JP6065421B2 - 超音波プローブおよび超音波検査装置 - Google Patents
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Description
本発明は、超音波プローブおよび超音波検査装置に関するものである。
薄膜ピエゾ素子を用いた超音波プローブにおいて、従来の構造は、例えば特許文献１の図３に示されるように、キャビティー空間（図中の１７）は密閉された閉空間である。このような構造の場合、キャビティー空間が狭いと、ダイアフラムが自由に動き難くなり、動作特性が低下する場合がある。
本発明の目的は、ダイアフラムの動作特性の低下を防止し、良好な送受信特性を有することができる超音波プローブおよび超音波検査装置を提供することにある。
本願発明の超音波プローブは、
複数のキャビティーを設ける基板と、キャビティーに設けられるダイアフラムと、ダイアフラムに設けられる薄膜ピエゾ素子と、複数のキャビティーを連通させる連通路と、連通路と外気と連通させる空気孔と、を備えることを特徴とする。
複数のキャビティーを設ける基板と、キャビティーに設けられるダイアフラムと、ダイアフラムに設けられる薄膜ピエゾ素子と、複数のキャビティーを連通させる連通路と、連通路と外気と連通させる空気孔と、を備えることを特徴とする。
上記構成によれば、少なくとも、空気孔と連通したキャビティーについては、そのキャビティーに設けられるダイアフラムの動きが低下することは抑えられる。よって、そのダイアフラムの送受信特性は良好となる。
更に、本願発明の超音波プローブは、
超音波プローブの筐体の外壁面に空気孔が配置され、空気孔には、空気を通過させ、液体及び固体は通過させない半透過膜が設けられていることを特徴とする。
超音波プローブの筐体の外壁面に空気孔が配置され、空気孔には、空気を通過させ、液体及び固体は通過させない半透過膜が設けられていることを特徴とする。
上記構成によれば、液体や固体が空気孔から進入することが無く、連通路と外気との連通が妨げられることが無い。
更に、本願発明の超音波プローブは、
連通路は複数のキャビティーの全てを連通させることを特徴とする。
連通路は複数のキャビティーの全てを連通させることを特徴とする。
上記構成によれば、全てのダイアフラムが動き易くなる。よって、送受信特性はより確実に良好となる。
更に、本願発明の超音波プローブは、
ダイアフラムのキャビティー側の面は、湾曲した凹面を有することを特徴とする。
ダイアフラムのキャビティー側の面は、湾曲した凹面を有することを特徴とする。
上記構成によれば、ダイアフラムの外縁部の強度が高くなり、良好な送受信特性を有しつつ、ダイアフラムの割れや欠け等の破損も防止することができる。
また、本発明における超音波検査装置は、
前述した超音波プローブと、超音波プローブから送信される信号に基づいて信号処理を行う信号処理部を有する装置本体と、を備えることを特徴とする。
前述した超音波プローブと、超音波プローブから送信される信号に基づいて信号処理を行う信号処理部を有する装置本体と、を備えることを特徴とする。
上記構成によれば、超音波を用いた各種の検査が実施出来る。
以下、本発明の超音波トランスデューサー、超音波プローブおよび超音波検査装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜超音波トランスデューサー、超音波プローブの実施形態＞
図１は、本発明の超音波プローブの実施形態を示す斜視図、図２は、図１に示す超音波プローブの超音波トランスデューサーを示す平面図、図３は、図２に示す超音波トランスデューサーの一部を拡大して示す平面図、図４は、図３中のＡ−Ａ線での断面図、図５は、図４に示す超音波トランスデューサーの一部を拡大して示す断面図である。
なお、以下では、図３〜図５中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」として説明を行う。
図１は、本発明の超音波プローブの実施形態を示す斜視図、図２は、図１に示す超音波プローブの超音波トランスデューサーを示す平面図、図３は、図２に示す超音波トランスデューサーの一部を拡大して示す平面図、図４は、図３中のＡ−Ａ線での断面図、図５は、図４に示す超音波トランスデューサーの一部を拡大して示す断面図である。
なお、以下では、図３〜図５中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」として説明を行う。
また、図２では、音響整合部、上部電極、下部電極、上部電極用導線、下部電極用導線の一部等の図示を省略し、超音波トランスデューサーを模式的に示している。また、図３では、音響整合部の図示を省略している。
また、各図に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸を想定する。Ｘ軸方向が方位方向に対応し、Ｙ軸方向がスライス方向に対応している。
また、各図に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸を想定する。Ｘ軸方向が方位方向に対応し、Ｙ軸方向がスライス方向に対応している。
図１に示すように、超音波プローブ１０は、筐体２００と、筐体２００に収納された超音波トランスデューサー１とを有している。超音波トランスデューサー１は、筐体２００の先端部に設置されている。この超音波プローブ１０は、例えば、後述する超音波検査装置１００等、各種の超音波検査装置の超音波プローブとして用いることができる。
また、本実施形態では、超音波トランスデューサー１の表面、すなわち後述する音響整合部６の表面は、外部に露出している。この音響整合部６は、超音波プローブ１０および超音波トランスデューサー１の保護層として機能する。音響整合部６の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、シリコーンゴム等、音響インピーダンスが生体とほぼ同等の素材が用いられる。なお、音響整合部６の表面が外部に露出しないように構成してもよい。
検査の際は、超音波プローブ１０は、その音響整合部６の表面を検査対象である生体に当接させて使用する。この場合、超音波トランスデューサー１から音響整合部６に向かって超音波が送出されると、超音波は、音響整合部６を通過して生体内部に伝搬し、生体内の所定の部位で反射した超音波は、音響整合部６を通過して超音波トランスデューサー１に入力される。
また、超音波プローブ１０は、ケーブル２１０を介して、後述する超音波検査装置１００の装置本体３００（図６参照）と電気的に接続される。
また、超音波プローブ１０の筐体２００の一部には空気孔２２０が設けられている。超音波プローブ１０は、被検査対象と接触させるセンシング部２００ａとオペレーターが掴むグリップ部２００ｃを有しており、センシング部２００ａとグリップ部２００ｃは中間部２００ｂで繋がっている。空気孔２２０は中間部２００ｂに配置されており、オペレーターが空気孔２２０を塞いでしまうことが無い外観デザインになっている。
また、超音波プローブ１０の筐体２００の一部には空気孔２２０が設けられている。超音波プローブ１０は、被検査対象と接触させるセンシング部２００ａとオペレーターが掴むグリップ部２００ｃを有しており、センシング部２００ａとグリップ部２００ｃは中間部２００ｂで繋がっている。空気孔２２０は中間部２００ｂに配置されており、オペレーターが空気孔２２０を塞いでしまうことが無い外観デザインになっている。
図２〜図５に示すように、本発明の超音波プローブに用いられる超音波トランスデューサー１は、基板２と、基板２上に設けられ、超音波の送受信を行う複数（図示の構成では１２個）の超音波素子（超音波振動子）８と、基板２の超音波素子８側に設けられ、各超音波素子８を覆う音響整合部６とを備えている。
基板２の形状は、それぞれ、特に限定されないが、図示の構成では、平面視で四角形をなしている。なお、基板２の平面視での他の形状としては、それぞれ、例えば、五角形、六角形等の他の多角形、円形、楕円形等が挙げられる。
また、基板２の構成材料としては、それぞれ、特に限定されないが、例えば、シリコン（Ｓｉ）等の半導体形成素材が用いられる。これにより、エッチング等により容易に加工することができる。
また、基板２の構成材料としては、それぞれ、特に限定されないが、例えば、シリコン（Ｓｉ）等の半導体形成素材が用いられる。これにより、エッチング等により容易に加工することができる。
超音波素子８は、ダイアフラム５１と、薄膜ピエゾ素子７とにより構成されており、各超音波素子８は、基板２上に行列状に配置されている。すなわち、Ｘ軸方向に沿って複数（図示の構成では４つ）の超音波素子８が並設され、かつＹ軸方向に沿って複数（図示の構成では３つ）の超音波素子８が並設されている。
薄膜ピエゾ素子７の形状は、特に限定されないが、図示の構成では、平面視で円形をなしている。なお、薄膜ピエゾ素子７の平面視での他の形状としては、それぞれ、例えば、四角形（正方形、長方形）、五角形、六角形等の多角形、楕円形等が挙げられる。なお、薄膜ピエゾ素子７およびその配線については後で述べる。
また、基板２の各超音波素子８に対応する部位には、それぞれ、その超音波素子８のダイアフラム５１を形成するための開口部であるところのキャビティー２１が形成されている。
また、基板２の各超音波素子８に対応する部位には、それぞれ、その超音波素子８のダイアフラム５１を形成するための開口部であるところのキャビティー２１が形成されている。
キャビティー２１の形状は、特に限定されないが、図示の構成では、平面視で円形をなしている。なお、キャビティー２１の平面視での他の形状としては、それぞれ、例えば、四角形（正方形、長方形）、五角形、六角形等の多角形、楕円形等が挙げられる。
キャビティー２１において、支持膜５の反対側には、連通路２２が設けられており、全てのキャビティー２１の空気が連通する構造になっている。連通路２２は超音波プローブ１０の外装部分に設けられた空気孔２２０と連結されている。空気孔２２０には気体は透過させるが、液体や固体は透過させない半透過膜２３が設けられている。半透過膜の材料としては、例えば、超高分子量ポリエチレン粉末の焼結多孔質成形体を作製し、これを切削することで実現した超高分子量ポリエチレン多孔質フィルムが用いられる。
キャビティー２１において、支持膜５の反対側には、連通路２２が設けられており、全てのキャビティー２１の空気が連通する構造になっている。連通路２２は超音波プローブ１０の外装部分に設けられた空気孔２２０と連結されている。空気孔２２０には気体は透過させるが、液体や固体は透過させない半透過膜２３が設けられている。半透過膜の材料としては、例えば、超高分子量ポリエチレン粉末の焼結多孔質成形体を作製し、これを切削することで実現した超高分子量ポリエチレン多孔質フィルムが用いられる。
一般に、ダイアフラムの数を増やし高密度化を行うと、各ダイアフラム５１のサイズは小さくなり、各キャビティー２１の容積も小さくなる。各キャビティー２１が閉空間で高密度化を行った場合、ダイアフラム５１が動き難くなる。しかし、上記構造では、キャビティー２１は閉空間ではなく、外気と連通するので、たとえ、キャビティー２１の各容積が小さくなっても、ダイアフラム５１が動き難くなることは無く、動作特性を低下させない。即ち、本構成では、ダイアフラム５１による良好な送受信特性を得ることが出来る。
尚、実施例では、連通路２２は全てのキャビティー２１を連通する例を述べたが、必ずしも全てのキャビティーを連通させなくても良い。例えば、幾つかのキャビティーの容積は十分に大きな容積に設定できるような場合は、そのキャビティーに設けられたダイアフラムは動き難くならないので、連通させなくても良い場合がある。本願発明では、ダイアフラムの動作特性が低下するような小さな容積となるキャビティーのみを連通させて、超音波プローブ１０の外環境と空気が通る構造、即ち、大気と連通する構造にすれば良い。
そして、基板２上には、支持膜５が形成されており、各キャビティー２１は支持膜５により閉塞されている。この支持膜５のうち、キャビティー２１を閉塞する部位（領域）、すなわち、平面視で支持膜５のキャビティー２１と一致している部位（重なっている部位）である開口対応部位により、ダイアフラム５１が構成される。なお、ダイアフラム５１上には、薄膜ピエゾ素子７が設けられている。
支持膜５の構成材料としては、特に限定されないが、支持膜５は、例えば、ＳｉＯ2膜とＺｒＯ2層との積層体（２層構造）、ＳｉＯ2膜等により構成される。ここで、ＳｉＯ2層は、基板２がＳｉ基板である場合、基板２の表面を熱酸化処理することで形成することができる。また、ＺｒＯ2層は、ＳｉＯ2層上に、例えばスパッタリング等の手法により形成することができる。ここで、ＺｒＯ2層は、後述する薄膜ピエゾ素子７の圧電膜７２として例えばＰＺＴを用いる場合に、ＰＺＴを構成するＰｂがＳｉＯ2層に拡散することを防止するための層である。また、ＺｒＯ2層は、圧電膜７２の歪みに対する撓み効率を向上させる等の効果も有している。
薄膜ピエゾ素子７は、ダイアフラム５１（支持膜５）上に形成された下部電極７１と、下部電極７１上に形成された圧電膜７２と、圧電膜７２上に形成された上部電極７３とを有している。
また、下部電極７１には、例えば図３に示すように、支持膜５上でＹ軸方向に沿って延出する下部電極用導線７１ａが接続されている。この下部電極用導線７１ａは、Ｙ軸方向に並ぶ各超音波素子８の共通の導線となる。すなわち、下部電極用導線７１ａは、図３に示すように、Ｙ軸方向に隣り合う超音波素子８の下部電極７１に接続されている。これにより、Ｙ軸方向に並ぶ各超音波素子８の集合体を独立して駆動することができる。
また、上部電極７３には、例えば図３に示すように、支持膜５上のＸ軸方向に沿って延出する上部電極用導線７３ａが接続されている。この上部電極用導線７３ａは、Ｘ軸方向に並ぶ各超音波素子８の共通の導線となる。すなわち、上部電極用導線７３ａは、図３に示すように、Ｘ軸方向に隣り合う超音波素子８の上部電極７３に接続されており、その端部において、例えばＧＮＤに接続されている。これにより、各超音波素子８の上部電極７３がアースされることになる。
なお、前記とは逆に、下部電極用導線７１ａをＧＮＤに接続してもよい。
なお、前記とは逆に、下部電極用導線７１ａをＧＮＤに接続してもよい。
これらの下部電極７１、上部電極７３、下部電極用導線７１ａ、上部電極用導線７３ａの構成材料としては、それぞれ、導電性を有するものであれば特に限定されず、例えば、各種の金属材料等を用いることができる。また、下部電極７１、上部電極７３、下部電極用導線７１ａ、上部電極用導線７３ａは、それぞれ、単層であってもよく、また、複数の層を積層してなる積層体であってもよい。具体例としては、例えば、下部電極７１および下部電極用導線７１ａとして、それぞれ、Ｔｉ／Ｉｒ／Ｐｔ／Ｔｉ積層膜を用い、上部電極７３および上部電極用導線７３ａとして、それぞれ、Ｉｒ膜を用いることができる。
圧電膜７２は、例えば、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛：lead zirconate titanate）を膜状に成膜することで形成される。なお、本実施形態では、圧電膜７２としてＰＺＴを用いるが、電圧を印加することで、面内方向に収縮（伸縮）することが可能な素材であれば、いかなる素材を用いてもよく、ＰＺＴの他、例えば、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ3）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ、Ｌａ）ＴｉＯ3）等を用いてもよい。
このような超音波素子８では、例えば、装置本体３００（図６参照）により、ケーブル２１０を介して、下部電極７１と上部電極７３との間に電圧を印加することで、圧電膜７２が面内方向に伸縮する。このとき、圧電膜７２の一方の面は、下部電極７１を介して支持膜５に接合され、他方の面には、上部電極７３が形成されている。ここで、上部電極７３上には他の層が形成されないため、圧電膜７２の支持膜５側が伸縮しにくく、上部電極７３側が伸縮し易くなる。このため、圧電膜７２に電圧を印加すると、キャビティー２１側に凸となる撓みが生じ、ダイアフラム５１を撓ませる。したがって、圧電膜７２に交流電圧を印加することで、ダイアフラム５１が膜厚方向に対して振動し、このダイアフラム５１の振動により超音波が送信（発信）される。
この超音波の送信の際は、圧電膜７２に超音波素子８の共振周波数と等しいか、またはその共振周波数に近い周波数の交流電圧を印加し、超音波素子８を共振駆動する。これにより、ダイアフラム５１が大きく撓み、高出力の超音波を送信することができる。
また、超音波素子８で超音波を受信する場合、超音波がダイアフラム５１に入力されると、ダイアフラム５１が膜厚方向に振動する。超音波素子８では、このダイアフラム５１の振動により、圧電膜７２の下部電極７１側の面と上部電極７３側の面とで電位差が発生し、上部電極７３および下部電極７１から圧電膜７２の変位量に応じた受信信号（検出信号）（電流）が出力される。この信号は、ケーブル２１０を介して装置本体３００（図６参照）に送信され、装置本体３００において、その信号に基づいて所定の信号処理等がなされる。これにより、装置本体３００において、超音波画像（電子画像）が形成され、表示される。
また、超音波素子８で超音波を受信する場合、超音波がダイアフラム５１に入力されると、ダイアフラム５１が膜厚方向に振動する。超音波素子８では、このダイアフラム５１の振動により、圧電膜７２の下部電極７１側の面と上部電極７３側の面とで電位差が発生し、上部電極７３および下部電極７１から圧電膜７２の変位量に応じた受信信号（検出信号）（電流）が出力される。この信号は、ケーブル２１０を介して装置本体３００（図６参照）に送信され、装置本体３００において、その信号に基づいて所定の信号処理等がなされる。これにより、装置本体３００において、超音波画像（電子画像）が形成され、表示される。
また、このような超音波プローブ１０では、Ｘ軸方向に沿って並設された各超音波素子８から超音波を発信させるタイミングを遅延させてずらすことで、所望の方向に超音波の平面波を送信することが可能となる。
さて、図５に示すように、このトランスデューサー１では、平面視で支持膜５のキャビティー２１と一致している開口対応部位、すなわち、ダイアフラム５１の中心部の厚さは、ダイアフラム５１の外縁部の厚さよりも薄く設定されている。この場合、平面視で、支持膜５の開口対応部位の外周端から、開口対応部位の内側、すなわち、重心に向って所定の幅を有する環状の領域Ｘを開口対応部位の外縁部とし、その領域Ｘ（外縁部）を除き、かつ、開口対応部位の重心位置を含む所定の面積の領域Ｙを開口対応部位の中心部とする。
本実施形態では、ダイアフラム５１は、その外縁部に、厚さが一定である厚さ一定部５１１を有している。この厚さ一定部５１１は、ダイアフラム５１の１周に亘って設けられている。すなわち、厚さ一定部５１１は、平面視で環状をなしている。また、ダイアフラム５１は、厚さ一定部５１１に連続し、ダイアフラム５１の重心（中心部）から外縁部に向かって厚さが漸増する厚さ漸増部５１２を有している。すなわち、ダイアフラム５１の下面側には、お椀型に湾曲した湾曲面（湾曲した凹面）を有する凹部５２が形成されている。
これにより、ダイアフラム５１の外縁部、すなわち厚さ一定部５１１の強度が高くなり、かつ、ダイアフラム５１の厚さ漸増部５１２、特に、厚さ漸増部５１２の中心部側が撓み易くなり、これによって、良好な送受信特性を有しつつ、ダイアフラム５１の割れや欠け等の破損も防止することができる。
すなわち、超音波の送受信において、特に、送信の際、超音波素子８の共振駆動によりダイアフラム５１が大きく撓んでも、そのダイアフラム５１の外縁部付近における割れや欠け等の破損を防止することができる。また、ダイアフラム５１の中心部が局所的に撓み易くなるので、超音波の送受信において、特に、そのダイアフラム５１の撓み量が小さい受信の際、薄膜ピエゾ素子７の撓み量を大きくすることができ、これにより、薄膜ピエゾ素子７に大きな応力が生じ、その薄膜ピエゾ素子７から出力される受信信号のレベルを向上させることができる。すなわち、超音波の受信の際の感度を向上させることができる。
また、薄膜ピエゾ素子７は、ダイアフラム５１上の厚さ一定部５１１よりも中心部側に配置されている。これにより、超音波の受信の際の感度をより確実に向上させることができる。
ここで、ダイアフラム５１（支持膜５）の寸法は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜決定されるものであるが、ダイアフラム５１の厚さ一定部５１１（外縁）の厚さをＤ１、ダイアフラム５１の平面視での重心位置（中心）の厚さをＤ２、としたとき、Ｄ２／Ｄ１は、０．１以上０．９以下であることが好ましい。これにより、ダイアフラム５１の外縁部付近における割れや欠け等の破損をより確実に防止することができ、また、超音波の受信の際の感度をより確実に向上させることができる。
また、ダイアフラム５１の厚さ一定部５１１（外縁）の厚さＤ１は、０．４μｍ以上１．５μｍ以下であることが好ましい。これにより、ダイアフラム５１の外縁部付近における割れや欠け等の破損をより確実に防止することができる。
また、ダイアフラム５１の重心位置の厚さＤ２は、０．１５μｍ以上１．３５μｍ以下であることが好ましい。これにより、超音波の受信の際の感度をより確実に向上させることができる。
また、ダイアフラム５１の重心位置の厚さＤ２は、０．１５μｍ以上１．３５μｍ以下であることが好ましい。これにより、超音波の受信の際の感度をより確実に向上させることができる。
また、平面視で、ダイアフラム５１の厚さ一定部５１１の面積をＳ１、厚さ漸増部５１２の面積をＳ２としたとき、Ｓ１／Ｓ２は、０．０２以上０．２５以下であることが好ましい。これにより、ダイアフラム５１の外縁部付近における割れや欠け等の破損をより確実に防止することができ、また、超音波の受信の際の感度をより確実に向上させることができる。
なお、本実施形態では、ダイアフラム５１は、厚さ一定部５１１を有しているが、その厚さ一定部５１１を省略してもよい。
なお、本実施形態では、ダイアフラム５１は、厚さ一定部５１１を有しているが、その厚さ一定部５１１を省略してもよい。
＜超音波検査装置の実施形態＞
図６は、本発明の超音波検査装置の実施形態を示すブロック図である。
図６に示すように、超音波検査装置１００は、前述した超音波プローブ１０と、超音波プローブ１０とケーブル２１０を介して電気的に接続される装置本体３００とを備えている。
図６は、本発明の超音波検査装置の実施形態を示すブロック図である。
図６に示すように、超音波検査装置１００は、前述した超音波プローブ１０と、超音波プローブ１０とケーブル２１０を介して電気的に接続される装置本体３００とを備えている。
装置本体３００は、制御部（制御手段）３１０と、駆動信号発生部３２０と、検出信号処理部３３０と、画像信号処理部３４０と、画像表示部（表示手段）３５０とを備えている。なお、検出信号処理部３３０および画像信号処理部３４０により、信号処理部が構成される。
制御部３１０は、例えば、マイクロコンピューター等で構成され、駆動信号発生部３２０、画像信号処理部３４０等、装置本体３００全体の制御を行う。また、画像表示部３５０は、例えば、ＣＲＴ、ＬＣＤ等のディスプレイ装置で構成されている。
次に、超音波検査装置１００の動作について説明する。
検査の際は、超音波プローブ１０の音響整合部６の表面を検査対象である生体に当接し、超音波検査装置１００を作動させる。
検査の際は、超音波プローブ１０の音響整合部６の表面を検査対象である生体に当接し、超音波検査装置１００を作動させる。
まず、制御部３１０が駆動信号発生部３２０に送信命令を出力すると、駆動信号発生部３２０は、各超音波素子８に対して、それぞれ、所定のタイミングで、その超音波素子８を駆動する駆動信号を送信する。これにより、各超音波素子８が、それぞれ、所定のタイミングで駆動する。これによって、超音波プローブ１０の超音波トランスデューサー１から超音波が発信される。
発信された超音波は、生体内部に伝搬し、生体内の所定の部位で反射した超音波は、超音波プローブ１０の超音波トランスデューサー１に入力される。
そして、超音波トランスデューサー１からは、入力した超音波に応じた検出信号が出力される。この検出信号は、ケーブル２１０を介して装置本体３００の検出信号処理部３２０に送信され、検出信号処理部３２０において、所定の信号処理が施され、検出信号処理部３２０に含まれている図示しないＡ／Ｄ変換器によってディジタル信号に変換される。
そして、超音波トランスデューサー１からは、入力した超音波に応じた検出信号が出力される。この検出信号は、ケーブル２１０を介して装置本体３００の検出信号処理部３２０に送信され、検出信号処理部３２０において、所定の信号処理が施され、検出信号処理部３２０に含まれている図示しないＡ／Ｄ変換器によってディジタル信号に変換される。
検出信号処理部３２０から出力されたディジタル信号は、画像信号処理部３４０に入力され、フレームタイミング信号に同期して、画像信号処理部３４０に含まれている図示しない１次記憶部に面データとして順次記憶される。画像信号処理部３４０は、各面データに基づいて、２次元または３次元の画像データを再構成するととともに、画像データに対して、例えば、補間、レスポンス強調処理、階調処理等の画像処理を施す。画像処理が施された画像データは、画像信号処理部３４０に含まれている図示しない２次記憶部に記憶される。
そして、画像処理が施された画像データは、画像信号処理部３４０の２次記憶部から読みだされ、画像表示部３５０に入力される。画像表示部３５０は、画像データに基づいて画像を表示する。医師等の医療従事者は、前記画像表示部３５０に表示された画像を見て、診断等を行う。
以上、本発明の超音波プローブおよび超音波検査装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
なお、前記実施形態では、超音波素子の数、すなわち、圧電素子および支持膜の開口対応部位の数は、それぞれ、複数であるが、本発明では、これに限らず、単数であってもよい。
１…超音波トランスデューサー、 ２…基板、 ５…支持膜、 ６…音響整合部、 ７…薄膜ピエゾ素子、 ８…超音波素子、 １０…超音波プローブ、 ２１…キャビティー、 ２２…連通路、 ２３…半透過膜、 ５１…ダイアフラム、 ５２…凹部、７１…下部電極、 ７１ａ…下部電極用導線、 ７２…圧電膜、 ７３…上部電極、 ７３ａ…上部電極用導線、 ９１…レジスト膜、 ９２…保護膜、 １００…超音波検査装置、 ２００…筐体、 ２１０…ケーブル、 ２２０…空気孔、 ３００…装置本体、 ３１０…制御部、 ３２０…駆動信号発生部、 ３３０…検出信号処理部、 ３４０…画像信号処理部、 ３５０…画像表示部、 ５１１…厚さ一定部、 ５１２…厚さ漸増部、 Ｘ、Ｙ…領域。
Claims (8)
- 複数のキャビティーを設けるシリコン基板と、
前記キャビティーに設けられるダイアフラムと、
前記ダイアフラムに設けられ、複数の行列状に配置されている薄膜ピエゾ素子と、
複数の前記薄膜ピエゾ素子を電気的に接続する複数の導線と、
平面視において前記導線が延在する方向に沿って設けられ、前記複数のキャビティーを連通させる連通路と、
前記連通路と外気と連通させる空気孔と、
を備えることを特徴とする超音波プローブ。 - 前記超音波プローブの筐体の外壁面に前記空気孔が配置され、
前記空気孔には、空気を通過させ液体及び固体は通過させない半透過膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。 - 前記基板はシリコン基板であることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波プローブ。
- 前記導線は、一方向において隣り合う前記薄膜ピエゾ素子を電気的に接続することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の超音波プローブ。
- 前記ダイアフラムの前記キャビティー側の面は、湾曲した凹面を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の超音波プローブ。
- 請求項１乃至５の何れかに記載の超音波プローブと、
前記超音波プローブから送信される信号に基づいて信号処理を行う信号処理部を有する装置本体と、
を備えることを特徴とする超音波検査装置。 - 第１キャビティーおよび第２キャビティーを有する基板と、
前記第１キャビティーおよび第２キャビティーのそれぞれに設けられたダイアフラムと、
前記ダイアフラムに設けられ、複数の行列状に配置されている圧電素子と、
複数の前記圧電素子を電気的に接続する複数の導線と、
平面視において前記導線が延在する方向に沿って設けられ、前記第１キャビティーと、前記第２キャビティーと、外気と、を連通する連通路と、
を備えることを特徴とする超音波プローブ。 - 請求項７に記載の超音波プローブと、
前記超音波プローブから送信される信号に基づいて信号処理を行う信号処理部を有する装置本体と、
を備えることを特徴とする超音波検査装置。
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