である。図１５に示すように、超音波装置５４は超音波プローブ５５を備えている。超音波プローブ５５は一方向に長い略直方体の形状をしており、操作者が握り易い形状になっている。超音波プローブ５５の長手方向をＺ方向とする。超音波プローブ５５の−Ｚ方向の面は略平坦な面であり、平面形状が長方形になっている。平面形状の直交する２辺が延びる方向をＸ方向及びＹ方向とする。
【０１１２】
超音波プローブ５５の−Ｚ方向側には超音波デバイス５６が設置されている。超音波デバイス５６は超音波を受信し電気信号を出力する。この超音波デバイス５６には上記に記載の超音波デバイス１、超音波デバイス３７または超音波デバイス４３のいずれかが用いられている。
【０１１３】
超音波プローブ５５の−Ｚ方向側の面では筐体から超音波デバイス５６が露出している。超音波プローブ５５の内部には超音波デバイス５６を制御する制御部５７が設置され、超音波デバイス５６と制御部５７とがケーブル５８により接続されている。制御部５７にはＣＰＵ（中央演算装置）及び記憶装置を備えている。記憶装置には超音波デバイス５６を駆動する駆動波形のデータや超音波デバイス５６を駆動する手順を示すプログラムが記憶されている。そして、ＣＰＵはプログラムに沿って超音波デバイス５６に駆動波形を出力して超音波デバイス５６を駆動する。制御部５７は超音波プローブ５５に設置されても良く、超音波プローブ５５とは別の装置に設置されても良い。
【０１１４】
超音波プローブ５５はケーブル５９を介して制御装置６０と接続されている。制御装置６０は超音波プローブ５５が出力するデータ信号を入力し、データ信号を解析して表示する装置である。制御装置６０もＣＰＵ及び記憶装置を備えている。そして、ＣＰＵはプログラムに沿って各種の演算や制御を行う。制御装置６０には入力部６１及び表示部６２が設置されている。入力部６１はキーボードやマウスパッド、専用スイッチ、トラックボール等のポインター等の装置であり、操作者が制御装置６０に指示する内容を入力するための装置である。表示部６２はデータ信号を画像にして表示可能であれば良く特に限定されず、液晶表示装置やＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅｓ）表示装置を用いることができる。本実施形態では、例えば、表示部６２にＯＬＥＤを用いている。
【０１１５】
超音波プローブ５５は被検体６３の表面に押圧して用いられる。超音波プローブ５５は超音波デバイス５６から被検体６３に向けて超音波を発信する。そして、超音波デバイス５６は被検体６３に超音波を発信して被検体６３の内部で反射した反射波を受信する。超音波デバイス５６は超音波を検出し電気信号を出力する。反射波は反射して戻る時間が反射した面により異なるので、反射波が戻る時間を解析することにより被検体６３の内部の構造を非破壊検査することができる。超音波デバイス５６が受信した反射波の信号は制御部５７に出力される。制御部５７はＡ／Ｄ変換（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ）をする変換部５７ａを備え、変換部５７ａは超音波デバイス５６が出力する電気信号をデジタル形式のデータ信号に変換する。そして、デジタル形式のデータ信号に変換されたデータ信号はケーブル５９を介して制御部５７から制御装置６０に送信される。制御装置６０は反射波のデータ信号を受信して解析する。そして、制御装置６０は反射波のデータ信号を被検体６３の内部構造示す画像に変換して表示部６２に表示する。
【０１１６】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、超音波プローブ５５は超音波を受信し電気信号を出力する超音波デバイス５６を備えている。そして、超音波デバイス５６は上記に記載の超音波デバイス１、超音波デバイス３７または超音波デバイス４３のいずれかである。上記に記載の超音波デバイス１、超音波デバイス３７または超音波デバイス４３は薄い構造にすることができる。従って、超音波プローブ５５は薄い超音波デバイスを備えた装置とすることができる。
【０１１７】
（２）本実施形態によれば、超音波装置５４は超音波デバイス５６、変換部５７ａ及び表示部６２を備えている。超音波デバイス５６が超音波を検出して電気信号を出力する。変換部５７ａが電気信号をデータ信号に変換する。そして、表示部６２がデータ信号を表示する。そして、超音波デバイス５６には上記の超音波デバイス１、超音波デバイス３７、または超音波デバイス４３のいずれかが用いられている。上記の超音波デバイス１、超音波デバイス３７または超音波デバイス４３は薄い構造にすることができる。従って、超音波装置５４は薄い構造の超音波デバイスを備えた装置とすることができる。
【０１１８】
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
【０１１９】
（変形例１）
前記第１の実施形態では、超音波素子３及び切替部８がマトリックス状に２次元に配列されていた。超音波素子３及び切替部８は１列に配列されていても良い。このときにも、切替部８が接触場所１４を接触状態と非接触状態とに制御することにより第２基板９を薄くすることができる。超音波素子３及び切替部８を１列に配列するときには音響レンズを設置しても良い。超音波の音圧を強くして鮮明な超音波画像を形成することができる。
【符号の説明】
【０１２０】
１，５６…超音波デバイス、２，４４…第１基板、３，４６…超音波素子、６…第１方向、７…第２方向、８，３９，４９…切替部、９，４５…第２基板、１３…固定部、３４…往復時間、４０，５０…接触場所、５４…超音波装置、５５…超音波プローブ、５７ａ…変換部、６２…表示部。
【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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【図１５】
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