JP2016086956A - 超音波プローブ並びに電子機器および超音波画像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波デバイスユニットの基板の耐衝撃性を高めることができる超音波プローブ
を提供する。
【解決手段】超音波プローブは筐体１６を備える。筐体１６は、開口部１７および開口部
１７に連続する収容空間を区画する。収容空間内に超音波デバイスユニットＤＶは配置さ
れる。基板２４は、第１面に、開口部１７に臨む超音波素子を有する。剛性体２７は基板
２４の第２面および筐体１６に接触する。剛性体２７は基板２４よりも高い剛性を有する
。
【選択図】図４

Description

本発明は、超音波プローブ、並びに、それを利用した電子機器および超音波画像装置等
に関する。

特許文献１は超音波プローブを開示する。超音波プローブではハウジングの中空部内に
ケーブル基板および振動子ユニットが収容される。ケーブル基板の表面に櫛形のリード端
子が形成される。リード端子に振動子ユニットの電極が接合される。中空部内は絶縁樹脂
材の接着剤で充填される。接着剤はリード端子同士や電極同士の絶縁を確保する。

特開２００２−１９９４９４号公報

特許文献１は、接着剤の絶縁性に触れるものの、接着剤の剛性には言及しない。たとえ
接着剤がケーブル基板に接したとしても、接着剤がケーブル基板よりも大きい弾性を有す
れば、ケーブル基板の変形は免れない。ケーブル基板の破損が懸念される。

本発明の少なくとも１つの態様によれば、超音波デバイスユニットの基板の耐衝撃性を
高めることができる超音波プローブは提供されることができる。

（１）本発明の一態様は、開口部および前記開口部に連続する収容空間を区画する筐体
と、前記収容空間内に配置されて、前記開口部に臨む超音波素子を第１面に備える基板を
有する超音波デバイスユニットと、前記基板の第１面の反対側の第２面および前記筐体に
接触し、前記基板よりも高い剛性を有する剛性体とを備える超音波プローブに関する。

超音波素子は対象物から反射してくる超音波を受信する。外部から筐体に衝撃が加わっ
ても、超音波デバイスユニットの基板には剛性体が接触することから、基板の変形は阻止
される。こうして基板の応力は剛性体に分散することから、基板の破損は防止されること
ができる。超音波プローブの耐衝撃性は高められることができる。

（２）前記剛性体は前記基板の厚み方向からの平面視で前記超音波素子が配置される領
域を包含する大きさを有することができる。こうして超尾音波素子が配置される領域で剛
性体は基板の剛性を補強する。基板の変形は阻止される。

（３）前記剛性体は、前記基板の第２面で配線が接続される外部接続端子部を含む領域
の外側に配置されればよい。外部接続端子部に配線の導線が接続されると、外部接続端子
部を含む領域では基板の剛性は補強される。剛性体が外部接続端子部を含む領域の外側に
配置されれば、外部接続端子部を含む領域の外側でも基板の剛性は補強される。こうして
基板の変形は阻止される。

（４）前記剛性体は、前記基板の厚み方向からの平面視で、前記基板の第２面に実装さ
れるコネクターの輪郭よりも外側に配置されればよい。基板にコネクターが実装されると
、コネクターの輪郭で規定される領域では基板の剛性は補強される。剛性体がコネクター
の輪郭の外側に配置されれば、コネクターの輪郭の外側でも基板の剛性は補強される。こ
うして基板の変形は阻止される。しかも、剛性体がコネクターの領域を避けて配置されれ
ば、たとえ剛性体が基板に結合されても、コネクターの着脱は確保される。

（５）超音波プローブは、前記超音波素子の裏側で、前記基板の厚み方向からの平面視
で前記剛性体の輪郭よりも外側に配置され、前記基板よりも小さい弾性率を有する弾性体
をさらに備えることができる。弾性体が基板に接触しても、弾性体の変形に応じて基板の
位置ずれは吸収されることから、基板の取り付け精度は緩和される。

（６）前記弾性体は前記コネクターおよび前記筐体の間に挟まれるとよい。弾性体は基
板にコネクターを押しつける。その結果、コネクターの脱落は防止されることができる。
しかも、弾性体の変形に応じてコネクターの位置ずれは吸収されることから、コネクター
の位置決めの精度は緩和される。

（７）前記剛性体および前記弾性体は樹脂材から形成されればよい。剛性体および弾性
体は１つの樹脂体として形成されてもよい。剛性体および弾性体は容易に加工されること
ができる。仮に剛性体および弾性体が一体化されれば、剛性体および弾性体の組み付け作
業は簡素化される。

（８）前記剛性体では前記樹脂材の母材にフィラーが混入されることができる。フィラ
ーの混入に応じて樹脂材の剛性は調整される。フィラーは超音波素子から背面に漏れる超
音波を緩衝することができる。こうして樹脂材から超音波素子に向かって反射波の影響は
回避される。

（９）超音波プローブは電子機器の一構成要素として利用されることができる。このと
き、電子機器は、超音波プローブと、前記超音波デバイスユニットに接続されて、前記超
音波デバイスユニットの出力を処理する処理部とを備えればよい。

（１０）超音波プローブは超音波画像装置の一構成要素として利用されることができる
。このとき、超音波画像装置は、超音波プローブと、前記超音波デバイスユニットに接続
されて、前記超音波デバイスユニットの出力を処理し、画像を生成する処理部と、前記画
像を表示する表示装置とを備えればよい。

一実施形態に係る電子機器の一具体例すなわち超音波診断装置を概略的に示す外観図である。 超音波プローブの拡大背面図である。 超音波プローブの表側枠および超音波デバイスユニットを概略的に示す背面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 一実施形態に係る超音波デバイスの拡大平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った一実施形態に係る超音波デバイスの部分断面図である。 裏側体の構造を概略的に示す拡大平面図である。 図７に対応し、第２実施形態に係る超音波プローブに利用される裏側体の構造を概略的に示す拡大平面図である。 図６に対応し、第３実施形態に係る超音波プローブに利用される超音波デバイスユニットの構造を概略的に示す拡大断面図である。 図６に対応し、第４実施形態に係る超音波プローブに利用される超音波デバイスユニットの構造を概略的に示す拡大断面図である。 第５実施形態に係る超音波プローブに利用される超音波デバイスの構造を概略的に示す拡大断面図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する本
実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、
本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

（１）超音波診断装置の全体構成
図１は本発明の一実施形態に係る電子機器の一具体例すなわち超音波診断装置（超音波
画像装置）１１の構成を概略的に示す。超音波診断装置１１は装置端末（処理部）１２と
超音波プローブ（プローブ）１３とを備える。装置端末１２と超音波プローブ１３とはケ
ーブル１４で相互に接続される。装置端末１２と超音波プローブ１３とはケーブル１４を
通じて電気信号をやりとりする。装置端末１２にはディスプレイパネル（表示装置）１５
が組み込まれる。ディスプレイパネル１５の画面は装置端末１２の表面で露出する。装置
端末１２では、超音波プローブ１３で検出された超音波に基づき画像が生成される。画像
化された検出結果がディスプレイパネル１５の画面に表示される。

（２）第１実施形態に係る超音波プローブの構成
超音波プローブ１３は筐体１６を有する。筐体１６には超音波デバイスユニットＤＶが
嵌め込まれる。筐体１６には開口１７が形成される。開口１７は、筐体１６内に区画され
る収容空間に面する。収容空間内に超音波デバイスユニットＤＶは配置される。

超音波デバイスユニットＤＶは超音波デバイス１８を備える。超音波デバイス１８は音
響レンズ１９を備える。音響レンズ１９の外表面には部分円筒面１９ａが形成される。部
分円筒面１９ａは平板部１９ｂで囲まれる。平板部１９ｂの外周は全周で途切れなく筐体
１６に結合される。こうして平板部１９ｂは筐体の一部として機能する。音響レンズ１９
は例えばシリコーン樹脂から形成される。音響レンズ１９は生体の音響インピーダンスに
近い音響インピーダンスを有する。超音波デバイス１８は表面から超音波を出力するとと
もに超音波の反射波を受信する。

図２は超音波プローブ１３の背面（裏面）を示す。図２に示されるように、筐体１６は
表側枠２１および裏側体２２を備える。表側枠２１および裏側体２２は相互に結合される
。表側枠２１および裏側体２２の間で表側枠２１の結合面と裏側体２２の結合面の間には
ケーブル口２３が区画される。ケーブル口２３にケーブル１４は配置される。

図３に示されるように、表側枠２１には超音波デバイスユニットＤＶがはめ込まれる。
超音波デバイスユニットＤＶは回路基板２４を備える。回路基板２４の表側には、後述さ
れるように、超音波デバイス１８が固定される。回路基板２４の裏側にはコネクター２５
が実装される。

個々のコネクター２５には配線２６が結合される。配線２６の結合にあたって配線２６
の先端には雄コネクターが連結される。配線２６の雄コネクターは回路基板２４上のコネ
クター２５すなわち雌コネクターに受け入れられる。配線２６の束はケーブル１４を形成
する。

図４に示されるように、筐体１６内には剛性体２７が配置される。剛性体２７は裏側体
２２に固定される。剛性体２７は例えば回路基板２４よりも高い剛性を有する。剛性は例
えばヤング率に基づき算出されればよい。物体の剛性が高いほど、物体は変形しづらい。

筐体１６内には弾性体２８が配置される。弾性体２８は裏側体２２に固定される。弾性
体２８は例えば回路基板２４よりも大きい弾性を有する。弾性は例えばヤング率に基づき
算出されればよい。物体の弾性が大きければ、物体は弾性変形しやすい。弾性体２８には
例えば緩衝テープが用いられることができる。

（３）超音波デバイスの構成
図５は超音波デバイス１８の平面図を概略的に示す。超音波デバイス１８は基体３１を
備える。基体３１の表面には素子アレイ３２が形成される。素子アレイ３２はアレイ状に
配置された薄膜型超音波トランスデューサー素子（以下「素子」という）３３の配列で構
成される。配列は複数行複数列のマトリクスで形成される。その他、配列では千鳥配置が
確立されてもよい。千鳥配置では偶数列の素子３３群は奇数列の素子３３群に対して行ピ
ッチの２分の１でずらされればよい。奇数列および偶数列の一方の素子数は他方の素子数
に比べて１つ少なくてもよい。ここでは、剛性体２７は、基体３１の厚み方向からの平面
視で素子アレイ３２を包含する大きさを有する。

個々の素子３３は振動膜３４を備える。図５では振動膜３４の膜面に直交する方向の平
面視（基板の厚み方向からの平面視）で振動膜３４の輪郭が点線で描かれる。振動膜３４
上には圧電素子３５が形成される。圧電素子３５は上電極３６、下電極３７および圧電体
膜３８で構成される。個々の素子３３ごとに上電極３６および下電極３７の間に圧電体膜
３８が挟まれる。これらは下電極３７、圧電体膜３８および上電極３６の順番で重ねられ
る。超音波デバイス１８は１枚の超音波トランスデューサー素子チップ（基板）として構
成される。

基体３１の表面には複数本の第１導電体３９が形成される。第１導電体３９は配列の行
方向に相互に平行に延びる。１行の素子３３ごとに１本の第１導電体３９が割り当てられ
る。１本の第１導電体３９は配列の行方向に並ぶ素子３３の圧電体膜３８に共通に接続さ
れる。第１導電体３９は個々の素子３３ごとに上電極３６を形成する。第１導電体３９の
両端は１対の引き出し配線４１にそれぞれ接続される。引き出し配線４１は配列の列方向
に相互に平行に延びる。したがって、全ての第１導電体３９は同一長さを有する。こうし
てマトリクス全体の素子３３に共通に上電極３６は接続される。第１導電体３９は例えば
イリジウム（Ｉｒ）で形成されることができる。ただし、第１導電体３９にはその他の導
電材が利用されてもよい。

基体３１の表面には複数本の第２導電体４２が形成される。第２導電体４２は配列の列
方向に相互に平行に延びる。１列の素子３３ごとに１本の第２導電体４２が割り当てられ
る。１本の第２導電体４２は配列の列方向に並ぶ素子３３の圧電体膜３８に共通に配置さ
れる。第２導電体４２は個々の素子３３ごとに下電極３７を形成する。第２導電体４２に
は例えばチタン（Ｔｉ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）およびチタン（Ｔｉ）の積
層膜が用いられることができる。ただし、第２導電体４２にはその他の導電材が利用され
てもよい。

列ごとに素子３３の通電は切り替えられる。こうした通電の切り替えに応じてリニアス
キャンやセクタースキャンは実現される。１列の素子３３は同時に超音波を出力すること
から、１列の個数すなわち配列の行数は超音波の出力レベルに応じて決定されることがで
きる。行数は例えば１０〜１５行程度に設定されればよい。図中では省略されて５行が描
かれる。配列の列数はスキャンの範囲の広がりに応じて決定されることができる。列数は
例えば１２８列や２５６列に設定されればよい。図中では省略されて８列が描かれる。上
電極３６および下電極３７の役割は入れ替えられてもよい。すなわち、マトリクス全体の
素子３３に共通に下電極が接続される一方で、配列の列ごとに共通に素子３３に上電極が
接続されてもよい。

基体３１の輪郭は、相互に平行な１対の直線で仕切られて対向する第１辺３１ａおよび
第２辺３１ｂを有する。第１辺３１ａと素子アレイ３２の輪郭との間に１ラインの第１端
子アレイ４３ａが配置される。第２辺３１ｂと素子アレイ３２の輪郭との間に１ラインの
第２端子アレイ４３ｂが配置される。第１端子アレイ４３ａは第１辺３１ａに平行に１ラ
インを形成することができる。第２端子アレイ４３ｂは第２辺３１ｂに平行に１ラインを
形成することができる。第１端子アレイ４３ａは１対の上電極端子４４および複数の下電
極端子４５で構成される。同様に、第２端子アレイ４３ｂは１対の上電極端子４６および
複数の下電極端子４７で構成される。１本の引き出し配線４１の両端にそれぞれ上電極端
子４４、４６は接続される。引き出し配線４１および上電極端子４４、４６は素子アレイ
３２を二等分する垂直面で面対称に形成されればよい。１本の第２導電体４２の両端にそ
れぞれ下電極端子４５、４７は接続される。第２導電体４２および下電極端子４５、４７
は素子アレイ３２を二等分する垂直面で面対称に形成されればよい。ここでは、基体３１
の輪郭は矩形に形成される。基体３１の輪郭は正方形であってもよく台形であってもよい
。

基体３１には第１フレキシブルプリント配線板（以下「第１配線板」という）４８が連
結される。第１配線板４８は第１端子アレイ４３ａに覆い被さる。第１配線板４８の一端
には上電極端子４４および下電極端子４５に個別に対応して導電線すなわち第１信号線４
９が形成される。第１信号線４９は上電極端子４４および下電極端子４５に個別に向き合
わせられ個別に接合される。同様に、基体３１には第２フレキシブルプリント配線板（以
下「第２配線板」という）５１が覆い被さる。第２配線板５１は第２端子アレイ４３ｂに
覆い被さる。第２配線板５１の一端には上電極端子４６および下電極端子４７に個別に対
応して導電線すなわち第２信号線５２が形成される。第２信号線５２は上電極端子４６お
よび下電極端子４７に個別に向き合わせられ個別に接合される。

図６に示されるように、基体３１は基板５４および被覆膜５５を備える。基板５４の表
面に被覆膜５５が一面に形成される。基板５４には個々の素子３３ごとに開口部５６が形
成される。開口部５６は基板５４に対してアレイ状に配置される。個々の開口部５６は素
子３３ごとに裏側（反対側）の面に開口する。開口部５６が配置される領域の輪郭は素子
アレイ３２の輪郭に相当する。隣接する２つの開口部５６の間には仕切り壁５７が区画さ
れる。隣接する開口部５６は仕切り壁５７で仕切られる。仕切り壁５７の壁厚みは開口部
５６の間隔に相当する。基板５４は例えばシリコン基板で形成されればよい。

被覆膜５５は、基板５４の表面に積層される酸化シリコン（ＳｉＯ_２）層５８と、酸化
シリコン層５８の表面に積層される酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）層５９とで構成される
。被覆膜５５は開口部５６の空間を塞ぐ。こうして開口部５６の輪郭に対応して被覆膜５
５の一部が振動膜３４を形成する。振動膜３４は、被覆膜５５のうち、開口部５６に臨む
ことから基板５４の厚み方向に膜振動することができる部分である。酸化シリコン層５８
の膜厚は共振周波数に基づき決定されることができる。

振動膜３４の表面に下電極３７、圧電体膜３８および上電極３６が順番に積層される。
圧電体膜３８は例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）で形成されることができる。圧電
体膜３８にはその他の圧電材料が用いられてもよい。ここでは、第１導電体３９の下で圧
電体膜３８は完全に第２導電体４２を覆う。圧電体膜３８の働きで第１導電体３９と第２
導電体４２との間で短絡は回避されることができる。

基体３１の表面には音響整合層６１が積層される。音響整合層６１は素子アレイ３２を
覆う。音響整合層６１の膜厚は振動膜３４の共振周波数に応じて決定される。音響整合層
６１には例えばシリコーン樹脂膜が用いられることができる。音響整合層６１上に音響レ
ンズ１９が配置される。音響レンズ１９は部分円筒面１９ａの裏側の平面で音響整合層６
１の表面に密着する。音響レンズ１９は音響整合層６１の働きで基体３１に接着される。
部分円筒面１９ａの母線は第１導電体３９に平行に位置づけられる。部分円筒面１９ａの
曲率は、１筋の第２導電体４２に接続される１列の素子３３から発信される超音波の焦点
位置に応じて決定される。

基体３１の裏面にはバッキング材としての補強板６３が結合される。補強板６３は平板
形状に形成される。補強板６３の表面に基体３１の裏面が重ねられる。補強板６３の表面
は基体３１の裏面に接合される。こうした接合にあたって補強板６３は基体３１に接着剤
で接着されてもよい。補強板６３は基体３１の剛性を補強する。補強板６３の働きで基体
３１の表面では平面度は良好に確保される。補強板６３は例えばリジッドな基材を備える
ことができる。そうした基材は例えば４２アロイ（鉄ニッケル合金）といった金属材料か
ら形成されればよい。

回路基板２４には配線パターン６４が形成される。超音波デバイス１８の第１配線板４
８および第２配線板５１は配線パターン６４に接続される。配線パターン６４は第１導電
パッド６５ａおよび第２導電パッド６５ｂを備える。第１導電パッド６５ａおよび第２導
電パッド６５ｂは回路基板２４の平面ＰＬに形成される。個々の第１導電パッド６５ａお
よび第２導電パッド６５ｂは個々の第１信号線４９および第２信号線５２に対応して配置
される。第１導電パッド６５ａおよび第２導電パッド６５ｂは例えば銅といった導電材か
ら形成されればよい。個々の第１導電パッド６５ａおよび第２導電パッド６５ｂには対応
の第１信号線４９および第２信号線５２が接合される。

第１配線板４８の一端は回路基板２４の平面ＰＬよりも高い位置で超音波デバイス１８
に重ねられ接続される。第１配線板４８は超音波デバイス１８上の一端から第１方向ＤＲ
１に延びる。第１配線板４８の他端は回路基板２４の平面ＰＬに重ねられ接続される。同
様に、第２配線板５１の一端は回路基板２４の平面ＰＬよりも高い位置で超音波デバイス
１８に重ねられ接続される。第２配線板５１は超音波デバイス１８上の一端から第２方向
ＤＲ２に延びる。第２方向ＤＲ２が第１方向ＤＲ１に逆向きである。第２配線板５１の他
端は回路基板２４の平面ＰＬに重ねられ接続される。

配線パターン６４は回路基板２４の裏面に形成される外部接続端子６６を有する。外部
接続端子６６にはコネクター２５が実装される。一方のコネクター２５はビア６７ａで第
１導電パッド６５ａに接続される。他方のコネクター２５はビア６７ｂで第２導電パッド
６５ｂに接続される。ビア６７ａ、６７ｂは回路基板２４の表面から裏面に貫通する。図
６から明らかなように、剛性体２７は、回路基板２４の裏面に直交する平面視で、コネク
ター２５の輪郭よりも外側に配置される。剛性体２７は素子３３の裏側で回路基板２４に
接触する。同様に、弾性体２８は素子３３の裏側でコネクター２５に個別に接触する。弾
性体２８は、回路基板２４の厚み方向からの平面視で剛性体２７の輪郭よりも外側に配置
される。

ここでは、図７に示されるように、剛性体２７および弾性体２８の配置にあたって筐体
１６の裏側体２２には窪み６７が形成される。窪み６７の輪郭に沿って稜線６８は形成さ
れる。窪み６７の輪郭に現れる湾曲や屈折とともに稜線６８の働きで平板形状の裏側体２
２の剛性は高められる。こうして少なくとも回路基板２４の裏側で筐体１６は回路基板２
４よりも高い剛性を有する。その他、筐体１６の材質に応じて筐体１６は回路基板２４よ
りも高い剛性を有してもよい。筐体１６は剛性体２７と同様に炭素繊維強化プラスチック
（ＣＦＲＰ）で形成されてもよい。窪み６７の外側領域で裏側体２２に大きな厚みが確保
されれば、筐体１６は回路基板２４よりも高い剛性を有することができ、より好ましい。

剛性の評価にあたって例えば３点曲げ試験装置（ＪＩＳ Ｋ７１７１：２００８）が用
いられる。ここでは、支点間距離１５［ｍｍ］およびヘッドスピード１［ｍｍ／ｍｉｎ］
の条件で試験対象物が０．５ｍｍ撓んだときの曲げ荷重が剛性の評価に用いられた。例と
して、２６ｍｍ（素子アレイ３２の長軸方向）×２４ｍｍ（素子アレイ３２の短軸方向）
×１．６ｍｍ（厚み）のガラスエポキシ基板（ヤング率２３ＧＰａ）に２６ｍｍ（素子ア
レイ３２の長軸方向）×１０ｍｍ（素子アレイ３２の短軸方向）×２．１ｍｍ（厚み）の
剛性体２７が組み付けられるとすると、剛性は長軸方向の断面二次モーメントとヤング率
との積に比例するので、剛性体２７に３２ＧＰａ以上のヤング率が付与されれば剛性体２
７は回路基板２４よりも高い剛性を有することができる。こうしたヤング率を有する材料
には、ステンレス鋼やアルミニウム、マグネシウム合金、炭素繊維強化プラスチック（Ｃ
ＦＲＰ）などが挙げられる。

弾性の評価にあたって例えば圧縮試験（ＪＩＳ Ｋ７１８１：２０１０）が用いられる
。ここでは、圧縮弾性率が測定される。弾性は弾性率のひとつとしてヤング率で評価され
る。例えばＡＢＳ樹脂やＰＰ樹脂、ＰＣ樹脂その他ほとんどの樹脂材料はガラスエポキシ
よりも小さい圧縮弾性率を有する。好ましくはシリコーン樹脂やウレタン樹脂、エラスト
マーなどが用いられる。

図７に示されるように、配線２６は平面視で剛性体２７の輪郭から外れて配置される。
配線２６は剛性体２７に重ならない。さらには配線２６は弾性体２８の外側に位置する。
図３に示されるように、こうした配置に配線２６が位置するように配線２６は回路基板２
４の裏側に固定されてもよい。

（４）超音波診断装置の動作
次に超音波診断装置１１の動作を簡単に説明する。超音波の送信にあたって圧電素子３
５にはパルス信号が供給される。パルス信号は下電極端子４５、４７および上電極端子４
４、４６を通じて列ごとに素子３３に供給される。個々の素子３３では下電極３７および
上電極３６の間で圧電体膜３８に電界が作用する。圧電体膜３８は超音波の周波数で振動
する。圧電体膜３８の振動は振動膜３４に伝わる。こうして振動膜３４は超音波振動する
。その結果、被検体（例えば人体の内部）に向けて所望の超音波ビームは発せられる。

超音波の反射波は振動膜３４を振動させる。振動膜３４の超音波振動は所望の周波数で
圧電体膜３８を超音波振動させる。圧電体膜３８の圧電効果に応じて圧電素子３５から電
圧が出力される。個々の素子３３では上電極３６と下電極３７との間で電位が生成される
。電位は下電極端子４５、４７および上電極端子４４、４６から電気信号として出力され
る。こうして超音波は検出される。

超音波の送信および受信は繰り返される。その結果、リニアスキャンやセクタースキャ
ンは実現される。スキャンが完了すると、出力信号のデジタル信号に基づき画像が形成さ
れる。形成された画像はディスプレイパネル１５の画面に表示される。

超音波プローブ１３が例えば床面に落下して超音波プローブ１３の筐体１６に外部から
衝撃が加わると、回路基板２４や基板５４には大きな荷重が作用する。このとき、回路基
板２４には剛性体２７が接触することから、回路基板２４の変形は阻止される。こうして
回路基板２４の応力は剛性体２７に分散することから、回路基板２４や基板５４の破損は
防止されることができる。超音波プローブ１３の耐衝撃性は高められることができる。

本実施形態では、筐体１６は少なくとも回路基板２４の裏側で回路基板２４よりも高い
剛性を有する。したがって、前述のように剛性体２７が筐体１６に支持されても、回路基
板２４から剛性体２７に伝わる力は筐体１６で受け止められる。相対的に剛性体２７の変
位は回避される。こうして回路基板２４の変形は確実に阻止される。仮に筐体１６の剛性
が不十分であると、剛性体２７の変位に応じて回路基板２４の変形が許容されてしまい、
回路基板２４や基板５４の破損が懸念される。

本実施形態では、回路基板２４の厚み方向からの平面視で、剛性体２７はコネクター２
５の輪郭よりも外側に配置される。コネクター２５は回路基板２４に実装されることから
、コネクター２５の輪郭で規定される領域では回路基板２４の剛性は補強される。剛性体
２７がコネクター２５の輪郭の外側に配置されれば、コネクター２５の輪郭の外側でも回
路基板２４の剛性は補強される。こうして回路基板２４の変形は阻止される。しかも、剛
性体２７はコネクター２５の領域を避けて配置されることから、たとえ剛性体２７が回路
基板２４に結合されても、コネクター２５の着脱は確保されることができる。

本実施形態では素子３３の裏側で弾性体２８は剛性体２７の輪郭の外側に配置される。
弾性体２８が回路基板２４に接触しても、弾性体２８の変形に応じて回路基板２４の位置
ずれは吸収されることができる。基板の取り付け精度は緩和される。このとき、弾性体２
８はコネクター２５および裏側体２２の間に挟まれるとよい。弾性体２８は回路基板２４
にコネクター２５を押しつける。その結果、超音波プローブ１３の筐体１６に衝撃が加わ
っても、コネクター２５の脱落は防止されることができる。しかも、弾性体２８の変形に
応じて高さ方向にコネクター２５の位置ずれは吸収されることから、コネクター２５の位
置決めの精度は緩和される。

（５）第２実施形態に係る超音波プローブの構成
図８に示されるように、超音波プローブ１３ａでは弾性体２８としてばね材６９が利用
されることができる。ばね材６９は例えば金属製の弦巻バネや板バネから形成されればよ
い。はね材６９は裏側体２２の成型時にインサート成型によって裏側体２２に埋め込まれ
ればよい。こうしたばね材６９は前述の弾性体２８と同様に機能することができる。その
他の構成は前述の超音波プローブ１３と同一であればよい。

（６）第３実施形態に係る超音波プローブの構成
図９に示されるように、超音波プローブ１３では剛性体２７および弾性体２８は樹脂材
から形成されてもよい。ここでは、剛性体２７および弾性体２８は１つの樹脂体７１とし
て形成される。剛性体２７および弾性体２８は容易に加工されることができる。剛性体２
７および弾性体２８は一体化されることから、剛性体２７および弾性体２８の組み付け作
業は簡素化される。

剛性体２７では樹脂材の母材にフィラー７１ａが混入される。フィラー７１ａの混入に
応じて剛性体２７の剛性は確保される。その他、剛性体２７の剛性および弾性体２８の弾
性はフィラーの混入に応じて調整されればよい。フィラー７１ａは素子３３から背面に漏
れる超音波を緩衝することができる。こうして樹脂体７１から素子３３に向かって反射波
の影響は回避される。

（７）第４実施形態に係る超音波プローブの構成
図１０に示されるように、超音波プローブ１３ではコネクター２５が省略されて外部接
続端子６６に直接に配線２６の導線７２が接合されてもよい。この場合には、導線７２の
接合にあたってはんだ材その他の接合材７３が用いられることから、外部接続端子６６を
含む領域では回路基板２４の剛性は補強される。剛性体２７が外部接続端子６６を含む領
域の外側に配置されれば、外部接続端子６６を含む領域の外側でも回路基板２４の剛性は
補強される。こうして回路基板２４の変形は阻止される。外部接続端子６６を含む領域は
例えば個々のコネクター２５に割り当てられる集合体ごとに外部接続端子６６の輪郭に外
接する矩形で仕切られればよい。その他、コネクター２５が省略される場合には、剛性体
２７は外部接続端子６６や配線２６に接触してもよい。

（８）第５実施形態に係る超音波プローブの構成
図１１に示されるように、超音波プローブ１３では前述の超音波デバイス１８に代えて
バルク素子７４を含む超音波デバイス７５が用いられてもよい。バルク素子７４は上電極
および下電極に挟まれる圧電体を有する。バルク素子７４には音響整合層７６の働きで音
響レンズ７７が結合される。バルク素子７４はバッキング材７８で裏打ちされる。バッキ
ング材７８には回路基板７９が連結される。回路基板７９の裏側にはチップ部品やコネク
ター８１が実装される。コネクター８１の周囲では剛性体８２が回路基板７９に接触し、
コネクター８１には弾性体８３が接触する。その他の構成は前述の超音波プローブ１３と
同様であればよい。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効
果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるで
あろう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれる。例えば、明細
書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語とともに記載
された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換え
られることができる。また、超音波診断装置１１や筐体１６、回路基板２４、素子３３等
の構成および動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形が可能である。

１１ 電子機器としての超音波画像装置（超音波診断装置）、１２ 処理部（装置端末
）、１３ プローブ（超音波プローブ）、３１ａ プローブ（超音波プローブ）、１５
表示装置（ディスプレイパネル）、１６ 筐体、１７ 開口、２４ 基板（回路基板）、
２５ コネクター、２７ 剛性体、２８ 弾性体、３３ 超音波素子（超音波トランスデ
ューサー素子）、６６ 外部接続端子、７１ 樹脂材（樹脂体）、７１ａ フィラー、７
４ 超音波素子（バルク素子）、７９ 基板（回路基板）、８１ コネクター、８２ 剛
性体、８３ 弾性体、ＤＶ 超音波デバイスユニット。

Claims (10)

1. 開口部および前記開口部に連続する収容空間を区画する筐体と、
   前記収容空間内に配置されて、前記開口部に臨む超音波素子を第１面に備える基板を有
   する超音波デバイスユニットと、
   前記基板の第１面の反対側の第２面および前記筐体に接触し、前記基板よりも高い剛性
   を有する剛性体と、
   を備えることを特徴とする超音波プローブ。
2. 請求項１に記載の超音波プローブにおいて、前記剛性体は前記基板の厚み方向からの平
   面視で前記超音波素子が配置される領域を包含する大きさを有することを特徴とする超音
   波プローブ。
3. 請求項１または２に記載の超音波プローブにおいて、前記剛性体は、前記基板の第２面
   で配線が接続される外部接続端子部を含む領域の外側に配置されることを特徴とする超音
   波プローブ。
4. 請求項１または２に記載の超音波プローブにおいて、前記剛性体は、前記基板の厚み方
   向からの平面視で、前記基板の第２面に実装されるコネクターの輪郭よりも外側に配置さ
   れることを特徴とする超音波プローブ。
5. 請求項４に記載の超音波プローブにおいて、前記超音波素子の裏側で、前記基板の厚み
   方向からの平面視で前記剛性体の輪郭よりも外側に配置され、前記基板よりも小さい弾性
   率を有する弾性体をさらに備えることを特徴とする超音波プローブ。
6. 請求項５に記載の超音波プローブにおいて、前記弾性体は前記コネクターおよび前記筐
   体の間に挟まれることを特徴とする超音波プローブ。
7. 請求項４または５に記載の超音波プローブにおいて、前記剛性体および前記弾性体は樹
   脂材から形成されることを特徴とする超音波プローブ。
8. 請求項７に記載の超音波プローブにおいて、前記剛性体では前記樹脂材の母材にフィラ
   ーが混入されることを特徴とする超音波プローブ。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の超音波プローブと、前記超音波デバイスユニット
   に接続されて、前記超音波デバイスユニットの出力を処理する処理部とを備えることを特
   徴とする電子機器。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の超音波プローブと、前記超音波デバイスユニット
    に接続されて、前記超音波デバイスユニットの出力を処理し、画像を生成する処理部と、
    前記画像を表示する表示装置とを備えることを特徴とする超音波画像装置。

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