(57)【要約】      （修正有）【課題】超音波装置及び超音波プローブの取扱における煩雑さを軽減した超音波装置を提供する。【解決手段】超音波装置１００は、超音波を送受信する圧電素子３を有する超音波プローブ２と、超音波プローブ２に給電する装置本体１とを備えている。超音波プローブ２は、圧電素子３を駆動する電力を電界結合によって受け取る給電素子４をさらに有している。【選択図】図１
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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素子を有する超音波プローブと、
前記超音波プローブに給電する装置本体とを備え、
前記超音波プローブは、前記圧電素子を駆動する電力を電界結合によって受け取る給電素子をさらに有していることを特徴とする超音波装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波装置において、
前記給電素子は、一対の第１電極及び第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置された誘電体とを有し、
前記圧電素子は、一対の第３電極及び第４電極と、前記第３電極と前記第４電極との間に配置された圧電体とを有し、
前記第１電極及び前記第３電極は、１つの電極で構成され、
前記第２電極及び前記第４電極は、１つの電極で構成され、
前記誘電体及び前記圧電体は、１つの部材で構成されていることを特徴とする超音波装置。
【請求項３】
請求項１に記載の超音波装置において、
前記圧電素子と前記給電素子とは、積層されていることを特徴とする超音波装置。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波装置において、
前記給電素子は、一対の第１電極及び第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置された誘電体とを有し、
前記圧電素子は、一対の第３電極及び第４電極と、前記第３電極と前記第４電極との間に配置された圧電体とを有していることを特徴とする超音波装置。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波装置において、
前記第１電極及び前記第３電極は、１つの電極で構成され、
前記第２電極及び前記第４電極は、１つの電極で構成され、
前記誘電体と前記圧電体とは、積層され、前記第１電極及び前記第３電極と前記第２電極及び前記第４電極との間に配置されることを特徴とする超音波装置。
【請求項６】
請求項４に記載の超音波装置において、
前記第２電極及び前記第４電極は、１つの電極で構成され、
前記誘電体は、前記第１電極と前記第２電極及び前記第４電極との間に配置され、
前記圧電体は、前記第２電極及び前記第４電極と前記第３電極との間に配置されることを特徴とする超音波装置。
【請求項７】
請求項４に記載の超音波装置において、
前記超音波プローブは、前記給電素子と前記圧電素子とのインピーダンスを整合させる整合回路をさらに有し、
前記整合回路は、前記超音波プローブにおいて、超音波の送受信を行う対象物との接触面以外の部分に配置されていることを特徴とする超音波装置。
【請求項８】
超音波を送受信する圧電素子と、
前記圧電素子を駆動する電力を電界結合によって受け取る給電素子とを備えたことを特徴とする超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示された技術は、超音波装置及び超音波プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、超音波を送受信する超音波装置が知られている。例えば、特許文献１には、超音波を送受信する超音波プローブと、超音波プローブを制御する装置本体とを備えた超音波装置が開示されている。超音波プローブと装置本体とはケーブルで接続され、超音波プローブと装置本体との間で電気信号が送受信される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０７５３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前述のような超音波装置においては、超音波プローブと装置本体とが物理的に連結されているため、超音波プローブと装置本体とを常に一緒に取り扱う必要がある。例えば、超音波装置を人体に継続的に装着して使用する場合、超音波プローブは、皮膚に接触した状態で装着される一方、装置本体は、衣服等に保持される。ここで、超音波プローブと装置本体とを接続するケーブルが短いと、プローブを装着する場所や装置本体を保持する場所が制約を受ける。一方、ケーブルが長いと、対象者の日常の動作にとってケーブルが邪魔になり得る。このように、超音波プローブと装置本体とがケーブルで接続されていると、超音波装置の取り扱いが煩雑になり得る。
【０００５】
ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、超音波装置及び超音波プローブの取り扱いの煩雑さを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここに開示された超音波装置は、超音波を送受信する圧電素子を有する超音波プローブと、前記超音波プローブに給電する装置本体とを備え、前記超音波プローブは、前記圧電素子を駆動する電力を電界結合によって受け取る給電素子をさらに有している。
【０００７】
ここに開示された超音波プローブは、超音波を送受信する圧電素子と、前記圧電素子を駆動する電力を電界結合によって受け取る給電素子とを備えている。
【発明の効果】
【０００８】
ここに開示された超音波装置によれば、超音波装置及び超音波プローブの取り扱いの煩雑さを低減することができる。
【０００９】
ここに開示された超音波プローブによれば、超音波プローブの取り扱いの煩雑さを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、超音波装置の概略的な断面図である。
【図２】図２は、超音波装置の等価回路を示す回路図である。
【図３】図３は、変形例１に係る超音波装置の概略的な断面図である。
【図４】図４は、変形例１に係る超音波装置の等価回路を示す回路図である。
【図５】図５は、変形例２に係る超音波装置の概略的な断面図である。
【図６】図６は、変形例２に係る超音波装置の等価回路を示す回路図である。
【図７】図７は、変形例３に係る超音波装置の概略的な断面図である。
【図８】図８は、変形例３に係る超音波装置の等価回路を示す回路図である。
【図９】図９は、変形例４に係る超音波装置の概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
《実施形態》
以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１は、実施形態に係る超音波装置１００の概略的な断面図である。
【００１３】
超音波装置１００は、装置本体１と、超音波を送受信する超音波プローブ２とを備えている。装置本体１は、超音波プローブ２に超音波を送信させる一方、超音波プローブ２に発生した電気信号を受信する。装置本体１は、電界結合によって、超音波プローブ２にワイヤレス給電を行うと共に、超音波プローブ２で発生した電気信号をワイヤレスで受信する。
【００１４】
例えば、超音波装置１００は、対象者の体内に蓄積された尿量又は便量を推定する際に用いられ得る。超音波装置１００は、対象者に常時装着され、尿量又は便量が継続的又は断続的に推定される。このとき、超音波プローブ２は、人の体内に超音波を送信し、その反射波を受信するように人の皮膚の上に装着される。装置本体１は、超音波プローブ２に対向するように設置される。このとき、装置本体１と超音波プローブ２との間には、衣服９等が介在し得る。つまり、装置本体１と超音波プローブ２とは、互いに接触するように配置されてもよいし、それらの間に何らかの介在物が存在していてもよい。尚、図１では、装置本体１及び超音波プローブ２は、衣服９と接触していないが、装置本体１及び超音波プローブ２が衣服９と接触していてもよい。
【００１５】
装置本体１は、送受信回路１１と、第１給電素子１２と、第１整合回路１３とを有している。送受信回路１１と第１給電素子１２とは、第１整合回路１３を介して接続されている。
【００１６】
送受信回路１１は、所定の周波数及び振幅のパルス信号（パルス電圧）を送信すると共に、第１整合回路１３を介して入力される信号を受信する。例えば、送受信回路１１は、図示は省略するが、パルス信号の送信に関連する要素として、パルス発生器と増幅器とを有している。パルス発生器は、所定の周波数のパルス信号を発生させる。増幅器は、前記パルス信号を増幅して出力する。それに加えて、送受信回路１１は、図示は省略するが、信号の受信に関する要素として、増幅器とＡ／Ｄ変換器とを有している。増幅器は、受信した信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、前記増幅器に増幅された信号をデジタル信号に変換する。
【００１７】
第１給電素子１２は、超音波プローブ２との間でワイヤレス給電を行う。第１給電素子１２は、一対の第１電極１５及び第２電極１６と、第１電極１５と第２電極１６との間に配置される誘電体１４とを有している。第１給電素子１２は、全体として、略方形の平板状に形成されている。
【００１８】
誘電体１４は、比較的損失が小さい低損失誘電体であって、略方形の平板状に形成されている。誘電体１４は、伝送効率の観点からは、所定の超音波駆動周波数において誘電体損失すなわち誘電正接が０．０１以下の誘電体であることが好ましい。誘電体１４は、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、アモルファスフッ素樹脂で構成されたエレクトレット材料であってもよい。
【００１９】
第１電極１５及び第２電極１６は、略方形の平板状に形成されている。第１電極１５は、誘電体１４の一方の面（超音波プローブ２に近い方の面）に配置され、第２電極１６は、誘電体１４の他方の面（超音波プローブ２から遠い方の面）に配置されている。第１電極１５と第２電極１６とは、互いに対向している。ただし、第１電極１５の大きさ（面積）は、第２電極１６の大きさ（面積）及び誘電体１４の大きさ（面積）よりも小さい。つまり、第１給電素子１２の厚み方向に見た場合に、誘電体１４及び第２電極１６は、第１電極１５よりも外側にはみ出している。第１電極１５及び第２電極１６のそれぞれは、第１整合回路１３に接続されている。
【００２０】
第１整合回路１３は、送受信回路１１と第１給電素子１２とのインピーダンスを整合させる。
【００２１】
超音波プローブ２は、入力された電気信号を超音波に変換して送信する一方、受信した超音波を電気信号に変換して出力する。超音波プローブ２は、超音波を送受信する圧電素子３と、装置本体１との間で電界結合によるワイヤレス給電を行う第２給電素子４とを有している。圧電素子３と第２給電素子４とは、積層されている。第２給電素子４は、給電素子の一例である。
【００２２】
第２給電素子４は、一対の第１電極４１及び第２電極４２と、第１電極４１と第２電極４２との間に配置される誘電体４３とを有している。第２給電素子４は、全体として、略方形の平板状に形成されている。誘電体４３は、比較的損失が小さい低損失誘電体であって、略方形の平板状に形成されている。誘電体４３は、前述の誘電体１４と同様に、伝送効率の観点からは、所定の超音波駆動周波数において誘電体損失すなわち誘電正接が０．０１以下の誘電体であることが好ましい。誘電体４３は、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、アモルファスフッ素樹脂で構成されたエレクトレット材料であってもよい。
【００２３】
圧電素子３は、一対の第３電極３１及び第４電極３２と、第３電極３１と第４電極３２との間に配置される圧電体３３とを有している。ただし、第３電極３１と第１電極４１とは、１つの電極で構成され、第４電極３２と第２電極４２とは、１つの電極で構成されている。つまり、第１電極４１は、第３電極３１としても機能し、第２電極４２は、第４電極３２としても機能する（換言すると、第３電極３１は、第１電極４１としても機能し、第４電極３２は、第２電極４２としても機能する）。
【００２４】
圧電体３３は、セラミック又はポリマー系（ＰＶＤＦ又はポリ乳酸等）の圧電体である。圧電体３３は、略方形の平板状に形成されている。圧電体３３と誘電体４３とは、積層されている。より詳しくは、圧電体３３と誘電体４３とは、直接重ね合わせられている。
【００２５】
第１電極４１及び第２電極４２は、略方形の平板状に形成されている。第１電極４１は、誘電体４３の一方の面（装置本体１に近い方の面）、即ち、誘電体４３のうち圧電体３３から遠い方の面に配置されている。第２電極４２は、圧電体３３の一方の面（装置本体１から遠い方の面）、即ち、圧電体３３のうち誘電体４３から遠い方の面に配置されている。このように、第１電極４１及び第２電極４２は、積層された圧電体３３及び誘電体４３を挟み込んでいる。
【００２６】
第１電極４１の大きさ（面積）は、第２電極４２の大きさ（面積）、誘電体４３の大きさ（面積）及び圧電体３３の大きさ（面積）よりも小さい。つまり、第２給電素子４の厚み方向に見た場合に、誘電体４３、圧電体３３及び第２電極４２は、第１電極４１よりも外側にはみ出している。
【００２７】
第１電極４１は、圧電素子３のバッキング材としても機能する。そのため、第１電極４１の厚みは、第２電極４２の厚みよりも厚くなっている。尚、圧電体３３の材料によっては、第１電極４１は、バッキング材としての機能を有しなくてもよい。例えば、圧電体３３がセラミックのように剛性が高い材料で形成されている場合には、第１電極４１のバッキング材としての機能を省略することができる。
【００２８】
このように、超音波プローブ２においては、装置本体１側から、第１電極４１（第３電極３１）、誘電体４３、圧電体３３、第２電極４２（第４電極３２）が順番に積層されている。超音波プローブ２は、防水被膜２８によって被覆されている。つまり、第１電極４１（第３電極３１）、誘電体４３、圧電体３３、第２電極４２（第４電極３２）は、防水被膜２８に被覆され、外側に露出していない。
【００２９】
装置本体１及び超音波プローブ２は、第１給電素子１２の第１電極１５と第２給電素子４の第１電極４１とが対向し、且つ、第１給電素子１２の第２電極１６のうち第１電極１５よりも外側にはみ出した部分と第２給電素子４の第２電極４２のうち第１電極４１よりも外側にはみ出した部分とが対向するように設置される。
【００３０】
図２は、超音波装置１００の等価回路を示す回路図である。
【００３１】
図２の例では、第１整合回路１３は、トランスＴ１を含んでいる。送受信回路１１には、トランスＴ１の一次巻線Ｌ１が接続されている。トランスＴ１の二次巻線Ｌ２には、第１給電素子１２が接続されている。詳しくは、二次巻線Ｌ２の一端に第１電極１５が接続される一方、二次巻線Ｌ２の他端に第２電極１６が接続されている。さらに、二次巻線Ｌ２の一端と他端との間には、ＬＣ共振用の第１コンデンサＣ１が接続されている。誘電体１４が、第１コンデンサＣ１に相当する。
【００３２】
第２給電素子４の第１電極４１と第２電極４２との間には、第２コンデンサＣ２と圧電素子３（圧電体３３）が直列に接続されている。誘電体４３が、第２コンデンサＣ２に相当する。実際には、第２電極４２と第４電極３２とは１つの電極であるが、等価回路においては、第２電極４２と第４電極３２とは、分離して図示されている。
【００３３】
続いて、超音波装置１００の動作について説明する。
【００３４】
送受信回路１１がパルス電圧を出力すると、トランスＴ１の一次巻線Ｌ１にパルス電圧が印加される。このとき、パルス電圧の周波数は、トランスＴ１の二次巻線Ｌ２と第１コンデンサＣ１とで形成されるＬＣ回路の並列共振周波数と略同じ周波数に設定されている。一次巻線Ｌ１に印加されたパルス電圧は、一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２との巻数比に応じて昇圧され、第１給電素子１２の第１電極１５及び第２電極１６に印加される。第２給電素子４の第１電極４１及び第２電極４２には、結合容量に応じた電圧値のパルス電圧が励起される。励起されたパルス電圧によって圧電素子３が駆動され、圧電素子３は、パルス電圧に応じた超音波を送信する。
【００３５】
ここで、超音波プローブ２の並列共振周波数（即ち、第２コンデンサＣ２と圧電素子３とで構成される回路の並列共振周波数）と、トランスＴ１の二次巻線Ｌ２と第１コンデンサＣ１とで形成されるＬＣ回路の並列共振周波数とは、略同じに設定されている。つまり、超音波プローブ２は、自身の並列共振周波数で駆動される。二次巻線Ｌ２、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２及び圧電素子３は、装置本体１の並列共振周波数と超音波プローブ２の並列共振周波数とが略同じになるように選定されている。尚、超音波プローブ２をそれ自身の並列共振周波数で駆動することによって、超音波プローブ２における整合回路が省略されている。
【００３６】
一方、超音波プローブ２が超音波を受信すると、超音波に応じた電圧（交流電圧）が圧電素子３に励起され、その電圧が第２給電素子４の第１電極４１及び第２電極４２に印加される。第１給電素子１２の第１電極１５及び第２電極１６には、結合容量に応じた電圧値の電圧が励起される。励起された電圧は、第１整合回路１３を介して送受信回路１１に受信される。送受信回路１１は、受信した電圧を増幅及びＡ／Ｄ変換して、デジタル信号として出力する。
【００３７】
このように、超音波装置１００においては、装置本体１と超音波プローブ２との間でワイヤレス給電が行われる。そのため、装置本体１と超音波プローブ２とを物理的に分離することができ、装置本体１と超音波プローブ２とを自由に設置することができる。例えば、超音波プローブ２を対象者の皮膚に接触させて装着する一方、装置本体１を衣服等の上に設置することができる。また、装置本体１と超音波プローブ２とを接続するケーブルが無いので、対象者の日常の動作においてケーブルが邪魔になることもない。さらには、超音波プローブ２を対象者に装着したまま、装置本体１だけをメンテナンスする等、装置本体１と超音波プローブ２とを別々に取り扱うことができる。その結果、超音波装置１００及び超音波プローブ２の取扱における煩雑さを低減することができる。
【００３８】
また、第２給電素子４と圧電素子３とを積層させている。これにより、超音波プローブ２を薄く、コンパクトに形成することができる。
【００３９】
さらには、超音波プローブ２において、第２給電素子４の電極と圧電素子３の電極とが兼用されているため、超音波プローブ２の部品点数を削減することができると共に、超音波プローブ２を小型化することができる。特に、超音波プローブ２を薄くすることができ、ひいては、超音波プローブ２の密着性を向上させることができる。つまり、超音波プローブ２を薄くすることによって、超音波プローブ２に可撓性を持たせることができる。これにより、超音波プローブ２を人体に装着する際に、超音波プローブ２と人体との密着性を向上させることができ、その結果、超音波プローブ２と人体との間の超音波の透過性を向上させることができる。
【００４０】
より詳しくは、圧電体３３と誘電体４３とを積層させ、圧電体３３及び誘電体４３を第１電極４１と第２電極４２とで挟み込んでいる。つまり、圧電体３３及び誘電体４３を積層させることによって、第２給電素子４の一対の電極の両方を、圧電素子３の一対の電極と兼用している。第２給電素子４の電極と圧電素子３の電極とを兼用しない場合には、少なくとも合計４つの電極が必要になる。しかし、超音波プローブ２においては、２つの電極を省略することができる。これにより、超音波プローブ２をより薄く形成することができる。
【００４１】
さらに、第１電極４１は、圧電素子３のバッキング材としても機能するため、バッキング材を別途設ける構成と比較して、部品点数を削減できると共に、超音波プローブ２をより薄く形成することができる。
【００４２】
また、超音波プローブ２を装置本体１の並列共振周波数で駆動することによって、超音波プローブ２の整合回路を省略することができる。この点においても、超音波プローブ２の部品点数を削減できると共に、超音波プローブ２をさらに薄く形成することができる。
【００４３】
以上のように、超音波装置１００は、超音波を送受信する圧電素子３を有する超音波プローブ２と、超音波プローブ２に給電する装置本体１とを備え、超音波プローブ２は、圧電素子３を駆動する電力を電界結合によって受け取る第２給電素子４をさらに有している。
【００４４】
つまり、超音波プローブ２は、超音波を送受信する圧電素子３と、圧電素子３を駆動する電力を電界結合によって受け取る第２給電素子４とを備えている。
【００４５】
この構成によれば、装置本体１と超音波プローブ２との間で電界結合によるワイヤレス給電が可能となる。そのため、装置本体１と超音波プローブ２とを接続するケーブルが不要となり、超音波装置１００及び超音波プローブ２の取扱における煩雑さを軽減することができる。
【００４６】
さらに、圧電素子３と第２給電素子４とは、積層されている。
【００４７】
この構成によれば、超音波プローブ２の小型化を図ることができる。特に、超音波プローブ２を薄く形成することができるので、圧電素子３及び第２給電素子４を構成する部品の剛性しだいでは超音波プローブ２に可撓性を持たせることができる。その結果、超音波プローブ２と皮膚との密着性を向上させることができ、超音波の送受信感度を向上させることができる。
【００４８】
具体的には、第２給電素子４は、一対の第１電極４１及び第２電極４２と、第１電極４１と第２電極４２との間に配置された誘電体４３とを有し、圧電素子３は、一対の第３電極３１及び第４電極３２と、第３電極３１と第４電極３２との間に配置された圧電体３３とを有している。
【００４９】
また、第１電極４１及び第３電極３１は、１つの電極で構成され、第２電極４２及び第４電極３２は、１つの電極で構成され、誘電体４３と圧電体３３とは、積層され、第１電極４１及び第３電極３１と第２電極４２及び第４電極３２との間に配置される。
【００５０】
この構成によれば、第１電極４１と第３電極３１とが共通化され、第２電極４２と第４電極３２とが共通化されているので、超音波装置１００及び超音波プローブ２の部品点数を削減することができると共に、超音波プローブ２の小型化・薄型化を図ることができる。
【００５１】
−変形例１−
続いて、変形例１に係る超音波装置２００について説明する。図３は、超音波装置２００の概略的な断面図である。
【００５２】
超音波装置２００は、超音波プローブ２０２の構成が超音波装置１００の超音波プローブ２と異なる。超音波装置２００の装置本体１は、超音波装置１００の装置本体１と同様の構成をしている。以下、超音波装置２００のうち、超音波装置１００と構成が異なる部分を中心に説明する。超音波装置２００のうち、超音波装置１００と同様の構成については、超音波装置１００と同様の符号を付し、説明を省略する。
【００５３】
超音波プローブ２０２は、超音波を送受信する圧電素子２０３と、装置本体１との間で電界結合によるワイヤレス給電を行う第２給電素子２０４とを有している。ただし、圧電素子２０３は、第２給電素子２０４としても機能する（換言すると、第２給電素子２０４は、圧電素子２０３としても機能する）。
【００５４】
詳しくは、圧電素子２０３は、一対の第３電極２３１及び第４電極２３２と、圧電体２３３と、バッキング材２３４とを有している。圧電素子２０３は、全体として、平板状に形成されている。また、第２給電素子２０４は、一対の第１電極２４１及び第２電極２４２と、誘電体２４３とを有している。
【００５５】
ここで、第３電極２３１と第１電極２４１とは、１つの電極で構成され、第４電極２３２と第２電極２４２とは、１つの電極で構成されている。つまり、第１電極２４１は、第３電極２３１としても機能し、第２電極２４２は、第４電極２３２としても機能する（換言すると、第３電極２３１は、第１電極２４１としても機能し、第４電極２３２は、第２電極２４２としても機能する）。圧電体２３３と誘電体２４３とは、１つの部材で構成されている。具体的には、圧電体２３３は、圧電体であって且つ、比較的損失が小さい低損失誘電体であり、誘電体２４３としても機能する（換言すると、誘電体２４３は、圧電体２３３としても機能する）。
【００５６】
以下、第３電極２３１の説明は、第１電極２４１の説明でもあり、第４電極２３２の説明は、第２電極２４２の説明でもあり、圧電体２３３の説明は、誘電体２４３の説明でもある。
【００５７】
圧電体２３３は、セラミック又はポリマー系（ＰＶＤＦ又はポリ乳酸等）の圧電体且つ誘電体である。圧電体２３３は、略方形の平板状に形成されている。
【００５８】
第３電極２３１及び第４電極２３２は、略方形の平板状に形成されている。第３電極２３１は、圧電体２３３の一方の面（装置本体１に近い方の面）に配置されている。第４電極２３２は、圧電体２３３の他方の面（装置本体１から遠い方の面）に配置されている。このように、第３電極２３１及び第４電極２３２は、圧電体２３３を挟み込んでいる。
【００５９】
第３電極２３１の大きさ（面積）は、第４電極２３２の大きさ（面積）、圧電体２３３の大きさ（面積）よりも小さい。つまり、圧電素子２０３の厚み方向に見た場合に、圧電体２３３及び第４電極２３２は、第３電極２３１よりも外側にはみ出している。つまり、圧電素子２０３が第２給電素子２０４として機能するために、第３電極２３１は、装置本体１の第１電極１５と対向し、第４電極２３２は、装置本体１の第２電極１５と対向するように構成され、第３電極２３１と第４電極２３２との間に誘電体としても機能する圧電体２３３が配置されている。
【００６０】
バッキング材２３４は、平板状に形成されている。バッキング材２３４の大きさ（面積）は、圧電体２３３の大きさ（面積）と略同じである。バッキング材２３４は、第３電極２３１の一方の面（装置本体１に近い方の面）に配置されている。尚、圧電体２３３の材料によっては、バッキング材２３４を省略することができる。例えば、圧電体２３３がセラミックのように剛性が高い材料で形成されている場合には、バッキング材２３４を省略することができる。
【００６１】
このように、超音波プローブ２０２においては、装置本体１側から、バッキング材２３４、第３電極２３１（第１電極２４１）、圧電体２３３（誘電体２４３）、第４電極２３２（第２電極２４２）が順番に積層されている。超音波プローブ２０２は、防水被膜２８によって被覆されている。つまり、バッキング材２３４、第３電極２３１（第１電極２４１）、圧電体２３３（誘電体２４３）、第４電極２３２（第２電極２４２）は、防水被膜２８に被覆され、外側に露出していない。
【００６２】
図４は、超音波装置２００の等価回路を示す回路図である。
【００６３】
装置本体１の回路構成は、超音波装置１００と同じである。超音波プローブ２０２の第３電極２３１と第４電極２３２との間には、圧電体２３３が接続されている。つまり、超音波プローブ２０２を超音波プローブ２と比較すると、第２コンデンサＣ２が省略されている。実際には、第１電極２４１と第３電極２３２とは１つの電極であるが、等価回路においては、第１電極２４１と第３電極２３２とは、分離して図示されている。また、実際には、第２電極２４２と第４電極２３２とは１つの電極であるが、等価回路においては、第２電極２４２と第４電極２３２とは、分離して図示されている。
【００６４】
続いて、超音波装置２００の動作について説明する。
【００６５】
送受信回路１１がパルス電圧を出力すると、トランスＴ１の一次巻線Ｌ１にパルス電圧が印加される。このとき、パルス電圧の周波数は、トランスＴ１の二次巻線Ｌ２と第１コンデンサＣ１とで形成されるＬＣ回路の並列共振周波数と略同じ周波数に設定されている。一次巻線Ｌ１に印加されたパルス電圧は、一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２との巻数比に応じて昇圧され、第１給電素子１２の第１電極１５及び第２電極１６に印加される。圧電素子２０３は、第２給電素子２０４としても機能するので、第３電極２３１及び第４電極２３２には、結合容量に応じた電圧値のパルス電圧が励起される。励起されたパルス電圧によって圧電素子２０３が駆動され、圧電素子２０３は、パルス電圧に応じた超音波を送信する。
【００６６】
ここで、超音波プローブ２０２の並列共振周波数（即ち、圧電素子２０３の並列共振周波数）と、トランスＴ１の二次巻線Ｌ２と第１コンデンサＣ１とで形成されるＬＣ回路の並列共振周波数とは、略同じに設定されている。つまり、超音波プローブ２０２は、自身の並列共振周波数で駆動される。二次巻線Ｌ２、第１コンデンサＣ１、及び圧電素子２０３は、装置本体１の並列共振周波数と超音波プローブ２０２の並列共振周波数とが略同じになるように選定されている。尚、超音波プローブ２０２をそれ自身の並列共振周波数で駆動することによって、超音波プローブ２０２における整合回路が省略されている。
【００６７】
一方、超音波プローブ２０２が超音波を受信すると、超音波に応じた電圧（交流電圧）が圧電素子２０３に励起され、その電圧が第３電極２３１及び第４電極２３２に印加される。第１給電素子１２の第１電極１５及び第２電極１６には、結合容量に応じた電圧値の電圧が励起される。励起された電圧は、第１整合回路１３を介して送受信回路１１に受信される。送受信回路１１は、受信した電圧を増幅及びＡ／Ｄ変換して、デジタル信号として出力する。
【００６８】
このように、超音波装置２００においては、装置本体１と超音波プローブ２０２との間でワイヤレス給電が行われる。
【００６９】
以上のように、超音波装置２００においては、第２給電素子２０４は、一対の第１電極２４１及び第２電極２４２と、第１電極２４１と第２電極２４２との間に配置された誘電体２４３とを有し、圧電素子２０３は、一対の第３電極２３１及び第４電極２３２と、第３電極２３１と第４電極２３２との間に配置された圧電体２３３とを有し、第１電極２４１及び前記第３電極２３１は、１つの電極で構成され、第２電極２４２及び第４電極２３２は、１つの電極で構成され、誘電体２４３及び圧電体２３３は、１つの部材で構成されている。
【００７０】
この構成によれば、圧電素子２０３は、第２給電素子２０４として機能する。換言すると、第２給電素子２０４は、圧電素子２０３として機能する。その結果、超音波装置２００及び超音波プローブ２０２の部品点数を削減することができると共に、超音波プローブ２０２の小型化・薄型化を図ることができる。
【００７１】
−変形例２−
続いて、変形例２に係る超音波装置３００について説明する。図５は、超音波装置３００の概略的な断面図である。
【００７２】
超音波装置３００は、超音波プローブ３０２の構成が超音波装置１００の超音波プローブ２と異なる。超音波装置３００の装置本体１は、超音波装置１００の装置本体１と同様の構成をしている。以下、超音波装置３００のうち、超音波装置１００と構成が異なる部分を中心に説明する。超音波装置３００のうち、超音波装置１００と同様の構成については、超音波装置１００と同様の符号を付し、説明を省略する。
【００７３】
超音波プローブ３０２は、超音波を送受信する圧電素子３０３と、装置本体１との間で電界結合によるワイヤレス給電を行う第２給電素子３０４とを有している。圧電素子３０３と第２給電素子３０４とは、積層されている。
【００７４】
第２給電素子３０４は、一対の第１電極３４１及び第２電極３４２と、第１電極３４１と第２電極３４２との間に配置される誘電体３４３とを有している。第２給電素子３０４は、全体として、略方形の平板状に形成されている。誘電体３４３は、比較的損失が小さい低損失誘電体であって、略方形の平板状に形成されている。
【００７５】
第１電極３４１及び第２電極３４２は、平板状に形成されている。第１電極３４１は、誘電体３４３の一方の面（装置本体１に近い方の面）に配置されている。第２電極３４２は、誘電体３４３の他方の面（装置本体１から遠い方の面）に配置されている。このように、第１電極３４１及び第２電極３４２は、誘電体３４３を挟み込んでいる。
【００７６】
第１電極３４１の大きさ（面積）は、第２電極３４２の大きさ（面積）よりも小さい。つまり、第２給電素子３０４の厚み方向に見た場合に、第２電極３４２は、第１電極３４１よりも外側にはみ出している。
【００７７】
圧電素子３０３は、一対の第３電極３３１及び第４電極３３２と、第３電極３３１と第４電極３３２との間に配置される圧電体３３３と、バッキング材３３４とを有している。
【００７８】
圧電体３３３は、セラミック又はポリマー系（ＰＶＤＦ又はポリ乳酸等）の圧電体である。圧電体３３３は、平板状に形成されている。
【００７９】
第３電極３３１及び第４電極３３２は、平板状に形成されている。第３電極３３１は、圧電体３３３の一方の面（装置本体１から遠い方の面）に配置されている。第４電極３３２は、圧電体３３３の他方の面（装置本体１に近い方の面）に配置されている。このように、第３電極３３１及び第４電極３３２は、圧電体３３３を挟み込んでいる。第３電極３３１及び第４電極３３２は、圧電体３３３の略全面を覆っている。
【００８０】
バッキング材３３４は、平板状に形成されている。バッキング材３３４の大きさ（面積）は、圧電体３３３の大きさ（面積）と略同じである。バッキング材３３４は、第４電極３３２の一方の面（装置本体１に近い方の面）に配置されている。バッキング材３３４のうち、第４電極３３２と反対側の面には、第２給電素子３０４の第２電極３４２が配置されている。つまり、バッキング材３３４は、第２給電素子３０４の第２電極３４２と圧電素子３０３の第４電極３３２とで挟み込まれている。
【００８１】
このように、超音波プローブ３０２においては、装置本体１側から、第１電極３４１、誘電体３４３、第２電極３４２、バッキング材３３４、第４電極３３２、圧電体３３３、第３電極３３１が順番に積層されている。
【００８２】
第２給電素子３０４の第１電極３４１と圧電素子３０３の第３電極３３１とは、第２整合回路３５２を介して接続されている。第２給電素子３０４の第２電極３４２と圧電素子３０３の第４電極３３２とは、第３整合回路３５３を介して接続されている。第２整合回路３５２及び第３整合回路３５３はそれぞれ、コイルで構成されている。第２整合回路３５２及び第３整合回路３５３は、整合回路の一例である。
【００８３】
第２整合回路３５２は、誘電体３４３のうち第１電極３４１が配置された面に配置され、第１電極３４１と電気的に接続されている。圧電素子３０３の第３電極３３１には、延長部３３５が設けられ、延長部３３５が第２整合回路３５２に電気的に接続されている。延長部３３５は、圧電体３３３よりも外側に延びた後、圧電体３３３の厚み方向に屈曲して、第２整合回路３５２まで延びている。延長部３３５のうち圧電体３３３の厚み方向に延びる部分と、第２電極３４２、バッキング材３３４、第４電極３３２及び圧電体３３３の端縁との間の隙間は、誘電体３４３で埋められている。この誘電体３４３によって、第３電極３３１と第２電極３４２及び第４電極３３２とが確実に絶縁される。
【００８４】
第３整合回路３５３は、バッキング材３３４のうち第２給電素子３０４が配置された面に配置され、第２電極３４２と電気的に接続されている。圧電素子３０３の第４電極３３２には、延長部３３６が設けられ、延長部３３６が第３整合回路３５３に電気的に接続されている。延長部３３６は、バッキング材３３４の厚み方向に屈曲して、第３整合回路３５３まで延びている。
【００８５】
このように、第２整合回路３５２及び第３整合回路３５３は、超音波プローブ３０２において超音波の送受信を行う対象物との接触面、即ち、第３電極３３１の下面以外の部分に配置されている。このため、第２整合回路３５２及び第３整合回路３５３に対する防水対策が施しやすくなる。
【００８６】
超音波プローブ３０２は、防水被膜２８によって被覆されている。つまり、第１電極３４１、誘電体３４３、第２電極３４２、バッキング材３３４、第４電極３３２、圧電体３３３、第３電極３３１、第２整合回路３５２及び第３整合回路３５３は、防水被膜２８に被覆され、外側に露出していない。
【００８７】
図６は、超音波装置３００の等価回路を示す回路図である。
【００８８】
装置本体１の回路構成は、超音波装置１００と同じである。超音波プローブ３０２の第１電極３４１と第２電極３４２との間には、第２コンデンサＣ２が接続されている。誘電体３４３が、第２コンデンサＣ２に相当する。第１電極３４１には、第２整合回路３５２を介して第３電極３３１が接続されている。第２電極３４２には、第３整合回路３５３を介して第４電極３３２が接続されている。
【００８９】
続いて、超音波装置３００の動作について説明する。
【００９０】
送受信回路１１がパルス電圧を出力すると、トランスＴ１の一次巻線Ｌ１にパルス電圧が印加される。このとき、パルス電圧の周波数は、トランスＴ１の二次巻線Ｌ２と第１コンデンサＣ１とで形成されるＬＣ回路の並列共振周波数と略同じ周波数に設定されている。一次巻線Ｌ１に印加されたパルス電圧は、一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２との巻数比に応じて昇圧され、第１給電素子１２の第１電極１５及び第２電極１６に印加される。第２給電素子３０４の第１電極３４１及び第２電極３４２には、結合容量に応じた電圧値のパルス電圧が励起される。励起されたパルス電圧によって圧電素子３０３が駆動され、圧電素子３０３は、パルス電圧に応じた超音波を送信する。
【００９１】
ここで、超音波プローブ３０２の直列共振周波数（即ち、第２整合回路３５２、第３整合回路３５３及び圧電素子３０３の直列共振周波数）と、トランスＴ１の二次巻線Ｌ２と第１コンデンサＣ１とで形成されるＬＣ回路の並列共振周波数とは、略同じに設定されている。つまり、超音波プローブ３０２は、自身の直列共振周波数で駆動される。二次巻線Ｌ２、第１コンデンサＣ１、第２整合回路３５２、第３整合回路３５３及び圧電素子３０３は、装置本体１の並列共振周波数と超音波プローブ３０２の直列共振周波数とが略同じになるように選定されている。
【００９２】
一方、超音波プローブ３０２が超音波を受信すると、超音波に応じた電圧（交流電圧）が圧電素子３０３に励起され、その電圧が第１電極３４１及び第２電極３４２に印加される。第１給電素子１２の第１電極１５及び第２電極１６には、結合容量に応じた電圧値の電圧が励起される。励起された電圧は、第１整合回路１３を介して送受信回路１１に受信される。送受信回路１１は、受信した電圧を増幅及びＡ／Ｄ変換して、デジタル信号として出力する。
【００９３】
このように、超音波装置３００においては、装置本体１と超音波プローブ３０２との間でワイヤレス給電が行われる。
【００９４】
以上のように、超音波装置３００の超音波プローブ３０２においては、圧電素子３０４と第２給電素子３０３とは、バッキング材３３４を介して積層されている。
【００９５】
この構成によれば、超音波装置３００及び超音波プローブ３０２の小型化・薄型化を図ることができる。
【００９６】
また、超音波プローブ３０２は、第２給電素子３０４と圧電素子３０４とのインピーダンスを整合させる第２整合回路３５２及び第３整合回路３５３をさらに有し、第２整合回路３５２及び第３整合回路３５３は、超音波プローブ３０２において、超音波の送受信を行う対象物との接触面以外の部分に配置されている。
【００９７】
この構成によれば、第２整合回路３５２及び第３整合回路３５３の防水対策が施しやすくなる。
【００９８】
−変形例３−
続いて、変形例３に係る超音波装置４００について説明する。図７は、超音波装置４００の概略的な断面図である。
【００９９】
超音波装置４００は、超音波プローブ４０２の構成が超音波装置１００の超音波プローブ２と異なる。超音波装置４００の装置本体１は、超音波装置１００の装置本体１と同様の構成をしている。以下、超音波装置４００のうち、超音波装置１００と構成が異なる部分を中心に説明する。超音波装置４００のうち、超音波装置１００と同様の構成については、超音波装置１００と同様の符号を付し、説明を省略する。
【０１００】
超音波プローブ４０２は、超音波を送受信する圧電素子４０３と、装置本体１との間で電界結合によるワイヤレス給電を行う第２給電素子４０４とを有している。圧電素子４０３と第２給電素子４０４とは、積層されている。
【０１０１】
第２給電素子４０４は、一対の第１電極４４１及び第２電極４４２と、第１電極４４１と第２電極４４２との間に配置される誘電体４４３とを有している。第２給電素子４０４は、全体として、略方形の平板状に形成されている。誘電体４４３は、比較的損失が小さい低損失誘電体であって、略方形の平板状に形成されている。
【０１０２】
第１電極４４１及び第２電極４４２は、平板状に形成されている。第１電極４４１は、誘電体４４３の一方の面（装置本体１に近い方の面）に配置されている。第２電極４４２は、誘電体４４３の他方の面（装置本体１から遠い方の面）に配置されている。このように、第１電極４４１及び第２電極４４２は、誘電体４４３を挟み込んでいる。
【０１０３】
第１電極４４１の大きさ（面積）は、第２電極４４２の大きさ（面積）よりも小さい。つまり、第２給電素子４０４の厚み方向に見た場合に、第２電極４４２は、第１電極４４１よりも外側にはみ出している。
【０１０４】
圧電素子４０３は、一対の第３電極４３１及び第４電極４３２と、第３電極４３１と第４電極４３２との間に配置される圧電体４３３とを有している。
【０１０５】
圧電体４３３は、セラミック又はポリマー系（ＰＶＤＦ又はポリ乳酸等）の圧電体である。圧電体４３３は、平板状に形成されている。
【０１０６】
第４電極４３１は、平板状に形成されている。第１電極４３１は、圧電体３３の一方の面（装置本体１から遠い方の面）に配置されている。
【０１０７】
第４電極４３２と第２給電素子４０４の第２電極４４２とは、１つの電極で構成されている。つまり、第２電極４４２は、第４電極４３２としても機能する（換言すると、第４電極４３２は、第２電極４４２としても機能する）。圧電体４３３は、第３電極４３１と第２電極４４２、即ち、第４電極４３２とで挟まれている。第３電極４３１及び第４電極４３２は、圧電体４３３の略全面を覆っている。
【０１０８】
また、第４電極４３２（第２電極４４２）は、圧電素子４０３のバッキング材としても機能する。そのため、第４電極４３２の厚みは、第３電極４３１に比べて厚くなっている。尚、圧電体４３３の材質によっては、第４電極４３２は、バッキング材としての機能を奏さなくてもよい。例えば、圧電体４３３がセラミックのように剛性が高い材質で形成されている場合には、第４電極４３２のバッキング材としての機能を省略することができる。
【０１０９】
このように、超音波プローブ４０２においては、装置本体１側から、第１電極４４１、誘電体４４３、第２電極４４２（第４電極４３２）、圧電体４３３、第３電極４３１が順番に積層されている。
【０１１０】
第２給電素子４０４の第１電極４４１と圧電素子４０３の第３電極４３１とは、第２整合回路４５２を介して接続されている。第２整合回路４５２は、コイルで構成されている。
【０１１１】
第２整合回路４５２は、誘電体４４３のうち第１電極４４１が配置された面に配置され、第１電極４４１と電気的に接続されている。圧電素子４０３の第３電極４３１には、延長部４３５が設けられ、延長部４３５が第２整合回路４５２に電気的に接続されている。延長部４３５は、圧電体４３３よりも外側に延びた後、圧電体４３３の厚み方向に屈曲して、第２整合回路４５２まで延びている。延長部４３５のうち圧電体４３３の厚み方向に延びる部分と、圧電体４３３及び第４電極４３２（第２電極４４２）の端縁との間の隙間は、誘電体４４３で埋められている。この誘電体４４３によって、第３電極４３１と第４電極４３２とが確実に絶縁される。
【０１１２】
超音波プローブ４０２は、防水被膜２８によって被覆されている。つまり、第１電極４４１、誘電体４４３、第２電極４４２（第４電極４３２）、圧電体４３３、第３電極４３１及び第２整合回路４５２は、防水被膜２８に被覆され、外側に露出していない。
【０１１３】
図８は、超音波装置４００の等価回路を示す回路図である。
【０１１４】
装置本体１の回路構成は、超音波装置１００と同じである。超音波プローブ４０２の第１電極４４１と第２電極４４２との間には、第２コンデンサＣ２が接続されている。誘電体４４３が、第２コンデンサＣ２に相当する。第１電極４４１は、第２整合回路４５２を介して第３電極４３１と接続されている。実際には、第２電極４４２と第４電極４３２とは１つの電極であるが、等価回路においては、第２電極４４２と第４電極４３２とは、分離して図示されている。
【０１１５】
続いて、超音波装置４００の動作について説明する。
【０１１６】
送受信回路１１がパルス電圧を出力すると、トランスＴ１の一次巻線Ｌ１にパルス電圧が印加される。このとき、パルス電圧の周波数は、トランスＴ１の二次巻線Ｌ２と第１コンデンサＣ１とで形成されるＬＣ回路の並列共振周波数と略同じ周波数に設定されている。一次巻線Ｌ１に印加されたパルス電圧は、一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２との巻数比に応じて昇圧され、第１給電素子１２の第１電極１５及び第２電極１６に印加される。第２給電素子４０４の第１電極４４１及び第２電極４４２には、結合容量に応じた電圧値のパルス電圧が励起される。励起されたパルス電圧によって圧電素子４０３が駆動され、圧電素子４０３は、パルス電圧に応じた超音波を送信する。
【０１１７】
ここで、超音波プローブ４０２の直列共振周波数（即ち、第２整合回路４５２及び圧電素子４０３の直列共振周波数）と、トランスＴ１の二次巻線Ｌ２と第１コンデンサＣ１とで形成されるＬＣ回路の並列共振周波数とは、略同じに設定されている。つまり、超音波プローブ４０２は、自身の直列共振周波数で駆動される。二次巻線Ｌ２、第１コンデンサＣ１、第２整合回路４５２及び圧電素子４０３は、装置本体１の並列共振周波数と超音波プローブ４０２の直列共振周波数とが略同じになるように選定されている。
【０１１８】
一方、超音波プローブ４０２が超音波を受信すると、超音波に応じた電圧（交流電圧）が圧電素子４０３に励起され、その電圧が第１電極４４１及び第２電極４４２に印加される。第１給電素子１２の第１電極１５及び第２電極１６には、結合容量に応じた電圧値の電圧が励起される。励起された電圧は、第１整合回路１３を介して送受信回路１１に受信される。送受信回路１１は、受信した電圧を増幅及びＡ／Ｄ変換して、デジタル信号として出力する。
【０１１９】
このように、超音波装置４００においては、装置本体１と超音波プローブ４０２との間でワイヤレス給電が行われる。
【０１２０】
以上のように、超音波装置４００は、第２電極４４２及び第４電極４３２は、１つの電極で構成され、誘電体４４３は、第１電極４４１と第２電極４４２及び第４電極４３２との間に配置され、圧電体４３３は、第２電極４４２及び第４電極４３２と第３電極４３１との間に配置されている。
【０１２１】
この構成によれば、第２電極４４２と第４電極４３２とが共通化されているので、超音波装置４００及び超音波プローブ４０２の部品点数を削減することができると共に、超音波プローブ４０２の小型化・薄型化を図ることができる。
【０１２２】
−変形例４−
続いて、変形例４に係る超音波装置５００について説明する。図９は、超音波装置５００の概略的な断面図である。
【０１２３】
超音波装置５００は、超音波プローブ５０２の構成が超音波装置１００の超音波プローブ２と異なる。超音波装置５００の装置本体は、超音波装置１００の装置本体１と同様の構成をしている。以下、超音波装置５００のうち、超音波装置１００と構成が異なる部分を中心に説明する。超音波装置５００のうち、超音波装置１００と同様の構成については、超音波装置１００と同様の符号を付し、説明を省略する。
【０１２４】
超音波プローブ５０２は、超音波を送受信する圧電素子５０３と、装置本体１との間で電界結合によるワイヤレス給電を行う第２給電素子５０４とを有している。圧電素子５０３と第２給電素子５０４とは、積層されている。
【０１２５】
第２給電素子５０４は、一対の第１電極５４１及び第２電極５４２と、第１電極５４１と第２電極５４２との間に配置される誘電体５４３とを有している。第２給電素子５０４は、全体として、略方形の平板状に形成されている。誘電体５４３は、比較的損失が小さい低損失誘電体であって、略方形の平板状に形成されている。
【０１２６】
圧電素子５０３は、一対の第３電極５３１及び第４電極５３２と、第３電極５３１と第４電極５３２との間に配置される圧電体５３３とを有している。ただし、第３電極５３１と第１電極５４１とは、１つの電極で構成され、第４電極５３２と第２電極５４２とは、１つの電極で構成されている。つまり、第１電極５４１は、第３電極５３１としても機能し、第２電極５４２は、第４電極５３２としても機能する（換言すると、第３電極５３１は、第１電極５４１としても機能し、第４電極５３２は、第２電極５４２としても機能する）。
【０１２７】
圧電体５３３は、セラミック又はポリマー系（ＰＶＤＦ又はポリ乳酸等）の圧電体である。圧電体５３３は、略方形の平板状に形成されている。圧電体５３３と誘電体５４３とは、積層されている。より詳しくは、圧電体５３３と誘電体５４３とは、直接重ね合わせられている。
【０１２８】
第１電極５４１及び第２電極５４２は、略方形の平板状に形成されている。第１電極５４１は、誘電体５４３の一方の面（装置本体１に近い方の面）、即ち、誘電体５４３のうち圧電体５３３から遠い方の面に配置されている。第２電極５４２は、圧電体５３３の一方の面（装置本体１から遠い方の面）、即ち、圧電体５３３のうち誘電体５４３から遠い方の面に配置されている。このように、第１電極５４１及び第２電極５４２は、積層された圧電体５３３及び誘電体５４３を挟み込んでいる。
【０１２９】
第１電極５４１の大きさ（面積）は、第２電極５４２の大きさ（面積）、誘電体５４３の大きさ（面積）及び圧電体５３３の大きさ（面積）よりも小さい。つまり、第２給電素子５０４の厚み方向に見た場合に、誘電体５４３、圧電体５３３及び第２電極５４２は、第１電極５４１よりも外側にはみ出している。
【０１３０】
第１電極５４１は、圧電素子５０３のバッキング材としても機能する。そのため、第１電極５４１の厚みは、第２電極５４２の厚みよりも厚くなっている。尚、圧電体５３３の材料によっては、第１電極５４１は、バッキング材としての機能を有しなくてもよい。例えば、圧電体５３３がセラミックのように剛性が高い材料で形成されている場合には、第１電極５４１のバッキング材としての機能を省略することができる。
【０１３１】
このように、超音波プローブ５０２においては、装置本体１側から、第１電極５４１（第３電極５３１）、誘電体５４３、圧電体５３３、第２電極５４２（第４電極５３２）が順番に積層されている。
【０１３２】
第１電極５４１と第４電極５３２とは、第２整合回路５５２を介して接続されている。第２整合回路５５２は、コイルで構成されている。
【０１３３】
第２整合回路５５２は、誘電体５４３のうち第１電極５４１が配置された面に配置され、第１電極５４１と電気的に接続されている。第４電極５３２には、延長部５３５が設けられ、延長部５３５が第２整合回路５５２に電気的に接続されている。延長部５３５は、圧電体５３３よりも外側に延びた後、圧電体５３３の厚み方向に屈曲して、第２整合回路５５２まで延びている。延長部５３５のうち圧電体５３３の厚み方向に延びる部分と、圧電体５３３の端縁との間の隙間は、誘電体５４３で埋められている。
【０１３４】
超音波プローブ５０２は、防水被膜２８によって被覆されている。つまり、第１電極５４１（第３電極５３１）、誘電体５４３、圧電体５３３、第２電極５４２（第４電極５３２）は、防水被膜２８に被覆され、外側に露出していない。
【０１３５】
超音波装置５００の等価回路は、図８の超音波装置４００の等価回路と実質的に同じである。ただし、第１電極５４１に第２整合回路５５２を介して接続されるのは、第４電極５３２であり、第２電極５４３と導通しているのは、第３電極５３１である。
【０１３６】
続いて、超音波装置５００の動作について説明する。
【０１３７】
送受信回路１１がパルス電圧を出力すると、トランスＴ１の一次巻線Ｌ１にパルス電圧が印加される。このとき、パルス電圧の周波数は、トランスＴ１の二次巻線Ｌ２と第１コンデンサＣ１とで形成されるＬＣ回路の並列共振周波数と略同じ周波数に設定されている。一次巻線Ｌ１に印加されたパルス電圧は、一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２との巻数比に応じて昇圧され、第１給電素子１２の第１電極１５及び第２電極１６に印加される。第２給電素子５０４の第１電極５４１及び第２電極５４２には、結合容量に応じた電圧値のパルス電圧が励起される。励起されたパルス電圧によって圧電素子５０３が駆動され、圧電素子５０３は、パルス電圧に応じた超音波を送信する。
【０１３８】
ここで、超音波プローブ５０２の直列共振周波数（即ち、第２整合回路５５２及び圧電素子５０３の直列共振周波数）と、トランスＴ１の二次巻線Ｌ２と第１コンデンサＣ１とで形成されるＬＣ回路の並列共振周波数とは、略同じに設定されている。つまり、超音波プローブ５０２は、自身の直列共振周波数で駆動される。二次巻線Ｌ２、第１コンデンサＣ１、第２整合回路５５２及び圧電素子５０３は、装置本体１の並列共振周波数と超音波プローブ５０２の直列共振周波数とが略同じになるように選定されている。
【０１３９】
一方、超音波プローブ５０２が超音波を受信すると、超音波に応じた電圧（交流電圧）が圧電素子５０３に励起され、その電圧が第１電極５４１及び第２電極５４２に印加される。第１給電素子１２の第１電極１５及び第２電極１６には、結合容量に応じた電圧値の電圧が励起される。励起された電圧は、第１整合回路１３を介して送受信回路１１に受信される。送受信回路１１は、受信した電圧を増幅及びＡ／Ｄ変換して、デジタル信号として出力する。
【０１４０】
このように、超音波装置５００においては、装置本体１と超音波プローブ５０２との間でワイヤレス給電が行われる。
【０１４１】
以上のように、超音波装置５００においては、第１電極５４１及び第３電極５３１は、１つの電極で構成され、第２電極５４２及び第４電極５３２は、１つの電極で構成され、誘電体５４３と圧電体５３３とは、積層され、第１電極５４１及び第３電極５３１と第２電極５４２及び第４電極５３２との間に配置される。
【０１４２】
この構成によれば、第１電極５４１と第３電極５３１とが共通化され、第２電極５４２と第４電極５３２とが共通化されているので、超音波装置５００及び超音波プローブ５０２の部品点数を削減することができると共に、超音波プローブ５０２の小型化・薄型化を図ることができる。
【０１４３】
《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【０１４４】
前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【０１４５】
例えば、装置本体１の第１給電素子、及び、超音波プローブ２，２０２，３０２，４０２，５０２の第２給電素子の構成は、電界結合によるワイヤレス送電を実現できる限り、任意の構成を採用することができる。
【０１４６】
また、装置本体１の第１整合回路１３は、トランスＴ１を含んでいなくてもよい。例えば、第１整合回路１３は、送受信回路と、第１電極１５及び第２電極１６とのそれぞれを接続するコイルを含んでいてもよい。
【０１４７】
また、第２整合回路、第３整合回路、バッキング材、防水被膜は、適宜変更又は省略してもよい。
【０１４８】
さらに、超音波装置及び超音波プローブの測定対象は、尿量又は便量に限られない。超音波装置及び超音波プローブを体内の任意の対象を測定するのに用いられ得る。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
以上説明したように、ここに開示された技術は、超音波装置及び超音波プローブについて有用である。
【符号の説明】
【０１５０】
１００，２００，３００，４００，５００    超音波装置
１                                        装置本体
３，２０３，３０３，４０３，５０３        圧電素子
３１，２３１，３３１，４３１，５３１      第３電極
３２，２３２，３３２，４３２，５３２      第４電極
３３，２３３，３３３，４３３，５３３      圧電体
４，２０４，３０４，４０４，５０４        第２給電素子（給電素子）
４１，２４１，３４１，４４１，５４１      第１電極
４２，２４２，３４２，４４２，５４２      第２電極
４３，２４３，３４３，４４３，５４３      誘電体
３５２，４５２，５５２                    第２整合回路（整合回路）
３５３                                    第３整合回路（整合回路）
【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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