WO2007088772A1

WO2007088772A1 - 超音波探触子

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Publication number: WO2007088772A1
Application number: PCT/JP2007/051191
Authority: WO
Inventors: Koetsu Saito
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2007-08-09
Also published as: US8986213B2; KR20080094020A; KR20130080860A; EP1981308A1; KR101464769B1; US20130245453A1; US8454518B2; JPWO2007088772A1; EP1981308A4; CN101379871A; RU2008135361A; JP5037362B2; RU2419388C2; US20090062655A1; CN101379871B

Abstract

　本発明は、加工の困難さを解消するとともに、超音波の指向性を広くすることができ、高分解能の診断画像を得ることができる超音波探触子を提供することを目的とする。　超音波探触子１０は、配列された複数の圧電素子１と、各圧電素子１に対応して被検体側（図の上方）となる厚さ方向前面に配置された音響マッチング層２と、必要に応じて圧電素子１に対して音響マッチング層２の反対側となる厚さ方向背面（図の下方）に配置された背面負荷材３と、必要に応じて音響マッチング層２上に配置された音響レンズ４から構成されている。音響マッチング層２は、ゴム弾性体材料からなり、複数の圧電素子１の片側に、分割されることなく平面状に設けられる。

Description

明細書

超音波探触子

技術分野

[0001] 本発明は、生体等の被検体への超音波の発信または被検体からの超音波の受信に使用される超音波探触子に関する。

背景技術

[0002] 超音波診断装置は、超音波をヒトゃ動物等の生体の被検体内に照射し、生体内で反射されるエコー信号を検出して生体内組織の断層像等をモニタに表示し、被検体の診断に必要な情報を提供する。この際、超音波診断装置は、被検体内への超音波の送信と、被検体内からのエコー信号を受信するために超音波探触子を利用している。

[0003] 図 12は、このような超音波探触子の一例を示している。図 12において、超音波探触子 20は、被検体（図示せず)との間で超音波を送受信するべぐ一定方向に配列された複数個の圧電素子 11と、圧電素子 11の被検体側の前面（図 12の上方）に設けられる 1層以上 (図示は 3層)からなる音響マッチング層 12 (12a、 12b、 12c)と、音響マッチング層 12の被検体側表面に設けられた音響レンズ 13と、圧電素子 11に対して音響マッチング層 12の反対側となる背面に設けられる背面負荷材 14とから構成されている。

[0004] 圧電素子 11の前面と背面には、それぞれ図示しない電極が配置され、圧電素子 1 1との間で電気信号の送受信を行う。圧電素子 11は、 PZT系等の圧電セラミック、単結晶、前記材料と高分子を複合した複合圧電体、あるいは PVDF等に代表される高分子の圧電体等によって形成され、電圧を超音波に変換して被検体内に送信し、あるいは被検体内で反射したエコーを電気信号に変換して受信する。図示の例では、 X方向に複数の圧電素子 11が配列されている。このような圧電素子 11の複数個の配列は、電子的に超音波を走査して偏向あるいは集束することができ、いわゆる電子走査を可能とする。

[0005] 音響マッチング層 12は、超音波を効率よく被検体内に送受信するために設けられ、より具体的には、圧電素子 11の音響インピーダンスを段階的に被検体の音響インピーダンスに近づける役割を果たす。図示の例では、 3層の音響マッチング層 12a、 12b、 12cが設けられている力これは 1層から 2層であっても 4層以上であってもよい。また図示の例では、音響マッチング層 12が複数の圧電素子 11の上に一体に形成されているが、各圧電素子 11にそれぞれ対応して分割して配置している。また、超音波の指向性を広くする構成も知られている (例えば、特許文献 1、 2参照)。

[0006] 音響レンズ 13は、診断画像の分解能を高めるために超音波ビームを絞る役割を果たす。図示の例では、音響レンズ 13は図の Y方向（圧電素子 11の配列方向 Xに直交する方向）に沿って延びると共に、 Z方向に凸状となる力まぼこ型に形成され、超音波ビームを Y方向に絞ることができる。音響レンズ 13はオプション要素であり、必要に応じて設けられる。

[0007] 背面負荷材 14は、圧電素子 11に結合されてこれを保持し、さらに不要な超音波を減衰させる役割を果たす。なお、本明細書では、図の X方向を「(圧電素子の)配列方向」、 Y方向を「(圧電素子の）幅方向」、 Z方向を「(圧電素子の)厚さ方向」とも呼ぶものとする。

[0008] 特許文献 1：特開 2003— 125494号公報

特許文献 2 :特開 2005— 198261号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] 電子走査型の超音波診断装置は、圧電素子を任意の群にして個々の圧電素子に一定の遅延時間与えて駆動し、圧電素子から被検体内に超音波の送信と受信を行う。このような遅延時間を与えることで超音波ビームが収束あるいは拡散され、広い視野幅あるいは高分解能の超音波画像を得ることができる。

[0010] この構成は、一般的なシステムとして既に知られている。超音波探触子として、係る高分解能の超音波画像を得るために重要なことは、電子的に走査する複数個の所定の方向に配列された個々の圧電素子力音響マッチング層、更には必要に応じて音響レンズを介して被検体に放射される超音波ビームの指向性が広いことである。

[0011] 電子走査型の超音波探触子は、複数個配列したある群の圧電素子 (例えば 64素子)のそれぞれの送受信時間を遅延させて位相を制御することにより、超音波ビームを所望の位置に絞ってビームを細くし高分解能化したり、あるいは超音波ビームを偏向したりして扇形状に走査する。

[0012] この場合、超音波ビームは、それぞれの群で使用する圧電素子の数が多ければ（例えば 64素子から 96素子にすれば）、その分だけ超音波の開口が大きくなりビームを強く絞る、つまり細くすることができ、結果として分解能を向上させることが可能となる。

[0013] し力しながら、開口を大きくするためには、個々の圧電素子の指向性が広くないと、いくら開口を大きく（遅延をかけて電気信号を印加する素子数を多く）しても、寄与しない圧電素子が出てきて結果として開口は狭くなり、超音波ビームを細く絞ることができなくなる。以上のことから、圧電素子の指向性は広くすることが望まれている。

[0014] 指向性を広くするための 1つの方策として、特許文献 1に示すような複数個の一定の方向に配列された圧電素子に対応して全ての音響マッチング層までを分割し、隣接する圧電素子及び音響マッチング層相互間での音響的な結合を小さくした構成とすることが挙げられる。

[0015] し力しながら、この構成においては、配列された圧電素子及び音響マッチング層毎に分割して配列する必要があり、超音波の周波数を広帯域ィヒするために音響マッチング層を多層化すると、分割加工するときに加工が困難になり安定した特性の超音波探触子を得ることが困難になる。

[0016] 近年、超音波探触子の使用周波数がより広帯域化される傾向にあり、複数の周波数で使用する場合が多くなつてきていることから、高分解能の超音波画像を得るために、広帯域化と共に超音波探触子の指向性を広くすることがますます重要になってきている。

[0017] 本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、加工が容易で、高分解能の画像を得ることができる超音波探触子を提供することを目的として、る。

課題を解決するための手段

[0018] 本発明の超音波探触子は、配列された複数の圧電素子と、ゴム弾性体材料力なり、前記複数の圧電素子の一方の面に設けられた音響マッチング層とを備えることを特徴とする。

[0019] 上記構成によれば、音響マッチング層を分割することなく設けることにより、圧電素子と共に分割加工する必要がなくなるため、加工の困難さを解消し安定した超音波探触子を得ることができる。また、音響マッチング層をゴム弾性体材料とすることにより、音響マッチング層を分割した構成と同等若しくはそれより広い指向性にすることができる。これにより、多くの圧電素子の配列を使用して自由に位相制御を行い、超音波ビームを細く絞って偏向することが可能になり、分解能の高い超音波画像を得ることがでさる。

[0020] また、本発明の超音波探触子は、前記ゴム弾性体材料の音響インピーダンスが、前記圧電素子の音響インピーダンスより小さぐ前記被検体の音響インピーダンスより大きいことを特徴とする。

[0021] 上記構成によれば、ゴム弾性体材料の音響インピーダンスを、圧電素子の音響インピーダンスより小さぐ被検体の音響インピーダンスより大きくすることにより、圧電素子の音響インピーダンスを段階的に被検体の音響インピーダンスに近づけ、超音波を効率よく被検体内に送受信することができる。

[0022] また、本発明の超音波探触子は、前記音響マッチング層の音速が、 1650m/sec, またはそれ以下の値を有することを特徴とする。

[0023] 上記構成によれば、音響マッチング層の音速を 1650m/sec、またはそれ以下の値とすることにより、分割しない音響マッチング層であっても、分割した構成と同等若しくはそれより広、指向性にすることができる。

[0024] また、本発明の超音波探触子は、前記音響マッチング層と前記複数の圧電素子の間に、それぞれの圧電素子に対応させて個別に配列された音響マッチング層をさらに備えることを特徴とする。

[0025] 上記構成によれば、圧電素子側の音響マッチング層だけを圧電素子と同じように分割するので、圧電素子を狭い間隔 (例えば O. lmm)で分割しても、加工は安定し、均一に精度高く超音波探触子を作成することができる。また、平面状の音響マッチング層と複数の圧電素子の間に、分割した音響マッチング層を備えるので、圧電素子の音響インピーダンスを段階的に被検体の音響インピーダンスに近づけ、超音波を効率よく被検体内に送受信することができる。

[0026] また、本発明は、配列された複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子の一方の面に設けられ、音響インピーダンスが 1.8〜2.2メガレールスであり、かつ音速が 1650 m/sec,またはそれ以下の値を有する第 3の音響マッチング層と、前記第 3の音響マツチング層と前記複数の圧電素子の間に設けられた第 1、第 2の音響マッチング層とを備えることを特徴とする超音波探触子である。

[0027] 上記構成によれば、第 3の音響マッチング層の音響インピーダンスを 1.8〜2.2メガレールスとし、かつ音速を 1650mZsec、またはそれ以下の値とするとともに、第 1、第 2の音響マッチング層を備えることにより、圧電素子の音響インピーダンスを段階的に被検体の音響インピーダンスに近づけ、超音波を効率よく被検体内に送受信することができる。

[0028] また、本発明の超音波探触子は、前記第 3の音響マッチング層が、前記複数の圧電素子の一方の面に設けられ、前記第 1、第 2の音響マッチング層は、それぞれの圧電素子に対応させて個別に配列されることを特徴とする。

[0029] 上記構成によれば、第 3の音響マッチング層と複数の圧電素子の間に、それぞれの圧電素子に対応させて個別に配列された第 1、第 2の音響マッチング層を備えるので、圧電素子の音響インピーダンスを段階的に被検体の音響インピーダンスに近づけ、超音波を効率よく被検体内に送受信することができる。

[0030] また、本発明の超音波探触子は、前記第 3の音響マッチング層が、ゴム弾性体材料であることを特徴とする。

[0031] また、本発明の超音波探触子は、配列された複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子の一方の面に設けられ、音速が 1650mZsec、またはそれ以下の値を有する第 2、第 3の音響マッチング層と、前記第 2、第 3の音響マッチング層と前記複数の圧電素子の間に設けられた第 1の音響マッチング層とを備えることを特徴とする。

[0032] 上記構成によれば、第 2、第 3の音響マッチング層の音速を 1650m/sec、またはそれ以下の値とすることにより、音響マッチング層を分割した構成と同等若しくはそれより広い指向性にすることができる。これにより、多くの圧電素子の配列を使用して自由に位相制御を行い、超音波ビームを細く絞って偏向することが可能になり、分解能の高、超音波画像を得ることができる。

[0033] また、本発明の超音波探触子は、前記第 2、第 3の音響マッチング層が、前記複数の圧電素子の一方の面に設けられ、前記第 1の音響マッチング層が、それぞれの圧電素子に対応させて個別に配列されることを特徴とする。

[0034] 上記構成によれば、第 2、第 3の音響マッチング層を設けることにより、圧電素子と共に加工して分割する音響マッチング層を少なくすることができ、加工の困難さを解消し安定した超音波探触子を得ることができる。

[0035] また、本発明の超音波探触子は、前記第 2、第 3の音響マッチング層が、ゴム弾性体材料であることを特徴とする。

[0036] また、本発明の超音波探触子は、配列された複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子の一方の面に設けられ、音速が 1650mZsec、またはそれ以下の値を有する第 4の音響マッチング層と、前記第 4の音響マッチング層と前記複数の圧電素子の間に設けられた第 1、第 2、第 3の音響マッチング層とを備えることを特徴とする。

[0037] 上記構成によれば、第 4の音響マッチング層の音速を 1650m/sec、またはそれ以下の値とすることにより、音響マッチング層を分割した構成と同等若しくはそれより広い指向性にすることができる。また、第 1、第 2、第 3の音響マッチング層を第 4の音響マッチング層と複数の圧電素子の間に設けることにより、圧電素子の音響インピーダンスを段階的に被検体の音響インピーダンスに近づけ、超音波を効率よく被検体内に送受信することができる。

[0038] また、本発明の超音波探触子は、前記第 4の音響マッチング層が、前記複数の圧電素子の一方の面に設けられ、前記第 1、第 2、第 3の音響マッチング層が、それぞれの圧電素子に対応させて個別に配列されることを特徴とする。

[0039] 上記構成によれば、第 4の音響マッチング層を設けることにより、圧電素子と共に加ェして分割する音響マッチング層が少なくなるため、加工の困難さを解消し安定した超音波探触子を得ることができる。

[0040] また、本発明の超音波探触子は、前記第 3、第 4の音響マッチング層が、前記複数の圧電素子の片側に設けられ、前記第 1、第 2の音響マッチング層が、それぞれの圧電素子に対応させて個別に配列されることを特徴とする。 [0041] 上記構成によれば、第 3、第 4の音響マッチング層を設けることにより、圧電素子と共に加工して分割する音響マッチング層が少なくなるため、加工の困難さを解消し安定した超音波探触子を得ることができる。

[0042] また、本発明の超音波探触子は、前記第 3の音響マッチング層が、ゴム弾性体材料で、音速が 1650m/sec、またはそれ以下の値を有することを特徴とする。また、本発明の超音波探触子は、前記第 4の音響マッチング層が、ゴム弾性体材料であることを特徴とする。

[0043] 上記構成によれば、音響マッチング層をゴム弾性体材料とし、音速を 1650m/sec 、またはそれ以下の値とすることにより、音響マッチング層を分割した構成と同等若しくはそれより広、指向性にすることができる。

[0044] 本発明の超音波探触子は、背面負荷材と、前記背面負荷材の上面に配列された複数の圧電素子とを備える超音波探触子であって、前記背面負荷材と前記複数の圧電素子との間に設けられ、それぞれの圧電素子に対応させて個別に電気端子を設けた第 1の高分子フィルムと、前記複数の圧電素子の上面に設けられ、それぞれの圧電素子に対応させて個別に配列された第 1の音響マッチング層と、前記第 1の音響マッチング層の上面に設けられ、それぞれの圧電素子に対応させて個別に電気端子を設けた第 2の高分子フィルムと、前記第 2の高分子フィルムの上面に設けられ、それぞれの圧電素子に対応させて個別に配列された第 2の音響マッチング層と、前記第 2の音響マッチング層の上面に設けられ、ゴム弾性体材料力なる第 3の音響マッチング層とを備えることを特徴とする。

[0045] 上記構成によれば、第 3の音響マッチング層をゴム弾性体材料で形成することにより、周波数の広帯域化と指向性の拡大が可能になる。また、第 3の音響マッチング層を分割することなく設けることにより、圧電素子と共に加工して分割する音響マツチング層が少なくなるため、加工の困難さを解消できる。また、高分子フィルムに電気端子を設けることにより、電気端子を容易に形成することができる。これにより、多くの圧電素子の配列を使用して自由に位相制御を行い、超音波ビームを細く絞って偏向することが可能になり、分解能の高い超音波画像を得ることができる。

[0046] また、本発明の超音波探触子は、前記第 3の音響マッチング層の音速が、 1650m /sec,またはそれ以下の値を有することを特徴とする。また、本発明の超音波探触子は、前記第 2の高分子フィルムの音響インピーダンスが、前記第 2の音響マツチング層の音響インピーダンスより小さぐ且つ、厚さが使用周波数に対して 0. 07波長以下であることを特徴とする。

[0047] また、本発明の超音波探触子は、背面負荷材の上面に配列された複数の圧電素子を備える超音波探触子であって、前記背面負荷材と前記複数の圧電素子との間に設けられ、電気端子を設けた第 1の高分子フィルムと、前記複数の圧電素子の上面に設けられ、それぞれの圧電素子に対応させて個別に配列された第 1の音響マツチング層と、前記第 1の音響マッチング層の上面に設けられ、それぞれの圧電素子に対応させて個別に電気端子を設けた第 2の高分子フィルムと、前記第 2の高分子フイルムの上面に設けられ、ゴム弾性体材料力なる第 2の音響マッチング層と、前記第 2の音響マッチング層の上面に設けられ、ゴム弾性体材料力もなる第 3の音響マツチング層とを備えることを特徴とする。

[0048] 上記構成によれば、第 2、第 3の音響マッチング層をゴム弾性体材料で形成することにより、周波数の広帯域化と指向性の拡大が可能になる。また、第 2、第 3の音響マツチング層を分割することなく設けることにより、圧電素子と共に加工して分割する音響マッチング層が少なくなるため、加工の困難さを解消できる。また、高分子フィルムに電気端子を設けることにより、電気端子を容易に形成することができる。これにより、多くの圧電素子の配列を使用して自由に位相制御を行い、超音波ビームを細く絞つて偏向することが可能になり、分解能の高い超音波画像を得ることができる。

[0049] また、本発明の超音波探触子は、前記ゴム弾性体材料の主体が、合成ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴムまたはエラストマ一であることを特徴とする。さらに、本発明の超音波探触子は、前記合成ゴムの主体が、エチレンプロピレン共重合ゴム、クロ口プレンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエン共重合ゴムまたはアクリロニトリル一ブタジエン共重合ゴム材料であることを特徴とする。

発明の効果

[0050] 本発明によれば、圧電素子の一方の面に設けた音響マッチング層をゴム弾性体材料で構成することにより、音響マッチング層を分割することなぐ音響マッチング層を分割した構成と同等あるいはそれ以上の指向性にさせることができるため、加工が容易で、高分解能な診断画像が得られる超音波探触子を提供することができる。図面の簡単な説明

[0051] [図 1]本発明に係る第 1実施形態の超音波探触子を示す概略斜視図

[図 2]音響マッチング層の音速と指向角の関係を示す図

[図 3]本発明に係る第 2実施形態の超音波探触子を示す概略斜視図

[図 4]本発明に係る第 3実施形態の超音波探触子を示す概略斜視図

[図 5]第 3の音響マッチング層の音響インピーダンスとパルス長、比帯域の関係を示す図

[図 6]本発明に係る第 4実施形態の超音波探触子を示す概略斜視図

[図 7]本発明に係る第 5実施形態の超音波探触子を示す概略斜視図

[図 8]本発明に係る第 6実施形態の超音波探触子を示す概略斜視図

[図 9a]本発明に係る第 1実施形態の超音波探触子を示す概略斜視図

[図 9b]本発明に係る第 1実施形態の超音波探触子を示す概略断面図

[図 10]高分子フィルムの厚みと比帯域の関係を示す図

[図 11]本発明に係る第 2実施形態の超音波探触子を示す概略斜視図

[図 12]従来技術に係る超音波探触子の構成を示す概略斜視図

符号の説明

[0052] 1 圧電素子

2、 2a、 2b、 2c、 2d 音響マッチング層

3 背面負荷材

4 音響レンズ

5 接地電極

6 信号用電極

7 電気端子

8, 9 フィルム

10 超音波探触子 12 音響整合層

13 音響レンズ

14 背面負荷材

20 超音波探触子

発明を実施するための最良の形態

[0053] (第 1実施形態）

以下、本発明に係る第 1実施形態の超音波探触子について、図面を参照して説明する。図 1は、第 1実施形態に係る超音波探触子 10の一部概略斜視図を示している

[0054] この超音波探触子 10は、配列された複数の圧電素子 1と、各圧電素子 1に対応して被検体側（図の上方)となる厚さ方向前面に配置された音響マッチング層 2 (第 1の音響マッチング層）と、必要に応じて圧電素子 1に対して音響マッチング層 2の反対側となる厚さ方向背面（図の下方）に配置された背面負荷材 3と、必要に応じて音響マッチング層 2上に配置された音響レンズ 4カゝら構成されている。これら各構成要素のそれぞれの機能は、従来技術で説明したものと同様である。

[0055] 圧電素子 1の厚さ方向 Zの前面には接地電極 5が、背面には信号用電極 6がそれぞれ設けられている。両電極 5、 6は、金や銀の蒸着、スパッタリング、あるいは銀の焼き付け等により圧電素子 1の前面、背面にそれぞれ形成される。

[0056] 両電極 5、 6は、電気端子 7を経由しケーブルを介して図示しない超音波診断装置と電気的に接続され、超音波診断装置で作られる規則正しいパルス電圧を圧電素子 1に印加し、逆に圧電素子 1が電気信号に変換したエコー受信波を超音波診断装置本体に送信する。

[0057] また、図示の例では、圧電素子 1は個々に分割されており、これら分割された溝の部分には音響的な結合が小さいシリコーンゴムやウレタンゴム等のような材料が充填されている。

[0058] 図 2は、図 1に示す複数個の圧電素子 1の配列方向 Xの超音波の指向性角度と音響マッチング層 2のゴム弾性体材料の音速との関係を示した図である。複数の圧電素子 1を配列したいわゆる電子走査型の超音波探触子 10では、配列した圧電素子 1 の X方向の指向性を如何に広くできるかが超音波画像の分解能を向上させる重要なポイントである。

[0059] 第 1実施形態では、図 1に示すように、背面負荷材 3上に設けた圧電素子 1をスライシンダマシーンなどにより分割し、分割した分割溝にシリコーンゴムやウレタンゴムを充填し、その後分割し配列された圧電素子 1の面上にゴム弾性体材料の音響マッチング層 2を設ける。

[0060] 音響マッチング層 2は既に知られているように、圧電素子 1と被検体 (図示せず)のそれぞれの音響インピーダンスの間の値を有した材料を用いて、その厚みは使用周波数の 4分の 1波長の厚みを基本としている。更に、音響マッチング層 2面上には、必要に応じてシリコーンゴムなどの材料で音響レンズ 4を設ける。

[0061] 音響マッチング層 2は、従来では指向性を広くするために圧電素子 1上に設けた後、圧電素子 1と同じに分割した構成にしていた。これは音響マッチング層 2を圧電素子 1と同じに分割しないと、音響マッチング層 2が連続して繋がっているために、音響マッチング層 2内で横方向にも超音波が伝播して指向性が狭くなるということを回避するためである。

[0062] しかし、圧電素子 1と音響マッチング層 2、更には背面負荷材 3の一部まで一緒にスライシンダマシーンでカ卩ェ分割して、特に分割間隔が 0. 1mmという狭い間隔になつてくると複数の材料を一緒に加工するために、均一に、安定的に分割することが困難になってくると、う課題を有して、た。

[0063] 本実施形態は、加工が容易で均一に、また安定して作成できるように圧電素子 1のみを分割して配列した圧電素子 1面上に、分割しな、で連結した 1枚の状態でゴム弾性体材料の音響マッチング層 2を設けた構成にし、しかも指向性は、音響マッチング層 2を分割した構成と同等あるいはそれ以上にできるようにしたことがポイントである。

[0064] 音響マッチング層 2の材料としてのゴム弾性体は、圧電素子 1と被検体のそれぞれの音響インピーダンスの間の値を有した材料を用い、厚みは使用周波数の 4分の 1 波長の厚みを基本にしている。音響マッチング層 2として、いろいろな材料を実験により検討した結果、同じゴム弾性体で、硬さ、および音響インピーダンスも同じような値を有した材料においても、指向性に違いがあることを見出した。 [0065] 例えば、周波数が 3.5MHzの圧電素子 1を、圧電素子 1の間隔 0. 38mm (0. 19m mの間隔で分割した 2つを電気的に束ねた状態）に分割したときの指向性の角度は、 — 6dBのレベルで定義すると音響マッチング層 2を圧電素子 1と同時に分割した構成のタイプは、約 23度の指向角となる。

[0066] すなわち、例えば、方向 Zに放射した超音波ビームの強さが 6dB低下するのが、方向 Zから約 23度の方向となる。なお、圧電素子 1および音響マッチング層 2の分割した分割溝には、シリコーンゴム材を充填した構成にして、る。

[0067] 前記の方法で圧電素子 1を同様の仕様で分割して、音響マッチング層 2は分割しないで図 1のように構成したタイプにおいて、音響マッチング層 2の材料として、シリコーンゴム（硬さがショァ A硬度で 76、音速 915mZsec、音響インピーダンス 2. 1メガレールス）、クロロプレンゴム（硬さがショァ A硬度で 70、音速 1630mZsec、音響ィンピーダンス 2. 16メガレールス）、エチレンプロピレン共重合ゴム（硬さがショァ A硬度で 65、音速 1480mZsec、音響インピーダンス 1. 94メガレールス）、アタリ口二トリル—ブタジエン共重合ゴム（硬さがショァ A硬度で 60、音速 1640mZsec、音響インピーダンス 1. 97メガレールス）、およびウレタンゴム（硬さがショァ A硬度で 7 8、音速 1850mZsec、音響インピーダンス 1. 98メガレールス）のそれぞれ用いて配列された圧電素子 1面上に設け、更にその音響マッチング層 2の上面にシリコーンゴムの音響レンズを設けて、圧電素子 1の配列方向の超音波の指向特性を測定した。

[0068] その結果、音響マッチング層 2の材料による指向特性に違いがあることがわ力つた。

なお、圧電素子 1を分割した分割溝には、音響マッチング層 2まで分割した構成と同様にシリコーンゴムの材料を充填して、る。

[0069] また、上記に挙げた材料のウレタンゴム以外の材料には、音響インピーダンスを調整するためにアルミナ、カーボンあるいは炭酸カルシウムなどのフィラーを任意の量を充填した材料を用いて、る。

[0070] 上記のような 5種類の材料を音響マッチング層 2の指向特性の違いは、材料の硬さ

、音響インピーダンス等との相関はなぐ影響していな力つた。指向特性に影響している、つまり相関があつたのは、音響マッチング層 2材料の音速の特性であり、これは良好な相関が見られた。 [0071] 3.5MHzの周波数で 6dBのレベルで測定した指向性角度と材料の音速との関係の結果を図 2に示す。図 2に示すように音速との良好な相関が見られ、相関係数は 0 . 86となっている。このことから、音響マッチング層 2を分割しないで設けた構成において、指向性を広くする場合には音速に注目する必要があることがわ力つた。前記使用した音響マッチング層 2のそれぞれの材料を用いたときの指向性角度は以下のようになっている。

[0072] それぞれの指向性角度は、シリコーンゴムは 25度、クロロプレンゴムは 23. 5度、ェチレン一プロピレン共重合ゴムは 23. 5度、アクリロニトリル一ブタジエン共重合ゴムは 22. 9度、ウレタンゴムは 20度という結果であった。なおこの測定結果のばらつきは、 ±0. 5度程度あると考えている。

[0073] これらの指向性角度と従来の音響マッチング層 2まで圧電素子 1と共に分割した構成の指向性角度を比較すると、従来構成の指向性角度とほぼ同等レベルの指向性角度を得るには、音響マッチング層 2の音速は 1650mZsec付近の材料を使用すれば良いということになる。更に指向性を広くする場合には、図 2の結果力も音速が 165 OmZsec以下の材料、例えばシリコーンゴムのような材料を用いれば良いということがゎカゝる。

[0074] また、指向性角度が狭い結果となっているウレタンゴムにおいても、ウレタンゴムの中でも音速が 1650mZsec付近あるいはそれ以下の種類 (例えばサンュレック株式会社製中型用ウレタン榭脂 UE-644グレードは、音速が 1580mZsec、音響インピ一ダンスが 2. 1メガレールス)も存在するのでウレタンゴムでは指向角が狭くなるということではなぐその基準は音速にあるということである。音速が 1650mZsec以下の材料を選択すると、基本的にはゴム弾性体である材料に絞り込まれる。

[0075] 以上のように、音響マッチング層 2を圧電素子 1と同じように分割しないで連続した形状の 1枚のフィルムで設ける構成において、指向性を確保あるいは広くする場合には、音響マッチング層 2の材料の音速に注目する必要がある事が分力つた。

[0076] 例えば、音響インピーダンスが上記材料に挙げたように約 2メガレールスの値を有する材料は、ゴム弾性体材料に限らずプラスチック材料等にも存在する。例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、あるいは参考文献 2に示したエポキシ榭脂に充填材を充填した材料等もあるがこれらの材料の音速はいずれも約 1800mZsec以上であり、これらの材料を本実施形態の構成のように音響マッチング層 2を分割しな、構成にした場合には、図 2の傾向からも明らかのように、指向性は狭くなる。このような材料を用いる場合にはやはり音響マッチング層 2を圧電素子 1と同様に分割する構成にして指向性を広くする必要がある。

[0077] なお、音響マッチング層 2の材料として、主体が合成ゴムであるクロロプレンゴム、ェチレン一プロピレン共重合ゴム、アクリロニトリル一ブタジエン共重合ゴムを用いた場合について説明した力このほかの合成ゴム例えばブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエン共重合ゴムあるいはアクリルゴム等の材料を主体としたものの材料であっても同様の効果が得られる。

[0078] また、音響マッチング層 2の材料として、主体が合成ゴム、シリコーンゴム、ある、はウレタンゴム等のゴム弾性体を用いた場合にっ、て説明した力このほかゴム弾性体を有するエラストマ一系の材料を用いた場合であっても、同様の効果が得られる。

[0079] また、第 1の実施の形態では 1次元に圧電素子を配列した構成の場合について説明したが、このほか圧電素子が 2次元に配列した場合についても同様の効果がある。また、第 1の実施の形態では、圧電素子を複数個配列した構成について説明したが、この他、圧電素子を配列しない単体の場合についても、音響マッチング層にゴム弹性体を用いてもよい。

[0080] また、第 1の実施の形態では、複数個の圧電素子がほぼ直線状に配列したいわゆるリニア型について説明したが、この他、複数個の圧電素子を曲面に配列したコンペックス型、コンケープ型の場合についても同様の効果がある。

[0081] (第 2実施形態）

次に、本発明に係る第 2実施形態の超音波探触子について、図面を参照して説明する。図 3は、第 2実施形態に係る超音波探触子 10の一部概略斜視図を示している

[0082] この超音波探触子 10は、配列された複数の圧電素子 1と、各圧電素子 1に対応して被検体側（図の上方)となる厚さ方向前面に配置された 2層の音響マッチング層 2 ( 2a、 2b)と、必要に応じて圧電素子 1に対して音響マッチング層 2 (2a、 2b)の反対側となる厚さ方向背面（図の下方）に配置された背面負荷材 3と、必要に応じて音響マツチング層 2 (2a、 2b)上に配置された音響レンズ 4カゝら構成されている。これら各構成要素のそれぞれの機能は、従来技術で説明したものと同様である。

[0083] 圧電素子 1の厚さ方向 Zの前面には接地電極 5が、背面には信号用電極 6がそれぞれ設けられている。両電極 5、 6は、金や銀の蒸着、スパッタリング、あるいは銀の焼き付け等により圧電素子 1の前面、背面にそれぞれ形成される。

[0084] 両電極 5、 6は、電気端子 7を経由しケーブルを介して図示しない超音波診断装置と電気的に接続され、超音波診断装置で作られる規則正しいパルス電圧を圧電素子 1に印加し、逆に圧電素子 1が電気信号に変換したエコー受信波を超音波診断装置本体に送信する。

[0085] また、図示の例では、圧電素子 1と圧電素子 1側に位置する第 1の音響マッチング層 2aは、個々に分割されており、これら分割された溝の部分には音響的な結合が小さいシリコーンゴムやウレタンゴム等のような材料が充填されている。更に、圧電素子

1側に位置する音響マッチング層 2aの上面には第 2の音響マッチング層 2bを分割しない連続した 1枚のフィルムで設ける。更に、必要に応じてシリコーンゴムなどの材料を用いて音響レンズを設けた構成にする。

[0086] 複数の圧電素子 1を配列したいわゆる電子走査型の超音波探触子 10では、配列した圧電素子 1の X方向の指向性を如何に広くできるかが超音波画像の分解能を向上させる重要なポイントであることは第 1の実施の形態と同様である。

[0087] 第 1実施形態では、音響マッチング層 2は 1層の場合について説明したが、圧電素子 1と被検体との音響インピーダンスの差が大きい例えば、圧電素子として PZT系のような圧電セラミックスを用いた場合には、約 30メガレールス、被検体の音響インピーダンスは約 1. 5メガレールスと大きな差があるため、 1層の音響マッチング層では周波数の広帯域ィ匕に限界がある。広帯域ィ匕するためには音響マッチング層 2を 2層以上の多層化する必要がある。

[0088] し力しながら、音響マッチング層を 2層以上の多層化する場合には、音響マツチング層 2も圧電素子 1と同様に分割した構成にしなければ指向性を広くすることができなかった。この事は、圧電素子 1と同じようにスライシングマシーンなどで分割するために、音響マッチング層 2を多層化することによって厚みは層が増加した分、厚くなり更には分割する材料がより多くなるため、分割するときの加工が困難になり、均一で安定したものを作成することが困難になっている。本実施の形態はこれらの課題を解決し、且つ指向性を広くできる構成である。

[0089] 本実施形態で 2層以上の多層化の音響マッチング層、ここでは 2層の音響マツチング層にしたときにおいて、図 3に示すように、圧電素子 1と圧電素子 1側に位置する音響マッチング層 2aとを分割して、更に音響マッチング層 2aの上面に連続した 1枚の音響マッチング層 2bを設けた構成にする。

[0090] 圧電素子 1の材料としては、 PZT系のような圧電セラミックス、 PZN-PT、 PMN-P T系のような圧電単結晶、または前記材料と高分子を複合した複合圧電体などの材料を用い、また音響マッチング層 2aには、グラフアイト、エポキシ榭脂に金属または酸化物などのフィラーを充填したエポキシ榭脂を用いる。

[0091] また、音響マッチング層 2bの材料としては、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、ェチレン一プロピレン共重合ゴム、アクリロニトリル一ブタジエン共重合ゴム、およびウレタンゴムなど第 1の実施の形態で説明したものと同じゴム弾性体を主体とした材料を用いる。

[0092] 音響マッチング層 2bの音響インピーダンスが第 1の実施の形態の場合と違う値が必要な場合には、主体となるゴム弾性体の主体材料に金属、酸ィ匕物などのフィラーを充填して調整することによって得ることができる。

[0093] ここで音響マッチング層 2bは、分割しないで連続した 1枚のフィルムとして設ける条件は、指向性が音響マッチング層 2bを分割した構成の指向性と、同等か若しくはそれ以上の特性が得られるように、ゴム弾性体であること、更に前記ゴム弾性体材料の音速は 1650mZsec、若しくはそれ以下の値を有する材料を選択することである。これは第 1の実施の形態の図 2で示した結果から、える。

[0094] このように圧電素子 1と同じように分割する音響マッチング層の数を少なくすることが可能になることによって、例え狭い間隔 (例えば O.lmm)で分割しても、加工は安定し、均一に精度高く超音波探触子を作成することができ、しかも、指向性も狭くすることがない構成にすることが可能となる。 [0095] 以上のように、 2層の音響マッチング層 2の圧電素子 1側に位置する音響マッチング層 2aを圧電素子 1と同じように分割し、更に音響マッチング層 2aの上面には、連続した 1枚の音響マッチング層 2bを設けた構成において、指向性を確保あるいは広くする場合には、音響マッチング層 2bの材料の音速に注目する必要がある。

[0096] 例えば、音響マッチング層 2b材料としてはゴム弾性体材料に限らずプラスチック材料等にも存在する。例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリイミド、エポキシ榭脂あるいは参考文献 2に示したエポキシ榭脂に充填材を充填した材料等もあるがこれらの材料の音速はいずれも 1800mZsec以上であり、これらの材料を本実施形態の構成のように音響マッチング層 2を分割しない構成にした場合には、図 2に示す結果からも明らかのように、指向性角度は狭くなる。このような材料を用いる場合には、やはり音響マッチング層 2bを圧電素子 1と音響マッチング層 2a同様に分割する必要があるといえる。

[0097] なお、第 2の実施の形態では、音響マッチング層 2bの材料として、合成ゴムであるクロロプレンゴム、エチレン一プロピレン共重合ゴム、アクリロニトリル一ブタジエン共重合ゴムを用いた場合にっ、て説明した力このほかの合成ゴム例えばブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエン共重合ゴムあるいはアクリルゴム等の材料を主体としたものの材料であっても同様の効果が得られる。

[0098] また、第 2の実施の形態では、音響マッチング層 2bの材料として、合成ゴム、シリコーンゴム、あるいはウレタンゴム等のゴム弾性体を用いた場合について説明したが、このほかゴム弾性体を有するエラストマ一系の材料を用いた場合であっても、同様の効果が得られる。

[0099] また、第 2の実施の形態では、音響マッチング層 2を 2層とした場合について説明したが、このほか 3層以上の音響マッチング層を設け、被検体側に位置する音響マッチング層を分割しな、でゴム弾性体の材料を用いて連続体で形成し場合であっても、同様の効果が得られる。

[0100] また、第 2の実施の形態では、 1次元に圧電素子を配列した構成の場合について説明したが、このほか圧電素子が 2次元に配列した場合についても同様の効果がある。また、第 2の実施の形態では、圧電素子を複数個配列した構成について説明した力この他、圧電素子を配列しない単体の場合についても、音響マッチング層にゴム弾性体を用いてもよい。

[0101] また、第 2の実施の形態では、複数個の圧電素子がほぼ直線状に配列したヽゎゅるリニア型について説明したが、この他、複数個の圧電素子を曲面に配列したコンペックス型、コンケープ型の場合についても同様の効果がある。

[0102] (第 3実施形態）

次に、本発明に係る第 3実施形態の超音波探触子について、図面を参照して説明する。図 4は、第 3実施形態に係る超音波探触子 10の一部概略斜視図を示している

[0103] この超音波探触子 10は、配列された複数の圧電素子 1と、各圧電素子 1に対応して被検体側（図の上方)となる厚さ方向前面に配置された 3層の音響マッチング層 2 ( 2a、 2b、 2c)と、必要に応じて圧電素子 1に対して音響マッチング層 2 (2a、 2b、 2c) の反対側となる厚さ方向背面（図の下方）に配置された背面負荷材 3と、必要に応じて音響マッチング層 2 (2a、 2b、 2c)上に配置された音響レンズ 4力構成されている。これら各構成要素のそれぞれの機能は、従来技術で説明したものと同様である。

[0104] 圧電素子 1の厚さ方向 Zの前面には接地電極 5が、背面には信号用電極 6がそれぞれ設けられている。両電極 5、 6は、金や銀の蒸着、スパッタリング、あるいは銀の焼き付け等により圧電素子 1の前面、背面にそれぞれ形成される。

[0105] 両電極 5、 6は、電気端子 7を経由しケーブルを介して図示しない超音波診断装置と電気的に接続され、超音波診断装置で作られる規則正しいパルス電圧を圧電素子 1に印加し、逆に圧電素子 1が電気信号に変換したエコー受信波を超音波診断装置本体に送信する。

[0106] また、図示の例では、圧電素子 1と、圧電素子 1側に位置する第 1の音響マッチング層 2aおよび第 2の音響マッチング層 2bは、個々に分割されており、これら分割された溝の部分には音響的な結合が小さいシリコーンゴムやウレタンゴム等のような材料が充填されている。更に、第 2の音響マッチング層 2bの上面には第 3の音響マッチング層 2cを分割しない連続した 1枚のフィルムを設ける。更に、必要に応じてシリコーンゴムなどの材料を用いて音響レンズを設けた構成にする。 [0107] 複数の圧電素子 1を配列したいわゆる電子走査型の超音波探触子 10では、配列した圧電素子 1の X方向の指向性を如何に広くできるかが超音波画像の分解能を向上させる重要なポイントであることは第 2の実施の形態と同様である。

[0108] 第 2実施形態では、音響マッチング層 2が 2層の場合について説明したが、音響マツチング層 2を更に 3層化することにより、更なる広帯域ィ匕が可能となる。しかしながら、音響マッチング層を 3層以上の多層化する場合には、参考文献 1, 2に示すように、音響マッチング層 2 (2a、 2b、 2c)を圧電素子 1と同様に分割した構成にしなければ指向性を広くすることができな力つた。

[0109] この事は、圧電素子 1と同じようにスライシングマシーンなどで分割するために、音響マッチング層 2を多層化することによって厚みは、層が増加した分、厚くなり、更には分割する材料がより多くなるため、分割するときの加工が困難になり、均一で安定したものを作成することが困難になっている。本実施の形態はこれらの課題を解決し、広帯域ィ匕が可能で、且つ指向性を広くできる構成である。

[0110] 本実施形態の 3層の音響マッチング層にしたときにおいて、図 4に示すように、圧電素子 1と圧電素子 1側に位置する第 1、第 2の音響マッチング層 2a、 2bとを分割して、更に第 1の音響マッチング層 2a、第 2の音響マッチング層 2bの上面に連続した 1枚の第 3の音響マッチング層 2cを設けた構成にする。

[0111] 圧電素子 1の材料としては、 PZT系のような圧電セラミックス、 PZN-PT、 PMN-P T系のような圧電単結晶、または前記材料と高分子を複合した複合圧電体などの材料を用い、また第 1の音響マッチング層 2aには、音響インピーダンス 8〜20メガレールスの範囲の値を有するシリコン単結晶、水晶、溶融石英などのガラス、快削性セラミックス、またはグラフアイトなどの材料が用いられ、また、第 2の音響マッチング層 2b としては、音響インピーダンスが 3〜8メガレールスの範囲の値を有するグラフアイト、またはエポキシ榭脂に金属または酸ィ匕物などのフィラーを充填したエポキシ榭脂を用いる。

[0112] また、第 3の音響マッチング層 2cの材料としては、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、エチレン一プロピレン共重合ゴム、アクリロニトリル一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体を主体とした材料を用いる。 [0113] 音響マッチング層 2 (2a、 2b、 2c)のそれぞれの音響インピーダンスは、各材料あるいは周波数特性により選択される。例えば、周波数を 3. 5MHzの中心周波数に設定して、背面負荷材 3の音響インピーダンス 7メガレールス、圧電素子 1に PZT系の圧電セラミックスで PZT-5H相当の材料を用い、第 1の音響マッチング層 2aは音響ィンピーダンス 9メガレールスのグラフアイトを用い、第 2の音響マッチング層 2bは音響インピーダンス 4メガレールスの酸ィ匕物を充填したエポキシ榭脂を用いて、第 3の音響マッチング層 2cの音響インピーダンスを 1.5〜2.5メガレールスの範囲で可変した構成において計算した。

[0114] 一 6dBでの周波数特性の比帯域、およびパルス長 6dB、一 20dB、—40dBのレベルで評価した結果を図 5に示す。図 5において、横軸は第 3の音響マッチング層 2c の音響インピーダンス値、また左側の縦軸はパルス長、右側の縦軸は— 6dBでの周波数比帯域 (帯域幅/中心周波数)の値を表している。

[0115] 図 5において、パルス長は— 6dBのレベルでは第 3の音響マッチング層 2cの音響ィンピーダンスが変化してもほとんど変わらないが、 20dB、一 40dBのレベルでは変化があり、音響インピーダンスが 1. 8〜2. 3メガレールスの範囲で小さい値になっていることがわかる。このパルス長は、小さい値になるほど分解能が高くなり良好であるので、小さい値にすることが分解能を向上させることで重要である。

[0116] 一方、比帯域の値が大きいほど分解能、被検深度が深くなる。図 5の周波数比帯域について見ると、第 3の音響マッチング層 2cの音響インピーダンスが約 2. 3メガレールスより大きくなると、比帯域は 80%以下になり、広帯域ィ匕ができなくなつてくることがわかる。以上のように、パルス長および比帯域の両特性の結果から、第 3の音響マツチング層 2cの音響インピーダンスは 1. 8〜2. 2メガレールスの範囲が望ましいことがゎカゝる。

[0117] 第 3の音響マッチング層 2cの音響インピーダンスが 1. 8〜2. 2メガレールスの範囲の材料としては、主体となるゴム弾性体の主体材料単体で得られるものはそのまま使用できるが、音響インピーダンスが範囲外の値を有する材料については、フィラーなどを充填して調整することによって得ることができる。

[0118] ここで第 3の音響マッチング層 2cは、分割しないで連続した 1枚のフィルムとして設ける条件が、指向性が第 3の音響マッチング層 2cを分割した構成の指向性と、同等か若しくはそれ以上の特性が得られるようなゴム弾性体であること、更に前記弾性体材料の音速は 1650mZsec以下の値を有する材料を選択することである。これは第 1 の実施の形態の図 2で示した結果力もいえることである。

[0119] このように圧電素子 1と同じように分割する音響マッチング層の数を少なくすることが可能になることによって、例え狭い間隔 (例えば O. lmm)で分割しても、加工は安定し、均一に精度高く超音波探触子を作成することができ、しかも、指向性も狭くすることがない構成にすることが可能となる。

[0120] 以上のように、 3層の音響マッチング層 2の圧電素子 1側に位置する第 1、第 2の音響マッチング層 2a、 2bを圧電素子 1と同じように分割し、更に第 2の音響マッチング層 2bの上面には、連続した 1枚の第 3の音響マッチング層 2cを設けた構成において、指向性を確保あるいは広くする場合には、第 3の音響マッチング層 2cの材料の音速に注目する必要がある。

[0121] 例えば、第 3の音響マッチング層 2cに適した材料として、ゴム材料に限らず、プラスチック材料等も考えられる。例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリイミド、エポキシ榭脂あるいは参考文献 2に示したエポキシ榭脂に充填材を充填した材料等もあるがこれらの材料の音速はいずれも 1800mZsec以上であり、これらの材料を本実施形態の構成のように第 3の音響マッチング層 2cを分割しない構成にした場合には、図 2 に示す結果からも明らかのように、指向性角度は狭くなる。このような材料を用いる場合には、やはり第 3の音響マッチング層 2cを圧電素子 1と第 1、第 2の音響マッチング層 2a、 2b同様に分割する必要があるといえる。

[0122] なお、第 3の実施の形態では、第 3の音響マッチング層 2cの材料として、合成ゴムであるクロロプレンゴム、エチレン一プロピレン共重合ゴム、アクリロニトリル一ブタジェン共重合ゴムを用いた場合にっ、て説明した力このほかの合成ゴム例えばブタジェンゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエン共重合ゴムあるいはアクリルゴム等の材料を主体としたものの材料であっても同様の効果が得られる。

[0123] また、第 3の実施の形態では、第 3の音響マッチング層 2cの材料として、合成ゴム、シリコーンゴム、あるいはウレタンゴム等のゴム弾性体を用いた場合について説明した力このほかゴム弾性体を有するエラストマ一系の材料を用いた場合であっても、同様の効果が得られる。

[0124] また、第 3の実施の形態では、音響マッチング層 2を 3層とした場合について説明したが、このほか 4層以上の音響マッチング層を設け、被検体側に位置する音響マッチング層を分割しな、でゴム弾性体の材料を用いて連続体で形成し場合であっても、同様の効果が得られる。

[0125] また、第 3の実施の形態では、 1次元に圧電素子を配列した構成の場合について説明したが、このほか圧電素子が 2次元に配列した場合についても同様の効果がある。また、第 3の実施の形態では、圧電素子を複数個配列した構成について説明した力この他、圧電素子を配列しない単体の場合についても、 3層以上の音響マッチング層にして被検体側に位置する音響マッチング層にゴム弾性体を用いても同様に広帯域ィ匕できる効果がある。

[0126] また、第 3の実施の形態では、複数個の圧電素子がほぼ直線状に配列したヽゎゅるリニア型について説明したが、この他、複数個の圧電素子を曲面に配列したコンペックス型、コンケープ型の場合についても同様の効果がある。

[0127] (第 4実施形態）

次に、本発明に係る第 4実施形態の超音波探触子について、図面を参照して説明する。図 6は、第 4実施形態に係る超音波探触子 10の一部概略斜視図を示している

[0128] この超音波探触子 10は、配列された複数の圧電素子 1と、各圧電素子 1に対応して被検体側（図の上方)となる厚さ方向前面に配置された 3層の音響マッチング層 2 ( 2a、 2b、 2c)と、必要に応じて圧電素子 1に対して音響マッチング層 2 (2a、 2b、 2c) の反対側となる厚さ方向背面（図の下方）に配置された背面負荷材 3と、必要に応じて音響マッチング層 2 (2a、 2b、 2c)上に配置された音響レンズ 4力構成されている。これら各構成要素のそれぞれの機能は、従来技術で説明したものと同様である。

[0129] 圧電素子 1の厚さ方向 Zの前面には接地電極 5が、背面には信号用電極 6がそれぞれ設けられている。両電極 5、 6は、金や銀の蒸着、スパッタリング、あるいは銀の焼き付け等により圧電素子 1の前面、背面にそれぞれ形成される。 [0130] 両電極 5、 6は、電気端子 7を経由しケーブルを介して図示しない超音波診断装置と電気的に接続され、超音波診断装置で作られる規則正しいパルス電圧を圧電素子 1に印加し、逆に圧電素子 1が電気信号に変換したエコー受信波を超音波診断装置本体に送信する。

[0131] また、図示の例では、圧電素子 1と、圧電素子 1側に位置する第 1の音響マッチング層 2aが個々に分割されており、これら分割された溝の部分には音響的な結合が小さいシリコーンゴムやウレタンゴム等のような材料が充填されている。更に、第 1の音響マッチング層 2aの上面には、第 2の音響マッチング層 2b、第 3の音響マッチング層 2c を分割しないで連続したフィルムを設ける。更に、必要に応じてシリコーンゴムなどの材料を用いて音響レンズを設けた構成にする。

[0132] 複数の圧電素子 1を配列したいわゆる電子走査型の超音波探触子 10では、配列した圧電素子 1の X方向の指向性を如何に広くできるかが超音波画像の分解能を向上させる重要なポイントであることは第 2、 3の実施の形態と同様である。

[0133] 第 2実施形態では、音響マッチング層 2は 2層の場合について説明したが、音響マツチング層 2を更に 3層化することにより、更なる広帯域ィ匕が可能となる。しかしながら、音響マッチング層を 3層以上の多層化する場合には、参考文献 1, 2に示すように、音響マッチング層 2 (2a、 2b、 2c)も圧電素子 1と同様に分割した構成にしなければ指向性を広くすることができな力つた。

[0134] この事は、圧電素子 1と同じようにスライシングマシーンなどで分割するために、音響マッチング層 2を多層化することによって厚みは、層が増加した分、高くなり更には分割する材料がより多くなるため、分割するときの加工が困難になり、均一で安定したものを作成することが困難になっている。本実施の形態はこれらの課題を解決し、広帯域ィ匕が可能で、且つ指向性を広くできる構成である。

[0135] 本実施形態の 3層の音響マッチング層にしたときにおいて、図 6に示すように、圧電素子 1と圧電素子 1側に位置する第 1の音響マッチング層 2aとを分割して、更に第 1 の音響マッチング層 2aの上面に連続した第 2、第 3の音響マッチング層 2b、 2cを設けた構成にする。

[0136] 圧電素子 1の材料としては、 PZT系のような圧電セラミックス、 PZN-PT、 PMN-P T系のような圧電単結晶、または前記材料と高分子を複合した複合圧電体などの材料を用い、また第 1の音響マッチング層 2aには、音響インピーダンス 8〜20メガレールスの範囲の値を有するシリコン単結晶、水晶、溶融石英などのガラス、快削性セラミックス、またはグラフアイトなどの材料が用いられ、また、第 2の音響マッチング層 2b としては、音響インピーダンスが 3〜8メガレールスの範囲の値を有する金属粉、酸ィ匕物粉などのフィラーを充填したゴム弾性体を用いる。

[0137] また、第 3の音響マッチング層 2cの材料としては、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、エチレン一プロピレン共重合ゴム、アクリロニトリル一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体を主体とした材料を用いる。本実施形態のポイントは第 2の音響マッチング層 2bも第 3の音響マッチング層 2cと同様に分割しない構成にして設けることである。

[0138] 第 2の音響マッチング層 2bとして、圧電素子 1のように分割しない場合には前述しているように指向性が狭くなるため、望ましくない。しかし、分割しない構成にしても指向性が狭くならければ、問題ないわけであり、し力も、加工して分割するときにはできるだけ、構成部品数は少ない方がよいことは第 2、 3の実施形態で説明している。

[0139] 第 2、第 3の音響マッチング層 2b、 2cを分割しない構成にするためには、第 2の音響マッチング層 2bも図 2および第 3の実施形態で説明したように、第 3の音響マッチング層 2cのようにゴム弾性体の材料で、しカゝも音速が 1650mZsec若しくはそれ以下の値を有する材料を用いれば、第 2の音響マッチング層 2bも分割しなくとも指向性が狭くならなヽ特性を得ることができる。

[0140] 第 2の音響マッチング層 2bは、音響インピーダンスが 3〜8メガレールスの範囲で、且つ音速が 1650m/sec若しくはそれ以下の値を有する材料としては、例えば、ァクリロ-トリル—ブタジエン共重合ゴム 1に対して、銅金属粉 (平均粒径 1. 2マイクロメ一トル)のフイラ一を重量比で 9の割合で充填した材料は音響インピーダンスが 5. 3メガレールス、また音速は 1070mZsecであり、第 2の音響マッチング層 2bとして要望される値の特性を有して、る材料を用いる。

[0141] このように合成ゴム系のゴム弾性体を主体とした材料に、タングステン、銀、鉄、ニッケルなどの金属粉や酸ィ匕物のような密度の大きいフィラーを充填することにより、第 2 の音響マッチング層 2bに要望される音響インピーダンス、音速の値の材料を得ることができる。

[0142] このように圧電素子 1と同じように分割する音響マッチング層の数を少なくすることが可能になることによって、例え狭い間隔 (例えば O.lmm)で分割しても、加工は安定し、均一に精度高く超音波探触子を作成することができ、しかも、指向性も狭くすることがない構成にすることが可能となる。

[0143] なお、第 4の実施の形態では、第 2の音響マッチング層 2bの材料として、合成ゴムであるアクリロニトリル一ブタジエン共重合ゴムに銅粉のフィラーを充填した材料を用いた場合について説明した力このほ力クロロプレンゴム、エチレン一プロピレン共重合ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエン共重合ゴムあるいはァクリルゴム等合成ゴム、シリコーンゴム、あるいはウレタンゴム、エラストマ一系の材料等と、ほかのフィラーの組み合わせた材料であっても同様の効果が得られる。

[0144] また、第 4の実施の形態では、音響マッチング層 2を 3層とした場合について説明したが、このほか 4層以上の音響マッチング層を設け、被検体側に位置する音響マッチング層を分割しな、でゴム弾性体の材料を用いて連続体で形成し場合であっても、同様の効果が得られる。

[0145] また、第 4の実施の形態では、 1次元に圧電素子を配列した構成の場合について説明したが、このほか圧電素子が 2次元に配列した場合についても同様の効果がある。また、第 4の実施の形態では、圧電素子を複数個配列した構成について説明した力この他、圧電素子を配列しない単体の場合についても、 3層以上の音響マッチング層にして被検体側に位置する音響マッチング層にゴム弾性体を用いても同様に広帯域ィ匕できる効果がある。

[0146] また、第 4の実施の形態では、複数個の圧電素子がほぼ直線状に配列したヽゎゅるリニア型について説明したが、この他、複数個の圧電素子を曲面に配列したコンペックス型、コンケープ型の場合についても同様の効果がある。

[0147] (第 5実施形態）

以下、本発明に係る第 5実施形態の超音波探触子について、図面を参照して説明する。図 7は、第 5実施形態に係る超音波探触子 10の一部概略斜視図を示している [0148] この超音波探触子 10は、配列された複数の圧電素子 1と、各圧電素子 1に対応して被検体側（図の上方)となる厚さ方向前面に配置された 4層の音響マッチング層 2 ( 2a、 2b、 2c、 2d)と、必要に応じて圧電素子 1に対して音響マッチング層 2 (2a、 2b、 2c、 2d)の反対側となる厚さ方向背面（図の下方）に配置された背面負荷材 3と、必要に応じて音響マッチング層 2 (2a、 2b、 2c、 2d)上に配置された音響レンズ 4力構成されている。これら各構成要素のそれぞれの機能は、従来技術で説明したものと同様である。

[0149] 圧電素子 1の厚さ方向 Zの前面には接地電極 5が、背面には信号用電極 6がそれぞれ設けられている。両電極 5、 6は、金や銀の蒸着、スパッタリング、あるいは銀の焼き付け等により圧電素子 1の前面、背面にそれぞれ形成される。

[0150] 両電極 5、 6は、電気端子 7を経由しケーブルを介して図示しない超音波診断装置と電気的に接続され、超音波診断装置で作られる規則正しいパルス電圧を圧電素子 1に印加し、逆に圧電素子 1が電気信号に変換したエコー受信波を超音波診断装置本体に送信する。

[0151] また、図示の例では、圧電素子 1と、圧電素子 1側に位置する音響マッチング層 2a 、 2bおよび 2cは、個々に分割されており、これら分割された溝の部分には音響的な結合が小さいシリコーンゴムやウレタンゴム等のような材料が充填されている。更に、音響マッチング層 2cの上面には音響マッチング層 2dを分割しない連続した 1枚のフイルムを設ける。更に、必要に応じてシリコーンゴムなどの材料を用いて音響レンズを設けた構成にする。

[0152] 複数の圧電素子 1を配列したいわゆる電子走査型の超音波探触子 10では、配列した圧電素子 1の方向の指向性を如何に広くできるかが超音波画像の分解能を向上させる重要なポイントである。

[0153] 圧電素子 1の被検体側に設ける音響マッチング層 2を多層化することにより、広帯域ィ匕が可能となる。し力しながら、音響マッチング層を 4層以上に多層化する場合には、図 12 (特許文献 1, 2参照）に示すように、 3層の音響マッチング層 12も圧電素子 11と同様に分割した構成にしなければ指向性を広くすることができな力つた。 [0154] このことは、圧電素子 11と同じようにスライシングマシーンなどで分割するために、音響マッチング層 12を更に多層化することによって厚みは、層が増加した分、厚くなり更には分割する材料がより多くなるため、分割するときの加工が困難になり、均一で安定したものを作成することが困難になっている。本実施の形態はこれらの課題を解決し、広帯域ィ匕が可能で、且つ指向性を広くできる構成である。

[0155] 本実施形態の 4層の音響マッチング層にしたときにおいて、図 7に示すように、圧電素子 1と圧電素子 1側に設けた第 1、 2、 3の音響マッチング層 2a、 2b、 2cとを分割して、更に第 3の音響マッチング層 2cの上面に連続した 1枚の第 4の音響マッチング層 2dを設けた構成にする。

[0156] 圧電素子 1の材料としては、 PZT系のような圧電セラミックス、 PZN-PT、 PMN-P T系のような圧電単結晶、または前記材料と高分子を複合した複合圧電体などの材料を用い、また第 1の音響マッチング層 2aには、音響インピーダンスが圧電素子 1より小さい値を有するシリコン単結晶、水晶、テルライトガラス、快削性セラミックスなどの材料が用いられ、また、第 2の音響マッチング層 2bとしては、音響インピーダンスが第 1の音響マッチング層 2aより小さい値を有する溶融石英などを代表とするガラス系材料、グラフアイト、またはエポキシ榭脂に金属または酸ィ匕物などのフィラーを充填したエポキシ榭脂を用い、第 3の音響マッチング層 2cの材料としては、音響インピーダンスが第 2の音響マッチング層 2bより小さい値を有するグラフアイト、またはエポキシ榭脂に金属または酸ィ匕物などのフィラーを充填したエポキシ榭脂を用いる。

[0157] また、第 4の音響マッチング層 2dの材料としては、音響インピーダンスが第 3の音響マッチング層 2cより小さい値を有するシリコーンゴム、クロロプレンゴム、エチレン一プロピレン共重合ゴム、アクリロニトリル一ブタジエン共重合ゴム、およびポリウレタンゴムなどのゴム弾性体を主体とした材料を用いる。これら音響マッチング層 2 (2a、 2b、 2c、 2d)の厚みは公知のように、使用周波数の 4分の 1波長の厚みを基本にする。

[0158] 本実施形態は、加工が容易で均一に、また安定して作成できるように圧電素子 1と第 1、第 2、第 3の音響マッチング層 2 (2a、 2b、 2c)までを分割して配列し、第 3の音響マッチング層 2cの上面に分割しないで連結した 1枚の状態でゴム弾性体材料の第 4の音響マッチング層 2dを設けた構成にしている。し力も指向性は、第 4の音響マツチング層 2dまで分割した構成と同等あるいはそれ以上にできるようにしたことがボイントである。

[0159] 音響マッチング層を分割しない構成で指向性を広くするためには、第 1の実施の形態の図 2でも説明したように、音響マッチング層は、ゴム弾性体材料で、しかも音速は 1650mZsec若しくはそれ以下の値の特性を有するものであればよい。この特性を有した材料を第 4の音響マッチング層に用いる。

[0160] なお、第 4の音響マッチング層 2dの材料として、主体が合成ゴムであるクロ口プレンゴム、エチレン一プロピレン共重合ゴム、アクリロニトリル一ブタジエン共重合ゴムを用いた場合について説明した力このほかの合成ゴム例えばブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエン共重合ゴムあるいはアクリルゴム等の材料を主体としたものの材料であっても同様の効果が得られる。

[0161] また、第 4の音響マッチング層 2dの材料として、主体が合成ゴム、シリコーンゴム、あるいはウレタンゴム等のゴム弾性体を用いた場合について説明した力このほかゴム弾性体を有するエラストマ一系の材料を用いた場合であっても、同様の効果が得られる。

[0162] また、第 5の実施の形態では 1次元に圧電素子を配列した構成の場合について説明したが、このほか圧電素子が 2次元に配列した場合についても同様の効果がある。また、第 5の実施の形態では、圧電素子を複数個配列した構成について説明したが、この他、圧電素子を配列しない単体の場合についても、 3層以上の音響マッチング層にして被検体側に位置する音響マッチング層にゴム弾性体を用いても同様に広帯域ィ匕できる効果がある。

[0163] また、第 5の実施の形態では、複数個の圧電素子がほぼ直線状に配列したヽゎゅるリニア型について説明したが、この他、複数個の圧電素子を曲面に配列したコンペックス型、コンケープ型の場合についても同様の効果がある。

[0164] 以上の構成により、前記音響マッチング層の被検体側に位置する第 4の音響マッチング層としてゴム弾性体で音速を規定して、分割しない構成にすることにより周波数の広帯域化と指向性の拡大が可能になり、さらに、第 4の音響マッチング層を圧電素子と共に加工して分割することが必要なくなるため、加工の困難さは解消され安定した超音波探触子を得ることができ、多くの圧電素子の配列を使用して自由に位相制御できることになり、超音波ビームを細く絞る事ができ、また、超音波ビームを偏向する事ができるため、分解能の高い超音波画像を提供する超音波探触子を得ることができる。

[0165] (第 6実施形態）

次に、本発明に係る第 6実施形態の超音波探触子について、図面を参照して説明する。図 8は、第 6実施形態に係る超音波探触子 10の一部概略斜視図を示している

[0166] この超音波探触子 10は、配列された複数の圧電素子 1と、各圧電素子 1に対応して被検体側（図の上方)となる厚さ方向前面に配置された 4層の音響マッチング層 2 ( 2a、 2b、 2c、 2d)と、必要に応じて圧電素子 1に対して音響マッチング層 2 (2a、 2b、 2c、 2d)の反対側となる厚さ方向背面（図の下方）に配置された背面負荷材 3と、必要に応じて音響マッチング層 2 (2a、 2b、 2c、 2d)上に配置された音響レンズ 4力構成されている。これら各構成要素のそれぞれの機能は、従来技術で説明したものと同様である。

[0167] 圧電素子 1の厚さ方向 Zの前面には接地電極 5が、背面には信号用電極 6がそれぞれ設けられている。両電極 5、 6は、金や銀の蒸着、スパッタリング、あるいは銀の焼き付け等により圧電素子 1の前面、背面にそれぞれ形成される。

[0168] 両電極 5、 6は、電気端子 7を経由しケーブルを介して図示しない超音波診断装置と電気的に接続され、超音波診断装置で作られる規則正しいパルス電圧を圧電素子 1に印加し、逆に圧電素子 1が電気信号に変換したエコー受信波を超音波診断装置本体に送信する。

[0169] また、図示の例では、圧電素子 1と、圧電素子 1側に位置する第 1、第 2の音響マツチング層 2a、 2bが分割されており、これら分割された溝の部分には音響的な結合が小さいシリコーンゴムやウレタンゴム等のような材料が充填されている。

[0170] 更に、第 2の音響マッチング層 2bの上面には、第 3の音響マッチング層 2c、第 4の音響マッチング層 2dを分割しないで連続したフィルムを設ける。更に、必要に応じてシリコーンゴムなどの材料を用いて音響レンズを設けた構成にする。 [0171] 複数の圧電素子 1を配列したいわゆる電子走査型の超音波探触子 10では、配列した圧電素子 1の X方向の指向性を如何に広くできるかが超音波画像の分解能を向上させる重要なポイントであることは第 1の実施の形態と同様である。

[0172] 本実施形態の 4層の音響マッチング層にしたときにおいて、図 8に示すように、圧電素子 1と圧電素子 1側に位置する第 1、第 2の音響マッチング層 2a、 2bとを分割して、更に第 2の音響マッチング層 2bの上面に連続した第 3の音響マッチング層 2cを設け、更に第 3の音響マッチング層 2cの上面に連続した第 4の音響マッチング層 2dを設けた構成にする。

[0173] 圧電素子 1の材料としては、 PZT系のような圧電セラミックス、 PZN-PT、 PMN-P T系のような圧電単結晶、または前記材料と高分子を複合した複合圧電体などの材料を用い、また第 1の音響マッチング層 2aには、音響インピーダンスが圧電素子 1より小さい値を有するシリコン単結晶、水晶、テルライトガラス、快削性セラミックスなどの材料が用いられ、また、第 2の音響マッチング層 2bとしては、音響インピーダンスが第 1の音響マッチング層 2aより小さい値を有する溶融石英などを代表とするガラス系材料、グラフアイト、またはエポキシ榭脂に金属または酸ィ匕物などのフィラーを充填したエポキシ榭脂を用い、第 3の音響マッチング層 2cの材料としては、音響インピーダンスが第 2の音響マッチング層 2bより小さい値を有し、ゴム弾性体材料で、且つ音速が 1650mZsec若しくはそれ以下の値を有するものを用、る。

[0174] また、第 4の音響マッチング層 2dの材料としては、音響インピーダンスが第 3の音響マッチング層 2cより小さい値を有するシリコーンゴム、クロロプレンゴム、エチレン一プロピレン共重合ゴム、アクリロニトリル一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体を主体とした材料を用いる。これら音響マッチング層 2 (2a、 2b、 2c、 2d)の厚みは公知のように、使用周波数の 4分の 1波長の厚みを基本にする。

[0175] 本実施形態は、加工が容易で均一に、また安定して作成できるように圧電素子 1と第 1、第 2の音響マッチング層 2 (2a、 2b)までを分割して配列し、第 2の音響マツチング層 2bの上面に分割しないで連結した 1枚の状態でゴム弾性体材料の第 3の音響マツチング層 2cと、更にその上面に第 3の音響マッチング層 2cと同様に分割しないで連結した 1枚の状態で、第 4の音響マッチング層 2dを設けた構成にしている。し力も指向性は、第 3、第 4の音響マッチング層 2c、 2dまで分割した構成と同等あるいはそれ以上にできるようにしたことがポイントである。

[0176] 第 3の音響マッチング層 2cとして、圧電素子 1のように分割しない場合には前述しているように指向性が狭くなるため、望ましくない。しかし、分割しない構成にしても指向性が狭くならければ、問題ないわけであり、し力も、加工して分割するときにはできるだけ、構成部品数は少ない方がよいことは第 1の実施形態で説明している。

[0177] 第 3、第 4の音響マッチング層 2c、 2dを分割しない構成にするためには、第 3の音響マッチング層 2cも図 2および第 1の実施形態で説明したように、第 4の音響マツチング層 2dのようにゴム弾性体の材料で、し力も音速が 1650mZsec若しくはそれ以下の値を有する材料を用いれば、第 3の音響マッチング層 2cも分割しなくとも指向性が狭くならなヽ特性を得ることができる。

[0178] 第 3の音響マッチング層 2cは、音響インピーダンスは第 2、第 4の音響マッチング層 2b、 2dの間を有する値を有し、音速が 1650mZsec若しくはそれ以下の値を有する材料としては、例えば、アクリロニトリルブタジエン共重合ゴム 1に対して、銅金属粉 (平均粒径 1. 2マイクロメートル)のフイラ一を 9の割合で充填した材料は音響インピーダンスが 5. 3メガレールス、また音速は 1070m/secであり、第 3の音響マッチング層 2cとして要望される値の特性を有して、る材料を用いる。

[0179] このように合成ゴム系のゴム弾性体を主体とした材料に、タングステン、銀、鉄、ニッケルなどの金属粉や酸ィ匕物のような密度の大きいフィラーを充填することにより、第 3 の音響マッチング層 2cに要望される音響インピーダンス、音速の値の材料を得ることができる。

[0180] このように圧電素子 1と同じように分割する音響マッチング層の数を少なくすることが可能になることによって、例え狭い間隔 (例えば O. lmm)で分割しても、加工は安定し、均一に精度高く超音波探触子を作成することができ、しかも、指向性も狭くすることがない構成にすることが可能となる。

[0181] なお、第 6の実施の形態では、第 3の音響マッチング層 2cの材料として、合成ゴムであるアクリロニトリル一ブタジエン共重合ゴムに銅粉のフィラーを充填した材料を用いた場合について説明した力このほ力クロロプレンゴム、エチレン一プロピレン共重合ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエン共重合ゴムあるいはァクリルゴム等合成ゴム、シリコーンゴム、あるいはウレタンゴム、エラストマ一系の材料等と、ほかのフィラーの組み合わせた材料であっても同様の効果が得られる。

[0182] また、第 6の実施の形態では、音響マッチング層 2を 4層とした場合について説明したが、このほか 2層若しくは 5層以上の音響マッチング層を設け、被検体側に位置する音響マッチング層を分割しな、でゴム弾性体の材料を用いて連続体で形成した場合であっても、同様の効果が得られる。

[0183] また、第 6の実施の形態では、 1次元に圧電素子を配列した構成の場合について説明したが、このほか圧電素子が 2次元に配列した場合についても同様の効果がある。また、第 6の実施の形態では、圧電素子を複数個配列した構成について説明した力この他、圧電素子を配列しない単体の場合についても、 3層以上の音響マッチング層にして被検体側に位置する音響マッチング層にゴム弾性体を用いても同様に広帯域ィ匕できる効果がある。

[0184] また、第 6の実施の形態では、複数個の圧電素子がほぼ直線状に配列したヽゎゅるリニア型について説明したが、この他、複数個の圧電素子を曲面に配列したコンペックス型、コンケープ型の場合についても同様の効果がある。

[0185] (第 7実施形態）

次に、本発明に係る第 7実施形態の超音波探触子について、図面を参照して説明する。図 9aは、第 7実施形態に係る超音波探触子 10の一部概略斜視図を示し、また図 9bは、図 9aに示す X方向から見た概略断面図を示している。

[0186] この超音波探触子 10は、配列された複数の圧電素子 1と、各圧電素子 1に対応して被検体側（図の上方)となる厚さ方向前面に配置された 3層の音響マッチング層 2 ( 2a、 2b、 2c)と、必要に応じて圧電素子 1に対して音響マッチング層 2 (2a、 2b、 2c) の反対側となる厚さ方向背面（図の下方）に配置された背面負荷材 3と、必要に応じて音響マッチング層 2 (2a、 2b、 2c)上に配置された音響レンズ 4力構成されている。これら各構成要素のそれぞれの機能は、従来技術で説明したものと同様である。

[0187] 圧電素子 1の厚さ方向 Zの前面には接地電極 5が、背面には信号用電極 6がそれぞれ設けられている。両電極 5、 6は、金や銀の蒸着、スパッタリング、あるいは銀の焼き付け等により圧電素子 1の前面、背面にそれぞれ形成される。

[0188] 以下に更に詳細に説明する。 PZT系のような圧電セラミックス、 PZN-PT、 PMN- PT系のような圧電単結晶、または前記材料と高分子を複合した複合圧電体などの材料の圧電素子 1に設けた信号電極 6と背面負荷材 3の間には、ポリイミドなどの高分子フィルムに銅などの金属膜を設けたフィルム 8 (第 1の高分子フィルム）を設けており、前記信号用電極 6と前記フィルム 8の金属膜の電気端子 7が接するようにし、前記背面負荷材 3側が高分子のフィルムが接するように設ける。

[0189] 一方、圧電素子 1面上に設けた接地電極 5側には、グラフアイトのような導体 (絶縁体材料であれば絶縁体の周囲をめつきなどで金属の導体を構成する）である第 1の音響マッチング層 2aを設け、更に前記第 1の音響マッチング層 2aの上面には、ポリイミドなどの高分子フィルムに銅などの金属膜 (厚みは特性に影響が小さ!/、ように 5マイクロメートル以下)を設けたフィルム 9 (第 2の高分子フィルム)を設けており、前記導体である第 1の音響マッチング層 2aと前記フィルム 9の金属膜が接するように構成する。

[0190] 更に、前記フィルム 9の高分子フィルムの上面には、グラフアイト、またはエポキシ榭脂に金属または酸ィ匕物などのフィラーを充填したエポキシ榭脂の第 2の音響マツチング層 2bを設ける。また、第 1の音響マッチング層 2aの材料が絶縁体である場合には、前記絶縁体の全周囲にめっきなどの方法により導体を形成すれば、本構成が成立するので、必ずしも第 1の音響マッチング層 2aの材料は導体である必要はない。また、第 2の音響マッチング層 2bは絶縁体、導体は問わない。

[0191] 以上にような構成に形成した後、背面負荷材 3の一部、フィルム 8、圧電素子 1、第 1の音響マッチング層 2a、フィルム 9、および第 2の音響マッチング層 2bをスライシングマシーンなどで加工して分割する。分割後の分割溝には、音響的な結合が小さいシリコーンゴムやウレタンゴム等のような材料を充填し、更に第 2の音響マッチング層 2 bおよび分割溝に充填した部分の上面には、第 3の音響マッチング層 2cを設ける。

[0192] 第 3の音響マッチング層 2cは、図示のように分割しないで連結した状態で設けている。また、第 3の音響マッチング層 2cの材料としては、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、エチレン一プロピレン共重合ゴム、アクリロニトリル一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体を主体とした材料を用いる。更に必要に応じて、第 3 の音響マッチング層 2cの上面にはシリコーンゴムなどの材料を用いた音響レンズ 4を構成する。

[0193] 信号用電極 6は、フィルム 8の電気端子 7の金属膜を経由し、また、接地電極 5は第 1の音響マッチング層 2a、フィルム 9の金属膜の導体を経由し、ケーブルを介して図示しない超音波診断装置と電気的に接続され、超音波診断装置で作られる規則正し V、パルス電圧を圧電素子 1に印加し、逆に圧電素子 1が電気信号に変換したェコ一受信波を超音波診断装置本体に送信する。

[0194] 複数の圧電素子 1を配列したいわゆる電子走査型の超音波探触子 10では、配列した圧電素子 1の方向の指向性を如何に広くできるかが超音波画像の分解能を向上させる重要なポイントである。

[0195] 一方、圧電素子 1と被検体の音響インピーダンスは、それぞれ、約 30メガレールス、約 1. 54メガレールスであり、その差が大きいために音響的な不整合が生じ、このために周波数の帯域は狭くなる。この音響的な不整合をなくすために、音響インピーダンスが圧電素子 1と被検体の間の値を有する材料を音響マッチング層として設けることにより、周波数の広帯域ィ匕が可能になる。

[0196] この音響マッチング層の音響インピーダンスを段階的に圧電素子力被検体に近づけていく段階数を多くすることにより、さらに周波数の広帯域ィ匕が可能になる。したがって、音響マッチング層は 1層より 2層、さらには 2層より 3層と層数を多くすることによってより広帯域ィ匕が可能になる。

[0197] また、圧電素子 1と同じように分割する音響マッチング層の数を少なくすることによつて、例え狭い間隔 (例えば O. lmm)で分割しても、加工は安定し、均一に精度高く超音波探触子を作成することができ、しかも、指向性も狭くすることがない構成にすることが可能となる。

[0198] 例えば、周波数が 3.5MHzの圧電素子 1を、圧電素子 1の間隔 0. 38mm (0. 19m mの間隔で分割した 2つを電気的に束ねた状態)分割したときの指向性の角度は、 6dBのレベルで定義すると音響マッチング層 2を圧電素子 1と同時に分割した構成のタイプは、約 23度の指向角となる。なお、圧電素子 1および第 1、第 2の音響マツチング層 2a、 2bを分割した分割溝には、シリコーンゴム材を充填した構成にしている。 [0199] 前記の方法で圧電素子 1を同様の仕様で分割して、 3層の音響マッチング層の内、圧電素子 1側の第 1、第 2の音響マッチング層 2a、 2bは、前記圧電素子 1と同じに分割して、被検体側に位置する第 3の音響マッチング層は分割しない構成にしたタイプにおいて、被検体側に位置する第 3の音響マッチング層 2の材料として、シリコーンゴム（硬さがショァ—A硬度で 76、音速 915mZsec、音響インピーダンス 2. 1メガレールス）、クロロプレンゴム（硬さがショァ A硬度で 70、音速 1630mZsec、音響インピ一ダンス 2. 16メガレールス）、エチレンプロピレン共重合ゴム（硬さがショァ A硬度で 65、音速 1480mZsec、音響インピーダンス 1. 94メガレールス）、アタリ口-トリルーブタジエン共重合ゴム（硬さがショァ A硬度で 60、音速 1640mZsec、音響ィンピーダンス 1. 97メガレールス）、およびウレタンゴム（硬さがショァ A硬度で 78、音速 1850mZsec、音響インピーダンス 1. 98メガレールス）のそれぞれ用いて配列された圧電素子 1面上に設け、更にその音響マッチング層 2の上面にシリコーンゴムの音響レンズを設けて、圧電素子 1の配列方向における超音波の指向特性を測定した。

[0200] その結果、第 3の音響マッチング層 2の材料による指向特性に違いがあることがわかった。なお、圧電素子 1および第 1、第 2の音響マッチング層を分割した分割溝 (このときの分割溝幅は約 0.03mmである）には、第 2の音響マッチング層 2まで分割した構成と同様にシリコーンゴムの材料を充填している。

[0201] また、上記に挙げた材料のウレタンゴム以外の材料には、音響インピーダンスを調整するためにアルミナ、カーボンあるいは炭酸カルシウムなどのフィラーを任意の量を充填した材料を用いて、る。

[0202] 指向特性の違いは、材料の硬さ、音響インピーダンス等との相関はなぐあまり影響していな力つた。指向特性に影響している、つまり相関があつたのは、第 3の音響マツチング層 2材料の音速特性であり、これは良好な相関が見られた。

[0203] 3.5MHzの周波数で 6dBのレベルで測定した指向性角度と、材料の音速との関係の結果を図 2 (既出）に示す。図 2に示すように音速との良好な相関が見られ、相関係数は 0. 86となっている。このことから、被検体側に位置する音響マッチング層 2を分割しないで設けた構成において、指向性を広くする場合には、音速に注目する必要があることがわ力つた。前記使用した音響マッチング層 2のそれぞれの材料を用いたときの指向 ¾角度は以下のようになって!/、る。

[0204] それぞれの指向性角度は、シリコーンゴムは 25度、クロロプレンゴムは 23. 5度、ェチレン一プロピレン共重合ゴムは 23. 5度、アクリロニトリル一ブタジエン共重合ゴムは 22. 9度、ウレタンゴムは 20度という結果であった。なおこの測定結果のばらつきは、 ±0. 5度程度あると考えている。

[0205] このことは、多層化した音響マッチング層を全て圧電素子 1と同じように分割しない構成にしても、分割した構成と同等若しくはそれ以上の指向特性を得るには、音響マツチング層の音速を限定すれば良ぐその値は 1650mZsec、若しくはそれ以下の値を有するゴム弾性体材料であると、える。

[0206] これらの結果を踏まえて、本実施形態では音響マッチング層 2を 3層と多層化した構成にして、し力も、被検体側に位置する第 3の音響マッチング層 2cに音速 1650m /sec,若しくはそれ以下の値を有するゴム弾性体材料を用いて、分割しない構成にして、指向性も広くできるようにしている。

[0207] し力も、音響マッチング層 2を 3層と多層化していることから広帯域化も可能となり、これらの指向性角度と、従来の音響マッチング層 2まで圧電素子 1と共に分割した構成の指向性角度を比較すると、従来構成の指向性角度とほぼ同等レベルの指向性角度を得るには、被検体側に位置する音響マッチング層 2の音速は 1650mZsec付近の材料を使用すれば良いということになる。更に指向性を広くする場合には、音速力 S l650mZsec以下の材料、例えばシリコーンゴムのような材料を用いれば良いということ力 Sわ力る。

[0208] また、指向性角度が狭い結果となっているウレタンゴムにおいても、ウレタンゴムの中でも音速が 1650mZsec付近あるいはそれ以下の種類 (例えばサンュレック株式会社製中型用ウレタン榭脂 UE-644グレードは、音速が 1580mZsec、音響インピ一ダンスが 2. 1メガレールス)も存在するため、ウレタンゴム材料は指向角が狭くなるということではなぐその基準は音速にあるということである。音速が 1650mZsec以下の材料を選択すると、基本的にはゴム弾性体である材料に絞り込まれる。

[0209] 以上のように、音響マッチング層 2を圧電素子 1と同じように分割しないで連続した形状の 1枚のフィルムで設ける構成において、指向性を確保あるいは広くする場合には、音響マッチング層 2の材料の音速に注目する必要がある事が分力つた。

[0210] また、第 3の音響マッチング層 2cとしての音響インピーダンスが上記材料に挙げたように 2メガレールス付近の値を有する材料は、ゴム材料に限らずプラスチック材料等にも存在する。例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、あるいは参考文献 2に示したェポキシ榭脂に充填材を充填した材料等もあるが、これらの材料の音速はいずれも約 18 OOmZsec以上であり、これらの材料を本実施形態の構成のように、第 3の音響マツチング層 2cを分割しない構成にした場合には、図 2の傾向からも明らかのように、指向性は狭くなる。このような材料を用いる場合には、やはり音響マッチング層 2を圧電素子 1と同様に分割する構成にして指向性を広くする必要がある。

[0211] また、第 1と第 2の音響マッチング層の間に設けたフィルム 9の金属膜は銅などの材料を用いる力銅の音速が 4700mZsecと早くし力も 5マイクロメートル以下の厚みに形成できるため、周波数特性などに影響は小さぐあまり考慮する必要がないが、フィルム 9の高分子フィルムはポリイミドなどの材料が用いられる。

[0212] 前記高分子フィルムの音響インピーダンスは、第 1と第 2の音響マッチング層 2a、 2b より小さく約 3メガレールスの値であり、更には音速が 2200m/secと遅いために、厚みが周波数特性に影響する。一般的に、 3層の音響マッチング層を設けた構成での各音響マッチング層の音響インピーダンスは第 1の音響マッチング層 2aは 8〜20メガレールス、第 2の音響マッチング層は 3〜8メガレールス、第 3の音響マッチング層は 1 . 7〜2.4メガレールスの範囲の値が用いられて!/、る。

[0213] 本実施形態において、第 1の音響マッチング層の音響インピーダンスが 10メガレールス、第 2の音響マッチング層の音響インピーダンス力メガレールスの材料を用い、フィルム 9の高分子フィルムとしてポリイミドの材料を用いて 3層の音響マッチング層で構成した場合、 3. 5MHzの周波数で、周波数特性の 6dBでの比帯域を計算した結果を図 10に示す。

[0214] 図 10において、横軸は、フィルム 8としてポリイミドの高分子フィルムの厚みを波長で正規化した値で示し、また縦軸は、周波数特性の— 6dBでの比帯域 (帯域幅 Z中心周波数)の値を示して、る。 [0215] 図 10に示すように、 3層の音響マッチング層にしているために、比帯域は 90%以上の広帯域特性が得られており、フィルム 9の厚みが厚くなるにしたがって、比帯域は小さくなつてヽく傾向となってヽる。広帯域化のために 3層の音響マッチング層にしていることを考慮すると、比帯域は少なくとも 90%以上の確保が必要となる。ここで比帯域を 90%以上と規定すると、フィルム 9の高分子の厚みは 0.07波長以下にしなければならない。ちなみに今回のように周波数が 3.5MHzでフィルム 9の高分子フィルムにポリイミドを使用した場合の 0.07波長以下の厚みは 44マイクロメートル以下となる。

[0216] このように、音響マッチング層の間に音響インピーダンスが前記音響マッチング層の音響インピーダンスの範囲から外れた値のものが介在する場合には、周波数特性などに影響が小さくなるように厚みなどを設定することが必要であり、今回は影響が小さ、0.07波長以下の厚みに設定すればょ、ことを明らかにした。

[0217] 以上のように、音響マッチング層の被検体側に位置する第 3の音響マッチング層の材料にゴム弾性体を設けており、周波数の広帯域化と指向性の拡大が可能になる。また、第 3の音響マッチング層を圧電素子と共に加工して分割することが必要なくなるため、加工の困難さが解消される。また、フィルムに設けた導体から電気端子を取り出しているために、品質の高い安定した超音波探触子を得ることができる。これにより、多くの圧電素子の配列を使用して自由に位相制御できることになり、超音波ビームを細く絞る事ができ、また、超音波ビームを偏向する事ができるため、分解能の高い超音波画像を提供する超音波探触子を得ることができる。

[0218] なお、第 7の実施の形態では、第 3の音響マッチング層 2cの材料として、合成ゴムであるクロロプレンゴム、エチレン一プロピレン共重合ゴム、アクリロニトリル一ブタジェン共重合ゴムを用いた場合にっ、て説明した力このほかの合成ゴム例えばブタジェンゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエン共重合ゴムあるいはアクリルゴム等の材料を主体としたものの材料であっても同様の効果が得られる。

[0219] また、第 7の実施の形態では、第 3の音響マッチング層 2cの材料として、合成ゴム、シリコーンゴム、あるいはウレタンゴム等のゴム弾性体を用いた場合について説明した力このほかゴム弾性体を有するエラストマ一系の材料を用いた場合であっても、同様の効果が得られる。 [0220] また、第 7の実施の形態では、圧電素子を複数個配列した構成について説明した力この他、圧電素子を配列しない単体の場合についても、 3層以上の音響マツチング層にして被検体側に位置する音響マッチング層にゴム弾性体を用いても同様に、広帯域ィ匕できる効果がある。

[0221] また、第 7の実施の形態では、複数個の圧電素子がほぼ直線状に配列したいわゆるリニア型について説明したが、この他、複数個の圧電素子を曲面に配列したコンペックス型、コンケープ型の場合についても同様の効果がある。

[0222] (第 8実施形態）

次に、本発明に係る第 8実施形態の超音波探触子について、図面を参照して説明する。図 11は、第 8実施形態に係る超音波探触子 10の一部概略斜視図を示している。

[0223] この超音波探触子 10は、配列された複数の圧電素子 1と、各圧電素子 1に対応して被検体側（図の上方)となる厚さ方向前面に配置された 3層の音響マッチング層 2 ( 2a、 2b、 2c)と、必要に応じて圧電素子 1に対して音響マッチング層 2 (2a、 2b、 2c) の反対側となる厚さ方向背面（図の下方）に配置された背面負荷材 3と、必要に応じて音響マッチング層 2 (2a、 2b、 2c)上に配置された音響レンズ 4力構成されている。これら各構成要素のそれぞれの機能は、従来技術で説明したものと同様である。

[0224] 圧電素子 1の厚さ方向 Zの前面には接地電極 5が、背面には信号用電極 6がそれぞれ設けられている。両電極 5、 6は、金や銀の蒸着、スパッタリング、あるいは銀の焼き付け等により圧電素子 1の前面、背面にそれぞれ形成される。

[0225] 以下に更に詳細に説明する。 PZT系のような圧電セラミックス、 PZN-PT、 PMN- PT系のような圧電単結晶、または前記材料と高分子を複合した複合圧電体などの材料の圧電素子 1に設けた信号電極 6と背面負荷材 3の間には、ポリイミドなどの高分子フィルムに銅などの金属膜を設けたフィルム 8 (第 1の高分子フィルム）を設けており、前記信号用電極 6と前記フィルム 8の金属膜の電気端子 7が接するようにし、前記背面負荷材 3側が高分子のフィルムが接するように設ける。

[0226] 一方、圧電素子 1面上に設けた接地電極 5側には、グラフアイトのような導体 (絶縁体材料であれば絶縁体の周囲をめつきなどで金属の導体を構成する）である第 1の音響マッチング層 2aを設けた構成にする。以上にような構成に形成した後、背面負荷材 3の一部、フィルム 8、圧電素子 1、第 1の音響マッチング層 2aをスライシングマシーンなどでカ卩ェして分割する。

[0227] 分割後の分割溝には、音響的な結合が小さいシリコーンゴムやウレタンゴム等のような材料を充填し、さらに、第 1の音響マッチング層 2aおよび分割溝に充填した部分の上面には、接地電極 5から第 1の音響マッチング層を経由して取り出す電気端子の機能を有する金属膜の導体と高分子フィルムを有したフィルム 9 (第 2の高分子フィルム）を設け、さらにフィルム 9の上面には、第 2の音響マッチング層 2bを設け、さらに、前記第 2の音響マッチング層 2bの上面 (被検体側)に、第 3の音響マッチング層 2cを設ける。

[0228] フィルム 9、第 2、第 3の音響マッチング層 2b、 2cは、図示のように分割しないで連結した状態で設けている。また、第 2、第 3の音響マッチング層 2cの材料としては、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、エチレン一プロピレン共重合ゴム、アクリロニトリル一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体を主体とした材料を用いる。更に必要に応じて、第 3の音響マッチング層 2cの上面にはシリコーンゴムなどの材料を用いた音響レンズ 4を構成する。

[0229] 本実施形態のポイントは、第 2の音響マッチング層 2bも第 3の音響マッチング層 2c と同様に分割しない構成にして設けることである。第 2の音響マッチング層 2bとして、圧電素子 1のように分割しな、場合には、前述して、るように指向性が狭くなるため、望ましくない。しかし、分割しない構成にしても指向性が狭くならければ問題なぐし力も、加工して分割するときには、可能な限り構成部品数は少ない方がよいことは、第 7の実施形態でも説明している。

[0230] 指向性が狭くならないように、第 2、第 3の音響マッチング層 2b、 2cを分割しない構成にするためには、第 2の音響マッチング層 2bも、図 2および第 7の実施形態で説明したように、第 3の音響マッチング層 2cのようにゴム弾性体の材料で、しかも音速が 1 650m/sec,若しくはそれ以下の値を有する材料を用いればよ!、。

[0231] 第 2の音響マッチング層 2bは、音響インピーダンスが 3〜8メガレールスの範囲で、且つ音速が 1650mZsec、若しくはそれ以下の値を有する材料としては、例えば、了クリロ-トリルーブタジエン共重合ゴム 1に対して、銅金属粉 (平均粒径 1. 2マイクロメ一トル)のフイラ一を重量比で 9の割合で充填した材料は音響インピーダンスが 5. 3メガレールス、また音速は 1070mZsecであり、第 2の音響マッチング層 2bとして要望される値の特性を有している材料を得ることができる。

[0232] このように合成ゴム系のゴム弾性体を主体とした材料に、ほかのタングステン、銀、鉄、ニッケルなどの金属粉や酸ィ匕物のような密度の大きいフィラーを充填することにより、第 2の音響マッチング層 2bに要望される音響インピーダンスおよび音速の値の材料を得ることができる。

[0233] また、第 1の音響マッチング層と、第 2の音響マッチング層 2bの間に設けたフィルム 9の高分子フィルムの厚みについては、第 1実施形態と同様に厚みは、 0.07波長以下にする。

[0234] なお、第 8の実施の形態では、第 2、第 3の音響マッチング層 2b、 2cの材料として、合成ゴムであるクロロプレンゴム、エチレン一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を用いた場合について説明した力このほかの合成ゴム例えばブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエン共重合ゴムあるいはアタリルゴム等の材料を主体としたものの材料であっても同様の効果が得られる。

[0235] 以上のように、音響マッチング層の第 2、第 3の音響マッチング層の材料にゴム弾性体を設けており、周波数の広帯域化と指向性の拡大が可能になる。また、第 2、第 3 の音響マッチング層を圧電素子と共に加工して分割することが必要なくなるため、加ェの困難さは解消される。また、フィルムに設けた導体力電気端子を取り出しているために、品質の高い安定した超音波探触子を得ることができる。これにより、多くの圧電素子の配列を使用して自由に位相制御できることになり、超音波ビームを細く絞る事ができ、また、超音波ビームを偏向する事ができるため、分解能の高い超音波画像を提供する超音波探触子を得ることができる。

[0236] なお、第 8の実施の形態では、第 2、第 3の音響マッチング層 2b、 2cの材料として、合成ゴム、シリコーンゴム、あるいはウレタンゴム等のゴム弾性体を用いた場合について説明したが、このほかゴム弾性体を有するエラストマ一系の材料を用いた場合であつても、同様の効果が得られる。 [0237] また、第 8の実施の形態では、圧電素子 1とともに、第 1の音響マッチング層まで分割した構成について説明したが、このほか圧電素子 1とともに、第 1層の音響マツチング層 2a、フィルム 9まで分割し、その上面に、音速が 1650mZsec若しくはそれ以下でゴム弾性体を有した第 2、第 3の音響マッチング層 2b、 2cを形成した構成にしても、同様の効果が得られる。

[0238] また、第 8の実施の形態では、複数個の圧電素子がほぼ直線状に配列したヽゎゅるリニア型について説明したが、この他、複数個の圧電素子を曲面に配列したコンペックス型、コンケープ型の場合についても同様の効果がある。

[0239] 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

本出願は、 2006年 1月 31日出願の日本特許出願（特願 2006— 023170)、 2006年 1月 31日出願の日本特許出願 (特願 2006— 023169)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

産業上の利用可能性

[0240] 本発明に係る超音波探触子は、人体等の被検体の超音波診断を行う各種医療分野、さらには材料や構造物の内部探傷を目的とした工業分野において利用が可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 配列された複数の圧電素子と、

ゴム弾性体材料からなり、前記複数の圧電素子の一方の面に設けられた音響マツチング層とを備えることを特徴とする超音波探触子。

[2] 前記ゴム弾性体材料の音響インピーダンスは、前記圧電素子の音響インピーダンスより小さぐ前記被検体の音響インピーダンスより大きいことを特徴とする請求項 1記載の超音波探触子。

[3] 前記音響マッチング層の音速は、 1650mZsec、またはそれ以下の値を有することを特徴とする請求項 1記載の超音波探触子。

[4] 前記音響マッチング層と前記複数の圧電素子の間に、それぞれの圧電素子に対応させて個別に配列された音響マッチング層をさらに備えることを特徴とする請求項

1記載の超音波探触子。

[5] 配列された複数の圧電素子と、

前記複数の圧電素子の一方の面に設けられ、音響インピーダンスが 1.8〜2.2メガレールスであり、かつ音速が 1650mZsec、またはそれ以下の値を有する第 3の音響マッチング層と、

前記第 3の音響マッチング層と前記複数の圧電素子の間に設けられた第 1、第 2の音響マッチング層とを備えることを特徴とする超音波探触子。

[6] 前記第 3の音響マッチング層は、前記複数の圧電素子の一方の面に設けられ、前記第 1、第 2の音響マッチング層は、それぞれの圧電素子に対応させて個別に配列されることを特徴とする請求項 5記載の超音波探触子。

[7] 前記第 3の音響マッチング層は、ゴム弾性体材料であることを特徴とする請求項 5 記載の超音波探触子。

[8] 配列された複数の圧電素子と、

前記複数の圧電素子の一方の面に設けられ、音速が 1650mZsec、またはそれ以下の値を有する第 2、第 3の音響マッチング層と、

前記第 2、第 3の音響マッチング層と前記複数の圧電素子の間に設けられた第 1の音響マッチング層とを備えることを特徴とする超音波探触子。

[9] 前記第 2、第 3の音響マッチング層は、前記複数の圧電素子の一方の面に設けられ、

前記第 1の音響マッチング層は、それぞれの圧電素子に対応させて個別に配列されることを特徴とする請求項 8記載の超音波探触子。

[10] 前記第 2、第 3の音響マッチング層は、ゴム弾性体材料であることを特徴とする請求項 8記載の超音波探触子。

[11] 配列された複数の圧電素子と、

前記複数の圧電素子の一方の面に設けられ、音速が 1650mZsec、またはそれ以下の値を有する第 4の音響マッチング層と、

前記第 4の音響マッチング層と前記複数の圧電素子の間に設けられた第 1、第 2、第 3の音響マッチング層とを備えることを特徴とする超音波探触子。

[12] 前記第 4の音響マッチング層は、前記複数の圧電素子の一方の面に設けられ、前記第 1、第 2、第 3の音響マッチング層は、それぞれの圧電素子に対応させて個別に配列されることを特徴とする請求項 11記載の超音波探触子。

[13] 前記第 3、第 4の音響マッチング層は、前記複数の圧電素子の一方の面に設けられ、

前記第 1、第 2の音響マッチング層は、それぞれの圧電素子に対応させて個別に配列されることを特徴とする請求項 11記載の超音波探触子。

[14] 前記第 3の音響マッチング層は、ゴム弾性体材料で、音速が 1650mZsec、またはそれ以下の値を有することを特徴とする請求項 13記載の超音波探触子。

[15] 前記第 4の音響マッチング層は、ゴム弾性体材料であることを特徴とする請求項 11 記載の超音波探触子。

[16] 背面負荷材と、前記背面負荷材の上面に配列された複数の圧電素子とを備える超音波探触子であって、

前記背面負荷材と前記複数の圧電素子との間に設けられ、それぞれの圧電素子に対応させて個別に電気端子を設けた第 1の高分子フィルムと、

前記複数の圧電素子の上面に設けられ、それぞれの圧電素子に対応させて個別に配列された第 1の音響マッチング層と、前記第 1の音響マッチング層の上面に設けられ、それぞれの圧電素子に対応させて個別に電気端子を設けた第 2の高分子フィルムと、

前記第 2の高分子フィルムの上面に設けられ、それぞれの圧電素子に対応させて個別に配列された第 2の音響マッチング層と、

前記第 2の音響マッチング層の上面に設けられ、ゴム弾性体材料力なる第 3の音響マッチング層とを備えることを特徴とする超音波探触子。

[17] 前記第 3の音響マッチング層の音速は、 1650mZsec、またはそれ以下の値を有することを特徴とする請求項 16記載の超音波探触子。

[18] 前記第 2の高分子フィルムの音響インピーダンスは、前記第 2の音響マッチング層の音響インピーダンスより小さぐ且つ、厚さが使用周波数に対して 0. 07波長以下であることを特徴とする請求項 16記載の超音波探触子。

[19] 背面負荷材と、前記背面負荷材の上面に配列された複数の圧電素子を備える超音波探触子であって、

前記背面負荷材と前記複数の圧電素子との間に設けられ、電気端子を設けた第 1 の高分子フィルムと、

前記複数の圧電素子の上面に設けられ、それぞれの圧電素子に対応させて個別に配列された第 1の音響マッチング層と、

前記第 1の音響マッチング層の上面に設けられ、それぞれの圧電素子に対応させて個別に電気端子を設けた第 2の高分子フィルムと、

前記第 2の高分子フィルムの上面に設けられ、ゴム弾性体材料力なる第 2の音響マッチング層と、

[20] 前記第 2、第 3の音響マッチング層の音速は、 1650mZsec、またはそれ以下の値を有することを特徴とする請求項 19記載の超音波探触子。

[21] 前記第 2の高分子フィルムの音響インピーダンスは、前記第 2の音響マッチング層の音響インピーダンスより小さぐ且つ、厚さが使用周波数に対して 0. 07波長以下であることを特徴とする請求項 19記載の超音波探触子。

[22] 前記ゴム弾性体材料の主体は、合成ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴムまたはエラストマーであることを特徴とする請求項 1、 7、 10、 15、 16および 19のいずれか一項記載の超音波探触子。

[23] 前記合成ゴムの主体は、エチレン一プロピレン共重合ゴム、クロロプレンゴム、ブタジェンゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエン共重合ゴムまたはアクリロニトリルブタジエン共重合ゴム材料であることを特徴とする請求項 22記載の超音波探触子