JP6078994B2 - 超音波トランスデューサー素子ユニットおよびプローブおよびプローブヘッド並びに電子機器および超音波診断装置 - Google Patents
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Description
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11の構成を概略的に示す。超音波診断装置11は装置端末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、後述されるように、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。
図6に示されるように、超音波診断装置11は素子ユニット17に電気的に接続される集積回路チップ58を備える。集積回路チップ58はマルチプレクサー59および送受信回路61を備える。マルチプレクサー59は素子ユニット17側のポート群59aと送受信回路61側のポート群59bとを備える。素子ユニット17側のポート群59aには配線62経由で第1信号線38および第2信号線42が接続される。こうしてポート群59aは素子アレイ22に繋がる。ここでは、送受信回路61側のポート群59bには集積回路チップ58内の規定数の信号線63が接続される。規定数はスキャンにあたって同時に出力される素子23の列数に相当する。マルチプレクサー59はケーブル14側のポートと素子ユニット17側のポートとの間で相互接続を管理する。
次に超音波診断装置11の動作を簡単に説明する。処理回路74は駆動/受信回路72に超音波の送信および受信を指示する。駆動/受信回路72はマルチプレクサー59に制御信号を供給するとともに個々のパルサー67に駆動信号を供給する。パルサー67は駆動信号の供給に応じてパルス信号を出力する。マルチプレクサー59は制御信号の指示に従ってポート群59bのポートにポート群59aのポートを接続する。パルス信号はポートの選択に応じて上部電極端子33、35および下部電極端子34、36を通じて列ごとに素子23に供給される。パルス信号の供給に応じて振動膜54は振動する。その結果、対象物(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。
図8に示されるように、シリコンウエハー78の表面で個々の素子ユニット17ごとに第2導電体31および下部電極端子34、36(図8以降では図示されず)を形成する。第2導電体31および下部電極端子34、36の形成に先立ってシリコンウエハー78の表面には酸化シリコン膜79および酸化ジルコニウム膜81を順に形成する。酸化ジルコニウム膜81の表面には導電膜を形成する。導電膜はチタン、イリジウム、白金およびチタンの積層膜で構成する。フォトリソグラフィ技術に基づき導電膜から第2導電体31および下部電極端子34、36を成形する。
図12は第2実施形態に係る素子ユニット17aの構造を概略的に示す。第2実施形態では格子体43の第2長尺片45は傾斜面85の側面(素子23に臨む側の側面)を有する。傾斜面85は例えば平面で形成されることができる。傾斜面85は、基体21の表面から垂直方向に遠ざかるにつれて平面視で素子23から遠ざかる。このとき、傾斜面85の上端を形成する稜線85aと、第2長尺片45に最も近い振動膜54の縁とを結ぶ平面86の傾斜角(=角度θ)は前述と同様に[数1]で決定されることができる。その他の構成は前述と同様である。
図13は第3実施形態に係る素子ユニット17bの構造を概略的に示す。第3実施形態では格子体43の第2長尺片45は保護膜57の第3高さH3よりも低い第2高さH2を有する。第2高さH2は素子23の第1高さH1よりも高い。ここでは、保護膜57の膜厚は前述と同様に維持されることから、保護膜57は音響整合層として機能することができる。格子体43は素子23よりも先に対象物からの反力を受け止めることができる。格子体43は対象物からの反力を支持する。しかも、格子体43の高さH2は抑えられることから、第2長尺片45と超音波ビーム76との干渉の回避にあたって第2長尺片45は第1実施形態および第2実施形態に比べて振動膜54に近づくことができる。したがって、素子23の密度は高められることができる。ここでは、第1長尺片44の高さは第2長尺片45に合わせ込まれてもよく保護膜57の高さに合わせ込まれてもよい。その他の構成は前述と同様である。
図14は第4実施形態に係る素子ユニット17cの構造を概略的に示す。第4実施形態では前述の格子体43に代えて基体21の表面に格子体87が固定される。この格子体87は、素子23の列の間に配置されて相互に平行に延びる第1長尺片(壁部)88を備える。ここでは、第1長尺片88は素子23の列の両側にそれぞれ対応して配置される。第1長尺片88は、素子アレイ22の輪郭の外側で行方向に延びる1対の第2長尺片89で相互に結合される。隣接する第1長尺片88の間は1筋の空間で占められる。長尺片88の間に障害物は存在しない。その他の構成は前述と同様である。
図15は第5実施形態に係る素子ユニット17dの構造を概略的に示す。第5実施形態では前述の格子体43に代えて基体21の表面に突起91の集合体92が固定される。突起91の集合体92は、格子点状に配置される複数の突起91を有する。すなわち、個々の集合体92では、突起91は、素子アレイ22の列方向に平行に基体21の表面に規定される仮想平行線93上に並べられて、素子23の列と列との間に配置される。ここでは、集合体92は素子23の列の両側にそれぞれ対応して配置される。突起91は個々の素子23の輪郭線(振動膜54の輪郭線に相当)の外側に配置される。隣接する列方向の集合体92の間は空間で占められる。障害物は存在しない。その他の構成は前述と同様である。
Claims (10)
- 複数の開口が設けられた基板と、
前記基板の一つの主表面において、前記基板の厚み方向の平面視で前記複数の開口と重なる位置に設けられ、かつ前記一つの主表面から垂直方向に第1高さを有する複数の超音波トランスデューサー素子と、
前記基板の前記一つの主表面において、前記平面視で前記複数の開口と重ならない位置に配置され、前記垂直方向に第1高さよりも大きい第2高さを有する突出部と、
を備え、
前記複数の開口は、前記超音波トランスデューサー素子から出射される超音波ビームが走査される走査方向に並ぶ開口の列が複数列配置されたものであり、前記突出部は、前記超音波トランスデューサー素子の間に配置されて、前記走査方向に沿って延びる壁部を備えることを特徴とする超音波トランスデューサー素子ユニット。 - 複数の開口が設けられた基板と、
前記基板の一つの主表面において、前記基板の厚み方向の平面視で前記複数の開口と重なる位置に設けられ、かつ前記一つの主表面から垂直方向に第1高さを有する複数の超音波トランスデューサー素子と、
前記基板の前記一つの主表面において、前記平面視で前記複数の開口と重ならない位置に配置され、前記垂直方向に第1高さよりも大きい第2高さを有する格子状の突出部と、
を備え、
前記突出部は、前記超音波トランスデューサー素子から出射される超音波ビームが走査される走査方向において前記突出部を挟んで隣り合う2つの前記超音波トランスデューサー素子に臨む側の2つの側面の各々が、前記一つの主表面から遠ざかるにつれて前記平面視で前記超音波トランスデューサー素子から遠ざかる方向に傾く面であることを特徴とする超音波トランスデューサー素子ユニット。 - 複数の開口が設けられた基板と、
前記基板の一つの主表面において、前記基板の厚み方向の平面視で前記複数の開口と重なる位置に設けられ、かつ前記一つの主表面から垂直方向に第1高さを有する複数の超音波トランスデューサー素子と、
前記基板の前記一つの主表面において、前記平面視で前記複数の開口と重ならない位置に配置され、前記垂直方向に第1高さよりも大きい第2高さを有する突出部と、
を備え、
前記突出部は、前記平面視で前記超音波トランスデューサー素子の間に格子点状に配置される複数の突起を備えることを特徴とする超音波トランスデューサー素子ユニット。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の超音波トランスデューサー素子ユニットにおいて、前記超音波トランスデューサー素子を被覆し、前記一つの主表面の垂直方向において前記第2高さの位置に表面を有する保護膜を備えることを特徴とする超音波トランスデューサー素子ユニット。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の超音波トランスデューサー素子ユニットにおいて、前記超音波トランスデューサー素子を被覆し、前記一つの主表面の垂直方向において前記第2高さよりも大きい第3高さの位置に表面を有する保護膜を備えることを特徴とする超音波トランスデューサー素子ユニット。
- 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の超音波トランスデューサー素子ユニットにおいて、前記超音波トランスデューサー素子は、送信時および受信時に選択されて駆動されることを特徴とする超音波トランスデューサー素子ユニット。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の超音波トランスデューサー素子ユニットと、前記超音波トランスデューサー素子ユニットを支持する筐体とを備えることを特徴とするプローブ。
- 請求項7に記載のプローブと、前記プローブに接続されて、前記超音波トランスデューサー素子の出力を処理する処理回路とを備えることを特徴とする電子機器。
- 請求項7に記載のプローブと、前記プローブに接続されて、前記超音波トランスデューサー素子の出力を処理し、画像を生成する処理回路と、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診断装置。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の超音波トランスデューサー素子ユニットと、
前記超音波トランスデューサー素子ユニットを支持する筐体と
を備えることを特徴とするプローブヘッド。
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