(57)【要約】  本発明に係る超音波振動子は、電気信号の入力に応じて超音波を出射するとともに、外部から入射した超音波をエコー信号に変換する素子、および素子に積層され、素子と観測対象との音響インピーダンスをマッチングさせる複数の音響整合層を少なくとも有する複数の超音波エレメントと、音響整合層の表面を通過する面に対して素子側と反対側に突出し、複数の超音波エレメントのうち、隣接する超音波エレメント同士を連結する連結部と、を備えた。
2016208631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号の入力に応じて超音波を出射するとともに、外部から入射した超音波をエコー信号に変換する素子、および前記素子に積層され、前記素子と観測対象との音響インピーダンスをマッチングさせる一または複数の音響整合層を少なくとも有する複数の超音波エレメントと、
前記音響整合層の表面を通過する面に対して前記素子側と反対側に突出し、前記複数の超音波エレメントのうち、隣接する前記超音波エレメント同士を連結する連結部と、
を備えたことを特徴とする超音波振動子。
【請求項２】
前記複数の超音波エレメントが、配列方向に沿って湾曲した形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
【請求項３】
前記素子には、グラウンド接地用のグラウンド電極が設けられ、
前記連結部は、導電性材料を用いて形成され、前記グラウンド電極と電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
【請求項４】
前記連結部は、前記音響整合層と同じ材料を用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
【請求項５】
前記超音波エレメントは、複数の音響整合層を有し、
前記連結部は、連結先の音響整合層と同じ材料を用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
【請求項６】
前記素子の動作によって生じる超音波振動を減衰させるバッキング材をさらに備え、
前記連結部は、前記バッキング材と同じ材料を用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
【請求項７】
前記音響整合層を通過した前記超音波を外部に出射する音響レンズをさらに備え、
前記連結部は、前記音響レンズと同じ材料を用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
【請求項８】
請求項１に記載の超音波振動子を先端に備えたことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項９】
前記超音波振動子を先端に有し、被検体内に挿入される挿入部を備えた超音波内視鏡であることを特徴とする請求項８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、超音波を観測対象へ出射するとともに、観測対象で反射された超音波エコーを受信してエコー信号に変換して出力する超音波振動子および超音波プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
観測対象である生体組織または材料の特性を観測するために、超音波を適用することがある。具体的には、超音波振動子が、観測対象に超音波を送信し、その観測対象によって反射された超音波エコーを受信し、超音波観測装置が、受信した超音波エコーに対して所定の信号処理を施すことにより、観測対象の画像や特性に関する情報を取得する。【０００３】
超音波振動子は、電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して観測対象へ照射するとともに、観測対象で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号に変換して出力する素子、および素子に積層され、この素子と観測対象との音響インピーダンスをマッチングさせる音響整合層を少なくとも有する複数のエレメント（超音波エレメント）を備える。例えば、複数の超音波エレメントを所定の方向に沿って並べて、送受信にかかわる超音波エレメントを電子的に切り替えたり、各超音波エレメントの送受信に遅延をかけたりすることで、観測対象から超音波エコーを取得する。【０００４】
このような超音波振動子の作製方法として、圧電材料からなる母材を、バッキング材を構成する材料からなるシートに接着し、母材をダイシングにより分割することによって複数の圧電素子を形成する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１では、複数の圧電素子が形成されたシートを圧電素子の配列方向に沿って湾曲し、曲面を有するバッキング材に接着することで、コンベックス型の超音波振動子を作製している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２６４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、各超音波エレメントの指向特性（エレメントファクタ：Element  Factor）を向上するためには、隣接する超音波エレメント間の超音波の出射側が完全に分断されていることが好ましい。特許文献１では、超音波の出射側からダイシングして超音波エレメント間が完全に分断されるように作製している。しかしながら、複数の超音波エレメントが配列されたシートを湾曲させた場合は、隣接する超音波エレメントにおいて、シートに接着されている側と異なる側、すなわち、超音波の出射側のピッチが、ダイシングにより分割された際のピッチよりも大きくなってしまう。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、超音波エレメントの指向特性を向上するとともに、超音波エレメントを配列方向に沿って湾曲させた際の超音波を出射する側の超音波エレメントのピッチを分割時のピッチに維持することができる超音波振動子および超音波プローブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る超音波振動子は、電気信号の入力に応じて超音波を出射するとともに、外部から入射した超音波をエコー信号に変換する素子、および前記素子に積層され、前記素子と観測対象との音響インピーダンスをマッチングさせる一または複数の音響整合層を少なくとも有する複数の超音波エレメントと、前記音響整合層の表面を通過する面に対して前記素子側と反対側に突出し、前記複数の超音波エレメントのうち、隣接する前記超音波エレメント同士を連結する連結部と、を備えたことを特徴とする。【０００９】
また、本発明に係る超音波振動子は、上記発明において、前記複数の超音波エレメントが、配列方向に沿って湾曲した形状をなすことを特徴とする。【００１０】
また、本発明に係る超音波振動子は、上記発明において、前記素子には、グラウンド接地用のグラウンド電極が設けられ、前記連結部は、導電性材料を用いて形成され、前記グラウンド電極と電気的に接続することを特徴とする。【００１１】
また、本発明に係る超音波振動子は、上記発明において、前記連結部は、前記音響整合層と同じ材料を用いて形成されることを特徴とする。【００１２】
また、本発明に係る超音波振動子は、上記発明において、前記超音波エレメントは、複数の音響整合層を有し、前記連結部は、連結先の音響整合層と同じ材料を用いて形成されることを特徴とする。【００１３】
また、本発明に係る超音波振動子は、上記発明において、前記素子の動作によって生じる超音波振動を減衰させるバッキング材をさらに備え、前記連結部は、前記バッキング材と同じ材料を用いて形成されることを特徴とする。【００１４】
また、本発明に係る超音波振動子は、上記発明において、前記音響整合層を通過した前記超音波を外部に出射する音響レンズをさらに備え、前記連結部は、前記音響レンズと同じ材料を用いて形成されることを特徴とする。【００１５】
また、本発明に係る超音波プローブは、上記の発明に係る超音波振動子を先端に備えたことを特徴とする。【００１６】
また、本発明に係る超音波プローブは、上記発明において、前記超音波振動子を先端に有し、被検体内に挿入される挿入部を備えた超音波内視鏡であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、超音波エレメントの指向特性を向上するとともに、超音波エレメントを配列方向に沿って湾曲させた際の超音波を出射する側の超音波エレメントのピッチを分割時のピッチに維持することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムを模式的に示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に係る超音波振動子の構成を模式的に示す斜視図である。
【図４】図４は、図３に示す矢視Ａ方向からみた超音波振動子の構成を模式的に示す平面図である。
【図５】図５は、図３に示す矢視Ｂ方向からみた超音波振動子の構成を模式的に示す平面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態１に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態１に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態１の変形例に係る超音波振動子の構成を模式的に示す平面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態２に係る超音波振動子の構成を模式的に示す斜視図である。
【図１２】図１２は、図１１に示す矢視Ｃ方向からみた超音波振動子の構成を模式的に示す平面図である。
【図１３】図１３は、図１１に示す矢視Ｄ方向からみた超音波振動子の構成を模式的に示す平面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態２に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態２に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態２に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施の形態３に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施の形態３に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施の形態３の変形例１に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施の形態３の変形例１に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施の形態３の変形例２に係る超音波振動子の要部の構成を模式的に示す上面図である。
【図２２】図２２は、本発明の実施の形態３の変形例３に係る超音波振動子の要部の構成を模式的に示す上面図である。
【図２３】図２３は、本発明の実施の形態３の変形例４に係る超音波振動子の要部の構成を模式的に示す上面図である。
【図２４】図２４は、本発明の実施の形態３の変形例５に係る超音波振動子の要部の構成を模式的に示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムを模式的に示す図である。内視鏡システム１は、超音波内視鏡を用いて人等の被検体内の超音波診断を行うシステムである。この内視鏡システム１は、図１に示すように、超音波内視鏡２と、超音波観測装置３と、内視鏡観察装置４と、表示装置５と、光源装置６とを備える。
【００２１】
超音波内視鏡２は、その先端部に、超音波観測装置３から受信した電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して被検体へ照射するとともに、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号に変換して出力する。
【００２２】
超音波内視鏡２は、通常は撮像光学系および撮像素子を有しており、被検体の消化管（食道、胃、十二指腸、大腸）、または呼吸器（気管・気管支）へ挿入され、消化管や、呼吸器の撮像を行うことが可能である。また、その周囲臓器（膵臓、胆嚢、胆管、胆道、リンパ節、縦隔臓器、血管等）を、超音波を用いて撮像することが可能である。また、超音波内視鏡２は、光学撮像時に被検体へ照射する照明光を導くライトガイドを有する。このライトガイドは、先端部が超音波内視鏡２の被検体への挿入部の先端まで達している一方、基端部が照明光を発生する光源装置６に接続されている。
【００２３】
超音波内視鏡２は、図１に示すように、挿入部２１と、操作部２２と、ユニバーサルケーブル２３と、コネクタ２４とを備える。挿入部２１は、被検体内に挿入される部分である。この挿入部２１は、図１に示すように、先端側に設けられる超音波振動子７と、超音波振動子７を保持する硬性部材２１１と、硬性部材２１１の基端側に連結され湾曲可能とする湾曲部２１２と、湾曲部２１２の基端側に連結され可撓性を有する可撓管部２１３とを備える。ここで、挿入部２１の内部には、具体的な図示は省略したが、光源装置６から供給された照明光を伝送するライトガイド、各種信号を伝送する複数の信号ケーブルが引き回されているとともに、処置具を挿通するための処置具用挿通路が形成されている。
【００２４】
超音波振動子７は、コンベックス振動子、リニア振動子およびラジアル振動子のいずれでも構わない。本実施の形態１では、超音波内視鏡２が、超音波振動子７として複数の圧電素子をアレイ状に設け、送受信にかかわる圧電素子を電子的に切り替えたり、各圧電素子の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させるものとして説明するが、超音波振動子７をメカ的に走査させるものであってもよい。超音波振動子７の構成については、後述する。
【００２５】
図２は、本実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。図２に示すように、硬性部材２１１には、照明光を集光して外部に出射する照明レンズ２１１ａと、撮像光学系の一部をなし、外部からの光を取り込む対物レンズ２１１ｂと、挿入部２１内に形成された処置具用挿通路に連通し、挿入部２１の先端から処置具を突出させる処置具突出口２１１ｃと、を有する。
【００２６】
操作部２２は、挿入部２１の基端側に連結され、医師等からの各種操作を受け付ける部分である。この操作部２２は、図１に示すように、湾曲部２１２を湾曲操作するための湾曲ノブ２２１と、各種操作を行うための複数の操作部材２２２とを備える。また、操作部２２には、処置具用挿通路に連通し、当該処置具用挿通路に処置具を挿通するための処置具挿入口２２３が形成されている。
【００２７】
ユニバーサルケーブル２３は、操作部２２から延在し、各種信号を伝送する複数の信号ケーブル、および光源装置６から供給された照明光を伝送する光ファイバ等が配設されたケーブルである。
【００２８】
コネクタ２４は、ユニバーサルケーブル２３の先端に設けられている。そして、コネクタ２４は、超音波ケーブル３１、ビデオケーブル４１、および光ファイバケーブル６１がそれぞれ接続される第１〜第３コネクタ部２４１〜２４３を備える。
【００２９】
超音波観測装置３は、超音波ケーブル３１（図１参照）を介して超音波内視鏡２に電気的に接続し、超音波ケーブル３１を介して超音波内視鏡２にパルス信号を出力するとともに超音波内視鏡２からエコー信号を入力する。そして、超音波観測装置３は、当該エコー信号に所定の処理を施して超音波画像を生成する。
【００３０】
内視鏡観察装置４は、ビデオケーブル４１（図１参照）を介して超音波内視鏡２に電気的に接続し、ビデオケーブル４１を介して超音波内視鏡２からの画像信号を入力する。そして、内視鏡観察装置４は、当該画像信号に所定の処理を施して内視鏡画像を生成する。
【００３１】
表示装置５は、液晶または有機ＥＬ（Electro  Luminescence）、プロジェクタ、ＣＲＴ（Cathode  Ray  Tube）などを用いて構成され、超音波観測装置３にて生成された超音波画像や、内視鏡観察装置４にて生成された内視鏡画像等を表示する。
【００３２】
光源装置６は、光ファイバケーブル６１（図１参照）を介して超音波内視鏡２に接続し、光ファイバケーブル６１を介して被検体内を照明する照明光を超音波内視鏡２に供給する。
【００３３】
続いて、挿入部２１の先端に設けられた超音波振動子７の構成を図２〜６を参照して説明する。図３は、本実施の形態１に係る超音波振動子の構成を模式的に示す斜視図である。図４は、図３に示す矢視Ａ方向からみた超音波振動子の構成を模式的に示す平面図である。図５は、図３に示す矢視Ｂ方向からみた超音波振動子の構成を模式的に示す平面図である。なお、図３，４では、圧電素子７１が６個並んでいるものを図示しているが、説明のために超音波振動子７の構成を簡略化した図であり、実際に配設される個数はこの限りではない。本実施の形態１では、超音波振動子７が、図２に示すようなコンベックス型の超音波振動子であって、複数の圧電素子７１が一列に配列された一次元アレイ（１Ｄアレイ）であるものとして説明する。換言すれば、本実施の形態１に係る超音波振動子７では、複数の圧電素子７１が、当該超音波振動子７の曲面をなす外表面に沿って配置されている。
【００３４】
超音波振動子７は、角柱状をなし、長手方向を揃えて並べられてなる複数の圧電素子７１と、圧電素子７１に対し、当該超音波振動子７の外表面側にそれぞれ設けられる複数の第１音響整合層７２と、第１音響整合層７２の圧電素子７１と接する側と反対側に設けられる複数の第２音響整合層７３と、第２音響整合層７３の第１音響整合層７２と接する側と反対側に設けられる音響レンズ７４と、圧電素子７１の第１音響整合層７２と接する側と反対側に設けられるバッキング材７５と、隣接する超音波エレメント７０同士を連結する連結部７６とを有する。なお、本実施の形態１では、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３が、圧電素子７１ごとに設けられるとともに、音響レンズ７４およびバッキング材７５が、複数の圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３を一括して覆う構成をなしている。本実施の形態１にかかる超音波エレメント７０は、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３からなる。超音波振動子７は、一つの圧電素子７１を出力単位とするものであってもよいし、複数の圧電素子７１を出力単位とするものであってもよい。以下、図２に示すように、圧電素子７１の長手方向をエレベーション方向Ｄeとよび、圧電素子７１の配列方向を走査方向Ｄsとよぶ。
【００３５】
圧電素子７１は、電気的なパルス信号を音響パルスに変換して被検体へ照射するとともに、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号に変換して出力する。圧電素子７１には、例えば、バッキング材７５側の主面に信号入出力用電極７１ａが設けられているとともに、圧電素子７１の第１音響整合層７２側の主面にグラウンド接地用のグラウンド電極７１ｂが設けられている。各電極は、導電性を有する金属材料または樹脂材料を用いて形成される。
【００３６】
圧電素子７１は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）セラミック材料、またはＰＭＮ−ＰＴ単結晶、ＰＭＮ−ＰＺＴ単結晶、ＰＺＮ−ＰＴ単結晶、ＰＩＮ−ＰＺＮ−ＰＴ単結晶もしくはリラクサー系材料を用いて形成される。ＰＭＮ−ＰＴ単結晶は、マグネシウム・ニオブ酸鉛およびチタン酸鉛の固溶体の略称である。ＰＭＮ−ＰＺＴ単結晶は、マグネシウム・ニオブ酸鉛およびチタン酸ジルコン酸鉛の固溶体の略称である。ＰＺＮ−ＰＴ単結晶は、亜鉛・ニオブ酸鉛およびチタン酸鉛の固溶体の略称である。ＰＩＮ−ＰＺＮ−ＰＴ単結晶は、インジウム・ニオブ酸鉛、亜鉛・ニオブ酸鉛およびチタン酸鉛の固溶体の略称である。リラクサー系材料は、圧電定数や誘電率を増加させる目的でリラクサー材料である鉛系複合ペロブスカイトをＰＺＴに添加した三成分系圧電材料の総称である。鉛系複合ペロブスカイトは、Ｐｂ（Ｂ１、Ｂ２）Ｏ３で表され、Ｂ１はマグネシウム、亜鉛、インジウムまたはスカンジウムのいずれかであり、Ｂ２はニオブ、タンタルまたはタングステンのいずれかである。これらの材料は、優れた圧電効果を有している。このため、小型化しても電気的なインピーダンスの値を低くすることができ、圧電素子７１に設けられる薄膜電極との間のインピーダンスマッチングの観点から好ましい。
【００３７】
第１音響整合層７２および第２音響整合層７３は、圧電素子７１と観測対象との間で音（超音波）を効率よく透過させるために、圧電素子７１と観測対象との音響インピーダンスをマッチングさせる。第１音響整合層７２および第２音響整合層７３は、互いに異なる材料からなる。なお、本実施の形態１では、二つの音響整合層（第１音響整合層７２および第２音響整合層７３）を有するものとして説明するが、圧電素子７１と観測対象との特性により一層としてもよいし、三層以上としてもよい。
【００３８】
音響レンズ７４は、シリコーン、ポリメチルペンテンや、エポキシ樹脂、ポリエーテルイミドなどを用いて形成され、一方の面が凸状または凹状をなして超音波を絞る機能を有し、第２音響整合層７３を通過した超音波を外部に出射する、または外部からの超音波エコーを取り込む。音響レンズ７４については、任意に設けることができ、当該音響レンズ７４を有しない構成であってもよい。
【００３９】
バッキング材７５は、圧電素子７１の動作によって生じる不要な超音波振動を減衰させる。バッキング材７５は、減衰率の大きい材料、例えば、アルミナやジルコニア等のフィラーを分散させたエポキシ樹脂や、上述したフィラーを分散したゴムを用いて形成される。
【００４０】
連結部７６は、第２音響整合層７３と同じ材料を用いて形成される。連結部７６は、走査方向Ｄsに沿って延びる櫛状をなし、第２音響整合層７３の間隔に応じた切り込みが形成されている。連結部７６は、第２音響整合層７３のエレベーション方向Ｄeの両端にそれぞれ接着されることにより、隣接する第２音響整合層７３を連結することで、超音波エレメント７０を連結する。連結部７６は、圧電素子７１、第１音響整合層７２に接着されるものであってもよい。連結部７６は、少なくとも超音波エレメント７０において、コンベックス型として湾曲させた際の外周側に位置する第２音響整合層７３に接着され、隣接する第２音響整合層７３同士を連結するものであればよい。連結部７６は、第２音響整合層７３の第１音響整合層７２と対向する側と反対側の表面を通過する曲面に対して突出している。なお、連結部７６は、第２音響整合層７３と一体的に設けられるものであってもよい。また、連結部７６は、圧電素子７１が超音波を送受信する領域（有効領域）から外れた領域に配置されることが好ましい。
【００４１】
以上の構成を有する超音波振動子７は、パルス信号の入力によって圧電素子７１が振動することで、第１音響整合層７２、第２音響整合層７３および音響レンズ７４を介して観測対象に超音波を照射する。この際、圧電素子７１において、第１音響整合層７２、第２音響整合層７３および音響レンズ７４の配設側と反対側は、バッキング材７５により、圧電素子７１の振動が減衰され、圧電素子７１の振動が伝わらないようになっている。また、観測対象から反射された超音波は、第１音響整合層７２、第２音響整合層７３および音響レンズ７４を介して圧電素子７１に伝えられる。伝達された超音波により圧電素子７１が振動し、圧電素子７１が該振動を電気的なエコー信号に変換して、エコー信号として図示しない配線を介して超音波観測装置３に出力する。
【００４２】
続いて、上述した超音波振動子７を製造する製造方法について、図６〜９を参照して説明する。図６〜９は、本発明の実施の形態１に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。超音波振動子７の製造方法では、まず、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３を形成するための成形用部材７００を作製する。
【００４３】
具体的には、圧電材料からなる長方体状の圧電素子用母材７１０の対向する一方の主面に、第１音響整合層７２を構成する材料を用いて形成された長方体状の第１音響整合層用母材７２０を積層し、第１音響整合層用母材７２０の表面であって、圧電素子用母材７１０側と反対側の主面に、第２音響整合層７３を構成する材料を用いて形成された長方体状の第２音響整合層用母材７３０を積層する。各母材は、例えば、超音波が通過可能な接着剤により接着される。なお、圧電素子用母材７１０には、信号入出力用電極７１ａおよびグラウンド電極７１ｂを構成する材料が積層されているものとして説明する。その後、この積層母材における第２音響整合層用母材７３０の対向する二つの端部であって、積層面と直交する側面をなす端部に、連結部７６を構成する材料を用いて形成された角柱状の連結部用母材７６０を接着する。連結部用母材７６０は、第２音響整合層用母材７３０の表面であって、第１音響整合層用母材７２０の接触側と反対側の表面を通過する平面から突出している。このようにして、圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０、第２音響整合層用母材７３０の順で積層された積層母材に連結部用母材７６０を接着した成形用部材７００を作製する（図６参照）。なお、第２音響整合層用母材７３０および連結部用母材７６０が一体的に形成された母材を用いてもよい。
【００４４】
続いて、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３からなる複数の超音波エレメント７０を形成するため、成形用部材７００の分割、例えばダイシングによる分割を行う。例えば、図７に示すような、ダイシング用の刃であるブレード１００を用いて、該ブレード１００を回転させながら分割方向に沿って移動させることで、成形用部材７００を切削する。この際、成形用部材７００は、分断されず、一部が繋がるように切削される。ここで、本実施の形態１における分割方向とは、圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０および第２音響整合層用母材７３０の各主面（積層面）、ならびに連結部用母材７６０の長手方向と直交する方向である。また、ブレード１００は、外縁が、第２音響整合層用母材７３０の表面から若干突出し、かつ連結部用母材７６０を切断しない位置を維持して移動する。
【００４５】
ブレード１００による成形用部材７００の切削によって、圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０、第２音響整合層用母材７３０は分断され、連結部用母材７６０は櫛状をなす積層体７０１を得る（図８参照）。この工程により、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３からなる複数の超音波エレメント７０、ならびに連結部７６が形成される。
【００４６】
その後、切削により得られた積層体７０１を湾曲させ、圧電素子７１側をバッキング材７５に接合し（図９参照）、第２音響整合層７３側に音響レンズ７４を設けることによって、図３に示す超音波振動子７を得ることができる。本実施の形態１では、連結部７６によって複数の第２音響整合層７３が連結されているため、積層体７０１を湾曲させても、第２音響整合層７３間のピッチが、ダイシングにより分割されたピッチとほぼ同等となる。このため、第２音響整合層７３に接着されている第１音響整合層７２、および第１音響整合層７２に接着されている圧電素子７１のピッチがダイシングにより分割されたピッチとほぼ同等またはそれより狭くなり、微細化が可能となる。すなわち、本実施の形態１では、連結部７６により第２音響整合層７３間のピッチを維持するように連結されているため、積層体７０１を湾曲した際の外周側のピッチが、圧電素子７１側である内周側のピッチと比してほぼ同等またはそれより狭くなり、微細化が可能となる。なお、ここでいう「ほぼ同等」とは、設計上の誤差や、連結部７６の伸長などによるピッチの変化を含む。
【００４７】
なお、上述した製造方法では、ブレード１００による成形用部材７００をダイシングすることで、複数の圧電素子７１等を形成するものを例に説明したが、レーザーによる加工や、エッチングによる成形、型を用いた成形により図８に示す成形体を作製するものであってもよい。また、上述した製造方法では、湾曲させた積層体７０１をバッキング材７５に取り付けた後、音響レンズ７４を設けるものとして説明したが、湾曲させた積層体７０１に音響レンズ７４を設けた後、バッキング材７５に取り付けるものであってもよい。
【００４８】
以上説明した本実施の形態１では、圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０、第２音響整合層用母材７３０の順で積層された略角柱状をなす積層母材に連結部用母材７６０を接着した成形用部材７００に対して、ダイシング等により圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０および第２音響整合層用母材７３０を分割して、複数の圧電素子７１、複数の第１音響整合層７２および複数の第２音響整合層７３、ならびに連結部７６が形成された積層体７０１を作製し、連結部７６により隣接する超音波エレメント７０同士を分割時のピッチを維持した状態で湾曲させた積層体７０１に、音響レンズ７４およびバッキング材７５を取り付けることによって、超音波振動子７を作製するようにした。これにより、超音波エレメント７０の指向特性を向上するとともに、複数の超音波エレメント７０を配列方向に沿って湾曲させた際の超音波を出射する側の超音波エレメント７０のピッチを分割時のピッチに維持することができる。
【００４９】
（実施の形態１の変形例）
図１０は、本発明の実施の形態１の変形例に係る超音波振動子の構成を模式的に示す平面図である。図１０は、図３に示す矢視Ｂ方向に応じた平面図である。上述した実施の形態１では、連結部７６が、第２音響整合層７３と同じ材料を用いて形成されるものとして説明したが、本変形例では、連結部の材料として導電性材料を用いる。本変形例にかかる超音波振動子７ａは、上述した超音波振動子７の連結部７６に代えて、連結部７７を有する。
【００５０】
連結部７７は、銀ペーストなどの導電性のペーストを混合した導電性材料を用いて形成される。連結部７７は、上述した実施の形態１に係る製造方法と同様に、積層母材の対向する二つの端部であって、積層面と直交する側面をなす端部に、連結部７７を構成する材料を用いて形成された角柱状の連結部用母材を接着し、ダイシングを行うことによって形成される。本変形例において、連結部７７は、圧電素子７１、第１音響整合層７２等の積層方向において、一端が第２音響整合層７３の端面から突出するとともに、他端がグラウンド電極７１ｂまで延びて該グラウンド電極７１ｂに接続している。連結部７７とグラウンド電極７１ｂとは、導電性の接着剤等により接着されている。また、連結部７７はグラウンド電位に接地されており、各圧電素子７１が、該連結部７７を介してグラウンド電位に接地している。
【００５１】
本変形例によれば、導電性材料により形成される連結部７７をグラウンド電位に接地するようにしたので、超音波エレメント７０の湾曲時のピッチを分割時のピッチとほぼ同等に維持することができるとともに、連結部７７をグラウンド接続電極として機能させることができる。また、本変形例では、ダイシング等による分割のみで、圧電素子７１等を形成するとともに、各圧電素子７１がグラウンド電位に接地するための接続電極を形成することができる。
【００５２】
また、上述した実施の形態１および変形例では、エレベーション方向Ｄeの両端部に連結部７６，７７を設けるものとして説明したが、どちらか一方にのみ連結部７６，７７を設けるものであってもよい。少なくとも一端側で複数の第２音響整合層７３を支持していればよい。
【００５３】
また、上述した実施の形態１および変形例では、連結部７６，７７が、第２音響整合層７３または導電性材料を用いて形成されるものとして説明したが、音響レンズ７４と同じ材料を用いて形成されるものであってもよいし、第１音響整合層７２と同じ材料を用いて形成されるものであってもよいし、第１音響整合層７２、第２音響整合層７３および音響レンズ７４とは異なり、屈曲自在、かつ分割時のピッチを維持可能な材料、例えば金属材料を用いて形成されるものであってもよい。
【００５４】
（実施の形態２）
図１１は、本発明の実施の形態２に係る超音波振動子の構成を模式的に示す斜視図である。図１２は、図１１に示す矢視Ｃ方向からみた超音波振動子の構成を模式的に示す平面図である。図１３は、図１１に示す矢視Ｄ方向からみた超音波振動子の構成を模式的に示す平面図である。上述した実施の形態１では、連結部７６が、第２音響整合層７３と同じ材料を用いて形成されるものとして説明したが、本実施の形態２では、バッキング材７５ａと同じ材料を用いて連結部を形成する。
【００５５】
本実施の形態２に係る超音波振動子７ｂは、複数の圧電素子７１と、複数の第１音響整合層７２と、複数の第２音響整合層７３と、音響レンズ７４と、圧電素子７１の第１音響整合層７２と接する側と反対側に設けられる複数のバッキング材７５ａと、隣接する超音波エレメント７０ａ同士を連結する連結部７８とを有する。本実施の形態２にかかる超音波エレメント７０ａは、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３からなる。
【００５６】
連結部７８は、バッキング材７５ａと同じ材料を用いて形成される。連結部７８は、櫛状をなして圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３、バッキング材７５ａのエレベーション方向Ｄe側の端部を覆っている。連結部７８は、第２音響整合層７３のエレベーション方向Ｄeの両端にそれぞれ接着されることにより、隣接する第２音響整合層７３を連結する。連結部７８は、第２音響整合層７３の第１音響整合層７２側と反対側の表面に対して突出している。連結部７８は、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３の少なくとも一つに接着され、少なくとも超音波エレメント７０ａにおいて、コンベックス型として湾曲させた際に、バッキング材７５ａを介して隣接する超音波エレメント７０ａ同士を連結するものであればよい。なお、連結部７８は、バッキング材７５ａと一体的に設けられるものであってもよい。
【００５７】
続いて、上述した超音波振動子７ｂを製造する製造方法について、図１４〜１６を参照して説明する。図１４〜１６は、本発明の実施の形態２に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。超音波振動子７ｂの製造方法では、まず、圧電素子７１、第１音響整合層７２、第２音響整合層７３およびバッキング材７５ａを形成するための成形用部材７０２を作製する。
【００５８】
具体的には、上述したように、圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０および第２音響整合層用母材７３０を積層し、圧電素子用母材７１０の対向する他方の主面に、バッキング材７５ａを構成する材料を用いて形成された長方体状のバッキング材用母材７５０を積層して、積層母材を作製する。その後、この積層母材の対向する二つの側面であって、圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０、第２音響整合層用母材７３０およびバッキング材用母材７５０が積層順に露出する側面に、連結部７８を構成する材料を用いて形成された平板状の連結部用母材７８０を接着する。連結部用母材７８０は、圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０、第２音響整合層用母材７３０およびバッキング材用母材７５０を覆うように配設される。このようにして、バッキング材用母材７５０、圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０、第２音響整合層用母材７３０の順で積層された積層母材に連結部用母材７８０を接着した成形用部材７０２を作製する（図１４参照）。
【００５９】
続いて、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３からなる複数の超音波エレメント７０ａを形成するため、成形用部材７０２の分割、例えばダイシングによる分割を行う。例えば、図１５に示すような、ダイシング用の刃であるブレード１００を用いて、該ブレード１００を回転させながら分割方向に沿って移動させることで、成形用部材７０２を切削する。この際、連結部用母材７８０は、分断されず、一部が繋がるように切削される。ここで、本実施の形態２における分割方向とは、圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０、第２音響整合層用母材７３０およびバッキング材用母材７５０の各主面（積層面）、ならびに連結部用母材７８０の主面と直交する方向である。また、ブレード１００は、外縁が、第２音響整合層用母材７３０の表面から若干突出し、かつ連結部用母材７８０を切断しない位置を維持して移動する。
【００６０】
ブレード１００による成形用部材７０２の切削によって、圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０、第２音響整合層用母材７３０およびバッキング材用母材７５０は分断され、連結部用母材７８０は櫛状をなす積層体７０３を得る（図１６参照）。この工程により、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３からなる複数の超音波エレメント７０ａ、複数のバッキング材７５ａならびに連結部７８が形成される。
【００６１】
その後、切削により得られた積層体７０３を湾曲させ、第２音響整合層７３側に音響レンズ７４を設けることによって、図１１に示す超音波振動子７ｂを得ることができる。本実施の形態２では、連結部７８によって少なくとも複数の第２音響整合層７３が連結されているため、積層体７０３を湾曲させても、超音波エレメント７０ａ間のピッチが、ダイシングによる分割時のピッチとほぼ同等またはそれより狭くなり、微細化が可能となる。すなわち、本実施の形態２では、連結部７８により第２音響整合層７３間のピッチを維持するように連結されているため、積層体７０３を湾曲した際の外周側のピッチが、圧電素子７１側である内周側のピッチと比してほぼ同等またはそれより狭くなり、微細化が可能となる。なお、図１１，１２に示す超音波振動子７ｂでは、バッキング材７５ａの圧電素子７１側と反対側の端部に表面加工を施すことで、各バッキング材７５ａの端面を通過する面が平面をなすものとして説明したが、表面加工を施さずに、各バッキング材７５ａの端面を通過する面が曲面をなすものであってもよいし、挿入部２１の先端への取付などに適した形状に表面加工を施すものであってもよい。
【００６２】
以上説明した本実施の形態２では、バッキング材用母材７５０、圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０、第２音響整合層用母材７３０の順で積層された略角柱状をなす積層母材に連結部用母材７８０を接着した成形用部材７０２に対して、ダイシング等により圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０、第２音響整合層用母材７３０およびバッキング材用母材７８０を分割して、複数の圧電素子７１、複数の第１音響整合層７２および複数の第２音響整合層７３からなる超音波エレメント７０ａ、複数のバッキング材７５ａ、ならびに連結部７８が形成された積層体７０３を作製し、連結部７８により隣接する第２音響整合層７３同士を分割時のピッチを維持した状態で湾曲させた積層体７０３に音響レンズ７４を取り付けることによって、超音波振動子７を作製するようにした。これにより、超音波エレメント７０ａの指向特性を向上するとともに、超音波エレメント７０ａを配列方向に沿って湾曲させた際の超音波を出射する側の超音波エレメント７０ａのピッチを分割時のピッチに維持することができる。
【００６３】
なお、上述した実施の形態２では、連結部７８が、少なくとも第２音響整合層７３に接着されるものとして説明したが、連結部７８がバッキング材７５ａと一体的に設けられる場合は、バッキング材用母材７５０と連結部用母材７８０とが一体化した母材を用いて作製する。これにより、製造過程や作製された超音波振動子７ｂの部品点数を削減し、超音波振動子７ｂを簡易に作製することができる。
【００６４】
（実施の形態３）
上述した実施の形態１，２では、１Ｄアレイの超音波振動子を作製するものとして説明したが、本実施の形態３では、２Ｄアレイの超音波振動子の作製方法について説明する。本実施の形態３に係る超音波振動子は、上述した複数の圧電素子７１、複数の第１音響整合層７２、および複数の第２音響整合層７３が、マトリクス状に設けられ、圧電素子７１の第１音響整合層７２と接する側と反対側にバッキング材７５が設けられ、連結部７９によって隣接する第２音響整合層７３同士が連結されるものとして説明する（例えば、図１８を参照）。本実施の形態３では、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３により超音波エレメントを構成する。
【００６５】
図１７，１８は、本発明の実施の形態３に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。本実施の形態３に係る超音波振動子の製造方法では、まず、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３を形成するための成形用部材７０４を作製する。
【００６６】
具体的には、圧電素子７１（信号入出力用電極７１ａおよびグラウンド電極７１ｂを含む）を構成する材料を用いて形成された長方体状の圧電素子用母材７１１の対向する一方の主面に、第１音響整合層７２を構成する材料を用いて形成された長方体状の第１音響整合層用母材７２１を積層し、第１音響整合層用母材７２１の表面であって、圧電素子用母材７１１側と反対側の主面に、第２音響整合層７３を構成する材料を用いて形成された長方体状の第２音響整合層用母材７３１を積層して積層母材を作製する。その後、この積層母材の第２音響整合層用母材７３１側の主面に、連結部７９を構成する材料を用いて形成された角柱状をなす複数の連結部用母材７９０を接着する。複数の連結部用母材７９０は、互いに平行となるように並べて配置される。このようにして、圧電素子用母材７１１、第１音響整合層用母材７２１、第２音響整合層用母材７３１の順で積層された積層母材に連結部用母材７９０を接着した成形用部材７０４を作製する（図１７参照）。なお、連結部用母材７９０は、第１音響整合層７２、第２音響整合層７３、音響レンズまたはバッキング材を構成する材料を用いて形成されている。
【００６７】
続いて、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３を形成するため、成形用部材７０４のダイシングを行う。例えば、図７に示すような、ダイシング用の刃であるブレード１００を用いて、該ブレード１００を回転させながら分割方向に沿って移動させることで、成形用部材７０４を切削する。この際、連結部用母材７９０は、分断されず、一部が繋がるように切削される。ここで、本実施の形態３における分割方向とは、圧電素子７１の配置に応じて成形用部材７０４の主面（積層面）をマトリクス状に分割するような互いに直交する二つの方向である。また、ブレード１００は、外縁が、第２音響整合層用母材７３１の表面から若干突出し、かつ連結部用母材７９０を切断しない位置を維持して移動する。
【００６８】
ブレード１００による成形用部材７０４の切削によって、圧電素子用母材７１１、第１音響整合層用母材７２１および第２音響整合層用母材７３１は分断され、連結部用母材７９０は一方の側面が櫛状をなすとともに、該側面と直交する側面が長手方向に沿って一方の溝が形成された積層体７０５を得る（図１８参照）。この工程により、マトリクス状に配置された複数の圧電素子７１、複数の第１音響整合層７２、複数の第２音響整合層７３および複数のバッキング材、ならびに連結部７９が形成される。
【００６９】
その後、切削により得られた積層体７０５を湾曲させ、第２音響整合層７３側に音響レンズを設け、圧電素子７１側にバッキング材を設けることによって、２Ｄアレイの超音波振動子を得ることができる。本実施の形態３では、連結部７９によって複数の第２音響整合層７３が連結されているため、積層体７０５を湾曲させても、第２音響整合層７３間のピッチが、ダイシングによる分割時のピッチとほぼ同等またはそれより狭くなり、微細化が可能となる。
【００７０】
以上説明した本実施の形態３では、圧電素子用母材７１１、第１音響整合層用母材７２１、第２音響整合層用母材７３１の順で積層された略角柱状をなす積層母材に連結部用母材７９０を接着した成形用部材７０４に対して、ダイシング等により圧電素子用母材７１１、第１音響整合層用母材７２１および第２音響整合層用母材７３１を分割して、複数の圧電素子７１、複数の第１音響整合層７２および複数の第２音響整合層７３からなる超音波エレメントならびに連結部７９が形成された積層体７０５を作製し、連結部７９により隣接する第２音響整合層７３同士を分割時のピッチを維持した状態で湾曲させた積層体７０５に、音響レンズやバッキング材を取り付けることによって、超音波振動子７を作製するようにした。これにより、超音波エレメントの指向特性を向上するとともに、超音波エレメントを配列方向に沿って湾曲させた際の超音波を出射する側の超音波エレメントのピッチを分割時のピッチに維持することができる。
【００７１】
（実施の形態３の変形例１）
上述した実施の形態３では、連結部が、第１音響整合層、第２音響整合層、音響レンズまたはバッキング材を構成する材料を用いて形成されているものとして説明したが、本変形例１では、連結部が、導電性材料を用いて形成されているものとして説明する。本変形例１に係る超音波振動子は、上述した複数の圧電素子７１、複数の第１音響整合層７２、および複数の第２音響整合層７３が、マトリクス状に設けられ、複数の第２音響整合層７３上に音響レンズが設けられ、圧電素子７１の第１音響整合層７２と接する側と反対側にバッキング材が設けられ、連結部８０によって隣接する圧電素子７１のグラウンド電極７１ｂ同士が連結されるものとして説明する（例えば、図２０を参照）。連結部８０は、銀ペーストなどの導電性のペーストを混合した導電性材料、または金属材料を用いて形成される。
【００７２】
図１９，２０は、本発明の実施の形態３の変形例１に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。本変形例１に係る超音波振動子の製造方法では、まず、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３を形成するための成形用部材７０６を作製する。
【００７３】
具体的には、圧電素子７１を構成する材料を用いて形成され、一方の主面に信号入出力用電極７１ａを構成する材料を用いて形成された電極用薄膜７１１０が設けられ、他方の主面にグラウンド電極７１ｂを構成する材料を用いて形成された電極用薄膜７１１１が設けられた長方体状の圧電素子用母材７１２において、電極用薄膜７１１１の主面に、連結部８０を構成する材料を用いて形成された角柱状をなす複数の連結部用母材８００を接着する。複数の連結部用母材８００は、互いに平行となるように並べて配置される。電極用薄膜７１１１と連結部用母材８００とは、導電性の接着剤等により接着されている。
【００７４】
その後、第１音響整合層７２を構成する材料を用いて形成された長方体状をなす複数の第１音響整合層用母材７２２を連結部用母材８００間に設ける。その後、第１音響整合層用母材７２２の表面であって、圧電素子用母材７１２側と反対側の主面に、第２音響整合層７３を構成する材料を用いて形成された長方体状をなす複数の第２音響整合層用母材７３２を積層して積層体７０７を作製する。このようにして、圧電素子用母材７１２、第１音響整合層用母材７２２、第２音響整合層用母材７３２の順で積層され、第１音響整合層用母材７２２間、および第２音響整合層用母材７３２間に連結部用母材８００が設けられた成形用部材７０６を作製する（図１９参照）。
【００７５】
続いて、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３を形成するため、成形用部材７０６のダイシングを行う。例えば、図７に示すような、ダイシング用の刃であるブレード１００を用いて、該ブレード１００を回転させながら分割方向に沿って移動させることで、成形用部材７０６を切削する。この際、連結部用母材８００は、分断されず、一部が繋がるように切削される。
【００７６】
ブレード１００による成形用部材７０６の切削によって、圧電素子用母材７１２、第１音響整合層用母材７２２および第２音響整合層用母材７３２は分断され、連結部用母材８００は一方の側面が櫛状をなすとともに、該側面と直交する側面が長手方向に沿って一方の溝が形成された積層体７０７を得る（図２０参照）。この工程により、マトリクス状に配置された複数の圧電素子７１、複数の第１音響整合層７２、複数の第２音響整合層７３および複数のバッキング材、ならびに連結部８０が形成される。ここで、連結部８０は、隣接する圧電素子７１のグラウンド電極７１ｂ同士を連結している。
【００７７】
その後、切削により得られた積層体７０７を湾曲させ、第２音響整合層７３側に音響レンズを設け、圧電素子７１側にバッキング材を設けることによって、２Ｄアレイの超音波振動子を得ることができる。本変形例１に係る超音波振動子では、連結部８０をグラウンド電位に接地することで、各圧電素子７１を、該連結部８０を介してグラウンド電位に接地する。
【００７８】
本変形例１によれば、導電性材料により形成される連結部８０をグラウンド電位に接地するようにしたので、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３の湾曲時のピッチを分割時のピッチとほぼ同等に維持することができるとともに、連結部８０をグラウンド接続電極として機能させることができる。また、本変形例では、ダイシング等による分割のみで、圧電素子７１等を形成するとともに、各圧電素子７１がグラウンド電位に接地するための接続電極を形成することができる。
【００７９】
なお、上述した変形例１では、連結部８０が、グラウンド電極７１ｂに直接接着されるものとして説明したが、実施の形態３の構成において、連結部７９を導電性材料で形成するとともに、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３にスルーホール等を形成し、該スルーホールを介してグラウンド電極７１ｂと連結部７９とを電気的に接続するものであってもよい。
【００８０】
（実施の形態３の変形例２）
図２１は、本発明の実施の形態３の変形例２に係る超音波振動子の要部の構成を模式的に示す上面図である。上述した実施の形態３では、連結部７９が、圧電素子７１の配列方向のうちの一方の方向に配列する圧電素子７１に応じた第２音響整合層７３を一括して保持するものとして説明したが、連結対象の第２音響整合層７３のみを保持する連結部を複数設けたものであってもよい。本変形例２では、図２１に示すように、マトリクス状に設けられている複数の第２音響整合層７３（圧電素子７１）のうち、連結対象の第２音響整合層７３（本変形例２では、四つの第２音響整合層７３）の角部を保持するように、連結部８１がマトリクス状に設けられている。本変形例２によれば、連結部８１の配設面積が、連結部７９と比して小さいため、連結部による超音波の伝搬の影響を少なくし、一層広範囲に超音波を出射、または受信することができる。なお、本変形例２では、連結部８１の外縁のなす形状が矩形をなす（図２１参照）ものとして説明したが、円や楕円、十文字など、矩形以外の形状をなすものであってもよい。
【００８１】
（実施の形態３の変形例３）
図２２は、本発明の実施の形態３の変形例３に係る超音波振動子の要部の構成を模式的に示す上面図である。上述した実施の形態３では、複数の圧電素子７１がマトリクス状に配置され、外縁のなす形状（上面視における外縁のなす形状）が略矩形であって、その主面に第１音響整合層７２、第２音響整合層７３が順に積層された超音波振動子を例に説明したが、複数の圧電素子７１の外縁のなす形状が円や楕円をなすものであってもよい。本変形例３では、複数の圧電素子７１の外縁のなす形状が、円をなすものとして説明する。本変形例３では、第１音響整合層を介して圧電素子に積層される第２音響整合層７３ａが、円をなす主面を径方向に八等分してなる形状をなし、該円の中心部に当該複数の第２音響整合層７３ａを保持する連結部８２が設けられる。本変形例３によれば、連結部８２が、隣接する第２音響整合層７３ａを一括して保持することで、湾曲させた場合であっても、隣接する第２音響整合層７３ａのピッチを分割時のピッチに維持することができる。
【００８２】
（実施の形態３の変形例４）
図２３は、本発明の実施の形態３の変形例４に係る超音波振動子の要部の構成を模式的に示す上面図である。上述した実施の形態３の変形例３では、複数の圧電素子７１の外縁のなす形状が円や楕円をなすものとして説明したが、複数の圧電素子７１の外縁のなす形状が中空円環状をなすものであってもよい。本変形例４では、第１音響整合層を介して圧電素子に積層される第２音響整合層７３ｂが、外縁が円をなす主面を八等分してなる形状をなし、隣接する第２音響整合層７３ｂを保持する複数の連結部８３が設けられている。本変形例４によれば、複数の連結部８３が、隣接する第２音響整合層７３ｂをそれぞれ保持することで、湾曲させた場合であっても、隣接する第２音響整合層７３ｂのピッチを分割時のピッチに維持することができる。
【００８３】
（実施の形態３の変形例５）
図２４は、本発明の実施の形態３の変形例５に係る超音波振動子の要部の構成を模式的に示す上面図である。上述した実施の形態３の変形例３では、複数の圧電素子７１の外縁のなす形状が円や楕円をなし、円をなす主面を径方向に八等分に分割したものとして説明したが、さらに周方向に沿って分割したものであってもよい。本変形例５では、第１音響整合層を介して圧電素子に積層される第２音響整合層７３ｃが、周方向および径方向にそれぞれ分割されてなる形状をなしている。本変形例５に係る連結部８４は、複数の第２音響整合層７３ｃの外縁のなす円の中心から、径方向に放射状に延びて、隣接する第２音響整合層７３ｃを保持する。本変形例５によれば、連結部８４が、隣接する第２音響整合層７３ｃをそれぞれ保持することで、湾曲させた場合であっても、隣接する第２音響整合層７３ｃのピッチを分割時のピッチに維持することができる。
【００８４】
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態および変形例によってのみ限定されるべきものではない。本発明は、以上説明した実施の形態および変形例には限定されず、請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、様々な実施の形態を含みうるものである。また、実施の形態および変形例の構成を適宜組み合わせてもよい。
【００８５】
また、上述した実施の形態１〜３および変形例では、母材をマトリックス状に分割したり、径方向および／または周方向に分割したりすることによって、複数の超音波エレメントを形成するものとして説明したが、これに限らず、例えば、複数の圧電素子を千鳥状に配置するものや、斜方格子状に配置するものであってもよい。
【００８６】
また、上述した実施の形態１〜３および変形例では、超音波を出射するとともに、外部から入射した超音波をエコー信号に変換するものとして圧電素子を例に挙げて説明したが、これに限らず、ＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  Systems）的に製造した素子、例えばＣ−ＭＵＴ（Capacitive  Micromachined  Ultrasonic  Transducers）であってもよい。
【００８７】
また、上述した実施の形態１〜３および変形例では、連結部と第２音響整合層とによって形成される凹部に音響レンズが配設されるものとして説明したが、これに限らず、音響レンズが、連結部の表面をさらに被覆するものであってもよいし、音響レンズが超音波エレメントおよびバッキング材を被覆するもの、すなわち、音響レンズが超音波振動子の外周面をなすものであってもよい。
【００８８】
また、超音波プローブとして、光学系のない細径の超音波ミニチュアプローブを適用してもよい。超音波ミニチュアプローブは、通常、胆道、胆管、膵管、気管、気管支、尿道、尿管へ挿入され、その周囲臓器（膵臓、肺、前立腺、膀胱、リンパ節等）を観察する際に用いられる。
【００８９】
また、超音波プローブとして、被検体の体表から超音波を照射する体外式超音波プローブを適用してもよい。体外式超音波プローブは、通常、腹部臓器（肝臓、胆嚢、膀胱）、乳房（特に乳腺）、甲状腺を観察する際に用いられる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
以上のように、本発明にかかる超音波振動子および超音波プローブは、超音波エレメントの指向特性を向上するとともに、超音波エレメントを配列方向に沿って湾曲させた際の超音波を出射する側の超音波エレメントのピッチを分割時のピッチに維持するのに有用である。
【符号の説明】
【００９１】
１  内視鏡システム
２  超音波内視鏡
３  超音波観測装置
４  内視鏡観察装置
５  表示装置
６  光源装置
７，７ａ，７ｂ  超音波振動子
２１  挿入部
２２  操作部
２３  ユニバーサルケーブル
２４  コネクタ
３１  超音波ケーブル
４１  ビデオケーブル
６１  光ファイバケーブル
７０，７０ａ  超音波エレメント
７１  圧電素子
７２  第１音響整合層
７３，７３ａ，７３ｂ，７３ｃ  第２音響整合層
７４  音響レンズ
７５，７５ａ  バッキング材
７６，７７，７８，７９，８０，８１，８２，８３，８４  連結部
２１１  硬性部材
２１２  湾曲部
２１３  可撓管部
２２１  湾曲ノブ
２２２  操作部材
２２３  処置具挿入口
２４１  第１コネクタ部
２４２  第２コネクタ部
２４３  第３コネクタ部
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年4月10日(2017.4.10)
【手続補正１】
【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】
電気信号の入力に応じて超音波を出射するとともに、外部から入射した超音波をエコー信号に変換する素子、および前記素子に積層され、前記素子と観測対象との音響インピーダンスをマッチングさせる一または複数の音響整合層を少なくとも有する複数の超音波エレメントと、
前記音響整合層の表面を通過する面に対して前記素子側と反対側に突出し、前記複数の超音波エレメントのうち、隣接する前記超音波エレメント同士を連結する連結部と、
を備えたことを特徴とする超音波振動子。
【請求項２】
前記複数の超音波エレメントが、配列方向に沿って湾曲した形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
【請求項３】
前記素子には、グラウンド接地用のグラウンド電極が設けられ、
前記連結部は、導電性材料を用いて形成され、前記グラウンド電極と電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
【請求項４】
前記連結部は、前記音響整合層と同じ材料を用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
【請求項５】
前記超音波エレメントは、複数の音響整合層を有し、
前記連結部は、連結先の音響整合層と同じ材料を用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
【請求項６】
前記素子の動作によって生じる超音波振動を減衰させるバッキング材をさらに備え、
前記連結部は、前記バッキング材と同じ材料を用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
【請求項７】
前記音響整合層を通過した前記超音波を外部に出射する音響レンズをさらに備え、
前記連結部は、前記音響レンズと同じ材料を用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
【請求項８】
請求項１に記載の超音波振動子を先端に備えたことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項９】
前記超音波振動子を先端に有し、被検体内に挿入される挿入部を備えた超音波内視鏡であることを特徴とする請求項８に記載の超音波プローブ。
【請求項１０】
電気信号の入力に応じて超音波を出射するとともに、外部から入射した超音波をエコー信号に変換する素子、および前記素子に積層され、前記素子と観測対象との音響インピーダンスをマッチングさせる一または複数の音響整合層を少なくとも有し、前記超音波を走査する方向に沿うように配列されている複数の超音波エレメントと、
前記音響整合層における前記素子の長手方向の両端に設けられ、前記複数の超音波エレメントのうち、隣接する前記超音波エレメント同士を連結する連結部と、
を備えたことを特徴とする超音波振動子。
【国際調査報告】
2016208631.tif 000027
2016208631.tif 000028
2016208631.tif 000029
2016208631.tif 000030