JP7367360B2 - 超音波プローブ、超音波プローブの製造方法および超音波診断装置 - Google Patents
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Description
本発明は、超音波プローブ、超音波プローブの製造方法および当該超音波プローブを有する超音波診断装置に係る。
超音波診断装置は、当該超音波診断装置に接続され、または超音波診断装置と通信可能に構成された超音波プローブを、ヒトやその他の動物などを含む被検体の体表に当てるかまたは体内へ挿入することで、組織の形状および動きなどを超音波診断画像として得ることを可能とする。超音波診断装置は、安全性が高いため繰り返して検査を行うことができるという利点を有する。
超音波プローブは、超音波を送受信する圧電素子などを内蔵する。圧電素子は、超音波診断装置からの電気信号（送信信号）を受信し、受信した送信信号を超音波信号に変換して送波し、生体内で反射された超音波を受信して電気信号（受信信号）に変換し、電気信号に変換された受信信号を超音波診断装置に送信する。
また、超音波プローブは、通常、圧電素子の音響インピーダンスと生体の音響インピーダンスとの間の大きさの音響インピーダンスを有する音響整合層を、圧電素子の生体側に有する。音響整合層は、圧電素子と被検体（生体）との間で音響インピーダンスを整合させる役割を果たし、得られる超音波診断画像をより高解像度化させることができる。
特許文献１には、圧電素子の一方の面から圧電素子の幅方向に平行に所用のピッチで、圧電素子を完全に分離しない位置まで第１のダイシングを行い、当該ダイシングで形成された各溝に充填材を充填する工程と、圧電素子の他方の面に整合層を形成し、当該整合層面側から上記第１のダイシングで形成された圧電素子の各溝にそれぞれ連なる位置まで幅方向に平行に、整合層および圧電素子に対して第２のダイシングを行い、当該ダイシングで形成された各溝に充填材を充填する工程を有する、超音波プローブの製造方法が開示されている。上記超音波プローブの製造方法では、安定した加工ができ、高性能の超音波プローブおよびその製造方法を提供できるとされている。
特許文献２には、圧電振動子ブロックを所用のピッチで切断して複数の振動子素子を形成する工程と、圧電振動子ブロックの上に一体の音響整合層を固着する工程と、音響整合層へ上記振動子素子の切断溝のピッチに合わせて、振動子素子の配列よりも狭い配列間隙を形成する工程と、を有する超音波プローブの製造方法が開示されている。上記超音波プローブの製造方法では、音響整合層の素子間の切断空隙幅を振動子の素子間空隙幅よりも小さくし、当該振動子素子間の空隙部分に振動子の材料よりも硬度が低い高分子樹脂が充填することにより、診断能の高い良好な超音波画像を得ることができる超音波プローブおよびその製造方法を提供できるとされている。
特許文献３には、圧電セラミックス材料層と音響整合層とを背面バッキング部材上に接着して第１次素材を形成する工程と、第１次素材を所定のピッチで切断して、間隙を介した不連続断面を有する第２次素材とを形成する工程と、上記間隙内に微小な平均粒径を有する中空状微粒子を充填する工程と、を有する超音波プローブの製造方法が開示されている。上記超音波プローブの製造方法では、構造的強度に優れ、各微小振動子の指向性が良好である超音波プローブおよびその製造方法を提供できるとされている。
本発明者が検討したところ、特許文献１～３に記載のいずれの超音波プローブの製造方法で得られる超音波プローブは、圧電材、音響整合層に形成した溝に充填した充填材の硬化収縮により、充填材と圧電素子（圧電材、音響整合層）とが剥離することがあり、所望の耐久性、および所望の音響特性を有する超音波プローブを得ることができなかった。また、充填材と圧電素子（圧電材、音響整合層）との剥離により、所望する超音波プローブを安定して製造ができなかった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、製造時の充填材と圧電素子（圧電材、音響整合層）との剥離が生じにくい超音波プローブ、その超音波プローブの製造方法、および当該超音波プローブを有する超音波診断装置を提供することを目的とする。
本発明の超音波プローブは、超音波を送受信するための１次元に配列された圧電材と、前記圧電材の被検体側に配置された少なくとも１層の音響整合層と、を有する超音波プローブであって、前記圧電材は、複数の第１の溝と、前記複数の第１の溝の間に形成された少なくとも第２の溝と、を有し、前記圧電材は、前記第１の溝および第２の溝の少なくとも一方の溝により分割され、前記第１の溝および第２の溝は、いずれか一方の溝が空隙であるか、またはそれぞれ硬度の異なる充填材が充填されている。
本発明のもう１つの超音波プローブは、超音波を送受信するための１次元に配列された圧電材と、前記圧電材の被検体側に配置された少なくとも１層の音響整合層と、を有する超音波プローブであって、前記圧電材は、複数の第１の溝と、前記複数の第１の溝の間に形成された第２の溝と、を有し、前記音響整合層は、前記第１の溝および第２の溝の一方の溝のみにより分割された分割層を有する。
本発明の１次元に配列された圧電材を有する超音波プローブの製造方法は、圧電材に複数の第１の溝を形成する第１溝形成工程と、前記複数の第１の溝を、第１の充填材により充填された状態とする第１充填工程と、前記圧電材の前記複数の第１の溝の間に第２の溝を形成する第２溝形成工程と、前記第２の溝を、第２の充填材により充填された状態とする第２充填工程と、前記圧電材の被検体側に配置される音響整合層を接着する少なくとも１回の接着工程と、を有し、前記第１溝形成工程および前記第２溝形成工程の少なくとも一方は、前記圧電材を分割する溝を形成する工程であり、前記第１の充填材および第２の充填材は、いずれか一方が空気であるか、またはそれぞれ硬度が異なる充填材である。
本発明のもう１つの１次元に配列された圧電材を有する超音波プローブの製造方法は、圧電材に複数の第１の溝を形成する第１溝形成工程と、前記圧電材の被検体側に配置される音響整合層を接着する少なくとも１回の接着工程と、前記音響整合層が接着された圧電材の、前記複数の第１の溝の間に、第２の溝を形成する第２溝形成工程と、をこの順番で有する。
本発明の超音波診断装置は、上記超音波プローブを有する。
本発明によれば、製造時の充填材と圧電素子（圧電材、音響整合層）との剥離が生じにくい超音波プローブ、その超音波プローブの製造方法、および当該超音波プローブを有する超音波診断装置を提供することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波プローブ１００の全体構造の一例を示す断面図である。
図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波プローブ１００の全体構造の一例を示す断面図である。
（超音波プローブの構成）
図１に示されるように、実施の形態１に係る超音波プローブ１００は、圧電材１１０と、圧電材１１０に電圧を印加するための信号電極１２０ａ、１２０ｂと、少なくとも１層の音響整合層１３０と、音響レンズ１４０と、バッキング材１５０と、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１６０と、を有する。超音波プローブ１００は、圧電材１１０から被検体に向けて、信号電極１２０ａ、音響整合層１３０および音響レンズ１４０がこの順に積層され、圧電材１１０から被検体とは反対側に向けて、信号電極１２０ｂ、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１６０、バッキング材１５０がこの順に積層された構成を有する。
図１に示されるように、実施の形態１に係る超音波プローブ１００は、圧電材１１０と、圧電材１１０に電圧を印加するための信号電極１２０ａ、１２０ｂと、少なくとも１層の音響整合層１３０と、音響レンズ１４０と、バッキング材１５０と、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１６０と、を有する。超音波プローブ１００は、圧電材１１０から被検体に向けて、信号電極１２０ａ、音響整合層１３０および音響レンズ１４０がこの順に積層され、圧電材１１０から被検体とは反対側に向けて、信号電極１２０ｂ、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１６０、バッキング材１５０がこの順に積層された構成を有する。
（圧電材）
圧電材１１０は、電圧の印加により超音波を送波する、溝によりアレイ方向（図１中Ａ方向）に分割された複数個の圧電素子が図１中Ｙ方向に１次元に配列されて形成される。圧電材１１０の厚さは、例えば、５０μｍ以上４００μｍ以下とすることができる。それぞれの圧電材は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系などの圧電セラミック、マグネシウム酸ニオブ酸鉛・チタン酸鉛固溶体（ＰＭＮ－ＰＴ）および亜鉛酸ニオブ酸鉛・チタン酸鉛固溶体（ＰＺＮ－ＰＴ）などの圧電単結晶、ならびにこれらの材料と高分子材料を複合した複合圧電材、などにより形成される。
圧電材１１０は、電圧の印加により超音波を送波する、溝によりアレイ方向（図１中Ａ方向）に分割された複数個の圧電素子が図１中Ｙ方向に１次元に配列されて形成される。圧電材１１０の厚さは、例えば、５０μｍ以上４００μｍ以下とすることができる。それぞれの圧電材は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系などの圧電セラミック、マグネシウム酸ニオブ酸鉛・チタン酸鉛固溶体（ＰＭＮ－ＰＴ）および亜鉛酸ニオブ酸鉛・チタン酸鉛固溶体（ＰＺＮ－ＰＴ）などの圧電単結晶、ならびにこれらの材料と高分子材料を複合した複合圧電材、などにより形成される。
（信号電極）
信号電極１２０ａおよび１２０ｂは、圧電材１１０の上面側および背面側に配置され、圧電材１１０に電圧を印加するための電極である。信号電極１２０ａおよび１２０ｂは、金および銀などを、蒸着、スパッタリングおよび銀の焼き付けなどの方法で形成したり、銅などの導体を絶縁性の基板に貼り付けてパターニングしたりして、形成することができる。なお、本明細書において、超音波プローブ１００を構成する各部材に対して、診断される被検体により近づく方向を「上面側」といい、診断される被検体からより遠ざかる方向を「背面側」ともいう。
信号電極１２０ａおよび１２０ｂは、圧電材１１０の上面側および背面側に配置され、圧電材１１０に電圧を印加するための電極である。信号電極１２０ａおよび１２０ｂは、金および銀などを、蒸着、スパッタリングおよび銀の焼き付けなどの方法で形成したり、銅などの導体を絶縁性の基板に貼り付けてパターニングしたりして、形成することができる。なお、本明細書において、超音波プローブ１００を構成する各部材に対して、診断される被検体により近づく方向を「上面側」といい、診断される被検体からより遠ざかる方向を「背面側」ともいう。
（音響整合層）
音響整合層１３０は、圧電材１１０と音響レンズ１４０との間の音響特性を整合させるための層であり、一般に、複数層から構成される。図１に示されるように、実施の形態１においては、音響整合層１３０は、第１の音響整合層１３０ａ、第２の音響整合層１３０ｂおよび第３の音響整合層１３０ｃから構成される。
音響整合層１３０は、圧電材１１０と音響レンズ１４０との間の音響特性を整合させるための層であり、一般に、複数層から構成される。図１に示されるように、実施の形態１においては、音響整合層１３０は、第１の音響整合層１３０ａ、第２の音響整合層１３０ｂおよび第３の音響整合層１３０ｃから構成される。
（音響レンズ）
音響レンズ１４０は、被検体（生体）と音響レンズ１４０との音速差による屈折を利用して圧電材１１０から送波された超音波を集束して、分解能を向上させる。図１に示されるように、実施の形態１では、音響レンズ１４０は、図中Ｙ方向に沿って延び、Ｚ方向に凸状となる、シリンドリカル型の音響レンズであり、上記超音波をＸ方向においてＺ方向に集束させて超音波プローブ１００の外部に出射する。また、音響レンズ１４０は、生体とは異なる音速を有する、例えば、シリコーンゴムなどの軟質の高分子材料などにより構成されている。
音響レンズ１４０は、被検体（生体）と音響レンズ１４０との音速差による屈折を利用して圧電材１１０から送波された超音波を集束して、分解能を向上させる。図１に示されるように、実施の形態１では、音響レンズ１４０は、図中Ｙ方向に沿って延び、Ｚ方向に凸状となる、シリンドリカル型の音響レンズであり、上記超音波をＸ方向においてＺ方向に集束させて超音波プローブ１００の外部に出射する。また、音響レンズ１４０は、生体とは異なる音速を有する、例えば、シリコーンゴムなどの軟質の高分子材料などにより構成されている。
（バッキング材）
バッキング材１５０は、圧電材１１０を保持し、かつ、圧電材１１０から背面側に送波された超音波を減衰させる層である。バッキング材１５０は、通常、音響インピーダンスを調整するための材料を充填した合成ゴム、天然ゴム、エポキシ樹脂および熱可塑性樹脂などから形成される。バッキング材１５０の形状は、送波された超音波を減衰することができれば、特に限定されない。
バッキング材１５０は、圧電材１１０を保持し、かつ、圧電材１１０から背面側に送波された超音波を減衰させる層である。バッキング材１５０は、通常、音響インピーダンスを調整するための材料を充填した合成ゴム、天然ゴム、エポキシ樹脂および熱可塑性樹脂などから形成される。バッキング材１５０の形状は、送波された超音波を減衰することができれば、特に限定されない。
（フレキシブルプリント基板）
フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１６０は、信号電極１２０ｂの背面側に接して配置され、信号電極１２０ｂと外部の電源などとを接続する。
フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１６０は、信号電極１２０ｂの背面側に接して配置され、信号電極１２０ｂと外部の電源などとを接続する。
圧電材１１０、信号電極１２０ａおよび１２０ｂ、音響整合層１３０の各層、および音響レンズ１４０、バッキング材１５０、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１６０は、エポキシ系接着剤などの、当該技術分野で通常使用される接着剤で接着されてもよい。
（圧電材の構成）
ここで、図１に示されるように、圧電材１１０は、略平行に形成された複数の第１の溝１７０と、複数の第１の溝１７０の間に第１の溝１７０に対して略平行となるように形成された第２の溝１８０と、を有し、圧電材１１０は、第１の溝１７０および第２の溝１８０の両方の溝により分割されている。圧電材１１０に形成される第１の溝１７０および第２の溝１８０の数は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
ここで、図１に示されるように、圧電材１１０は、略平行に形成された複数の第１の溝１７０と、複数の第１の溝１７０の間に第１の溝１７０に対して略平行となるように形成された第２の溝１８０と、を有し、圧電材１１０は、第１の溝１７０および第２の溝１８０の両方の溝により分割されている。圧電材１１０に形成される第１の溝１７０および第２の溝１８０の数は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
また、圧電材１１０に形成される第１の溝１７０および第２の溝１８０の幅（図１中Ａ方向）は、１５～４５μｍであり、その深さ（本紙面に対して真下方向）は圧電材１１０を分割しない場合には、圧電材１１０の厚みに対しておよそ１０～２０％を切り残し、圧電材１１０を分割する場合は圧電材の厚みに対して＋１０～＋１００μｍである。第１の溝１７０が形成される間隔は、１５０～６００μｍであり、第１の溝１７０の間に形成される第２の溝１８０の数により適宜変更することができる。
また、圧電材１１０に形成される第１の溝１７０および第２の溝１８０の幅、その深さ（本紙面に対して真下方向）、および第１の溝１７０、第２の溝１８０が形成される間隔は、周波数（たとえば２～２０ＭＨｚ）によって変更されうる。なお、第１の溝１７０および第２の溝１８０は、ダイシングソー（株式会社ディスコ製）を用いて形成することができる。
また、圧電材１１０に形成される第１の溝１７０および第２の溝１８０は、いずれか一方の溝が空隙であるか、またはそれぞれ硬度の異なる充填材が充填されている。充填材は、硬度が異なっていれば同じ種類の樹脂から構成される充填材を用いてもよい。なお、上記充填材は粉末状の酸化アルミニウムなどが混合されているものでもよい。
ここで、第１の溝１７０および第２の溝１８０に充填する充填材は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂およびウレタン樹脂からなる群から選択される樹脂であることが好ましい。
充填材として使用できるエポキシ樹脂の例には、ビスフェノールＡ型およびビスフェノールＦ型などのビスフェノール型エポキシ樹脂、レゾールノボラック型およびフェノール変性ノボラック型などのノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン構造含有型、アントラセン構造含有型およびフルオレン構造含有型などの多環芳香族型エポキシ樹脂、水添脂環型エポキシ樹脂、ならびに液晶性エポキシ樹脂が含まれる。シリコーン樹脂の例には、ＲＴＶシリコーンゴムが含まれる。また、シリコーン樹脂には一液タイプ、二液タイプ、室温硬化型、加熱硬化型、縮合反応型、付加反応型がある。ウレタン樹脂の例には、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂が含まれる。上記樹脂の中では、例えば、ショアＤ８０のエポキシ樹脂とショアＡ３５のシリコーン樹脂との組み合わせであることがより好ましい。また、充填材は、硬度が異なっていれば同じ種類の樹脂から構成される充填材を用いることができる。ここで、「ショアＤ」および「ショアＡ」とはデュロメータ硬さ（ＪＩＳＫ６２５３－３、２０１２年）で測定されるゴム、エラストマーの押し込み硬さを示すものである。
また、図１に示されるように、超音波プローブ１００は、圧電材１１０の背面側に配置されたバッキング材１５０を有していてもよい。また、バッキング材１５０は、第１の溝１７０および第２の溝１８０の少なくとも一方の溝を有していてもよい。実施の形態１では、バッキング材１５０は、第１の溝１７０および第２の溝１８０の両方の溝を有する。
また、実施の形態１の係る超音波プローブ１００は、音響整合層１３０が分割されていない。このとき、音響整合層１３０をシリコーンゴム、クロロプレンゴム、エチレン－プロピレン共重合ゴム、アクリロニトリル－ブタジエン共重合ゴム、およびウレタンゴムなどのゴム弾性を有する材料から形成することで、超音波プローブの指向性をより高めることができる。このとき、上記ゴム弾性を有する材料は、音速が１６５０ｍ／秒以下となる材料であることが好ましい。
（効果）
実施の形態１に係る超音波プローブ１００において、第１の溝１７０および第２の溝１８０のいずれか一方の溝を空隙にするか、またはそれぞれの溝に硬度の異なる充填材を充填することにより、充填材の硬化収縮を緩和して、製造時の充填材と圧電材１１０との剥離を生じにくくすることができる。とくに、硬度がより低い充填材は、より変形しやすく、充填材の硬化収縮により追従しやすいことから、硬度がより高い充填材と併用したときに、硬化収縮による応力を緩和して、圧電材１１０と充填材との間への剥離の生成を抑制することができる。
実施の形態１に係る超音波プローブ１００において、第１の溝１７０および第２の溝１８０のいずれか一方の溝を空隙にするか、またはそれぞれの溝に硬度の異なる充填材を充填することにより、充填材の硬化収縮を緩和して、製造時の充填材と圧電材１１０との剥離を生じにくくすることができる。とくに、硬度がより低い充填材は、より変形しやすく、充填材の硬化収縮により追従しやすいことから、硬度がより高い充填材と併用したときに、硬化収縮による応力を緩和して、圧電材１１０と充填材との間への剥離の生成を抑制することができる。
また、第１の溝１７０に第１の充填材を充填した後に、第２の溝１８０を形成することにより、第１の充填材の硬化収縮による応力を開放させることができる。その後、第２の溝１８０に第２の充填材を充填すると、第１の充填材と同様に硬化収縮は発生するが、第１の充填材の硬化収縮の応力は緩和されているため、一度に全ての溝を形成し、一度に全ての溝に充填材を充填した場合と比較して、硬化収縮による剥離の生成を低減することができる。さらに、一度に全ての溝に充填材を充填しないことにより、一度に圧電材１１０内に充填される充填材の量は少なくなるので、硬化収縮の影響を低減することができる。
また、音響整合層をシリコーンゴム、クロロプレンゴム、エチレン－プロピレン共重合ゴム、アクリロニトリル－ブタジエン共重合ゴム、およびウレタンゴムなどのゴム弾性を有する材料から形成することで、超音波プローブの指向性をより高めることができる。
これにより、所望する耐久性および音響特性を有し、生産性に優れた超音波プローブを得ることができる。
（超音波プローブの製造方法）
図２に示されるフローチャートを用いて、実施の形態１に係る超音波プローブ１００の製造方法について説明する。
図２に示されるフローチャートを用いて、実施の形態１に係る超音波プローブ１００の製造方法について説明する。
実施の形態１に係る超音波プローブ１００の製造方法は、圧電材１１０に複数の第１の溝１７０を形成する第１溝形成工程（Ｓ１０）と、第１の溝１７０を、第１の充填材により充填された状態とする第１充填工程（Ｓ１１）と、圧電材１１０の第１の溝１７０の間に第２の溝１８０を形成する第２溝形成工程（Ｓ１２）と、第２の溝１８０を、第２の充填材により充填された状態とする第２充填工程（Ｓ１３）と、圧電材１１０の被検体側に配置される音響整合層１３０を接着する接着工程（Ｓ１４）と、音響整合層１３０の最上層（第３の音響整合層１３０ｃ）に音響レンズ１４０を接着する音響レンズ接着工程（Ｓ１５）と、を有する。本発明において、「最上層」とは、上述した上面側のうち被検体に最も近い位置に配置されている音響整合層のことをいう。本実施の形態においては、最上層とは、第３の音響整合層１３０ｃのことをいう。
なお、本発明において、「接着する」とは、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化性接着剤を用いて、音響整合層等を接着することをいう。
ここで、第１溝形成工程（Ｓ１０）および第２溝形成工程（Ｓ１２）は、いずれも、圧電材１１０を分割する溝を形成する工程である。圧電材１１０の厚み、溝幅、溝の深さ、溝の形成される間隔は、周波数によって変わる。たとえば、周波数７．５ＭＨｚ、圧電素子ピッチ２００μｍ、圧電素子数１９２素子の場合には、第１溝形成工程（Ｓ１０）では、幅が２０～３０μｍであり、深さが圧電材１１０の厚みに対して＋１０～１００μｍである第１の溝１７０が略平行に２００μｍの間隔で形成される。第２溝形成工程（Ｓ１２）では、第１の溝１７０の間に幅２０～３０μｍの第２の溝１８０が形成される。第２溝形成工程（Ｓ１２）で形成される第２の溝１８０は、第１の溝１７０から１００μｍ離れた位置に形成される。
第１溝形成工程（Ｓ１０）および第２溝形成工程（Ｓ１２）は、圧電材の公知の加工方法を利用して行うことができる。一般に、溝の形成はダイシングソーを用いることにより、第１の溝１７０および第２の溝１８０を形成することができる。また、圧電材１１０の厚さが１０μｍ以上であれば、ダイアモンドカッターなどの公知の加工機にて行うことができ、１０μｍ未満であれば、ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＭＥＭＳ）加工によっても行うことができる。
また、実施の形態１に係る超音波プローブ１００の製造方法において、図２のフローチャートに示される工程の他に、第１溝形成工程（Ｓ１０）の前に、圧電材１１０の背面側にバッキング材１５０を接着する工程（不図示）を有していてもよい。ここで、圧電材１１０の背面側にバッキング材１５０が接着されている超音波プローブ１００において、圧電材１１０に複数の第１の溝１７０を形成する第１溝形成工程（Ｓ１０）および圧電材１１０の第１の溝１７０の間に第２の溝１８０を形成する第２溝形成工程（Ｓ１２）のどちらか一方の工程は、バッキング材１５０に第１の溝１７０または第２の溝１８０を形成する工程であってもよい。
また、第１溝形成工程（Ｓ１０）および第２溝形成工程（Ｓ１２）で形成した第１の溝１７０および第２の溝１８０に充填される充填材は、第１の溝１７０および第２の溝１８０のいずれか一方が、空気であるか、またはそれぞれ硬度が異なる充填材である。第１の溝１７０に充填する第１の充填材は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂およびウレタン樹脂からなる群から選択される樹脂であることが好ましく、第２の溝１８０に充填する第２の充填材は、第１の充填材とは硬度が異なる、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂およびウレタン樹脂からなる群から選択される樹脂であることが好ましい。
充填材として使用できるエポキシ樹脂の例には、ビスフェノールＡ型およびビスフェノールＦ型などのビスフェノール型エポキシ樹脂、レゾールノボラック型およびフェノール変性ノボラック型などのノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン構造含有型、アントラセン構造含有型およびフルオレン構造含有型などの多環芳香族型エポキシ樹脂、水添脂環型エポキシ樹脂、ならびに液晶性エポキシ樹脂が含まれる。シリコーン樹脂の例には、ＲＴＶシリコーンゴムが含まれる。また、シリコーン樹脂には一液タイプ、二液タイプ、室温硬化型、加熱硬化型、縮合反応型、付加反応型が含まれる。ウレタン樹脂の例には、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂が含まれる。上記樹脂の中では、例えば、ショアＤ８０のエポキシ樹脂とショアＡ３５のシリコーン樹脂との組み合わせであることがより好ましい。また、充填材は、硬度が異なっていれば同じ種類の樹脂から構成される充填材を用いることができる。
（効果）
実施の形態１に係る超音波プローブ１００の製造方法において、第１の溝１７０および第２の溝１８０のいずれか一方の溝を空隙にするか、またはそれぞれの溝に硬度の異なる充填材を充填することにより、充填材の硬化収縮を緩和させることができるので、充填材と圧電材１１０に形成した各溝との間に生じる剥離を抑制した超音波プローブを製造することができる。とくに、硬度がより低い充填材は、より変形しやすく、充填材の硬化収縮により追従しやすいことから、硬度がより高い充填材と併用したときに、硬化収縮による応力を緩和して、充填材と圧電材１１０との間への剥離の生成を抑制することができる。
実施の形態１に係る超音波プローブ１００の製造方法において、第１の溝１７０および第２の溝１８０のいずれか一方の溝を空隙にするか、またはそれぞれの溝に硬度の異なる充填材を充填することにより、充填材の硬化収縮を緩和させることができるので、充填材と圧電材１１０に形成した各溝との間に生じる剥離を抑制した超音波プローブを製造することができる。とくに、硬度がより低い充填材は、より変形しやすく、充填材の硬化収縮により追従しやすいことから、硬度がより高い充填材と併用したときに、硬化収縮による応力を緩和して、充填材と圧電材１１０との間への剥離の生成を抑制することができる。
また、第１充填工程（Ｓ１１）後に、第２溝形成工程（Ｓ１２）を行うことにより、第１の充填材の硬化収縮による応力を開放させることができる。ここで、第２の充填材を充填すると、第１の充填材と同様に硬化収縮は発生するが、第１の充填材の硬化収縮の応力は緩和されているため、一度に全ての溝を形成し、一度に全ての溝に充填材を充填した場合と比較して、硬化収縮による剥離の生成を低減することができる。さらに、一度に全ての溝に充填材を充填しないことにより、一度に圧電材１１０内に充填される充填材の量は少なくなるので、硬化収縮の影響を低減することができる。
また、第１溝形成工程（Ｓ１０）および第１充填工程（Ｓ１１）と、第２溝形成工程（Ｓ１２）および第２充填工程（Ｓ１３）とを分けて行うことにより所望の溝へ所望の充填材を確実に充填することができる。
これにより、所望する耐久性および音響特性を有し、生産性に優れた超音波プローブを製造することができる。
［実施の形態２］
図３は、本発明の実施の形態２に係る超音波プローブ２００の全体構造の一例を示す断面図である。
図３は、本発明の実施の形態２に係る超音波プローブ２００の全体構造の一例を示す断面図である。
（超音波プローブの構成）
実施の形態２に係る超音波プローブ２００は、音響整合層１３０が第１の溝２１０および第２の溝２２０の溝の両方の溝により分割された層（以下、「分割層」ともいう）を有しているという点のみで実施の形態１に係る超音波プローブ１００と異なる。そこで、実施の形態１に係る超音波プローブ１００と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
実施の形態２に係る超音波プローブ２００は、音響整合層１３０が第１の溝２１０および第２の溝２２０の溝の両方の溝により分割された層（以下、「分割層」ともいう）を有しているという点のみで実施の形態１に係る超音波プローブ１００と異なる。そこで、実施の形態１に係る超音波プローブ１００と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
図３に示されるように、実施の形態２に係る超音波プローブ２００において、音響整合層１３０は、第１の溝２１０および第２の溝２２０の溝の少なくとも一方により分割された分割層（第１の音響整合層１３０ａおよび第２の音響整合層１３０ｂ）と、第１の溝２１０および第２の溝２２０の溝のいずれによっても分割されていない非分割層（第３の音響整合層１３０ｃ）とを有している。
図３に示される超音波プローブ２００では、第１の音響整合層１３０ａ、第２の音響整合層１３０ｂ、および圧電材１１０が、第１の溝２１０および第２の溝２２０の両方の溝により分割されているが、本発明はこれに限定されない。第１の音響整合層１３０ａおよび圧電材１１０のみが、第１の溝２１０および第２の溝２２０により分割されてもよいし、第３の音響整合層１３０ｃを含むすべての音響整合層が、第１の溝２１０および第２の溝２２０により分割されてもよい。
また、分割層は、第１の溝２１０および第２の溝２２０の両方の溝により分割された層であってもよいし、第１の溝２１０および第２の溝２２０の一方の溝のみにより分割された層であってもよい。
また、第１の溝２１０および第２の溝２２０のいずれか一方の溝は、空隙であるか、またはそれぞれ硬度の異なる充填材が充填されている。上記充填材は、硬度が異なっていれば同じ種類の樹脂から構成される充填材を用いてもよい。ここで、第１の溝２１０および第２の溝２２０に充填する充填材は、上述したエポキシ樹脂、シリコーン樹脂およびウレタン樹脂からなる群から選択される樹脂であることが好ましく、例えば、ショアＤ８０のエポキシ樹脂とショアＡ３５のシリコーン樹脂との組み合わせであることがより好ましい。
また、図３に示されるように、超音波プローブ２００は、圧電材１１０の背面側に配置されたバッキング材１５０を有していてもよい。また、バッキング材１５０は、第１の溝２１０および第２の溝２２０の少なくとも一方の溝を有していてもよい。実施の形態２では、バッキング材１５０は、第１の溝２１０および第２の溝２２０の両方の溝を有する。
（効果）
実施の形態２に係る超音波プローブ２００において、第１の溝２１０および第２の溝２２０のいずれか一方の溝を空隙にするか、またはそれぞれの溝に硬度の異なる充填材を充填することにより、充填材の硬化収縮を緩和して、製造時の充填材と圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）との剥離を生じにくくすることができる。とくに、硬度がより低い充填材は、より変形しやすく、充填材の硬化収縮により追従しやすいことから、硬度がより高い充填材と併用したときに、硬化収縮による応力を緩和して、充填材と圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）との間への剥離の生成を抑制することができる。
実施の形態２に係る超音波プローブ２００において、第１の溝２１０および第２の溝２２０のいずれか一方の溝を空隙にするか、またはそれぞれの溝に硬度の異なる充填材を充填することにより、充填材の硬化収縮を緩和して、製造時の充填材と圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）との剥離を生じにくくすることができる。とくに、硬度がより低い充填材は、より変形しやすく、充填材の硬化収縮により追従しやすいことから、硬度がより高い充填材と併用したときに、硬化収縮による応力を緩和して、充填材と圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）との間への剥離の生成を抑制することができる。
また、第１の溝２１０に第１の充填材を充填した後に、第２の溝２２０を形成することにより、第１の充填材の硬化収縮による応力を開放させることができる。その後、第２の溝２２０に第２の充填材を充填すると、第１の充填材と同様に硬化収縮は発生するが、第１の充填材の硬化収縮の応力は緩和されているため、一度に全ての溝を形成し、一度に全ての溝に充填材を充填した場合と比較して、硬化収縮による剥離の生成を低減することができる。さらに、一度に全ての溝に充填材を充填しないことにより、一度に圧電材１１０および音響整合層１３０内に充填される充填材の量は少なくなるので、硬化収縮の影響を低減することができる。
これにより、所望する耐久性および音響特性を有し、生産性に優れた超音波プローブを得ることができる。
（超音波プローブの製造方法）
図４に示されるフローチャートを用いて、実施の形態２に係る超音波プローブ２００の製造方法について説明する。
図４に示されるフローチャートを用いて、実施の形態２に係る超音波プローブ２００の製造方法について説明する。
実施の形態２に係る超音波プローブ２００の製造方法は、圧電材１１０の被検体側に配置される音響整合層１３０を接着する接着工程（Ｓ２０）と、圧電材１１０および音響整合層１３０に複数の第１の溝２１０を形成する第１溝形成工程（Ｓ２１）と、第１の溝２１０を第１の充填材により充填された状態とする第１充填工程（Ｓ２２）と、圧電材１１０および音響整合層１３０の複数の第１の溝２１０の間に第２の溝２２０を形成する第２溝形成工程（Ｓ２３）と、第２の溝２２０を第２の充填材により充填された状態とする第２充填工程（Ｓ２４）と、音響整合層１３０の最上層（第３の音響整合層１３０ｃ）に音響レンズ１４０を接着する音響レンズ接着工程（Ｓ２５）と、を有する。ここで、第１溝形成工程（Ｓ２１）および第２溝形成工程（Ｓ２３）の少なくとも一方は、圧電材１１０を分割する溝を形成する工程である。
なお、第２充填工程（Ｓ２４）の後に、さらに音響整合層を接着する接着工程を有してもよい。これにより、第１の溝２１０および第２の溝２２０の両方により分割された分割層（第１の音響整合層１３０ａおよび第２の音響整合層１３０ｂ）と、第１の溝２１０および第２の溝２２０のいずれにも分割されていない非分割層（第３の音響整合層１３０ｃ）と、を音響整合層に有する超音波プローブを製造することができる。
また、第１溝形成工程（Ｓ２１）および第２溝形成工程（Ｓ２３）で形成した第１の溝２１０および第２の溝２２０に充填される充填材は、第１の溝２１０および第２の溝２２０のいずれか一方は、空気であるか、またはそれぞれ硬度が異なる充填材である。形成した第１の溝２１０に充填する第１の充填材は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂およびウレタン樹脂からなる群から選択される樹脂であることが好ましく、形成した第２の溝２２０に充填する第２の充填材は、第１の充填材とは硬度が異なる、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂およびウレタン樹脂からなる群から選択される樹脂であることが好ましく、例えば、ショアＤ８０のエポキシ樹脂とショアＡ３５のシリコーン樹脂との組み合わせであることがより好ましい。また、充填材は、硬度が異なっていれば同じ種類の樹脂から構成される充填材を用いることができる。
また、実施の形態２に係る超音波プローブ２００の製造方法において、図４のフローチャートに示される工程の他に、接着工程（Ｓ２０）の前に、圧電材１１０の背面側にバッキング材１５０を接着する工程（不図示）を有していてもよい。ここで、圧電材１１０の背面側にバッキング材１５０が接着されている超音波プローブ２００において、圧電材１１０に複数の第１の溝２１０を形成する第１溝形成工程（Ｓ２１）および圧電材１１０の第１の溝２１０の間に第２の溝２２０を形成する第２溝形成工程（Ｓ２３）のどちらか一方の工程は、バッキング材１５０に第１の溝２１０または第２の溝２２０を形成する工程であってもよい。
（効果）
実施の形態２に係る超音波プローブ２００の製造方法において、第１の溝２１０および第２の溝２２０のいずれか一方の溝を空隙にするか、またはそれぞれの溝に硬度の異なる充填材を充填することにより、各溝の深さが同じであっても、充填材の硬化収縮を緩和させることができるので、充填材と圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）に形成した各溝との間に生じる剥離を抑制した超音波プローブを製造することができる。とくに、硬度がより低い充填材は、より変形しやすく、充填材の硬化収縮により追従しやすいことから、硬度がより高い充填材と併用したときに、硬化収縮による応力を緩和して、充填材と圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）との間への剥離の生成を抑制することができる。
実施の形態２に係る超音波プローブ２００の製造方法において、第１の溝２１０および第２の溝２２０のいずれか一方の溝を空隙にするか、またはそれぞれの溝に硬度の異なる充填材を充填することにより、各溝の深さが同じであっても、充填材の硬化収縮を緩和させることができるので、充填材と圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）に形成した各溝との間に生じる剥離を抑制した超音波プローブを製造することができる。とくに、硬度がより低い充填材は、より変形しやすく、充填材の硬化収縮により追従しやすいことから、硬度がより高い充填材と併用したときに、硬化収縮による応力を緩和して、充填材と圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）との間への剥離の生成を抑制することができる。
また、第１充填工程（Ｓ２２）後に、第２溝形成工程（Ｓ２３）を行うことにより、第１の充填材の硬化収縮による応力を開放させることができる。その後、第２の充填材を充填すると、第１の充填材と同様に硬化収縮は発生するが、第１の充填材の硬化収縮の応力は緩和されているため、一度に全ての溝を形成し、一度に全ての溝に充填材を充填した場合と比較して、硬化収縮による剥離の生成を低減することができる。さらに、一度に全ての溝に充填材を充填しないことにより、一度に圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）内に充填される充填材の量は少なくなるので、硬化収縮の影響を低減することができる。
また、第１溝形成工程（Ｓ２１）および第１充填工程（Ｓ２２）と、第２溝形成工程（Ｓ２３）および第２充填工程（Ｓ２４）とを分けて行うことにより所望の溝へ所望の充填材を充填することができる。
これにより、所望する耐久性および音響特性を有し、生産性に優れた超音波プローブを製造することができる。
［実施の形態３］
図５は、本発明の実施の形態３に係る超音波プローブ３００の全体構造の一例を示す断面図である。
図５は、本発明の実施の形態３に係る超音波プローブ３００の全体構造の一例を示す断面図である。
（超音波プローブの構成）
実施の形態３に係る超音波プローブ３００は、第１の溝３１０または第２の溝３２０の溝のどちらか一方のみが圧電材１１０を分割しているという点のみで実施の形態１に係る超音波プローブ１００と異なる。そこで、実施の形態１に係る超音波プローブ１００と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
実施の形態３に係る超音波プローブ３００は、第１の溝３１０または第２の溝３２０の溝のどちらか一方のみが圧電材１１０を分割しているという点のみで実施の形態１に係る超音波プローブ１００と異なる。そこで、実施の形態１に係る超音波プローブ１００と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
図５に示されるように、実施の形態３に係る超音波プローブ３００では、圧電材１１０が第１の溝３１０のみにより分割されているが、本発明はこの構成に限定されない。実施の形態３においては、圧電材１１０が第２の溝３２０のみにより分割されてもよい。また、図５に示されるように、実施の形態３に係る超音波プローブ３００では、２つの第１の溝３１０の間に２つの第２の溝３２０が形成されているが、これに限定されず、２つの第１の溝３１０の間に１つの第２の溝３２０が形成されていてもよいし、２つの第１の溝３１０の間に３つ以上の第２の溝３２０が形成されていてもよい。
また、図５においては、音響整合層１３０は、第１の溝３１０および第２の溝３２０のいずれによっても分割されていないが、本発明はこれに限定されない。たとえば、第１の音響整合層１３０ａなどのいくつかの層が、第１の溝３１０および第２の溝３２０の両方またはいずれか一方により分割されていてもよいし、最上層（第３の音響整合層１３０ｃ）を含む音響整合層１３０のすべての層が、第１の溝３１０および第２の溝３２０の両方またはいずれか一方により分割されていてもよい。
また、圧電材１１０を分割しない第１の溝３１０および第２の溝３２０のどちらか一方の溝の深さは、圧電材１１０を分割しない深さであれば、特に制限されない。圧電材１１０を分割しない場合の第１の溝３１０または第２の溝３２０の溝の深さは、圧電材１１０の高さに対して８０～９０％であることが好ましい。
また、分割層を形成する第１の溝３１０および第２の溝３２０のいずれか一方の溝は、空隙であるか、またはそれぞれ硬度の異なる充填材が充填されている。上記充填材は、硬度が異なっていれば同じ種類の樹脂から構成される充填材を用いてもよい。ここで、第１の溝３１０および第２の溝３２０に充填する充填材は、上述したエポキシ樹脂、シリコーン樹脂およびウレタン樹脂からなる群から選択される樹脂であることが好ましく、例えば、ショアＤ８０のエポキシ樹脂とショアＡ３５のシリコーン樹脂との組み合わせであることがより好ましい。
また、図５に示されるように、超音波プローブ３００は、圧電材１１０の背面側に配置されたバッキング材１５０を有していてもよい。また、バッキング材１５０は、第１の溝３１０および第２の溝３２０の少なくとも一方の溝を有していてもよい。実施の形態３では、バッキング材１５０は、第１の溝３１０を有する。
（効果）
実施の形態３に係る超音波プローブ３００において、第１の溝３１０および第２の溝３２０のいずれか一方の溝を空隙にするか、またはそれぞれの溝に硬度の異なる充填材を充填することにより、充填材の硬化収縮を緩和して、製造時の充填材と圧電材との剥離を生じにくくすることができる。とくに、硬度がより低い充填材は、より変形しやすく、充填材の硬化収縮により追従しやすいことから、硬度がより高い充填材と併用したときに、硬化収縮による応力を緩和して、充填材と圧電材１１０との間への剥離の生成を抑制することができる。また、形成する第１の溝３１０と第２の溝３２０の深さを変えることにより、深さの浅い溝に充填する充填材の量を減らすことができるので、充填材の硬化収縮を軽減することができる。
実施の形態３に係る超音波プローブ３００において、第１の溝３１０および第２の溝３２０のいずれか一方の溝を空隙にするか、またはそれぞれの溝に硬度の異なる充填材を充填することにより、充填材の硬化収縮を緩和して、製造時の充填材と圧電材との剥離を生じにくくすることができる。とくに、硬度がより低い充填材は、より変形しやすく、充填材の硬化収縮により追従しやすいことから、硬度がより高い充填材と併用したときに、硬化収縮による応力を緩和して、充填材と圧電材１１０との間への剥離の生成を抑制することができる。また、形成する第１の溝３１０と第２の溝３２０の深さを変えることにより、深さの浅い溝に充填する充填材の量を減らすことができるので、充填材の硬化収縮を軽減することができる。
また、第１の溝３１０に第１の充填材を充填した後に、第２の溝３２０を形成して第２の充填材を充填することにより、第１の充填材の硬化収縮による応力を開放させることができる。ここで、第２の充填材を充填すると、第１の充填材と同様に硬化収縮は発生するが、第１の充填材の硬化収縮の応力は緩和されているため、一度に全ての溝を形成し、一度に全ての溝に充填材を充填した場合と比較して、硬化収縮による剥離の生成を低減することができる。さらに、一度に全ての溝に充填材を充填しないことにより、一度に圧電材１１０内に充填される充填材の量は少なくなるので、硬化収縮の影響を低減することができる。
また、音響整合層をシリコーンゴム、クロロプレンゴム、エチレン－プロピレン共重合ゴム、アクリロニトリル－ブタジエン共重合ゴム、およびウレタンゴムなどのゴム弾性を有する材料から形成することで、超音波プローブの指向性をより高めることができる。
これにより、所望する耐久性および音響特性を有し、生産性に優れた超音波プローブを得ることができる。
（超音波プローブの製造方法）
実施の形態３に係る超音波プローブ３００の製造方法は、図２に示されるフローチャートと同様にして製造することができる。実施の形態１と同じ工程には、同一の符号を付して、その説明を省略する。
実施の形態３に係る超音波プローブ３００の製造方法は、図２に示されるフローチャートと同様にして製造することができる。実施の形態１と同じ工程には、同一の符号を付して、その説明を省略する。
実施の形態３に係る超音波プローブ３００の製造方法は、圧電材１１０に複数の第１の溝３１０を形成する第１溝形成工程（Ｓ１０）と、第１の溝３１０を、第１の充填材により充填された状態とする第１充填工程（Ｓ１１）と、圧電材１１０の第１の溝３１０の間に第２の溝３２０を形成する第２溝形成工程（Ｓ１２）と、第２の溝３２０を、第２の充填材により充填された状態とする第２充填工程（Ｓ１３）と、圧電材１１０の被検体側に配置される音響整合層１３０を接着する接着工程（Ｓ１４）と、音響整合層１３０の最上層（第３の音響整合層１３０ｃ）に音響レンズ１４０を接着する工程（Ｓ１５）と、を有する。ここで、第１溝形成工程（Ｓ１０）および第２溝形成工程（Ｓ１３）の少なくとも一方の工程は、圧電材１１０を分割する溝を形成する工程であり、もう一方は圧電材１１０を分割しない溝を形成する工程である。
また、分割層を形成する第１の溝３１０および第２の溝３２０のいずれか一方の溝は、空隙であるか、またはそれぞれ硬度の異なる充填材が充填されている。上記充填材は、硬度が異なっていれば同じ種類の樹脂から構成される充填材を用いてもよい。ここで、第１の溝３１０および第２の溝３２０に充填する充填材は、上述したエポキシ樹脂、シリコーン樹脂およびウレタン樹脂からなる群から選択される樹脂であることが好ましく、例えば、ショアＤ８０のエポキシ樹脂とショアＡ３５のシリコーン樹脂との組み合わせであることがより好ましい。また、充填材は、硬度が異なっていれば同じ種類の樹脂から構成される充填材を用いることができる。
また、実施の形態３に係る超音波プローブ３００の製造方法において、図２のフローチャートに示される工程の他に、第１溝形成工程（Ｓ１０）の前に、圧電材１１０の背面側にバッキング材１５０を接着する工程（不図示）を有していてもよい。ここで、圧電材１１０の背面側にバッキング材１５０が接着されている超音波プローブ１００において、圧電材１１０に複数の第１の溝３１０を形成する第１溝形成工程（Ｓ１０）および圧電材１１０の第１の溝３１０の間に第２の溝３２０を形成する第２溝形成工程（Ｓ１２）のどちらか一方の工程は、バッキング材１５０に第１の溝３１０または第２の溝３２０を形成する工程であってもよい。
（効果）
実施の形態３に係る超音波プローブ３００の製造方法において、第１の溝３１０および第２の溝３２０のいずれか一方の溝を空隙にするか、またはそれぞれの溝に硬度の異なる充填材を充填することにより、充填材の硬化収縮を緩和させることができので、充填材と圧電材１１０に形成した各溝との間に生じる剥離を抑制した超音波プローブを製造することができる。とくに、硬度がより低い充填材は、より変形しやすく、充填材の硬化収縮により追従しやすいことから、硬度がより高い充填材と併用したときに、硬化収縮による応力を緩和して、充填材と圧電材１１０との間への剥離の生成を抑制することができる。さらに、形成する第１の溝３１０と第２の溝３２０の深さを変えることにより、深さの浅い溝に充填する充填材の量を減らすことができるので、充填材の硬化収縮を軽減することができる。
実施の形態３に係る超音波プローブ３００の製造方法において、第１の溝３１０および第２の溝３２０のいずれか一方の溝を空隙にするか、またはそれぞれの溝に硬度の異なる充填材を充填することにより、充填材の硬化収縮を緩和させることができので、充填材と圧電材１１０に形成した各溝との間に生じる剥離を抑制した超音波プローブを製造することができる。とくに、硬度がより低い充填材は、より変形しやすく、充填材の硬化収縮により追従しやすいことから、硬度がより高い充填材と併用したときに、硬化収縮による応力を緩和して、充填材と圧電材１１０との間への剥離の生成を抑制することができる。さらに、形成する第１の溝３１０と第２の溝３２０の深さを変えることにより、深さの浅い溝に充填する充填材の量を減らすことができるので、充填材の硬化収縮を軽減することができる。
また、第１充填工程（Ｓ１１）後に、第２溝形成工程（Ｓ１２）を行うことにより、第１の充填材の硬化収縮による応力を開放させることができる。その後、第２の充填材を充填すると、第１の充填材と同様に硬化収縮は発生するが、第１の充填材の硬化収縮の応力は緩和されているため、一度に全ての溝を形成し、一度に全ての溝に充填材を充填した場合と比較して、硬化収縮による剥離の生成を低減することができる。さらに、一度に全ての溝に充填材を充填しないことにより、一度に、圧電材１１０内に充填される充填材の量は少なくなるので、硬化収縮の影響を低減することができる。
また、第１溝形成工程（Ｓ１０）および第１充填工程（Ｓ１１）と、第２溝形成工程（Ｓ１２）および第２充填工程（Ｓ１３）とを分けて行うことにより所望の溝へ所望の充填材を充填することができる。
これにより、所望する耐久性および音響特性を有し、生産性に優れた超音波プローブを製造することができる。
［実施の形態４］
図６は、本発明の実施の形態４に係る超音波プローブ４００の全体構造の一例を示す断面図である。
図６は、本発明の実施の形態４に係る超音波プローブ４００の全体構造の一例を示す断面図である。
（超音波プローブの構成）
実施の形態４に係る超音波プローブ４００は、音響整合層１３０が、第１の溝４１０および第２の溝４２０の両方の溝により分割された層と、第１の溝４１０および第２の溝４２０の一方の溝により分割された最上層と、を有しているという点のみで実施の形態１に係る超音波プローブ１００と異なる。そこで、実施の形態１に係る超音波プローブ１００と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
実施の形態４に係る超音波プローブ４００は、音響整合層１３０が、第１の溝４１０および第２の溝４２０の両方の溝により分割された層と、第１の溝４１０および第２の溝４２０の一方の溝により分割された最上層と、を有しているという点のみで実施の形態１に係る超音波プローブ１００と異なる。そこで、実施の形態１に係る超音波プローブ１００と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
図６に示されるように、実施の形態４に係る超音波プローブ４００は、第１の音響整合層１３０ａおよび第２の音響整合層１３０ｂが第１の溝４１０により分割されており、最上層（第３の音響整合層１３０ｃ）を含むすべての音響整合層が、第２の溝４２０により分割されている。なお、第１の音響整合層１３０ａおよび第２の音響整合層１３０ｂのいずれか一層のみが、第１の溝４１０により分割されていてもよい。
図６においては、最上層（第３の音響整合層１３０ｃ）が第２の溝４２０のみによって分割されているが、本実施形態はこれに限定されない。本実施形態では、最上層（第３の音響整合層１３０ｃ）第１の溝４１０のみによって分割されていてもよい。また、図６においては、圧電材１１０が第１の溝４１０および第２の溝４２０の両方の溝によって分割されているが、圧電材１１０は、第１の溝４１０および第２の溝４２０のどちらか一方の溝によって分割されていてもよい。
また、第１の溝４１０および第２の溝４２０のいずれか一方の溝は、空隙であるか、またはそれぞれ硬度の異なる充填材が充填されている。上記充填材は、硬度が異なっていれば同じ種類の樹脂から構成される充填材を用いてもよい。ここで、第１の溝４１０および第２の溝４２０に充填する充填材は、上述したエポキシ樹脂、シリコーン樹脂およびウレタン樹脂からなる群から選択される樹脂であることが好ましく、例えば、ショアＤ８０のエポキシ樹脂とショアＡ３５のシリコーン樹脂との組み合わせであることがより好ましい。
また、図６に示されるように、超音波プローブ４００は、圧電材１１０の背面側に配置されたバッキング材１５０を有していてもよい。また、バッキング材１５０は、第１の溝４１０および第２の溝４２０の少なくとも一方の溝を有していてもよい。実施の形態４では、バッキング材１５０は、第１の溝４１０および第２の溝４２０の両方の溝を有する。
（効果）
実施の形態４に係る超音波プローブ４００において、第１の溝４１０および第２の溝４２０のいずれか一方の溝を空隙にするか、またはそれぞれの溝に硬度の異なる充填材を充填することにより、充填材の硬化収縮を緩和して、製造時の充填材と圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）との間の剥離を生じにくくすることができる。とくに、硬度がより低い充填材は、より変形しやすく、充填材の硬化収縮により追従しやすいことから、硬度がより高い充填材と併用したときに、硬化収縮による応力を緩和して、充填材と圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）との間への剥離の生成を抑制することができる。また、第１の溝４１０および第２の溝４２０のいずれか一方の溝のみが、音響整合層１３０の最上層（第３の音響整合層１３０ｃ）を分割することにより、剥離の起点となりやすい音響整合層１３０の最上層（第３の音響整合層１３０ｃ）に充填する充填材の量を減らすことができるので、硬化収縮による剥離を軽減することができる。
実施の形態４に係る超音波プローブ４００において、第１の溝４１０および第２の溝４２０のいずれか一方の溝を空隙にするか、またはそれぞれの溝に硬度の異なる充填材を充填することにより、充填材の硬化収縮を緩和して、製造時の充填材と圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）との間の剥離を生じにくくすることができる。とくに、硬度がより低い充填材は、より変形しやすく、充填材の硬化収縮により追従しやすいことから、硬度がより高い充填材と併用したときに、硬化収縮による応力を緩和して、充填材と圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）との間への剥離の生成を抑制することができる。また、第１の溝４１０および第２の溝４２０のいずれか一方の溝のみが、音響整合層１３０の最上層（第３の音響整合層１３０ｃ）を分割することにより、剥離の起点となりやすい音響整合層１３０の最上層（第３の音響整合層１３０ｃ）に充填する充填材の量を減らすことができるので、硬化収縮による剥離を軽減することができる。
また、第１の充填材を充填した後に、第２溝を形成することにより、第１の充填材の硬化収縮による応力を開放させることができる。その後、第２の充填材を充填すると、第１の充填材と同様に硬化収縮は発生するが、第１の充填材の硬化収縮の応力は緩和されているため、一度に全ての溝を形成し、一度に全ての溝に充填材を充填した場合と比較して、硬化収縮による剥離の生成を低減することができる。さらに、一度に全ての溝に充填材を充填しないことにより、一度に圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）内に充填される充填材の量は少なくなるので、硬化収縮の影響を低減することができる。
これにより、所望する耐久性および音響特性を有し、生産性に優れた超音波プローブを得ることができる。
（超音波プローブの製造方法）
図７に示されるフローチャートを用いて、実施の形態４に係る超音波プローブ４００の製造方法について説明する。
図７に示されるフローチャートを用いて、実施の形態４に係る超音波プローブ４００の製造方法について説明する。
実施の形態４に係る超音波プローブ４００の製造方法は、圧電材１１０、および音響整合層１３０ａ、１３０ｂに複数の第１の溝４１０を形成する第１溝形成工程（Ｓ３０）と、第１の溝４１０を第１の充填材により充填された状態とする第１充填工程（Ｓ３１）と、圧電材１１０の被検体側に配置される音響整合層１３０ｃを接着する接着工程（Ｓ３２）（第２の溝４２０により分割される分割層を接着する分割層接着工程でもある。）と、音響整合層１３０が接着された圧電材１１０の、複数の第１の溝４１０の間に、第２の溝４２０を形成する第２溝形成工程（Ｓ３３）と、第２の溝４２０を第２の充填材により充填された状態とする第２充填工程（Ｓ３４）と、音響整合層１３０の最上層（第３の音響整合層１３０ｃ）に音響レンズ１４０を接着する音響レンズ接着工程（Ｓ３５）と、をこの順番で有する。
また、分割層を形成する第１の溝４１０および第２の溝４２０のいずれか一方の溝は、空隙であるか、またはそれぞれ硬度の異なる充填材が充填されている。上記充填材は、硬度が異なっていれば同じ種類の樹脂から構成される充填材を用いてもよい。ここで、第１の溝４１０および第２の溝４２０に充填する充填材は、上述したエポキシ樹脂、シリコーン樹脂およびウレタン樹脂からなる群から選択される樹脂であることが好ましく、例えば、ショアＤ８０のエポキシ樹脂とショアＡ３５のシリコーン樹脂との組み合わせであることがより好ましい。また、充填材は、硬度が異なっていれば同じ種類の樹脂から構成される充填材を用いることができる。
また、実施の形態４に係る超音波プローブ４００の製造方法において、図７のフローチャートに示される工程の他に、第１溝形成工程（Ｓ３０）の前に、圧電材１１０の背面側にバッキング材１５０を接着する工程（不図示）を有していてもよい。ここで、圧電材１１０の背面側にバッキング材１５０が接着されている超音波プローブ４００において、圧電材１１０に複数の第１の溝４１０を形成する第１溝形成工程（Ｓ３０）および圧電材１１０の第１の溝４１０の間に第２の溝４２０を形成する第２溝形成工程（Ｓ３３）のどちらか一方の工程は、バッキング材１５０に第１の溝４１０または第２の溝４２０を形成する工程であってもよい。
（効果）
実施の形態４に係る超音波プローブ４００の製造方法において、第１の溝４１０および第２の溝４２０のいずれか一方の溝を空隙にするか、またはそれぞれの溝に硬度の異なる充填材を充填することにより、充填材と圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）に形成した各溝との間に生じる剥離を抑制した超音波プローブを製造することができる。とくに、硬度がより低い充填材は、より変形しやすく、充填材の硬化収縮により追従しやすいことから、硬度がより高い充填材と併用したときに、硬化収縮による応力を緩和して、圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）と充填材との間への剥離の生成を抑制することができる。また、第１の溝４１０および第２の溝４２０のいずれか一方の溝のみが、音響整合層１３０の最上層（第３の音響整合層１３０ｃ）を分割することにより、剥離の起点となりやすい音響整合層１３０の最上層（第３の音響整合層１３０ｃ）に充填する充填材の量を減らすことができるので、硬化収縮による剥離を軽減することができる。さらに、一度に全ての溝に充填材を充填しないことにより、一度に圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）内に充填される充填材の量は少なくなるので、硬化収縮の影響を低減することができる。
実施の形態４に係る超音波プローブ４００の製造方法において、第１の溝４１０および第２の溝４２０のいずれか一方の溝を空隙にするか、またはそれぞれの溝に硬度の異なる充填材を充填することにより、充填材と圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）に形成した各溝との間に生じる剥離を抑制した超音波プローブを製造することができる。とくに、硬度がより低い充填材は、より変形しやすく、充填材の硬化収縮により追従しやすいことから、硬度がより高い充填材と併用したときに、硬化収縮による応力を緩和して、圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）と充填材との間への剥離の生成を抑制することができる。また、第１の溝４１０および第２の溝４２０のいずれか一方の溝のみが、音響整合層１３０の最上層（第３の音響整合層１３０ｃ）を分割することにより、剥離の起点となりやすい音響整合層１３０の最上層（第３の音響整合層１３０ｃ）に充填する充填材の量を減らすことができるので、硬化収縮による剥離を軽減することができる。さらに、一度に全ての溝に充填材を充填しないことにより、一度に圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）内に充填される充填材の量は少なくなるので、硬化収縮の影響を低減することができる。
これにより、所望する耐久性および音響特性を有し、生産性に優れた超音波プローブの製造方法を提供することができる。
［変形例］
図８は、本発明の変形例に係る超音波プローブの全体構造の一例を示す断面図である。
図８は、本発明の変形例に係る超音波プローブの全体構造の一例を示す断面図である。
（超音波プローブの構成）
上記実施の形態１～４では、デマッチング層を有さない超音波プローブ１００、２００、３００、４００について説明したが、変形例に係る超音波プローブ５００は、デマッチング層５１０を有してもよい。ここで、「デマッチング層」とは、圧電素子からなる超音波振動子で発生される弾性振動を、反射する層であり、圧電材１１０の背面側に接着される層のことをいう。
上記実施の形態１～４では、デマッチング層を有さない超音波プローブ１００、２００、３００、４００について説明したが、変形例に係る超音波プローブ５００は、デマッチング層５１０を有してもよい。ここで、「デマッチング層」とは、圧電素子からなる超音波振動子で発生される弾性振動を、反射する層であり、圧電材１１０の背面側に接着される層のことをいう。
また、デマッチング層５１０は、圧電材１１０の音響インピーダンス（１０～３０ＭＲａｙｌｓ）よりも音響インピーダンスが大きい材料（例えば、９０ＭＲａｙｌｓ）により形成されており、圧電材１１０に対し被検体の方向とは反対側（被検体から遠ざかる方向）に出力される超音波を反射する。
デマッチング層５１０に適用される材料としては、タングステン、タングステンカーバイド、タンタルなどであれば、特に限定されない。上記材料の中では、タングステンカーバイドが好ましい。また、タングステンカーバイドとコバルト等の他の材料とを混合してなる、タングステン系合金であってもよい。
図８に示されるように、変形例に係る超音波プローブ５００は、圧電材１１０と、圧電材１１０に電圧を印加するための信号電極１２０ａ、１２０ｂと、音響整合層１３０と、音響レンズ１４０と、バッキング材１５０と、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１６０と、デマッチング層５１０と、を有する。超音波プローブ１００は、圧電材１１０から被検体に向けて、信号電極１２０ａ、音響整合層１３０および音響レンズ１４０がこの順に積層され、圧電材１１０から被検体とは反対側に向けて、信号電極１２０ｂ、デマッチング層５１０、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１６０およびバッキング材１５０がこの順に積層された構成を有する。
ここで、図８に示されるように、圧電材１１０は、略平行に形成された複数の第１の溝５２０と、複数の第１の溝５２０の間に第１の溝５２０に対して略平行となるように形成された第２の溝５３０と、を有し、圧電材１１０は、第１の溝５２０および第２の溝５３０の両方の溝により分割されている。圧電材１１０に形成される第１の溝５２０および第２の溝５３０の数は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、デマッチング層５１０は、第１の溝５２０および第２の溝５３０のどちらか一方の溝により分割されていてもよい。デマッチング層５１０に形成される第１の溝５２０および第２の溝５３０の数は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
また、上記分割層を分割する第１の溝５２０および第２の溝５３０のいずれか一方の溝は、空隙であるか、またはそれぞれ硬度の異なる充填材が充填されている。上記充填材は、硬度が異なっていれば同じ種類の樹脂から構成される充填材を用いてもよい。ここで、第１の溝５２０および第２の溝５３０に充填する充填材は、上述したエポキシ樹脂、シリコーン樹脂およびウレタン樹脂からなる群から選択される樹脂であることが好ましく、例えば、ショアＤ８０のエポキシ樹脂とショアＡ３５のシリコーン樹脂との組み合わせであることがより好ましい。
また、図８に示されるように、変形例に係る超音波プローブ５００では、圧電材１１０の背面側に配置されたバッキング材１５０を有していてもよい。また、バッキング材１５０は、第１の溝５２０および第２の溝５３０の少なくとも一方の溝を有していてもよい。変形例に係る超音波プローブ５００では、バッキング材１５０は、第１の溝５２０および第２の溝５３０の両方の溝を有する。
また、変形例に係る超音波プローブ５００は、音響整合層１３０が分割されていない。このとき、音響整合層１３０をシリコーンゴム、クロロプレンゴム、エチレン－プロピレン共重合ゴム、アクリロニトリル－ブタジエン共重合ゴム、およびウレタンゴムなどのゴム弾性を有する材料から形成することで、超音波プローブの指向性をより高めることができる。このとき、上記ゴム弾性を有する材料は、音速が１６５０ｍ／秒以下となる材料であることが好ましい。ただし、変形例に係る超音波プローブ５００は、実施の形態１～実施の形態４と同様に、音響整合層１３０が第１の溝５２０および第２の溝５３０の少なくとも一方の溝により分割された分割層を有してもよい。
（効果）
変形例に係る超音波プローブ５００において、第１の溝５２０および第２の溝５３０のいずれか一方の溝を空隙にするか、またはそれぞれの溝に硬度の異なる充填材を充填することにより、各溝の深さが同じであっても、充填材の硬化収縮を緩和させることができる。とくに、硬度の低い充填材は、充填材の硬化収縮に追従できることから、硬度の高い充填材と併用しても、充填材と圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）との間に生じる剥離を抑制することができる。とくに、硬度がより低い充填材は、より変形しやすく、充填材の硬化収縮により追従しやすいことから、硬度がより高い充填材と併用したときに、硬化収縮による応力を緩和して、充填材と圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）との間への剥離の生成を抑制することができる。
変形例に係る超音波プローブ５００において、第１の溝５２０および第２の溝５３０のいずれか一方の溝を空隙にするか、またはそれぞれの溝に硬度の異なる充填材を充填することにより、各溝の深さが同じであっても、充填材の硬化収縮を緩和させることができる。とくに、硬度の低い充填材は、充填材の硬化収縮に追従できることから、硬度の高い充填材と併用しても、充填材と圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）との間に生じる剥離を抑制することができる。とくに、硬度がより低い充填材は、より変形しやすく、充填材の硬化収縮により追従しやすいことから、硬度がより高い充填材と併用したときに、硬化収縮による応力を緩和して、充填材と圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）との間への剥離の生成を抑制することができる。
また、第１の充填材を充填した後に、第２溝を形成することにより、第１の充填材の硬化収縮による応力を開放させることができる。その後、第２の充填材を充填すると、第１の充填材と同様に硬化収縮は発生するが、第１の充填材の硬化収縮の応力は緩和されているため、一度に全ての溝を形成し、一度に全ての溝に充填材を充填した場合と比較して、硬化収縮による剥離の生成を低減することができる。さらに、一度に全ての溝に充填材を充填しないことにより、一度に圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）内に充填される充填材の量は少なくなるので、硬化収縮の影響を低減することができる。
また、音響整合層をシリコーンゴム、クロロプレンゴム、エチレン－プロピレン共重合ゴム、アクリロニトリル－ブタジエン共重合ゴム、およびウレタンゴムなどのゴム弾性を有する材料から形成することで、超音波プローブの指向性をより高めることができる。
これにより、所望する耐久性および音響特性を有し、生産性に優れた超音波プローブを得ることができる。
（超音波プローブの製造方法）
変形例に係る超音波プローブ５００の製造方法は、図２に示される実施の形態１のフローチャートと同様にして製造することができる。よって、実施の形態１と同じ工程には、同一の符号を付して、その説明を省略する。
変形例に係る超音波プローブ５００の製造方法は、図２に示される実施の形態１のフローチャートと同様にして製造することができる。よって、実施の形態１と同じ工程には、同一の符号を付して、その説明を省略する。
変形例に係る超音波プローブ５００の製造方法においては、圧電材１１０に複数の第１の溝５２０を形成する第１溝形成工程（Ｓ１０）と、第１の溝５２０を、第１の充填材により充填された状態とする第１充填工程（Ｓ１１）と、圧電材１１０の第１の溝５２０の間に第２の溝５３０を形成する第２溝形成工程（Ｓ１２）と、第２の溝５３０を、第２の充填材により充填された状態とする第２充填工程（Ｓ１３）と、圧電材１１０の被検体側に配置される音響整合層１３０を接着する接着工程（Ｓ１４）と、音響整合層１３０の最上層（第３の音響整合層１３０ｃ）に音響レンズ１４０を接着する音響レンズ接着工程（Ｓ１５）と、を有する。
また、変形例に係る超音波プローブ５００の製造方法において、図２のフローチャートに示される工程の他に、第１溝形成工程（Ｓ１０）の前に、圧電材１１０の背面側にデマッチング層５１０を接着する工程（不図示）を有している。また、デマッチング層５１０の背面側にバッキング材１５０を接着する工程（不図示）を有していてもよい。また、圧電材１１０に複数の第１の溝５２０を形成する第１溝形成工程（Ｓ１０）および圧電材１１０の第１の溝５２０の間に第２の溝５３０を形成する第２溝形成工程（Ｓ１２）のどちらか一方の工程は、バッキング材１５０に第１の溝５２０または第２の溝５３０を形成する工程であってもよい。
また、第１の溝５２０および第２の溝５３０のいずれか一方の溝は、空隙であるか、またはそれぞれ硬度の異なる充填材が充填されている。上記充填材は、硬度が異なっていれば同じ種類の樹脂から構成される充填材を用いてもよい。ここで、第１の溝５２０および第２の溝５３０に充填する充填材は、上述したエポキシ樹脂、シリコーン樹脂およびウレタン樹脂からなる群から選択される樹脂であることが好ましく、例えば、ショアＤ８０のエポキシ樹脂とショアＡ３５のシリコーン樹脂との組み合わせであることがより好ましい。また、充填材は、硬度が異なっていれば同じ種類の樹脂から構成される充填材を用いることができる。
（効果）
変形例に係る超音波プローブ５００の製造方法において、第１の溝５２０および第２の溝５３０のいずれか一方の溝を空隙にするか、またはそれぞれの溝に硬度の異なる充填材を充填することにより、充填材の硬化収縮を緩和させることができるので、充填材と圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）に形成した各溝との間に生じる剥離を抑制した超音波プローブを製造することができる。とくに、硬度がより低い充填材は、より変形しやすく、充填材の硬化収縮により追従しやすいことから、硬度がより高い充填材と併用したときに、硬化収縮による応力を緩和して、充填材と圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）との間への剥離の生成を抑制することができる。
変形例に係る超音波プローブ５００の製造方法において、第１の溝５２０および第２の溝５３０のいずれか一方の溝を空隙にするか、またはそれぞれの溝に硬度の異なる充填材を充填することにより、充填材の硬化収縮を緩和させることができるので、充填材と圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）に形成した各溝との間に生じる剥離を抑制した超音波プローブを製造することができる。とくに、硬度がより低い充填材は、より変形しやすく、充填材の硬化収縮により追従しやすいことから、硬度がより高い充填材と併用したときに、硬化収縮による応力を緩和して、充填材と圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）との間への剥離の生成を抑制することができる。
また、第１充填工程（Ｓ１１）後に、第２溝形成工程（Ｓ１２）を行うことにより、第１の充填材の硬化収縮による応力を開放させることができる。その後、第２の充填材を充填すると、第１の充填材と同様に硬化収縮は発生するが、第１の充填材の硬化収縮の応力は緩和されているため、一度に全ての溝を形成し、一度に全ての溝に充填材を充填した場合と比較して、硬化収縮による剥離の生成を低減することができる。さらに、一度に全ての溝に充填材を充填しないことにより、一度に圧電素子（圧電材１１０、音響整合層１３０）内に充填される充填材の量は少なくなるので、硬化収縮の影響を低減することができる。
また、第１溝形成工程（Ｓ１０）および第１充填工程（Ｓ１１）と、第２溝形成工程（Ｓ１２）および第２充填工程（Ｓ１３）とを分けて行うことにより所望の溝へ所望の充填材を充填することができる。
これにより、所望する耐久性および音響特性を有し、生産性に優れた超音波プローブを製造することができる。
（超音波診断装置）
図９は、超音波プローブ１００、２００、３００、４００または５００を備える超音波診断装置１０の一例を示す模式図である。超音波診断装置１０は、超音波プローブ１００、２００、３００、４００または５００、本体部１１、コネクタ部１２およびディスプレイ１３を備える。
図９は、超音波プローブ１００、２００、３００、４００または５００を備える超音波診断装置１０の一例を示す模式図である。超音波診断装置１０は、超音波プローブ１００、２００、３００、４００または５００、本体部１１、コネクタ部１２およびディスプレイ１３を備える。
超音波プローブ１００、２００、３００、４００または５００は、コネクタ部１２に接続されたケーブル１４を介して超音波診断装置１０と接続される。
超音波診断装置１０からの電気信号（送信信号）は、ケーブル１４を通じて超音波プローブ１００、２００、３００、４００または５００の圧電材１１０に送信される。この送信信号は、圧電素子１１０において超音波に変換され、生体内に送波される。送波された超音波は生体内の組織などで反射され、当該反射波の一部がまた圧電材１１０に受波され電気信号（受信信号）に変換され、超音波診断装置１０の本体部１１に送信される。受信信号は、超音波診断装置１０の本体部１１において画像データに変換されディスプレイ１３に表示される。
上記の実施の形態の超音波診断装置は、圧電材から被検体（生体）までの音響インピーダンスの差を段階的に小さくした本発明の超音波プローブを有することからより高画質化された超音波画像を生成することができる。
なお、上述の各実施の形態では、バッキング材を有する超音波プローブについて説明したが、超音波プローブは、バッキング材を有さなくてもよい。また、ＰＺＴとバッキング材の間には、ＰＺＴ同等以上の音響インピーダンスの材料を設けて、背面側に向かう超音波を反射させ、上面側に向かう超音波とを重ね合わせるような構成にしてもよい。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
超音波プローブの作製１～７で使用する略号は次のとおりである。
圧電材：チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）
第１の音響整合層：エポキシ樹脂と金属酸化物との混錬物の硬化物
第２の音響整合層：エポキシ樹脂と金属酸化物との混錬物の硬化物
第３の音響整合層：エポキシ樹脂とゴム粒子の混錬物の硬化物
第２の音響整合層：エポキシ樹脂と金属酸化物との混錬物の硬化物
第３の音響整合層：エポキシ樹脂とゴム粒子の混錬物の硬化物
（第１の充填材）
Ａ－１：２液性エポキシ樹脂Ｃ－１０７６、ショアＤ８０（株式会社テスク製）
Ａ－１：２液性エポキシ樹脂Ｃ－１０７６、ショアＤ８０（株式会社テスク製）
（第２の充填材）
Ｂ－１：２成分付加型ＲＴＶシリコーンＴＳＥ３０３２、ショアＡ３５（モメンティブ社製）
Ｂ－２：空気
Ｂ－１：２成分付加型ＲＴＶシリコーンＴＳＥ３０３２、ショアＡ３５（モメンティブ社製）
Ｂ－２：空気
（充填方法）
Ｄ－１：第１の充填材または第２の充填材のどちらか一方を一度に充填する方法
Ｄ－２：第１の充填材を充填した後に第２の充填材を充填する方法
Ｄ－１：第１の充填材または第２の充填材のどちらか一方を一度に充填する方法
Ｄ－２：第１の充填材を充填した後に第２の充填材を充填する方法
１－１．超音波プローブ１の作製
圧電材（背面側にはバッキング材が接着されている）に、圧電材を分割する第１の溝を、略平行に所定の間隔で形成し、第１の充填材であるＡ－１を充填して、６０℃で４時間硬化させた。次いで、第１の溝の間に、第１の溝に対して略平行となるように、圧電材を分割する第２の溝を形成し、第２の充填材であるＢ－１を充填して、５０℃で６時間硬化させた。第１の充填材および第２の充填材が充填された圧電材の上面側に、音響整合層を接着剤で接着し、さらに音響整合層の最上層に音響レンズを接着剤で接着して、超音波プローブ１を得た。
圧電材（背面側にはバッキング材が接着されている）に、圧電材を分割する第１の溝を、略平行に所定の間隔で形成し、第１の充填材であるＡ－１を充填して、６０℃で４時間硬化させた。次いで、第１の溝の間に、第１の溝に対して略平行となるように、圧電材を分割する第２の溝を形成し、第２の充填材であるＢ－１を充填して、５０℃で６時間硬化させた。第１の充填材および第２の充填材が充填された圧電材の上面側に、音響整合層を接着剤で接着し、さらに音響整合層の最上層に音響レンズを接着剤で接着して、超音波プローブ１を得た。
１－２．超音波プローブ２の作製
圧電材（背面側にはバッキング材が接着されている）の上面側に第１の音響整合層および第２の音響整合層をこの順番で接着した。次いで、圧電材および音響整合層を分割する第１の溝を、略平行に所定の間隔で形成し、第１の充填材であるＡ－１を充填して、６０℃で４時間硬化させた。次いで、第１の溝の間に、第１の溝に対して略平行となるように、圧電材および音響整合層を分割する第２の溝を形成し、第２の充填材であるＢ－１を充填して、５０℃で６時間硬化させた。最後に、第２の音響整合層の上面側に最上層となる第３の音響整合層を接着し、さらに第３の音響整合層を上面側に音響レンズを接着剤で接着して、超音波プローブ２を得た。
圧電材（背面側にはバッキング材が接着されている）の上面側に第１の音響整合層および第２の音響整合層をこの順番で接着した。次いで、圧電材および音響整合層を分割する第１の溝を、略平行に所定の間隔で形成し、第１の充填材であるＡ－１を充填して、６０℃で４時間硬化させた。次いで、第１の溝の間に、第１の溝に対して略平行となるように、圧電材および音響整合層を分割する第２の溝を形成し、第２の充填材であるＢ－１を充填して、５０℃で６時間硬化させた。最後に、第２の音響整合層の上面側に最上層となる第３の音響整合層を接着し、さらに第３の音響整合層を上面側に音響レンズを接着剤で接着して、超音波プローブ２を得た。
１－３．超音波プローブ３の作製
圧電材（背面側にはバッキング材が接着されている）の上面側に第１の音響整合層および第２の音響整合層をこの順番で接着した。次いで、圧電材および音響整合層を分割する第１の溝を、略平行に所定の間隔で形成し、第１の充填材であるＡ－１を充填して、６０℃で４時間硬化させた。次いで、第１の溝の間に、第１の溝に対して略平行となるように圧電材および音響整合層を分割する第２の溝を形成し、第２の充填材であるＢ－２（空気）が充填されたままにした。最後に、第２の音響整合層の上面側に最上層となる第３の音響整合層を接着し、さらに第３の音響整合層を上面側に音響レンズを接着剤で接着して、超音波プローブ３を得た。
圧電材（背面側にはバッキング材が接着されている）の上面側に第１の音響整合層および第２の音響整合層をこの順番で接着した。次いで、圧電材および音響整合層を分割する第１の溝を、略平行に所定の間隔で形成し、第１の充填材であるＡ－１を充填して、６０℃で４時間硬化させた。次いで、第１の溝の間に、第１の溝に対して略平行となるように圧電材および音響整合層を分割する第２の溝を形成し、第２の充填材であるＢ－２（空気）が充填されたままにした。最後に、第２の音響整合層の上面側に最上層となる第３の音響整合層を接着し、さらに第３の音響整合層を上面側に音響レンズを接着剤で接着して、超音波プローブ３を得た。
１－４．超音波プローブ４の作製
圧電材（背面側にはバッキング材が接着されている）に、圧電材を分割する第１の溝を、略平行に所定の間隔で形成し、第１の充填材であるＡ－１を充填して、６０℃で４時間硬化させた。次いで、第１の溝の間に、第１の溝に対して略平行となるように圧電材を分割しない第２の溝を形成し、第２の充填材であるＢ－１を充填して、５０℃で６時間硬化させた。第１の充填材および第２の充填材が充填された圧電材の上面側に、音響整合層を接着剤で接着し、さらに音響整合層の最上層に音響レンズを接着剤で接着して、超音波プローブ４を得た。
圧電材（背面側にはバッキング材が接着されている）に、圧電材を分割する第１の溝を、略平行に所定の間隔で形成し、第１の充填材であるＡ－１を充填して、６０℃で４時間硬化させた。次いで、第１の溝の間に、第１の溝に対して略平行となるように圧電材を分割しない第２の溝を形成し、第２の充填材であるＢ－１を充填して、５０℃で６時間硬化させた。第１の充填材および第２の充填材が充填された圧電材の上面側に、音響整合層を接着剤で接着し、さらに音響整合層の最上層に音響レンズを接着剤で接着して、超音波プローブ４を得た。
１－５．超音波プローブ５の作製
圧電材（背面側にはバッキング材が接着されている）の上面側に第１の音響整合層および第２の音響整合層をこの順番で接着した。次いで、圧電材および音響整合層を分割する第１の溝を、略平行に所定の間隔で形成し、第１の充填材であるＡ－１を充填して、６０℃で４時間硬化させた。次いで、第２の音響整合層の上面側に最上層となる第３の音響整合層を接着した。第３の音響整合層が接着された圧電材の第１の溝の間に、第１の溝に対して略平行となるように圧電材および音響整合層を分割する第２の溝を形成し、第２の充填材であるＢ－１を充填して、５０℃で６時間硬化させた。最後に、第３の音響整合層を上面側に音響レンズを接着剤で接着して、超音波プローブ５を得た。
圧電材（背面側にはバッキング材が接着されている）の上面側に第１の音響整合層および第２の音響整合層をこの順番で接着した。次いで、圧電材および音響整合層を分割する第１の溝を、略平行に所定の間隔で形成し、第１の充填材であるＡ－１を充填して、６０℃で４時間硬化させた。次いで、第２の音響整合層の上面側に最上層となる第３の音響整合層を接着した。第３の音響整合層が接着された圧電材の第１の溝の間に、第１の溝に対して略平行となるように圧電材および音響整合層を分割する第２の溝を形成し、第２の充填材であるＢ－１を充填して、５０℃で６時間硬化させた。最後に、第３の音響整合層を上面側に音響レンズを接着剤で接着して、超音波プローブ５を得た。
１－６．超音波プローブ６の作製
圧電材（背面側にはバッキング材が接着されている）の上面側に第１の音響整合層および第２の音響整合層をこの順番で接着した。次いで、圧電材および音響整合層を分割する第１の溝を、略平行に所定の間隔で形成し、第１の充填材であるＡ－１を充填して、６０℃で４時間硬化させた。次いで、第２の音響整合層の上面側に最上層となる第３の音響整合層を接着した。第３の音響整合層が接着された圧電材の第１の溝の間に、第１の溝に対して略平行となるように圧電材および音響整合層を分割する第２の溝を形成し、第２の充填材であるＢ－２（空気）が充填されたままにした。最後に、第３の音響整合層を上面側に音響レンズを接着剤で接着して、超音波プローブ６を得た。
圧電材（背面側にはバッキング材が接着されている）の上面側に第１の音響整合層および第２の音響整合層をこの順番で接着した。次いで、圧電材および音響整合層を分割する第１の溝を、略平行に所定の間隔で形成し、第１の充填材であるＡ－１を充填して、６０℃で４時間硬化させた。次いで、第２の音響整合層の上面側に最上層となる第３の音響整合層を接着した。第３の音響整合層が接着された圧電材の第１の溝の間に、第１の溝に対して略平行となるように圧電材および音響整合層を分割する第２の溝を形成し、第２の充填材であるＢ－２（空気）が充填されたままにした。最後に、第３の音響整合層を上面側に音響レンズを接着剤で接着して、超音波プローブ６を得た。
１－７．超音波プローブ７の作製
圧電材（背面側にはバッキング材が接着されている）の上面側に第１の音響整合層、第２の音響整合層および第３の整合層をこの順番で接着した。次いで、圧電材および音響整合層を分割する溝を、略平行に所定の間隔で形成して、充填材であるＢ－１を充填して、５０℃で６時間硬化させた。最後に、第３の音響整合層の上面側に音響レンズを接着剤で接着して、超音波プローブ７を得た。
圧電材（背面側にはバッキング材が接着されている）の上面側に第１の音響整合層、第２の音響整合層および第３の整合層をこの順番で接着した。次いで、圧電材および音響整合層を分割する溝を、略平行に所定の間隔で形成して、充填材であるＢ－１を充填して、５０℃で６時間硬化させた。最後に、第３の音響整合層の上面側に音響レンズを接着剤で接着して、超音波プローブ７を得た。
表１に超音波プローブ１～７の構成を示す。
２．評価
作製した超音波プローブ１～７を用いて剥離の生成の有無を評価した。その結果を表２に示す。
作製した超音波プローブ１～７を用いて剥離の生成の有無を評価した。その結果を表２に示す。
（評価方法）
超音波プローブ１～７をダイシングソー（株式会社ディスコ製）を用いて、５×５ｍｍ厚に切断し、その切断面を走査電子顕微鏡（株式会社日立ハイテクノロジーズ製）を用いて観察した。
超音波プローブ１～７をダイシングソー（株式会社ディスコ製）を用いて、５×５ｍｍ厚に切断し、その切断面を走査電子顕微鏡（株式会社日立ハイテクノロジーズ製）を用いて観察した。
（評価基準）
○：音響整合層または圧電材またはフレキシブルプリント基板またはバッキング材と充填材の間に剥離がないもしくは１μｍ未満の剥離が観察される
×：音響整合層または圧電材またはフレキシブルプリント基板またはバッキング材と充填材の間に１μｍ以上の剥離が観察される
○：音響整合層または圧電材またはフレキシブルプリント基板またはバッキング材と充填材の間に剥離がないもしくは１μｍ未満の剥離が観察される
×：音響整合層または圧電材またはフレキシブルプリント基板またはバッキング材と充填材の間に１μｍ以上の剥離が観察される
超音波プローブにおいて、第１の溝および第２の溝のいずれか一方の溝を空隙にするか、またはそれぞれの溝に硬度の異なる充填材を充填することにより、充填材の硬化収縮を緩和して、製造時の充填材と圧電素子（圧電材、音響整合層）との間の剥離を生じにくくすることができることがわかった。硬度がより低い充填材は、より変形しやすく、充填材の硬化収縮により追従しやすいことから、硬度がより高い充填材と併用したときに、硬化収縮による応力を緩和することができるので、充填材と圧電素子（圧電材、音響整合層）との間への剥離の生成を抑制できたと考えられる。
また、第１の充填材を充填した後に、第２の溝を形成して第２の充填材を充填することにより、一度に全ての溝に充填材を充填した場合と比較して、硬化収縮による剥離の生成を低減することができることがわかった。これは、一度に全ての溝に充填材を充填しないことにより、一度に圧電素子（圧電材、音響整合層）内に充填される充填材の量が少なくなるので、硬化収縮の影響を受けにくくなるためと考えられる。また、第１の充填材を充填した後に、第２の溝を形成して第２の充填材を充填することにより、第１の充填材の硬化収縮による応力を開放させることができるためであると考えられる。
本発明は、感度に優れて画質のよい超音波画像を得ることを目的とする超音波装置の超音波プローブとして有用である。
１０ 超音波診断装置
１１ 本体部
１２ コネクタ部
１３ ディスプレイ
１４ ケーブル
１００、２００、３００、４００、５００ 超音波プローブ
１１０ 圧電材
１２０ａ、１２０ｂ 信号電極
１３０ 音響整合層
１３０ａ 第１の音響整合層
１３０ｂ 第２の音響整合層
１３０ｃ 第３の音響整合層
１４０ 音響レンズ
１５０ バッキング材
１６０ フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
１７０、２１０、３１０、４１０、５２０ 第１の溝
１８０、２２０、３２０、４２０、５３０ 第２の溝
５１０ デマッチング層
１１ 本体部
１２ コネクタ部
１３ ディスプレイ
１４ ケーブル
１００、２００、３００、４００、５００ 超音波プローブ
１１０ 圧電材
１２０ａ、１２０ｂ 信号電極
１３０ 音響整合層
１３０ａ 第１の音響整合層
１３０ｂ 第２の音響整合層
１３０ｃ 第３の音響整合層
１４０ 音響レンズ
１５０ バッキング材
１６０ フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
１７０、２１０、３１０、４１０、５２０ 第１の溝
１８０、２２０、３２０、４２０、５３０ 第２の溝
５１０ デマッチング層
Claims (13)
- 超音波を送受信するための１次元に配列された圧電材と、
前記圧電材の被検体側に配置された少なくとも１層の音響整合層と、
を有する超音波プローブであって、
前記圧電材は、複数の第１の溝と、前記複数の第１の溝の間に形成された少なくとも第２の溝と、を有し、
前記圧電材は、前記第１の溝および第２の溝の少なくとも一方の溝により分割され、
前記音響整合層は、前記第１の溝および前記第２の溝の少なくとも一方の溝により分割された分割層を有し、
前記分割層は、前記第１の溝および前記第２の溝の両方の溝により分割された層を含み、
前記第１の溝および第２の溝は、いずれか一方の溝が空隙であるか、またはそれぞれ硬度の異なる充填材が充填されている、
超音波プローブ。 - 前記分割層は、前記第１の溝および第２の溝の一方の溝のみにより分割された層をさらに含む、請求項１に記載の超音波プローブ。
- 前記分割層は、前記音響整合層の最上層を含む、請求項１または２に記載の超音波プローブ。
- 前記圧電材は、前記第１の溝および第２の溝の一方の溝のみにより分割されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の超音波プローブ。
- 前記圧電材の背面側に配置されたバッキング材を有し、
前記バッキング材は、前記第１の溝および第２の溝の少なくとも一方の溝を有する、
請求項１～４のいずれか一項に記載の超音波プローブ。 - 前記充填材は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂およびウレタン樹脂からなる群から選択される樹脂を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の超音波プローブ。
- 圧電材の被検体側に配置される音響整合層を接着する少なくとも１回の接着工程と、
前記圧電材および前記音響整合層に複数の第１の溝を形成する第１溝形成工程と、
前記複数の第１の溝を、第１の充填材により充填された状態とする第１充填工程と、
前記圧電材および前記音響整合層の前記複数の第１の溝の間に第２の溝を形成する第２溝形成工程と、
前記第２の溝を、第２の充填材により充填された状態とする第２充填工程と、
を有し、
前記第１溝形成工程および前記第２溝形成工程の少なくとも一方は、前記圧電材を分割する溝を形成する工程であり、
前記接着工程は、前記第１溝形成工程より前に行われる、前記音響整合層のうち前記第１の溝および前記第２の溝の両方の溝により分割される層を形成する工程を含み、
前記第１の充填材および第２の充填材は、いずれか一方が空気であるか、またはそれぞれ硬度が異なる充填材である、
１次元に配列された圧電材を有する超音波プローブの製造方法。 - 前記接着工程は、前記第１溝形成工程より後に行われる、前記音響整合層のうち前記第１の溝のみにより分割される層を形成する工程をさらに含む、請求項７に記載の超音波プローブの製造方法。
- 前記第２溝形成工程において、前記音響整合層の最上層に前記第２の溝を形成する、請求項７または８に記載の超音波プローブの製造方法。
- バッキング材に前記圧電材を接着する工程を有し、
前記第１溝形成工程および前記第２溝形成工程の少なくとも一方の工程は、前記バッキング材に前記第１の溝または第２の溝を形成する工程である、
請求項７～９のいずれか一項に記載の超音波プローブの製造方法。 - 前記第１の充填材は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂およびウレタン樹脂からなる群から選択される樹脂を含む、請求項７～１０のいずれか一項に記載の超音波プローブの製造方法。
- 前記第２の充填材は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂およびウレタン樹脂からなる群から選択される樹脂を含む、請求項７～１１のいずれか一項に記載の超音波プローブの製造方法。
- 請求項１～６のいずれか一項に記載の超音波プローブを有する超音波診断装置。
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| JP2019131890A JP7367360B2 (ja) | 2019-07-17 | 2019-07-17 | 超音波プローブ、超音波プローブの製造方法および超音波診断装置 |
| US16/928,410 US20210015458A1 (en) | 2019-07-17 | 2020-07-14 | Ultrasound probe, method of manufacturing ultrasound probe, and ultrasound diagnostic apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2019131890A JP7367360B2 (ja) | 2019-07-17 | 2019-07-17 | 超音波プローブ、超音波プローブの製造方法および超音波診断装置 |
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| JP2021016424A JP2021016424A (ja) | 2021-02-15 |
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2020
- 2020-07-14 US US16/928,410 patent/US20210015458A1/en not_active Abandoned
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|---|---|
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