以下、図面を参照して本開示に係る実施形態について説明する。以下の図面は、模式的なものである。従って、細部は省略されることがある。また、寸法比率は現実のものと必ずしも一致しない。複数の図面相互の寸法比率も必ずしも一致しない。特定の寸法が実際よりも大きく示され、特定の形状が誇張されることもある。
Hereinafter, embodiments according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. The following drawings are schematic. Therefore, details may be omitted. Also, the dimensional ratio does not necessarily match the actual one. The dimensional ratios of the drawings do not necessarily match. Certain dimensions may be shown larger than they actually are, and certain shapes may be exaggerated.
図1は、実施形態に係る超音波装置1の概略構成を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an ultrasonic device 1 according to an embodiment.
超音波装置1は、例えば、HIFU治療に利用されるものである。例えば、超音波装置1は、患者101の患部103(又は結石等の異物。以下、同様。)へ超音波を集束させる。これにより生じる熱等によって、患部103が変性する。超音波装置1は、人体のいずれの部位を治療対象として構成されてもよいし、また、いずれの疾患を治療対象として構成されてもよい。換言すれば、超音波装置1が放射する超音波の周波数及び強度、並びに超音波装置1の各部の寸法等は適宜に設定されてよい。なお、超音波は、一般に、20kHz以上の音波とされている。超音波の周波数について、一般的な上限は特にないが、例えば、5GHzとされてよい。
The ultrasonic device 1 is used for HIFU treatment, for example. For example, the ultrasonic device 1 focuses ultrasonic waves on the affected area 103 of the patient 101 (or on a foreign object such as a calculus; the same shall apply hereinafter). The affected part 103 is denatured by heat or the like generated thereby. The ultrasound apparatus 1 may be configured to treat any part of the human body, or any disease. In other words, the frequency and intensity of the ultrasonic waves emitted by the ultrasonic device 1, the dimensions of each part of the ultrasonic device 1, and the like may be appropriately set. Ultrasonic waves are generally considered to be sound waves of 20 kHz or higher. There is no general upper limit for the frequency of ultrasonic waves, but it may be 5 GHz, for example.
超音波装置1は、患者101に隣接して配置され、超音波の放射を直接的に担う超音波放射器具3(以下、単に「放射器具3」ということがある。)と、放射器具3への電力供給等を行う装置本体5とを有している。
The ultrasonic device 1 is arranged adjacent to a patient 101, and includes an ultrasonic wave emitting device 3 (hereinafter sometimes simply referred to as “radiating device 3”) that directly radiates ultrasonic waves. and an apparatus main body 5 for supplying electric power to and the like.
(超音波放射器具)
放射器具3は、超音波を発生させる発生部7と、発生部7と患者101との間に介在する袋9とを有している。発生部7は、例えば、患者101側に面する凹面7aから超音波を放射する。凹面7aの形状は、例えば、概略、球面(その内面)の一部を切り取った形状である。従って、凹面7aから放射された超音波は、球の中心付近(別の観点では患部103)に集束する。袋9は、少なくとも超音波装置1の使用時において、液体LQが封入されている。液体LQは、例えば、凹面7aと患者101の体表との間における音響インピーダンスの急激な変化を緩和することに寄与している。
(ultrasonic emitting instrument)
The radiation instrument 3 has a generator 7 for generating ultrasonic waves and a bag 9 interposed between the generator 7 and the patient 101 . The generator 7 radiates ultrasonic waves from, for example, a concave surface 7a facing the patient 101 side. The shape of the concave surface 7a is, for example, roughly a shape obtained by cutting a part of a spherical surface (the inner surface thereof). Therefore, the ultrasonic waves radiated from the concave surface 7a are focused near the center of the sphere (from another point of view, the affected area 103). The bag 9 contains the liquid LQ at least when the ultrasonic device 1 is used. The liquid LQ contributes, for example, to mitigating abrupt changes in acoustic impedance between the concave surface 7a and the patient's 101 body surface.
液体LQは、例えば、水である。また、例えば、液体LQは、水と、適宜な添加剤とを含むものであってもよい。添加剤は、例えば、音響インピーダンスを調整するためのものであってよい。液体LQの音響インピーダンスは、例えば、1×106kg/(m2・s)以上2×106kg/(m2・s)以下、又は1.3×106kg/(m2・s)以上1.7×106kg/(m2・s)以下とされてよい。参考に、種々の物質の音響インピーダンスを例示すると、水:約1.5×106kg/(m2・s)、空気:約0、脂肪:約1.4×106kg/(m2・s)、筋肉:約1.7×106kg/(m2・s)である。
Liquid LQ is, for example, water. Also, for example, the liquid LQ may contain water and appropriate additives. The additive may be, for example, for adjusting acoustic impedance. The acoustic impedance of the liquid LQ is, for example, 1×10 6 kg/(m 2 s) or more and 2×10 6 kg/(m 2 s) or less, or 1.3×10 6 kg/(m 2 s). ) or more and 1.7×10 6 kg/(m 2 ·s) or less. For reference, the acoustic impedances of various substances are exemplified: water: about 1.5×10 6 kg/(m 2 s), air: about 0, fat: about 1.4×10 6 kg/(m 2 ) • s), muscle: about 1.7 x 106 kg/( m2 • s).
(発生部)
図2は、発生部7の要部構成を説明するための模式図である。図2において、紙面上方が患者101側である。すなわち、図2は、凹面7a側から発生部7を見た斜視図である。
(generator)
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the main configuration of the generator 7. As shown in FIG. In FIG. 2, the upper side of the paper is the patient 101 side. That is, FIG. 2 is a perspective view of the generating portion 7 viewed from the side of the concave surface 7a.
発生部7は、例えば、それぞれ超音波を放射する複数の板状素子11と、複数の板状素子11を保持している支持体13とを有している。支持体13は、例えば、フレーム状(枠状、骨組構造状)であり、複数の板状素子11を患者101側に露出させるように複数の板状素子11の外縁を保持している。発生部7は、この他、例えば、図示されている構成を患者101とは反対側から覆う適宜な形状の筐体等を有していてもよい。
The generator 7 has, for example, a plurality of plate-shaped elements 11 that each emit ultrasonic waves, and a support 13 that holds the plurality of plate-shaped elements 11 . The support 13 has, for example, a frame shape (frame shape, frame structure shape), and holds the outer edges of the plurality of plate-shaped elements 11 so as to expose the plurality of plate-shaped elements 11 to the patient 101 side. In addition to this, the generator 7 may have, for example, a housing or the like having an appropriate shape that covers the illustrated configuration from the side opposite to the patient 101 .
(板状素子の配置)
板状素子11は、例えば、概略、平板状に構成されている。その板形状の表裏(最も広い1対の面)の一方の面は、患者101に向けて超音波を放射する放射面11aとなっている。複数の板状素子11は、放射面11aが共通の集束領域(患部103)に面するように互いに並列に互いに傾斜して(互いに異なる向きで)配置されており、既述の凹面7aを構成している。従って、凹面7aは、曲面によって構成されているのではなく、複数の平面(放射面11a)の組み合わせによって構成されている。
(Arrangement of plate-like elements)
The plate-like element 11 is, for example, generally configured in a flat plate shape. One of the front and back surfaces (the widest pair of surfaces) of the plate shape is a radiation surface 11 a that radiates ultrasonic waves toward the patient 101 . A plurality of plate-shaped elements 11 are arranged in parallel with each other and inclined (in different directions) so that the radiation surfaces 11a face a common focusing area (affected area 103), forming the aforementioned concave surface 7a. are doing. Accordingly, the concave surface 7a is not composed of curved surfaces, but is composed of a combination of a plurality of flat surfaces (radiating surfaces 11a).
複数の板状素子11の配置パターンは、適宜に設定されてよい。図示の例では、複数の板状素子11は、凹面7aの周方向(凹面7aの外周に沿った方向)に配列されて環状の素子列8(矢印で示す)を構成している。素子列8は、凹面7aの平面視で多重(2重以上)の環状に(例えば同心状に)複数列で設けられてもよいし(図示の例)、1列のみで設けられてもよい。各素子列8内における板状素子11のピッチは一定であってもよいし(図示の例)、一定でなくてもよい。各素子列8内に含まれる板状素子11の数は適宜に設定されてよい。また、この数は、複数の素子列8同士において、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。
The arrangement pattern of the plurality of plate-shaped elements 11 may be set appropriately. In the illustrated example, a plurality of plate-like elements 11 are arranged in the circumferential direction of the concave surface 7a (the direction along the outer periphery of the concave surface 7a) to form an annular element row 8 (indicated by arrows). The element rows 8 may be provided in a plurality of rows (for example, concentrically) in a multiple (double or more) ring shape in plan view of the concave surface 7a (example shown), or may be provided in only one row. . The pitch of the plate-like elements 11 in each element row 8 may be constant (the example shown in the drawing) or may not be constant. The number of plate-like elements 11 included in each element row 8 may be set appropriately. Also, this number may be the same or different between the plurality of element rows 8 .
図示の例では、凹面7aの最も奥の領域(後述する中央部65)は板状素子11の非配置領域とされている。このような領域には、適宜な電子部品等が配置されてもよい。例えば、患部103の位置を検出するための超音波センサ、患部103の位置を示すために患者101の体表に付されたマーカの位置を検出する視覚センサ、及び/又は複数の板状素子11から放射した超音波の反射波を受信する受信部が設けられてよい。また、凹面7aの最も奥の領域は、開口を有していてもよい。当該開口は、例えば、上記の視覚センサによって検出される可視光及び/又は超音波センサによって検出される超音波を通過させるためのものであってもよい。また、凹面7aの最も奥の領域は、板状素子11の配置領域とされてもよい。
In the illustrated example, the innermost region (central portion 65, which will be described later) of the concave surface 7a is a non-placement region of the plate-shaped element 11. As shown in FIG. Appropriate electronic components and the like may be arranged in such regions. For example, an ultrasonic sensor for detecting the position of the affected part 103, a visual sensor for detecting the position of a marker attached to the body surface of the patient 101 to indicate the position of the affected part 103, and/or a plurality of plate-shaped elements 11 A receiving unit may be provided for receiving a reflected wave of the ultrasonic wave emitted from. Further, the innermost region of the concave surface 7a may have an opening. The opening may be for example to pass visible light detected by the visual sensor and/or ultrasonic waves detected by the ultrasonic sensor. Further, the innermost region of the concave surface 7a may be used as the arrangement region of the plate-like element 11 .
(板状素子の平面形状)
図3は、板状素子11の平面図である。
(Planar shape of plate-shaped element)
FIG. 3 is a plan view of the plate-like element 11. FIG.
板状素子11の平面形状及び当該平面形状の寸法は適宜に設定されてよい。例えば、複数の板状素子11は、互いに同一の形状及び大きさとされてもよいし、形状及び/又は大きさが互いに異なる2種以上の板状素子11を含んでいてもよい。また、板状素子11の平面形状は、隣り合う板状素子11同士の間の隙間が比較的小さくなる形状(球面を分割したような形状)であってもよいし(図2及び図3の例)、そのような形状でなくてもよい。後者としては、例えば、円形を挙げることができる。
The planar shape of the plate-shaped element 11 and the dimensions of the planar shape may be appropriately set. For example, the plurality of plate-like elements 11 may have the same shape and size, or may include two or more types of plate-like elements 11 having different shapes and/or sizes. Further, the planar shape of the plate-like elements 11 may be a shape in which the gap between the adjacent plate-like elements 11 is relatively small (a shape in which a spherical surface is divided) (see FIGS. 2 and 3). Example), it does not have to be such a shape. The latter may, for example, be circular.
図2及び図3の例では、板状素子11の平面形状は、板状素子11同士の隙間が比較的小さくなる形状の一例である台形状とされている。なお、台形以外の多角形によっても、板状素子11同士の隙間を小さくするように凹面7aを構成できることは、例えば、正多面体(プラトンの立体)、半正多面体(アルキメデスの立体)及びプラトンの立体、並びに種々の技術分野において実現されているドーム形状から明らかである。
In the examples of FIGS. 2 and 3, the planar shape of the plate-like elements 11 is trapezoidal, which is an example of a shape in which the gaps between the plate-like elements 11 are relatively small. It should be noted that the fact that the concave surface 7a can be formed by polygons other than trapezoids so as to reduce the gaps between the plate-like elements 11 is, for example, a regular polyhedron (Platonic solid), a semi-regular polyhedron (Archimedean solid), and a Platonic polyhedron. It is evident from the solid, as well as from the dome shape realized in various technical fields.
より詳細には、板状素子11の台形は、図3に符号を付すように、例えば、凹面7aの内側に上底11dを有し、凹面7aの外側に下底11eを有し、互いに等しい長さの1対の脚11fを有している等脚台形である。上底11dの長さ及び下底11eの長さ、並びに台形の高さ(上底11dと下底11eとの距離)は適宜に設定されてよく、いずれの長さが他の長さに対して長くてもよい。
More specifically, the trapezoidal shape of the plate-like element 11 has, for example, an upper base 11d inside the concave surface 7a and a lower base 11e outside the concave surface 7a, as labeled in FIG. It is an isosceles trapezoid having a pair of legs 11f of length. The length of the upper base 11d, the length of the lower base 11e, and the height of the trapezoid (the distance between the upper base 11d and the lower base 11e) may be set appropriately, and any length is can be longer.
既述のように、複数の板状素子11は、凹面7aの周方向に配列されて環状の素子列8を構成している。各素子列8において、隣り合う板状素子11同士で台形の脚11f同士が隣り合っている。隣り合う脚11f同士は、互いに平行であってもよいし、互いに平行でなくてもよい。後者の場合、凹面7aの内側及び外側のいずれにおいて脚11f同士の間隔が相対的に広くなっていてもよい。また、隣り合う素子列8同士においては、一方の素子列8の板状素子11の台形の上底11dと他方の素子列8の板状素子11の台形の下底11eとが隣り合っている。
As described above, the plurality of plate-like elements 11 are arranged in the circumferential direction of the concave surface 7a to form the annular element row 8. As shown in FIG. In each element row 8, the trapezoidal legs 11f of adjacent plate-shaped elements 11 are adjacent to each other. Adjacent legs 11f may or may not be parallel to each other. In the latter case, the interval between the legs 11f may be relatively wide either inside or outside the concave surface 7a. Further, in adjacent element rows 8, the trapezoidal upper base 11d of the plate-shaped element 11 of one element row 8 and the trapezoidal lower base 11e of the plate-shaped element 11 of the other element row 8 are adjacent to each other. .
(板状素子の構造)
図3に示すように、1つの板状素子11は、複数の振動素子15(具体的には圧電素子)を有している。振動素子15は、超音波を発生させる振動を生じる部分である。振動素子15の数、位置、平面形状及び大きさ等は適宜に設定されてよい。
(Structure of plate-shaped element)
As shown in FIG. 3, one plate-shaped element 11 has a plurality of vibration elements 15 (specifically, piezoelectric elements). The vibrating element 15 is a part that produces vibrations that generate ultrasonic waves. The number, position, planar shape, size, etc. of the vibration elements 15 may be appropriately set.
図示の例では、複数の振動素子15は、板状素子11の平面方向(平面に沿う方向。以下、同様。)に沿って概ね一様な密度で分布して配置されている。より詳細には、複数の振動素子15は、一定のピッチで縦横に配列されている。ただし、複数の振動素子15は、互いに隣り合う列同士で半ピッチずれていてもよいし、複数の同心円に沿って配列されていてもよいし、放射状に配列されていてもよいし、一様でない密度で配置されていてもよい。複数の振動素子15の配列方向と、板状素子11の外縁の各部が延びる方向との相対関係も適宜に設定されてよい。
In the illustrated example, the plurality of vibrating elements 15 are arranged with a substantially uniform density along the planar direction of the plate-like element 11 (the direction along the plane; hereinafter the same). More specifically, the plurality of vibrating elements 15 are arranged vertically and horizontally at a constant pitch. However, the plurality of vibrating elements 15 may be shifted by a half pitch between adjacent rows, may be arranged along a plurality of concentric circles, may be arranged radially, or may be arranged uniformly. It may be arranged at a density other than The relative relationship between the arrangement direction of the plurality of vibration elements 15 and the direction in which each part of the outer edge of the plate-like element 11 extends may also be set appropriately.
複数の振動素子15の配置領域(例えば複数の振動素子15が収まる最小の凸多角形)の面積は、例えば、板状素子11の面積(又はそのうち患者101側から見て支持体13から露出している面積)の1/5以上、1/2以上又は2/3以上又は4/5以上とされてよい。4/5以上は、複数の振動素子15が板状素子11の全面に配置された状態と捉えられてよい。複数の振動素子15が板状素子11の全面に亘って配置されていない場合において、複数の振動素子15の配置領域は、板状素子11内の中央側又は外縁側等の適宜な範囲に位置してよい。配置領域の形状も任意である。
The area of the arrangement region of the plurality of transducers 15 (for example, the smallest convex polygon that accommodates the plurality of transducers 15) is, for example, the area of the plate-like element 11 (or the area exposed from the support 13 when viewed from the patient 101 side). 1/5 or more, 1/2 or more, 2/3 or more, or 4/5 or more of the total area. 4/5 or more may be regarded as a state in which a plurality of vibrating elements 15 are arranged over the entire surface of the plate-like element 11 . When the plurality of vibration elements 15 are not arranged over the entire surface of the plate-shaped element 11, the arrangement region of the plurality of vibration elements 15 is located in an appropriate range such as the central side or the outer edge side of the plate-shaped element 11. You can The shape of the arrangement area is also arbitrary.
また、図示の例では、振動素子15の平面形状は、円形とされている。別の観点では、当該平面形状は、線対称又は回転対称の形状である。ただし、当該平面形状は、楕円又は多角形等の他の形状とされてよく、また、非対称の形状であってもよい。振動素子15の平面形状が円形でない場合において、当該平面形状と板状素子11の平面形状との相対的な向きも適宜に設定されてよい。
In the illustrated example, the plane shape of the vibrating element 15 is circular. From another point of view, the planar shape is a linearly symmetrical or rotationally symmetrical shape. However, the planar shape may be other shapes such as an ellipse or polygon, or may be an asymmetric shape. When the planar shape of the vibrating element 15 is not circular, the relative orientation between the planar shape and the planar shape of the plate-like element 11 may also be appropriately set.
(板状素子の積層構造)
図4は、図3のIV-IV線における断面図である。この図において、紙面下方は患者101側である。
(Laminated structure of plate-shaped element)
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV--IV of FIG. In this figure, the lower side of the paper is the patient 101 side.
板状素子11は、例えば、その平面方向に沿って(放射面11aに沿って)広がる2以上の層状(板状を含む。以下、同様。)の部材を含んで構成されている。具体的には、例えば、板状素子11は、振動素子15を有している素子基板19と、素子基板19に重ねられているキャビティ部材21とを有している。この他、特に図示しないが、板状素子11は、素子基板19とキャビティ部材21との間に介在する接着剤又は絶縁層を有していてもよい。
The plate-like element 11 includes, for example, two or more layered (including plate-like, hereinafter the same) members extending along the plane direction (along the radiation surface 11a). Specifically, for example, the plate-like element 11 has an element substrate 19 having the vibrating element 15 and a cavity member 21 superimposed on the element substrate 19 . In addition, although not shown, the plate-like element 11 may have an adhesive or an insulating layer interposed between the element substrate 19 and the cavity member 21 .
板状素子11は、例えば、素子基板19側を患者101側に向けている。素子基板19は、振動素子15となっている領域が撓み変形することによって振動する。この振動が素子基板19の患者101側に位置する流体に伝えられて超音波が生成される。キャビティ部材21は、素子基板19のうち複数の振動素子15に個別に重なる複数のキャビティ21c(開口、孔)を有している。キャビティ部材21は、例えば、キャビティ21cの縁部によって振動素子15の固定端を規定することに寄与し、ひいては、振動素子15の固有振動数(共振周波数)を調整することに寄与する。
The plate-shaped element 11 has the element substrate 19 side facing the patient 101 side, for example. The element substrate 19 vibrates due to the flexural deformation of the region serving as the vibration element 15 . This vibration is transmitted to the fluid positioned on the patient 101 side of the device substrate 19 to generate ultrasonic waves. The cavity member 21 has a plurality of cavities 21 c (openings, holes) individually overlapping the plurality of vibrating elements 15 of the element substrate 19 . The cavity member 21 contributes to defining the fixed end of the vibrating element 15 by the edge of the cavity 21c, for example, and thus contributes to adjusting the natural frequency (resonance frequency) of the vibrating element 15. As shown in FIG.
複数のキャビティ21c及び後述する第2電極33(個別電極)が設けられていることなどにより、板状素子11の主面(板の最も広い面。表裏)は、凹凸を有しており、平面ではない。このことから理解されるように、板状素子11が板状又は平板状であるという場合、厳密に板又は平板である必要は無い。例えば、板状素子11は、互いに直交する3方向のうちの1方向における長さ(厚さ)が他の2方向における長さそれぞれに対して、1/3以下、1/5以下、1/10以下又は1/20以下のときに板状と捉えられてよい。また、例えば、板状素子11は、主要な構成要素として厚さが一定で平面を成す層(例えば後述する23、25及び27)を有することをもって平板状と捉えられてよい。また、例えば、板状素子11は、両主面のそれぞれにおいて、複数の凸部の頂部(又は凹部の最深部)が同一平面に収まるときに平板状と捉えられてよい。また、例えば、板状素子11は、板状素子11の面積から求めた円相当径に対して各主面の凹凸の算術平均粗さが5%以下、2%以下又は1%以下のときに平板状と捉えられてよい。
Due to the provision of the plurality of cavities 21c and the second electrodes 33 (individual electrodes) to be described later, the main surface (the widest surface of the plate; front and back) of the plate-like element 11 has irregularities and is flat. isn't it. As can be understood from this, when the plate-like element 11 is plate-like or flat plate-like, it is not strictly necessary to be a plate or a flat plate. For example, the plate-shaped element 11 has a length (thickness) in one of the three mutually orthogonal directions that is 1/3 or less, 1/5 or less, or 1/3 of the length in the other two directions. It may be regarded as plate-like when it is 10 or less or 1/20 or less. Further, for example, the plate-like element 11 may be regarded as a plate-like shape by having, as main constituent elements, layers (for example, 23, 25 and 27 to be described later) having a uniform thickness and forming a flat surface. Further, for example, the plate-like element 11 may be regarded as a flat plate when the apexes of the plurality of protrusions (or the deepest portions of the recesses) fit on the same plane on each of the two principal surfaces. Further, for example, when the arithmetic mean roughness of the unevenness of each main surface of the plate-shaped element 11 is 5% or less, 2% or less, or 1% or less with respect to the equivalent circle diameter obtained from the area of the plate-shaped element 11 It can be regarded as a flat plate.
(素子基板)
素子基板19は、厚み方向の一方側に面している第1面19a、及び当該第1面19aとは反対側に面している第2面19bを有している。図示の例では、第1面19aは、患者101側の面(別の観点ではキャビティ部材21とは反対側の面)であり、放射面11aを構成している。本実施形態では、放射面11aと第1面19aとは同じものと捉えられてよい。素子基板19は、例えば、平板状に構成されている。
(element substrate)
The element substrate 19 has a first surface 19a facing one side in the thickness direction and a second surface 19b facing the side opposite to the first surface 19a. In the illustrated example, the first surface 19a is the surface on the side of the patient 101 (from another point of view, the surface on the side opposite to the cavity member 21), and constitutes the radiation surface 11a. In this embodiment, the radiation surface 11a and the first surface 19a may be regarded as the same. The element substrate 19 is configured, for example, in a flat plate shape.
素子基板19は、例えば、その平面方向に沿って(第1面19aに沿って)広がる2以上の層状部材を含んで構成されている。具体的には、例えば、素子基板19は、第1面19a側から順に、振動層23、第1導体層25、圧電体層27及び第2導体層29を含んでいる。第1導体層25は、例えば、第1電極31を含んでいる。第2導体層29は、例えば、複数の第2電極33を含んでいる。第1電極31及び第2電極33は、圧電体層27を挟んでいる。これらの1対の電極に交流電圧が印加されることによって、素子基板19の振動素子15となっている領域は撓み変形を伴う振動を生じる。なお、素子基板19は、図示の層の他、例えば、第2導体層29を覆う絶縁層等の適宜な層を含んでいてよい。
The element substrate 19 includes, for example, two or more layered members extending along its planar direction (along the first surface 19a). Specifically, for example, the element substrate 19 includes a vibration layer 23, a first conductor layer 25, a piezoelectric layer 27, and a second conductor layer 29 in order from the first surface 19a side. The first conductor layer 25 includes, for example, a first electrode 31 . The second conductor layer 29 includes, for example, multiple second electrodes 33 . The first electrode 31 and the second electrode 33 sandwich the piezoelectric layer 27 . By applying an AC voltage to the pair of electrodes, the vibrating element 15 of the element substrate 19 vibrates with flexural deformation. In addition to the illustrated layers, the element substrate 19 may include appropriate layers such as an insulating layer covering the second conductor layer 29, for example.
素子基板19において、振動素子15と捉えられる領域は、適宜に定義されてよい。本実施形態の説明では、便宜的に、素子基板19のうちキャビティ21cと重なっている領域(より厳密にはキャビティ21cの素子基板19側の開口面と重なっている領域)を振動素子15として定義する。なお、この他、第2電極33(個別電極)と重なる領域を振動素子15として定義することも可能である。
In the element substrate 19, the area regarded as the vibration element 15 may be defined as appropriate. In the description of the present embodiment, for the sake of convenience, the region of the element substrate 19 that overlaps with the cavity 21c (more strictly, the region that overlaps with the opening surface of the cavity 21c on the side of the element substrate 19) is defined as the vibration element 15. do. In addition, it is also possible to define a region overlapping with the second electrode 33 (individual electrode) as the vibration element 15 .
各振動素子15は、第1面19aの一部を構成している第1素子面15aと、第2面19bの一部を構成している第2素子面15bとを有している。第1面19aは、振動層23によって構成されている。第1素子面15aは、第1面19aのうちキャビティ21cと重なる領域によって構成されている。第2面19bは、第2導体層29、及び圧電体層27のうち第2導体層29から露出している領域によって構成されている。第2素子面15bは、第2面19bのうちキャビティ21cから露出している領域によって構成されている。なお、例えば、図示の例とは異なり、第2導体層29を覆う絶縁層が設けられている場合は、当該絶縁層によって第2面19bが構成されてよい。
Each vibrating element 15 has a first element surface 15a forming part of the first surface 19a and a second element surface 15b forming part of the second surface 19b. The first surface 19 a is composed of the vibration layer 23 . The first element surface 15a is configured by a region of the first surface 19a that overlaps with the cavity 21c. The second surface 19 b is composed of the second conductor layer 29 and the area of the piezoelectric layer 27 exposed from the second conductor layer 29 . The second element surface 15b is constituted by the area of the second surface 19b exposed from the cavity 21c. Note that, for example, unlike the illustrated example, when an insulating layer covering the second conductor layer 29 is provided, the insulating layer may constitute the second surface 19b.
(振動層)
振動層23は、例えば、複数の振動素子15に亘る広さで(例えば素子基板19の概ね全体に亘る広さで)、基本的に隙間無く広がっている。振動層23の厚さは、例えば、概ね一定である。振動層23は、例えば、後述するように、圧電体層27の平面方向の変形を規制して、面外振動を生じさせることに寄与する。
(vibration layer)
For example, the vibrating layer 23 spreads over the plurality of vibrating elements 15 (eg, substantially over the entire element substrate 19), and basically spreads without gaps. The thickness of the vibration layer 23 is, for example, generally constant. The vibration layer 23 contributes to, for example, restricting the deformation of the piezoelectric layer 27 in the planar direction and generating out-of-plane vibration, as will be described later.
振動層23は、例えば、絶縁材料又は半導体材料によって形成されている。振動層23の材料は、無機材料でも有機材料でもよい。より具体的には、例えば、振動層23の材料は、圧電体層27の材料(後述)と同一又は異なる圧電体とされてよい。また、例えば、振動層23の材料は、シリコン(Si)、二酸化ケイ素(SiO2)、窒化シリコン(SiN)又はサファイア(Al2O3)とされてもよい。振動層23は、互いに異なる材料からなる複数の層が積層されて構成されていてもよい。
The vibration layer 23 is made of, for example, an insulating material or a semiconductor material. The material of the vibration layer 23 may be an inorganic material or an organic material. More specifically, for example, the material of the vibration layer 23 may be a piezoelectric material that is the same as or different from the material of the piezoelectric layer 27 (described later). Also, for example, the material of the vibration layer 23 may be silicon (Si), silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), or sapphire (Al 2 O 3 ). The vibration layer 23 may be configured by laminating a plurality of layers made of different materials.
(第1導体層及び第1電極)
第1導体層25は、図示の例では、第1電極31のみを含んでいる。第1電極31は、例えば、共通電極として構成されている。共通電極は、例えば、複数の振動素子15に亘る広さ(素子基板19の概ね全体に亘る広さ)で、基本的に隙間無く広がっている。第1電極31の厚さは、例えば、概ね一定である。第1電極31は、例えば、圧電体層27を貫通する不図示の貫通導体等を介して、板状素子11の袋9とは反対側に配置された不図示の配線(例えば後述する配線部材35)と電気的に接続されている。
(First conductor layer and first electrode)
The first conductor layer 25 includes only the first electrode 31 in the illustrated example. The first electrode 31 is configured as, for example, a common electrode. The common electrode, for example, has a width covering the plurality of vibrating elements 15 (a width covering substantially the entire element substrate 19) and basically spreads without gaps. The thickness of the first electrode 31 is, for example, generally constant. The first electrode 31 is, for example, a wiring (not shown) arranged on the opposite side of the bag 9 of the plate element 11 via a through conductor (not shown) penetrating the piezoelectric layer 27 (for example, a wiring member described later). 35) are electrically connected.
第1導体層25の材料は、例えば、適宜な金属とされてよい。例えば、金(Au)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)若しくはクロム(Cr)又はこれらを含む合金が用いられてよい。第1導体層25は、互いに異なる材料からなる複数の層が積層されて構成されていてもよい。また、第1導体層25の材料は、前記のような金属を含む導電ペーストを焼成して得られるものであってもよい。すなわち、第1導体層25の材料は、ガラス粉末及び/又はセラミック粉末等の添加剤(別の観点では無機絶縁物)を含むものであってもよい。
The material of the first conductor layer 25 may be, for example, a suitable metal. For example, gold (Au), silver (Ag), palladium (Pd), platinum (Pt), aluminum (Al), nickel (Ni), copper (Cu) or chromium (Cr), or alloys containing these are used. good. The first conductor layer 25 may be configured by laminating a plurality of layers made of different materials. Moreover, the material of the first conductor layer 25 may be obtained by firing a conductive paste containing the metal as described above. That is, the material of the first conductor layer 25 may contain an additive (an inorganic insulator from another point of view) such as glass powder and/or ceramic powder.
(圧電体層)
圧電体層27は、例えば、複数の振動素子15に亘る広さで(例えば素子基板19の概ね全体に亘る広さで)、基本的に隙間無く広がっている。圧電体層27の厚さは、例えば、概ね一定である。ただし、圧電体層27は、図示の例とは異なり、複数の振動素子15に対して個別に設けられた、互いに分離された複数の部位を有する構成であってもよい。
(Piezoelectric layer)
The piezoelectric layer 27 spreads, for example, over the plurality of vibration elements 15 (eg, over substantially the entire element substrate 19), and basically spreads without gaps. The thickness of the piezoelectric layer 27 is, for example, generally constant. However, unlike the illustrated example, the piezoelectric layer 27 may have a plurality of portions separated from each other and provided individually for the plurality of vibrating elements 15 .
圧電体層27の材料は、単結晶であってもよいし、多結晶であってもよいし、無機材料であってもよいし、有機材料であってもよいし、強誘電体であってもなくてもよいし、焦電体であってもなくてもよい。無機材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛系材料及び非鉛系無機圧電材料が挙げられる。非鉛系無機圧電材料としては、例えば、ペロブスカイト型化合物材料が挙げられる。有機材料としては、例えば、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)が挙げられる。
The material of the piezoelectric layer 27 may be a single crystal, a polycrystal, an inorganic material, an organic material, or a ferroelectric. It may or may not be a pyroelectric body. Examples of inorganic materials include lead zirconate titanate-based materials and lead-free inorganic piezoelectric materials. Examples of lead-free inorganic piezoelectric materials include perovskite compound materials. Examples of organic materials include PVDF (polyvinylidene fluoride).
また、圧電体層27の材料は、例えば、圧電磁器板(別の観点では焼結体)とされてもよいし、圧電薄膜とされてもよい。圧電磁器板は、圧電性を有する複数の結晶粒子(及び結晶粒界)により構成される板状の無機多結晶体であり、圧電セラミックス板ともいう。圧電磁器板を構成する結晶粒子は、通常アスペクト比が小さく、等方的に分布している。圧電薄膜とは、圧電性を有する薄膜状の無機単結晶体、無機多結晶体、または有機材料(ポリマー)である。多結晶体の圧電薄膜は、通常、厚さ方向に延びる柱状晶により構成されている。圧電薄膜は通常、高い配向性を有しており、それにより高い圧電特性を有する。
Further, the material of the piezoelectric layer 27 may be, for example, a piezoelectric ceramic plate (a sintered body from another point of view) or a piezoelectric thin film. A piezoelectric ceramic plate is a plate-like inorganic polycrystalline body composed of a plurality of piezoelectric crystal grains (and crystal grain boundaries), and is also called a piezoelectric ceramic plate. Crystal grains forming a piezoelectric ceramic plate usually have a small aspect ratio and are isotropically distributed. A piezoelectric thin film is a film-like inorganic single crystal, inorganic polycrystal, or organic material (polymer) having piezoelectric properties. A polycrystalline piezoelectric thin film is generally composed of columnar crystals extending in the thickness direction. Piezoelectric thin films usually have a high degree of orientation and thus have high piezoelectric properties.
圧電体層27は、例えば、少なくとも振動素子15を構成している領域において、分極軸(単結晶では電気軸又はX軸ともいう。)が、圧電体層27の厚み方向(第1電極31と第2電極33との対向方向)に概ね平行になっている。なお、圧電体層27のうち、振動素子15を構成している領域以外の領域は、分極されていてもよいし、分極されていなくてもよい。また、分極されている場合において、振動素子15を構成している領域と同様の方向に分極されていてもよいし、異なる方向に分極されていてもよい。
In the piezoelectric layer 27, for example, at least in the region constituting the vibration element 15, the polarization axis (also referred to as the electric axis or the X-axis in a single crystal) is aligned with the thickness direction of the piezoelectric layer 27 (the first electrode 31 and the facing the second electrode 33). It should be noted that regions of the piezoelectric layer 27 other than the region forming the vibrating element 15 may or may not be polarized. In the case of being polarized, it may be polarized in the same direction as the region forming the vibrating element 15, or may be polarized in a different direction.
(第2導体層及び第2電極)
第2導体層29は、例えば、既述の複数の第2電極33の他、複数の第2電極33に接続されている不図示の配線を有していてもよい。複数の第2電極33は、例えば、第2導体層29が含む後述の引出電極(又は配線)を介して、板状素子11の袋9とは反対側に配置された不図示の他の配線(例えば後述する配線部材35)と電気的に接続されている。
(Second conductor layer and second electrode)
The second conductor layer 29 may have, for example, wiring (not shown) connected to the plurality of second electrodes 33 in addition to the plurality of second electrodes 33 described above. The plurality of second electrodes 33 are, for example, other wirings (not shown) arranged on the opposite side of the bag 9 of the plate-like element 11 via lead electrodes (or wirings) included in the second conductor layer 29, which will be described later. (For example, a wiring member 35 to be described later) is electrically connected.
複数の第2電極33は、例えば、振動素子15毎に設けられた個別電極とされている。ここでいう個別電極は、複数の電極が互いに分離した形状とされていることを意味し、互いに別個の電位を付与可能にされている必要は無い。例えば、2以上の第2電極33(例えば1つの板状素子11内の全ての第2電極33)は互いに電気的に接続されていてよい。接続は、例えば、第2導体層29が有する配線(後述する図9参照)によってなされていてもよいし、他の手段(例えば後述する配線部材35)によってなされていてもよい。なお、複数の第2電極33は、個別に、又は2以上の第2電極33を含むグループ毎に互いに異なる電位が付与可能とされていてもよい。
The plurality of second electrodes 33 are, for example, individual electrodes provided for each vibration element 15 . The term "individual electrode" as used herein means that a plurality of electrodes are separated from each other, and it is not necessary to be able to apply different potentials to each other. For example, two or more second electrodes 33 (for example, all second electrodes 33 within one plate-shaped element 11) may be electrically connected to each other. The connection may be made, for example, by wiring of the second conductor layer 29 (see FIG. 9, which will be described later), or by other means (for example, a wiring member 35, which will be described later). It should be noted that different potentials may be applied to the plurality of second electrodes 33 individually or to each group including two or more second electrodes 33 .
第2電極33の平面形状及び大きさは、適宜な形状とされてよい。例えば、第2電極33の平面形状は、振動素子15の平面形状(キャビティ21cの開口形状)と相似形又は類似する形状であってもよいし、異なる形状であってもよいし、円形若しくは楕円形であってもよいし、多角形であってもよい。また、例えば、平面視において、第2電極33の外縁は、キャビティ21cの開口縁部に対して、その全体が内側に位置していてもよいし、その全体が概ね一致していてもよいし、その全体が外側に位置していてもよいし、一部のみが一致又は内側に位置していてもよい。本実施形態では、第2電極33は、円形のキャビティ21cの開口縁部よりも内側に位置する円形である。
The planar shape and size of the second electrode 33 may be an appropriate shape. For example, the planar shape of the second electrode 33 may be similar or similar to the planar shape of the vibrating element 15 (opening shape of the cavity 21c), may have a different shape, or may be circular or elliptical. It may be a shape or a polygon. Further, for example, in a plan view, the outer edge of the second electrode 33 may be wholly located inside the opening edge of the cavity 21c, or may be substantially coincident with it. , the entirety of which may be located outside, or only a portion of which may coincide or be located inside. In this embodiment, the second electrode 33 is circular and located inside the opening edge of the circular cavity 21c.
第2導体層29の材料は、第1導体層25の材料と同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、いずれの場合についても、既述の第1導体層25の材料の説明は、第2導体層29の材料の説明に援用されてよい。
The material of the second conductor layer 29 may be the same as or different from the material of the first conductor layer 25 . In either case, the description of the material of the first conductor layer 25 may be incorporated into the description of the material of the second conductor layer 29 .
(振動素子の動作)
第1電極31及び第2電極33によって、これらに挟まれている圧電体層27に分極の向きと同じ向きで電界が印加されると、圧電体層27は、平面方向において収縮する。この収縮は、振動層23によって規制されるから、振動素子15は、バイメタルのように振動層23側(第1面19a側)へ撓む(変位する)。逆に、分極の向きと逆の向きで電界が印加されると、圧電体層27は、平面方向において伸長する。この伸長は、振動層23によって規制されるから、振動素子15は、バイメタルのように振動層23とは反対側(第2面19b側)へ撓む(変位する)。
(Operation of vibration element)
When an electric field is applied to the piezoelectric layer 27 sandwiched between the first electrode 31 and the second electrode 33 in the same direction as the polarization direction, the piezoelectric layer 27 contracts in the planar direction. Since this contraction is restricted by the vibrating layer 23, the vibrating element 15 bends (displaces) toward the vibrating layer 23 side (first surface 19a side) like a bimetal. Conversely, when an electric field is applied in a direction opposite to the polarization direction, the piezoelectric layer 27 expands in the planar direction. Since this extension is restricted by the vibrating layer 23, the vibrating element 15 bends (displaces) like a bimetal toward the side opposite to the vibrating layer 23 (the second surface 19b side).
上記のような振動素子15の変位によって、振動素子15の周囲の媒質(例えば流体)においては圧力波が形成される。そして、所定の波形で電圧が変化する電気信号(駆動信号)が第1電極31及び第2電極33に入力されることによって、その電気信号の波形(別の観点では周波数及び振幅)を反映した超音波が生成される。
Due to the displacement of the vibrating element 15 as described above, a pressure wave is formed in the medium (for example, fluid) surrounding the vibrating element 15 . Then, by inputting an electrical signal (driving signal) whose voltage changes with a predetermined waveform to the first electrode 31 and the second electrode 33, the waveform (frequency and amplitude from another point of view) of the electrical signal is reflected. Ultrasonic waves are generated.
上記の撓み変形の振動は、換言すれば、振動素子15において、平面視の中央が振動の腹となり、外縁(例えばキャビティ21cの縁部付近)が振動の節となる1次モードの面外振動(屈曲振動)である。この振動に関して、振動素子15は、例えば、共振周波数が超音波の周波数帯に位置するように構成されている。共振周波数の設定は、例えば、振動素子15を構成する層の材料の選択(別の観点ではヤング率及び密度の選択)、並びに振動素子15の径及び各層の厚さの設定(別の観点では質量及び曲げ剛性の設定)等によってなされる。振動素子15の周囲の流体の影響、及び振動素子15を支持する部分(例えばキャビティ部材21)の剛性等の影響が考慮されてもよい。
In other words, the vibration due to bending deformation is a first-order mode out-of-plane vibration in which the vibration element 15 has a vibration antinode at the center of the planar view and a vibration node at the outer edge (for example, near the edge of the cavity 21c). (bending vibration). Regarding this vibration, the vibration element 15 is configured, for example, so that the resonance frequency is located in the ultrasonic frequency band. The resonance frequency is set by, for example, selecting the material of the layers constituting the vibrating element 15 (selecting the Young's modulus and density from another point of view), setting the diameter of the vibrating element 15 and the thickness of each layer (from another point of view setting of mass and bending stiffness), etc. The influence of the fluid surrounding the vibrating element 15 and the influence of the rigidity of the portion supporting the vibrating element 15 (for example, the cavity member 21) may be considered.
電気信号は、例えば、振動素子15を第1面19a側へ変位させる電圧印加と、振動素子15を第2面19b側へ変位させる電圧印加とが繰り返されるものであってよい。すなわち、電気信号は、極性(正負)が反転する(電圧(電界)の向きが圧電体層27の分極軸の方向において交互に入れ替わる)ものであってよい。また、例えば、電気信号は、振動素子15を第1面19a側へ変位させる電圧印加のみ、又は振動素子15を第2面19b側へ変位させる電圧印加のみが繰り返されるものであってもよい。この場合、撓みと、復元力による撓みの解消との繰り返しによって、超音波が生成される。
The electrical signal may be, for example, repeated application of a voltage to displace the vibrating element 15 toward the first surface 19a and application of a voltage to displace the vibrating element 15 toward the second surface 19b. That is, the electric signal may have a reversed polarity (positive or negative) (the direction of the voltage (electric field) alternates in the direction of the polarization axis of the piezoelectric layer 27). Further, for example, the electrical signal may be such that only voltage application for displacing the vibrating element 15 toward the first surface 19a side or only voltage application for displacing the vibrating element 15 toward the second surface 19b side may be repeated. In this case, ultrasonic waves are generated by repetition of bending and cancellation of bending by the restoring force.
ここで、第2導体層29の上から圧電体層27を覆う不図示の絶縁層が設けられていると仮定する。当該絶縁層と振動層23とは、圧電体層27に重ねられている点で共通し、また、圧電体層27に重なる方向が互いに逆である。絶縁層と振動層23とは、例えば、圧電体層27の伸縮と撓み変形の向きとの関係から区別可能である。具体的には、既述のように、振動層23は、圧電体層27の平面方向における伸長を規制して振動素子15を振動層23とは反対側(第2面19b側)に撓ませる強度を有しており、これは、絶縁層が設けられている態様においても同様である。従って、圧電体層27が伸長するときに振動素子15が撓む側とは反対側に位置している層が振動層23である。また、既述のように、振動層23は、圧電体層27の平面方向における収縮を規制して振動素子15を振動層23側(第1面19a側)に撓ませる強度を有しており、これは、絶縁層が設けられている態様においても同様である。従って、圧電体層27が収縮するときに振動素子15が撓む側に位置している層が振動層23である。なお、振動層23において、圧電体層27の平面方向における伸長を規制して第2面19b側への撓み変形を生じるための強度(例えば圧縮応力に関する縦弾性係数)と、圧電体層27の平面方向における収縮を規制して第1面19a側への撓み変形を生じるための強度(例えば引張応力に関する縦弾性係数)とは、通常、互いに同一である。ただし、例えば、両者が同一でない材料も存在し、そのような材料が用いられても構わない。
Here, it is assumed that an insulating layer (not shown) is provided to cover the piezoelectric layer 27 from above the second conductor layer 29 . The insulating layer and the vibration layer 23 are common in that they overlap the piezoelectric layer 27, and the directions in which they overlap the piezoelectric layer 27 are opposite to each other. The insulating layer and the vibration layer 23 can be distinguished, for example, from the relationship between the expansion and contraction of the piezoelectric layer 27 and the direction of flexural deformation. Specifically, as described above, the vibration layer 23 restricts the expansion of the piezoelectric layer 27 in the plane direction, and bends the vibration element 15 toward the side opposite to the vibration layer 23 (the second surface 19b side). It has strength, and this is the same in the mode in which the insulating layer is provided. Therefore, the vibration layer 23 is the layer located on the side opposite to the side on which the vibration element 15 bends when the piezoelectric layer 27 expands. In addition, as described above, the vibration layer 23 has a strength that restricts the contraction of the piezoelectric layer 27 in the plane direction and bends the vibration element 15 toward the vibration layer 23 (first surface 19a). , this also applies to embodiments in which an insulating layer is provided. Therefore, the vibration layer 23 is the layer positioned on the side where the vibration element 15 bends when the piezoelectric layer 27 contracts. In the vibration layer 23, the strength (for example, the longitudinal elastic modulus related to compressive stress) for restricting the extension of the piezoelectric layer 27 in the plane direction and causing bending deformation toward the second surface 19b side, and the strength of the piezoelectric layer 27 The strength (for example, longitudinal elastic modulus with respect to tensile stress) for restricting contraction in the planar direction and causing bending deformation toward the first surface 19a side is generally the same. However, for example, there are materials that are not the same, and such materials may be used.
(キャビティ部材)
キャビティ部材21は、例えば、キャビティ21cを無視して考えたときに、複数の振動素子15に亘る広さを有する、厚さが一定の部材である。キャビティ部材21の広さは、素子基板19の広さに対して、同等であってもよいし(図4の例)、異なっていてもよい。
(Cavity member)
The cavity member 21 is, for example, a member having a constant thickness that covers the plurality of vibrating elements 15 when the cavity 21c is ignored. The width of the cavity member 21 may be the same as the width of the element substrate 19 (example in FIG. 4), or may be different.
キャビティ部材21の材料は任意であり、例えば、絶縁材料であってもよいし、半導体材料であってもよいし、導電材料であってもよいし、無機材料であってもよいし、有機材料であってもよいし、圧電体であってもよいし、素子基板19内のいずれかの層の材料と同一であってもよい。具体的には、キャビティ部材21の材料としては、金属、樹脂、セラミックを挙げることができる。また、キャビティ部材21は、複数の材料又は複数の層から構成されていてもよい。例えば、キャビティ部材21は、素子基板19に重なる金属層(金属板を含む)に絶縁層が成膜されて構成されていてもよいし、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ樹脂によって構成されていてもよい。
Any material can be used for the cavity member 21. For example, it may be an insulating material, a semiconductor material, a conductive material, an inorganic material, or an organic material. , a piezoelectric material, or the same material as any layer in the element substrate 19 . Specifically, examples of the material of the cavity member 21 include metals, resins, and ceramics. Also, the cavity member 21 may be constructed from multiple materials or multiple layers. For example, the cavity member 21 may be configured by forming an insulating layer on a metal layer (including a metal plate) overlapping the element substrate 19, or may be configured by glass epoxy resin obtained by impregnating glass fiber with epoxy resin. may have been
キャビティ部材21の材料の線膨張係数は、例えば、圧電体層27の材料の線膨張係数よりも大きくされてよい。このような関係を満たすキャビティ部材21の材料及び圧電体層27の材料の組み合わせは種々存在する。例えば、圧電体は、通常、線膨張係数が小さいから、キャビティ部材21を金属(例えばステンレス鋼)によって構成することによって、上記の関係を満たすことができる。ただし、上記とは異なり、キャビティ部材21の材料の線膨張係数は、圧電体層27の材料の線膨張係数に対して、同等とされてもよいし、小さくされてもよい。
The coefficient of linear expansion of the material of the cavity member 21 may be set larger than the coefficient of linear expansion of the material of the piezoelectric layer 27, for example. There are various combinations of the material of the cavity member 21 and the material of the piezoelectric layer 27 that satisfy such a relationship. For example, since a piezoelectric body usually has a small coefficient of linear expansion, the above relationship can be satisfied by forming the cavity member 21 from a metal (for example, stainless steel). However, unlike the above, the coefficient of linear expansion of the material of the cavity member 21 may be equal to or smaller than the coefficient of linear expansion of the material of the piezoelectric layer 27 .
キャビティ部材21の材料の熱伝導率は、例えば、キャビティ21c内を満たす物質(換言すれば第2素子面15bに接する物質)の熱伝導率よりも大きくされてよい。キャビティ21c内を満たす物質が空気である場合においては、上記要件を満たすキャビティ部材21の材料としては種々の材料を挙げることができる。また、キャビティ部材21の材料の熱伝導率は、キャビティ21c内の物質の熱伝導率の100倍以上又は500倍以上とされてよい。キャビティ21c内の物質が空気である場合において、上記の倍率を満たすキャビティ部材21の材料としては、例えば、金属(例えばステンレス鋼)を挙げることができる。
The thermal conductivity of the material of the cavity member 21 may be, for example, higher than that of the substance filling the cavity 21c (in other words, the substance in contact with the second element surface 15b). When the substance that fills the cavity 21c is air, various materials can be used as the material of the cavity member 21 that satisfies the above requirements. Also, the thermal conductivity of the material of the cavity member 21 may be 100 times or more, or 500 times or more, that of the substance in the cavity 21c. In the case where the substance in the cavity 21c is air, the material of the cavity member 21 that satisfies the above magnification can be, for example, metal (for example, stainless steel).
キャビティ21cの形状は適宜に設定されてよい。例えば、キャビティ21cの形状は、横断面(素子基板19に平行な断面)の形状がキャビティ21cの貫通方向の位置によらずに一定の形状であってもよいし(図示の例)、素子基板19側ほど拡径する、又は縮径するテーパ面を有する形状であってもよい。本実施形態の説明では、素子基板19のうちキャビティ21cと重なる領域を振動素子15としているから、既述の振動素子15の平面形状についての説明は、キャビティ21cの横断面の形状の説明に援用されてよい。
The shape of the cavity 21c may be set appropriately. For example, the shape of the cavity 21c may be such that the cross section (the cross section parallel to the element substrate 19) has a constant shape regardless of the position of the cavity 21c in the penetrating direction (example shown). It may have a tapered surface that expands or contracts toward the 19 side. In the description of the present embodiment, the region of the element substrate 19 that overlaps the cavity 21c is the vibration element 15, so the above description of the planar shape of the vibration element 15 is incorporated into the description of the cross-sectional shape of the cavity 21c. may be
キャビティ21cの深さ(貫通方向の長さ。別の観点ではキャビティ部材21の厚さ)は、適宜に設定されてよい。例えば、キャビティ21cの深さは、キャビティ21cの径(円形でない場合は例えば円相当径)に対して、1/20以上、1/10以上、1/2以上又は1倍以上とされてよく、10倍以下、5倍以下、1倍以下、1/2以下又は1/10以下とされてよく、前記の下限と上限とは、矛盾しない限り、適宜に組み合わされてよい。
The depth of the cavity 21c (the length in the penetrating direction; from another point of view, the thickness of the cavity member 21) may be set as appropriate. For example, the depth of the cavity 21c may be 1/20 or more, 1/10 or more, 1/2 or more, or 1 time or more of the diameter of the cavity 21c (if it is not circular, for example, the circle equivalent diameter), It may be 10 times or less, 5 times or less, 1 time or less, 1/2 or less, or 1/10 or less, and the above lower limit and upper limit may be appropriately combined unless contradictory.
(支持体)
図2に戻って、支持体13は、例えば、複数の板状素子11の外縁を保持する形状とされている。より詳細には、支持体13は、例えば、隣り合う板状素子11の隙間(別の観点では境界)の形状と同様の形状を有している。換言すれば、支持体13は、複数の板状素子11に対して個別に重なる複数の開口13hを有している。板状素子11は、例えば、その外縁側部分が支持体13の患者101とは反対側の面に対して重ねられ、開口13hを介して患者101側へ放射面11aを露出させている。
(support)
Returning to FIG. 2, the support 13 is shaped to hold the outer edges of the plurality of plate-shaped elements 11, for example. More specifically, the support 13 has, for example, a shape similar to the shape of the gap (the boundary from another point of view) between the adjacent plate-like elements 11 . In other words, the support 13 has a plurality of openings 13h that individually overlap the plate-like elements 11 . The plate-like element 11, for example, has its outer edge portion overlapped with the surface of the support 13 opposite to the patient 101, exposing the radiation surface 11a to the patient 101 side through the opening 13h.
支持体13は、例えば、凹面7aの平面視において概略同心状に構成された3つの部位によって構成されている。1つは、複数の開口13hが形成されることによって格子状に構成され、かつ複数の板状素子11が配列されている領域に亘って帯状かつ環状に広がっている格子部61である。他の1つは、格子部61の外縁から外側に広がっている鍔状の縁部63である。残りの1つは、格子部61の内縁につながっている板状の中央部65である。複数の板状素子11は、これらの部位によって外縁が保持されている。
The support 13 is composed of, for example, three portions that are substantially concentrically configured in plan view of the concave surface 7a. One is a grid portion 61 which is formed in a grid shape by forming a plurality of openings 13h and extends in a belt-like and annular shape over a region in which a plurality of plate-like elements 11 are arranged. The other is a brim-shaped edge 63 that flares outward from the outer edge of the grid portion 61 . The remaining one is a plate-shaped central portion 65 connected to the inner edge of the lattice portion 61 . The outer edges of the plurality of plate-like elements 11 are held by these portions.
特に図示しないが、中央部65に開口が形成されたり、縁部63の内縁から外縁までの径が小さくされたりすることによって、支持体13は、格子部61のみによって構成されているといえる形状とされてもよい。また、中央部65が設けられている領域が板状素子11の配置領域とされてよいこと(換言すれば格子部61が中央に広がってよいこと)は、既に述べたとおりである。
Although not shown, the support 13 can be said to be constituted only by the lattice portion 61 by forming an opening in the central portion 65 or by reducing the diameter from the inner edge to the outer edge of the edge portion 63. may be assumed. As already described, the area where the central portion 65 is provided may be used as the arrangement area of the plate-like element 11 (in other words, the lattice portion 61 may extend toward the center).
開口13hの形状及び面積は適宜に設定されてよい。例えば、開口13hの形状は、板状素子11の外縁の形状と相似形又は類似する形状であってもよいし(図示の例)、異なる形状であってもよい。また、例えば、開口13hは、患者101側の前面13aから反対側の背面13bへ向かって縮径又は拡径する形状であってもよいし、そのような縮径又は拡径がなされない形状であってもよい。また、例えば、開口13hの面積(縮径又は拡径する場合は例えば最小面積)は、板状素子11の面積の6割以上又は8割以上とされてよい。
The shape and area of the opening 13h may be set appropriately. For example, the shape of the opening 13h may be similar or similar to the shape of the outer edge of the plate element 11 (example shown), or may be different. Further, for example, the opening 13h may have a shape that decreases or expands in diameter from the front surface 13a on the side of the patient 101 toward the back surface 13b on the opposite side, or may have a shape that does not decrease in diameter or expand in diameter. There may be. Also, for example, the area of the opening 13h (for example, the minimum area when the diameter is reduced or expanded) may be 60% or more or 80% or more of the area of the plate-like element 11 .
支持体13の材料は適宜なものとされてよい。例えば、支持体13の材料は、金属、セラミック若しくは樹脂又はこれらの組み合わせとされてよい。金属は、例えば、ステンレス鋼とされてよい。支持体13の材料の熱伝導率は、キャビティ部材21の材料の熱伝導率に対して、大きくてもよいし、同等でもよいし、小さくてもよい。キャビティ21c内の物質の熱伝導率に対するキャビティ部材21の材料の熱伝導率の説明は、キャビティ21c内の物質の熱伝導率に対する支持体13の材料の熱伝導率に援用されてよい。支持体13の材料は、キャビティ部材21の材料と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
The material of the support 13 may be any suitable material. For example, the material of support 13 may be metal, ceramic or resin, or a combination thereof. The metal may be stainless steel, for example. The thermal conductivity of the material of the support 13 may be greater than, equal to, or less than the thermal conductivity of the material of the cavity member 21 . The description of the thermal conductivity of the material of the cavity member 21 with respect to the thermal conductivity of the substance within the cavity 21c may be incorporated into the thermal conductivity of the material of the support 13 with respect to the thermal conductivity of the substance within the cavity 21c. The material of support 13 may be the same as or different from the material of cavity member 21 .
(板状素子と支持体との固定構造)
図5は、支持体13の背面13b(患部103とは反対側の面)の一例の一部を示す斜視図である。この図では、支持体13は、板状素子11の取り付け前の状態とされている。また、図6は、板状素子11と支持体13との固定構造を示す断面図である。この図は、図4と同様の断面において、素子基板19の細部の図示を省略するとともに、図4よりも若干広い範囲を示す図となっている。この図に示される板状素子11の1対の側面11sは、図3のIV-IV線に照らせば、1対の脚11fであるが、いずれの2つの側面の組み合わせと捉えられてもよい。
(Fixation structure between plate-like element and support)
FIG. 5 is a perspective view showing part of an example of the back surface 13b (the surface opposite to the affected area 103) of the support 13. As shown in FIG. In this figure, the support 13 is in a state before the plate element 11 is attached. 6 is a cross-sectional view showing a fixing structure between the plate-like element 11 and the support 13. As shown in FIG. This figure shows a cross section similar to that of FIG. 4, with details of the element substrate 19 omitted, and showing a slightly wider range than that of FIG. A pair of side surfaces 11s of the plate-like element 11 shown in this figure are a pair of legs 11f when viewed along line IV-IV in FIG. 3, but may be regarded as a combination of any two side surfaces. .
支持体13の板状素子11が配置される面(ここでは患者101とは反対側の背面13b)には、板状素子11が収容される凹部13rが形成されていてもよい。別の観点では、支持体13は、板状素子11(より詳細には本実施形態ではその外縁部)に対して当該板状素子11の厚さ方向に重なる重複部13eと、重複部13eから板状素子11側に突出する仕切部13fとを有している。もちろん、支持体13は、このような凹部13r(仕切部13f)を有さない形状であってもよい。
A concave portion 13r in which the plate-shaped element 11 is accommodated may be formed on the surface of the support 13 on which the plate-shaped element 11 is arranged (here, the back surface 13b on the side opposite to the patient 101). From another point of view, the support 13 has an overlapping portion 13e that overlaps the plate-like element 11 (more specifically, its outer edge portion in the present embodiment) in the thickness direction of the plate-like element 11, and the overlapping portion 13e. and a partition portion 13f protruding toward the plate-like element 11 side. Of course, the support 13 may have a shape that does not have such a concave portion 13r (partition portion 13f).
仕切部13fは、互いに隣り合う板状素子11同士の間に位置している。より詳細には、図示の例では、支持体13は、支持体13の周方向において互いに隣り合う板状素子11同士の間に位置する仕切部13faと、支持体13の径方向において互いに隣り合う板状素子11同士の間に位置する仕切部13fbとを有している。仕切部13faは、例えば、支持体13の径方向に延びている。仕切部13fbは、例えば、支持体13の周方向に延びている。
The partition part 13f is positioned between the plate-like elements 11 adjacent to each other. More specifically, in the illustrated example, the support 13 has partitions 13fa located between plate-like elements 11 adjacent to each other in the circumferential direction of the support 13 and partitions 13fa adjacent to each other in the radial direction of the support 13. It has a partition portion 13fb located between the plate-like elements 11 . The partition portion 13fa extends in the radial direction of the support 13, for example. The partition 13fb extends in the circumferential direction of the support 13, for example.
凹部13rは、例えば、板状素子11が嵌合する形状及び大きさとされ、板状素子11の位置決めに寄与してよい。ここでいう「嵌合」は、例えば、板状素子11の側面と凹部13rの壁面との間に、板状素子11のその平面方向への移動を許容する隙間(遊び)が存在するものを含む。この隙間は、例えば、後述する第1接着剤37の配置に寄与してよい。隙間の大きさは、例えば、板状素子11をその平面方向において凹部13r内のいずれの位置に移動させても板状素子11の外縁の全体が開口13hの外側に位置する大きさである。ただし、凹部13rは、そのような板状素子11の位置決めに寄与する大きさよりも大きくてもよい。
The concave portion 13 r has a shape and size that the plate-like element 11 fits therein, and may contribute to the positioning of the plate-like element 11 . The term "fitting" as used herein means, for example, that there is a gap (play) between the side surface of the plate-like element 11 and the wall surface of the recess 13r to allow the plate-like element 11 to move in the planar direction. include. This gap may contribute to, for example, placement of the first adhesive 37, which will be described later. The size of the gap is, for example, such that the entire outer edge of the plate-like element 11 is located outside the opening 13h even if the plate-like element 11 is moved to any position within the recess 13r in the plane direction. However, the concave portion 13r may be larger than the size that contributes to the positioning of the plate-like element 11 as described above.
凹部13rをその深さ方向に見た形状は、例えば、板状素子11の平面形状及び/又は開口13hをその開口方向に見た形状と相似形又は類似する形状とされてよい。従って、板状素子11の平面形状についての既述の説明は、凹部13rの形状に援用されてよい。また、凹部13rの形状は、その壁面が、板状素子11の側面に当接して板状素子11を位置決めする部位と、板状素子11の側面から離れて後述する第1接着剤37を配置する隙間を形成する部位とを有する形状であってもよい。凹部13rの壁面は、鉛直壁であってもよいし、凹部13rを縮径又は拡径させる傾斜壁であってもよい。凹部13rの深さは、板状素子11の厚さよりも小さくてもよいし、同等でもよいし、大きくてもよい。
The shape of the concave portion 13r viewed in its depth direction may be, for example, similar or similar to the planar shape of the plate element 11 and/or the shape of the opening 13h viewed in its opening direction. Therefore, the above description of the planar shape of the plate-like element 11 may be applied to the shape of the concave portion 13r. The shape of the concave portion 13r is such that the wall surface of the concave portion 13r contacts the side surface of the plate-shaped element 11 to position the plate-shaped element 11, and the first adhesive 37, which will be described later, is arranged apart from the side surface of the plate-shaped element 11. It may be a shape having a portion forming a gap to be formed. The wall surface of the recess 13r may be a vertical wall, or may be an inclined wall that reduces or expands the diameter of the recess 13r. The depth of the concave portion 13r may be smaller than, equal to, or larger than the thickness of the plate element 11. FIG.
仕切部13fは、一定の幅及び/又は一定の高さで延びる形状であってもよいし、幅及び/又は高さを変化させつつ延びる形状であってもよいし、直線状に延びていてもよいし、適宜に屈曲していてもよい。また、複数の仕切部13faは、互いに同一の形状であってもよいし、互いに異なる形状であってもよい。複数の仕切部13fbも同様である。
The partition part 13f may have a shape that extends with a constant width and/or a constant height, a shape that extends while changing the width and/or height, or a shape that extends linearly. , or may be bent as appropriate. Moreover, the plurality of partitions 13fa may have the same shape, or may have different shapes. The same applies to the plurality of partitions 13fb.
図7は、図6の領域VIIの拡大図である。
FIG. 7 is an enlarged view of area VII of FIG.
この図に示すように、板状素子11と支持体13とは、板状素子11の側面11sに接着された第1接着剤37によって互いに接着されている。第1接着剤37は、板状素子11の側面の全体に接着していてもよいし、一部にのみ接着していてもよい。また、特に図示しないが、板状素子11の放射面11aと重複部13eとの間にも接着剤(不図示)が配置されてもよい。第1接着剤37の材料は、有機材料であってもよいし、無機材料であってもよく、また、絶縁材料であってもよいし、導電材料であってもよい。例えば、第1接着剤37は、樹脂又は金属とされてよい。
As shown in this figure, the plate-like element 11 and the support 13 are adhered to each other by a first adhesive 37 adhered to the side surface 11s of the plate-like element 11 . The first adhesive 37 may adhere to the entire side surface of the plate-like element 11, or may adhere only to a portion thereof. Also, although not shown, an adhesive (not shown) may be placed between the radiation surface 11a of the plate-like element 11 and the overlapping portion 13e. The material of the first adhesive 37 may be an organic material, an inorganic material, an insulating material, or a conductive material. For example, the first adhesive 37 may be resin or metal.
(配線部材)
図7に示されているように、発生部7は、第2電極33に接続されている配線部材35を有している。配線部材35は、例えば、板状素子11と装置本体5との間の信号伝達に寄与している。
(wiring member)
As shown in FIG. 7, the generator 7 has a wiring member 35 connected to the second electrode 33 . The wiring member 35 contributes to signal transmission between the plate-like element 11 and the device main body 5, for example.
配線部材35は、例えば、いわゆる絶縁電線によって構成されている。すなわち、配線部材35は、線状の配線導体35aと、配線導体35aを覆っている絶縁体35bとを有している。配線導体35a及び絶縁体35bの材料は、例えば、公知のものと同様とされて構わない。特に図示しないが、この他、配線部材35は、その少なくとも一部又は全部が、絶縁体35bを覆う保護被膜を有するケーブルであってもよい。この場合において、複数の第2電極33から延びる複数の絶縁電線が纏められて共に保護被膜によって覆われていてもよい。また、配線部材35の一部又は全部は、FPC(Flexible Printed Circuits)によって構成されていてもよい。
The wiring member 35 is composed of, for example, a so-called insulated wire. That is, the wiring member 35 has a linear wiring conductor 35a and an insulator 35b covering the wiring conductor 35a. Materials for the wiring conductor 35a and the insulator 35b may be, for example, the same as those known in the art. Although not particularly shown, the wiring member 35 may be a cable having a protective coating that at least partially or entirely covers the insulator 35b. In this case, a plurality of insulated wires extending from a plurality of second electrodes 33 may be grouped together and covered with a protective coating. Also, part or all of the wiring member 35 may be configured by FPC (Flexible Printed Circuits).
図示の例では、第2導体層29は、第2電極33毎に、第2電極33から延び出る引出電極34を有している。図7の紙面中央側では、第2電極33と引出電極34との境界を点線で示している。引出電極34は、導電性のバンプ39によって配線部材35(より詳細にはその配線導体35a)と接合されている。これにより、第2電極33と配線部材35とが接続されている。なお、図示の例とは異なり、引出電極34を設けず、第2電極33の一部と配線部材35とが接続されても構わない。
In the illustrated example, the second conductor layer 29 has lead electrodes 34 extending from the second electrodes 33 for each second electrode 33 . 7, the boundary between the second electrode 33 and the extraction electrode 34 is indicated by a dotted line. The extraction electrode 34 is joined to the wiring member 35 (more specifically, its wiring conductor 35a) by a conductive bump 39. As shown in FIG. Thereby, the second electrode 33 and the wiring member 35 are connected. Note that, unlike the illustrated example, a portion of the second electrode 33 and the wiring member 35 may be connected without providing the extraction electrode 34 .
引出電極34の具体的な形状及び寸法は適宜に設定されてよい。例えば、引出電極34は、平面視において第2電極33の外縁から突出する形状である。引出電極34の幅(突出方向に交差する方向の長さ)は、例えば、第2電極33の径(上記交差する方向の長さ)よりも小さい。また、引出電極34の面積は、例えば、第2電極33の面積よりも小さい。また、引出電極34は、例えば、キャビティ21c内に収まっている。
The specific shape and dimensions of the extraction electrode 34 may be set as appropriate. For example, the extraction electrode 34 has a shape that protrudes from the outer edge of the second electrode 33 in plan view. The width of the extraction electrode 34 (the length in the direction intersecting the projecting direction) is, for example, smaller than the diameter of the second electrode 33 (the length in the intersecting direction). Also, the area of the extraction electrode 34 is smaller than the area of the second electrode 33, for example. Also, the extraction electrode 34 is housed, for example, in the cavity 21c.
バンプ39は、例えば、はんだ又は導電性接着剤によって構成されている。はんだは、鉛フリーはんだを含む。導電性接着剤は、例えば、導電性の粒子を含有する樹脂によって構成されている。バンプ39の具体的な形状及び寸法は適宜に設定されてよい。
The bumps 39 are made of solder or conductive adhesive, for example. Solders include lead-free solders. The conductive adhesive is made of resin containing conductive particles, for example. The specific shape and dimensions of the bumps 39 may be set as appropriate.
配線部材35は、キャビティ21cの内部からキャビティ21cの外部へ延び出ている。配線部材35の第2電極33とは反対側の端部は、例えば、発生部7が有している不図示のコネクタに対して直接に又は間接に(例えば不図示の回路基板を介して間接に)接続されている。上記コネクタは、装置本体5(より詳細には後述するケーブル49)と接続されている。なお、同一の電位が付与される複数の配線部材35は、上記の回路基板又はコネクタに至る過程で複数の配線導体35aが互いに纏められて互いに接続されてもよいし、上記の回路基板又はコネクタを介して互いに接続されてもよい。
The wiring member 35 extends from the inside of the cavity 21c to the outside of the cavity 21c. The end of the wiring member 35 opposite to the second electrode 33 is connected, for example, directly or indirectly to a connector (not shown) of the generator 7 (for example, indirectly via a circuit board (not shown)). It is connected to the. The connector is connected to the device main body 5 (more specifically, a cable 49 to be described later). A plurality of wiring members 35 to which the same potential is applied may be connected to each other by assembling a plurality of wiring conductors 35a in the process leading to the above circuit board or connector, or may be connected to each other. may be connected to each other via
配線部材35が延びる具体的な経路は適宜に設定されてよい。例えば、配線部材35は、キャビティ21cから凹面7aの径方向に延びてもよいし、キャビティ21cから凹面7aの周方向に延びてもよい。また、1つの板状素子11の複数のキャビティ21cから延びる複数の配線部材35は、第2電極33に接続されている一端から他端に至るまでの間において、互いに別個に延びていてもよいし、共に保護被膜に覆われることなどによって途中から纏められて延びていてもよい。複数の板状素子11から延びる複数の配線部材35は、第2電極33に接続されている一端から他端に至るまでの間において、互いに別個に延びていてもよいし、共に保護被膜に覆われることなどによって途中から纏められて延びていてもよい。
A specific path along which the wiring member 35 extends may be set as appropriate. For example, the wiring member 35 may extend from the cavity 21c in the radial direction of the concave surface 7a, or may extend from the cavity 21c in the circumferential direction of the concave surface 7a. Moreover, the plurality of wiring members 35 extending from the plurality of cavities 21c of one plate-shaped element 11 may extend separately from one end connected to the second electrode 33 to the other end. However, they may be collected and extended from the middle by being covered with a protective coating. The plurality of wiring members 35 extending from the plurality of plate-shaped elements 11 may extend separately from each other from one end connected to the second electrode 33 to the other end, or may be covered with a protective coating. It may be collected and extended from the middle by being separated or the like.
配線部材35は、キャビティ部材21に対して接合されていてもよい。また、この場合において、配線部材35が接合される位置及び長さ、並びに接合の方法等は適宜に設定されてよい。
The wiring member 35 may be joined to the cavity member 21 . Also, in this case, the position and length of the wiring member 35 to be joined, the joining method, and the like may be appropriately set.
図示の例では、配線部材35は、キャビティ21cの内壁に対して接合されている。この接合位置に加えて、又は代えて、例えば、配線部材35は、キャビティ部材21の素子基板19とは反対側の面に接合されていてもよいし、及び/又はキャビティ部材21の側面に接合されていてもよい。キャビティ21cの内壁以外の接合箇所において、1つの板状素子11の複数の第2電極33から延びる複数の配線部材35は、互いに個別にキャビティ部材21に対して接合されていてもよいし、共に保護被膜に覆われることなどによって纏められた状態でキャビティ部材21に対して接合されていてもよい。
In the illustrated example, the wiring member 35 is joined to the inner wall of the cavity 21c. In addition to or instead of this bonding position, for example, the wiring member 35 may be bonded to the surface of the cavity member 21 opposite to the element substrate 19 and/or to the side surface of the cavity member 21. may have been A plurality of wiring members 35 extending from a plurality of second electrodes 33 of one plate-like element 11 may be individually joined to the cavity member 21 at joints other than the inner wall of the cavity 21c. It may be joined to the cavity member 21 in a state where it is collected by being covered with a protective film or the like.
また、図示の例では、配線部材35は、第2接着剤71によってキャビティ部材21に対して接合されている。この他、例えば、特に図示しないが、配線部材35は、配線部材35の一部(例えば絶縁体35b又はこれを覆う不図示の保護被膜)が溶融されることによってキャビティ部材21に対して接合されていてもよい。図示の例では、第2接着剤71は、配線部材35とキャビティ部材21との間に介在して両者を接着している。このような接着に加えて、又は代えて、第2接着剤71は、配線部材35の上からキャビティ部材21を覆うことによって、配線部材35をキャビティ部材21に接着していてもよい。
Also, in the illustrated example, the wiring member 35 is joined to the cavity member 21 with the second adhesive 71 . In addition, for example, although not shown, the wiring member 35 is joined to the cavity member 21 by melting a part of the wiring member 35 (for example, the insulator 35b or a protective coating not shown covering it). may be In the illustrated example, the second adhesive 71 is interposed between the wiring member 35 and the cavity member 21 to bond them together. In addition to or instead of such adhesion, the second adhesive 71 may adhere the wiring member 35 to the cavity member 21 by covering the cavity member 21 from above the wiring member 35 .
第2接着剤71の材料は、有機材料であってもよいし、無機材料であってもよく、また、絶縁材料であってもよいし、導電材料であってもよい。例えば、第2接着剤71は、樹脂又は金属とされてよい。第2接着剤71は、第1接着剤37と同一の材料であってもよいし、異なる材料であってもよく、また、第1接着剤37とつながっていてもよいし、分離されていてもよい。第2接着剤71が第1接着剤37と同一材料からなり、かつ両者がつながっている場合、これらは製造過程において共に供給されるものであってもよい。
The material of the second adhesive 71 may be an organic material, an inorganic material, an insulating material, or a conductive material. For example, the second adhesive 71 may be resin or metal. The second adhesive 71 may be the same material as the first adhesive 37, or may be a different material, and may be connected to or separated from the first adhesive 37. good too. If the second adhesive 71 is made of the same material as the first adhesive 37 and the two are connected, they may be supplied together during the manufacturing process.
配線部材35は、キャビティ部材21に対する接合に加えて、又は代えて、支持体13に対して接合されていてもよい。また、この場合において、配線部材35が接合される位置及び長さ、並びに接合の方法等は適宜に設定されてよい。
The wiring member 35 may be bonded to the support 13 in addition to or instead of bonding to the cavity member 21 . Also, in this case, the position and length of the wiring member 35 to be joined, the joining method, and the like may be appropriately set.
図示の例では、配線部材35は、仕切部13fの頂面に対して接合されている。この接合位置に加えて、又は代えて、例えば、配線部材35は、仕切部13fの内壁に接合されていてもよいし、中央部65の患者101とは反対側の面に接合されていてもよいし、及び/又は縁部63の患者101とは反対側の面に接合されていてもよい。1つの板状素子11の複数の第2電極33から延びる複数の配線部材35、及び/又は複数の板状素子11から延びる複数の配線部材35は、互いに個別に支持体13に対して接合されていてもよいし、共に保護被膜に覆われることなどによって纏められた状態で支持体13に対して接合されていてもよい。
In the illustrated example, the wiring member 35 is joined to the top surface of the partition portion 13f. In addition to or instead of this joining position, for example, the wiring member 35 may be joined to the inner wall of the partition portion 13f, or may be joined to the surface of the central portion 65 opposite to the patient 101. and/or may be bonded to the side of edge 63 opposite patient 101 . The plurality of wiring members 35 extending from the plurality of second electrodes 33 of one plate-shaped element 11 and/or the plurality of wiring members 35 extending from the plurality of plate-shaped elements 11 are individually joined to the support 13 . Alternatively, they may be joined to the support 13 in a grouped state, such as by being covered with a protective coating.
また、図示の例では、配線部材35は、第3接着剤73によって支持体13に対して接合されている。この他、例えば、特に図示しないが、配線部材35は、配線部材35の一部(例えば絶縁体35b又はこれを覆う不図示の保護被膜)が溶融されることによって支持体13に対して接合されていてもよい。図示の例では、第3接着剤73は、配線部材35と支持体13との間に介在して両者を接着している。このような接着に加えて、又は代えて、第3接着剤73は、配線部材35の上から支持体13を覆うことによって、配線部材35を支持体13に接着していてもよい。
Also, in the illustrated example, the wiring member 35 is bonded to the support 13 with a third adhesive 73 . In addition, for example, although not shown, the wiring member 35 is joined to the support 13 by melting a part of the wiring member 35 (for example, the insulator 35b or a protective coating not shown covering it). may be In the illustrated example, the third adhesive 73 is interposed between the wiring member 35 and the support 13 to bond them together. In addition to or instead of such adhesion, the third adhesive 73 may adhere the wiring member 35 to the support 13 by covering the support 13 from above the wiring member 35 .
第3接着剤73の材料は、有機材料であってもよいし、無機材料であってもよく、また、絶縁材料であってもよいし、導電材料であってもよい。例えば、第3接着剤73は、樹脂又は金属とされてよい。第3接着剤73は、第1接着剤37及び/又は第2接着剤71と同一の材料であってもよいし、異なる材料であってもよく、また、第1接着剤37及び/又は第2接着剤71とつながっていてもよいし、分離されていてもよい。第3接着剤73が第1接着剤37及び/又は第2接着剤71と同一材料からなり、かつ両者がつながっている場合、これらは製造過程において共に供給されるものであってもよい。
The material of the third adhesive 73 may be an organic material, an inorganic material, an insulating material, or a conductive material. For example, the third adhesive 73 may be resin or metal. The third adhesive 73 may be the same material as the first adhesive 37 and/or the second adhesive 71, or may be a different material. 2 may be connected with the adhesive 71 or may be separated. If the third adhesive 73 is made of the same material as the first adhesive 37 and/or the second adhesive 71 and they are connected, they may be supplied together during the manufacturing process.
特に図示しないが、素子基板19のキャビティ部材21側の面は、適宜な位置(例えば外縁付近)にキャビティ部材21から露出する領域を有してよい。当該領域には、圧電体層27を貫通する貫通導体を介して第1電極31と接続されている端子が設けられてよい。この端子には、引出電極34と同様に、配線部材35が接続されてよい。すなわち、第1電極31に配線部材35が電気的に接続されてよい。この第1電極31に接続されている配線部材35についても、上述した第2電極33に接続されている配線部材35についての説明が適宜に援用されてよい。
Although not particularly shown, the surface of the element substrate 19 on the cavity member 21 side may have a region exposed from the cavity member 21 at an appropriate position (for example, near the outer edge). A terminal connected to the first electrode 31 via a penetrating conductor penetrating the piezoelectric layer 27 may be provided in the region. A wiring member 35 may be connected to this terminal in the same manner as the extraction electrode 34 . That is, the wiring member 35 may be electrically connected to the first electrode 31 . As for the wiring member 35 connected to the first electrode 31, the description of the wiring member 35 connected to the second electrode 33 may be used as appropriate.
例えば、第1電極31に接続されている配線部材35も、キャビティ部材21及び/又は支持体13に接合されてよい。その接合位置及び接合方法は任意である。複数の板状素子11の第1電極31に接続されている複数の配線部材35は、複数の板状素子11から不図示の回路基板又は不図示のコネクタに至るまでの間において、互いに別個に延びていてもよいし、途中から共に保護被膜に覆われることなどによって纏められて延びていてもよい。また、第1電極31に接続されている配線部材35と、第2電極33に接続されている配線部材35とは互いに別個に延びていてもよいし、途中から共に保護被膜に覆われることなどによって纏められて延びていてもよい。
For example, the wiring member 35 connected to the first electrode 31 may also be joined to the cavity member 21 and/or the support 13 . The joining position and joining method are arbitrary. A plurality of wiring members 35 connected to the first electrodes 31 of the plurality of plate-shaped elements 11 are separated from each other between the plurality of plate-shaped elements 11 and a circuit board (not shown) or a connector (not shown). It may be extended, or it may be collected and extended by being covered with a protective film along the way. Also, the wiring member 35 connected to the first electrode 31 and the wiring member 35 connected to the second electrode 33 may extend separately from each other, or may be covered with a protective film along the way. may be grouped together and extended.
(寸法等の一例)
既に述べたように、放射器具3において、超音波の周波数及び放射器具3の各部の寸法等は適宜に設定されてよい。以下に、一例を挙げる。放射器具3が生じる超音波の周波数は0.5MHz以上2MHz以下とされてよい。発生部7の直径(凹面7aの外縁を含む平面における直径)は、50mm以上200mm以下とされてよい。板状素子11の円相当径又は台形の1辺の長さは、5mm以上20mm以下とされてよい。振動素子15の円相当径は、0.2mm以上2mm以下とされてよい。素子基板19の厚さは、50μm以上200μm以下とされてよい。振動層23の厚さ及び圧電体層27の厚さのそれぞれの厚さは、前記の素子基板19の厚さと矛盾しない範囲で、20μm以上100μm以下とされてよい。第1導体層25(第1電極31)及び第2導体層29(第2電極33)それぞれの厚さは、0.05μm以上5μm以下とされてよい。支持体13の厚さは、素子基板19の厚さ以上とされてよい。
(Example of dimensions, etc.)
As already described, in the radiation device 3, the frequency of the ultrasonic waves, the dimensions of each part of the radiation device 3, and the like may be appropriately set. An example is given below. The frequency of the ultrasonic waves generated by the radiation instrument 3 may be 0.5 MHz or more and 2 MHz or less. The diameter of the generating portion 7 (diameter on a plane including the outer edge of the concave surface 7a) may be 50 mm or more and 200 mm or less. The equivalent circle diameter of the plate-shaped element 11 or the length of one side of the trapezoid may be 5 mm or more and 20 mm or less. The equivalent circle diameter of the vibration element 15 may be 0.2 mm or more and 2 mm or less. The thickness of the element substrate 19 may be 50 μm or more and 200 μm or less. Each of the thickness of the vibration layer 23 and the thickness of the piezoelectric layer 27 may be 20 μm or more and 100 μm or less within a range consistent with the thickness of the element substrate 19 . The thickness of each of the first conductor layer 25 (first electrode 31) and the second conductor layer 29 (second electrode 33) may be 0.05 μm or more and 5 μm or less. The thickness of the support 13 may be greater than or equal to the thickness of the element substrate 19 .
(袋)
図1に戻って、袋9の形状、大きさ及び材料は適宜に設定されてよい。例えば、袋9の形状は、球形等の全体として外側に膨らむ形状とされてよい。また、例えば、放射器具3が人体の特定の部位を対象としたものである場合においては、当該特定の部位の凹部及び/又は凸部に合わせて凸部及び/又は凹部を有する形状であってもよい。
(bag)
Returning to FIG. 1, the shape, size and material of the bag 9 may be set appropriately. For example, the shape of the bag 9 may be a shape that bulges outward as a whole, such as a sphere. In addition, for example, when the radiation device 3 is intended for a specific part of the human body, it should have a shape having convex parts and/or concave parts corresponding to the concave parts and/or convex parts of the specific part. good too.
袋9の材料は、少なくとも、液体LQを通さない性質(いわゆる遮水性)及び可撓性を有している。また、袋9の材料は、弾性体であってもよい。例えば、袋9の材料として、熱硬化性エラストマー(いわゆるゴム)、熱可塑性エラストマー(狭義のエラストマー)及びこれらのエラストマーを含まない樹脂(狭義の樹脂。ただし、可撓性を有するもの)が用いられてよい。熱硬化性エラストマーとしては、加硫ゴム(狭義のゴム)及び熱硬化性樹脂系エラストマーを挙げることができる。
The material of the bag 9 has at least the property of impermeability to the liquid LQ (so-called water impermeability) and flexibility. Moreover, the material of the bag 9 may be an elastic body. For example, as the material of the bag 9, thermosetting elastomer (so-called rubber), thermoplastic elastomer (narrowly defined elastomer), and resin not containing these elastomers (narrowly defined resin, but having flexibility) are used. you can Thermosetting elastomers include vulcanized rubber (rubber in a narrow sense) and thermosetting resin-based elastomers.
袋9は、既述のように、少なくとも、超音波装置1の使用時において液体LQが封入されている。袋9(放射器具3)は、例えば、流通段階で液体LQが封入されているものであってもよいし、使用時に液体LQが封入されるものであってもよい。また、袋9(放射器具3)は、例えば、液体LQを袋9内に供給(及び/又は排出)するための開閉可能なポートを有さないものであってもよいし、有しているものであってもよい。ポートの開閉構造には、公知の種々のものが利用されてよい。
As described above, the bag 9 contains the liquid LQ at least when the ultrasonic device 1 is used. The bag 9 (radiation device 3) may be, for example, filled with the liquid LQ during distribution, or may be filled with the liquid LQ during use. Further, the bag 9 (radiation device 3) may or may not have an openable/closable port for supplying (and/or discharging) the liquid LQ into the bag 9, for example. can be anything. Various known structures may be used for the opening/closing structure of the port.
袋9は、発生部7側に開口9aを有している。そして、発生部7のうち、凹面7aを含む一部は、開口9aを介して袋9内の液体LQに接している。一方、発生部7の凹面7aとは反対側の面を含む一部は、袋9の液体LQに接しておらず、放射器具3の周囲の気体(例えば空気)に接している。従って、振動素子15においては、患者101側の第1素子面15aが液体LQに接しており、その反対側の第2素子面15bが気体(例えば空気)に接している。開口9aの縁部と、発生部7との間からの液体LQの漏れを低減するための構造は適宜なものとされてよい。
The bag 9 has an opening 9a on the generator 7 side. A portion of the generator 7 including the concave surface 7a is in contact with the liquid LQ in the bag 9 through the opening 9a. On the other hand, a portion of the generator 7 including the surface opposite to the concave surface 7a is not in contact with the liquid LQ of the bag 9, but is in contact with the gas (for example, air) around the radiation device 3. FIG. Therefore, in the vibrating element 15, the first element surface 15a on the patient 101 side is in contact with the liquid LQ, and the second element surface 15b on the opposite side is in contact with gas (for example, air). The structure for reducing the leakage of the liquid LQ from between the edge of the opening 9a and the generating portion 7 may be made as appropriate.
第1素子面15aに接する物質(本実施形態では例えば空気)の物性値と、第2素子面15bに接する物質(本実施形態では液体LQ)の物性値との関係は適宜に設定されてよい。例えば、第2素子面15bに接する物質(別の観点ではキャビティ21cを満たす物質)の熱伝導率は、第1素子面15aに接する物質(別の観点では振動層23に接する物質)の熱伝導率よりも小さくされてよい。
The relationship between the physical property values of the substance in contact with the first element surface 15a (for example, air in this embodiment) and the physical property value of the substance in contact with the second element surface 15b (liquid LQ in this embodiment) may be set as appropriate. . For example, the thermal conductivity of the substance in contact with the second element surface 15b (the substance that fills the cavity 21c from another point of view) is the thermal conductivity of the substance in contact with the first element surface 15a (the substance in contact with the vibration layer 23 from another point of view). rate.
(装置本体)
装置本体5は、例えば、放射器具3の駆動及びその制御を行う駆動制御部41と、放射器具3を移動させる移動部43と、ユーザの入力操作を受け付ける入力部45と、ユーザに情報を提示する出力部47とを有している。
(device body)
The apparatus main body 5 includes, for example, a drive control section 41 for driving and controlling the radiation instrument 3, a moving section 43 for moving the radiation instrument 3, an input section 45 for receiving user's input operation, and presenting information to the user. and an output unit 47 for outputting.
駆動制御部41は、例えば、ケーブル49を介して発生部7に接続されている。駆動制御部41は、超音波の発生に係る信号を発生部7に入力する駆動部51と、駆動部51を制御する制御部53とを有している。
The drive controller 41 is connected to the generator 7 via a cable 49, for example. The drive control unit 41 has a drive unit 51 that inputs a signal related to the generation of ultrasonic waves to the generation unit 7 and a control unit 53 that controls the drive unit 51 .
超音波を発生させるために第1電極31及び第2電極33に駆動信号を入力する動作に関して、駆動部51と発生部7内の電気回路との役割分担は適宜に設定されてよい。ここでは、説明を簡単にするために、発生部7の電気回路は、駆動部51からの信号を第1電極31及び第2電極33に伝達するだけの役割を有するものとして説明する。ただし、以下に説明する駆動部51の機能の少なくとも一部は、発生部7に設けられてもよい。
Regarding the operation of inputting drive signals to the first electrode 31 and the second electrode 33 to generate ultrasonic waves, the role sharing between the driving section 51 and the electric circuit in the generating section 7 may be appropriately set. Here, for the sake of simplicity of explanation, the electric circuit of the generating section 7 will be explained as having a role of only transmitting the signal from the driving section 51 to the first electrode 31 and the second electrode 33 . However, at least part of the functions of the driving unit 51 described below may be provided in the generating unit 7 .
駆動部51は、例えば、商用電源等からの電力を制御部53によって指定された波形(例えば周波数及び電圧(振幅))を有する交流電力に変換して第1電極31及び第2電極33に入力する。駆動信号は、放射を意図している超音波の周波数と概ね同等の周波数を有するとともに、意図している超音波の振幅に対応する電圧を有している交流電力である。駆動信号は、矩形波(パルス)、正弦波、三角波又は鋸波のように適宜な形状とされてよい。
For example, the drive unit 51 converts power from a commercial power supply or the like into AC power having a waveform (for example, frequency and voltage (amplitude)) specified by the control unit 53 and inputs the power to the first electrode 31 and the second electrode 33. do. The drive signal is AC power having a frequency approximately equal to that of the ultrasonic waves intended to be emitted and having a voltage corresponding to the amplitude of the ultrasonic waves intended to be emitted. The drive signal may be of any suitable shape, such as a square wave (pulse), sine wave, triangular wave or sawtooth wave.
制御部53は、特に図示しないが、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)及び外部記憶装置等を含むコンピュータを含んで構成されている。CPUがROM及び/又は外部記憶装置に記憶されているプログラムを実行することによって、各種の制御を行う機能部が構築される。制御部53は、例えば、入力部45からの信号に基づいて、駆動部51が出力する駆動信号の波形(例えば周波数及び電圧(振幅))を設定し、また、駆動部51からの駆動信号の出力の開始及び停止を制御する。
The control unit 53 includes a computer including a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an external storage device, etc., although not shown. Functional units that perform various controls are constructed by the CPU executing programs stored in the ROM and/or the external storage device. For example, based on the signal from the input unit 45, the control unit 53 sets the waveform (e.g., frequency and voltage (amplitude)) of the drive signal output from the drive unit 51, and also controls the waveform of the drive signal from the drive unit 51. Controls the start and stop of output.
移動部43は、例えば、特に図示しないが、放射器具3を保持する保持機構と、当該保持機構に放射器具3を移動させるための動力を付与する駆動源(例えばモータ)とを含んで構成されている。このような移動部43は、例えば、多関節ロボット、スカラロボット又は直交ロボットと同様の構成とされてよい。移動部43は、制御部53からの制御指令に基づいて放射器具3を患者101に対して相対移動させる。この相対移動は、例えば、放射器具3を患者101に近づける移動、及び/又は超音波の焦点を患部103に位置させるための位置決めのための移動を含んでよい。制御部53は、入力部45からの信号に基づいて、及び/又は患部103の位置等を特定する不図示のセンサからの信号に基づいて移動部43を制御する。なお、移動部43が設けられず、又は移動部43のうちの駆動源が設けられず、人力によって放射器具3が運搬及び位置決めされても構わない。
The moving unit 43 includes, for example, although not shown, a holding mechanism that holds the radiation instrument 3 and a drive source (for example, a motor) that imparts power to the holding mechanism to move the radiation instrument 3. ing. Such a moving part 43 may be configured similarly to, for example, an articulated robot, a SCARA robot, or an orthogonal robot. The moving unit 43 relatively moves the radiation instrument 3 with respect to the patient 101 based on the control command from the control unit 53 . This relative movement may include, for example, movement to bring the radiation instrument 3 closer to the patient 101 and/or movement for positioning to locate the focal point of the ultrasound at the affected area 103 . The control unit 53 controls the moving unit 43 based on a signal from the input unit 45 and/or based on a signal from a sensor (not shown) that specifies the position of the affected area 103 or the like. It should be noted that the moving part 43 may not be provided, or the driving source of the moving part 43 may not be provided, and the radiation instrument 3 may be transported and positioned by human power.
入力部45は、例えば、キーボード、マウス、機械式スイッチ及び/又はタッチパネルを含んで構成されている。入力部45は、例えば、放射器具3から放射する超音波の周波数及び振幅を設定するための操作、並びに超音波の放射の開始及び停止を指示するための操作を受け付ける。出力部47は、例えば、表示装置及び/又はスピーカを含んで構成されている。出力部47は、例えば、現時点で設定されている超音波の周波数及び振幅の情報等を提示する。
The input unit 45 includes, for example, a keyboard, mouse, mechanical switch and/or touch panel. The input unit 45 receives, for example, an operation for setting the frequency and amplitude of the ultrasonic waves emitted from the emitting instrument 3 and an operation for instructing the start and stop of the emission of ultrasonic waves. The output unit 47 includes, for example, a display device and/or a speaker. The output unit 47 presents, for example, information such as the frequency and amplitude of the ultrasonic waves set at the present time.
以上のとおり、本実施形態では、超音波放射器具3は、素子基板19と、キャビティ部材21とを有している。素子基板19は、厚み方向の一方側に面している第1面19a及び厚み方向の他方側に面している第2面19bを有しているとともに、第1面19aに沿う方向における複数の位置に、超音波を生成する振動を生じる複数の振動素子15を有している。キャビティ部材21は、複数の振動素子15に個別に重なっている複数のキャビティ21cを有している。複数の振動素子15それぞれは、圧電体層27と、第1電極31と、第2電極33と、振動層23とを有している。第1電極31は、圧電体層27に対して第1面19a側に重なっている。第2電極33は、圧電体層27に対して第2面19b側に重なっている。振動層23は、第1電極31に対して第1面19a側に重なっている。振動層23は、圧電体層27の第1面19aに沿う伸長を規制して振動素子15を第2面19b側へ撓ませる強度、及び圧電体層27の第1面19aに沿う収縮を規制して振動素子15を第1面19a側への撓ませる強度の少なくとも一方を有している。キャビティ部材21は、素子基板19に対して第2面19b側に重なっている。
As described above, in this embodiment, the ultrasonic wave emitting instrument 3 has the element substrate 19 and the cavity member 21 . The element substrate 19 has a first surface 19a facing one side in the thickness direction and a second surface 19b facing the other side in the thickness direction. has a plurality of vibrating elements 15 that produce vibrations that generate ultrasonic waves. The cavity member 21 has a plurality of cavities 21 c individually overlapping the plurality of vibrating elements 15 . Each of the vibration elements 15 has a piezoelectric layer 27 , a first electrode 31 , a second electrode 33 and a vibration layer 23 . The first electrode 31 overlaps the piezoelectric layer 27 on the first surface 19a side. The second electrode 33 overlaps the piezoelectric layer 27 on the second surface 19b side. The vibration layer 23 overlaps the first electrode 31 on the first surface 19a side. The vibration layer 23 regulates the extension along the first surface 19a of the piezoelectric layer 27 to bend the vibration element 15 toward the second surface 19b, and also regulates the contraction of the piezoelectric layer 27 along the first surface 19a. and at least one of the strength to bend the vibrating element 15 toward the first surface 19a. The cavity member 21 overlaps the element substrate 19 on the second surface 19b side.
従って、例えば、振動素子15同士の干渉を低減することができる。具体的には、例えば、以下のとおりである。素子基板19においては、圧電体層27の平面方向における伸長及び/又は収縮(伸縮)によって振動素子15の撓み変形が生じる。キャビティ部材21が素子基板19に対して圧電体層27側に接合されていると、キャビティ部材21が素子基板19に対して振動層23側に接合されている態様に比較して、キャビティ部材21によって上記の伸縮に係る干渉を低減しやすい。ひいては、超音波の生成に係る振動に関して、振動素子15同士の干渉を低減することができる。そして、振動素子15同士の干渉を低減することによって、例えば、振動エネルギーの損失を低減することができる。また、例えば、超音波の周波数にずれが生じる蓋然性を低減することができる。
Therefore, for example, interference between the vibrating elements 15 can be reduced. Specifically, for example, it is as follows. In the element substrate 19 , bending deformation of the vibrating element 15 occurs due to extension and/or contraction (expansion and contraction) of the piezoelectric layer 27 in the planar direction. When the cavity member 21 is bonded to the element substrate 19 on the piezoelectric layer 27 side, the cavity member 21 is bonded to the element substrate 19 on the vibration layer 23 side. It is easy to reduce the interference related to the expansion and contraction. As a result, it is possible to reduce interference between the vibration elements 15 with respect to vibrations associated with the generation of ultrasonic waves. By reducing the interference between the vibrating elements 15, for example, loss of vibration energy can be reduced. Also, for example, it is possible to reduce the probability of deviation in the frequency of the ultrasonic waves.
また、本実施形態では、放射器具3は、複数の板状素子11と、支持体13とを有している。複数の板状素子11は、素子基板19と、キャビティ部材21とをそれぞれ有している。支持体13は、複数の第1面19a又は複数の第2面19b(本実施形態では前者)が互いに異なる方向から同一の位置(患部103)に向けられる配置で複数の板状素子11を保持している。
Moreover, in this embodiment, the radiation instrument 3 has a plurality of plate-like elements 11 and a support 13 . Each of the plate-like elements 11 has an element substrate 19 and a cavity member 21 . The support 13 holds the plate-like elements 11 in such a manner that the plurality of first surfaces 19a or the plurality of second surfaces 19b (the former in this embodiment) face the same position (affected area 103) from different directions. are doing.
この場合、例えば、超音波を放射する凹面7aは、一体的に形成されるのではなく、複数の板状素子11によって構成される。その結果、例えば、発生部7の製造方法を容易化することができる。例えば、板状素子11が平板状である場合においては、通常の回路基板等を作製する方法と同様の方法によって板状素子11を作製することができる。
In this case, for example, the concave surface 7a that radiates ultrasonic waves is not formed integrally, but is composed of a plurality of plate-like elements 11. As shown in FIG. As a result, for example, the method of manufacturing the generating portion 7 can be simplified. For example, when the plate-like element 11 is flat, the plate-like element 11 can be produced by a method similar to that for producing a normal circuit board or the like.
また、例えば、各板状素子11が複数の振動素子15を有していることから、板状素子11の設計の自由度が向上する。具体的には、例えば、以下のとおりである。板状素子11全体が振動する態様の場合、板状素子11の面積が大きくなるほど、板状素子11の共振周波数は低くなる。従って、板状素子11の所定の振動モードの共振周波数と超音波の所望の駆動周波数とを近づける観点において、板状素子11の大きさは制限される。一方、本実施形態では、振動素子15の共振周波数を超音波の駆動周波数に近づければよいから、板状素子11の面積を大きくすることができる。
Further, for example, since each plate-shaped element 11 has a plurality of vibration elements 15, the degree of freedom in designing the plate-shaped element 11 is improved. Specifically, for example, it is as follows. In the case where the plate-like element 11 as a whole vibrates, the resonance frequency of the plate-like element 11 decreases as the area of the plate-like element 11 increases. Therefore, the size of the plate-like element 11 is limited from the viewpoint of bringing the resonance frequency of the predetermined vibration mode of the plate-like element 11 closer to the desired drive frequency of the ultrasonic wave. On the other hand, in the present embodiment, the resonance frequency of the vibrating element 15 can be brought close to the driving frequency of the ultrasonic waves, so the area of the plate-like element 11 can be increased.
また、本実施形態では、板状素子11は、平板状である。
Further, in this embodiment, the plate-like element 11 is flat.
この場合、例えば、既述のように、通常の回路基板の製造方法を板状素子11の製造方法に適用することができるなど、発生部7の製造方法が容易化される。また、例えば、超音波を比較的広い集束領域へ照射することができる。
In this case, for example, as described above, the method of manufacturing the generating portion 7 is facilitated, such as by applying the method of manufacturing a normal circuit board to the method of manufacturing the plate-shaped element 11 . Also, for example, ultrasonic waves can be applied to a relatively wide focal region.
図8(a)及び図8(b)は、上記の広い集束領域への超音波の照射の効果を説明するための模式図である。具体的には、図8(a)及び図8(b)は、本実施形態及び他の例における超音波の集束の様子を模式的に示している。
FIGS. 8(a) and 8(b) are schematic diagrams for explaining the effect of irradiating the above-described wide focal region with ultrasonic waves. Specifically, FIGS. 8A and 8B schematically show how ultrasonic waves are focused in this embodiment and another example.
まず、他の例として、図8(b)に示すように、曲面状の放射面151aを有する素子151を考える。放射面151aは、例えば、一枚の板状のレンズ部材によって構成されており、レンズ部材の背後に複数の振動素子15(厳密には振動素子15に相当するもの。ここでは不図示。)が配列されている。そして、レンズ部材は、複数の振動素子15が生じた超音波を焦点P1に集束させる。焦点P1は、理論上は点であり、比較的狭い範囲に超音波が集束される。
First, as another example, consider an element 151 having a curved radiation surface 151a as shown in FIG. 8(b). The radiation surface 151a is composed of, for example, one plate-like lens member, and a plurality of vibration elements 15 (strictly speaking, equivalent to the vibration elements 15; not shown here) behind the lens member. arrayed. Then, the lens member focuses the ultrasonic waves generated by the plurality of transducer elements 15 to the focal point P1. The focus P1 is theoretically a point, and the ultrasonic waves are focused in a relatively narrow range.
一方、図8(a)に示すように、板状素子11から照射された超音波は、理想的には、板状素子11から放射されたそのままの幅(ビームの幅)で集束領域R1へ照射される。そして、複数の板状素子11の超音波が集束される。従って、集束領域R1は、理論上は、板状素子11から放射された超音波の幅と同程度の幅を有する領域となる。そして、この集束領域R1の幅内では、超音波の強度は概ね同等である。患部103の大きさ及び疾患の種類等によっては、このような集束領域R1の形成が効率的及び/又は安全である。
On the other hand, as shown in FIG. 8A, the ultrasonic waves emitted from the plate-like element 11 ideally reach the focusing region R1 with the same width (beam width) emitted from the plate-like element 11. be irradiated. Then, the ultrasonic waves of the plurality of plate-like elements 11 are focused. Therefore, the focused region R1 theoretically becomes a region having a width approximately equal to the width of the ultrasonic waves emitted from the plate-like element 11. FIG. Within the width of this convergence region R1, the intensity of the ultrasonic waves is approximately the same. Depending on the size of the affected area 103, the type of disease, etc., formation of such a focused region R1 is efficient and/or safe.
ここで、既に述べたように、本実施形態では、各板状素子11が複数の振動素子15を有していることから、板状素子11の面積は、超音波の周波数(別の観点では振動素子15の共振周波数)とは別個に設定可能である。その結果、例えば、所望の超音波の周波数と所望のビーム幅(板状素子11の面積)との組み合わせを得ることが容易である。
Here, as already described, in the present embodiment, each plate-shaped element 11 has a plurality of transducer elements 15. Therefore, the area of the plate-shaped element 11 is determined by the frequency of ultrasonic waves (from another point of view, It can be set separately from the resonance frequency of the vibrating element 15). As a result, for example, it is easy to obtain a combination of a desired ultrasonic frequency and a desired beam width (area of the plate-like element 11).
また、本実施形態では、複数の第1面19a及び複数の第2面19bのうち、複数の第1面が放射面11aとして同一の位置(集束領域R1)に向けられている。
Further, in the present embodiment, among the plurality of first surfaces 19a and the plurality of second surfaces 19b, the plurality of first surfaces face the same position (convergence region R1) as the radiation surface 11a.
この場合、例えば、複数の第2面19bが同一の位置に向けられている態様(当該態様も本開示に係る技術に含まれてよい。)に比較して、構成を簡素化しやすい。例えば、本実施形態とは逆に、第2面19bを患部103に向ける場合、液体LQがキャビティ21c内に位置することになる。従って、例えば、キャビティ21c内に露出している電極(ここでは第2電極33)を絶縁膜で覆う必要性が高くなる。一方、本実施形態のように、第1面19aを患部103に向ける場合、液体LQは、振動層23に接触するから、絶縁膜によって第2電極33を覆う必要性を低減したり、又はそのような絶縁膜の材料及び厚さに係る自由度を向上させたりすることができる。なお、本実施形態とは逆に、第2面19bを患部103に向ける場合においては、例えば、キャビティ21cによって超音波の指向性を調整することができるという効果が奏される。
In this case, for example, compared to a mode in which the plurality of second surfaces 19b face the same position (this mode may also be included in the technology according to the present disclosure), the configuration is easier to simplify. For example, contrary to the present embodiment, when the second surface 19b faces the affected area 103, the liquid LQ is positioned inside the cavity 21c. Therefore, for example, it becomes more necessary to cover the electrode (here, the second electrode 33) exposed in the cavity 21c with an insulating film. On the other hand, when the first surface 19a faces the affected area 103 as in the present embodiment, the liquid LQ contacts the vibrating layer 23, so the need to cover the second electrode 33 with an insulating film is reduced, or the necessity thereof is reduced. It is possible to improve the degree of freedom regarding the material and thickness of such an insulating film. Contrary to the present embodiment, when the second surface 19b faces the affected part 103, for example, the cavity 21c can be used to adjust the directivity of the ultrasonic waves.
また、本実施形態では、圧電体層27、第1電極31及び振動層23それぞれは、複数の振動素子15に亘って隙間無く広がっている。また、複数の第2電極33は、互いに間隔を空けて複数の振動素子15に個別に位置している。
Further, in this embodiment, the piezoelectric layer 27, the first electrode 31, and the vibration layer 23 each extend over the plurality of vibration elements 15 without gaps. Also, the plurality of second electrodes 33 are individually positioned on the plurality of vibrating elements 15 at intervals.
この場合、例えば、圧電体層27、第1電極31及び振動層23の少なくともいずれか一つが振動素子15毎に設けられている態様(当該態様も本開示に係る技術に含まれてよい)に比較して、振動素子15同士の干渉が生じやすいから、当該干渉の低減に上述した効果が有効である。また、例えば、圧電体層27、第1電極31及び振動層23の構成が簡素であり、また、素子基板19の剛性も確保しやすい。一方で、例えば、複数の第2電極33を個別電極とすることによって、振動素子15同士の干渉を低減して超音波の周波数の精度を向上させることができる。実施形態とは逆に、圧電体層27と振動層23との間に位置する第1電極31を個別電極とし、圧電体層27の振動層23とは反対側(患者101とは反対側)に位置する第2電極33を共通電極とした態様(当該態様も本開示に係る技術に含まれてよい)に比較して、例えば、第1電極31及び第2電極33を配線部材35に接続するための素子基板19内の導体の配置を簡素化しやすい。さらに、第2面19b(第2電極33側)が患者101とは反対側であることによって、例えば、個別電極毎に配線部材35によって患者101とは反対側へ熱を逃がすことができる。
In this case, for example, at least one of the piezoelectric layer 27, the first electrode 31, and the vibration layer 23 is provided for each vibration element 15 (this mode may also be included in the technology according to the present disclosure). In comparison, since interference between the vibrating elements 15 is more likely to occur, the effect described above is effective in reducing the interference. Further, for example, the piezoelectric layer 27, the first electrode 31, and the vibration layer 23 have a simple configuration, and the rigidity of the element substrate 19 can be easily secured. On the other hand, for example, by using the plurality of second electrodes 33 as individual electrodes, it is possible to reduce the interference between the transducer elements 15 and improve the accuracy of the frequency of the ultrasonic waves. Contrary to the embodiment, the first electrode 31 positioned between the piezoelectric layer 27 and the vibration layer 23 is used as an individual electrode, and the side of the piezoelectric layer 27 opposite to the vibration layer 23 (the side opposite to the patient 101). In comparison with the aspect (this aspect may also be included in the technology according to the present disclosure) in which the second electrode 33 located at the position is a common electrode, for example, the first electrode 31 and the second electrode 33 are connected to the wiring member 35 It is easy to simplify the arrangement of conductors in the element substrate 19 for the purpose. Furthermore, since the second surface 19b (second electrode 33 side) is on the side opposite to the patient 101, for example, heat can be released to the side opposite to the patient 101 by the wiring member 35 for each individual electrode.
また、本実施形態では、キャビティ部材21の線膨張率は、圧電体層27の線膨張率よりも大きくされてよい。
Further, in the present embodiment, the coefficient of linear expansion of the cavity member 21 may be made larger than the coefficient of linear expansion of the piezoelectric layer 27 .
この場合、例えば、第1面19a(圧電体層27側)が集束領域R1(患部103)に向けられている態様において、超音波の集束性が低下する蓋然性を低減できる。具体的には、例えば、キャビティ部材21と圧電体層27とを加熱して接合することを考える。例えば、熱硬化性樹脂によって両者を接合することを考える。この場合において、接合後、温度が低下すると、圧電体層27は、全体としてはキャビティ部材21から圧縮力を受けるが、振動素子15においてはキャビティ部材21のキャビティ21c間の部分から引っ張り力を受ける。その結果、振動素子15は第1素子面15a側が凹となるように撓む。ひいては、第1素子面15aから放射される超音波を集束させることができる。
In this case, for example, in a mode in which the first surface 19a (piezoelectric layer 27 side) faces the focusing region R1 (affected area 103), the probability of deterioration in the focusing performance of ultrasonic waves can be reduced. Specifically, for example, consider heating and bonding the cavity member 21 and the piezoelectric layer 27 . For example, consider joining them with a thermosetting resin. In this case, when the temperature drops after bonding, the piezoelectric layer 27 receives compressive force from the cavity member 21 as a whole, but the vibrating element 15 receives tensile force from the portion between the cavities 21c of the cavity member 21. . As a result, the vibrating element 15 bends so that the first element surface 15a side becomes concave. As a result, the ultrasonic waves radiated from the first element surface 15a can be focused.
また、本実施形態では、キャビティ部材21の熱伝導率は、キャビティ21c内を満たす物質(例えば空気)の熱伝導率よりも大きくされてよい。
Further, in the present embodiment, the thermal conductivity of the cavity member 21 may be made higher than the thermal conductivity of the substance (for example, air) that fills the cavity 21c.
この場合、例えば、キャビティ21c内に位置する第2電極33及び配線部材35の熱をキャビティ21cの外部へ逃がしやすくなる。第2電極33及び配線部材35の熱は、例えば、これらに数mA~数十mAの電流が流れることによって生じる。第2電極33及び配線部材35から熱を逃がし、これらの温度上昇を低減することによって、例えば、これらの抵抗値が上昇する蓋然性を低減することができる。ひいては、消費電力が増大する蓋然性を低減したり、及び/又は音圧が低下する蓋然性を低減したりすることができる。
In this case, for example, the heat of the second electrode 33 and the wiring member 35 positioned inside the cavity 21c can be easily released to the outside of the cavity 21c. The heat of the second electrode 33 and the wiring member 35 is generated, for example, by a current of several mA to several tens of mA flowing through them. By allowing heat to escape from the second electrode 33 and the wiring member 35 and reducing their temperature rise, for example, the probability that their resistance values will rise can be reduced. As a result, it is possible to reduce the probability that power consumption will increase and/or reduce the probability that sound pressure will decrease.
また、本実施形態では、キャビティ21c内を満たす物質の熱伝導率は、複数の振動素子15に対して第1面19a側から接する物質(本実施形態では液体LQ)の熱伝導率よりも小さくされてよい。
Further, in the present embodiment, the thermal conductivity of the substance filling the cavity 21c is smaller than the thermal conductivity of the substance (liquid LQ in this embodiment) in contact with the plurality of vibrating elements 15 from the first surface 19a side. may be
この場合、例えば、キャビティ21c内の放熱性が相対的に低いということであり、上述したキャビティ部材21による放熱性向上の効果が有効である。
In this case, for example, the heat dissipation in the cavity 21c is relatively low, and the effect of improving the heat dissipation by the cavity member 21 described above is effective.
また、本実施形態では、キャビティ部材21と支持体13とが接合されている。
Further, in this embodiment, the cavity member 21 and the support 13 are joined together.
上記のように、本実施形態では、キャビティ部材21の熱伝導率が相対的に高くされていることによって、キャビティ21c内の放熱性が向上し、ひいては、種々の効果が奏される。そして、キャビティ部材21と支持体13とが接合されていることによって、キャビティ部材21を伝わる熱を支持体13へ逃がすことができ、キャビティ21c内の放熱性が更に向上し、ひいては、上述した種々の効果が向上する。
As described above, in the present embodiment, since the thermal conductivity of the cavity member 21 is relatively high, heat dissipation in the cavity 21c is improved, and various effects are achieved. Since the cavity member 21 and the support 13 are bonded together, the heat transmitted through the cavity member 21 can be released to the support 13, thereby further improving the heat dissipation in the cavity 21c. improves the effectiveness of
また、本実施形態では、放射器具3は、配線部材35を有している。配線部材35は、第1電極31に接続されている配線導体35a及び第2電極33に接続されている配線導体35aの少なくとも一方を含み、支持体13に接合されている。
Moreover, in this embodiment, the radiation instrument 3 has a wiring member 35 . The wiring member 35 includes at least one of a wiring conductor 35 a connected to the first electrode 31 and a wiring conductor 35 a connected to the second electrode 33 , and is joined to the support 13 .
この場合、例えば、第1電極31、第2電極33及び/又は配線導体35aにおいて生じる上述した熱を配線部材35から支持体13へ逃がしやすくなる。その結果、例えば、既述のように、第1電極31、第2電極33及び/又は配線導体35aの抵抗値を下げ、消費電力の低減及び音圧の向上を図ることができる。
In this case, for example, the heat generated in the first electrode 31 , the second electrode 33 and/or the wiring conductor 35a can be easily released from the wiring member 35 to the support 13 . As a result, for example, as described above, the resistance value of the first electrode 31, the second electrode 33 and/or the wiring conductor 35a can be reduced, thereby reducing power consumption and improving sound pressure.
(変形例)
図9(a)は、複数の第2電極33(別の観点では個別電極)の接続構造に関して変形例を示す模式的な平面図である。図9(b)は図9(a)のIX-IX線における断面図である。
(Modification)
FIG. 9A is a schematic plan view showing a modification of the connection structure of the plurality of second electrodes 33 (separate electrodes from another point of view). FIG. 9(b) is a sectional view taken along line IX-IX of FIG. 9(a).
実施形態の説明でも言及したように、第2導体層29に含まれる複数の第2電極33は、第2導体層29が含む複数の層状配線75によって互いに接続されていてよく、図9(a)及び図9(b)は、そのような構造の一例を示している。複数の層状配線75の位置及び複数の第2電極33の接続関係は適宜に設定されてよい。図示の例では、複数の層状配線75は、紙面上下方向に並んでいる複数の第2電極33同士を直列に接続しているとともに、その直列に接続された第2電極33を含む列同士を並列に接続している。そして、これらの互いに接続された複数の第2電極33は、第2導体層29が含むパッド状の端子77に接続されている。
As mentioned in the description of the embodiment, the plurality of second electrodes 33 included in the second conductor layer 29 may be connected to each other by the plurality of layered wirings 75 included in the second conductor layer 29. ) and FIG. 9(b) show an example of such a structure. The positions of the plurality of layered wirings 75 and the connection relationship of the plurality of second electrodes 33 may be appropriately set. In the illustrated example, the plurality of layered wirings 75 connect in series the plurality of second electrodes 33 arranged in the vertical direction of the paper, and connect the columns including the serially connected second electrodes 33 to each other. connected in parallel. These mutually connected second electrodes 33 are connected to pad-shaped terminals 77 included in the second conductor layer 29 .
特に図示しないが、キャビティ部材21は、例えば、層状配線75の厚さよりも厚い不図示の接着剤によって圧電体層27に接着されており、層状配線75に対して直接に、又は接着剤を介して間接に層状配線75に重なっている。ただし、キャビティ部材21の圧電体層27側の面に、層状配線75が収容される凹溝が形成されていてもよい。
Although not particularly shown, the cavity member 21 is adhered to the piezoelectric layer 27 by, for example, an adhesive (not shown) that is thicker than the thickness of the layered wiring 75. The cavity member 21 is attached directly to the layered wiring 75 or via the adhesive. It overlaps the layered wiring 75 indirectly. However, a concave groove for accommodating the layered wiring 75 may be formed on the surface of the cavity member 21 on the piezoelectric layer 27 side.
キャビティ部材21は、例えば、端子77を露出させるように、素子基板19に重ならない空所21d(例えば切欠き又は開口)を有している。空所21d内においては、キャビティ21c内と同様に、端子77と配線部材35の配線導体35aとがバンプ39によって接合されている。ここでは、配線部材35は、図7に例示した態様とは異なり、空所21dの壁面には接合されずに、キャビティ部材21の圧電体層27とは反対側の面に接合されている。ただし、実施形態の説明においても言及したように、配線部材35は、上記の面に加えて、又は代えて、空所21dの壁面に接合されていてもよい。
The cavity member 21 has, for example, a space 21d (for example, a notch or opening) that does not overlap the element substrate 19 so as to expose the terminals 77. As shown in FIG. In the space 21d, the terminal 77 and the wiring conductor 35a of the wiring member 35 are joined by the bump 39 as in the cavity 21c. 7, the wiring member 35 is not joined to the wall surface of the cavity 21d, but is joined to the surface of the cavity member 21 opposite to the piezoelectric layer 27. As shown in FIG. However, as mentioned in the description of the embodiment, the wiring member 35 may be joined to the wall surface of the cavity 21d in addition to or instead of the above surface.
この変形例からも明らかなように、複数の個別電極(ここでは第2電極33)は、互いに完全に分離されている必要は無い。複数の個別電極は、互いに間隔を空けていればよい。換言すれば、複数の個別電極は、その間に導体層(ここでは第2導体層29)の非配置領域を挟んでいればよい。例えば、図示の例では、紙面上下方向に並ぶ複数の個別電極は、間隔S1を挟んでいる。紙面左右方向に並ぶ複数の個別電極は、間隔S2を挟んでいる。
As is clear from this modification, the plurality of individual electrodes (here, the second electrodes 33) need not be completely separated from each other. A plurality of individual electrodes may be spaced apart from each other. In other words, the plurality of individual electrodes may have a non-placement region of the conductor layer (here, the second conductor layer 29) sandwiched therebetween. For example, in the illustrated example, a plurality of individual electrodes arranged in the vertical direction of the paper are spaced apart by an interval S1. A plurality of individual electrodes arranged in the left-right direction of the paper are spaced apart by an interval S2.
本開示に係る技術は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
The technology according to the present disclosure is not limited to the above embodiments, and may be implemented in various forms.
例えば、超音波放射器具及び超音波装置は、治療に用いられるものに限定されない。例えば、患者の断面二次画像を撮像する超音波診断装置に利用されてもよい。また、例えば、医療の分野に限られず、種々の分野において、エネルギーの付与及び/又は距離の測定に利用されてよい。
For example, ultrasound emitting instruments and ultrasound devices are not limited to those used for therapy. For example, it may be used in an ultrasonic diagnostic apparatus that captures a cross-sectional secondary image of a patient. Also, for example, it may be used for application of energy and/or distance measurement in various fields, not limited to the medical field.
板状素子は、単体で用いられてよい。換言すれば、複数の板状素子を保持する支持体は設けられなくてもよい。また、板状素子は、平板状でなく、曲面状であってもよい。この場合において、超音波放射器具は、図8(b)のように焦点に超音波を集束させることが意図されているものであってもよい。
A plate-like element may be used alone. In other words, no support may be provided to hold the plurality of plate-like elements. Also, the plate-like element may be curved rather than flat. In this case, the ultrasound emitting instrument may be intended to focus the ultrasound to a focal point as in FIG. 8(b).
複数の板状素子が設けられる場合において、複数の板状素子は、超音波を放射する放射面が同一の位置(集束領域)に向けられるように(別の観点では放射面が互いに異なる方向に面するように)配置されるものに限定されない。例えば、複数の板状素子は、放射面が互いに同一の方向に面するように配置されるものであってもよい。
In the case where a plurality of plate-shaped elements are provided, the plurality of plate-shaped elements are arranged such that the radiation surfaces for emitting ultrasonic waves are directed to the same position (focusing area) (in another point of view, the radiation surfaces are directed in different directions). facing). For example, a plurality of plate-like elements may be arranged so that their radiation surfaces face each other in the same direction.
また、複数の放射面を同一の位置に向ける場合において、複数の板状素子は、凹面を構成するように配置されていなくてもよい。例えば、複数の板状素子は、ブラインドの複数のスラットのように同一平面上に配置され、かつ共通の集束領域を向くように前記平面に対する角度を互いに異ならせて配置されてよい。
Moreover, when the plurality of radiation surfaces are directed to the same position, the plurality of plate-like elements need not be arranged to form a concave surface. For example, the plate-like elements may be arranged in the same plane, like the slats of a blind, and arranged at different angles to said plane so as to face a common focal area.
実施形態では、支持体は、複数の振動素子を露出させる開口13hを有した。このような開口13hに代えて、複数の振動素子に個別に重なる複数の開口が設けられてもよい。この場合、その複数の開口の周囲において支持体と板状素子とが接着されていてもよい。
In an embodiment, the support had openings 13h exposing the plurality of vibrating elements. Instead of such an opening 13h, a plurality of openings individually overlapping the plurality of vibrating elements may be provided. In this case, the support and the plate-shaped element may be adhered around the plurality of openings.
実施形態では、板状素子は、支持体の患者とは反対側の面に重ねられたが、逆に、支持体の患者側の面に重ねられてもよいし、そのような重なりを有さなくてもよい。また、板状素子は、支持体に対して、キャビティ部材側及び素子基板側のいずれを向けてもよい。
In the embodiment, the plate-shaped element is superimposed on the side of the support facing away from the patient, but it may be superimposed on the side of the support facing the patient, or have such an overlap. It doesn't have to be. Moreover, the plate-shaped element may face either the cavity member side or the element substrate side with respect to the support.