(57)【要約】【課題】電子セクタ走査などがなされる超音波探触子において、超音波ビームの偏向角が大きい場合においても良好な送受波を行う。【解決手段】重合体１０に対してベベルカット用ブレード３０を利用してカッティングを行う。送受波素子２４の上端部は凸形状の形態を有し、すなわち上面２５について２つのテーパー面２６が形成される。上端部が凸形状を有しているため電子走査方向に超音波が拡散する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送受波素子を含み、
前記各送受波素子の生体側端部は、その中央部分に対してその縁部分が非生体側に引っ込んだ凸形状を有することを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
請求項１記載の超音波探触子において、
前記各送受波素子は、
超音波の送波及び受波を行う振動素子と、
前記振動素子の生体側に設けられ、前記振動素子と生体との音響インピーダンス整合を図る整合素子と、
を含み、
前記整合素子が前記凸形状を有することを特徴とする超音波探触子。
【請求項３】
請求項１記載の超音波探触子において、
前記複数の送受波素子は電子走査方向に配列され、各送受波素子は電子走査方向と直交するエレベーション方向に伸張した形態を有し、
前記各送受波素子の生体側端部における前記エレベーション方向に平行な２つのエッジが面取りされ、その面取りによって前記凸形状が構成されたことを特徴とする超音波探触子。
【請求項４】
圧電板上に整合層を設け、電子走査方向に伸張した重合体を形成する形成工程と、
前記重合体を前記電子走査方向と直交するエレベーション方向に複数に切断し、これにより複数の送受波素子を作成する切断工程と、
を含み、
前記切断工程では、送受波素子間隔に相当する厚みを有し前記重合体を切断する第１部分と、前記第１部分に連なって形成され前記第１部分から厚みを徐々に増してブレード基端側へ広がった第２部分と、を有するベベルカット用ブレードが用いられ、
前記ベベルカット用ブレードによって前記重合体を切断して複数の送受波素子が形成される際に、各送受波素子の生体側上端部における前記エレベーション方向に沿った２つのエッジが面取り加工されることを特徴とする超音波探触子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波探触子及びその製造方向に関し、特に超音波ビームの電子的な偏向走査に適する超音波探触子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波探触子は生体表面上に当接して用いられあるいは体腔内に挿入して用いられる。超音波探触子によって超音波の送受波が行われ、それにより得られた受信信号に基づいて超音波画像が形成される。
【０００３】
超音波探触子は、一般に、複数の振動素子を配列してなるアレイ振動子と、各振動素子の生体側に設けられた複数の整合素子からなる整合素子アレイと、を含む。ここで、重合された振動素子及び整合素子の１単位を便宜上、送受波素子と称することができる。そのような各送受波素子ごとに独立して超音波の送受波がなされる。ちなみに、複数の整合素子が多層的に設けられる場合も多い。また、複数の送受波素子の生体側に音響レンズなどが配置される場合もあるが、その音響レンズは、基本的に、電子走査方向と直交するエレベーション方向について超音波の集束性を高めるためのもので、電子走査方向について超音波の集束あるいは拡散を行うものではない。従来から、各整合素子（送受波素子）の上面は平坦な面となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、二次元（あるいは三次元）の超音波画像を形成するためには、二次元（あるいは三次元）のエコーデータ取込領域を形成する必要があり、そのために超音波ビームが電子走査される。その電子走査方式としては、超音波ビームを平行移動させる電子リニア走査、超音波ビームを偏向走査する電子セクタ走査などが知られている。特に、後者の電子セクタ走査の場合、超音波ビームの偏向角度が大きくなっても、十分な指向性（あるいは音響パワー）を得る必要がある。
【０００５】
しかし、上述のように、各整合素子（送受波素子）の生体側端部は平坦面を構成しており（また送受波素子間のピッチも一様であるため）、どうしても、その平坦面と直交する方向において最も音圧レベルが大きくなり、超音波ビームの偏向角が大きくなるに従って音圧レベルが低下し、その偏向角がかなり大きい場合に十分な音響特性を得ることが難しくなる、という一般的傾向がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、超音波ビームの偏向角を大きくした場合においても音響特性を向上できる超音波探触子及びその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、複数の送受波素子を含み、前記各送受波素子の生体側端部は、その中央部分に対してその縁部分が非生体側に引っ込んだ凸形状を有することを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、各送受波素子の生体側端部（上端部）が凸形状を有するため、従来の平坦形状の場合に比べて、超音波の送受波における指向性を広げることができる。よって、超音波ビームの一次元走査あるいは二次元走査において、超音波ビームの偏向角を大きくしても、送受信特性を良好にすることができる。上記の送受波素子の生体側端部は、それが直接的に生体に接触されてもよいし、音響レンズあるいはカップリング液体などの他の部材を介して間接的に生体に接触されてもよい。
【０００９】
望ましくは、前記各送受波素子は、超音波の送波及び受波を行う振動素子と、前記振動素子の生体側に設けられ、前記振動素子と生体との音響インピーダンス整合を図る整合素子と、を含み、前記整合素子が前記凸形状を有する。ここで、整合素子は１層又は複数層からなるものである。ちなみに、上記の送受波素子を振動素子のみとし、その振動素子の生体側端部を凸形状に加工して、上記作用効果を得ることも考えられる。
【００１０】
望ましくは、前記複数の送受波素子は電子走査方向に配列され、各送受波素子は電子走査方向と直交するエレベーション方向に伸張した形態を有し、前記各送受波素子の生体側端部における前記エレベーション方向に平行な２つのエッジが面取りされ、その面取りによって前記凸形状が構成される。
【００１１】
上記構成によれば、電子走査方向において、超音波ビームパターンを広げることができ、特に、超音波ビームの偏向角が大きい場合に画質を向上できる。
【００１２】
（２）また、上記目的を達成するために、本発明は、圧電板上に整合層を設け、電子走査方向に伸張した重合体を形成する形成工程と、前記重合体を前記電子走査方向と直交するエレベーション方向に複数に切断し、これにより複数の送受波素子を作成する切断工程と、を含み、前記切断工程では、送受波素子間ピッチに相当する厚みを有し前記重合体を切断する第１部分と、前記第１部分に連なって形成され前記第１部分から厚みを徐々に増してブレード基端側へ広がった第２部分と、を有するベベルカット用ブレードが用いられ、前記ベベルカット用ブレードによって前記重合体を切断して複数の送受波素子が形成される際に、各送受波素子の生体側上端部における前記エレベーション方向に沿った２つのエッジが面取り加工されることを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、重合体に対してベベルカット用ブレードによって複数のカッティングを行えば、複数の送受波素子の切断と同時に各送受波素子の面取り加工を行えるので、製造工程を簡略化できる。なお、ベベルカット用ブレード自体は一般に公知のものであるが、従来、重合体の切断に当該ブレードは利用されておらず、それ故、当該ブレードの新しい利用法としても位置づけられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１には、本発明に係る超音波探触子の製造方法が示されている。
【００１６】
図１において、圧電板１２は公知のＰＺＴなどの材料によって構成された板状の部材であり、その下面側には超音波の吸収を行うバッキング１４が接合されている。圧電板１２の上面側には整合層２０が設けられており、この整合層２０は本実施形態において第１整合層１６及び第２整合層１８によって構成されている。もちろん、整合層２０を単一層とすることもできる。ちなみに、図１において、圧電板１２の下面及び上面には後述する各送受波素子２４ごとにシグナル電極及びグランド電極が形成されているが、各図においてはそれらが図示省略されている。上記の整合層２０は圧電板１２と生体あるいは音響レンズとの間における音響インピーダンス整合を図るための部材である。以上のような各部材を重合させたものとして重合体１０が構成される。この場合において、各部材は例えば接着剤などによってそれぞれ接合される。
【００１７】
本実施形態において、この重合体１０に対して、電子走査方向と直交するエレベーション方向に複数のカッティングを行うことにより、複数の送受波素子２４が形成される。図１においては、一部の送受波素子２４が形成された状態が示されており、本実施形態においては、後に詳述するベベルカット用ブレード３０を利用することによって圧電板１２及び整合層２０が切断されている。ここで、そのベベルカット用ブレード３０は電子走査方向（図において左右方向）に所定ピッチで移動され、電子走査方向の各位置においてエレベーション方向に切削走査が行われ、これによって複数の送受波素子２４が構成される。
【００１８】
この送受波素子２４は、振動素子１２Ａと整合素子２０Ａとからなるものであり、整合素子２０Ａは第１整合素子１６Ａと第２整合素子１８Ａとからなる。
【００１９】
隣接する送受波素子２４の間には溝２８が形成される。ちなみに、この溝２８の深さは少なくとも整合層２０及び圧電板１２の厚さを超えるものとして設定される。
【００２０】
本実施形態において、ベベルカット用ブレード３０は主ブレード部分としての鉛直方向に伸長した溝切部３０Ａと、その溝切部３０Ａの基端側（上端側）に連なってその厚みが徐々に広がった面取り加工部３０Ｂとを含むものである。
【００２１】
このような形態をもったベベルカット用ブレード３０を切削走査させると、その結果として、図１に示されるように整合素子２０Ａの上端部が有するエッジが面取り加工され、すなわち、整合素子２０Ａの上面２５の左右端縁がテーパー面２６とされる。よって、整合素子２０Ａは生体側に向かって凸状を有することになる。ちなみに、上面２５は電子走査方向に平行な２つの辺及びエレベーション方向に平行な２つの辺を有するが、図１に示す実施形態では、エレベーション方向に平行な２つの辺に対して面取り加工が実施され、これによって２つのテーパー面２６が形成されている。
【００２２】
図２には、以上のように作成される送受波素子アレイ３２が示されている。この送受波素子アレイ３２は複数の送受波素子２４からなるものである。図２において、Ｘ方向はエレベーション方向であり、Ｙ方向は電子走査方向であり、Ｚ方向は超音波の送受波が行われる方向すなわち生体に超音波探触子を当接させる方向である。
【００２３】
図３には、図２に示した送受波素子アレイ３２に対して音響レンズ３４を接合させた状態が示されている。音響レンズ３４はエレベーション方向において超音波の集束作用を発揮する公知の部材である。その音響レンズ３４の下面３４Ａは接着剤３６を利用して送受波素子アレイ３２の上面に接着される。この場合において、上記のテーパー面２６は下面３４Ａから浮くことになるが、その両者間には接着剤３６が充填されるため、超音波の伝搬は確保される。図３に特に示される送受波素子２４’に着目すると、その生体側の端部には上記の通り２つのテーパー面が形成され、すなわちその上端部が凸形状を有している。当該送受波素子２４’によって超音波を送波する場合に、その超音波は電子走査方向に上端部が平坦形状であるより凸形状である方が広がってすなわち拡散して生体側に放射されることになる。この状態が符号１００によって表されている。ちなみに、受信時においても同様により広い指向性をもって反射波の受波を行える。
【００２４】
したがって、送受波素子アレイ３２に対して電子セクタ走査を適用し、これによって、超音波ビームの偏向走査を行う場合において、その偏向角が大きい場合においても送波パワーを向上させることができ、また受信感度を向上させることができる。
【００２５】
図３に示す実施形態においては送受波素子アレイ３２が音響レンズ３４を介して生体表面に当接されたが、送受波素子アレイ３２を直接的に生体表面に当接させることもできる。その場合においては、生体表面上において送受波素子アレイ３２の上面形状に従って生体表面が微妙に凸凹変形し、その結果、上記のテーパー面２６との間における音響伝搬が確保される。また、図２に示した送受波素子アレイ３２を音響媒体が充填されたバルーン内などに収納し、そのバルーンを生体表面に当接させることによって超音波診断を行うようにしてもよい。その場合には望ましくは各送受波素子の間に形成される溝内に目詰め材などを入れるようにしてもよく、これは図３に示す構成においても同様であり、すなわち溝２８内に目詰め材を充填するようにしてもよい。
【００２６】
図４には、他の実施形態が示されている。この実施形態においては送受波素子６０がＸ方向及びＹ方向に沿って二次元的に整列されている。図４はその一部のみを示すものである。すなわち、この図４に示す実施形態は、いわゆる三次元データ取込用超音波探触子における送受波素子アレイの一部を示すものであり、各送受波素子６０は振動素子４２Ａ、整合素子５０Ａで構成され、その整合素子５０Ａは第１整合素子４６Ａ及び第２整合素子４８Ａで構成されている。この実施形態においても、整合素子５０Ａの上端部は凸形状に形成されており、具体的には、上面５２が有する４つの辺（エッジ）が面取り加工され、テーパー面５４が形成されている。このような振動子を利用して超音波ビームをＸ方向及びＹ方向に電子セクタ走査の手法と同様な手法によって偏向走査する場合において、偏向角が大きい場合においても精度のよい計測を行うことができる。
【００２７】
図５には、さらに他の実施形態が示されており、図５においては複数の送受波素子アレイの中で一つの送受波素子アレイ７２のみが示されている。この送受波素子７２は振動素子６２Ａ及び整合素子６８Ａで構成され、整合素子６８Ａは第１整合素子６４Ａ及び第２整合素子６６Ａで構成される。ここで、整合素子６８Ａの上面７０は丸みを帯びて構成されており、すなわちその中央部分に対して縁部分が非生体側に垂れ下がった形態に構成されている。ここで、上面７０の曲率はエレベーション方向において同一である。もちろん、図４に示したような三次元データ取込用超音波探触子を構成する場合には、上面７０を半球面状に構成するようにしてもよい。
【００２８】
いずれにしても、送受波素子の生体側の上面について、その中央部分に対して端部を非生体側に引き込むような形状に加工することによってその端部を凸形状にし、これによって超音波を広い指向性をもって送受波することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、特に超音波ビームの偏向角が大きい場合において、良好な送受信を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波探触子の製造方法を示す説明図である。
【図２】送受波素子アレイの斜視図である。
【図３】送受波素子アレイに音響レンズを貼り付けた状態を示す図である。
【図４】三次元データ取込用超音波探触子における送受波素子アレイの一部を示す図である。
【図５】他の実施形態に係る送受波素子を示す図である。
【符号の説明】
１０　重合体、１２　圧電板、１４　バッキング、２０　整合層、２４　送受波素子、２６　テーパー面、３０　ベベルカット用ブレード。
【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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