WO2016208631A1 - 超音波振動子および超音波プローブ - Google Patents

超音波振動子および超音波プローブ Download PDF

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    • G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
    • G10K11/30—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using refraction, e.g. acoustic lenses

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic transducer and an ultrasonic probe that emit an ultrasonic wave to an observation target, receive an ultrasonic echo reflected by the observation target, convert the ultrasonic echo into an echo signal, and output the echo signal.
  • Ultrasound may be applied to observe the characteristics of the biological tissue or material that is the object of observation.
  • the ultrasonic transducer transmits an ultrasonic wave to the observation target, receives an ultrasonic echo reflected by the observation target, and the ultrasonic observation apparatus performs a predetermined process on the received ultrasonic echo.
  • the ultrasonic observation apparatus performs a predetermined process on the received ultrasonic echo.
  • signal processing information on the image and characteristics of the observation target is acquired.
  • An ultrasonic transducer converts an electrical pulse signal into an ultrasonic pulse (acoustic pulse) and irradiates the object to be observed, as well as an electrical echo signal that expresses the ultrasonic echo reflected by the object as a voltage change.
  • a plurality of elements (ultrasonic elements) that are stacked on the elements and have at least an acoustic matching layer that matches the acoustic impedance between the elements and the observation target. For example, by arranging multiple ultrasonic elements along a predetermined direction and electronically switching the ultrasonic elements involved in transmission / reception or delaying transmission / reception of each ultrasonic element, ultrasonic echoes from the observation target To get.
  • Patent Document 1 As a method for producing such an ultrasonic vibrator, a technique for forming a plurality of piezoelectric elements by bonding a base material made of a piezoelectric material to a sheet made of a material constituting a backing material and dividing the base material by dicing.
  • Patent Document 1 a convex ultrasonic transducer is manufactured by bending a sheet on which a plurality of piezoelectric elements are formed along the arrangement direction of the piezoelectric elements and bonding the sheet to a backing material having a curved surface.
  • the ultrasonic wave emission side between adjacent ultrasonic elements is completely divided.
  • the ultrasonic element is diced from the emission side so that the ultrasonic elements are completely separated.
  • the pitch of the adjacent ultrasonic element on the side different from the side bonded to the sheet, that is, the ultrasonic wave emission side is dicing. It becomes larger than the pitch when divided.
  • the present invention has been made in view of the above, and improves the directivity characteristics of an ultrasonic element and emits ultrasonic waves when the ultrasonic elements are bent along the arrangement direction. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic transducer and an ultrasonic probe that can maintain the pitch of 1 at the pitch at the time of division.
  • the ultrasonic transducer emits an ultrasonic wave according to an input of an electric signal and converts an ultrasonic wave incident from the outside into an echo signal.
  • a plurality of ultrasonic elements having at least one or a plurality of acoustic matching layers stacked on the elements and matching acoustic impedances of the elements and the observation target, and a surface passing through the surface of the acoustic matching layers And a connecting portion that protrudes to the opposite side of the element side and connects adjacent ultrasonic elements among the plurality of ultrasonic elements.
  • the ultrasonic transducer according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the plurality of ultrasonic elements have a curved shape along the arrangement direction.
  • the element is provided with a ground electrode for grounding, and the connecting portion is formed using a conductive material, and the ground electrode is electrically connected to the ground electrode. It is characterized by being connected.
  • the ultrasonic transducer according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the connecting portion is formed using the same material as the acoustic matching layer.
  • the ultrasonic element has a plurality of acoustic matching layers, and the connecting portion is formed using the same material as the acoustic matching layer to be connected. It is characterized by that.
  • the ultrasonic transducer according to the present invention further includes a backing material that attenuates ultrasonic vibration generated by the operation of the element in the above invention, and the connecting portion is formed using the same material as the backing material. It is characterized by that.
  • the ultrasonic transducer according to the present invention further includes an acoustic lens that emits the ultrasonic wave that has passed through the acoustic matching layer to the outside in the above-described invention, and the connecting portion uses the same material as the acoustic lens. It is characterized by being formed.
  • the ultrasonic probe according to the present invention is characterized in that the ultrasonic transducer according to the above-described invention is provided at the tip.
  • the ultrasonic probe according to the present invention is the ultrasonic endoscope according to the above invention, characterized in that the ultrasonic probe includes the ultrasonic transducer at a tip and includes an insertion portion to be inserted into a subject. .
  • the directivity characteristics of the ultrasonic element are improved, and the pitch of the ultrasonic element on the side from which the ultrasonic wave is emitted when the ultrasonic element is curved along the arrangement direction is maintained at the division pitch. There is an effect that can be done.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an endoscope system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing the configuration of the ultrasonic transducer according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing the configuration of the ultrasonic transducer viewed from the direction of arrow A shown in FIG.
  • FIG. 5 is a plan view schematically showing the configuration of the ultrasonic transducer viewed from the direction of arrow B shown in FIG.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an endoscope system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the method of manufacturing the ultrasonic transducer according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the method of manufacturing the ultrasonic transducer according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing the ultrasonic transducer according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing the ultrasonic transducer according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing the configuration of the ultrasonic transducer according to the modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view schematically showing the configuration of the ultrasonic transducer according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing the configuration of the ultrasonic transducer according to the modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view schematically showing the configuration of the
  • FIG. 12 is a plan view schematically showing the configuration of the ultrasonic transducer viewed from the direction of arrow C shown in FIG.
  • FIG. 13 is a plan view schematically showing the configuration of the ultrasonic transducer viewed from the direction of arrow D shown in FIG.
  • FIG. 14 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing an ultrasonic transducer according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a schematic diagram for explaining the method of manufacturing the ultrasonic transducer according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing an ultrasonic transducer according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing an ultrasonic transducer according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing an ultrasonic transducer according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing an ultrasonic transducer according to the first modification of the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing the ultrasonic transducer according to the first modification of the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a top view schematically showing a configuration of a main part of the ultrasonic transducer according to the second modification of the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a top view schematically showing the configuration of the main part of the ultrasonic transducer according to Modification 3 of Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 23 is a top view schematically showing a configuration of a main part of the ultrasonic transducer according to the fourth modification of the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a top view schematically showing the configuration of the main part of the ultrasonic transducer according to Modification 5 of Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an endoscope system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the endoscope system 1 is a system that performs ultrasonic diagnosis in a subject such as a person using an ultrasonic endoscope.
  • the endoscope system 1 includes an ultrasonic endoscope 2, an ultrasonic observation device 3, an endoscope observation device 4, a display device 5, and a light source device 6.
  • the ultrasonic endoscope 2 converts an electrical pulse signal received from the ultrasonic observation device 3 into an ultrasonic pulse (acoustic pulse) and irradiates the subject at the tip thereof, and is reflected by the subject.
  • the converted ultrasonic echo is converted into an electrical echo signal expressed by a voltage change and output.
  • the ultrasonic endoscope 2 usually has an imaging optical system and an imaging device, and is inserted into a digestive tract (esophagus, stomach, duodenum, large intestine) or respiratory organ (trachea / bronchi) of a subject for digestion. It is possible to take images of tubes and respiratory organs. In addition, surrounding organs (pancreas, gallbladder, bile duct, biliary tract, lymph node, mediastinal organ, blood vessel, etc.) can be imaged using ultrasound. In addition, the ultrasonic endoscope 2 has a light guide that guides illumination light to be irradiated onto a subject during optical imaging. The light guide has a distal end portion that reaches the distal end of the insertion portion of the ultrasonic endoscope 2 into the subject, and a proximal end portion that is connected to the light source device 6 that generates illumination light.
  • a light guide that guides illumination light to be irradiated onto a subject during optical imaging. The light guide
  • the ultrasonic endoscope 2 includes an insertion unit 21, an operation unit 22, a universal cable 23, and a connector 24.
  • the insertion part 21 is a part inserted into the subject.
  • the insertion portion 21 is connected to the ultrasonic transducer 7 provided on the distal end side, the rigid member 211 that holds the ultrasonic transducer 7, and the proximal end side of the rigid member 211, and can be bent.
  • a flexible tube portion 213 connected to the proximal end side of the bending portion 212 and having flexibility.
  • a light guide that transmits illumination light supplied from the light source device 6 and a plurality of signal cables that transmit various signals are routed inside the insertion portion 21.
  • a treatment instrument insertion passage for inserting the treatment instrument is formed.
  • the ultrasonic vibrator 7 may be any of a convex vibrator, a linear vibrator, and a radial vibrator.
  • the ultrasonic endoscope 2 is provided with a plurality of piezoelectric elements as an ultrasonic transducer 7 in an array, and the piezoelectric elements involved in transmission / reception are electronically switched, or the transmission / reception of each piezoelectric element is delayed.
  • the ultrasonic transducer 7 may be mechanically scanned. The configuration of the ultrasonic transducer 7 will be described later.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the first embodiment.
  • the rigid member 211 includes an illumination lens 211a that condenses illumination light and emits it outside, an objective lens 211b that forms part of the imaging optical system and captures light from outside, and an insertion A treatment instrument protruding port 211c that communicates with the treatment instrument insertion passage formed in the section 21 and projects the treatment instrument from the distal end of the insertion section 21.
  • the operation unit 22 is a part that is connected to the proximal end side of the insertion unit 21 and receives various operations from a doctor or the like. As shown in FIG. 1, the operation unit 22 includes a bending knob 221 for performing a bending operation on the bending unit 212 and a plurality of operation members 222 for performing various operations. In addition, the operation section 22 is formed with a treatment instrument insertion port 223 that communicates with the treatment instrument insertion path and allows the treatment instrument to be inserted into the treatment instrument insertion path.
  • the universal cable 23 is a cable that extends from the operation unit 22 and includes a plurality of signal cables that transmit various signals, an optical fiber that transmits illumination light supplied from the light source device 6, and the like.
  • the connector 24 is provided at the tip of the universal cable 23.
  • the connector 24 includes first to third connector portions 241 to 243 to which the ultrasonic cable 31, the video cable 41, and the optical fiber cable 61 are connected.
  • the ultrasonic observation apparatus 3 is electrically connected to the ultrasonic endoscope 2 via the ultrasonic cable 31 (see FIG. 1), and outputs a pulse signal to the ultrasonic endoscope 2 via the ultrasonic cable 31. At the same time, an echo signal is input from the ultrasonic endoscope 2. Then, the ultrasonic observation device 3 performs a predetermined process on the echo signal to generate an ultrasonic image.
  • the endoscope observation apparatus 4 is electrically connected to the ultrasonic endoscope 2 via a video cable 41 (see FIG. 1), and receives an image signal from the ultrasonic endoscope 2 via the video cable 41. To do. Then, the endoscope observation apparatus 4 performs a predetermined process on the image signal to generate an endoscope image.
  • the display device 5 is configured by using a liquid crystal or organic EL (Electro Luminescence), a projector, a CRT (Cathode Ray Tube), and the like, and an ultrasonic image generated by the ultrasonic observation device 3 or the endoscope observation device 4.
  • generated by are displayed.
  • the light source device 6 is connected to the ultrasonic endoscope 2 via an optical fiber cable 61 (see FIG. 1), and illumination light that illuminates the inside of the subject via the optical fiber cable 61 is supplied to the ultrasonic endoscope 2. Supply.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing the configuration of the ultrasonic transducer according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing the configuration of the ultrasonic transducer viewed from the direction of arrow A shown in FIG.
  • FIG. 5 is a plan view schematically showing the configuration of the ultrasonic transducer viewed from the direction of arrow B shown in FIG.
  • six piezoelectric elements 71 are arranged side by side.
  • the configuration of the ultrasonic transducer 7 is simplified and actually arranged. The number is not limited to this.
  • the ultrasonic transducer 7 is a convex ultrasonic transducer as shown in FIG. 2, and is a one-dimensional array (1D array) in which a plurality of piezoelectric elements 71 are arranged in a line. It will be explained as being. In other words, in the ultrasonic transducer 7 according to the first embodiment, the plurality of piezoelectric elements 71 are arranged along the outer surface forming the curved surface of the ultrasonic transducer 7.
  • the ultrasonic transducer 7 has a prismatic shape and a plurality of piezoelectric elements 71 arranged in the longitudinal direction and a plurality of piezoelectric elements 71 provided on the outer surface side of the ultrasonic transducer 7.
  • Acoustic lens 74 provided on the opposite side of the piezoelectric element 71, backing material 75 provided on the opposite side of the piezoelectric element 71 to the first acoustic matching layer 72, and a connecting portion for connecting adjacent ultrasonic elements 70 to each other. 76.
  • the first acoustic matching layer 72 and the second acoustic matching layer 73 are provided for each piezoelectric element 71, and the acoustic lens 74 and the backing material 75 include the plurality of piezoelectric elements 71, the first acoustic matching layer 73 and the first acoustic matching layer 73.
  • the acoustic matching layer 72 and the second acoustic matching layer 73 are collectively covered.
  • the ultrasonic element 70 includes a piezoelectric element 71, a first acoustic matching layer 72, and a second acoustic matching layer 73.
  • the ultrasonic transducer 7 may have one piezoelectric element 71 as an output unit, or may have a plurality of piezoelectric elements 71 as an output unit.
  • the longitudinal direction of the piezoelectric elements 71 is referred to as an elevation direction De
  • the arrangement direction of the piezoelectric elements 71 is referred to as a scanning direction Ds.
  • the piezoelectric element 71 converts an electrical pulse signal into an acoustic pulse and irradiates the subject, and converts an ultrasonic echo reflected by the subject into an electrical echo signal expressed by a voltage change and outputs the electrical echo signal.
  • a signal input / output electrode 71a is provided on the main surface on the backing material 75 side, and a ground electrode for grounding is provided on the main surface on the first acoustic matching layer 72 side of the piezoelectric element 71.
  • 71b is provided. Each electrode is formed using a conductive metal material or resin material.
  • the piezoelectric element 71 is formed using a lead zirconate titanate (PZT) ceramic material, or a PMN-PT single crystal, PMN-PZT single crystal, PZN-PT single crystal, PIN-PZN-PT single crystal, or a relaxor material. Is done.
  • PMN-PT single crystal is an abbreviation for solid solution of magnesium lead niobate and lead titanate.
  • PMN-PZT single crystal is an abbreviation for solid solution of magnesium / lead niobate and lead zirconate titanate.
  • the PZN-PT single crystal is an abbreviation for a solid solution of zinc / lead niobate and lead titanate.
  • the PIN-PZN-PT single crystal is an abbreviation for a solid solution of indium / lead niobate, zinc / lead niobate and lead titanate.
  • the relaxor-based material is a general term for a three-component piezoelectric material in which lead-based composite perovskite, which is a relaxor material, is added to PZT for the purpose of increasing the piezoelectric constant and dielectric constant.
  • the lead-based composite perovskite is represented by Pb (B1, B2) O 3 , B1 is any one of magnesium, zinc, indium, and scandium, and B2 is any one of niobium, tantalum, or tungsten. These materials have an excellent piezoelectric effect. For this reason, even if it reduces in size, the value of an electrical impedance can be made low and it is preferable from a viewpoint of impedance matching with the thin film electrode provided in the piezoelectric element 71.
  • the first acoustic matching layer 72 and the second acoustic matching layer 73 match the acoustic impedances of the piezoelectric element 71 and the observation target in order to efficiently transmit sound (ultrasound) between the piezoelectric element 71 and the observation target.
  • the first acoustic matching layer 72 and the second acoustic matching layer 73 are made of different materials.
  • the first embodiment will be described as having two acoustic matching layers (the first acoustic matching layer 72 and the second acoustic matching layer 73). It is good also as three or more layers.
  • the acoustic lens 74 is formed using silicone, polymethylpentene, epoxy resin, polyetherimide, or the like, and has a function of narrowing the ultrasonic wave with one surface being convex or concave, and a second acoustic matching layer.
  • the ultrasonic wave that has passed through 73 is emitted to the outside, or an ultrasonic echo from the outside is captured.
  • the acoustic lens 74 can be arbitrarily provided, and the acoustic lens 74 may not be provided.
  • the backing material 75 attenuates unnecessary ultrasonic vibration generated by the operation of the piezoelectric element 71.
  • the backing material 75 is formed using a material having a large attenuation rate, for example, an epoxy resin in which a filler such as alumina or zirconia is dispersed, or a rubber in which the filler is dispersed.
  • the connecting portion 76 is formed using the same material as the second acoustic matching layer 73.
  • the connecting portion 76 has a comb shape extending along the scanning direction Ds, and a cut is formed according to the interval of the second acoustic matching layer 73.
  • the connecting portions 76 are bonded to both ends of the second acoustic matching layer 73 in the elevation direction De, thereby connecting the adjacent second acoustic matching layers 73 to connect the ultrasonic elements 70.
  • the connecting portion 76 may be bonded to the piezoelectric element 71 and the first acoustic matching layer 72.
  • the connecting portion 76 is bonded to the second acoustic matching layer 73 located on the outer peripheral side when the ultrasonic element 70 is curved as a convex shape, and connects the adjacent second acoustic matching layers 73 to each other. That's fine.
  • the connecting portion 76 protrudes with respect to the curved surface passing through the surface of the second acoustic matching layer 73 opposite to the side facing the first acoustic matching layer 72.
  • the connecting portion 76 may be provided integrally with the second acoustic matching layer 73.
  • the connection part 76 is arrange
  • the piezoelectric element 71 is vibrated by the input of the pulse signal, so that the ultrasonic transducer 7 is supervised by the first acoustic matching layer 72, the second acoustic matching layer 73, and the acoustic lens 74. Irradiate sound waves.
  • the vibration of the piezoelectric element 71 is attenuated by the backing material 75 on the side opposite to the side where the first acoustic matching layer 72, the second acoustic matching layer 73, and the acoustic lens 74 are disposed. The vibration of 71 is not transmitted.
  • the ultrasonic wave reflected from the observation target is transmitted to the piezoelectric element 71 via the first acoustic matching layer 72, the second acoustic matching layer 73, and the acoustic lens 74.
  • the piezoelectric element 71 is vibrated by the transmitted ultrasonic wave, and the piezoelectric element 71 converts the vibration into an electrical echo signal, and outputs it as an echo signal to the ultrasonic observation apparatus 3 via a wiring (not shown).
  • FIGS. 6 to 9 are schematic diagrams for explaining the method of manufacturing the ultrasonic transducer according to the first embodiment of the present invention.
  • a forming member 700 for forming the piezoelectric element 71, the first acoustic matching layer 72 and the second acoustic matching layer 73 is produced.
  • a rectangular parallelepiped base material 710 made of a piezoelectric material is formed on one opposing main surface using a material constituting the first acoustic matching layer 72.
  • the first acoustic matching layer base material 720 is laminated, and the second acoustic matching layer 73 is formed on the main surface of the first acoustic matching layer base material 720 opposite to the piezoelectric element base material 710 side.
  • a rectangular parallelepiped second acoustic matching layer base material 730 formed using the constituent materials is laminated.
  • Each base material is bonded by, for example, an adhesive that can pass ultrasonic waves.
  • the material constituting the signal input / output electrode 71a and the ground electrode 71b is laminated on the piezoelectric element base material 710. Thereafter, the two opposing end portions of the second acoustic matching layer base material 730 in the laminated base material, which are the end portions forming the side surfaces orthogonal to the laminated surface, are formed using the material constituting the connecting portion 76.
  • the prismatic connecting part base material 760 thus formed is bonded.
  • the connecting portion base material 760 protrudes from the plane that passes through the surface of the second acoustic matching layer base material 730 that is opposite to the contact side of the first acoustic matching layer base material 720.
  • the connecting portion base material 760 is bonded to the laminated base material that is laminated in the order of the piezoelectric element base material 710, the first acoustic matching layer base material 720, and the second acoustic matching layer base material 730.
  • a molding member 700 is produced (see FIG. 6).
  • a base material in which the second acoustic matching layer base material 730 and the connecting portion base material 760 are integrally formed may be used.
  • the molding member 700 is divided, for example, by dicing.
  • the forming member 700 is cut by moving the blade 100 along the dividing direction while rotating the blade 100. At this time, the molding member 700 is cut so that a part thereof is connected without being divided.
  • the division direction refers to the main surfaces (laminate surfaces) of the piezoelectric element base material 710, the first acoustic matching layer base material 720, and the second acoustic matching layer base material 730, and This is a direction orthogonal to the longitudinal direction of the base material 760 for the connecting portion. Further, the blade 100 moves while maintaining a position where the outer edge slightly protrudes from the surface of the second acoustic matching layer base material 730 and does not cut the connecting portion base material 760.
  • the piezoelectric element base material 710, the first acoustic matching layer base material 720, and the second acoustic matching layer base material 730 are divided, and the connecting portion base material 760 is comb-shaped. Is obtained (see FIG. 8).
  • a plurality of ultrasonic elements 70 including the piezoelectric element 71, the first acoustic matching layer 72, and the second acoustic matching layer 73, and the connecting portion 76 are formed.
  • the laminated body 701 obtained by cutting is curved, the piezoelectric element 71 side is bonded to the backing material 75 (see FIG. 9), and the acoustic lens 74 is provided on the second acoustic matching layer 73 side, thereby FIG.
  • the ultrasonic transducer 7 shown can be obtained.
  • the pitch between the second acoustic matching layers 73 is divided by dicing even if the stacked body 701 is curved. It is almost equal to the pitch.
  • the pitch of the first acoustic matching layer 72 bonded to the second acoustic matching layer 73 and the pitch of the piezoelectric element 71 bonded to the first acoustic matching layer 72 is approximately equal to or divided by the pitch divided by dicing. It becomes narrower and can be miniaturized. That is, in the first embodiment, since the connecting portions 76 are connected so as to maintain the pitch between the second acoustic matching layers 73, the pitch on the outer peripheral side when the stacked body 701 is curved is the piezoelectric element 71. As compared with the pitch on the inner peripheral side which is the side, the pitch becomes substantially equal to or narrower than that and can be miniaturized.
  • substantially equivalent includes a change in pitch due to a design error or expansion of the connecting portion 76.
  • the case where the plurality of piezoelectric elements 71 and the like are formed by dicing the forming member 700 by the blade 100 has been described as an example. However, the processing by laser, the forming by etching, and the mold are used.
  • the molded body shown in FIG. 8 may be produced by molding.
  • the acoustic lens 74 is provided after the curved laminate 701 is attached to the backing material 75. However, after the acoustic lens 74 is provided on the curved laminate 701, the backing is provided. It may be attached to the material 75.
  • a laminated base material having a substantially prismatic shape in which the piezoelectric element base material 710, the first acoustic matching layer base material 720, and the second acoustic matching layer base material 730 are stacked in this order. Then, the piezoelectric element base material 710, the first acoustic matching layer base material 720, and the second acoustic matching layer base material 730 are divided by dicing or the like into the forming member 700 to which the connecting portion base material 760 is bonded.
  • a laminated body 701 in which a plurality of piezoelectric elements 71, a plurality of first acoustic matching layers 72 and a plurality of second acoustic matching layers 73, and a connecting portion 76 are formed is manufactured.
  • the ultrasonic vibrator 7 is manufactured by attaching the acoustic lens 74 and the backing material 75 to the laminated body 701 in which the 70s are curved while maintaining the pitch at the time of division. Thereby, the directivity of the ultrasonic element 70 is improved, and the pitch of the ultrasonic element 70 on the side from which the ultrasonic waves are emitted when the plurality of ultrasonic elements 70 are bent along the arrangement direction is divided into the pitches when divided. Can be maintained.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing the configuration of the ultrasonic transducer according to the modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view corresponding to the arrow B direction shown in FIG.
  • the connecting portion 76 has been described as being formed using the same material as that of the second acoustic matching layer 73.
  • a conductive material is used as the material of the connecting portion.
  • the ultrasonic transducer 7a according to this modification includes a connecting portion 77 instead of the connecting portion 76 of the ultrasonic transducer 7 described above.
  • the connecting portion 77 is formed using a conductive material obtained by mixing a conductive paste such as a silver paste. Similarly to the manufacturing method according to the first embodiment described above, the connecting portion 77 is composed of two opposing end portions of the laminated base material, and the connecting portion 77 is formed at an end portion that forms a side surface perpendicular to the laminated surface. It is formed by adhering a prismatic connecting part base material formed using a material to be diced and performing dicing.
  • the connecting portion 77 has one end protruding from the end surface of the second acoustic matching layer 73 and the other end extending to the ground electrode 71b in the stacking direction of the piezoelectric element 71, the first acoustic matching layer 72, and the like. It is connected to the ground electrode 71b.
  • the connecting portion 77 and the ground electrode 71b are bonded with a conductive adhesive or the like.
  • the connecting portion 77 is grounded to the ground potential, and each piezoelectric element 71 is grounded to the ground potential via the connecting portion 77.
  • the connecting portion 77 formed of the conductive material is grounded to the ground potential, the pitch when the ultrasonic element 70 is bent can be maintained substantially equal to the pitch when divided.
  • the connecting portion 77 can function as a ground connection electrode.
  • the piezoelectric elements 71 and the like can be formed only by division by dicing or the like, and connection electrodes for grounding each piezoelectric element 71 to the ground potential can be formed.
  • the connecting portions 76 and 77 are provided at both ends in the elevation direction De. However, the connecting portions 76 and 77 are provided only on one of them. Also good. It is only necessary to support the plurality of second acoustic matching layers 73 on at least one end side.
  • the connecting portions 76 and 77 are described as being formed using the second acoustic matching layer 73 or the conductive material, but the same material as the acoustic lens 74 is used. May be formed using the same material as the first acoustic matching layer 72, or the first acoustic matching layer 72, the second acoustic matching layer 73, and the acoustic material. Unlike the lens 74, the lens 74 may be formed using a material that can be bent and that can maintain the pitch when divided, for example, a metal material.
  • FIG. 11 is a perspective view schematically showing the configuration of the ultrasonic transducer according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a plan view schematically showing the configuration of the ultrasonic transducer viewed from the direction of arrow C shown in FIG.
  • FIG. 13 is a plan view schematically showing the configuration of the ultrasonic transducer viewed from the direction of arrow D shown in FIG.
  • the connecting portion 76 has been described as being formed using the same material as that of the second acoustic matching layer 73. However, in Embodiment 2, the same material as that of the backing material 75a is used. A connecting part is formed.
  • the ultrasonic transducer 7b includes a plurality of piezoelectric elements 71, a plurality of first acoustic matching layers 72, a plurality of second acoustic matching layers 73, an acoustic lens 74, and piezoelectric elements 71.
  • a plurality of backing materials 75a provided on the side opposite to the side in contact with the first acoustic matching layer 72 and a connecting portion 78 for connecting the adjacent ultrasonic elements 70a to each other are provided.
  • the ultrasonic element 70 a according to the second embodiment includes a piezoelectric element 71, a first acoustic matching layer 72, and a second acoustic matching layer 73.
  • the connecting portion 78 is formed using the same material as the backing material 75a.
  • the connecting portion 78 has a comb shape and covers the piezoelectric element 71, the first acoustic matching layer 72, the second acoustic matching layer 73, and the end of the backing material 75a on the elevation direction De side.
  • the connecting portion 78 connects the adjacent second acoustic matching layers 73 by being bonded to both ends of the second acoustic matching layer 73 in the elevation direction De.
  • the connecting portion 78 protrudes with respect to the surface of the second acoustic matching layer 73 opposite to the first acoustic matching layer 72 side.
  • the connecting portion 78 is bonded to at least one of the piezoelectric element 71, the first acoustic matching layer 72, and the second acoustic matching layer 73, and at least the ultrasonic element 70a has the backing material 75a bent when curved as a convex shape.
  • the ultrasonic elements 70a adjacent to each other may be connected to each other.
  • the connection part 78 may be provided integrally with the backing material 75a.
  • FIGS. 14 to 16 are schematic diagrams for explaining a method of manufacturing an ultrasonic transducer according to the second embodiment of the present invention.
  • the forming member 702 for forming the piezoelectric element 71, the first acoustic matching layer 72, the second acoustic matching layer 73, and the backing material 75a is manufactured.
  • the piezoelectric element base material 710, the first acoustic matching layer base material 720, and the second acoustic matching layer base material 730 are stacked, and the piezoelectric element base material 710 is opposed to the other.
  • a rectangular base material 750 for the backing material formed by using the material constituting the backing material 75a is laminated on the main surface of the substrate to produce a laminated base material.
  • a plate-shaped base material for connecting portion 780 formed using a material constituting the connecting portion 78 is bonded to the side surface exposed in the stacking order.
  • the connecting portion base material 780 is disposed so as to cover the piezoelectric element base material 710, the first acoustic matching layer base material 720, the second acoustic matching layer base material 730, and the backing material base material 750.
  • the connecting portion is connected to the laminated base material laminated in the order of the backing material base material 750, the piezoelectric element base material 710, the first acoustic matching layer base material 720, and the second acoustic matching layer base material 730.
  • a forming member 702 to which the base material 780 is bonded is produced (see FIG. 14).
  • the molding member 702 is divided, for example, by dicing.
  • the forming member 702 is cut by moving the blade 100 along the dividing direction while rotating the blade 100.
  • the base material for connecting portion 780 is cut so as to be partly connected without being divided.
  • the dividing directions in the second embodiment are the main elements of the piezoelectric element base material 710, the first acoustic matching layer base material 720, the second acoustic matching layer base material 730, and the backing material base material 750. This is a direction orthogonal to the surface (laminated surface) and the main surface of the base material for connecting portion 780. Further, the blade 100 moves while maintaining the position where the outer edge slightly protrudes from the surface of the second acoustic matching layer base material 730 and does not cut the connection base material 780.
  • the piezoelectric element base material 710 By cutting the forming member 702 by the blade 100, the piezoelectric element base material 710, the first acoustic matching layer base material 720, the second acoustic matching layer base material 730, and the backing material base material 750 are divided, and the connecting portion The base material 780 obtains a laminated body 703 having a comb shape (see FIG. 16).
  • a plurality of ultrasonic elements 70a, a plurality of backing materials 75a, and a connecting portion 78 composed of the piezoelectric element 71, the first acoustic matching layer 72, and the second acoustic matching layer 73 are formed.
  • the laminated body 703 obtained by cutting is curved, and the acoustic lens 74 is provided on the second acoustic matching layer 73 side, whereby the ultrasonic vibrator 7b shown in FIG. 11 can be obtained.
  • the pitch between the ultrasonic elements 70a is the same as that at the time of division by dicing. It becomes almost equal to or narrower than the pitch, and can be miniaturized.
  • the pitch on the outer peripheral side when the laminated body 703 is curved is the piezoelectric element 71.
  • the pitch becomes substantially equal to or narrower than that and can be miniaturized.
  • the surface passing through the end surface of each backing material 75a is flat by applying surface processing to the end of the backing material 75a opposite to the piezoelectric element 71 side.
  • each backing material 75a may be a curved surface without being subjected to surface processing, or in a shape suitable for attachment to the distal end of the insertion portion 21. Surface processing may be performed.
  • the backing material base material 750, the piezoelectric element base material 710, the first acoustic matching layer base material 720, and the second acoustic matching layer base material 730 are stacked in this order.
  • a piezoelectric element base material 710, a first acoustic matching layer base material 720, and a second acoustic matching layer are formed by dicing or the like on a forming member 702 obtained by bonding a connecting base material 780 to a prismatic laminated base material.
  • the base material 730 and the backing material base material 780 are divided into a plurality of piezoelectric elements 71, a plurality of first acoustic matching layers 72 and a plurality of second acoustic matching layers 73, and a plurality of backing materials.
  • the laminated body 703 in which the 75a and the connecting portion 78 are formed is manufactured, and the acoustic lens 74 is formed on the laminated body 703 in which the adjacent second acoustic matching layers 73 are curved by the connecting portion 78 while maintaining the pitch at the time of division.
  • the directivity of the ultrasonic element 70a is improved, and the pitch of the ultrasonic element 70a on the side from which ultrasonic waves are emitted when the ultrasonic element 70a is bent along the arrangement direction is maintained at the pitch at the time of division. can do.
  • the connecting portion 78 is described as being bonded to at least the second acoustic matching layer 73.
  • the backing material is used.
  • the base material 750 and the base material 780 for the connecting portion are manufactured using a base material integrated. Thereby, the number of parts of the manufacturing process and the manufactured ultrasonic vibrator 7b can be reduced, and the ultrasonic vibrator 7b can be manufactured easily.
  • the 1D array ultrasonic transducer is described as being manufactured.
  • a method of manufacturing the 2D array ultrasonic transducer will be described.
  • the plurality of piezoelectric elements 71, the plurality of first acoustic matching layers 72, and the plurality of second acoustic matching layers 73 described above are provided in a matrix, and the piezoelectric element 71 is provided.
  • a backing material 75 is provided on the side opposite to the side in contact with the first acoustic matching layer 72 and the adjacent second acoustic matching layers 73 are connected by a connecting portion 79 (see, for example, FIG. 18).
  • the piezoelectric element 71, the first acoustic matching layer 72, and the second acoustic matching layer 73 constitute an ultrasonic element.
  • 17 and 18 are schematic diagrams for explaining a method of manufacturing an ultrasonic transducer according to the third embodiment of the present invention.
  • a forming member 704 for forming the piezoelectric element 71, the first acoustic matching layer 72, and the second acoustic matching layer 73 is manufactured.
  • a rectangular-shaped piezoelectric element base material 711 formed using a material constituting the piezoelectric element 71 (including the signal input / output electrode 71a and the ground electrode 71b)
  • a first acoustic matching layer base material 721 having a rectangular parallelepiped shape formed using a material constituting the first acoustic matching layer 72, and a surface of the first acoustic matching layer base material 721.
  • a rectangular-shaped second acoustic matching layer base material 731 formed using a material constituting the second acoustic matching layer 73 is laminated on the main surface opposite to the piezoelectric element base material 711 side.
  • a laminated base material is produced.
  • a plurality of connecting portion base materials 790 having a prismatic shape formed using a material constituting the connecting portion 79 are bonded to the main surface of the laminated base material on the second acoustic matching layer base material 731 side.
  • the plurality of connecting portion base materials 790 are arranged side by side so as to be parallel to each other.
  • the connecting portion base material 790 is bonded to the laminated base material in which the piezoelectric element base material 711, the first acoustic matching layer base material 721, and the second acoustic matching layer base material 731 are stacked in this order.
  • a molding member 704 is produced (see FIG. 17).
  • the connecting portion base material 790 is formed using a material constituting the first acoustic matching layer 72, the second acoustic matching layer 73, the acoustic lens, or the backing material.
  • the molding member 704 is diced. For example, by using a blade 100 that is a blade for dicing as shown in FIG. 7, the forming member 704 is cut by moving the blade 100 along the dividing direction while rotating the blade 100. At this time, the base material for connecting portion 790 is cut so as to be partly connected without being divided.
  • the dividing directions in the third embodiment are two directions orthogonal to each other so as to divide the main surface (stacked surface) of the molding member 704 into a matrix shape according to the arrangement of the piezoelectric elements 71.
  • the blade 100 moves while maintaining a position where the outer edge slightly protrudes from the surface of the second acoustic matching layer base material 731 and does not cut the connecting part base material 790.
  • the piezoelectric element base material 711, the first acoustic matching layer base material 721, and the second acoustic matching layer base material 731 are divided, and the connecting portion base material 790 A stacked body 705 is obtained in which the side surfaces are comb-shaped and the side surfaces orthogonal to the side surfaces are formed with one groove along the longitudinal direction (see FIG. 18).
  • a plurality of piezoelectric elements 71, a plurality of first acoustic matching layers 72, a plurality of second acoustic matching layers 73, a plurality of backing materials, and a connecting portion 79 arranged in a matrix are formed.
  • the laminated body 705 obtained by cutting is curved, an acoustic lens is provided on the second acoustic matching layer 73 side, and a backing material is provided on the piezoelectric element 71 side, thereby obtaining an ultrasonic transducer of a 2D array. it can.
  • the pitch between the second acoustic matching layers 73 is the same as when divided by dicing. The pitch becomes almost the same as or narrower than the pitch of, and miniaturization becomes possible.
  • a laminated base material having a substantially prismatic shape in which the piezoelectric element base material 711, the first acoustic matching layer base material 721, and the second acoustic matching layer base material 731 are stacked in this order.
  • the piezoelectric element base material 711, the first acoustic matching layer base material 721, and the second acoustic matching layer base material 731 are divided by dicing or the like into the molding member 704 to which the connecting portion base material 790 is bonded.
  • a laminated body 705 in which an ultrasonic element including a plurality of piezoelectric elements 71, a plurality of first acoustic matching layers 72, and a plurality of second acoustic matching layers 73 and a connecting portion 79 are formed is manufactured.
  • the ultrasonic vibrator 7 is manufactured by attaching an acoustic lens and a backing material to the laminated body 705 in which the second acoustic matching layers 73 to be curved are maintained in a state where the pitch at the time of division is maintained.
  • the directivity characteristics of the ultrasonic element can be improved and the pitch of the ultrasonic element on the side from which the ultrasonic wave is emitted when the ultrasonic element is bent along the arrangement direction can be maintained at the division pitch. it can.
  • the connecting portion has been described as being formed using a material constituting the first acoustic matching layer, the second acoustic matching layer, the acoustic lens, or the backing material. In the following description, it is assumed that the connecting portion is formed using a conductive material.
  • the plurality of piezoelectric elements 71, the plurality of first acoustic matching layers 72, and the plurality of second acoustic matching layers 73 described above are provided in a matrix, and a plurality of second elements are provided.
  • the connecting portion 80 is formed using a conductive material obtained by mixing a conductive paste such as a silver paste, or a metal material.
  • 19 and 20 are schematic diagrams for explaining a method of manufacturing an ultrasonic transducer according to the first modification of the third embodiment of the present invention.
  • a forming member 706 for forming the piezoelectric element 71, the first acoustic matching layer 72, and the second acoustic matching layer 73 is manufactured.
  • an electrode thin film 7110 formed using a material constituting the signal input / output electrode 71a is provided on one main surface of the piezoelectric element 71, and the other main surface is provided.
  • a connecting portion 80 is formed on the main surface of the electrode thin film 7111 in the rectangular piezoelectric element base material 712 provided with the electrode thin film 7111 formed on the surface using the material constituting the ground electrode 71b.
  • a plurality of connecting portion base materials 800 having a prismatic shape formed using a material to be bonded are bonded.
  • the plurality of connecting portion base materials 800 are arranged side by side so as to be parallel to each other.
  • the electrode thin film 7111 and the connecting portion base material 800 are bonded together with a conductive adhesive or the like.
  • first acoustic matching layer base materials 722 having a rectangular shape formed by using the material constituting the first acoustic matching layer 72 are provided between the base materials 800 for the connecting portion.
  • the main surface opposite to the piezoelectric element base material 712 side is formed using the material constituting the second acoustic matching layer 73.
  • a plurality of second acoustic matching layer base materials 732 having a body shape are stacked to produce a stacked body 707.
  • the piezoelectric element base material 712, the first acoustic matching layer base material 722, and the second acoustic matching layer base material 732 are stacked in this order, and the first acoustic matching layer base material 722 and the first acoustic matching layer base material 722 are stacked.
  • the forming member 706 in which the base material 800 for the connecting portion is provided between the base materials 732 for the two acoustic matching layers is manufactured (see FIG. 19).
  • the molding member 706 is diced. For example, by using a blade 100 as a dicing blade as shown in FIG. 7, the forming member 706 is cut by moving the blade 100 along the dividing direction while rotating the blade 100. At this time, the base material 800 for the connecting portion is cut so as to be partly connected without being divided.
  • the piezoelectric element base material 712, the first acoustic matching layer base material 722, and the second acoustic matching layer base material 732 are divided, and the connecting portion base material 800 is one of A stacked body 707 is obtained in which the side surfaces are comb-shaped and the side surfaces orthogonal to the side surfaces are formed with one groove along the longitudinal direction (see FIG. 20).
  • the connecting portion 80 connects the ground electrodes 71b of the adjacent piezoelectric elements 71 to each other.
  • the laminated body 707 obtained by cutting is curved, an acoustic lens is provided on the second acoustic matching layer 73 side, and a backing material is provided on the piezoelectric element 71 side, thereby obtaining an ultrasonic transducer of a 2D array. it can.
  • the piezoelectric element 71 is grounded to the ground potential via the connecting portion 80 by grounding the connecting portion 80 to the ground potential.
  • the connecting portion 80 formed of the conductive material is grounded to the ground potential, the piezoelectric element 71, the first acoustic matching layer 72, and the second acoustic matching layer 73 are bent.
  • the pitch can be maintained substantially equal to the pitch at the time of division, and the connecting portion 80 can function as a ground connection electrode.
  • the piezoelectric elements 71 and the like can be formed only by division by dicing or the like, and connection electrodes for grounding each piezoelectric element 71 to the ground potential can be formed.
  • the connecting portion 80 is described as being directly bonded to the ground electrode 71b.
  • the connecting portion 79 is formed of a conductive material and the first A through hole or the like may be formed in the acoustic matching layer 72 and the second acoustic matching layer 73, and the ground electrode 71b and the connecting portion 79 may be electrically connected through the through hole.
  • FIG. 21 is a top view schematically showing a configuration of a main part of the ultrasonic transducer according to the second modification of the third embodiment of the present invention.
  • the connecting portion 79 has been described as collectively holding the second acoustic matching layer 73 corresponding to the piezoelectric elements 71 arranged in one of the arrangement directions of the piezoelectric elements 71.
  • a plurality of connecting portions that hold only the second acoustic matching layer 73 to be connected may be provided.
  • the second modification as shown in FIG.
  • the second acoustic matching layer 73 to be connected (the second modification 2). Then, the connection part 81 is provided in the matrix form so that the corner
  • the second modification since the arrangement area of the connecting portion 81 is smaller than that of the connecting portion 79, the influence of ultrasonic propagation by the connecting portion is reduced, and ultrasonic waves are emitted or received in a wider range. can do.
  • the shape formed by the outer edge of the connecting portion 81 is described as a rectangle (see FIG. 21), but may be a shape other than a rectangle, such as a circle, an ellipse, or a cross. .
  • FIG. 22 is a top view schematically showing the configuration of the main part of the ultrasonic transducer according to Modification 3 of Embodiment 3 of the present invention.
  • the plurality of piezoelectric elements 71 are arranged in a matrix, and the shape formed by the outer edge (the shape formed by the outer edge in a top view) is substantially rectangular, and the first acoustic matching layer 72 is formed on the main surface.
  • the ultrasonic transducer in which the second acoustic matching layers 73 are sequentially stacked has been described as an example, but the shape formed by the outer edges of the plurality of piezoelectric elements 71 may be a circle or an ellipse.
  • the description will be made assuming that the shape formed by the outer edges of the plurality of piezoelectric elements 71 forms a circle.
  • the second acoustic matching layer 73a laminated on the piezoelectric element via the first acoustic matching layer has a shape formed by dividing the main surface forming a circle into eight equal parts in the radial direction.
  • a connecting portion 82 that holds the plurality of second acoustic matching layers 73a is provided at the center. According to the third modification, even when the connecting portion 82 is curved by holding the adjacent second acoustic matching layers 73a at once, the pitch of the adjacent second acoustic matching layers 73a is changed. The pitch at the time of division can be maintained.
  • FIG. 23 is a top view schematically showing a configuration of a main part of the ultrasonic transducer according to the fourth modification of the third embodiment of the present invention.
  • the shape formed by the outer edges of the plurality of piezoelectric elements 71 is described as a circle or an ellipse.
  • the shape formed by the outer edges of the plurality of piezoelectric elements 71 forms a hollow annular shape. It may be a thing.
  • the second acoustic matching layer 73b laminated on the piezoelectric element via the first acoustic matching layer has a shape formed by dividing the main surface of which the outer edge forms a circle into eight equal parts, and the adjacent second A plurality of connecting portions 83 that hold the acoustic matching layer 73b are provided. According to the fourth modification, even when the plurality of connecting portions 83 are curved by holding the adjacent second acoustic matching layers 73b, the pitch of the adjacent second acoustic matching layers 73b is changed. The pitch at the time of division can be maintained.
  • FIG. 24 is a top view schematically showing the configuration of the main part of the ultrasonic transducer according to Modification 5 of Embodiment 3 of the present invention.
  • the shape formed by the outer edges of the plurality of piezoelectric elements 71 is described as a circle or an ellipse, and the main surface forming the circle is divided into eight equal parts in the radial direction. Further, it may be divided along the circumferential direction.
  • the second acoustic matching layer 73c laminated on the piezoelectric element via the first acoustic matching layer has a shape that is divided in the circumferential direction and the radial direction, respectively.
  • the connecting portion 84 according to the fifth modification extends radially from the center of the circle formed by the outer edges of the plurality of second acoustic matching layers 73c and holds the adjacent second acoustic matching layers 73c. According to the fifth modification, even when the connecting portion 84 is curved by holding the adjacent second acoustic matching layers 73c, the pitch of the adjacent second acoustic matching layers 73c is divided. Pitch can be maintained.
  • a plurality of ultrasonic elements are formed by dividing the base material into a matrix or by dividing the base material in the radial direction and / or the circumferential direction.
  • a piezoelectric element has been described as an example of outputting an ultrasonic wave and converting an ultrasonic wave incident from the outside into an echo signal.
  • the present invention is not limited to this.
  • an element manufactured in a MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • a C-MUT Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers
  • the acoustic lens is described as being disposed in the concave portion formed by the coupling portion and the second acoustic matching layer.
  • the surface of the connecting portion may be further covered, or the acoustic lens covers the ultrasonic element and the backing material, that is, the acoustic lens forms the outer peripheral surface of the ultrasonic transducer. Also good.
  • Ultrasonic miniature probes are usually inserted into the biliary tract, bile duct, pancreatic duct, trachea, bronchi, urethra, ureter, and used to observe surrounding organs (pancreas, lung, prostate, bladder, lymph nodes, etc.).
  • an external ultrasonic probe that irradiates ultrasonic waves from the body surface of the subject may be applied.
  • the extracorporeal ultrasonic probe is usually used for observing an abdominal organ (liver, gallbladder, bladder), breast (particularly mammary gland), and thyroid gland.
  • the ultrasonic transducer and the ultrasonic probe according to the present invention improve the directivity of the ultrasonic element and emit ultrasonic waves when the ultrasonic element is bent along the arrangement direction. This is useful for maintaining the pitch of the ultrasonic element at the pitch at the time of division.

Abstract

本発明に係る超音波振動子は、電気信号の入力に応じて超音波を出射するとともに、外部から入射した超音波をエコー信号に変換する素子、および素子に積層され、素子と観測対象との音響インピーダンスをマッチングさせる複数の音響整合層を少なくとも有する複数の超音波エレメントと、音響整合層の表面を通過する面に対して素子側と反対側に突出し、複数の超音波エレメントのうち、隣接する超音波エレメント同士を連結する連結部と、を備えた。

Description

超音波振動子および超音波プローブ
　本発明は、超音波を観測対象へ出射するとともに、観測対象で反射された超音波エコーを受信してエコー信号に変換して出力する超音波振動子および超音波プローブに関する。
　観測対象である生体組織または材料の特性を観測するために、超音波を適用することがある。具体的には、超音波振動子が、観測対象に超音波を送信し、その観測対象によって反射された超音波エコーを受信し、超音波観測装置が、受信した超音波エコーに対して所定の信号処理を施すことにより、観測対象の画像や特性に関する情報を取得する。
　超音波振動子は、電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して観測対象へ照射するとともに、観測対象で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号に変換して出力する素子、および素子に積層され、この素子と観測対象との音響インピーダンスをマッチングさせる音響整合層を少なくとも有する複数のエレメント（超音波エレメント）を備える。例えば、複数の超音波エレメントを所定の方向に沿って並べて、送受信にかかわる超音波エレメントを電子的に切り替えたり、各超音波エレメントの送受信に遅延をかけたりすることで、観測対象から超音波エコーを取得する。
　このような超音波振動子の作製方法として、圧電材料からなる母材を、バッキング材を構成する材料からなるシートに接着し、母材をダイシングにより分割することによって複数の圧電素子を形成する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１では、複数の圧電素子が形成されたシートを圧電素子の配列方向に沿って湾曲し、曲面を有するバッキング材に接着することで、コンベックス型の超音波振動子を作製している。
特開平４－２６４１８号公報
　ところで、各超音波エレメントの指向特性（エレメントファクタ：Element　Factor）を向上するためには、隣接する超音波エレメント間の超音波の出射側が完全に分断されていることが好ましい。特許文献１では、超音波の出射側からダイシングして超音波エレメント間が完全に分断されるように作製している。しかしながら、複数の超音波エレメントが配列されたシートを湾曲させた場合は、隣接する超音波エレメントにおいて、シートに接着されている側と異なる側、すなわち、超音波の出射側のピッチが、ダイシングにより分割された際のピッチよりも大きくなってしまう。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、超音波エレメントの指向特性を向上するとともに、超音波エレメントを配列方向に沿って湾曲させた際の超音波を出射する側の超音波エレメントのピッチを分割時のピッチに維持することができる超音波振動子および超音波プローブを提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る超音波振動子は、電気信号の入力に応じて超音波を出射するとともに、外部から入射した超音波をエコー信号に変換する素子、および前記素子に積層され、前記素子と観測対象との音響インピーダンスをマッチングさせる一または複数の音響整合層を少なくとも有する複数の超音波エレメントと、前記音響整合層の表面を通過する面に対して前記素子側と反対側に突出し、前記複数の超音波エレメントのうち、隣接する前記超音波エレメント同士を連結する連結部と、を備えたことを特徴とする。
　また、本発明に係る超音波振動子は、上記発明において、前記複数の超音波エレメントが、配列方向に沿って湾曲した形状をなすことを特徴とする。
　また、本発明に係る超音波振動子は、上記発明において、前記素子には、グラウンド接地用のグラウンド電極が設けられ、前記連結部は、導電性材料を用いて形成され、前記グラウンド電極と電気的に接続することを特徴とする。
　また、本発明に係る超音波振動子は、上記発明において、前記連結部は、前記音響整合層と同じ材料を用いて形成されることを特徴とする。
　また、本発明に係る超音波振動子は、上記発明において、前記超音波エレメントは、複数の音響整合層を有し、前記連結部は、連結先の音響整合層と同じ材料を用いて形成されることを特徴とする。
　また、本発明に係る超音波振動子は、上記発明において、前記素子の動作によって生じる超音波振動を減衰させるバッキング材をさらに備え、前記連結部は、前記バッキング材と同じ材料を用いて形成されることを特徴とする。
　また、本発明に係る超音波振動子は、上記発明において、前記音響整合層を通過した前記超音波を外部に出射する音響レンズをさらに備え、前記連結部は、前記音響レンズと同じ材料を用いて形成されることを特徴とする。
　また、本発明に係る超音波プローブは、上記の発明に係る超音波振動子を先端に備えたことを特徴とする。
　また、本発明に係る超音波プローブは、上記発明において、前記超音波振動子を先端に有し、被検体内に挿入される挿入部を備えた超音波内視鏡であることを特徴とする。
　本発明によれば、超音波エレメントの指向特性を向上するとともに、超音波エレメントを配列方向に沿って湾曲させた際の超音波を出射する側の超音波エレメントのピッチを分割時のピッチに維持することができるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムを模式的に示す図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係る超音波振動子の構成を模式的に示す斜視図である。 図４は、図３に示す矢視Ａ方向からみた超音波振動子の構成を模式的に示す平面図である。 図５は、図３に示す矢視Ｂ方向からみた超音波振動子の構成を模式的に示す平面図である。 図６は、本発明の実施の形態１に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。 図７は、本発明の実施の形態１に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。 図８は、本発明の実施の形態１に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。 図９は、本発明の実施の形態１に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。 図１０は、本発明の実施の形態１の変形例に係る超音波振動子の構成を模式的に示す平面図である。 図１１は、本発明の実施の形態２に係る超音波振動子の構成を模式的に示す斜視図である。 図１２は、図１１に示す矢視Ｃ方向からみた超音波振動子の構成を模式的に示す平面図である。 図１３は、図１１に示す矢視Ｄ方向からみた超音波振動子の構成を模式的に示す平面図である。 図１４は、本発明の実施の形態２に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。 図１５は、本発明の実施の形態２に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。 図１６は、本発明の実施の形態２に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。 図１７は、本発明の実施の形態３に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。 図１８は、本発明の実施の形態３に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。 図１９は、本発明の実施の形態３の変形例１に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。 図２０は、本発明の実施の形態３の変形例１に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。 図２１は、本発明の実施の形態３の変形例２に係る超音波振動子の要部の構成を模式的に示す上面図である。 図２２は、本発明の実施の形態３の変形例３に係る超音波振動子の要部の構成を模式的に示す上面図である。 図２３は、本発明の実施の形態３の変形例４に係る超音波振動子の要部の構成を模式的に示す上面図である。 図２４は、本発明の実施の形態３の変形例５に係る超音波振動子の要部の構成を模式的に示す上面図である。
　以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。
（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムを模式的に示す図である。内視鏡システム１は、超音波内視鏡を用いて人等の被検体内の超音波診断を行うシステムである。この内視鏡システム１は、図１に示すように、超音波内視鏡２と、超音波観測装置３と、内視鏡観察装置４と、表示装置５と、光源装置６とを備える。
　超音波内視鏡２は、その先端部に、超音波観測装置３から受信した電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して被検体へ照射するとともに、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号に変換して出力する。
　超音波内視鏡２は、通常は撮像光学系および撮像素子を有しており、被検体の消化管（食道、胃、十二指腸、大腸）、または呼吸器（気管・気管支）へ挿入され、消化管や、呼吸器の撮像を行うことが可能である。また、その周囲臓器（膵臓、胆嚢、胆管、胆道、リンパ節、縦隔臓器、血管等）を、超音波を用いて撮像することが可能である。また、超音波内視鏡２は、光学撮像時に被検体へ照射する照明光を導くライトガイドを有する。このライトガイドは、先端部が超音波内視鏡２の被検体への挿入部の先端まで達している一方、基端部が照明光を発生する光源装置６に接続されている。
　超音波内視鏡２は、図１に示すように、挿入部２１と、操作部２２と、ユニバーサルケーブル２３と、コネクタ２４とを備える。挿入部２１は、被検体内に挿入される部分である。この挿入部２１は、図１に示すように、先端側に設けられる超音波振動子７と、超音波振動子７を保持する硬性部材２１１と、硬性部材２１１の基端側に連結され湾曲可能とする湾曲部２１２と、湾曲部２１２の基端側に連結され可撓性を有する可撓管部２１３とを備える。ここで、挿入部２１の内部には、具体的な図示は省略したが、光源装置６から供給された照明光を伝送するライトガイド、各種信号を伝送する複数の信号ケーブルが引き回されているとともに、処置具を挿通するための処置具用挿通路が形成されている。
　超音波振動子７は、コンベックス振動子、リニア振動子およびラジアル振動子のいずれでも構わない。本実施の形態１では、超音波内視鏡２が、超音波振動子７として複数の圧電素子をアレイ状に設け、送受信にかかわる圧電素子を電子的に切り替えたり、各圧電素子の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させるものとして説明するが、超音波振動子７をメカ的に走査させるものであってもよい。超音波振動子７の構成については、後述する。
　図２は、本実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。図２に示すように、硬性部材２１１には、照明光を集光して外部に出射する照明レンズ２１１ａと、撮像光学系の一部をなし、外部からの光を取り込む対物レンズ２１１ｂと、挿入部２１内に形成された処置具用挿通路に連通し、挿入部２１の先端から処置具を突出させる処置具突出口２１１ｃと、を有する。
　操作部２２は、挿入部２１の基端側に連結され、医師等からの各種操作を受け付ける部分である。この操作部２２は、図１に示すように、湾曲部２１２を湾曲操作するための湾曲ノブ２２１と、各種操作を行うための複数の操作部材２２２とを備える。また、操作部２２には、処置具用挿通路に連通し、当該処置具用挿通路に処置具を挿通するための処置具挿入口２２３が形成されている。
　ユニバーサルケーブル２３は、操作部２２から延在し、各種信号を伝送する複数の信号ケーブル、および光源装置６から供給された照明光を伝送する光ファイバ等が配設されたケーブルである。
　コネクタ２４は、ユニバーサルケーブル２３の先端に設けられている。そして、コネクタ２４は、超音波ケーブル３１、ビデオケーブル４１、および光ファイバケーブル６１がそれぞれ接続される第１～第３コネクタ部２４１～２４３を備える。
　超音波観測装置３は、超音波ケーブル３１（図１参照）を介して超音波内視鏡２に電気的に接続し、超音波ケーブル３１を介して超音波内視鏡２にパルス信号を出力するとともに超音波内視鏡２からエコー信号を入力する。そして、超音波観測装置３は、当該エコー信号に所定の処理を施して超音波画像を生成する。
　内視鏡観察装置４は、ビデオケーブル４１（図１参照）を介して超音波内視鏡２に電気的に接続し、ビデオケーブル４１を介して超音波内視鏡２からの画像信号を入力する。そして、内視鏡観察装置４は、当該画像信号に所定の処理を施して内視鏡画像を生成する。
　表示装置５は、液晶または有機ＥＬ（Electro　Luminescence）、プロジェクタ、ＣＲＴ（Cathode　Ray　Tube）などを用いて構成され、超音波観測装置３にて生成された超音波画像や、内視鏡観察装置４にて生成された内視鏡画像等を表示する。
　光源装置６は、光ファイバケーブル６１（図１参照）を介して超音波内視鏡２に接続し、光ファイバケーブル６１を介して被検体内を照明する照明光を超音波内視鏡２に供給する。
　続いて、挿入部２１の先端に設けられた超音波振動子７の構成を図２～６を参照して説明する。図３は、本実施の形態１に係る超音波振動子の構成を模式的に示す斜視図である。図４は、図３に示す矢視Ａ方向からみた超音波振動子の構成を模式的に示す平面図である。図５は、図３に示す矢視Ｂ方向からみた超音波振動子の構成を模式的に示す平面図である。なお、図３，４では、圧電素子７１が６個並んでいるものを図示しているが、説明のために超音波振動子７の構成を簡略化した図であり、実際に配設される個数はこの限りではない。本実施の形態１では、超音波振動子７が、図２に示すようなコンベックス型の超音波振動子であって、複数の圧電素子７１が一列に配列された一次元アレイ（１Ｄアレイ）であるものとして説明する。換言すれば、本実施の形態１に係る超音波振動子７では、複数の圧電素子７１が、当該超音波振動子７の曲面をなす外表面に沿って配置されている。
　超音波振動子７は、角柱状をなし、長手方向を揃えて並べられてなる複数の圧電素子７１と、圧電素子７１に対し、当該超音波振動子７の外表面側にそれぞれ設けられる複数の第１音響整合層７２と、第１音響整合層７２の圧電素子７１と接する側と反対側に設けられる複数の第２音響整合層７３と、第２音響整合層７３の第１音響整合層７２と接する側と反対側に設けられる音響レンズ７４と、圧電素子７１の第１音響整合層７２と接する側と反対側に設けられるバッキング材７５と、隣接する超音波エレメント７０同士を連結する連結部７６とを有する。なお、本実施の形態１では、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３が、圧電素子７１ごとに設けられるとともに、音響レンズ７４およびバッキング材７５が、複数の圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３を一括して覆う構成をなしている。本実施の形態１にかかる超音波エレメント７０は、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３からなる。超音波振動子７は、一つの圧電素子７１を出力単位とするものであってもよいし、複数の圧電素子７１を出力単位とするものであってもよい。以下、図２に示すように、圧電素子７１の長手方向をエレベーション方向Ｄeとよび、圧電素子７１の配列方向を走査方向Ｄsとよぶ。
　圧電素子７１は、電気的なパルス信号を音響パルスに変換して被検体へ照射するとともに、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号に変換して出力する。圧電素子７１には、例えば、バッキング材７５側の主面に信号入出力用電極７１ａが設けられているとともに、圧電素子７１の第１音響整合層７２側の主面にグラウンド接地用のグラウンド電極７１ｂが設けられている。各電極は、導電性を有する金属材料または樹脂材料を用いて形成される。
　圧電素子７１は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）セラミック材料、またはＰＭＮ－ＰＴ単結晶、ＰＭＮ－ＰＺＴ単結晶、ＰＺＮ－ＰＴ単結晶、ＰＩＮ－ＰＺＮ－ＰＴ単結晶もしくはリラクサー系材料を用いて形成される。ＰＭＮ－ＰＴ単結晶は、マグネシウム・ニオブ酸鉛およびチタン酸鉛の固溶体の略称である。ＰＭＮ－ＰＺＴ単結晶は、マグネシウム・ニオブ酸鉛およびチタン酸ジルコン酸鉛の固溶体の略称である。ＰＺＮ－ＰＴ単結晶は、亜鉛・ニオブ酸鉛およびチタン酸鉛の固溶体の略称である。ＰＩＮ－ＰＺＮ－ＰＴ単結晶は、インジウム・ニオブ酸鉛、亜鉛・ニオブ酸鉛およびチタン酸鉛の固溶体の略称である。リラクサー系材料は、圧電定数や誘電率を増加させる目的でリラクサー材料である鉛系複合ペロブスカイトをＰＺＴに添加した三成分系圧電材料の総称である。鉛系複合ペロブスカイトは、Ｐｂ（Ｂ１、Ｂ２）Ｏ３で表され、Ｂ１はマグネシウム、亜鉛、インジウムまたはスカンジウムのいずれかであり、Ｂ２はニオブ、タンタルまたはタングステンのいずれかである。これらの材料は、優れた圧電効果を有している。このため、小型化しても電気的なインピーダンスの値を低くすることができ、圧電素子７１に設けられる薄膜電極との間のインピーダンスマッチングの観点から好ましい。
　第１音響整合層７２および第２音響整合層７３は、圧電素子７１と観測対象との間で音（超音波）を効率よく透過させるために、圧電素子７１と観測対象との音響インピーダンスをマッチングさせる。第１音響整合層７２および第２音響整合層７３は、互いに異なる材料からなる。なお、本実施の形態１では、二つの音響整合層（第１音響整合層７２および第２音響整合層７３）を有するものとして説明するが、圧電素子７１と観測対象との特性により一層としてもよいし、三層以上としてもよい。
　音響レンズ７４は、シリコーン、ポリメチルペンテンや、エポキシ樹脂、ポリエーテルイミドなどを用いて形成され、一方の面が凸状または凹状をなして超音波を絞る機能を有し、第２音響整合層７３を通過した超音波を外部に出射する、または外部からの超音波エコーを取り込む。音響レンズ７４については、任意に設けることができ、当該音響レンズ７４を有しない構成であってもよい。
　バッキング材７５は、圧電素子７１の動作によって生じる不要な超音波振動を減衰させる。バッキング材７５は、減衰率の大きい材料、例えば、アルミナやジルコニア等のフィラーを分散させたエポキシ樹脂や、上述したフィラーを分散したゴムを用いて形成される。
　連結部７６は、第２音響整合層７３と同じ材料を用いて形成される。連結部７６は、走査方向Ｄsに沿って延びる櫛状をなし、第２音響整合層７３の間隔に応じた切り込みが形成されている。連結部７６は、第２音響整合層７３のエレベーション方向Ｄeの両端にそれぞれ接着されることにより、隣接する第２音響整合層７３を連結することで、超音波エレメント７０を連結する。連結部７６は、圧電素子７１、第１音響整合層７２に接着されるものであってもよい。連結部７６は、少なくとも超音波エレメント７０において、コンベックス型として湾曲させた際の外周側に位置する第２音響整合層７３に接着され、隣接する第２音響整合層７３同士を連結するものであればよい。連結部７６は、第２音響整合層７３の第１音響整合層７２と対向する側と反対側の表面を通過する曲面に対して突出している。なお、連結部７６は、第２音響整合層７３と一体的に設けられるものであってもよい。また、連結部７６は、圧電素子７１が超音波を送受信する領域（有効領域）から外れた領域に配置されることが好ましい。
　以上の構成を有する超音波振動子７は、パルス信号の入力によって圧電素子７１が振動することで、第１音響整合層７２、第２音響整合層７３および音響レンズ７４を介して観測対象に超音波を照射する。この際、圧電素子７１において、第１音響整合層７２、第２音響整合層７３および音響レンズ７４の配設側と反対側は、バッキング材７５により、圧電素子７１の振動が減衰され、圧電素子７１の振動が伝わらないようになっている。また、観測対象から反射された超音波は、第１音響整合層７２、第２音響整合層７３および音響レンズ７４を介して圧電素子７１に伝えられる。伝達された超音波により圧電素子７１が振動し、圧電素子７１が該振動を電気的なエコー信号に変換して、エコー信号として図示しない配線を介して超音波観測装置３に出力する。
　続いて、上述した超音波振動子７を製造する製造方法について、図６～９を参照して説明する。図６～９は、本発明の実施の形態１に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。超音波振動子７の製造方法では、まず、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３を形成するための成形用部材７００を作製する。
　具体的には、圧電材料からなる長方体状の圧電素子用母材７１０の対向する一方の主面に、第１音響整合層７２を構成する材料を用いて形成された長方体状の第１音響整合層用母材７２０を積層し、第１音響整合層用母材７２０の表面であって、圧電素子用母材７１０側と反対側の主面に、第２音響整合層７３を構成する材料を用いて形成された長方体状の第２音響整合層用母材７３０を積層する。各母材は、例えば、超音波が通過可能な接着剤により接着される。なお、圧電素子用母材７１０には、信号入出力用電極７１ａおよびグラウンド電極７１ｂを構成する材料が積層されているものとして説明する。その後、この積層母材における第２音響整合層用母材７３０の対向する二つの端部であって、積層面と直交する側面をなす端部に、連結部７６を構成する材料を用いて形成された角柱状の連結部用母材７６０を接着する。連結部用母材７６０は、第２音響整合層用母材７３０の表面であって、第１音響整合層用母材７２０の接触側と反対側の表面を通過する平面から突出している。このようにして、圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０、第２音響整合層用母材７３０の順で積層された積層母材に連結部用母材７６０を接着した成形用部材７００を作製する（図６参照）。なお、第２音響整合層用母材７３０および連結部用母材７６０が一体的に形成された母材を用いてもよい。
　続いて、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３からなる複数の超音波エレメント７０を形成するため、成形用部材７００の分割、例えばダイシングによる分割を行う。例えば、図７に示すような、ダイシング用の刃であるブレード１００を用いて、該ブレード１００を回転させながら分割方向に沿って移動させることで、成形用部材７００を切削する。この際、成形用部材７００は、分断されず、一部が繋がるように切削される。ここで、本実施の形態１における分割方向とは、圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０および第２音響整合層用母材７３０の各主面（積層面）、ならびに連結部用母材７６０の長手方向と直交する方向である。また、ブレード１００は、外縁が、第２音響整合層用母材７３０の表面から若干突出し、かつ連結部用母材７６０を切断しない位置を維持して移動する。
　ブレード１００による成形用部材７００の切削によって、圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０、第２音響整合層用母材７３０は分断され、連結部用母材７６０は櫛状をなす積層体７０１を得る（図８参照）。この工程により、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３からなる複数の超音波エレメント７０、ならびに連結部７６が形成される。
　その後、切削により得られた積層体７０１を湾曲させ、圧電素子７１側をバッキング材７５に接合し（図９参照）、第２音響整合層７３側に音響レンズ７４を設けることによって、図３に示す超音波振動子７を得ることができる。本実施の形態１では、連結部７６によって複数の第２音響整合層７３が連結されているため、積層体７０１を湾曲させても、第２音響整合層７３間のピッチが、ダイシングにより分割されたピッチとほぼ同等となる。このため、第２音響整合層７３に接着されている第１音響整合層７２、および第１音響整合層７２に接着されている圧電素子７１のピッチがダイシングにより分割されたピッチとほぼ同等またはそれより狭くなり、微細化が可能となる。すなわち、本実施の形態１では、連結部７６により第２音響整合層７３間のピッチを維持するように連結されているため、積層体７０１を湾曲した際の外周側のピッチが、圧電素子７１側である内周側のピッチと比してほぼ同等またはそれより狭くなり、微細化が可能となる。なお、ここでいう「ほぼ同等」とは、設計上の誤差や、連結部７６の伸長などによるピッチの変化を含む。
　なお、上述した製造方法では、ブレード１００による成形用部材７００をダイシングすることで、複数の圧電素子７１等を形成するものを例に説明したが、レーザーによる加工や、エッチングによる成形、型を用いた成形により図８に示す成形体を作製するものであってもよい。また、上述した製造方法では、湾曲させた積層体７０１をバッキング材７５に取り付けた後、音響レンズ７４を設けるものとして説明したが、湾曲させた積層体７０１に音響レンズ７４を設けた後、バッキング材７５に取り付けるものであってもよい。
　以上説明した本実施の形態１では、圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０、第２音響整合層用母材７３０の順で積層された略角柱状をなす積層母材に連結部用母材７６０を接着した成形用部材７００に対して、ダイシング等により圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０および第２音響整合層用母材７３０を分割して、複数の圧電素子７１、複数の第１音響整合層７２および複数の第２音響整合層７３、ならびに連結部７６が形成された積層体７０１を作製し、連結部７６により隣接する超音波エレメント７０同士を分割時のピッチを維持した状態で湾曲させた積層体７０１に、音響レンズ７４およびバッキング材７５を取り付けることによって、超音波振動子７を作製するようにした。これにより、超音波エレメント７０の指向特性を向上するとともに、複数の超音波エレメント７０を配列方向に沿って湾曲させた際の超音波を出射する側の超音波エレメント７０のピッチを分割時のピッチに維持することができる。
（実施の形態１の変形例）
　図１０は、本発明の実施の形態１の変形例に係る超音波振動子の構成を模式的に示す平面図である。図１０は、図３に示す矢視Ｂ方向に応じた平面図である。上述した実施の形態１では、連結部７６が、第２音響整合層７３と同じ材料を用いて形成されるものとして説明したが、本変形例では、連結部の材料として導電性材料を用いる。本変形例にかかる超音波振動子７ａは、上述した超音波振動子７の連結部７６に代えて、連結部７７を有する。
　連結部７７は、銀ペーストなどの導電性のペーストを混合した導電性材料を用いて形成される。連結部７７は、上述した実施の形態１に係る製造方法と同様に、積層母材の対向する二つの端部であって、積層面と直交する側面をなす端部に、連結部７７を構成する材料を用いて形成された角柱状の連結部用母材を接着し、ダイシングを行うことによって形成される。本変形例において、連結部７７は、圧電素子７１、第１音響整合層７２等の積層方向において、一端が第２音響整合層７３の端面から突出するとともに、他端がグラウンド電極７１ｂまで延びて該グラウンド電極７１ｂに接続している。連結部７７とグラウンド電極７１ｂとは、導電性の接着剤等により接着されている。また、連結部７７はグラウンド電位に接地されており、各圧電素子７１が、該連結部７７を介してグラウンド電位に接地している。
　本変形例によれば、導電性材料により形成される連結部７７をグラウンド電位に接地するようにしたので、超音波エレメント７０の湾曲時のピッチを分割時のピッチとほぼ同等に維持することができるとともに、連結部７７をグラウンド接続電極として機能させることができる。また、本変形例では、ダイシング等による分割のみで、圧電素子７１等を形成するとともに、各圧電素子７１がグラウンド電位に接地するための接続電極を形成することができる。
　また、上述した実施の形態１および変形例では、エレベーション方向Ｄeの両端部に連結部７６，７７を設けるものとして説明したが、どちらか一方にのみ連結部７６，７７を設けるものであってもよい。少なくとも一端側で複数の第２音響整合層７３を支持していればよい。
　また、上述した実施の形態１および変形例では、連結部７６，７７が、第２音響整合層７３または導電性材料を用いて形成されるものとして説明したが、音響レンズ７４と同じ材料を用いて形成されるものであってもよいし、第１音響整合層７２と同じ材料を用いて形成されるものであってもよいし、第１音響整合層７２、第２音響整合層７３および音響レンズ７４とは異なり、屈曲自在、かつ分割時のピッチを維持可能な材料、例えば金属材料を用いて形成されるものであってもよい。
（実施の形態２）
　図１１は、本発明の実施の形態２に係る超音波振動子の構成を模式的に示す斜視図である。図１２は、図１１に示す矢視Ｃ方向からみた超音波振動子の構成を模式的に示す平面図である。図１３は、図１１に示す矢視Ｄ方向からみた超音波振動子の構成を模式的に示す平面図である。上述した実施の形態１では、連結部７６が、第２音響整合層７３と同じ材料を用いて形成されるものとして説明したが、本実施の形態２では、バッキング材７５ａと同じ材料を用いて連結部を形成する。
　本実施の形態２に係る超音波振動子７ｂは、複数の圧電素子７１と、複数の第１音響整合層７２と、複数の第２音響整合層７３と、音響レンズ７４と、圧電素子７１の第１音響整合層７２と接する側と反対側に設けられる複数のバッキング材７５ａと、隣接する超音波エレメント７０ａ同士を連結する連結部７８とを有する。本実施の形態２にかかる超音波エレメント７０ａは、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３からなる。
　連結部７８は、バッキング材７５ａと同じ材料を用いて形成される。連結部７８は、櫛状をなして圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３、バッキング材７５ａのエレベーション方向Ｄe側の端部を覆っている。連結部７８は、第２音響整合層７３のエレベーション方向Ｄeの両端にそれぞれ接着されることにより、隣接する第２音響整合層７３を連結する。連結部７８は、第２音響整合層７３の第１音響整合層７２側と反対側の表面に対して突出している。連結部７８は、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３の少なくとも一つに接着され、少なくとも超音波エレメント７０ａにおいて、コンベックス型として湾曲させた際に、バッキング材７５ａを介して隣接する超音波エレメント７０ａ同士を連結するものであればよい。なお、連結部７８は、バッキング材７５ａと一体的に設けられるものであってもよい。
　続いて、上述した超音波振動子７ｂを製造する製造方法について、図１４～１６を参照して説明する。図１４～１６は、本発明の実施の形態２に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。超音波振動子７ｂの製造方法では、まず、圧電素子７１、第１音響整合層７２、第２音響整合層７３およびバッキング材７５ａを形成するための成形用部材７０２を作製する。
　具体的には、上述したように、圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０および第２音響整合層用母材７３０を積層し、圧電素子用母材７１０の対向する他方の主面に、バッキング材７５ａを構成する材料を用いて形成された長方体状のバッキング材用母材７５０を積層して、積層母材を作製する。その後、この積層母材の対向する二つの側面であって、圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０、第２音響整合層用母材７３０およびバッキング材用母材７５０が積層順に露出する側面に、連結部７８を構成する材料を用いて形成された平板状の連結部用母材７８０を接着する。連結部用母材７８０は、圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０、第２音響整合層用母材７３０およびバッキング材用母材７５０を覆うように配設される。このようにして、バッキング材用母材７５０、圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０、第２音響整合層用母材７３０の順で積層された積層母材に連結部用母材７８０を接着した成形用部材７０２を作製する（図１４参照）。
　続いて、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３からなる複数の超音波エレメント７０ａを形成するため、成形用部材７０２の分割、例えばダイシングによる分割を行う。例えば、図１５に示すような、ダイシング用の刃であるブレード１００を用いて、該ブレード１００を回転させながら分割方向に沿って移動させることで、成形用部材７０２を切削する。この際、連結部用母材７８０は、分断されず、一部が繋がるように切削される。ここで、本実施の形態２における分割方向とは、圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０、第２音響整合層用母材７３０およびバッキング材用母材７５０の各主面（積層面）、ならびに連結部用母材７８０の主面と直交する方向である。また、ブレード１００は、外縁が、第２音響整合層用母材７３０の表面から若干突出し、かつ連結部用母材７８０を切断しない位置を維持して移動する。
　ブレード１００による成形用部材７０２の切削によって、圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０、第２音響整合層用母材７３０およびバッキング材用母材７５０は分断され、連結部用母材７８０は櫛状をなす積層体７０３を得る（図１６参照）。この工程により、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３からなる複数の超音波エレメント７０ａ、複数のバッキング材７５ａならびに連結部７８が形成される。
　その後、切削により得られた積層体７０３を湾曲させ、第２音響整合層７３側に音響レンズ７４を設けることによって、図１１に示す超音波振動子７ｂを得ることができる。本実施の形態２では、連結部７８によって少なくとも複数の第２音響整合層７３が連結されているため、積層体７０３を湾曲させても、超音波エレメント７０ａ間のピッチが、ダイシングによる分割時のピッチとほぼ同等またはそれより狭くなり、微細化が可能となる。すなわち、本実施の形態２では、連結部７８により第２音響整合層７３間のピッチを維持するように連結されているため、積層体７０３を湾曲した際の外周側のピッチが、圧電素子７１側である内周側のピッチと比してほぼ同等またはそれより狭くなり、微細化が可能となる。なお、図１１，１２に示す超音波振動子７ｂでは、バッキング材７５ａの圧電素子７１側と反対側の端部に表面加工を施すことで、各バッキング材７５ａの端面を通過する面が平面をなすものとして説明したが、表面加工を施さずに、各バッキング材７５ａの端面を通過する面が曲面をなすものであってもよいし、挿入部２１の先端への取付などに適した形状に表面加工を施すものであってもよい。
　以上説明した本実施の形態２では、バッキング材用母材７５０、圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０、第２音響整合層用母材７３０の順で積層された略角柱状をなす積層母材に連結部用母材７８０を接着した成形用部材７０２に対して、ダイシング等により圧電素子用母材７１０、第１音響整合層用母材７２０、第２音響整合層用母材７３０およびバッキング材用母材７８０を分割して、複数の圧電素子７１、複数の第１音響整合層７２および複数の第２音響整合層７３からなる超音波エレメント７０ａ、複数のバッキング材７５ａ、ならびに連結部７８が形成された積層体７０３を作製し、連結部７８により隣接する第２音響整合層７３同士を分割時のピッチを維持した状態で湾曲させた積層体７０３に音響レンズ７４を取り付けることによって、超音波振動子７を作製するようにした。これにより、超音波エレメント７０ａの指向特性を向上するとともに、超音波エレメント７０ａを配列方向に沿って湾曲させた際の超音波を出射する側の超音波エレメント７０ａのピッチを分割時のピッチに維持することができる。
　なお、上述した実施の形態２では、連結部７８が、少なくとも第２音響整合層７３に接着されるものとして説明したが、連結部７８がバッキング材７５ａと一体的に設けられる場合は、バッキング材用母材７５０と連結部用母材７８０とが一体化した母材を用いて作製する。これにより、製造過程や作製された超音波振動子７ｂの部品点数を削減し、超音波振動子７ｂを簡易に作製することができる。
（実施の形態３）
　上述した実施の形態１，２では、１Ｄアレイの超音波振動子を作製するものとして説明したが、本実施の形態３では、２Ｄアレイの超音波振動子の作製方法について説明する。本実施の形態３に係る超音波振動子は、上述した複数の圧電素子７１、複数の第１音響整合層７２、および複数の第２音響整合層７３が、マトリクス状に設けられ、圧電素子７１の第１音響整合層７２と接する側と反対側にバッキング材７５が設けられ、連結部７９によって隣接する第２音響整合層７３同士が連結されるものとして説明する（例えば、図１８を参照）。本実施の形態３では、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３により超音波エレメントを構成する。
　図１７，１８は、本発明の実施の形態３に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。本実施の形態３に係る超音波振動子の製造方法では、まず、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３を形成するための成形用部材７０４を作製する。
　具体的には、圧電素子７１（信号入出力用電極７１ａおよびグラウンド電極７１ｂを含む）を構成する材料を用いて形成された長方体状の圧電素子用母材７１１の対向する一方の主面に、第１音響整合層７２を構成する材料を用いて形成された長方体状の第１音響整合層用母材７２１を積層し、第１音響整合層用母材７２１の表面であって、圧電素子用母材７１１側と反対側の主面に、第２音響整合層７３を構成する材料を用いて形成された長方体状の第２音響整合層用母材７３１を積層して積層母材を作製する。その後、この積層母材の第２音響整合層用母材７３１側の主面に、連結部７９を構成する材料を用いて形成された角柱状をなす複数の連結部用母材７９０を接着する。複数の連結部用母材７９０は、互いに平行となるように並べて配置される。このようにして、圧電素子用母材７１１、第１音響整合層用母材７２１、第２音響整合層用母材７３１の順で積層された積層母材に連結部用母材７９０を接着した成形用部材７０４を作製する（図１７参照）。なお、連結部用母材７９０は、第１音響整合層７２、第２音響整合層７３、音響レンズまたはバッキング材を構成する材料を用いて形成されている。
　続いて、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３を形成するため、成形用部材７０４のダイシングを行う。例えば、図７に示すような、ダイシング用の刃であるブレード１００を用いて、該ブレード１００を回転させながら分割方向に沿って移動させることで、成形用部材７０４を切削する。この際、連結部用母材７９０は、分断されず、一部が繋がるように切削される。ここで、本実施の形態３における分割方向とは、圧電素子７１の配置に応じて成形用部材７０４の主面（積層面）をマトリクス状に分割するような互いに直交する二つの方向である。また、ブレード１００は、外縁が、第２音響整合層用母材７３１の表面から若干突出し、かつ連結部用母材７９０を切断しない位置を維持して移動する。
　ブレード１００による成形用部材７０４の切削によって、圧電素子用母材７１１、第１音響整合層用母材７２１および第２音響整合層用母材７３１は分断され、連結部用母材７９０は一方の側面が櫛状をなすとともに、該側面と直交する側面が長手方向に沿って一方の溝が形成された積層体７０５を得る（図１８参照）。この工程により、マトリクス状に配置された複数の圧電素子７１、複数の第１音響整合層７２、複数の第２音響整合層７３および複数のバッキング材、ならびに連結部７９が形成される。
　その後、切削により得られた積層体７０５を湾曲させ、第２音響整合層７３側に音響レンズを設け、圧電素子７１側にバッキング材を設けることによって、２Ｄアレイの超音波振動子を得ることができる。本実施の形態３では、連結部７９によって複数の第２音響整合層７３が連結されているため、積層体７０５を湾曲させても、第２音響整合層７３間のピッチが、ダイシングによる分割時のピッチとほぼ同等またはそれより狭くなり、微細化が可能となる。
　以上説明した本実施の形態３では、圧電素子用母材７１１、第１音響整合層用母材７２１、第２音響整合層用母材７３１の順で積層された略角柱状をなす積層母材に連結部用母材７９０を接着した成形用部材７０４に対して、ダイシング等により圧電素子用母材７１１、第１音響整合層用母材７２１および第２音響整合層用母材７３１を分割して、複数の圧電素子７１、複数の第１音響整合層７２および複数の第２音響整合層７３からなる超音波エレメントならびに連結部７９が形成された積層体７０５を作製し、連結部７９により隣接する第２音響整合層７３同士を分割時のピッチを維持した状態で湾曲させた積層体７０５に、音響レンズやバッキング材を取り付けることによって、超音波振動子７を作製するようにした。これにより、超音波エレメントの指向特性を向上するとともに、超音波エレメントを配列方向に沿って湾曲させた際の超音波を出射する側の超音波エレメントのピッチを分割時のピッチに維持することができる。
（実施の形態３の変形例１）
　上述した実施の形態３では、連結部が、第１音響整合層、第２音響整合層、音響レンズまたはバッキング材を構成する材料を用いて形成されているものとして説明したが、本変形例１では、連結部が、導電性材料を用いて形成されているものとして説明する。本変形例１に係る超音波振動子は、上述した複数の圧電素子７１、複数の第１音響整合層７２、および複数の第２音響整合層７３が、マトリクス状に設けられ、複数の第２音響整合層７３上に音響レンズが設けられ、圧電素子７１の第１音響整合層７２と接する側と反対側にバッキング材が設けられ、連結部８０によって隣接する圧電素子７１のグラウンド電極７１ｂ同士が連結されるものとして説明する（例えば、図２０を参照）。連結部８０は、銀ペーストなどの導電性のペーストを混合した導電性材料、または金属材料を用いて形成される。
　図１９，２０は、本発明の実施の形態３の変形例１に係る超音波振動子の製造方法を説明する模式図である。本変形例１に係る超音波振動子の製造方法では、まず、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３を形成するための成形用部材７０６を作製する。
　具体的には、圧電素子７１を構成する材料を用いて形成され、一方の主面に信号入出力用電極７１ａを構成する材料を用いて形成された電極用薄膜７１１０が設けられ、他方の主面にグラウンド電極７１ｂを構成する材料を用いて形成された電極用薄膜７１１１が設けられた長方体状の圧電素子用母材７１２において、電極用薄膜７１１１の主面に、連結部８０を構成する材料を用いて形成された角柱状をなす複数の連結部用母材８００を接着する。複数の連結部用母材８００は、互いに平行となるように並べて配置される。電極用薄膜７１１１と連結部用母材８００とは、導電性の接着剤等により接着されている。
　その後、第１音響整合層７２を構成する材料を用いて形成された長方体状をなす複数の第１音響整合層用母材７２２を連結部用母材８００間に設ける。その後、第１音響整合層用母材７２２の表面であって、圧電素子用母材７１２側と反対側の主面に、第２音響整合層７３を構成する材料を用いて形成された長方体状をなす複数の第２音響整合層用母材７３２を積層して積層体７０７を作製する。このようにして、圧電素子用母材７１２、第１音響整合層用母材７２２、第２音響整合層用母材７３２の順で積層され、第１音響整合層用母材７２２間、および第２音響整合層用母材７３２間に連結部用母材８００が設けられた成形用部材７０６を作製する（図１９参照）。
　続いて、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３を形成するため、成形用部材７０６のダイシングを行う。例えば、図７に示すような、ダイシング用の刃であるブレード１００を用いて、該ブレード１００を回転させながら分割方向に沿って移動させることで、成形用部材７０６を切削する。この際、連結部用母材８００は、分断されず、一部が繋がるように切削される。
　ブレード１００による成形用部材７０６の切削によって、圧電素子用母材７１２、第１音響整合層用母材７２２および第２音響整合層用母材７３２は分断され、連結部用母材８００は一方の側面が櫛状をなすとともに、該側面と直交する側面が長手方向に沿って一方の溝が形成された積層体７０７を得る（図２０参照）。この工程により、マトリクス状に配置された複数の圧電素子７１、複数の第１音響整合層７２、複数の第２音響整合層７３および複数のバッキング材、ならびに連結部８０が形成される。ここで、連結部８０は、隣接する圧電素子７１のグラウンド電極７１ｂ同士を連結している。
　その後、切削により得られた積層体７０７を湾曲させ、第２音響整合層７３側に音響レンズを設け、圧電素子７１側にバッキング材を設けることによって、２Ｄアレイの超音波振動子を得ることができる。本変形例１に係る超音波振動子では、連結部８０をグラウンド電位に接地することで、各圧電素子７１を、該連結部８０を介してグラウンド電位に接地する。
　本変形例１によれば、導電性材料により形成される連結部８０をグラウンド電位に接地するようにしたので、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３の湾曲時のピッチを分割時のピッチとほぼ同等に維持することができるとともに、連結部８０をグラウンド接続電極として機能させることができる。また、本変形例では、ダイシング等による分割のみで、圧電素子７１等を形成するとともに、各圧電素子７１がグラウンド電位に接地するための接続電極を形成することができる。
　なお、上述した変形例１では、連結部８０が、グラウンド電極７１ｂに直接接着されるものとして説明したが、実施の形態３の構成において、連結部７９を導電性材料で形成するとともに、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３にスルーホール等を形成し、該スルーホールを介してグラウンド電極７１ｂと連結部７９とを電気的に接続するものであってもよい。
（実施の形態３の変形例２）
　図２１は、本発明の実施の形態３の変形例２に係る超音波振動子の要部の構成を模式的に示す上面図である。上述した実施の形態３では、連結部７９が、圧電素子７１の配列方向のうちの一方の方向に配列する圧電素子７１に応じた第２音響整合層７３を一括して保持するものとして説明したが、連結対象の第２音響整合層７３のみを保持する連結部を複数設けたものであってもよい。本変形例２では、図２１に示すように、マトリクス状に設けられている複数の第２音響整合層７３（圧電素子７１）のうち、連結対象の第２音響整合層７３（本変形例２では、四つの第２音響整合層７３）の角部を保持するように、連結部８１がマトリクス状に設けられている。本変形例２によれば、連結部８１の配設面積が、連結部７９と比して小さいため、連結部による超音波の伝搬の影響を少なくし、一層広範囲に超音波を出射、または受信することができる。なお、本変形例２では、連結部８１の外縁のなす形状が矩形をなす（図２１参照）ものとして説明したが、円や楕円、十文字など、矩形以外の形状をなすものであってもよい。
（実施の形態３の変形例３）
　図２２は、本発明の実施の形態３の変形例３に係る超音波振動子の要部の構成を模式的に示す上面図である。上述した実施の形態３では、複数の圧電素子７１がマトリクス状に配置され、外縁のなす形状（上面視における外縁のなす形状）が略矩形であって、その主面に第１音響整合層７２、第２音響整合層７３が順に積層された超音波振動子を例に説明したが、複数の圧電素子７１の外縁のなす形状が円や楕円をなすものであってもよい。本変形例３では、複数の圧電素子７１の外縁のなす形状が、円をなすものとして説明する。本変形例３では、第１音響整合層を介して圧電素子に積層される第２音響整合層７３ａが、円をなす主面を径方向に八等分してなる形状をなし、該円の中心部に当該複数の第２音響整合層７３ａを保持する連結部８２が設けられる。本変形例３によれば、連結部８２が、隣接する第２音響整合層７３ａを一括して保持することで、湾曲させた場合であっても、隣接する第２音響整合層７３ａのピッチを分割時のピッチに維持することができる。
（実施の形態３の変形例４）
　図２３は、本発明の実施の形態３の変形例４に係る超音波振動子の要部の構成を模式的に示す上面図である。上述した実施の形態３の変形例３では、複数の圧電素子７１の外縁のなす形状が円や楕円をなすものとして説明したが、複数の圧電素子７１の外縁のなす形状が中空円環状をなすものであってもよい。本変形例４では、第１音響整合層を介して圧電素子に積層される第２音響整合層７３ｂが、外縁が円をなす主面を八等分してなる形状をなし、隣接する第２音響整合層７３ｂを保持する複数の連結部８３が設けられている。本変形例４によれば、複数の連結部８３が、隣接する第２音響整合層７３ｂをそれぞれ保持することで、湾曲させた場合であっても、隣接する第２音響整合層７３ｂのピッチを分割時のピッチに維持することができる。
（実施の形態３の変形例５）
　図２４は、本発明の実施の形態３の変形例５に係る超音波振動子の要部の構成を模式的に示す上面図である。上述した実施の形態３の変形例３では、複数の圧電素子７１の外縁のなす形状が円や楕円をなし、円をなす主面を径方向に八等分に分割したものとして説明したが、さらに周方向に沿って分割したものであってもよい。本変形例５では、第１音響整合層を介して圧電素子に積層される第２音響整合層７３ｃが、周方向および径方向にそれぞれ分割されてなる形状をなしている。本変形例５に係る連結部８４は、複数の第２音響整合層７３ｃの外縁のなす円の中心から、径方向に放射状に延びて、隣接する第２音響整合層７３ｃを保持する。本変形例５によれば、連結部８４が、隣接する第２音響整合層７３ｃをそれぞれ保持することで、湾曲させた場合であっても、隣接する第２音響整合層７３ｃのピッチを分割時のピッチに維持することができる。
　ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態および変形例によってのみ限定されるべきものではない。本発明は、以上説明した実施の形態および変形例には限定されず、請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、様々な実施の形態を含みうるものである。また、実施の形態および変形例の構成を適宜組み合わせてもよい。
　また、上述した実施の形態１～３および変形例では、母材をマトリックス状に分割したり、径方向および／または周方向に分割したりすることによって、複数の超音波エレメントを形成するものとして説明したが、これに限らず、例えば、複数の圧電素子を千鳥状に配置するものや、斜方格子状に配置するものであってもよい。
　また、上述した実施の形態１～３および変形例では、超音波を出射するとともに、外部から入射した超音波をエコー信号に変換するものとして圧電素子を例に挙げて説明したが、これに限らず、ＭＥＭＳ（Micro　Electro　Mechanical　Systems）的に製造した素子、例えばＣ－ＭＵＴ（Capacitive　Micromachined　Ultrasonic　Transducers）であってもよい。
　また、上述した実施の形態１～３および変形例では、連結部と第２音響整合層とによって形成される凹部に音響レンズが配設されるものとして説明したが、これに限らず、音響レンズが、連結部の表面をさらに被覆するものであってもよいし、音響レンズが超音波エレメントおよびバッキング材を被覆するもの、すなわち、音響レンズが超音波振動子の外周面をなすものであってもよい。
　また、超音波プローブとして、光学系のない細径の超音波ミニチュアプローブを適用してもよい。超音波ミニチュアプローブは、通常、胆道、胆管、膵管、気管、気管支、尿道、尿管へ挿入され、その周囲臓器（膵臓、肺、前立腺、膀胱、リンパ節等）を観察する際に用いられる。
　また、超音波プローブとして、被検体の体表から超音波を照射する体外式超音波プローブを適用してもよい。体外式超音波プローブは、通常、腹部臓器（肝臓、胆嚢、膀胱）、乳房（特に乳腺）、甲状腺を観察する際に用いられる。
　以上のように、本発明にかかる超音波振動子および超音波プローブは、超音波エレメントの指向特性を向上するとともに、超音波エレメントを配列方向に沿って湾曲させた際の超音波を出射する側の超音波エレメントのピッチを分割時のピッチに維持するのに有用である。
　１　内視鏡システム
　２　超音波内視鏡
　３　超音波観測装置
　４　内視鏡観察装置
　５　表示装置
　６　光源装置
　７，７ａ，７ｂ　超音波振動子
　２１　挿入部
　２２　操作部
　２３　ユニバーサルケーブル
　２４　コネクタ
　３１　超音波ケーブル
　４１　ビデオケーブル
　６１　光ファイバケーブル
　７０，７０ａ　超音波エレメント
　７１　圧電素子
　７２　第１音響整合層
　７３，７３ａ，７３ｂ，７３ｃ　第２音響整合層
　７４　音響レンズ
　７５，７５ａ　バッキング材
　７６，７７，７８，７９，８０，８１，８２，８３，８４　連結部
　２１１　硬性部材
　２１２　湾曲部
　２１３　可撓管部
　２２１　湾曲ノブ
　２２２　操作部材
　２２３　処置具挿入口
　２４１　第１コネクタ部
　２４２　第２コネクタ部
　２４３　第３コネクタ部

Claims (9)

  1. 　電気信号の入力に応じて超音波を出射するとともに、外部から入射した超音波をエコー信号に変換する素子、および前記素子に積層され、前記素子と観測対象との音響インピーダンスをマッチングさせる一または複数の音響整合層を少なくとも有する複数の超音波エレメントと、
    　前記音響整合層の表面を通過する面に対して前記素子側と反対側に突出し、前記複数の超音波エレメントのうち、隣接する前記超音波エレメント同士を連結する連結部と、
    　を備えたことを特徴とする超音波振動子。
  2. 　前記複数の超音波エレメントが、配列方向に沿って湾曲した形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
  3. 　前記素子には、グラウンド接地用のグラウンド電極が設けられ、
    　前記連結部は、導電性材料を用いて形成され、前記グラウンド電極と電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
  4. 　前記連結部は、前記音響整合層と同じ材料を用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
  5. 　前記超音波エレメントは、複数の音響整合層を有し、
    　前記連結部は、連結先の音響整合層と同じ材料を用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
  6. 　前記素子の動作によって生じる超音波振動を減衰させるバッキング材をさらに備え、
    　前記連結部は、前記バッキング材と同じ材料を用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
  7. 　前記音響整合層を通過した前記超音波を外部に出射する音響レンズをさらに備え、
    　前記連結部は、前記音響レンズと同じ材料を用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
  8. 　請求項１に記載の超音波振動子を先端に備えたことを特徴とする超音波プローブ。
  9. 　前記超音波振動子を先端に有し、被検体内に挿入される挿入部を備えた超音波内視鏡であることを特徴とする請求項８に記載の超音波プローブ。
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