(57)【要約】【課題】装置構成や製造工程を複雑化することなく、サイドローブを低減でき、さらに音場を均一化できる、高い信頼性を備えた超音波プローブを提供すること。【解決手段】アレイ方向と略直交する上下方向に対し超音波を送受信する圧電素子１５を備え、前記各圧電素子は、前記各圧電素子の前記上下方向に対して略直交する２端面のうち少なくとも一方の端面に、前記アレイ方向と平行で、且つ貫通しない複数の溝部２０を有し、前記複数の溝部それぞれの形状または配置によって、前記アレイ方向及び上下方向と直交するレンズ方向に対して重み付けされて前記超音波の送受信が行われ、且つ前記各圧電素子の溝部を有する端面に前記レンズ方向に沿って導電性部材からなる第１の音響整合層１８を接合した。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に対して所定間隔で並べられ、前記第１の方向と略直交する第２の方向に対し超音波を送受信する圧電素子を備え、
前記各圧電素子は、前記各圧電素子の前記第２の方向に対して略直交する２端面のうち少なくとも一方の端面に、前記第１の方向と平行で、且つ貫通しない複数の溝を有し、前記複数の溝それぞれの形状または配置によって、前記第１の方向及び前記第２の方向と直交する第３の方向に対して重み付けされて前記超音波の送受信が行われ、且つ前記各圧電素子の溝を有する端面に前記第３の方向に沿って導電性部材を接合していることを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
第１の方向に対して所定間隔で並べられ、前記第１の方向と略直交する第２の方向に対し超音波を送受信する圧電素子と、
前記各圧電素子の前記第２の方向に対して略直交する２端面に接合された電極とを備え、
前記各圧電素子は、前記第２の方向に対して略直交する２端面のうち少なくとも一方の端面に、前記第１の方向及び前記第２の方向と直交する第３の方向に対して重み付けして前記超音波の送受信を行うための、前記第１の方向と平行な複数の溝を有し、
前記各圧電素子の２端面のうち前記複数の溝を有する端面に接合された前記電極は、前記複数の溝によって複数に分断され、前記複数に分断された前記電極は、導電性部材により連結されていることを特徴とする超音波プローブ。
【請求項３】
前記複数の溝は略同じ深さに形成されており、前記第３の方向の両側に行くにつれて徐々に小さくなる間隔で配列されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記複数の溝は前記第３の方向に対して略同じ間隔で形成されており、前記第３の方向の両側に行くにつれて徐々に深さが増すことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波プローブ。
【請求項５】
前記各溝は底部が丸く形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波プローブ。
【請求項６】
前記導電性部材は、前記複数の溝に充填された非導電性接着剤によって前記電極に接合されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波プローブ。
【請求項７】
被検体に対し超音波を送受信する超音波プローブと、前記超音波プローブが受信した超音波に基づき前記被検体の超音波画像を生成する画像生成装置とを備え、
前記超音波プローブは、
第１の方向に対して所定間隔で並べられ、前記第１の方向と略直交する第２の方向に対し超音波を送受信する圧電素子を具備し、
前記各圧電素子は、前記各圧電素子の前記第２の方向に対して略直交する２端面のうち少なくとも一方の端面に、前記第１の方向と平行で、且つ貫通しない複数の溝を有し、前記複数の溝それぞれの形状または配置によって、前記第１の方向及び前記第２の方向と直交する第３の方向に対して重み付けされて前記超音波の送受信が行われ、かつ前記各圧電素子の溝を有する端面に前記第３の方向に沿って導電性部材を接合していることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
被検体に対し超音波を送受信する超音波プローブと、前記超音波プローブが受信した超音波に基づき前記被検体の超音波画像を生成する画像生成装置とを備え、
前記超音波プローブは、
第１の方向に対して所定間隔で並べられ、前記第１の方向と略直交する第２の方向に対し超音波を送受信する圧電素子と、
前記各圧電素子の前記第２の方向に対して略直交する２端面に接合された電極とを具備し、
前記各圧電素子は、前記第２の方向に対して略直交する２端面のうち少なくとも一方の端面に、前記第１の方向及び前記第２の方向と直交する第３の方向に対して重み付けして前記超音波の送受信を行うための、前記第１の方向と平行な複数の溝を有し、
前記各圧電素子の２端面のうち前記複数の溝を有する端面に接合された前記電極は、前記複数の溝によって複数に分断され、前記複数に分断された前記電極は、導電性部材により連結されていることを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送受信される超音波の送信強度及び受信感度に重み付けを行い、サイドローブを低減した超音波探プローブ及び超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波プローブは、対象物内部の画像化等を目的として、対象物に向けて超音波を照射するとともに、対象物内における音響インピーダンスの異なる界面からの反射波を受信する装置である。このような超音波プローブが採用される超音波画像装置として、人体の内部を検査するための医用診断装置などがある。
【０００３】
超音波プローブには、１次元アレイ超音波プローブと呼ばれるものがある。この１次元アレイ超音波プローブは、超音波の送受信を担う圧電素子ユニットを有している。この圧電素子ユニットは、アレイ方向に対して一定間隔で並設された複数の圧電素子から構成される。圧電体ユニットの人体側には、音響整合層及び音響レンズが全ての圧電素子を覆うように設けられ、圧電体ユニットの人体側と反対側には背面材が設けられている。
【０００４】
１次元アレイ超音波プローブを使用する場合、駆動回路から各圧電素子に駆動信号を印加する。このとき、遅延回路により各駆動信号に対して位相差を与えることで、超音波の照射位置をアレイ方向に走査する。
【０００５】
各圧電素子から発生した超音波は、音響整合層と音響レンズとを介して人体に送信される。そして、人体内で音響インピーダンスの不整合により生じる反射波を圧電素子ユニットで受信することで、人体の内部構造を画像化し、表示モニタに映し出す。
【０００６】
圧電素子ユニットを製造する場合、矩形状の圧電材料ブロックに音響整合層を接合する。そして、圧電材料ブロックのみをアレイ方向に対して所定間隔でダイシングし、圧電材料ブロックをアレイ化、すなわち複数の圧電素子に分割する。
【０００７】
そして、音響整合層に音響レンズを接合するとともに、アレイ化した圧電材料ブロックに背面材を接合し、最後に駆動回路と各圧電素子の電気的接続を行って超音波プローブが完成する。
【０００８】
ところで、前述の１次元アレイ超音波プローブにおいて、各圧電素子に矩形波形の駆動信号を印加した場合、レンズ方向の音場においてサイドローブが問題となったり、レンズ方向の音場が不均一となることがある。
【０００９】
そのため、近年では当該サイドローブを低減するとともに、音場を均一化する技術として、圧電素子ユニットから送信される超音波の強度に重み付けをする技術が開示されている。
【００１０】
例えば、各圧電素子をレンズ方向に対して間隔を変えながら分割し、レンズ方向に対する圧電素子の面積密度に変化を持たせた超音波プローブが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１１】
また、各圧電素子をレンズ方向に対して一定間隔で分割し、分割された各々に印加する駆動信号に強度差を持たせた超音波プローブも開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００３−９２８８号公報
【特許文献２】特開平５−２３３３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載された超音波プローブでは、圧電素子ユニットを製造する際に、各圧電素子がレンズ方向に対して完全に分割されてしまうため、分割された各圧電素子片同士を位置決めする工夫が必要となり、製造工程の増加、製造コストの上昇を招くという問題がある。
【００１３】
また、分割された圧電素子片の間に樹脂を充填する場合、各圧電素子の端面に形成される電極が部分的に樹脂上に載ってしまうため、圧電素子に対する電極の密着性が低下して、装置の信頼性を低下させるという問題がある。
【００１４】
一方、特許文献２に記載された超音波プローブでは、装置や回路の構造が複雑化し、超音波プローブの信頼性の悪化、製造プロセスの高価格化を招くという問題がある。さらに、駆動信号に強度差を持たせても、各圧電素子から放射される超音波は圧電素子内で既に音響的クロストークを起こしているため、所望の音圧分布を得ることは困難となる。しかも、この超音波プローブは１次元アレイ超音波プローブではない。
【００１５】
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、装置構成や製造工程を複雑化することなくサイドローブを低減でき、さらに音場を均一化できる、高信頼性を備えた超音波プローブ及び超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の超音波探プローブ及び超音波診断装置は次のように構成されている。
【００１７】
（１）第１の方向に対して所定間隔で並べられ、前記第１の方向と略直交する第２の方向に対し超音波を送受信する圧電素子を備え、前記各圧電素子は、前記各圧電素子の前記第２の方向に対して略直交する２端面のうち少なくとも一方の端面に、前記第１の方向と平行で、且つ貫通しない複数の溝を有し、前記複数の溝それぞれの形状または配置によって、前記第１の方向及び前記第２の方向と直交する第３の方向に対して重み付けされて前記超音波の送受信が行われ、且つ前記各圧電素子の溝を有する端面に前記第３の方向に沿って導電性部材を接合している。
【００１８】
（２）第１の方向に対して所定間隔で並べられ、前記第１の方向と略直交する第２の方向に対し超音波を送受信する圧電素子と、前記各圧電素子の前記第２の方向に対して略直交する２端面に接合された電極とを備え、前記各圧電素子は、前記第２の方向に対して略直交する２端面のうち少なくとも一方の端面に、前記第１の方向及び前記第２の方向と直交する第３の方向に対して重み付けして前記超音波の送受信を行うための、前記第１の方向と平行な複数の溝を有し、前記各圧電素子の２端面のうち前記複数の溝を有する端面に接合された前記電極は、前記複数の溝によって複数に分断され、前記複数に分断された前記電極は、導電性部材により連結されている。
【００１９】
（３）（１）または（２）に記載された超音波プローブにおいて、前記複数の溝は略同じ深さに形成されており、前記第３の方向の両側に行くにつれて徐々に小さくなる間隔で配列されている。
【００２０】
（４）（１）または（２）に記載された超音波プローブにおいて、前記複数の溝は前記第３の方向に対して略同じ間隔で形成されており、前記第３の方向の両側に行くにつれて徐々に深さが増す。
【００２１】
（５）（１）または（２）に記載された超音波プローブにおいて、前記各溝は底部が丸く形成されている。
【００２２】
（６）（１）または（２）に記載された前記導電性部材は、前記複数の溝に充填された非導電性接着剤によって前記電極に接合されている。
【００２３】
（７）被検体に対し超音波を送受信する超音波プローブと、前記超音波プローブが受信した超音波に基づき前記被検体の超音波画像を生成する画像生成装置とを備え、前記超音波プローブは、第１の方向に対して所定間隔で並べられ、前記第１の方向と略直交する第２の方向に対し超音波を送受信する圧電素子を具備し、前記各圧電素子は、前記各圧電素子の前記第２の方向に対して略直交する２端面のうち少なくとも一方の端面に、前記第１の方向と平行で、且つ貫通しない複数の溝を有し、前記複数の溝それぞれの形状または配置によって、前記第１の方向及び前記第２の方向と直交する第３の方向に対して重み付けされて前記超音波の送受信が行われ、かつ前記各圧電素子の溝を有する端面に前記第３の方向に沿って導電性部材を接合している。
【００２４】
（８）被検体に対し超音波を送受信する超音波プローブと、前記超音波プローブが受信した超音波に基づき前記被検体の超音波画像を生成する画像生成装置とを備え、前記超音波プローブは、第１の方向に対して所定間隔で並べられ、前記第１の方向と略直交する第２の方向に対し超音波を送受信する圧電素子と、前記各圧電素子の前記第２の方向に対して略直交する２端面に接合された電極とを具備し、前記各圧電素子は、前記第２の方向に対して略直交する２端面のうち少なくとも一方の端面に、前記第１の方向及び前記第２の方向と直交する第３の方向に対して重み付けして前記超音波の送受信を行うための、前記第１の方向と平行な複数の溝を有し、前記各圧電素子の２端面のうち前記複数の溝を有する端面に接合された前記電極は、前記複数の溝によって複数に分断され、前記複数に分断された前記電極は、導電性部材により連結されている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、装置構成や製造工程を複雑化することなく、サイドローブを低減でき、音場を均一化できる。また、超音波プローブの信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２７】
まず、図１〜図６を用いて本発明の第１実施形態を説明する。
【００２８】
図１は本発明の第１実施形態を係る超音波プローブ１０の概略的構成を示す斜視図、図２は同実施形態に係る超音波プローブ１０をレンズ方向に沿って切断して示す断面図、図３は同実施形態に係る超音波プローブ１０をアレイ方向に沿って切断して示す断面図である。
【００２９】
図１〜図３に示すように、この超音波プローブ１０は、いわゆる１次元アレイ超音波プローブであり、吸音材製の背面材１１を有している。この背面材１１は矩形ブロック状に形成されており、その一側面にはフレキシブル印刷配線基板３１を介して圧電素子ユニット１２が設けられている。
【００３０】
この圧電素子ユニット１２は、短冊状に形成された複数の圧電素子１５により構成されている。これら圧電素子１５は、アレイ方向（第１の方向）に対して一定間隔で並べられており、各々の圧電素子１５は超音波を送受信する、いわゆるチャンネルをなしている。
【００３１】
圧電素子１５の素材としては、圧電セラミックや圧電単結晶が用いられている。なお、各圧電素子１５は、その製造工程においてアレイ方向と直交する上下方向（第２の方向）に分極されている。
【００３２】
各圧電素子１５の上端面と下端面には、それぞれアース電極２３ａ（電極）と信号電極２３ｂ（電極）が設けられている。これらアース電極２３ａと信号電極２３ｂは、銅箔などの金属箔で形成されており、これら電極２３ａ、２３ｂを介して圧電素子１５に駆動電圧を印加できるようになっている。
【００３３】
各圧電素子１５の上端面には複数の溝部２０（溝）が形成されている。これらの溝部２０は上下方向に沿って形成されており、アレイ方向及び上下方向と直交するレンズ方向に対するピッチ間隔はサイン関数Ｓに基づいて決められている。
【００３４】
図４は溝部２０のピッチ間隔を決定するサイン関数Ｓを示す概略図である。なお、図４の横軸は圧電素子１５のレンズ方向に対する位置（レンズ方向の中心部は０）を示している。
【００３５】
図４に示すように、溝部２０のレンズ方向に対するピッチ間隔は、サイン関数の関数値に基づき、レンズ方向の中心に行くにつれて大きくなり、レンズ方向の外側に行くにつれて小さくなるように決められている。
【００３６】
なお、本実施形態ではサイン関数に基づいて溝部２０のレンズ方向に対するピッチ間隔を決定しているが、これに限定されるものではなく、例えばガウシアン等であっても構わない。
【００３７】
各圧電素子１５の信号電極２３ｂは、それぞれフレキシブル印刷配線基板３１の複数の信号用配線３１ｂ（後述する）に電気的に接続されている。これら信号用配線３１ｂは、アレイ方向に対して一定間隔で配列されており、アレイ方向に並ぶ複数の圧電素子１５に対して別々に駆動信号を印加できるようになっている。
【００３８】
圧電素子ユニット１２の上側面には音響整合層ユニット２５が設けられている。この音響整合層ユニット２５は、短冊状に形成された複数の音響整合層１７により形成されており、各音響整合層１７は前記各圧電素子１５と対応するよう配置されている。
【００３９】
この音響整合層１７は、圧電素子１５と人体の音響インピーダンスを整合させるものであり、本実施形態では音響インピーダンスが圧電素子１５から人体に向かって段階的に変化するように、材料の異なる第１の音響整合層１８（導電性部材）と第２の音響整合層１９により構成されている。
【００４０】
第１の音響整合層１８は導電性材料により形成されており、その下端面は圧電素子１５上のアース電極２３ａと電気的に接続されている。一方、第２の音響整合層１９は絶縁性材料で形成されており、その下端面は第１の音響整合層１８の上端面に接合されている。
【００４１】
第２の音響整合層１９の上側には、音響レンズ２２が全ての第２の音響整合層１９を覆うように設けられている。この音響レンズ２２は、生体に近い音響インピーダンスを持つシリコーンゴム等を素材としたレンズであり、音響の屈折を利用して超音波ビームを収束させ、分解能を向上させる。なお、第２の音響整合層１９を導電性材料で形成し、第２の音響整合層１９とアース取り出し電極２４（後述する）とを電気的に接続してもよい。
【００４２】
アレイ方向に並べられた圧電素子１５間の隙間及び各圧電素子１５に形成された溝部２０の内部には、エポキシ等の非導電性樹脂材料（非導電性接着剤）が充填されている。この非導電性樹脂材料は、圧電素子ユニット１２及び音響整合層ユニット２５に機械的強度を持たせ、また第１の音響整合層１８をアース電極２３ａに接合するためのものである。
【００４３】
各第１の音響整合層１８の側面にはアース取り出し電極２４が設けられている。これらのアース取り出し電極２４は、それぞれ導電性材料からなる第１の音響整合層１８に対して電気的に接続されており、その下端部はフレキシブル印刷配線基板３１と一体化されている。
【００４４】
このフレキシブル印刷配線基板３１は二層構造をしている。第一層の内部にはアース用配線３１ａが設けられ、第二層の内部にはアレイ方向に対して所定間隔で配列された複数の前記信号用配線３１ｂが設けられている。
【００４５】
第一層の先端部は、アース取り出し電極２４の下端部側方に配置され、アース用配線３１ａとアース取り出し電極２４とは電気的に接続されている。また、第二層の先端部は、前述のように背面材１１と圧電素子ユニット１２の間に配置され、信号用配線３１ｂと信号電極２３ｂとは電気的に接続されている。
【００４６】
次に、前記構成の超音波プローブ１０を製造する工程について説明する。
【００４７】
図５は同実施形態に係る超音波プローブ１０の製造工程を示す概略図である。
【００４８】
図５（ａ）に示すように、まず第１の電極５１と第２の電極５２を備えた圧電体ブロック５３を用意する。この圧電体ブロック５３は、通常の圧電体製造方法により圧電セラミックスや圧電体結晶等の圧電材料を製造した後、この圧電材料の両側面に対してＡｕ等のメッキあるいはスパッタを施し、前記圧電材料を分極することにより得られる。
【００４９】
次に、図５（ｂ）に示すように、第１の電極５１側から圧電体ブロック５３をアレイ方向に沿ってダイシングする。このダイシングは、いわゆる重み付け用のものであり、サイン関数Ｓの関数値に基づいてレンズ方向の中心に行くにつれてピッチ間隔が大きくなるように、かつ圧電体ブロック５３の中途部まで実行される。これにより、圧電体ブロック５３の第１の電極５１側の部分は複数の切端２７に分割され、これらの切端２７の間には溝列２１が形成される。
【００５０】
次に、図５（ｃ）に示すように、圧電素子１５と第１の音響整合材料５４等をエポキシ接着剤等で充填かつ接着し、第１の電極５１上に第１の音響整合材料５４を電気的に接合し、さらに図５（ｄ）に示すように、第１の音響整合材料５４上に第２の音響整合材料５５を接合する。そして、図５（ｅ）に示すように、第２の電極５２にフレキシブル印刷配線基板３１を接合し、その信号用配線３１ｂと第２の電極５２を電気的に接続する。
【００５１】
次に、図５（ｆ）に示すように、圧電体ブロック５３に接合されたフレキシブル印刷配線基板３１に背面材１１を接合し、図５（ｇ）に示すように、レンズ方向に沿って圧電体ブロック５３、第１の音響整合材料５４、第２の音響整合材料５５、及びフレキシブル印刷配線基板３１を第２の音響整合材料５５側からダイシングする。
【００５２】
このダイシングは、いわゆるアレイ化のためのものであり、アレイ方向に対して一定のピッチ間隔でフレキシブル印刷配線基板３１が完全に分断されるまで実行される。これにより、圧電体ブロック５３、第１の音響整合材料５４、第２の音響整合材料５５、第１の電極５１、第２の電極５２、及びフレキシブル印刷配線基板３１はアレイ化、すなわちアレイ方向に対して完全に分離され、これらの間には隙間が形成される。
【００５３】
これら２回のダイシングにより、圧電体ブロック５３は前記複数の圧電素子１５に、第１の音響整合材料５４は前記複数の第１の音響整合層１８に、第２の音響整合材料５５は前記複数の第２の音響整合層１９、第１の電極５１は前記複数のアース電極２３ａ、第２の電極５２は前記複数の信号電極２３ｂ、溝列２１は前記複数の溝部２０になる。
【００５４】
なお、圧電体ブロック５３、第１の音響整合材料５４、第２の音響整合材料５５、第１の電極５１、第２の電極５２、及びフレキシブル印刷配線基板３１を完全に分離しても、圧電体ブロック５３にはフレキシブル印刷配線基板３１を介して背面材１１が接合されているため、各部がバラバラに分離することはない。
【００５５】
次に、図５（ｈ）に示すように、第２の音響整合層１９上に音響レンズ２２を接合するとともに、第１の音響整合層１８の側方に導電性接着剤でアース取り出し電極２４を接合し、アース取り出し電極２４とフレキシブル印刷配線基板３１のアース用配線３１ａとを電気的に接続する。これにより超音波プローブ１０が完成する。
【００５６】
前記構成の超音波プローブ１０によれば、圧電体ブロック５３に重み付けのためのダイシングを行う際、圧電体ブロック５３を完全に分離しないようにすることで、各圧電素子１５に形成される複数の溝部２０を圧電素子１５の中途部までに留めている。
【００５７】
このため、圧電体ブロック５３に重み付けのためのダイシングを行うことにより、圧電体ブロック５３がバラバラに分離してしまうことがないから、超音波プローブ１０の製造工程を簡単化することができる。
【００５８】
また、圧電体ブロック５３を形成した後、すなわち圧電材料に第１の電極５１と第２の電極５２を形成した後、圧電体ブロック５３に対して重み付けのためのダイシングを行っている。
【００５９】
そのため、超音波プローブ１０の製造工程において、非導電性樹脂材料上に第１の電極５１を接着する必要が無くなるから、圧電材料に対する第１の電極５１の密着強度の低下を防止することができる。その結果、超音波プローブ１０の信頼性を向上する。
【００６０】
ところで、このような構成にしたことで、アース電極２３ａが圧電素子１５の切端２７ごとに分離されるから、従来の接続法ではアース電極２３ａとアース用配線３１ａの接続が困難となる。
【００６１】
しかしながら、本実施形態では、第１の音響整合層１８を導電性材料で形成することで、アース電極２３ａを共通化し、この第１の音響整合層１８を介してアース電極２３ａとアース用配線３１ａを接続している。
【００６２】
そのため、アース用配線３１ａの接続構造や配置構造が複雑化することがないから、超音波プローブ１０の構成を単純化できるとともに、製造工程を簡単化することができる。
【００６３】
ここで、本実施形態に係る超音波プローブ１０から送信される超音波のレンズ方向に対する音場について見てみる。
【００６４】
図６は同実施形態に係る超音波プローブ１０による送信音圧分布を示す分布図、図１３は従来の超音波プローブによる送信音圧分布を示す分布図である。なお、これらの図において、横軸は音響レンズ２２から測定した超音波プローブ１０の軸心線方向に対する距離、縦軸は超音波プローブ１０の軸心線から測定したレンズ方向に対する距離、イ〜ホは等音圧線（音圧の大小関係はイ＞ロ＞ハ＞ニ＞ホ）を示している。
【００６５】
図６と図１３を比較すれば、この超音波プローブ１０を用いることで、各等音圧線イ〜ホが超音波プローブ１０の軸心線側に接近していることが確認できる。特に、等音圧線ニ、ホのように超音波プローブ１０の軸心線から離れた位置にある等音圧線ほど超音波プローブ１０の軸心線側に接近していることがわかる。このことは、超音波プローブ１０から送信される超音波のレンズ方向に対するサイドローブが低減したことを示している。
【００６６】
さらに、この超音波プローブ１０を用いることで、各等音圧線イ〜ホが滑らかな曲線となっていることが確認できる。このことは、超音波プローブ１０から送信される超音波のレンズ方向の音場が均一化されていることを示している。
【００６７】
以上の結果より、本実施形態のように、圧電体ブロック５３の中途部までしか溝部を形成しない場合であっても、超音波プローブ１０から送信される超音波のレンズ方向に対するサイドローブを低減できるとともに、レンズ方向の音場を均一化できることが確認された。
【００６８】
また、超音波プローブ１０の近傍では、従来と比較した場合に、等音圧線がかなり超音波プローブ１０の軸心線側に接近していることがわかる。このことは、超音波プローブ１０から送信される超音波の分解能が上昇したことを示している。
【００６９】
次に、図７を用いて本発明の第２実施形態を説明する。なお、ここでは第１実施形態と同様の構成、作用については、その説明を省略する。
【００７０】
図７は本発明の第２実施形態に係る超音波プローブ１０Ａをレンズ方向に沿って切断して示す断面図である。図７に示すように、本実施形態に係る超音波プローブ１０Ａでは、圧電素子１５の下端面に複数の溝部２０が形成されている。
【００７１】
このような構成にしても、第１実施形態と同等な効果、すなわち製造工程の簡単化、信頼性向上、超音波のレンズ方向に対するサイドローブの低減、超音波のレンズ方向に対する音場の均一化、及び超音波の分解能の向上等を得ることができる。
【００７２】
更に、この構成ではアース電極２３ａが分割されないから、第１の音響整合層１８を導電性材料にする必要が無い。そのため、第１の音響整合層１８の素材選定幅が広げることができる。
【００７３】
この構成では信号電極２３ｂが複数の分割されるが、これら信号電極２３ｂはフレキシブル印刷配線基板３１の信号用配線３１ｂにより電気的に共通化されることになる。すなわち、本実施形態では、信号用配線３１ｂが本発明における導電性部材として機能することになる。
【００７４】
次に、図８を用いて本発明の第３実施形態を説明する。なお、ここでは第１、第２実施形態と同じ構成、作用については、その説明を省略する。
【００７５】
図８は本発明の第３実施形態に係る圧電素子１５Ａを示す断面図である。図８に示すように、本実施形態に係る圧電素子１５Ａの溝部２０Ａには、何も充填されていない。このように、溝部２０Ａに何も充填しないことで、圧電素子１５内を伝播する超音波が圧電素子１５内で音響的クロストークを起こすのを防止できる。
【００７６】
次に、図９を用いて本発明の第４実施形態を説明する。なお、ここでは第１〜第３実施形態と同様の構成、作用については、その説明を省略する。
【００７７】
図９は本発明の第４実施形態に係る圧電素子１５Ｂを示す断面図である。図９に示すように、本実施形態に係る圧電素子１５Ｂの溝部２０Ｂは、底面２６ａ（底部）が丸く形成され、底面２６ａと側面２６ｂとは滑らかに連結されている。このように、底面２６ａを丸くするとともに、溝部２０Ｂの底面２６ａと側面２６ｂとを滑らか連結することで、非導電性樹脂材料と圧電素子１５との間の熱膨張率の差や外部からの衝撃等によるクラック等に対して機械的強度を増すことができる。
【００７８】
なお、本実施形態では、溝部２０Ｂの底面２６ａを丸くしているが、これに限定されるものではなく、底面２６ａと側面２６ｂが滑らかに連結されていれば、底面２６ａの大部分が平面であってもよい。
【００７９】
次に、図１０を用いて本発明の第５実施形態を説明する。なお、ここでは第１〜第４実施形態と同じ構成、作用については、その説明を省略する。
【００８０】
図１０は本発明の第５実施形態に係る圧電素子１５Ｃを示す断面図である。図１０に示すように、本実施形態に係る圧電素子１５Ｃの溝部２０Ｃは、レンズ方向に対して一定のピッチ間隔で、かつレンズ方向の両側に行くにつれて徐々に深くなるように形成されている。なお、溝部２０Ｃの深さは、サイン関数Ｓの関数値に基づいて決められている。
【００８１】
ところで、圧電素子１５から発信される超音波の強度は、溝部２０Ｃ近傍において弱まる傾向がある。そのため、本実施形態のように、溝部２０Ｃをレンズ方向の両側に行くにつれて深くすることによっても、レンズ方向における音場のサイドローブを低減することができる。
【００８２】
なお、本実施形態では、溝部２０Ｃのレンズ方向に対する深さをサイン関数Ｓの関数値に基づいて決定しているが、これに限定されるものではなく、例えばガウシアン等を用いてもよい。
【００８３】
次に、図１１を用いて本発明の第６実施形態を説明する。なお、ここでは第１〜第５実施形態と同様の構成、作用については、その説明を省略する。
【００８４】
図１１は本発明の第６実施形態に係る圧電素子１５Ｄを示す断面図である。図１１に示すように、本実施形態に係る圧電素子１５Ｄの溝部２０Ｄは、圧電素子１５Ｄの上端面と下端面の両方に互いに向かい合うように形成されている。このように、圧電素子１５Ｄの上端面と下端面の両方に溝部２０Ｄを形成することで、圧電素子１５内における音響的クロストークをさらに抑制することができる。
【００８５】
また、圧電素子１５の形状が、その上下方向の中心線に対して対象となるため、圧電素子１５と非導電性樹脂材料の熱膨張率に作があっても、その差によって圧電素子１５に生じる反りを抑制することができる。
【００８６】
次に、図１２を用いて本発明の第７実施形態を説明する。なお、ここでは第１〜第６実施形態と同様の構成、作用については説明を省略する。
【００８７】
図１２は本発明の第７実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す概略図である。図１２に示すように、この超音波診断装置は、前記超音波プローブ１０、送受信部１１０、画像処理部１２０（画像生成装置）、表示部１３０、制御部１４０、及び操作部１５０を有している。
【００８８】
送受信部１１０は、超音波プローブ１０に駆動信号を出力するとともに、超音波プローブ１０が受信した反射波に応じた受信信号を入力する。画像処理部１２０は、送受信部１１０から受信信号を入力し、この受信信号に基づいて画像を構成する。表示部１３０は、画像処理部１２０から画像信号を入力し、この画像信号に基づいて画像を表示する。制御部１４０は、操作部１５０から操作情報を入力し、この操作情報に基づいて送受信部１１０、画像処理部１２０、及び表示部１３０を制御する。
【００８９】
前記構成の超音波診断装置を使用する場合、医療従事者は超音波プローブ１０を把持し、その先端部に設けられた音響レンズ２２を被検者ｈ（被検体）の検査部位に当てる。そして、超音波プローブ１０から被検者ｈに超音波を送信するとともに、被検者ｈの体内で反射した超音波を受信し、この超音波に基づいて被検者ｈの内部構造を表示部１３０に表示する。そして、表示部１３０に表示された画像を見ながら被検者ｈの診断を行う。
【００９０】
前記構成の超音波診断装置によれば、スライス方向におけるサイドローブを低減した超音波プローブ１０を使用している。そのため、被検者ｈの体内の鮮明な内部画像が得られるから、従来の超音波診断装置を用いた場合に比べて、より精密な診断を行うことができる。
【００９１】
なお、本実施形態では、第１実施形態に係る超音波プローブ１０を超音波診断装置に適用しているが、これに限定されるものではなく、例えば第２〜第６実施形態に係る超音波プローブを用いてもよい。
【００９２】
本発明は、前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【００９３】
すなわち、前記実施形態では、音響整合層１７を第１の音響整合層１８と第２の音響整合層１９で構成しているが、これに限定されるものではなく、例えば第１の音響整合層１８の一層だけで構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１実施形態を係る超音波プローブの概略的構成を示す斜視図。
【図２】同実施形態に係る超音波プローブをレンズ方向に沿って切断して示す断面図。
【図３】同実施形態に係る超音波プローブをアレイ方向に沿って切断して示す断面図。
【図４】同実施形態に係る溝部のピッチ間隔を決定するサイン関数を示す概略図。
【図５】同実施形態に係る超音波プローブの製造工程を示す概略図。
【図６】同実施形態に係る超音波プローブによる送信音圧分布を示す分布図。
【図７】本発明の第２実施形態に係る超音波プローブをレンズ方向に沿って切断して示す断面図。
【図８】本発明の第３実施形態に係る圧電素子を示す断面図。
【図９】本発明の第４実施形態に係る圧電素子を示す断面図。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る圧電素子を示す断面図。
【図１１】本発明の第６実施形態に係る圧電素子を示す断面図。
【図１２】本発明の第７実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す概略図。
【図１３】従来の超音波プローブによる送信音圧分布を示す分布図。
【符号の説明】
【００９５】
１０…超音波プローブ、１０Ａ…超音波プローブ、１５…圧電素子、１８…第１の音響整合層（導電性部材）、２０…溝部（溝）、２３ａ…アース電極（電極）、２３ｂ…信号電極（電極）、２６ａ…底面（底部）、１２０…画像処理部（画像生成装置）、Ｓ…サイン関数、ｈ…被検者（対象物）。
【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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