JP2016144019A - 超音波プローブおよびその製造方法並びに電子機器および超音波画像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体の湾曲面に簡単に倣う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、複数の薄膜型超音波素子がアレイ状に配置されている超音波素子基板２６と、超音波素子基板２６の出射面に配置される第１樹脂フィルム２５ａと、超音波素子基板２６の出射面とは反対側の面に配置されて、第１樹脂フィルム２５ａとの間で超音波素子基板２６を内包する第２樹脂フィルム２５ｂと、超音波素子基板２６に結合されて、薄膜型超音波素子に接続される導体を備え、第１樹脂フィルム２５ａおよび第２樹脂フィルム２５ｂの間の空間から外側に延びる配線材１８ａ、１８ｂとを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、超音波プローブおよびその製造方法、並びに、超音波プローブを利用した電子機器および超音波画像装置等に関する。

超音波プローブは圧電材料を備える。圧電材料には音響レンズが被せられる。音響レンズは凸形の湾曲面を有する。超音波画像の取得にあたって超音波プローブは音響レンズの湾曲面で例えば動物の体表に押し当てられる。

特開２００９−３４２１２号公報

多くの場合に人体や動物の体表は凸形の湾曲面を形成する。音響レンズの湾曲面が体表に押し当てられる際に、凸形の湾曲面同士ではなかなか広い面積で両者は密着することができない。押し当てが強いと、体内の組織が変形してしまう。

本発明の少なくとも１つの態様によれば、被検体の湾曲面に簡単に倣う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、複数の薄膜型超音波素子がアレイ状に配置されている超音波素子基板と、前記超音波素子基板の出射面に配置される第１樹脂フィルムと、前記超音波素子基板の出射面とは反対側の面に配置されて、前記第１樹脂フィルムとの間で前記超音波素子基板を内包する第２樹脂フィルムと、前記超音波素子基板に結合されて、前記薄膜型超音波素子に接続される導体を備え、前記第１樹脂フィルムおよび前記第２樹脂フィルムの間の空間から外側に延びる配線材とを備える超音波プローブに関する。

超音波素子基板の周囲には第１樹脂フィルムおよび第２樹脂フィルムが広がる。剛性部は超音波素子基板の輪郭で区切られる。剛性部の範囲が最小限に留まることから、第１樹脂フィルムおよび第２樹脂フィルムの変形に応じて超音波プローブは簡単に被検体の湾曲面に倣うことができる。こうして超音波プローブは確実に被検体の湾曲面に密着することができる。

（２）前記第１樹脂フィルムは複数層を有してもよい。第１樹脂フィルムでは個々の層は例えば固有の機能を有することができる。第１樹脂フィルムは多機能を有することができる。

（３）前記複数層は基材および耐湿層を含んでもよい。こうして第１樹脂フィルムは構成される。第１樹脂フィルムは耐湿性を有することができる。

（４）前記耐湿層は金属層であればよい。金属層は耐湿層として機能する。

（５）前記薄膜型超音波素子と前記第２樹脂フィルムとの間には空気層が形成されてもよい。空気層は薄膜型超音波素子に接する空気の体積を増大させる。空気の体積が増えるほど、薄膜型超音波素子は振動しやすくなる。こうして薄膜型超音波素子の感度は確保される。

（６）前記第２樹脂フィルムは通気性を有してもよい。薄膜型超音波素子に対して空気は制限なく流れることから、薄膜型超音波素子の振動は拘束されない。薄膜型超音波素子は容易く振動する。こうして薄膜型超音波素子の感度は確保される。

（７）前記第２樹脂フィルムは耐湿性を有してもよい。薄膜型超音波素子に対して水分の接触は防止される。

（８）前記第１樹脂フィルムと前記第２樹脂フィルムとは重ねられた部分で少なくとも部分的に相互に融着されてもよい。超音波素子基板は第１樹脂フィルムおよび第２樹脂フィルムの間に密封されることができる。

（９）前記第１樹脂フィルムは、素子アレイ領域に対応する領域のレンズ部と、前記レンズ部の外周領域の平面部とを有してもよい。薄膜型超音波素子の音響レンズは第１樹脂フィルムに一体化される。超音波プローブの部品点数は減少する。

（１０）超音波プローブは電子機器に組み込まれ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、前記超音波プローブに接続されて、前記超音波プローブの出力を処理する処理装置とを備えればよい。

（１１）超音波プローブは超音波画像装置に組み込まれ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、前記超音波プローブの出力から生成される画像を表示する表示装置とを備えればよい。

（１２）本発明の他の態様は、第１樹脂フィルムおよび第２樹脂フィルムの間に、複数の薄膜型超音波素子がアレイ状に配置されている超音波素子基板を挟む工程と、前記超音波素子基板を挟む際に、前記第２樹脂フィルムおよび前記薄膜型超音波素子の間にスペーサーを配置する工程と、前記第１樹脂フィルムおよび前記第２樹脂フィルムの間の空気を排出し、前記超音波素子基板の外周領域の前記第１樹脂フィルムおよび前記第２樹脂フィルムを熱溶着する工程とを備える超音波プローブの製造方法に関する。

熱溶着に応じて超音波素子基板は第１樹脂フィルムおよび第２樹脂フィルムの間に内包される。このとき、空気の排出に応じて第１樹脂フィルムは超音波素子基板の表面に密着する。例えば超音波素子基板表面のレンズと第１樹脂フィルムとの間に空気の混入は回避される。しかも、超音波素子基板の裏面ではスペーサーの働きで第２樹脂フィルムの密着は阻止される。超音波素子基板と第２樹脂フィルムとの間には空気層が形成される。

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。 第１実施形態に係る超音波プローブの分解斜視図である。 超音波デバイスの拡大平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った超音波デバイスの部分断面図である。 第１樹脂フィルムおよび第２樹脂フィルムの拡大断面図である。 他の具体例に係る第１樹脂フィルムおよび第２樹脂フィルムの拡大断面図である。 他の具体例に係る第２樹脂フィルムの拡大断面図である。 超音波プローブの製造方法を概略的に示す側面図である。 図４に対応し、第２実施形態に係る超音波プローブの部分断面図である。 図４に対応し、第３実施形態に係る超音波プローブの部分断面図である。 図４に対応し、第４実施形態に係る超音波プローブの部分断面図である。

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造
超音波プローブ１３は被覆体１６を備える。後述されるように、被覆体１６は樹脂フィルムから形成される。被覆体１６は例えば人体や動物の体表ＢＤに貼り付けられることができる。貼り付けにあたって例えば被覆体１６の外表面には粘着層が形成されればよい。被覆体１６には超音波デバイス１７が内包される。超音波デバイス１７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。反射波の受信に応じて超音波デバイス１７から検出信号が出力される。出力される検出信号に基づき画像が形作られる。

超音波デバイス１７には第１および第２フレキシブルプリント配線板（配線材）１８ａ、１８ｂが結合される。フレキシブルプリント配線板（以下「フレキ配線」という）１８ａ、１８ｂは被覆体１６から外側に延びる。フレキ配線１８ａ、１８ｂは超音波デバイス１７の検出信号を伝達する導体１９を備える。

フレキ配線１８ａ、１８ｂには第１雄コネクター２１が結合される。第１雄コネクター２１は第１雌コネクター２２に結合される。第１雌コネクター２２は中継基板２３に実装される。こうしてフレキ配線１８ａ、１８ｂの個々の導体１９は中継基板２３に電気的に接続される。第１雄コネクター２１は第１雌コネクター２２に着脱自在に連結される。第１雌コネクター２２および第１雄コネクター２１の働きで超音波プローブ１３は中継基板２３に対して着脱されることができる。

中継基板２３はケーブル１４に接続される。接続にあたって例えば第２雌コネクター２４および第２雄コネクターは用いられる。こうしてフレキ配線１８ａ、１８ｂの個々の導体１９はケーブル１４内の対応の導線に接続される。その他、ケーブル１４の各導線は半田その他の結合材で中継基板２３に結合されてもよい。

図２に示されるように、被覆体１６は第１樹脂フィルム２５ａおよび第２樹脂フィルム２５ｂを備える。超音波デバイス１７は第１樹脂フィルム２５ａと第２樹脂フィルム２５ｂとの間に挟まれる。第１樹脂フィルム２５ａは超音波デバイス１７の出射面に被さる。第２樹脂フィルム２５ｂは出射面とは反対側の面に被さる。超音波デバイス１７の周囲で第１樹脂フィルム２５ａおよび第２樹脂フィルム２５ｂは相互に重ねられる。第１樹脂フィルム２５ａと第２樹脂フィルム２５ｂとは重ねられた部分で相互に融着される。ここでは、超音波デバイス１７は第１樹脂フィルム２５ａおよび第２樹脂フィルム２５ｂの間に密封される。第１樹脂フィルム２５ａは超音波デバイス１７の出射面に密着し、第２樹脂フィルム２５ｂは出射面とは反対側の面に密着する。

超音波デバイス１７は超音波素子基板２６を備える。超音波素子基板２６には後述されるように複数の薄膜型超音波トランスデューサー素子（薄膜型超音波素子）がアレイ状に配置されている。薄膜型超音波トランスデューサー素子（以下「素子」という）は出射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。素子の詳細は後述される。

超音波デバイス１７は音響レンズ２７を備える。音響レンズ２７の外表面には部分円筒面２７ａが形成される。部分円筒面２７ａは平板部２７ｂで囲まれる。平板部２７ｂの外周は全周で途切れなく被覆体１６に結合される。音響レンズ２７は例えばシリコーン樹脂から形成される。音響レンズ２７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。

（３）超音波デバイスの構成
図３は超音波デバイス１７の平面図を概略的に示す。超音波デバイス１７は超音波素子基板２６を備える。超音波素子基板２６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素子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。

個々の素子３３は振動膜３４を備える。図３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１７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。

超音波素子基板２６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。

超音波素子基板２６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。

超音波素子基板２６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２６ａおよび第２辺２６ｂを有する。第１辺２６ａ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２６ｂ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２６ａ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２６ｂ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、超音波素子基板２６の輪郭は矩形に形成される。超音波素子基板２６の輪郭は正方形であってもよく台形であってもよい。

第１フレキ配線１８ａは第１端子アレイ４３ａに覆い被さる。第１フレキ配線１８ａ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体１９が形成される。導体１９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、超音波素子基板２６には第２フレキ配線１８ｂが覆い被さる。第２フレキ配線１８ｂは第２端子アレイ４３ｂに覆い被さる。第２フレキ配線１８ｂ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体１９が形成される。導体１９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４に示されるように、超音波素子基板２６は本体基板５４および被覆膜５５を備える。本体基板５４の表面に一面に被覆膜５５が積層される。本体基板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、本体基板５４の裏面（第２面）４４ｂから刳り抜かれて本体基板５４を貫通する空間を区画する。開口部５６は本体基板５４に対してアレイ状に配置される。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。本体基板５４は例えばシリコン基板で形成されればよい。

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。仕切り壁５７は相互に平行に広がる平面内に２つの壁面を規定する。

被覆膜５５は、本体基板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に接する。こうして開口部５６の輪郭に対応して被覆膜５５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に臨むことから本体基板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。

超音波素子基板２６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は第１端子アレイ４３ａおよび第２端子アレイ４３ｂの間の空間に収まる。音響整合層６１の縁は超音波素子基板２６の第１辺２６ａおよび第２辺２６ｂから離れる。音響整合層６１は超音波素子基板２６の輪郭よりも小さい輪郭を有する。

音響整合層６１上に音響レンズ２７が配置される。音響レンズ２７は音響整合層６１の表面に密着する。音響レンズ２７は音響整合層６１の働きで超音波素子基板２６に接着される。音響レンズ２７の部分円筒面２７ａは第１導電体３９に平行な母線を有する。部分円筒面２７ａ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。音響レンズ２７は例えばシリコーン樹脂から形成される。音響レンズ２７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。

超音波素子基板２６の裏面にはバッキング材６２が固定される。バッキング材６２の表面に超音波素子基板２６の裏面が重ねられる。バッキング材６２は超音波デバイス１７の裏面で開口部５６を閉じる。バッキング材６２はリジッドな基材を備えることができる。ここでは、仕切り壁５７は接合面でバッキング材６２に結合される。バッキング材６２は個々の仕切り壁５７に少なくとも１カ所の接合域で接合される。接合にあたって接着剤は用いられることができる。

バッキング材６２の表面には複数の溝部６３ａが設けられる。溝部６３ａは例えば直線状の溝である。すなわち、溝部６３ａと対向する複数の開口部５６は溝部６３ａを介して相互に接続される。溝部６３ａの断面形状は、四角形であってもよく三角形であってもよく半円形その他の形状であってもよい。

バッキング材６２には表面から裏面に貫通する貫通孔６３ｂが形成される。貫通孔６３ｂは溝部６３ａの空間に接続される。溝部６３ａおよび貫通孔６３ｂを通じて個々の開口部５６はバッキング材６２裏の空間に接続される。振動膜３４の振動に応じて開口部５６内の体積は変化することができる。

第１樹脂フィルム２５ａは超音波素子基板２６の出射面で音響レンズ２７の表面に被さる。第１樹脂フィルム２５ａは音響レンズ２７の表面に密着する。音響レンズ２７と第１樹脂フィルム２５ａとの間に空気の進入は回避される。同様に、第２樹脂フィルム２５ｂは出射面の反対側の面でバッキング材６２の裏面に被さる。バッキング材６２の裏面にはスペーサーが配置される。スペーサー６４はバッキング材６２と第２樹脂フィルム２５ｂとの間に空気層ＡＬを形成する。貫通孔６３ｂは空気層ＡＬに接続される。空気層ＡＬは素子３３に接する空気の体積を増大させる。空気の体積が増えるほど、素子３３の振動膜３４は振動しやすくなる。こうして素子３３の感度は確保される。

ここでは、図５に示されるように、第１樹脂フィルム２５ａおよび第２樹脂フィルム２５ｂは複数層を有する。複数層は樹脂製の基材６５および耐湿層６６を含む。基材６５は例えばポリプロピレンから形成される。耐湿層６６は基材６５の表面を覆う。耐湿層６６には例えば金属層が用いられる。金属層は例えばＡｌ_２Ｏ_３で形成される。金属層は例えば基材６５の表面に蒸着されればよい。耐湿層６６の表面は例えば保護層６７または印刷層で覆われる。保護層６７は例えばＰＥＴ樹脂で形成される。基材６５の裏面には接着層６８が形成される。その他、基材６５にはポリプロピレンに代えてポリエチレンまたはナイロンが用いられてもよい。図６に示されるように、接着層６８の接着に代えて基材６５の融着が用いられてもよい。このとき、接着層６８は省略されることができる。融着の実現にあたって基材６５には保護層６７の融点よりも低い融点を有する材料が利用されればよい。

（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３５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４４、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。圧電素子３５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。

超音波素子基板２６の周囲には第１樹脂フィルム２５ａおよび第２樹脂フィルム２５ｂが広がる。剛性部は超音波素子基板２６の輪郭で区切られる。剛性部の範囲が最小限に留まることから、第１樹脂フィルム２５ａおよび第２樹脂フィルム２５ｂの変形に応じて超音波プローブ１３は簡単に人体や動物の体表面（ワン曲面）に倣うことができる。こうして超音波プローブ１３は確実に人体や動物の体表面に密着することができる。

第１樹脂フィルム２５ａおよび第２樹脂フィルム２５ｂは複数層を有する。第１樹脂フィルム２５ａおよび第２樹脂フィルム２５ｂでは個々の層は例えば固有の機能を有することができる。第１樹脂フィルム２５ａおよび第２樹脂フィルム２５ｂは多機能を有することができる。ここでは、複数層は基材６５および耐湿層６６を含む。第１樹脂フィルム２５ａおよび第２樹脂フィルム２５ｂは耐湿性を有することができる。

図７に示されるように、超音波プローブ１３では第２樹脂フィルム２５ｂは通気性を有してもよい。通気性の確保にあたって第２樹脂フィルム２５ｂは多孔質膜７１および不織布７２を備える。多孔質膜７１は例えばポリテトラフルオラエリレン（ＰＴＦＥ）もしくはフッ素樹脂から形成される。不織布７２は例えばＰＥＴもしくはナイロン繊維から形成される。多孔質膜７１は不織布７２で裏打ちされる。裏打ちにあたって多孔質膜７１および不織布７２の間には接着層７３が形成される。接着層７３の働きで多孔質膜７１に不織布７２は接着される。こうして第２樹脂フィルム２５ｂは通気性を有しつつ耐湿性を有する。したがって、第２樹脂フィルム２５ｂは水蒸気の透過を阻止するものの空気の透過を許容する。

こうした第２樹脂フィルム２５ｂによれば、たとえ空気層６３の体積が小さくても、素子３３の開口部５６に対して空気は制限なく流れることから、振動膜３４の振動は拘束されない。素子３３は容易く振動する。こうして素子３３の感度は確保される。しかも、素子３３の振動膜３４に対して水分の接触は防止される。

（５）超音波プローブの製造方法
超音波プローブ１３の製造にあたって第１樹脂フィルム２５ａおよび第２樹脂フィルム２５ｂには例えば熱溶着が適用される。図８に示されるように、超音波デバイス１７は第１樹脂フィルム２５ａと第２樹脂フィルム２５ｂとの間に挟まれる。このとき、超音波素子基板２６と第２樹脂フィルム２５ｂとの間にはスペーサー６４が配置される。超音波デバイス１７の周囲で第１樹脂フィルム２５ａおよび第２樹脂フィルム２５ｂは相互に重ねられる。第１樹脂フィルム２５ａおよび第２樹脂フィルム２５ｂは重ねられた部分で加熱される。こうして超音波デバイス１７の外周領域の第１樹脂フィルム２５ａおよび第２樹脂フィルム２５ｂは相互に熱溶着される。加熱にあたって例えば１対のヒーターチップ７５ａ、７５ｂが用いられる。

熱溶着にあたって、第１樹脂フィルム２５ａとヒーターチップ７５ａとの間、および、第２樹脂フィルムとヒーターチップ７５ｂとの間にはシリコンゴムシート７６が配置される。ヒーターチップ７５ａ、７５ｂ間を狭圧すると、シリコンゴムシート７６が音響レンズ２７および超音波素子基板２６の外形に倣って変形し、第１樹脂フィルム２５ａを音響レンズ２７の部分円筒面２７ａに密着させつつ第１樹脂フィルム２５ａおよび第２樹脂フィルム２５ｂの間の空間から空気が抜かれる。その結果、音響レンズ２７の部分円筒面２７ａと第１樹脂フィルム２５ａとの間に空気（気泡）は残存しない。また、超音波素子基板２６の裏面ではスペーサー６４の働きで超音波素子基板２６と第２樹脂フィルム２５ｂとの間には空気層ＡＬが形成されるので、貫通孔６３ｂを通じた空気の流通は確保される。

熱溶着にあたって、減圧雰囲気において狭圧が行われてもよい。減圧の結果、もし音響レンズ２７の部分円筒面２７ａと第１樹脂フィルム２５ａとの間にわずかに空気が残存しても、大気圧によって潰されるのでその影響を無視することができる。

（６）第２実施形態に係る超音波プローブの構造
図９は第２実施形態に係る超音波プローブ１３ａの構造を概略的に示す。超音波プローブ１３ａではバッキング材６２に個々の開口部５６に通じる空気層ＡＬが形成される。空気層ＡＬは素子３３に接する空気の体積を増大させる。空気の体積が増えるほど、素子３３の振動膜３４は振動しやすくなる。こうして素子３３の感度は確保される。その他の構成は第１実施形態に係る超音波プローブ１３のそれと同様である。

（７）第３実施形態に係る超音波プローブの構造
図１０は第３実施形態に係る超音波プローブ１３ｂの構造を概略的に示す。超音波プローブ１３ｂでは音響レンズ２７の部分円筒面２７ａに対応して第１樹脂フィルム２５ａに窓孔７８が形成される。その結果、部分円筒面２７ａは直接に被検体に接触することができる。出射する超音波や反射波の減衰は回避されることができる。その他の構成は第１実施形態に係る超音波プローブ１３のそれと同様である。

（８）第４実施形態に係る超音波プローブの構造
図１１は第４実施形態に係る超音波プローブ１３ｃの構造を概略的に示す。超音波プローブ１３ｃでは第１樹脂フィルム２５ａに音響レンズ２７が形成される。すなわち、第１樹脂フィルム７９は素子アレイ３２に対応する領域のレンズ部８１と、レンズ部８１の外周領域の平面部８２とを有する。素子３３の音響レンズは第１樹脂フィルム７９に一体化される。超音波プローブ１３ｃの部品点数は減少する。その他の構成は第１実施形態に係る超音波プローブ１３のそれと同様である。

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、装置端末１２やディスプレイパネル１５、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 超音波画像装置（超音波診断装置）、１２ 処理部（装置端末）、１３ 超音波プローブ、１３ａ 超音波プローブ、１３ｂ 超音波プローブ、１８ａ 配線材（フレキシブルプリント配線板）、１８ｂ 配線材（フレキシブルプリント配線板）、１９ 導体、２５ａ 第１樹脂フィルム、２５ｂ 第２樹脂フィルム、２６ 超音波素子基板、３３ 薄膜型超音波素子（薄膜型超音波トランスデューサー素子）、６３ 空気層、６４ スペーサー、６５ 基材、６６ 耐湿層、７９ 第１樹脂フィルム、８１ レンズ部、８２ 平面部。

Claims (12)

1. 複数の薄膜型超音波素子がアレイ状に配置されている超音波素子基板と、
   前記超音波素子基板の出射面に配置される第１樹脂フィルムと、
   前記超音波素子基板の出射面とは反対側の面に配置されて、前記第１樹脂フィルムとの間で前記超音波素子基板を内包する第２樹脂フィルムと、
   前記超音波素子基板に結合されて、前記薄膜型超音波素子に接続される導体を備え、前記第１樹脂フィルムおよび前記第２樹脂フィルムの間の空間から外側に延びる配線材と、
   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、前記第１樹脂フィルムは複数層を有することを特徴とする超音波プローブ。
3. 請求項２に記載の超音波プローブにおいて、前記複数層は基材および耐湿層を含むことを特徴とする超音波プローブ。
4. 請求項２または３に記載の超音波プローブにおいて、前記耐湿層は金属層であることを特徴とする超音波プローブ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の超音波プローブにおいて、前記薄膜型超音波素子と前記第２樹脂フィルムとの間には空気層が形成されることを特徴とする超音波プローブ。
6. 請求項１〜４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２樹脂フィルムは通気性を有することを特徴とする超音波プローブ。
7. 請求項６に記載の超音波プローブにおいて、前記第２樹脂フィルムは耐湿性を有することを特徴とする超音波プローブ。
8. 請求項１〜７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１樹脂フィルムと前記第２樹脂フィルムとは重ねられた部分で少なくとも部分的に相互に融着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において、前記第１樹脂フィルムは、素子アレイ領域に対応する領域のレンズ部と、前記レンズ部の外周領域の平面部とを有することを特徴とする超音波プローブ。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の超音波プローブと、前記超音波プローブに接続されて、前記超音波プローブの出力を処理する処理装置とを備えることを特徴とする電子機器。
11. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の超音波プローブと、前記超音波プローブの出力から生成される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。
12. 第１樹脂フィルムおよび第２樹脂フィルムの間に、複数の薄膜型超音波素子がアレイ状に配置されている超音波素子基板を挟む工程と、
    前記超音波素子基板を挟む際に、前記第２樹脂フィルムおよび前記薄膜型超音波素子の間にスペーサーを配置する工程と、
    前記第１樹脂フィルムおよび前記第２樹脂フィルムの間の空気を排出し、前記超音波素子基板の外周領域の前記第１樹脂フィルムおよび前記第２樹脂フィルムを熱溶着する工程と、
    を備えることを特徴とする超音波プローブの製造方法。

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