(57)【要約】【課題】対象物との間に十分な音響整合材料を均一に供給可能な超音波プローブ、及び超音波装置を提供する。【解決手段】超音波プローブ２は、センサー面２２と、このセンサー面２２において、Ｙ方向に沿った超音波領域Ａｒ１を有し、超音波領域Ａｒ１により超音波の送受信処理を実施する超音波デバイス３０と、センサー面２２において、Ｙ方向に交差するＸ方向に対して、超音波領域Ａｒ１に隣接して配置され、Ｙ方向に長手となる供給開口部２４と、供給開口部２４に接続され、音響整合材料を供給開口部２４から吐出させる供給デバイスと、を備えた。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作面と、
前記動作面において第一方向に沿った超音波領域を有し、前記超音波領域により超音波の送信及び超音波の受信の少なくともいずれか一方を実施する超音波デバイスと、
前記動作面において前記第一方向に交差する第二方向に対して、前記超音波領域から所定の距離範囲内に配置され、前記第一方向に沿って長手となる供給開口部と、
前記供給開口部に接続され、音響整合材料を前記供給開口部から吐出させる供給デバイスと、
を備えたことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波プローブにおいて、
前記供給開口部は、前記第一方向に沿って並ぶ複数のノズルを含む
ことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項３】
請求項１に記載の超音波プローブにおいて、
前記供給開口部は、前記第一方向に沿って長手となるスリットを含む
ことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波プローブにおいて、
前記供給開口部は、前記第二方向に対して前記超音波領域に隣接して設けられている
ことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波プローブにおいて、
前記超音波領域は、前記第一方向に沿った辺を有し、
前記供給開口部は、前記辺に隣接して設けられている
ことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の超音波プローブにおいて、
前記供給開口部は、前記第二方向に対して、前記超音波領域を挟む位置にそれぞれ設けられている
ことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の超音波プローブにおいて、
前記供給デバイスは、前記供給開口部に接続され、前記音響整合材料が充填される圧力室と、前記圧力室の前記音響整合材料を加圧するアクチュエーターと、を備える
ことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項８】
請求項７に記載の超音波プローブにおいて、
複数の振動素子が設けられた素子基板を備え、
前記複数の振動素子の一部は、前記超音波領域内に設けられ、前記複数の振動素子の残りは、前記供給デバイスの前記アクチュエーターを構成する
ことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の超音波プローブにおいて、
前記供給開口部の周囲を囲う弾性部材を備える
ことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の超音波プローブにおいて、
前記供給開口部は、前記超音波領域に向かう方向に前記音響整合材料を吐出する
ことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の超音波プローブにおいて、
前記供給開口部は、前記超音波領域に向かって傾斜する傾斜面を有する
ことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の超音波プローブにおいて、
前記第二方向において前記超音波領域の前記供給開口部が配置される側とは反対側に、前記第一方向に長手となるワイパーが設けられている
ことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項１３】
動作面、前記動作面において第一方向に沿った超音波領域を有し、前記超音波領域により超音波の送信及び超音波の受信の少なくともいずれか一方を実施する超音波デバイス、前記動作面において前記第一方向に交差する第二方向に対して、前記超音波領域から所定の距離範囲内に配置され、前記第一方向に沿って長手となる供給開口部、及び、前記供給開口部に接続され、音響整合材料を前記供給開口部から吐出させる供給デバイスを含む超音波プローブと、
前記超音波プローブの前記供給デバイスに供給される前記音響整合材料が貯留されるタンクと、
を備えたことを特徴とする超音波装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の超音波装置において、
前記超音波プローブを制御する制御部が設けられた
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、超音波プローブ、及び超音波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体に対して超音波プローブを当接させ、超音波プローブから生体に超音波を送信する超音波装置が知られている。このような超音波装置としては、例えば、超音波装置から生体内に超音波を送信し、生体内で反射された超音波を受信することで、生体の内部構造等を測定する超音波測定装置や、超音波装置から送信した超音波を生体内の患部に作用させることで、患部の治療を行う超音波治療器等が挙げられる。
ところで、このような超音波装置から生体に対して超音波を送信するためには、超音波装置の超音波プローブと、生体との間に、音響インピーダンスが超音波プローブと生体との中間程度となる音響整合材料（例えばジェル等）を介在させる必要がある。通常、このような音響整合材料は、超音波装置に用いる際に、使用者により直接プローブ面や生体に塗布される。しかしながら、手動による音響整合材料の塗布は手間が係り、使用者の負担が大きくなる。また、音響整合材料が乾く等によって量が少なくなると、再び手動で音響整合材料を塗布する必要があった。これに対して、近年、自動で音響整合材料を供給する装置が考え出されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１には、超音波プローブ本体の先端部に音響整合材料を供給する超音波プローブ用アタッチメントが開示されている。具体的には、超音波プローブ本体は、シャフトと、送受波部とを備え、当該送受波部は、シャフトの軸方向に沿った周面の一部に設けられている。そして、シャフトに着脱自在なアタッチメントが設けられており、このアタッチメントは、シャフトの軸方向に沿って長手となるパイプを備えている。パイプの先端部は、シャフトの先端側の送受波部近傍に位置し、パイプの基端側から供給された音響整合材料が、パイプの先端から送受波部近傍に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１の超音波プローブ用アタッチメントでは、パイプの先端の供給口に対して、超音波プローブ本体の送受波部の方が幅広であり、送受波部と生体との間の全体に音響整合材料を供給することが困難となる。また、１か所から供給されたジェルを送受波部の全体に広げるため、送受波部に対して均一に音響整合材料を広げることが困難であり、使用する音響整合材料の使用量も多くなる。
【０００６】
本発明は、対象物との間に十分な音響整合材料を均一に供給可能な超音波プローブ、及び超音波装置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】
【０００７】
本発明に係る一適用例の超音波プローブは、動作面と、前記動作面において第一方向に沿った超音波領域を有し、前記超音波領域により超音波の送信及び超音波の受信の少なくともいずれか一方を実施する超音波デバイスと、前記動作面において前記第一方向に交差する第二方向に対して、前記超音波領域から所定の距離範囲内に配置され、前記第一方向に沿って長手となる供給開口部と、前記供給開口部に接続され、音響整合材料を前記供給開口部から吐出させる供給デバイスと、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本適用例では、第一方向に沿った超音波領域を有する超音波デバイスの第二方向の側方に、第一方向に沿った供給開口部が設けられ、供給デバイスにより当該供給開口部から音響整合材料が動作面上に供給される。このような構成では、第一方向に沿った超音波領域の側方から超音波領域内に向かって、第一方向に沿った供給開口部から音響整合材料が供給されるため、例えば１点から音響整合材料が供給される場合に比べて、超音波領域の全体に対して均一に音響整合材料を広げることができ、音響整合材料の使用量も少なくて済む。すなわち、超音波プローブと対象物との間に十分な量の音響整合材料を均一に供給することができる。
【０００９】
本適用例の超音波プローブにおいて、前記供給開口部は、前記第一方向に沿って並ぶ複数のノズルを含むことが好ましい。
本適用例では、供給開口部は、第一方向に沿って並ぶ複数のノズルを有し、これらのノズルのそれぞれから音響整合材料を吐出して供給することが可能となる。また、例えば生体を対象物とした場合に、ノズルから吐出された音響整合材料を、生体の毛穴等の細かい凹凸に浸透させることができる。よって、超音波プローブと対象物との間に空気層が介在する不都合を抑制でき、超音波の送信処理や受信処理の精度を向上させることができる。
【００１０】
本適用例の超音波プローブにおいて、前記供給開口部は、前記第一方向に沿って長手となるスリットを含むことが好ましい。
本適用例では、供給開口部は、第一方向に沿ったスリットであるため、第一方向に沿って隙間なく音響整合材料を供給することができる。よって、第一方向に沿って均一な量の音響整合材料を供給できる。
【００１１】
本適用例の超音波プローブにおいて、前記供給開口部は、前記第二方向に対して前記超音波領域に隣接して設けられていることが好ましい。
本適用例では、超音波領域の第二方向に隣接して供給開口部が設けられている。このため、超音波領域と供給開口部との間に隙間がある場合に比べて、より確実に供給開口部から供給される音響整合材料を超音波領域に行き届かせることができ、かつ音響整合材料の量も少なくできる。
【００１２】
本適用例の超音波プローブにおいて、前記超音波領域は、前記第一方向に沿った辺を有し、前記供給開口部は、前記辺に隣接して設けられていることが好ましい。
超音波領域としては、円形や楕円形でもよいが、超音波領域に隣接して供給開口部を設ける場合、供給開口部を超音波領域の形状に合わせて湾曲させる必要がある。これに対して、超音波領域が直線状の辺を有し、その辺に隣接して供給開口部を設ける場合、供給開口部の形状も辺に沿った直線状でよく、構成の簡略化及び製造効率性の向上を図れる。
【００１３】
本適用例の超音波プローブにおいて、前記供給開口部は、前記第二方向に対して、前記超音波領域を挟む位置にそれぞれ設けられていることが好ましい。
本適用例では、超音波領域を挟む位置にそれぞれ設けられ、これらの２つの供給開口部から音響整合材料が供給される。このような構成では、より迅速に超音波領域に対して音響整合材料を供給することができる。また、超音波領域の第二方向に沿う両側に均一に音響整合材料を供給できる。
【００１４】
本適用例の超音波プローブにおいて、前記供給デバイスは、前記供給開口部に接続され、前記音響整合材料が充填される圧力室と、前記圧力室の前記音響整合材料を加圧するアクチュエーターと、を備えることが好ましい。
本適用例では、圧力室に充填された音響整合材料に対してアクチュエーターにより圧力を加えることで、供給開口部から音響整合材料を供給する。この際、アクチュエーターの駆動量を制御することで、供給開口部からの音響整合材料の供給量を細かく制御することができる。
【００１５】
本適用例の超音波プローブにおいて、複数の振動素子が設けられた素子基板を備え、前記複数の振動素子の一部は、前記超音波領域内に設けられ、前記複数の振動素子の残りは、前記供給デバイスの前記アクチュエーターを構成することが好ましい。
本適用例では、素子基板に設けられた複数の振動素子の一部を、超音波領域から超音波の送信処理や受信処理を実施するための素子として用い、残りの振動素子を供給デバイスにおけるアクチュエーターとして用いる。このような構成では、超音波の送受信用の振動素子が設けられた基板と、供給デバイスのアクチュエーターが設けられた基板とを用意する必要がなく、１つの素子基板が設けられればよいため、構成の簡略化を図れる。
【００１６】
本適用例の超音波プローブにおいて、前記供給開口部の周囲を囲う弾性部材を備えることが好ましい。
本適用例では、供給開口部の周囲が弾性部材により覆われている。このため、超音波プローブを生体に押し当てた際の生体への負担を軽減できる。
【００１７】
本適用例の超音波プローブにおいて、前記供給開口部は、前記超音波領域に向かう方向に前記音響整合材料を吐出することが好ましい。
本適用例では、供給開口部から超音波領域に向かって音響整合材料が供給されるので、音響整合材料が超音波領域以外の領域に逃げることがなく、音響整合材料の無駄を省ける。
【００１８】
本適用例の超音波プローブにおいて、前記供給開口部は、前記超音波領域に向かって傾斜する傾斜面を有することが好ましい。
本適用例では、供給開口部の傾斜面に沿って超音波領域に向かって供給される。このような構成では、簡素な構成で音響整合材料の供給方向を超音波領域に向けることができる。
【００１９】
本適用例の超音波プローブにおいて、前記第二方向において前記超音波領域の前記供給開口部が配置される側とは反対側に、前記第一方向に長手となるワイパーが設けられていることが好ましい。
本適用例では、供給開口部から供給され、超音波領域の供給開口部とは反対側に流れた音響整合材料をワイパーにより除去することができる。これにより、例えば生体に対して超音波プロープを用いて超音波測定を実施したり超音波治療を実施したりする際に、超音波領域の供給開口部とは反対側に流れた音響整合材料により生体に不快感を与えることがない。
【００２０】
本発明の一適用例に係る超音波装置は、動作面、前記動作面において第一方向に沿った超音波領域を有し、前記超音波領域により超音波の送信及び超音波の受信の少なくともいずれか一方を実施する超音波デバイス、前記動作面において前記第一方向に交差する第二方向に対して、前記超音波領域から所定の距離範囲内に配置され、前記第一方向に沿って長手となる供給開口部、及び、前記供給開口部に接続され、音響整合材料を前記供給開口部から吐出させる供給デバイスを含む超音波プローブと、前記超音波プローブの前記供給デバイスに供給される前記音響整合材料が貯留されるタンクと、を備えたことを特徴とする。
本適用例の超音波装置では、上記適用例と同様、第一方向に沿った超音波領域の側方から、第一方向に沿った供給開口部から音響整合材料が供給されるため、超音波プローブと対象物との間に十分な量の音響整合材料を均一に供給することができる。また、タンクから供給デバイスに音響整合材料が送られてくるため、超音波プローブにタンクを設ける場合に比べて、超音波プローブの軽量化を図れる。
【００２１】
本適用例の超音波装置において、前記超音波プローブを制御する制御部が設けられていることが好ましい。
本適用例では、制御部により超音波プローブを制御することで、超音波領域における超音波の送信処理や受信処理、供給開口部からの音響整合材料の供給処理を自動で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第一実施形態における超音波装置の概略構成を示す図。
【図２】第一実施形態における超音波装置の概略構成を示すブロック図。
【図３】第一実施形態における超音波プローブの概略構成を示す斜視図。
【図４】第一実施形態における超音波プローブの生体に対して当接させる面の概略を示す平面図。
【図５】第一実施形態における超音波プローブの概略構成を示す断面図。
【図６】第一実施形態における素子基板の概略構成を示す平面図。
【図７】図６におけるＡ−Ａ線に対応した超音波デバイスの断面図。
【図８】第一実施形態における供給デバイス及び供給開口部の概略構成を示す断面図。
【図９】第一実施形態における供給デバイスの一部及び供給開口部の概略構成を示す斜視図。
【図１０】第一実施形態におけるケーブルの断面図。
【図１１】第二実施形態における供給デバイスの一部及び供給開口部の概略構成を示す斜視図。
【図１２】第三実施形態における超音波プローブの超音波デバイス及び供給デバイスの境界付近の概略を示す断面図。
【図１３】第三実施形態の変形例における超音波プローブの超音波デバイス及び供給デバイスの境界付近の概略を示す断面図。
【図１４】第四実施形態における超音波プローブの概略構成を示す斜視図。
【図１５】第四実施形態の変形例における供給開口部の一部を示す例。
【図１６】第五実施形態におけるセンサー面の平面図。
【図１７】第六実施形態におけるセンサー面の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第一実施形態］
以下、本発明に係る第一実施形態について説明する。
図１は、第一実施形態における超音波装置１の概略構成を示す図である。図２は、超音波装置の概略構成を示すブロック図である。
図１及び図２に示すように、本実施形態の超音波装置１は、超音波プローブ２と、超音波プローブ２を制御する制御装置５と、音響整合材料が貯留されているカートリッジタンク６と、を備えている。なお、本実施形態では、制御装置５の一部にカートリッジタンク６が設けられる例を示すが、制御装置５とは別体として設けられたタンク部にカートリッジタンク６が設けられる構成などとしてもよい。
この超音波装置１は、超音波プローブ２を生体（例えば人体）の表面に当接させ、超音波プローブ２から生体内に超音波を送出する。また、生体内の器官にて反射された超音波を超音波プローブ２にて受信し、その受信信号に基づいて、例えば生体内の内部断層画像を取得したり、生体内の器官の状態（例えば血流や血圧等）を測定したりする。
【００２４】
［超音波プローブ２の構成］
図３は、超音波プローブ２の概略構成を示す斜視図である。図４は、超音波プローブ２の生体に対して当接させる面（動作面）の概略を示す平面図である。図５は、超音波プローブ２の概略構成を示す断面図である。
超音波プローブ２は、図３に示すように、筐体２１と、筐体２１内部に設けられた超音波デバイス３０（図２参照）と、供給デバイス４０（図２参照）と、超音波デバイス３０や供給デバイス４０を制御するためのドライバ回路等が設けられた配線基板２６（図２、図５参照）と、を備えている。
【００２５】
筐体２１は、例えば、図３に示すように、例えば箱状に形成されており、一面側が生体に対して当接させるセンサー面２２（本発明における動作面）となる。このセンサー面２２には、センサー窓２３が設けられ、当該センサー窓２３には、超音波デバイス３０の一部（音響レンズ３４）と、音響整合材料が供給される供給開口部２４と、が設けられている。
また、筐体２１の一部（例えば、センサー面２２に交差する側面、又は、センサー面２２とは反対側の上面）には、超音波プローブ２と制御装置５とを通信可能に接続するケーブル１１が挿通される挿通孔（図示略）が設けられている。
【００２６】
ここで、センサー窓２３から露出される音響レンズ３４は、Ｘ方向（本発明の第二方向）に対する断面の表面形状が円弧となるシリンドリカル形状を有する。なお、このセンサー窓２３内において、音響レンズ３４が露出されている領域が、超音波デバイス３０が設けられる領域となり、本発明における超音波領域Ａｒ１となる。
【００２７】
供給開口部２４は、センサー窓２３内において、音響レンズ３４に隣接する位置に設けられている。すなわち、本実施形態では、供給開口部２４は、センサー窓２３内の＋Ｘ側で、超音波領域Ａｒ１に隣接して配置されている。この供給開口部２４は、Ｙ方向（本発明の第一方向）に長手となり、その寸法は、少なくとも超音波領域Ａｒ１のＹ方向の寸法以上となっている。
この供給開口部２４には、供給デバイス４０が接続されており、供給デバイス４０から供給された音響整合材料が供給開口部２４から外部に吐出される。この音響整合材料は、音響レンズ３４と生体との中間の音響インピーダンスを有し、例えばゼラチン等により構成されたジェル状物質等を用いることができる。
なお、供給デバイス４０の構成については後述する。
【００２８】
［超音波デバイス３０の構成］
次に、超音波デバイス３０の構成について詳述する。
図６は、超音波デバイス３０を構成する素子基板３１の概略構成を示す平面図である。
図７は、図６におけるＡ−Ａ線での超音波デバイス３０の断面図である。
超音波デバイス３０は、図７に示すように、素子基板３１と、封止板３２（背面基板）と、音響整合層３３と、音響レンズ３４と、により構成されている。
【００２９】
（素子基板３１の構成）
素子基板３１は、図７に示すように、基板本体部３１１と、基板本体部３１１の封止板３２側に設けられる振動膜３１２と、振動膜３１２に積層された圧電素子３１３と、を備えている。ここで、以降の説明にあたり、素子基板３１の封止板３２に対向する面を背面３１Ａ、背面３１Ａとは反対側の面を作動面３１Ｂと称する。また、素子基板３１を基板厚み方向から見た平面視において、素子基板３１の中央領域は、超音波領域Ａｒ１と重なり、この超音波領域Ａｒ１には、複数の超音波トランスデューサー３５がマトリックス状に配置されている。
【００３０】
基板本体部３１１は、例えばＳｉ等の半導体基板である。基板本体部３１１における超音波領域Ａｒ１内には、各々の超音波トランスデューサー３５に対応した開口部３１１Ａが設けられている。また、各開口部３１１Ａは、基板本体部３１１の背面３１Ａ側に設けられた振動膜３１２により閉塞されている。
振動膜３１２は、例えばＳｉＯ２や、ＳｉＯ２及びＺｒＯ２の積層体等より構成され、基板本体部３１１の背面３１Ａ側全体を覆って設けられている。この振動膜３１２の厚み寸法は、基板本体部３１１に対して十分小さい厚み寸法となる。基板本体部３１１をＳｉにより構成し、振動膜３１２をＳｉＯ２により構成する場合、例えば基板本体部３１１の背面３１Ａ側を酸化処理することで、所望の厚み寸法の振動膜３１２を容易に形成することが可能となる。また、この場合、ＳｉＯ２の振動膜３１２をエッチングストッパとして基板本体部３１１をエッチング処理することで、容易に前記開口部３１１Ａを形成することが可能となる。
【００３１】
また、図７に示すように、各開口部３１１Ａを閉塞する振動膜３１２上には、それぞれ下部電極３１４、圧電膜３１５、及び上部電極３１６の積層体である圧電素子３１３が設けられている。ここで、開口部３１１Ａを閉塞する振動膜３１２及び圧電素子３１３により、１つの超音波トランスデューサー３５が構成される。
このような超音波トランスデューサー３５では、下部電極３１４及び上部電極３１６の間に所定周波数の矩形波電圧が印加されることで、開口部３１１Ａの開口領域内の振動膜３１２を振動させて超音波が送出することができる。また、対象物から反射された超音波により振動膜３１２が振動されると、圧電膜３１５の上下で電位差が発生する。したがって、下部電極３１４及び上部電極３１６間に発生する前記電位差を検出することで、受信した超音波を検出することが可能となる。
【００３２】
また、本実施形態では、図６に示すように、上記のような超音波トランスデューサー３５が、素子基板３１の所定の超音波領域Ａｒ１内に、Ｘ方向（第二方向；スライス方向）、及びＸ方向に交差（本実施形態では直交）するＹ方向（第一方向；スキャン方向）に沿って複数配置されることで、超音波トランスデューサーアレイ３６を構成する。
ここで、下部電極３１４は、Ｘ方向に沿う直線状に形成されている。すなわち、下部電極３１４は、Ｘ方向に沿って並ぶ複数の超音波トランスデューサー３５に跨って設けられており、圧電膜３１５と振動膜３１２との間に位置する下部電極本体３１４Ａと、隣り合う下部電極本体３１４Ａを連結する下部電極線３１４Ｂと、超音波領域Ａｒ１外の端子領域Ａｒ２に引き出される下部端子電極線３１４Ｃとにより構成されている。よって、Ｘ方向に並ぶ超音波トランスデューサー３５では、下部電極３１４は同電位となる。
また、下部端子電極線３１４Ｃは、超音波領域Ａｒ１外の端子領域Ａｒ２まで延出し、端子領域Ａｒ２において第一電極パッド３１４Ｐを構成する。この第一電極パッド３１４Ｐは、配線基板に設けられた端子部に接続されている。
【００３３】
一方、上部電極３１６は、図６に示すように、Ｙ方向に沿って並ぶ複数の超音波トランスデューサー３５に跨って設けられた素子電極部３１６Ａと、互いに平行する素子電極部３１６Ａの端部同士を連結する共通電極部３１６Ｂとを有する。素子電極部３１６Ａは、圧電膜３１５上に積層された上部電極本体３１６Ｃと、隣り合う上部電極本体３１６Ｃを連結する上部電極線３１６Ｄと、Ｙ方向の両端部に配置された超音波トランスデューサー３５からＹ方向に沿って外側に延出する上部端子電極３１６Ｅとを有する。
共通電極部３１６Ｂは、超音波領域Ａｒ１の＋Ｙ側端部及び−Ｙ側端部にそれぞれ設けられている。＋Ｙ側の共通電極部３１６Ｂは、Ｙ方向に沿って複数設けられた超音波トランスデューサー３５のうちの＋Ｙ側端部に設けられた超音波トランスデューサー３５から＋Ｙ側に延出した上部端子電極３１６Ｅ同士を接続する。−Ｙ側端部の共通電極部３１６Ｂは、−Ｙ側に延出した上部端子電極３１６Ｅ同士を接続する。よって、超音波領域Ａｒ１内の各超音波トランスデューサー３５では、上部電極３１６は同電位となる。また、これら一対の共通電極部３１６Ｂは、Ｘ方向に沿って設けられ、その端部が超音波領域Ａｒ１から端子領域Ａｒ２まで引き出されている。そして、共通電極部３１６Ｂは、端子領域Ａｒ２において、配線基板の端子部に接続される第二電極パッド３１６Ｐを構成する。
【００３４】
上記のような超音波トランスデューサーアレイ３６では、下部電極３１４で連結されたＸ方向に並ぶ超音波トランスデューサー３５により、１つの超音波トランスデューサー群３５Ａが構成され、当該超音波トランスデューサー群３５ＡがＹ方向に沿って複数並ぶ１次元アレイ構造を構成する。
【００３５】
（封止板３２の構成）
封止板３２は、厚み方向から見た際の平面形状が例えば素子基板３１と同形状に形成され、Ｓｉ等の半導体基板や、絶縁体基板により構成される。なお、封止板３２の材質や厚みは、超音波トランスデューサー３５の周波数特性に影響を及ぼすため、超音波トランスデューサー３５にて送受信する超音波の中心周波数に基づいて設定することが好ましい。
【００３６】
そして、この封止板３２は、素子基板３１の超音波領域Ａｒ１に対向するアレイ対向領域には、素子基板３１の開口部３１１Ａに対応した複数の凹溝３２１が形成されている。これにより、振動膜３１２のうち、超音波トランスデューサー３５により振動される領域（開口部３１１Ａ内）では、素子基板３１との間に所定寸法のギャップ３２１Ａが設けられることになり、振動膜３１２の振動が阻害されない。また、１つの超音波トランスデューサー３５からの背面波が他の隣接する超音波トランスデューサー３５に入射される不都合（クロストーク）を抑制することができる。
【００３７】
また、振動膜３１２が振動すると、開口部３１１Ａ側（作動面３１Ｂ側）の他、封止板３２側（背面３１Ａ側）にも背面波として超音波が放出される。この背面波は、封止板３２により反射され、再びギャップ３２１Ａを介して振動膜３１２側に放出される。この際、反射背面波と、振動膜３１２から作動面３１Ｂ側に放出される超音波との位相がずれると、超音波が減衰する。したがって、本実施形態では、ギャップ３２１Ａにおける音響的な距離が、超音波の波長λの４分の１（λ／４）の奇数倍となるように、各凹溝３２１の溝深さが設定されている。言い換えれば、超音波トランスデューサー３５から発せられる超音波の波長λを考慮して、素子基板３１や封止板３２の各部の厚み寸法が設定される。
【００３８】
また、封止板３２は、素子基板３１の端子領域Ａｒ２に対向する位置に、端子領域Ａｒ２に設けられた各電極パッド３１４Ｐ，３１６Ｐに対応して、開口部（図示略）が設けられる構成などとしてもよい。この場合、当該開口部に封止板３２を厚み方向に貫通する貫通電極（ＴＳＶ；Through-Sillicon Via）を設けることで、当該貫通電極を介して、各電極パッド３１４Ｐ，３１６Ｐが配線基板２６における端子部に接続される。また、開口部にＦＰＣ（Flexible printed circuits）やケーブル線、ワイヤ等を挿入して、各電極パッド３１４Ｐ，３１６Ｐと配線基板とを接続する構成などとしてもよい。
【００３９】
（音響整合層３３及び音響レンズ３４の構成）
音響整合層３３は、図７に示すように、素子基板３１の作動面３１Ｂ側に設けられている。具体的には、音響整合層３３は、素子基板３１の開口部３１１Ａ内に充填され、かつ、基板本体部３１１の作動面３１Ｂ側から所定の厚み寸法で形成される。
音響レンズ３４は、音響整合層３３上に設けられ、図３，４，７に示すように、筐体２１のセンサー窓２３にから外部に露出する。この音響レンズ３４は、上述したように、Ｘ方向に対する断面表面形状が円弧となる、Ｙ方向を軸としたシリンドリカル形状を有する。
これらの音響整合層３３や音響レンズ３４は、超音波トランスデューサー３５から送信された超音波を測定対象である生体に伝搬させ、また、生体内で反射した超音波を効率よく超音波トランスデューサー３５に伝搬させる。このため、音響整合層３３及び音響レンズ３４は、素子基板３１の超音波トランスデューサー３５の音響インピーダンスと、生体の音響インピーダンスとの中間の音響インピーダンスに設定されている。このような音響インピーダンスの素材としては、例えばシリコーン等を挙げることができる。
【００４０】
［供給デバイス４０の構成］
図８は、供給デバイス４０及び供給開口部２４の概略構成を示す断面図である。図９は、供給デバイス４０及び供給開口部２４の概略構成を示す斜視図である。
供給開口部２４は、図３から図６に示すように、超音波領域Ａｒ１の＋Ｘ側に隣接して設けられている。また、当該供給開口部２４は、図９に示すように、Ｙ方向に並ぶ複数のノズル３１７を備えており、本実施形態では、これらのノズル３１７は、素子基板３１に設けられている。すなわち、本実施形態では、素子基板３１は、超音波デバイス３０の一部を構成するとともに、供給開口部２４の一部をも構成する。
【００４１】
供給デバイス４０は、図８に示すように、供給開口部２４（ノズル３１７）に接続されており、供給チューブ１１２から供給された音響整合材料を、リザーバー４０Ａ、マニホールド４０Ｂ、圧力室４０Ｃ、ノズル連通孔３２６を介して、供給開口部２４（ノズル３１７）から吐出させる。
【００４２】
リザーバー４０Ａは、ケースヘッド４１に形成された貫通孔部４１１により構成されている。このケースヘッド４１は、例えば熱可塑性樹脂等により構成され、筐体２１の内部に接合されている。
ケースヘッド４１に設けられた貫通孔部４１１の一端部には、供給接続部４２が設けられ、供給チューブ１１２が接続される。この供給チューブ１１２は、カートリッジタンク６から音響整合材料が導入されるチューブである。供給接続部４２には、供給チューブ１１２と貫通孔部４１１とを連通する接続孔４２１が設けられている。また、接続孔４２１には、例えば、配線基板２６からの信号により開閉可能となる電磁弁等が設けられていてもよい。この場合、電磁弁の解放時に供給チューブ１１２から貫通孔部４１１内（リザーバー４０Ａ内）に音響整合材料が供給され、閉塞時には、音響整合材料の供給が停止される。なお、リザーバー４０Ａ内（貫通孔部４１１内）は、後述するマニホールド４０Ｂや圧力室４０Ｃに比べて、容積が大きく、流路抵抗が低くなっている。
【００４３】
マニホールド４０Ｂは、リザーバー４０Ａに接続され、リザーバー４０Ａからの音響整合材料を各圧力室４０Ｃに分岐させて供給する。
本実施形態では、マニホールド４０Ｂは、超音波デバイス３０を構成する封止板３２の一部と、コンプライアンス部４３により構成されている。具体的には、封止板３２の＋Ｘ側の端部は、ケースヘッド４１に接合されており、貫通孔部４１１に連続する第一孔部３２２が形成されている。この第一孔部３２２は、封止板３２を厚み方向に貫通する貫通孔となる。
また、封止板３２の第一孔部３２２の−Ｘ側には、コンプライアンス部４３に対して所定寸法のギャップを介して対向する連通部３２３が設けられている。この連通部３２３は、封止板３２のケースヘッド４１とは反対側の面を、例えばエッチング処理やブラスト処理等することで、厚み寸法が小さくなるように凹状に加工することで形成される。連通部３２３は、第一孔部３２２から、封止板３２を厚み方向から見た平面視において、圧力室４０Ｃの＋Ｘ側端部と重なる位置まで設けられており、連通部３２３の−Ｘ側端部には、壁部３２４が設けられる。
【００４４】
封止板３２の連通部３２３における−Ｘ側には、各ノズル３１７に対応した導入孔３２５が設けられている。本実施形態では、各ノズル３１７に対応して、それぞれ個別に圧力室４０Ｃが設けられており、導入孔３２５は、各圧力室４０Ｃに対してそれぞれ設けられている。これらの導入孔３２５は、連通部３２３を厚み方向に貫通する孔部となる。
また、封止板３２のケースヘッド４１とは反対側の面には、例えばフィルム状のコンプライアンス部４３が固定部材４３１により固定され、第一孔部３２２及び連通部３２３を覆っている。なお、図８では、コンプライアンス部４３が固定部材４３１により固定される例を示したが、例えば接着剤等による接合であってもよく、他の部材によりマニホールド４０Ｂが封止される構成であってもよい。
【００４５】
圧力室４０Ｃは、封止板３２のケースヘッド４１側に積層されるアクチュエーター基板４４により構成されている。すなわち、本実施形態では、ケースヘッド４１には、封止板３２との間で、アクチュエーター基板４４及び補強基板４５を格納する空間を形成する格納凹部４１２が設けられており、この格納凹部４１２内に、アクチュエーター基板４４が配置される。
アクチュエーター基板４４は、基板本体４４１と、振動膜４４２と、により構成されている。基板本体４４１は、例えばＳｉ等の半導体基板であり、この基板本体４４１には、圧力室４０Ｃを形成する開口部４４１Ａが、各ノズル３１７（各導入孔３２５）に対してそれぞれ設けられている。すなわち、各開口部４４１Ａは、図９に示すように、隔壁４４１Ｂにより隔離される。また、各開口部４４１Ａは、基板本体４４１の封止板３２とは反対側の面に設けられた振動膜４４２により閉塞されている。これにより、隔壁４４１Ｂ及び振動膜４４２に囲われたキャビティが圧力室４０Ｃとして構成される。
振動膜４４２は、例えばＳｉＯ２や、ＳｉＯ２及びＺｒＯ２の積層体等より構成され、基板本体４４１の封止板３２とは反対側の面全体を覆って設けられている。この振動膜４４２の厚み寸法は、基板本体４４１に対して十分小さい厚み寸法となる。基板本体４４１をＳｉにより構成し、振動膜４４２をＳｉＯ２により構成する場合、例えば基板本体４４１の封止板３２とは反対側の面を酸化処理することで、所望の厚み寸法の振動膜４４２を容易に形成することが可能となる。また、この場合、ＳｉＯ２の振動膜４４２をエッチングストッパとして基板本体４４１をエッチング処理することで、容易に前記開口部４４１Ａを形成することが可能となる。
また、アクチュエーター基板４４の背面（ケースヘッド４１側）には、補強基板４５が接合されており、アクチュエーター基板４４を補強している。
【００４６】
また、封止板３２には、各ノズル３１７に対応して、封止板３２を厚み方向に貫通するノズル連通孔３２６が設けられている。これらのノズル連通孔３２６は、ノズル３１７と、当該ノズル３１７に対応した圧力室４０Ｃとを連通し、圧力室４０Ｃからの音響整合材料をノズル３１７に送る。
【００４７】
そして、各圧力室４０Ｃに対して、振動膜４４２の封止板３２とは反対側の面に、それぞれ、圧電素子４４３が設けられている。この圧電素子４４３は、超音波トランスデューサー３５を構成する圧電素子３１３と同様の構成を有し、下部電極４４４、圧電膜４４５、及び上部電極４４６の積層体により構成される。ここで、開口部４４１Ａを閉塞する振動膜４４２及び圧電素子４４３により、圧力室４０Ｃ内の音響整合材料に圧力を付与する加圧アクチュエーター４０Ｄが構成される。なお、下部電極４４４及び上部電極４４６は、ケースヘッド４１に設けられた貫通孔４１３から配線基板２６に接続されている。
このような加圧アクチュエーター４０Ｄでは、下部電極４４４及び上部電極４４６の間に所定周波数の矩形波電圧が印加されることで、開口部４４１Ａの開口領域内の振動膜４４２を振動して、圧力室４０Ｃ内の音響整合材料を加圧する。また、リザーバー４０Ａ及びマニホールド４０Ｂは、圧力室４０Ｃに向かう方向に流路が形成されているため、圧力室４０Ｃで加圧された音響整合材料は、ノズル連通孔３２６に押し出され、ノズル３１７から超音波プローブ２のセンサー面２２側に供給される。
【００４８】
［配線基板の構成］
配線基板２６は、超音波デバイス３０や供給デバイス４０を駆動させるためのドライバ回路等が設けられている。具体的には、配線基板２６は、図２に示すように、選択回路２６１、送信回路２６２、受信回路２６３、及び供給回路２６４等を備えている。配線基板２６は、ケーブル１１内の同軸ケーブル１１１（図１０参照）を介して制御装置５に電気的に接続されている。
選択回路２６１は、制御装置５の制御に基づいて、超音波デバイス３０と送信回路２６２とを接続する送信接続、及び超音波デバイス３０と受信回路２６３とを接続する受信接続を切り替える。
送信回路２６２は、制御装置５の制御により送信接続に切り替えられた際に、選択回路２６１を介して超音波デバイス３０に超音波を発信させる旨の送信信号を出力する。
受信回路２６３は、制御装置５の制御により受信接続に切り替えられた際に、選択回路２６１を介して超音波デバイス３０から入力された受信信号を制御装置５に出力する。受信回路２６３は、例えば低雑音増幅回路、電圧制御アッテネーター、プログラマブルゲインアンプ、ローパスフィルター、Ａ／Ｄコンバーター等を含んで構成されており、受信信号のデジタル信号への変換、ノイズ成分の除去、所望信号レベルへの増幅等の各信号処理を実施した後、処理後の受信信号を制御装置５に出力する。
【００４９】
供給回路２６４は、超音波プローブ２に設けられた例えば操作ボタン等の操作手段２７が操作されることで、その操作信号を受信することで加圧アクチュエーター４０Ｄの制御を行い、供給開口部２４（ノズル３１７）から音響整合材料を供給させる（吐出させる）。
ここで、操作手段２７として、吐出量の制御つまみや、吐出量を選択するボタンを設けてもよい。この場合、供給回路２６４は、操作手段２７から吐出量を変更する旨の操作信号が入力されると、その操作信号に応じて、加圧アクチュエーター４０Ｄに印加する駆動電圧を増減させる。これにより、音響整合材料の吐出量制御を行うことができ、高精度な音響整合材料の吐出制御を実施できる。
なお、供給回路２６４としては、制御装置５の制御の下、加圧アクチュエーター４０Ｄの制御を行う構成としてもよい。
【００５０】
また、超音波プローブ２は、制御装置５に対してケーブル１１により接続されている。図１０は、本実施形態のケーブル１１の断面形状を示す概略図である。
本実施形態のケーブル１１は、シース１１０と、当該シース１１０内に設けられた同軸ケーブル１１１、及び供給チューブ１１２とを備えている。
シース１１０は、例えば、シリコーン樹脂や塩化ビニル、ポリエチレン等により構成されるチューブ状の部材であり、内部に同軸ケーブル１１１及び供給チューブ１１２が挿通される。
同軸ケーブル１１１は、配線基板２６と制御装置５とを電気的に接続する信号線であり、例えば各超音波トランスデューサー群３５Ａに対する送信用信号線、及び受信用信号線のそれぞれを含む。また、供給デバイス４０を制御装置５により制御する場合では、当該供給デバイス４０の制御用の信号線も含まれる。
供給チューブ１１２は、上記したように、供給デバイス４０の供給接続部４２に接続され、カートリッジタンク６からの音響整合材料を供給デバイス４０に供給する。
【００５１】
通常、超音波プローブ２と制御装置５とを接続する同軸ケーブルは、複数本まとめられた上で、シリコーン樹脂等により被覆される。これに対して、本実施形態では、同軸ケーブル１１１と供給チューブ１１２とをシース１１０内に通すため、後から被覆すると、供給チューブ１１２が締め付けられることで、音響整合材料の供給効率が低下する場合がある。従って、本実施形態では、円環チューブ状のシース１１０に対して、同軸ケーブル１１１及び供給チューブ１１２が挿通されることで、ケーブル１１が形成されている。このため、ケーブルを被覆する場合に比べて、同軸ケーブル１１１間や同軸ケーブル１１１と供給チューブ１１２間に僅かな隙間が設けられている。
【００５２】
［制御装置５の構成］
制御装置５は、本発明における制御部に相当し、図２に示すように、例えば、操作部５１と、表示部５２と、記憶部５３と、演算部５４と、を備えて構成されている。
操作部５１は、ユーザーが超音波装置１を操作するためのＵＩ（user interface）であり、例えば表示部５２上に設けられたタッチパネルや、操作ボタン、キーボード、マウス等により構成することができる。
表示部５２は、例えば液晶ディスプレイ等により構成され、画像を表示させる。
記憶部５３は、超音波装置１を制御するための各種プログラムや各種データを記憶する。
演算部５４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算回路や、メモリー等の記憶回路により構成されている。そして、演算部５４は、記憶部５３に記憶された各種プログラムを読み込み実行することで、送信回路２６２に対して送信信号の生成及び出力処理の制御を行い、受信回路２６３に対して受信信号の周波数設定やゲイン設定などの制御を行う。
また、制御装置５による音響整合材料の吐出制御も可能であり、この場合、演算部５４は、超音波プローブ２の供給回路２６４に対して、加圧アクチュエーター４０Ｄにおける駆動制御を指令する指令信号を超音波プローブ２に出力する。
【００５３】
また、制御装置５には、上述したように、音響整合材料が貯留されるカートリッジタンク６が備え付けられており、ケーブル１１に含まれる供給チューブ１１２と接続されている。このカートリッジタンク６は、制御装置５に対して着脱自在となり、貯留された音響整合材料がなくなった場合（少なくなった場合）等において、適宜交換することが可能となる。
【００５４】
［超音波装置１の操作方法］
上述したような超音波装置１では、超音波プローブ２を生体に対して当接させる際に、使用者は、超音波プローブ２に設けられた操作手段２７を操作する。これにより、操作手段２７から配線基板２６に操作信号が入力され、供給回路２６４は、供給デバイス４０の加圧アクチュエーター４０Ｄに駆動信号（交流信号）が出力される。これにより、加圧アクチュエーター４０Ｄが振動駆動し、圧力室４０Ｃ内に音響整合材料が加圧されて、供給開口部２４（ノズル３１７）から吐出される。
これにより、Ｙ方向に長手となる供給開口部２４から超音波領域Ａｒ１に音響整合材料が供給される。ここで、供給開口部２４は、Ｘ方向に対して超音波領域Ａｒ１と隣接する位置に設けられ、かつＹ方向に対して超音波領域Ａｒ１と同寸法以上の寸法を有する。このため、超音波領域Ａｒ１の＋Ｘ側の供給開口部２４から、Ｙ方向に沿って均一な量の音響整合材料がセンサー面２２と生体との間に供給されることになる。
そして、この状態で、超音波プローブ２を＋Ｘ側に移動させる。これにより、上記のように、Ｙ方向に沿って均一に吐出された音響整合材料が音響レンズ３４（超音波領域Ａｒ１）上に広げられて塗布されることになる。
また、超音波領域Ａｒ１には、Ｙ方向を軸とし、Ｘ方向に対する断面表面形状が円弧となるシリンドリカル形状の音響レンズ３４が配置されている。このため、音響整合材料は、音響レンズの円弧曲面に沿って乗り上げられ、均一な量の音響整合材料を生体と音響レンズ３４との間に行き届かせることが可能となる。
【００５５】
上記のように、生体と超音波プローブ２との間に音響整合材料を塗布した後、制御装置５からの制御に基づいて、超音波測定処理が実施される。この超音波測定処理では、超音波プローブ２から生体内に対して超音波を送信し、生体内で反射された超音波を超音波プローブ２で受信することで、生体内の内部断層画像を取得する。
また、このような超音波測定処理において、生体と超音波プローブ２との間に塗布された音響整合材料が乾燥等によりなくなったり、量が少なくなったりする場合がある。この場合、超音波プローブ２と生体との間に空気層が入りやすくなるため、音響整合材料を新たに補充する必要がある。これに対して、本実施形態では、使用者が操作手段２７を操作することで、上述と同様、音響整合材料を超音波領域Ａｒ１に補充することが可能となる。
【００５６】
［第一実施形態の作用効果］
本実施形態の超音波装置１では、超音波プローブ２のセンサー面２２における超音波領域Ａｒ１のＸ方向に隣り合ってＹ方向に沿った供給開口部２４が設けられ、供給デバイス４０から供給された音響整合材料が供給される。
このような構成では、Ｙ方向に沿って均一に音響整合材料を供給開口部２４から供給することができ、超音波領域Ａｒ１に対して均一な量の音響整合材料を塗布することができ、音響整合材料の使用量も少なくすることができる。また、手動で音響整合材料を生体や超音波領域Ａｒ１に塗布する場合に比べて、自動で音響整合材料を塗布することができるので使用者の作業手間も軽減できる。
【００５７】
本実施形態では、供給開口部２４は、Ｙ方向に並ぶ複数のノズル３１７を有する。このため、各ノズル３１７から適量の音響整合材料を吐出させることで、Ｙ方向に沿って均一な量の音響整合量を塗布することができる。また、これらのノズル３１７から、例えば生体の毛穴等の細かい凹凸に対して音響整合材料を浸透させることができ、空気層の介在を抑制できる。
【００５８】
本実施形態では、供給開口部２４は、超音波領域Ａｒ１のＸ方向の＋Ｘ側に隣接する位置に設けられている。
このため、供給開口部２４と超音波領域Ａｒ１との間の隙間が大きい場合に比べて、より確実に供給開口部２４からの音響整合材料を超音波領域Ａｒ１に広げることができ、かつ、音響整合材料の量も少なくできる。
【００５９】
本実施形態では、超音波領域Ａｒ１は、Ｘ方向及びＹ方向に沿った複数の超音波トランスデューサー３５がアレイ状に配置されることで、矩形状の超音波トランスデューサーアレイ３６が形成されており、そのＸ方向に隣接する位置に供給開口部２４が設けられている。すなわち、超音波領域Ａｒ１は、矩形状となりその一辺に隣接して供給開口部２４が設けられる。このような構成では、供給開口部２４を湾曲させる等の必要がなく、構成を簡素にできる。
【００６０】
本実施形態では、供給デバイス４０は、供給開口部２４に接続され、音響整合材料が充填される圧力室４０Ｃと、圧力室４０Ｃの音響整合材料を加圧する加圧アクチュエーター４０Ｄと、を備えている。このため、圧力室４０Ｃに充填された音響整合材料に対して加圧アクチュエーター４０Ｄにより圧力を加えることで、供給開口部２４（各ノズル３１７）から音響整合材料を供給でき、加圧アクチュエーター４０Ｄの駆動量を制御することで、供給開口部２４から吐出される音響整合材料の供給量を高精度に制御することができる。例えば、操作手段２７に、吐出量の制御つまみや、吐出量を選択するボタンを設ける。そして、供給回路２６４は、操作手段２７から吐出量を変更する旨の操作信号が入力されると、その操作信号に応じて、加圧アクチュエーター４０Ｄに印加する駆動電圧を増減させる。これにより、音響整合材料の吐出量制御を行うことができる。
【００６１】
本実施形態では、制御装置５に音響整合材料を貯留するカートリッジタンク６が設けられている。このため、例えば超音波プローブ２にカートリッジタンク６を設ける場合に比べて、超音波プローブ２の軽量化を図れる。また、カートリッジタンク６は、制御装置５に対して着脱自在に設けられている。従って、カートリッジタンク６に貯留される音響整合材料の量が少なくなったり、無くなったりした場合に、予備のカートリッジタンク６を変えるだけで、音響整合材料を容易に補充することができる。
【００６２】
［第二実施形態］
次に、本発明に係る第二実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、供給開口部２４は、複数のノズル３１７を備え、これらのノズル３１７のそれぞれに対応して設けられた圧力室４０Ｃ及び加圧アクチュエーター４０Ｄにより、各々のノズル３１７から音響整合材料が吐出される構成を例示した。これに対して、第二実施形態では、供給開口部２４は、Ｙ方向に延びる１つのスリットにより構成されている点で、上記第一実施形態と相違する。なお、以降の説明にあたり、既に説明した構成については同符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
【００６３】
図１１は、第二実施形態における供給デバイス及び供給開口部の概略構成を示す斜視図である。
本実施形態では、図１１に示すように、供給開口部２４は、Ｙ方向に長手となるスリット３１８を備える。なお、Ｙ方向に沿って複数のスリット３１８が設けられてもよく、単一のスリット３１８としてもよい。
また、供給デバイス４０は、図１１に示すように、スリット３１８に対して１つの圧力室４０Ｃが設けられ、この圧力室４０Ｃに対して、Ｙ方向に並ぶ複数の加圧アクチュエーター４０Ｄが設けられる。
なお、リザーバー４０Ａ、マニホールド４０Ｂの構成については、第一実施形態と同様である。
【００６４】
上記のような構成の本実施形態では、供給開口部２４は、Ｙ方向に沿ったスリット３１８を有しているので、このスリット３１８に沿って均一な量の音響整合材料を供給することができる。
【００６５】
［第三実施形態］
次に、本発明に係る第三実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、図８に示すように、超音波デバイス３０は、素子基板３１に設けられた圧電素子３１３を駆動させることで、超音波の送信及び受信を行い、供給デバイス４０は、アクチュエーター基板４４に設けられた圧電素子４４３を駆動させることで、音響整合材料の吐出制御を行った。これに対して、第三実施形態では、１つの基板（素子基板）に設けられた圧電素子（振動素子）の一部により超音波の送信及び受信を行い、他の一部により、音響整合材料の吐出制御を行う構成とする点で、上記第一実施形態と相違する。
【００６６】
図１２は、第三実施形態における超音波プローブ２の超音波デバイス３０及び供給デバイス４０の境界付近の概略を示す断面図である。
図１２に示す例では、素子基板３１において、Ｘ方向に沿って配置された開口部３１１Ａのうち、＋Ｘ端部に配置される開口部３１１Ａは、圧力室４０Ｃとして機能する。また、素子基板３１において、Ｘ方向に沿って配置された圧電素子３１３（振動素子）のうち、＋Ｘ端部に配置された圧電素子３１３は、振動膜３１２とともに加圧アクチュエーター４０Ｄとして機能し、その他の圧電素子３１３は、振動膜３１２とともに超音波トランスデューサー３５を構成する。
【００６７】
本実施形態では、圧力室４０Ｃを構成する開口部３１１Ａに対向する位置から、ケースヘッド４１の貫通孔部４１１を覆う位置まで、ノズル基板４６が設けられている。このノズル基板４６は、圧力室４０Ｃに対向する位置に凹部４６１が設けられ、その凹部４６１の底面には、ノズル基板４６を厚み方向に貫通するノズル４６２が設けられている。このノズル４６２は、図１２においては、図示を省略するが、第一実施形態におけるノズル３１７と同様、Ｙ方向に沿って複数設けられている。すなわち、Ｙ方向に沿って平行に配列される超音波トランスデューサー群３５Ａの数と同数だけノズル４６２が設けられる。
また、ノズル基板４６は、ケースヘッド４１の貫通孔部４１１に対向する位置に凹部４６３が設けられ、この凹部４６３から、Ｙ方向に並んで配置された各凹部４６１（圧力室４０Ｃ）に向かって、連通する連通凹部４６４が設けられている。つまり、ケースヘッド４１の貫通孔部４１１は、第一実施形態と同様、リザーバー４０Ａとなり、ノズル基板４６の凹部４６３から連通凹部４６４は、リザーバー４０Ａからの音響整合材料を各圧力室４０Ｃに分岐させるマニホールド４０Ｂとして機能する。
なお、ノズル基板４６の、例えば貫通孔部４１１に対向する位置に貫通孔を形成し、第一実施形態と同様、コンプライアンス部４３を配置してもよい。
【００６８】
本実施形態では、素子基板３１に配置された複数の圧電素子３１３のうちの一部を加圧アクチュエーター４０Ｄとして機能させ、残りを超音波トランスデューサー３５として機能させる。このような構成では、第一実施形態のように、素子基板３１とアクチュエーター基板４４とを用いる構成に比べて、構成の簡略化を図れる。すなわち、アクチュエーター基板４４を別途作成する必要がなく、また、補強基板４５の構成も不要となる。また、より少ない基板数で超音波プローブ２を構成できるので、超音波プローブ２の薄型化をも図れる。
【００６９】
［第三実施形態の変形例］
上記第三実施形態では、ノズル基板４６の凹部４６１にノズル４６２を形成する例を示したが、これに限定されない。
図１３は、第三実施形態の変形例を示す概略図である。図１３に示す例は、凹部４６１の底面に、音響レンズ３４に向かって傾斜する傾斜面４６５が形成されている。この傾斜面４６５は、例えば、音響レンズ３４の端部の曲面における接平面と同じ傾斜角に形成される。
このような構成では、圧力室４０Ｃにて、加圧アクチュエーター４０Ｄにより押し出された音響整合材料が傾斜面４６５に沿って、音響レンズ３４側に押し出される。このため、音響整合材料が音響レンズ３４から離れる側（＋Ｘ側）に流れず、音響整合材料の無駄な消費を抑制できる。
【００７０】
［第四実施形態］
次に、本発明に係る第四実施形態について説明する。
上記第一及び第二実施形態では、供給開口部２４（ノズル３１７やスリット３１８）がセンサー面２２に対して露出する例を示した。これに対して、第四実施形態では、供給開口部２４の周囲に弾性部材が配置される点で上記実施形態と相違する。
【００７１】
図１４は、第四実施形態における超音波プローブ２の概略構成を示す斜視図である。
本実施形態では、図１４に示すように、センサー面２２に、供給開口部２４を囲う弾性部材２５が設けられている。
つまり、本例では、ノズル３１７（又はスリット３１８）が設けられる位置に、センサー面２２から突出するシリンドリカル形状に構成された弾性部材２５が配置され、当該弾性部材２５において、ノズル３１７（又はスリット３１８）から、弾性部材の突出先端部までを貫通する供給開口部２４が形成されている。
【００７２】
この弾性部材２５は、例えばシリコーン樹脂等により構成され、超音波プローブ２を生体に当接させた際のクッションとなり、生体へのダメージを緩和することができる。
また、弾性部材２５の突出寸法としては、特に限定されないが、例えば、音響レンズ３４の突出寸法と同寸法若しくは略同寸法に設けられていることが好ましい。このような構成では、生体に対して超音波プローブ２を当接させた際に、弾性部材２５及び音響レンズ３４の先端部が生体に最初に接触する。この状態で、弾性部材２５の先端に設けられた供給開口部２４から音響整合材料を吐出させることで、生体に対して音響整合材料を確実に付着させることができる。これにより、例えば生体における凹凸（毛穴や皺等）に対しても、音響整合材料を浸み込ませることができ、空気層の介在による超音波伝達率の低下を抑制できる。
【００７３】
［第四実施形態の変形例］
上記第四実施形態では、弾性部材２５の突出先端部に供給開口部２４が配置される例を示したが、これに限定されない。
図１５は、第四実施形態の変形例の供給開口部の一例を示す図である。
例えば、図１５に示すように、ノズル３１７（又はスリット３１８）から、弾性部材２５の内部を音響レンズ３４に近づくにつれて、突出先端側に傾斜する傾斜面２４１を有する供給開口部２４が設けられていてもよい。
このような供給開口部２４では、傾斜面２４１に沿って音響整合材料を音響レンズ３４側に吐出することができる。よって、上記第三実施形態の変形例と同様、音響整合材料が音響レンズ３４から離れる側（＋Ｘ側）に流れず、音響整合材料の消費量を少なくできる。また、弾性部材２５がワイパーとして機能し、音響レンズ３４から離れる側に流れる音響整合材料を弾性部材２５によりせき止めることができる。よって、音響整合材料の＋Ｘ側への流出をより確実に抑制できる。
【００７４】
［第五実施形態］
次に、本発明に係る第五実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、超音波領域Ａｒ１の＋Ｘ側に供給開口部２４が設けられ、供給デバイス４０から音響整合材料が吐出される例を示した。これに対して、第五実施形態では、超音波領域Ａｒ１を挟んで供給開口部２４が設けられる点で上記実施形態と相違する。
【００７５】
図１６は、第五実施形態におけるセンサー面の平面図である。
図１６に示すように、本実施形態では、Ｘ方向に対して、超音波領域Ａｒ１を挟む位置、すなわち＋Ｘ側と−Ｘ側との双方に、供給開口部２４が設けられている。
各供給開口部２４には、それぞれ第一実施形態から第三実施形態と同様の供給デバイス４０が設けられ、それぞれ個別に音響整合材料を吐出することが可能となる。
【００７６】
このような超音波プローブ２では、より迅速に、超音波領域Ａｒ１に対して音響整合材料を供給することができる。
また、超音波領域Ａｒ１の音響レンズ３４は、シリンドリカル形状を有するため、超音波領域Ａｒ１の＋Ｘ側の供給開口部２４から音響整合材料を吐出させて、超音波プローブ２を＋Ｘ側に移動させると、音響レンズ３４の突出部分により音響整合材料がせき止められ、音響レンズ３４の−Ｘ側に音響整合材料が広がりにくい。これに対して、本実施形態では、さらに、超音波領域Ａｒ１の−Ｘ側の供給開口部２４から音響整合材料を吐出させて、超音波プローブ２を−Ｘ側に移動させることで、音響レンズ３４の−Ｘ側にも、音響整合材料を十分に広げることができる。
【００７７】
［第六実施形態］
次に、本発明に係る第六実施形態について説明する。
上記第五実施形態では、超音波領域Ａｒ１の−Ｘ側にも供給開口部２４及び供給デバイス４０が設けられる例を示した。これに対し、第六実施形態では、超音波領域Ａｒ１のーＸ側にワイパーが設けられている点で上記第五実施形態と相違する。
【００７８】
図１７は、第六実施形態におけるセンサー面の平面図である。
図１７に示すように、本実施形態では、Ｘ方向に対して、超音波領域Ａｒ１の−Ｘ側に、例えばゴム製のワイパー２８が設けられている。
ワイパー２８は、Ｙ方向に長手に構成され、例えば、超音波領域Ａｒ１（音響レンズ３４）のＹ方向の寸法よりも大きい寸法となる。
【００７９】
このような構成では、音響レンズ３４よりも−Ｘ側に流れ出た音響整合材料をワイパー２８によりせき止めることができ、生体（被測定者）が不快を感じることがなく、快適な超音波測定処理を実施することができる。また、音響整合材料をワイパー２８によりせき止めることで、音響整合材料の消費量を抑制できる。
さらに、上述したように、超音波領域Ａｒ１の＋Ｘ側の供給開口部２４から音響整合材料を吐出させて、超音波プローブ２を＋Ｘ側に移動させると、音響レンズ３４の突出部分により音響整合材料がせき止められ、音響レンズ３４の−Ｘ側に音響整合材料が広がりにくい。これに対して、ワイパー２８により、音響レンズ３４の−Ｘ側に広がった音響整合材料をかき集めて超音波プローブ２を−Ｘ側に移動させることで、音響レンズ３４の−Ｘ側にも、十分な音響整合材料を広げることができる。
【００８０】
［その他の変形例］
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
【００８１】
上記実施形態では、超音波トランスデューサーアレイ３６において、Ｘ方向に並ぶ複数の超音波トランスデューサー３５により超音波トランスデューサー群３５Ａを構成し、当該超音波トランスデューサー群３５ＡがＹ方向に並ぶ１次元アレイ構造を例示したが、これに限定されない。例えば、各超音波トランスデューサー３５の下部電極３１４がそれぞれ個別に引き出され、それぞれ個別に信号を入力してもよく、この場合、超音波トランスデューサーアレイ３６を２次元アレイとして駆動させることも可能となる。
【００８２】
上記実施形態では、素子基板３１に開口部３１１Ａが設けられる構成としたが、例えば素子基板３１に開口部３１１Ａが設けられず、超音波トランスデューサー３５が素子基板３１自体を振動させることで超音波を送出させ、素子基板３１の振動により超音波の受信を検出する構成などとしてもよい。
また、開口部３１１Ａの背面３１Ａ側に振動膜３１２を設ける構成を例示したが、例えば、開口部３１１Ａの作動面３１Ｂ側に振動膜３１２が設けられ、この振動膜３１２上に超音波トランスデューサー３５を構成する圧電素子３１３が設けられる構成としてもよい。
【００８３】
上記各実施形態において、振動素子である圧電素子３１３（４４３）として、下部電極３１４（４４４）、圧電膜３１５（４４５）、上部電極３１６（４４６）が厚み方向に積層される積層体により構成される例を示したが、これに限定されない。例えば、圧電膜３１５（４４５）の厚み方向に直交する一面側に、一対の電極を互いに対向させて配置する構成などとしてもよい。また、圧電膜の厚み方向に沿った側面で圧電膜を挟み込むように電極を配置してもよい。
また、振動素子としては、互いに対向する薄膜状に、それぞれ電極を設けて対向配置させ、これらの電極間に交流電圧を印加することで、薄膜を振動させる構成などとしてもよい。
【００８４】
上記各実施形態では、超音波装置１として、超音波領域Ａｒ１から生体に対して超音波を送信し、生体内で反射した超音波を受信することで、生体内の内部構造を測定する超音波測定装置を例示したが、これに限定されない。例えば、超音波領域Ａｒ１から超音波の送信処理のみを実施し、生体における所定の患部に超音波を当てることで、患部の治療や改善を行う超音波治療器にも適用することができる。その他、生体からの超音波を測定する超音波受信装置にも適用できる。
【００８５】
上記各実施形態において、Ｘ方向に対して断面表面形状が円弧となるシリンドリカル形状の音響レンズ３４に対し、Ｘ方向に隣接する位置に、Ｙ方向に長手となる供給開口部２４を設ける例を示したが、これに限定されない。例えば、上記のような音響レンズ３４に対して、Ｙ方向に隣接する位置に、Ｘ方向に長手となる供給開口部を設けてもよい。この場合では、Ｘ方向が本発明の第一方向になり、Ｙ方向が本発明の第二方向となる。
また、音響レンズ３４（超音波領域Ａｒ１）の周囲（４方）を、供給開口部２４により囲ってもよい。
【００８６】
上記各実施形態において、供給開口部２４が超音波領域Ａｒ１に対して隣接して設けられる例を示したが、これに限定されない。例えば、超音波領域Ａｒ１と供給開口部２４との間に隙間が設けられる構成としてもよく、超音波領域Ａｒ１から所定距離の範囲内に供給開口部２４が設けられていればよい。
また、センサー面２２に対して設けられたセンサー窓２３内に、超音波領域Ａｒ１と供給開口部２４とが設けられる例を示したが、これに限定されない。例えば、センサー窓２３内には、超音波領域Ａｒ１のみが設けられて音響レンズ３４がセンサー面２２に露出し、センサー窓２３とは別に、供給開口部２４が設けられる構成としてもよい。
【００８７】
上記各実施形態では、超音波領域Ａｒ１は、Ｘ方向及びＹ方向に沿ってアレイ状に配置された超音波トランスデューサー３５により構成され、矩形領域となる例を示したが、これに限定されない。
例えば、円形領域内に、超音波トランスデューサー３５が複数アレイ配置される構成としてもよい。この場合、円形の超音波領域の一方の円弧（半円）に沿って供給開口部が設けられる構成としてもよい。
【００８８】
上記第一実施形態では、供給開口部２４が複数のノズル３１７を含む例を示し、第二実施形態では、供給開口部２４がスリット３１８を含む例を示したが、更に、１つの供給開口部にノズルとスリットとが含まれる構成などとしてもよい。
また、超音波領域Ａｒ１のＸ方向に沿って隣接する供給開口部にはノズルを設け、Ｙ方向に沿って隣接する供給開口部にはスリットを設ける等の構成としてもよい。
【００８９】
上記実施形態では、供給デバイス４０として、圧力室４０Ｃの音響整合材料を加圧アクチュエーター４０Ｄにより押し出して、供給開口部２４から供給する例を示したが、これに限定されない。例えば、ポンプ等により、カートリッジタンク６から供給される音響整合材料の圧力を増加させて、供給開口部２４から吐出させる構成などとしてもよい。
【００９０】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で上記各実施形態及び変形例を適宜組み合わせることで構成してもよく、また他の構造などに適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１…超音波装置、２…超音波プローブ、５…制御装置（制御部）、６…カートリッジタンク、１１…ケーブル、２１…筐体、２２…センサー面（動作面）、２３…センサー窓、２４…供給開口部、２５…弾性部材、２６…配線基板、２７…操作手段、２８…ワイパー、３０…超音波デバイス、３１…素子基板、３３…音響整合層、３４…音響レンズ、３５…超音波トランスデューサー、３５Ａ…超音波トランスデューサー群、３６…超音波トランスデューサーアレイ、４０…供給デバイス、４０Ａ…リザーバー、４０Ｂ…マニホールド、４０Ｃ…圧力室、４０Ｄ…加圧アクチュエーター、４４…アクチュエーター基板、４５…補強基板、４６…ノズル基板、１１０…シース、１１１…同軸ケーブル、１１２…供給チューブ、２４１…傾斜面、２６４…供給回路、３１１…基板本体部、３１１Ａ…開口部、３１２…振動膜、３１３…圧電素子、３１４…下部電極、３１５…圧電膜、３１６…上部電極、３１７…ノズル、３１８…スリット、３２６…ノズル連通孔、４４１…基板本体、４４１Ａ…開口部、４４１Ｂ…隔壁、４４２…振動膜、４４３…圧電素子、４４４…下部電極、４４５…圧電膜、４４６…上部電極、４６２…ノズル、４６５…傾斜面、Ａｒ１…超音波領域、Ａｒ２…端子領域。
【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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