WO2018066321A1 - 超音波装置及び超音波プローブ - Google Patents

超音波装置及び超音波プローブ Download PDF

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WO2018066321A1
WO2018066321A1 PCT/JP2017/032823 JP2017032823W WO2018066321A1 WO 2018066321 A1 WO2018066321 A1 WO 2018066321A1 JP 2017032823 W JP2017032823 W JP 2017032823W WO 2018066321 A1 WO2018066321 A1 WO 2018066321A1
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WO
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electrode
ultrasonic
ultrasonic probe
dielectric
piezoelectric
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/032823
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English (en)
French (fr)
Inventor
川田章弘
Original Assignee
トリプル・ダブリュー・ジャパン株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/13—Tomography
    • A61B8/14—Echo-tomography

Definitions

  • the technology disclosed herein relates to an ultrasonic device and an ultrasonic probe.
  • Patent Document 1 discloses an ultrasonic apparatus including an ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves and an apparatus main body that controls the ultrasonic probe.
  • the ultrasonic probe and the apparatus main body are connected by a cable, and electric signals are transmitted and received between the ultrasonic probe and the apparatus main body.
  • the ultrasonic probe and the apparatus main body are physically connected, it is necessary to always handle the ultrasonic probe and the apparatus main body together.
  • the ultrasonic device is used by being continuously attached to a human body, the ultrasonic probe is attached in contact with the skin, while the device main body is held by clothes or the like.
  • the cable connecting the ultrasonic probe and the apparatus main body is short, the place where the probe is attached and the place where the apparatus main body is held are restricted.
  • the cable if the cable is long, the cable may interfere with the daily operation of the subject.
  • handling of the ultrasonic apparatus may be complicated.
  • the technology disclosed herein has been made in view of the above points, and an object thereof is to reduce the complexity of handling the ultrasonic device and the ultrasonic probe.
  • the ultrasonic device disclosed herein includes an ultrasonic probe having a piezoelectric element that transmits and receives ultrasonic waves, and an apparatus main body that supplies power to the ultrasonic probe, and the ultrasonic probe drives electric power for driving the piezoelectric element. Is further included.
  • the ultrasonic probe disclosed herein includes a piezoelectric element that transmits and receives ultrasonic waves, and a power feeding element that receives electric power for driving the piezoelectric element by electric field coupling.
  • the complexity of handling the ultrasonic device and the ultrasonic probe can be reduced.
  • the complexity of handling the ultrasonic probe can be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an ultrasonic apparatus.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the ultrasonic apparatus.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an ultrasonic apparatus according to the first modification.
  • FIG. 4 is a circuit diagram illustrating an equivalent circuit of the ultrasonic apparatus according to the first modification.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an ultrasonic apparatus according to the second modification.
  • FIG. 6 is a circuit diagram illustrating an equivalent circuit of the ultrasonic apparatus according to the second modification.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of an ultrasonic apparatus according to the third modification.
  • FIG. 8 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the ultrasonic apparatus according to the third modification.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of an ultrasonic apparatus according to Modification 4.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an ultrasonic apparatus 100 according to an embodiment.
  • the ultrasonic apparatus 100 includes an apparatus main body 1 and an ultrasonic probe 2 that transmits and receives ultrasonic waves.
  • the apparatus main body 1 causes the ultrasonic probe 2 to transmit an ultrasonic wave, while receiving an electrical signal generated by the ultrasonic probe 2.
  • the apparatus main body 1 wirelessly feeds the ultrasonic probe 2 by electric field coupling and wirelessly receives an electric signal generated by the ultrasonic probe 2.
  • the ultrasonic device 100 can be used when estimating the amount of urine or stool accumulated in the subject's body.
  • the ultrasonic device 100 is always worn by the subject, and the amount of urine or stool is estimated continuously or intermittently.
  • the ultrasonic probe 2 is mounted on the human skin so as to transmit ultrasonic waves into the human body and receive the reflected waves.
  • the apparatus main body 1 is installed so as to face the ultrasonic probe 2.
  • clothes 9 or the like may be interposed between the apparatus main body 1 and the ultrasonic probe 2. That is, the apparatus main body 1 and the ultrasonic probe 2 may be disposed so as to contact each other, and some inclusions may exist between them.
  • the apparatus main body 1 and the ultrasonic probe 2 are not in contact with the clothes 9, but the apparatus main body 1 and the ultrasonic probe 2 may be in contact with the clothes 9.
  • the apparatus body 1 includes a transmission / reception circuit 11, a first feeding element 12, and a first matching circuit 13.
  • the transmission / reception circuit 11 and the first feeding element 12 are connected via a first matching circuit 13.
  • the transmission / reception circuit 11 transmits a pulse signal (pulse voltage) having a predetermined frequency and amplitude, and receives a signal input via the first matching circuit 13.
  • the transmission / reception circuit 11 includes a pulse generator and an amplifier as elements related to transmission of a pulse signal.
  • the pulse generator generates a pulse signal having a predetermined frequency.
  • the amplifier amplifies and outputs the pulse signal.
  • the transmission / reception circuit 11 includes an amplifier and an A / D converter as elements related to signal reception.
  • the amplifier amplifies the received signal.
  • the A / D converter converts the signal amplified by the amplifier into a digital signal.
  • the first power feeding element 12 performs wireless power feeding with the ultrasonic probe 2.
  • the first power feeding element 12 includes a pair of first electrode 15 and second electrode 16, and a dielectric 14 disposed between the first electrode 15 and the second electrode 16.
  • the 1st electric power feeding element 12 is formed in the substantially square flat form as a whole.
  • the dielectric 14 is a low-loss dielectric having a relatively small loss, and is formed in a substantially rectangular flat plate shape. From the viewpoint of transmission efficiency, the dielectric 14 is preferably a dielectric having a dielectric loss, that is, a dielectric loss tangent of 0.01 or less at a predetermined ultrasonic driving frequency.
  • the dielectric 14 may be an electret material made of polyester, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), or amorphous fluororesin.
  • the first electrode 15 and the second electrode 16 are formed in a substantially rectangular flat plate shape.
  • the first electrode 15 is disposed on one surface of the dielectric 14 (the surface closer to the ultrasonic probe 2), and the second electrode 16 is disposed on the other surface of the dielectric 14 (the one far from the ultrasonic probe 2). Surface).
  • the first electrode 15 and the second electrode 16 are opposed to each other.
  • the size (area) of the first electrode 15 is smaller than the size (area) of the second electrode 16 and the size (area) of the dielectric 14. That is, when viewed in the thickness direction of the first feeding element 12, the dielectric 14 and the second electrode 16 protrude beyond the first electrode 15.
  • Each of the first electrode 15 and the second electrode 16 is connected to the first matching circuit 13.
  • the first matching circuit 13 matches the impedance between the transmission / reception circuit 11 and the first feeding element 12.
  • the ultrasonic probe 2 converts the input electric signal into an ultrasonic wave and transmits it, while converting the received ultrasonic wave into an electric signal and outputs the electric signal.
  • the ultrasonic probe 2 includes a piezoelectric element 3 that transmits and receives ultrasonic waves, and a second power feeding element 4 that performs wireless power feeding by electric field coupling with the apparatus main body 1.
  • the piezoelectric element 3 and the second feeding element 4 are stacked.
  • the second feed element 4 is an example of a feed element.
  • the second power feeding element 4 includes a pair of first electrode 41 and second electrode 42, and a dielectric 43 disposed between the first electrode 41 and the second electrode 42.
  • the 2nd electric power feeding element 4 is formed in the substantially square flat plate shape as a whole.
  • the dielectric 43 is a low-loss dielectric having a relatively small loss, and is formed in a substantially rectangular flat plate shape.
  • the dielectric 43 is preferably a dielectric having a dielectric loss, that is, a dielectric loss tangent of 0.01 or less at a predetermined ultrasonic driving frequency from the viewpoint of transmission efficiency.
  • the dielectric 43 may be an electret material made of polyester, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), or amorphous fluororesin.
  • the piezoelectric element 3 includes a pair of third electrode 31 and fourth electrode 32, and a piezoelectric body 33 disposed between the third electrode 31 and the fourth electrode 32.
  • the third electrode 31 and the first electrode 41 are configured by one electrode
  • the fourth electrode 32 and the second electrode 42 are configured by one electrode. That is, the first electrode 41 also functions as the third electrode 31, and the second electrode 42 also functions as the fourth electrode 32 (in other words, the third electrode 31 also functions as the first electrode 41, The fourth electrode 32 also functions as the second electrode 42).
  • the piezoelectric body 33 is a ceramic or polymer type (PVDF, polylactic acid, or the like) piezoelectric body.
  • the piezoelectric body 33 is formed in a substantially square flat plate shape.
  • the piezoelectric body 33 and the dielectric body 43 are laminated. More specifically, the piezoelectric body 33 and the dielectric body 43 are directly overlapped.
  • the first electrode 41 and the second electrode 42 are formed in a substantially rectangular flat plate shape.
  • the first electrode 41 is disposed on one surface of the dielectric 43 (the surface closer to the device main body 1), that is, the surface of the dielectric 43 far from the piezoelectric body 33.
  • the second electrode 42 is disposed on one surface of the piezoelectric body 33 (the surface far from the device main body 1), that is, the surface of the piezoelectric body 33 far from the dielectric 43.
  • the first electrode 41 and the second electrode 42 sandwich the stacked piezoelectric body 33 and dielectric 43.
  • the size (area) of the first electrode 41 is smaller than the size (area) of the second electrode 42, the size (area) of the dielectric 43, and the size (area) of the piezoelectric body 33. That is, when viewed in the thickness direction of the second power feeding element 4, the dielectric 43, the piezoelectric body 33, and the second electrode 42 protrude beyond the first electrode 41.
  • the first electrode 41 also functions as a backing material for the piezoelectric element 3. Therefore, the thickness of the first electrode 41 is greater than the thickness of the second electrode 42. Note that, depending on the material of the piezoelectric body 33, the first electrode 41 may not have a function as a backing material. For example, when the piezoelectric body 33 is formed of a material having high rigidity such as ceramic, the function of the first electrode 41 as a backing material can be omitted.
  • the first electrode 41 (third electrode 31), the dielectric 43, the piezoelectric body 33, and the second electrode 42 (fourth electrode 32) are sequentially stacked from the apparatus main body 1 side.
  • the ultrasonic probe 2 is covered with a waterproof coating 28. That is, the first electrode 41 (third electrode 31), the dielectric 43, the piezoelectric body 33, and the second electrode 42 (fourth electrode 32) are covered with the waterproof coating 28 and are not exposed to the outside.
  • the first electrode 15 of the first power feeding element 12 and the first electrode 41 of the second power feeding element 4 are opposed to each other, and among the second electrodes 16 of the first power feeding element 12.
  • the portion that protrudes outside the first electrode 15 and the portion that protrudes outside the first electrode 41 in the second electrode 42 of the second feeding element 4 are disposed so as to face each other.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the ultrasonic device 100.
  • the first matching circuit 13 includes a transformer T1.
  • the transmission / reception circuit 11 is connected to the primary winding L1 of the transformer T1.
  • the first feeding element 12 is connected to the secondary winding L2 of the transformer T1.
  • the first electrode 15 is connected to one end of the secondary winding L2, while the second electrode 16 is connected to the other end of the secondary winding L2.
  • a first capacitor C1 for LC resonance is connected between one end and the other end of the secondary winding L2.
  • the dielectric 14 corresponds to the first capacitor C1.
  • the second capacitor C2 and the piezoelectric element 3 are connected in series between the first electrode 41 and the second electrode 42 of the second feeding element 4.
  • the dielectric 43 corresponds to the second capacitor C2.
  • the second electrode 42 and the fourth electrode 32 are one electrode, but in the equivalent circuit, the second electrode 42 and the fourth electrode 32 are illustrated separately.
  • the pulse voltage is applied to the primary winding L1 of the transformer T1.
  • the frequency of the pulse voltage is set to substantially the same frequency as the parallel resonance frequency of the LC circuit formed by the secondary winding L2 of the transformer T1 and the first capacitor C1.
  • the pulse voltage applied to the primary winding L1 is boosted according to the turns ratio of the primary winding L1 and the secondary winding L2, and is applied to the first electrode 15 and the second electrode 16 of the first power feeding element 12.
  • the A pulse voltage having a voltage value corresponding to the coupling capacitance is excited on the first electrode 41 and the second electrode 42 of the second feeding element 4.
  • the piezoelectric element 3 is driven by the excited pulse voltage, and the piezoelectric element 3 transmits an ultrasonic wave corresponding to the pulse voltage.
  • the parallel resonance frequency of the ultrasonic probe 2 (that is, the parallel resonance frequency of the circuit constituted by the second capacitor C2 and the piezoelectric element 3), the secondary winding L2 of the transformer T1, and the first capacitor C1
  • the parallel resonance frequency of the formed LC circuit is set to be substantially the same. That is, the ultrasonic probe 2 is driven at its own parallel resonance frequency.
  • the secondary winding L2, the first capacitor C1, the second capacitor C2, and the piezoelectric element 3 are selected so that the parallel resonance frequency of the apparatus main body 1 and the parallel resonance frequency of the ultrasonic probe 2 are substantially the same.
  • the matching circuit in the ultrasonic probe 2 is omitted by driving the ultrasonic probe 2 at its own parallel resonance frequency.
  • a voltage (AC voltage) corresponding to the ultrasonic wave is excited by the piezoelectric element 3, and the voltage is applied to the first electrode 41 and the second electrode 42 of the second feeding element 4.
  • a voltage having a voltage value corresponding to the coupling capacitance is excited on the first electrode 15 and the second electrode 16 of the first feeding element 12.
  • the excited voltage is received by the transmission / reception circuit 11 via the first matching circuit 13.
  • the transmission / reception circuit 11 amplifies and A / D-converts the received voltage and outputs it as a digital signal.
  • the apparatus main body 1 and the ultrasonic probe 2 can be physically separated, and the apparatus main body 1 and the ultrasonic probe 2 can be freely installed.
  • the ultrasonic probe 2 can be mounted in contact with the subject's skin while the apparatus main body 1 can be placed on clothes or the like.
  • the cable does not interfere with the daily operations of the subject.
  • the apparatus main body 1 and the ultrasonic probe 2 can be handled separately, such as maintaining only the apparatus main body 1 while the ultrasonic probe 2 is attached to the subject. As a result, the complexity of handling the ultrasonic device 100 and the ultrasonic probe 2 can be reduced.
  • the second feeding element 4 and the piezoelectric element 3 are laminated. Thereby, the ultrasonic probe 2 can be formed thin and compact.
  • the ultrasonic probe 2 can be thinned, and as a result, the adhesion of the ultrasonic probe 2 can be improved. That is, the ultrasonic probe 2 can be made flexible by making the ultrasonic probe 2 thin. As a result, when the ultrasonic probe 2 is attached to the human body, the adhesion between the ultrasonic probe 2 and the human body can be improved. As a result, the ultrasonic wave permeability between the ultrasonic probe 2 and the human body can be improved. Can be improved.
  • the piezoelectric body 33 and the dielectric body 43 are laminated, and the piezoelectric body 33 and the dielectric body 43 are sandwiched between the first electrode 41 and the second electrode 42. That is, by stacking the piezoelectric body 33 and the dielectric body 43, both the pair of electrodes of the second feeding element 4 are also used as the pair of electrodes of the piezoelectric element 3. In the case where the electrode of the second feeding element 4 and the electrode of the piezoelectric element 3 are not combined, at least a total of four electrodes are required. However, in the ultrasonic probe 2, two electrodes can be omitted. Thereby, the ultrasonic probe 2 can be formed thinner.
  • the first electrode 41 also functions as a backing material for the piezoelectric element 3, the number of parts can be reduced and the ultrasonic probe 2 can be formed thinner than a configuration in which a backing material is separately provided. .
  • the matching circuit of the ultrasonic probe 2 can be omitted. Also in this respect, the number of parts of the ultrasonic probe 2 can be reduced, and the ultrasonic probe 2 can be formed thinner.
  • the ultrasonic device 100 includes the ultrasonic probe 2 including the piezoelectric element 3 that transmits and receives ultrasonic waves, and the apparatus main body 1 that supplies power to the ultrasonic probe 2, and the ultrasonic probe 2 includes the piezoelectric element 3. It further has the 2nd feed element 4 which receives the electric power which drives A by electric field coupling.
  • the ultrasonic probe 2 includes a piezoelectric element 3 that transmits and receives ultrasonic waves, and a second feeding element 4 that receives electric power for driving the piezoelectric element 3 by electric field coupling.
  • the piezoelectric element 3 and the second feeding element 4 are laminated.
  • the ultrasonic probe 2 can be reduced in size.
  • the ultrasonic probe 2 can be thinly formed, the ultrasonic probe 2 can be made flexible depending on the rigidity of the components constituting the piezoelectric element 3 and the second feeding element 4.
  • the adhesion between the ultrasonic probe 2 and the skin can be improved, and the transmission / reception sensitivity of ultrasonic waves can be improved.
  • the second power feeding element 4 includes a pair of first electrode 41 and second electrode 42, and a dielectric 43 disposed between the first electrode 41 and the second electrode 42.
  • the element 3 includes a pair of third electrode 31 and fourth electrode 32, and a piezoelectric body 33 disposed between the third electrode 31 and the fourth electrode 32.
  • first electrode 41 and the third electrode 31 are constituted by one electrode
  • the second electrode 42 and the fourth electrode 32 are constituted by one electrode
  • the dielectric 43 and the piezoelectric body 33 are laminated.
  • the first electrode 41 and the third electrode 31 are disposed between the second electrode 42 and the fourth electrode 32.
  • the first electrode 41 and the third electrode 31 are made common, and the second electrode 42 and the fourth electrode 32 are made common, the components of the ultrasonic device 100 and the ultrasonic probe 2 are used.
  • the number of points can be reduced, and the ultrasonic probe 2 can be reduced in size and thickness.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the ultrasonic device 200.
  • the ultrasonic apparatus 200 is different from the ultrasonic probe 2 of the ultrasonic apparatus 100 in the configuration of the ultrasonic probe 202.
  • the apparatus main body 1 of the ultrasonic apparatus 200 has the same configuration as the apparatus main body 1 of the ultrasonic apparatus 100.
  • the description will focus on portions of the ultrasonic device 200 that are different in configuration from the ultrasonic device 100.
  • the same components as those of the ultrasonic apparatus 100 are denoted by the same reference numerals as those of the ultrasonic apparatus 100, and description thereof is omitted.
  • the ultrasonic probe 202 includes a piezoelectric element 203 that transmits and receives ultrasonic waves, and a second power feeding element 204 that performs wireless power feeding by electric field coupling with the apparatus main body 1.
  • the piezoelectric element 203 also functions as the second power feeding element 204 (in other words, the second power feeding element 204 also functions as the piezoelectric element 203).
  • the piezoelectric element 203 has a pair of third electrode 231 and fourth electrode 232, a piezoelectric body 233, and a backing material 234.
  • the piezoelectric element 203 is formed in a flat plate shape as a whole.
  • the second power feeding element 204 includes a pair of first electrode 241 and second electrode 242 and a dielectric 243.
  • the third electrode 231 and the first electrode 241 are configured by one electrode
  • the fourth electrode 232 and the second electrode 242 are configured by one electrode. That is, the first electrode 241 also functions as the third electrode 231, and the second electrode 242 also functions as the fourth electrode 232 (in other words, the third electrode 231 also functions as the first electrode 241,
  • the fourth electrode 232 also functions as the second electrode 242).
  • the piezoelectric body 233 and the dielectric 243 are configured by one member.
  • the piezoelectric body 233 is a piezoelectric body and is a low-loss dielectric having a relatively small loss, and functions as the dielectric 243 (in other words, the dielectric 243 also functions as the piezoelectric body 233). Function).
  • the description of the third electrode 231 is also the description of the first electrode 241
  • the description of the fourth electrode 232 is also the description of the second electrode 242
  • the description of the piezoelectric body 233 is also the description of the dielectric 243. .
  • the piezoelectric body 233 is a ceramic or polymer (such as PVDF or polylactic acid) piezoelectric body and dielectric body.
  • the piezoelectric body 233 is formed in a substantially rectangular flat plate shape.
  • the third electrode 231 and the fourth electrode 232 are formed in a substantially rectangular flat plate shape.
  • the third electrode 231 is disposed on one surface of the piezoelectric body 233 (the surface closer to the device body 1).
  • the fourth electrode 232 is disposed on the other surface of the piezoelectric body 233 (the surface far from the device main body 1).
  • the third electrode 231 and the fourth electrode 232 sandwich the piezoelectric body 233.
  • the size (area) of the third electrode 231 is smaller than the size (area) of the fourth electrode 232 and the size (area) of the piezoelectric body 233. That is, when viewed in the thickness direction of the piezoelectric element 203, the piezoelectric body 233 and the fourth electrode 232 protrude beyond the third electrode 231. That is, in order for the piezoelectric element 203 to function as the second power feeding element 204, the third electrode 231 faces the first electrode 15 of the apparatus body 1, and the fourth electrode 232 is connected to the second electrode 15 of the apparatus body 1.
  • a piezoelectric body 233 that is configured to face each other and also functions as a dielectric is disposed between the third electrode 231 and the fourth electrode 232.
  • the backing material 234 is formed in a flat plate shape.
  • the size (area) of the backing material 234 is substantially the same as the size (area) of the piezoelectric body 233.
  • the backing material 234 is disposed on one surface of the third electrode 231 (the surface closer to the apparatus main body 1).
  • the backing material 234 can be omitted.
  • the piezoelectric body 233 is formed of a material having high rigidity such as ceramic, the backing material 234 can be omitted.
  • the backing material 234, the third electrode 231 (first electrode 241), the piezoelectric body 233 (dielectric 243), and the fourth electrode 232 (second electrode 242). ) are stacked in order.
  • the ultrasonic probe 202 is covered with a waterproof coating 28. That is, the backing material 234, the third electrode 231 (first electrode 241), the piezoelectric body 233 (dielectric 243), and the fourth electrode 232 (second electrode 242) are covered with the waterproof coating 28 and exposed to the outside. Absent.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the ultrasonic device 200.
  • the circuit configuration of the apparatus body 1 is the same as that of the ultrasonic apparatus 100.
  • a piezoelectric body 233 is connected between the third electrode 231 and the fourth electrode 232 of the ultrasonic probe 202. That is, when the ultrasonic probe 202 is compared with the ultrasonic probe 2, the second capacitor C2 is omitted.
  • the first electrode 241 and the third electrode 232 are one electrode, but in the equivalent circuit, the first electrode 241 and the third electrode 232 are illustrated separately.
  • the second electrode 242 and the fourth electrode 232 are one electrode, but in the equivalent circuit, the second electrode 242 and the fourth electrode 232 are illustrated separately.
  • the pulse voltage is applied to the primary winding L1 of the transformer T1.
  • the frequency of the pulse voltage is set to substantially the same frequency as the parallel resonance frequency of the LC circuit formed by the secondary winding L2 of the transformer T1 and the first capacitor C1.
  • the pulse voltage applied to the primary winding L1 is boosted according to the turns ratio of the primary winding L1 and the secondary winding L2, and is applied to the first electrode 15 and the second electrode 16 of the first power feeding element 12.
  • the piezoelectric element 203 also functions as the second power feeding element 204, a pulse voltage having a voltage value corresponding to the coupling capacitance is excited on the third electrode 231 and the fourth electrode 232.
  • the piezoelectric element 203 is driven by the excited pulse voltage, and the piezoelectric element 203 transmits an ultrasonic wave corresponding to the pulse voltage.
  • the parallel resonance frequency of the ultrasonic probe 202 (that is, the parallel resonance frequency of the piezoelectric element 203) and the parallel resonance frequency of the LC circuit formed by the secondary winding L2 of the transformer T1 and the first capacitor C1 are:
  • the settings are almost the same. That is, the ultrasonic probe 202 is driven at its own parallel resonance frequency.
  • the secondary winding L2, the first capacitor C1, and the piezoelectric element 203 are selected so that the parallel resonance frequency of the apparatus main body 1 and the parallel resonance frequency of the ultrasonic probe 202 are substantially the same.
  • the matching circuit in the ultrasonic probe 202 is omitted by driving the ultrasonic probe 202 at its own parallel resonance frequency.
  • the ultrasonic probe 202 receives an ultrasonic wave
  • a voltage (alternating voltage) corresponding to the ultrasonic wave is excited by the piezoelectric element 203, and the voltage is applied to the third electrode 231 and the fourth electrode 232.
  • a voltage having a voltage value corresponding to the coupling capacitance is excited on the first electrode 15 and the second electrode 16 of the first feeding element 12.
  • the excited voltage is received by the transmission / reception circuit 11 via the first matching circuit 13.
  • the transmission / reception circuit 11 amplifies and A / D-converts the received voltage and outputs it as a digital signal.
  • wireless power feeding is performed between the apparatus main body 1 and the ultrasonic probe 202.
  • the second power feeding element 204 includes the pair of first electrode 241 and second electrode 242, and the dielectric disposed between the first electrode 241 and the second electrode 242.
  • the piezoelectric element 203 includes a pair of third electrode 231 and fourth electrode 232, and a piezoelectric body 233 disposed between the third electrode 231 and the fourth electrode 232, and
  • the electrode 241 and the third electrode 231 are composed of one electrode
  • the second electrode 242 and the fourth electrode 232 are composed of one electrode
  • the dielectric 243 and the piezoelectric body 233 are composed of one member. ing.
  • the piezoelectric element 203 functions as the second power feeding element 204.
  • the second power feeding element 204 functions as the piezoelectric element 203.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the ultrasonic apparatus 300.
  • the ultrasonic apparatus 300 is different from the ultrasonic probe 2 of the ultrasonic apparatus 100 in the configuration of the ultrasonic probe 302.
  • the apparatus main body 1 of the ultrasonic apparatus 300 has the same configuration as the apparatus main body 1 of the ultrasonic apparatus 100.
  • the description will focus on portions of the ultrasonic device 300 that are different in configuration from the ultrasonic device 100.
  • the same components as those of the ultrasonic device 100 are denoted by the same reference numerals as those of the ultrasonic device 100, and description thereof is omitted.
  • the ultrasonic probe 302 includes a piezoelectric element 303 that transmits and receives ultrasonic waves, and a second power feeding element 304 that performs wireless power feeding by electric field coupling with the apparatus main body 1.
  • the piezoelectric element 303 and the second feeding element 304 are stacked.
  • the second power feeding element 304 includes a pair of first electrode 341 and second electrode 342, and a dielectric 343 disposed between the first electrode 341 and the second electrode 342.
  • the second power feeding element 304 is formed in a substantially rectangular flat plate shape as a whole.
  • the dielectric 343 is a low-loss dielectric having a relatively small loss, and is formed in a substantially rectangular flat plate shape.
  • the first electrode 341 and the second electrode 342 are formed in a flat plate shape.
  • the first electrode 341 is disposed on one surface of the dielectric 343 (the surface closer to the device body 1).
  • the second electrode 342 is disposed on the other surface of the dielectric 343 (the surface far from the device main body 1).
  • the first electrode 341 and the second electrode 342 sandwich the dielectric 343.
  • the size (area) of the first electrode 341 is smaller than the size (area) of the second electrode 342. That is, when viewed in the thickness direction of the second power feeding element 304, the second electrode 342 protrudes outside the first electrode 341.
  • the piezoelectric element 303 includes a pair of third electrode 331 and fourth electrode 332, a piezoelectric body 333 disposed between the third electrode 331 and the fourth electrode 332, and a backing material 334.
  • the piezoelectric body 333 is a ceramic or polymer type (PVDF, polylactic acid or the like) piezoelectric body.
  • the piezoelectric body 333 is formed in a flat plate shape.
  • the third electrode 331 and the fourth electrode 332 are formed in a flat plate shape.
  • the third electrode 331 is disposed on one surface of the piezoelectric body 333 (surface farther from the device main body 1).
  • the fourth electrode 332 is disposed on the other surface of the piezoelectric body 333 (the surface closer to the device main body 1). As described above, the third electrode 331 and the fourth electrode 332 sandwich the piezoelectric body 333.
  • the third electrode 331 and the fourth electrode 332 cover substantially the entire surface of the piezoelectric body 333.
  • the backing material 334 is formed in a flat plate shape.
  • the size (area) of the backing material 334 is substantially the same as the size (area) of the piezoelectric body 333.
  • the backing material 334 is disposed on one surface of the fourth electrode 332 (the surface closer to the device body 1).
  • the second electrode 342 of the second feeding element 304 is disposed on the surface of the backing material 334 opposite to the fourth electrode 332. That is, the backing material 334 is sandwiched between the second electrode 342 of the second power feeding element 304 and the fourth electrode 332 of the piezoelectric element 303.
  • the first electrode 341, the dielectric 343, the second electrode 342, the backing material 334, the fourth electrode 332, the piezoelectric body 333, and the third electrode 331 are sequentially arranged from the apparatus main body 1 side. Are stacked.
  • the first electrode 341 of the second power feeding element 304 and the third electrode 331 of the piezoelectric element 303 are connected via a second matching circuit 352.
  • the second electrode 342 of the second feeding element 304 and the fourth electrode 332 of the piezoelectric element 303 are connected via a third matching circuit 353.
  • Each of the second matching circuit 352 and the third matching circuit 353 is configured by a coil.
  • the second matching circuit 352 and the third matching circuit 353 are examples of matching circuits.
  • the second matching circuit 352 is disposed on the surface of the dielectric 343 where the first electrode 341 is disposed, and is electrically connected to the first electrode 341.
  • the third electrode 331 of the piezoelectric element 303 is provided with an extension 335, and the extension 335 is electrically connected to the second matching circuit 352.
  • the extension 335 extends outward from the piezoelectric body 333, then bends in the thickness direction of the piezoelectric body 333, and extends to the second matching circuit 352.
  • a gap between the extension portion 335 extending in the thickness direction of the piezoelectric body 333 and the edges of the second electrode 342, the backing material 334, the fourth electrode 332, and the piezoelectric body 333 is filled with the dielectric 343. Yes.
  • the dielectric 343 reliably insulates the third electrode 331 from the second electrode 342 and the fourth electrode 332.
  • the third matching circuit 353 is disposed on the surface of the backing material 334 where the second feeding element 304 is disposed, and is electrically connected to the second electrode 342.
  • the fourth electrode 332 of the piezoelectric element 303 is provided with an extension 336, and the extension 336 is electrically connected to the third matching circuit 353.
  • the extension part 336 is bent in the thickness direction of the backing material 334 and extends to the third matching circuit 353.
  • the second matching circuit 352 and the third matching circuit 353 are arranged on the contact surface with the object that transmits and receives ultrasonic waves in the ultrasonic probe 302, that is, on a portion other than the lower surface of the third electrode 331. Yes. For this reason, it becomes easy to take a waterproof measure for the second matching circuit 352 and the third matching circuit 353.
  • the ultrasonic probe 302 is covered with a waterproof coating 28. That is, the first electrode 341, the dielectric 343, the second electrode 342, the backing material 334, the fourth electrode 332, the piezoelectric body 333, the third electrode 331, the second matching circuit 352, and the third matching circuit 353 are the waterproof coating 28. And is not exposed to the outside.
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the ultrasonic device 300.
  • the circuit configuration of the apparatus body 1 is the same as that of the ultrasonic apparatus 100.
  • a second capacitor C ⁇ b> 2 is connected between the first electrode 341 and the second electrode 342 of the ultrasonic probe 302.
  • the dielectric 343 corresponds to the second capacitor C2.
  • a third electrode 331 is connected to the first electrode 341 via a second matching circuit 352.
  • a fourth electrode 332 is connected to the second electrode 342 via a third matching circuit 353.
  • the pulse voltage is applied to the primary winding L1 of the transformer T1.
  • the frequency of the pulse voltage is set to substantially the same frequency as the parallel resonance frequency of the LC circuit formed by the secondary winding L2 of the transformer T1 and the first capacitor C1.
  • the pulse voltage applied to the primary winding L1 is boosted according to the turns ratio of the primary winding L1 and the secondary winding L2, and is applied to the first electrode 15 and the second electrode 16 of the first power feeding element 12.
  • the A pulse voltage having a voltage value corresponding to the coupling capacitance is excited on the first electrode 341 and the second electrode 342 of the second feeding element 304.
  • the piezoelectric element 303 is driven by the excited pulse voltage, and the piezoelectric element 303 transmits an ultrasonic wave corresponding to the pulse voltage.
  • the series resonance frequency of the ultrasonic probe 302 (that is, the series resonance frequency of the second matching circuit 352, the third matching circuit 353, and the piezoelectric element 303), the secondary winding L2 of the transformer T1, the first capacitor C1, and the like.
  • the parallel resonance frequency of the LC circuit formed by is set to be substantially the same. That is, the ultrasonic probe 302 is driven at its own series resonance frequency.
  • the parallel resonance frequency of the apparatus body 1 and the series resonance frequency of the ultrasonic probe 302 are substantially the same. It is selected as follows.
  • the ultrasonic probe 302 receives an ultrasonic wave
  • a voltage (alternating voltage) corresponding to the ultrasonic wave is excited by the piezoelectric element 303 and the voltage is applied to the first electrode 341 and the second electrode 342.
  • a voltage having a voltage value corresponding to the coupling capacitance is excited on the first electrode 15 and the second electrode 16 of the first feeding element 12.
  • the excited voltage is received by the transmission / reception circuit 11 via the first matching circuit 13.
  • the transmission / reception circuit 11 amplifies and A / D-converts the received voltage and outputs it as a digital signal.
  • wireless power feeding is performed between the device main body 1 and the ultrasonic probe 302.
  • the piezoelectric element 304 and the second power feeding element 303 are stacked via the backing material 334.
  • the ultrasonic device 300 and the ultrasonic probe 302 can be reduced in size and thickness.
  • the ultrasonic probe 302 further includes a second matching circuit 352 and a third matching circuit 353 that match impedances of the second feeding element 304 and the piezoelectric element 304, and the second matching circuit 352 and the third matching circuit 353. Are arranged on the ultrasonic probe 302 at a portion other than the contact surface with the object that transmits and receives ultrasonic waves.
  • the second matching circuit 352 and the third matching circuit 353 can be easily waterproofed.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the ultrasonic device 400.
  • the ultrasonic apparatus 400 is different from the ultrasonic probe 2 of the ultrasonic apparatus 100 in the configuration of the ultrasonic probe 402.
  • the apparatus main body 1 of the ultrasonic apparatus 400 has the same configuration as the apparatus main body 1 of the ultrasonic apparatus 100.
  • a description will be given focusing on portions of the ultrasonic device 400 that are different in configuration from the ultrasonic device 100.
  • the same components as those of the ultrasonic device 100 are denoted by the same reference numerals as those of the ultrasonic device 100, and description thereof is omitted.
  • the ultrasonic probe 402 includes a piezoelectric element 403 that transmits and receives ultrasonic waves, and a second power feeding element 404 that performs wireless power feeding by electric field coupling with the apparatus main body 1.
  • the piezoelectric element 403 and the second power feeding element 404 are stacked.
  • the second power feeding element 404 includes a pair of first electrode 441 and second electrode 442, and a dielectric 443 disposed between the first electrode 441 and the second electrode 442.
  • the second power feeding element 404 is formed in a substantially rectangular flat plate shape as a whole.
  • the dielectric 443 is a low-loss dielectric having a relatively small loss, and is formed in a substantially rectangular flat plate shape.
  • the first electrode 441 and the second electrode 442 are formed in a flat plate shape.
  • the first electrode 441 is disposed on one surface of the dielectric 443 (the surface closer to the device main body 1).
  • the second electrode 442 is disposed on the other surface of the dielectric 443 (the surface far from the device main body 1).
  • the first electrode 441 and the second electrode 442 sandwich the dielectric 443.
  • the size (area) of the first electrode 441 is smaller than the size (area) of the second electrode 442. That is, when viewed in the thickness direction of the second power feeding element 404, the second electrode 442 protrudes outward from the first electrode 441.
  • the piezoelectric element 403 includes a pair of third electrode 431 and fourth electrode 432, and a piezoelectric body 433 disposed between the third electrode 431 and the fourth electrode 432.
  • the piezoelectric body 433 is a ceramic or polymer (such as PVDF or polylactic acid) piezoelectric body.
  • the piezoelectric body 433 is formed in a flat plate shape.
  • the fourth electrode 431 is formed in a flat plate shape.
  • the first electrode 431 is disposed on one surface of the piezoelectric body 33 (the surface far from the device main body 1).
  • the fourth electrode 432 and the second electrode 442 of the second feeding element 404 are configured by one electrode. That is, the second electrode 442 also functions as the fourth electrode 432 (in other words, the fourth electrode 432 also functions as the second electrode 442).
  • the piezoelectric body 433 is sandwiched between the third electrode 431 and the second electrode 442, that is, the fourth electrode 432.
  • the third electrode 431 and the fourth electrode 432 cover substantially the entire surface of the piezoelectric body 433.
  • the fourth electrode 432 (second electrode 442) also functions as a backing material for the piezoelectric element 403. Therefore, the fourth electrode 432 is thicker than the third electrode 431. Depending on the material of the piezoelectric body 433, the fourth electrode 432 may not function as a backing material. For example, when the piezoelectric body 433 is formed of a material having high rigidity such as ceramic, the function of the fourth electrode 432 as a backing material can be omitted.
  • the first electrode 441, the dielectric 443, the second electrode 442 (fourth electrode 432), the piezoelectric body 433, and the third electrode 431 are sequentially stacked from the apparatus main body 1 side. ing.
  • the first electrode 441 of the second power feeding element 404 and the third electrode 431 of the piezoelectric element 403 are connected via a second matching circuit 452.
  • the second matching circuit 452 is composed of a coil.
  • the second matching circuit 452 is disposed on the surface of the dielectric 443 where the first electrode 441 is disposed, and is electrically connected to the first electrode 441.
  • An extension 435 is provided on the third electrode 431 of the piezoelectric element 403, and the extension 435 is electrically connected to the second matching circuit 452.
  • the extension portion 435 extends outward from the piezoelectric body 433, then bends in the thickness direction of the piezoelectric body 433, and extends to the second matching circuit 452.
  • a gap between the portion of the extension 435 extending in the thickness direction of the piezoelectric body 433 and the edge of the piezoelectric body 433 and the fourth electrode 432 (second electrode 442) is filled with a dielectric 443.
  • the dielectric 443 reliably insulates the third electrode 431 and the fourth electrode 432 from each other.
  • the ultrasonic probe 402 is covered with a waterproof coating 28. That is, the first electrode 441, the dielectric 443, the second electrode 442 (fourth electrode 432), the piezoelectric body 433, the third electrode 431, and the second matching circuit 452 are covered with the waterproof coating 28 and exposed to the outside. Absent.
  • FIG. 8 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the ultrasonic apparatus 400.
  • the circuit configuration of the apparatus body 1 is the same as that of the ultrasonic apparatus 100.
  • a second capacitor C ⁇ b> 2 is connected between the first electrode 441 and the second electrode 442 of the ultrasonic probe 402.
  • the dielectric 443 corresponds to the second capacitor C2.
  • the first electrode 441 is connected to the third electrode 431 via the second matching circuit 452.
  • the second electrode 442 and the fourth electrode 432 are one electrode, but in the equivalent circuit, the second electrode 442 and the fourth electrode 432 are illustrated separately.
  • the pulse voltage is applied to the primary winding L1 of the transformer T1.
  • the frequency of the pulse voltage is set to substantially the same frequency as the parallel resonance frequency of the LC circuit formed by the secondary winding L2 of the transformer T1 and the first capacitor C1.
  • the pulse voltage applied to the primary winding L1 is boosted according to the turns ratio of the primary winding L1 and the secondary winding L2, and is applied to the first electrode 15 and the second electrode 16 of the first power feeding element 12.
  • the A pulse voltage having a voltage value corresponding to the coupling capacitance is excited on the first electrode 441 and the second electrode 442 of the second feeding element 404.
  • the piezoelectric element 403 is driven by the excited pulse voltage, and the piezoelectric element 403 transmits an ultrasonic wave corresponding to the pulse voltage.
  • the LC circuit formed by the series resonance frequency of the ultrasonic probe 402 that is, the series resonance frequency of the second matching circuit 452 and the piezoelectric element 403, the secondary winding L2 of the transformer T1, and the first capacitor C1.
  • the parallel resonance frequency is set to be substantially the same. That is, the ultrasonic probe 402 is driven at its own series resonance frequency.
  • the secondary winding L2, the first capacitor C1, the second matching circuit 452, and the piezoelectric element 403 are selected so that the parallel resonance frequency of the apparatus main body 1 and the series resonance frequency of the ultrasonic probe 402 are substantially the same. .
  • the ultrasonic probe 402 receives an ultrasonic wave
  • a voltage (alternating voltage) corresponding to the ultrasonic wave is excited by the piezoelectric element 403, and the voltage is applied to the first electrode 441 and the second electrode 442.
  • a voltage having a voltage value corresponding to the coupling capacitance is excited on the first electrode 15 and the second electrode 16 of the first feeding element 12.
  • the excited voltage is received by the transmission / reception circuit 11 via the first matching circuit 13.
  • the transmission / reception circuit 11 amplifies and A / D-converts the received voltage and outputs it as a digital signal.
  • wireless power feeding is performed between the device main body 1 and the ultrasonic probe 402.
  • the second electrode 442 and the fourth electrode 432 are configured by one electrode, and the dielectric 443 is formed by the first electrode 441, the second electrode 442, and the fourth electrode 432.
  • the piezoelectric body 433 is disposed between the second electrode 442, the fourth electrode 432, and the third electrode 431.
  • the second electrode 442 and the fourth electrode 432 are shared, the number of parts of the ultrasonic device 400 and the ultrasonic probe 402 can be reduced, and the size of the ultrasonic probe 402 can be reduced. Can be made thinner and thinner.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the ultrasonic device 500.
  • the ultrasonic device 500 is different from the ultrasonic probe 2 of the ultrasonic device 100 in the configuration of the ultrasonic probe 502.
  • the apparatus main body of the ultrasonic apparatus 500 has the same configuration as the apparatus main body 1 of the ultrasonic apparatus 100.
  • a description will be given focusing on portions of the ultrasonic device 500 that are different in configuration from the ultrasonic device 100.
  • the same components as those of the ultrasonic device 100 are denoted by the same reference numerals as those of the ultrasonic device 100, and description thereof is omitted.
  • the ultrasonic probe 502 includes a piezoelectric element 503 that transmits and receives ultrasonic waves, and a second power feeding element 504 that performs wireless power feeding by electric field coupling with the apparatus main body 1.
  • the piezoelectric element 503 and the second power feeding element 504 are stacked.
  • the second feed element 504 includes a pair of first electrode 541 and second electrode 542, and a dielectric 543 disposed between the first electrode 541 and the second electrode 542.
  • the second power feeding element 504 is formed in a substantially rectangular flat plate shape as a whole.
  • the dielectric 543 is a low-loss dielectric with relatively small loss, and is formed in a substantially rectangular flat plate shape.
  • the piezoelectric element 503 includes a pair of third electrode 531 and fourth electrode 532, and a piezoelectric body 533 disposed between the third electrode 531 and the fourth electrode 532.
  • the third electrode 531 and the first electrode 541 are configured by one electrode
  • the fourth electrode 532 and the second electrode 542 are configured by one electrode. That is, the first electrode 541 also functions as the third electrode 531, and the second electrode 542 also functions as the fourth electrode 532 (in other words, the third electrode 531 also functions as the first electrode 541, The fourth electrode 532 also functions as the second electrode 542).
  • the piezoelectric body 533 is a ceramic or polymer type (PVDF, polylactic acid or the like) piezoelectric body.
  • the piezoelectric body 533 is formed in a substantially square flat plate shape.
  • the piezoelectric body 533 and the dielectric body 543 are stacked. More specifically, the piezoelectric body 533 and the dielectric body 543 are directly overlapped.
  • the first electrode 541 and the second electrode 542 are formed in a substantially rectangular flat plate shape.
  • the first electrode 541 is disposed on one surface of the dielectric 543 (the surface closer to the device body 1), that is, the surface of the dielectric 543 far from the piezoelectric body 533.
  • the second electrode 542 is disposed on one surface of the piezoelectric body 533 (the surface far from the device main body 1), that is, the surface of the piezoelectric body 533 far from the dielectric 543.
  • the first electrode 541 and the second electrode 542 sandwich the stacked piezoelectric body 533 and dielectric 543.
  • the size (area) of the first electrode 541 is smaller than the size (area) of the second electrode 542, the size (area) of the dielectric 543, and the size (area) of the piezoelectric body 533. That is, when viewed in the thickness direction of the second power feeding element 504, the dielectric 543, the piezoelectric body 533, and the second electrode 542 protrude beyond the first electrode 541.
  • the first electrode 541 also functions as a backing material for the piezoelectric element 503. Therefore, the thickness of the first electrode 541 is greater than the thickness of the second electrode 542. Depending on the material of the piezoelectric body 533, the first electrode 541 may not have a function as a backing material. For example, when the piezoelectric body 533 is formed of a material having high rigidity such as ceramic, the function of the first electrode 541 as a backing material can be omitted.
  • the first electrode 541 third electrode 531
  • the dielectric 543 the piezoelectric body 533
  • the second electrode 542 fourth electrode 532
  • the first electrode 541 and the fourth electrode 532 are connected via a second matching circuit 552.
  • the second matching circuit 552 is composed of a coil.
  • the second matching circuit 552 is disposed on the surface of the dielectric 543 where the first electrode 541 is disposed, and is electrically connected to the first electrode 541.
  • the fourth electrode 532 is provided with an extension 535, and the extension 535 is electrically connected to the second matching circuit 552.
  • the extension portion 535 extends outward from the piezoelectric body 533, then bends in the thickness direction of the piezoelectric body 533 and extends to the second matching circuit 552.
  • a gap between a portion of the extending portion 535 that extends in the thickness direction of the piezoelectric body 533 and the edge of the piezoelectric body 533 is filled with a dielectric 543.
  • the ultrasonic probe 502 is covered with a waterproof coating 28. That is, the first electrode 541 (third electrode 531), the dielectric 543, the piezoelectric body 533, and the second electrode 542 (fourth electrode 532) are covered with the waterproof coating 28 and are not exposed to the outside.
  • the equivalent circuit of the ultrasonic device 500 is substantially the same as the equivalent circuit of the ultrasonic device 400 of FIG. However, the fourth electrode 532 is connected to the first electrode 541 via the second matching circuit 552, and the third electrode 531 is electrically connected to the second electrode 543.
  • the pulse voltage is applied to the primary winding L1 of the transformer T1.
  • the frequency of the pulse voltage is set to substantially the same frequency as the parallel resonance frequency of the LC circuit formed by the secondary winding L2 of the transformer T1 and the first capacitor C1.
  • the pulse voltage applied to the primary winding L1 is boosted according to the turns ratio of the primary winding L1 and the secondary winding L2, and is applied to the first electrode 15 and the second electrode 16 of the first power feeding element 12.
  • the A pulse voltage having a voltage value corresponding to the coupling capacitance is excited on the first electrode 541 and the second electrode 542 of the second feeding element 504.
  • the piezoelectric element 503 is driven by the excited pulse voltage, and the piezoelectric element 503 transmits an ultrasonic wave corresponding to the pulse voltage.
  • the LC circuit formed by the series resonance frequency of the ultrasonic probe 502 (that is, the series resonance frequency of the second matching circuit 552 and the piezoelectric element 503), the secondary winding L2 of the transformer T1, and the first capacitor C1.
  • the parallel resonance frequency is set to be substantially the same. That is, the ultrasonic probe 502 is driven at its own series resonance frequency.
  • the secondary winding L2, the first capacitor C1, the second matching circuit 552, and the piezoelectric element 503 are selected so that the parallel resonance frequency of the apparatus main body 1 and the series resonance frequency of the ultrasonic probe 502 are substantially the same. .
  • the ultrasonic probe 502 receives the ultrasonic wave
  • a voltage (alternating voltage) corresponding to the ultrasonic wave is excited by the piezoelectric element 503, and the voltage is applied to the first electrode 541 and the second electrode 542.
  • a voltage having a voltage value corresponding to the coupling capacitance is excited on the first electrode 15 and the second electrode 16 of the first feeding element 12.
  • the excited voltage is received by the transmission / reception circuit 11 via the first matching circuit 13.
  • the transmission / reception circuit 11 amplifies and A / D-converts the received voltage and outputs it as a digital signal.
  • wireless power feeding is performed between the device main body 1 and the ultrasonic probe 502.
  • the first electrode 541 and the third electrode 531 are configured by one electrode
  • the second electrode 542 and the fourth electrode 532 are configured by one electrode
  • the dielectric 543 and the piezoelectric body 533 are stacked and disposed between the first electrode 541 and the third electrode 531, and the second electrode 542 and the fourth electrode 532.
  • the first electrode 541 and the third electrode 531 are shared, and the second electrode 542 and the fourth electrode 532 are shared, so that the components of the ultrasonic device 500 and the ultrasonic probe 502 are used.
  • the number of points can be reduced, and the ultrasonic probe 502 can be reduced in size and thickness.
  • the configurations of the first feeding element of the apparatus main body 1 and the second feeding elements of the ultrasonic probes 2, 202, 302, 402, and 502 are arbitrary as long as wireless power transmission by electric field coupling can be realized. be able to.
  • the first matching circuit 13 of the apparatus main body 1 may not include the transformer T1.
  • the first matching circuit 13 may include a coil that connects the transmission / reception circuit and each of the first electrode 15 and the second electrode 16.
  • the second matching circuit, the third matching circuit, the backing material, and the waterproof coating may be appropriately changed or omitted.
  • the measurement target of the ultrasonic device and the ultrasonic probe is not limited to urine volume or stool volume.
  • An ultrasound device and an ultrasound probe can be used to measure any subject in the body.
  • the technique disclosed herein is useful for an ultrasonic device and an ultrasonic probe.

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Abstract

超音波装置１００は、超音波を送受信する圧電素子３を有する超音波プローブ２と、超音波プローブ２に給電する装置本体１とを備えている。超音波プローブ２は、圧電素子３を駆動する電力を電界結合によって受け取る給電素子４をさらに有している。

Description

超音波装置及び超音波プローブ
　ここに開示された技術は、超音波装置及び超音波プローブに関する。
　従来より、超音波を送受信する超音波装置が知られている。例えば、特許文献１には、超音波を送受信する超音波プローブと、超音波プローブを制御する装置本体とを備えた超音波装置が開示されている。超音波プローブと装置本体とはケーブルで接続され、超音波プローブと装置本体との間で電気信号が送受信される。
特開２００７－０７５３８３号公報
　ところで、前述のような超音波装置においては、超音波プローブと装置本体とが物理的に連結されているため、超音波プローブと装置本体とを常に一緒に取り扱う必要がある。例えば、超音波装置を人体に継続的に装着して使用する場合、超音波プローブは、皮膚に接触した状態で装着される一方、装置本体は、衣服等に保持される。ここで、超音波プローブと装置本体とを接続するケーブルが短いと、プローブを装着する場所や装置本体を保持する場所が制約を受ける。一方、ケーブルが長いと、対象者の日常の動作にとってケーブルが邪魔になり得る。このように、超音波プローブと装置本体とがケーブルで接続されていると、超音波装置の取り扱いが煩雑になり得る。
　ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、超音波装置及び超音波プローブの取り扱いの煩雑さを低減することにある。
　ここに開示された超音波装置は、超音波を送受信する圧電素子を有する超音波プローブと、前記超音波プローブに給電する装置本体とを備え、前記超音波プローブは、前記圧電素子を駆動する電力を電界結合によって受け取る給電素子をさらに有している。
　ここに開示された超音波プローブは、超音波を送受信する圧電素子と、前記圧電素子を駆動する電力を電界結合によって受け取る給電素子とを備えている。
　ここに開示された超音波装置によれば、超音波装置及び超音波プローブの取り扱いの煩雑さを低減することができる。
　ここに開示された超音波プローブによれば、超音波プローブの取り扱いの煩雑さを低減することができる。
図１は、超音波装置の概略的な断面図である。 図２は、超音波装置の等価回路を示す回路図である。 図３は、変形例１に係る超音波装置の概略的な断面図である。 図４は、変形例１に係る超音波装置の等価回路を示す回路図である。 図５は、変形例２に係る超音波装置の概略的な断面図である。 図６は、変形例２に係る超音波装置の等価回路を示す回路図である。 図７は、変形例３に係る超音波装置の概略的な断面図である。 図８は、変形例３に係る超音波装置の等価回路を示す回路図である。 図９は、変形例４に係る超音波装置の概略的な断面図である。
　《実施形態》
　以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
　図１は、実施形態に係る超音波装置１００の概略的な断面図である。
　超音波装置１００は、装置本体１と、超音波を送受信する超音波プローブ２とを備えている。装置本体１は、超音波プローブ２に超音波を送信させる一方、超音波プローブ２に発生した電気信号を受信する。装置本体１は、電界結合によって、超音波プローブ２にワイヤレス給電を行うと共に、超音波プローブ２で発生した電気信号をワイヤレスで受信する。
　例えば、超音波装置１００は、対象者の体内に蓄積された尿量又は便量を推定する際に用いられ得る。超音波装置１００は、対象者に常時装着され、尿量又は便量が継続的又は断続的に推定される。このとき、超音波プローブ２は、人の体内に超音波を送信し、その反射波を受信するように人の皮膚の上に装着される。装置本体１は、超音波プローブ２に対向するように設置される。このとき、装置本体１と超音波プローブ２との間には、衣服９等が介在し得る。つまり、装置本体１と超音波プローブ２とは、互いに接触するように配置されてもよいし、それらの間に何らかの介在物が存在していてもよい。尚、図１では、装置本体１及び超音波プローブ２は、衣服９と接触していないが、装置本体１及び超音波プローブ２が衣服９と接触していてもよい。
　装置本体１は、送受信回路１１と、第１給電素子１２と、第１整合回路１３とを有している。送受信回路１１と第１給電素子１２とは、第１整合回路１３を介して接続されている。
　送受信回路１１は、所定の周波数及び振幅のパルス信号（パルス電圧）を送信すると共に、第１整合回路１３を介して入力される信号を受信する。例えば、送受信回路１１は、図示は省略するが、パルス信号の送信に関連する要素として、パルス発生器と増幅器とを有している。パルス発生器は、所定の周波数のパルス信号を発生させる。増幅器は、前記パルス信号を増幅して出力する。それに加えて、送受信回路１１は、図示は省略するが、信号の受信に関する要素として、増幅器とＡ／Ｄ変換器とを有している。増幅器は、受信した信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、前記増幅器に増幅された信号をデジタル信号に変換する。
　第１給電素子１２は、超音波プローブ２との間でワイヤレス給電を行う。第１給電素子１２は、一対の第１電極１５及び第２電極１６と、第１電極１５と第２電極１６との間に配置される誘電体１４とを有している。第１給電素子１２は、全体として、略方形の平板状に形成されている。
　誘電体１４は、比較的損失が小さい低損失誘電体であって、略方形の平板状に形成されている。誘電体１４は、伝送効率の観点からは、所定の超音波駆動周波数において誘電体損失すなわち誘電正接が０．０１以下の誘電体であることが好ましい。誘電体１４は、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、アモルファスフッ素樹脂で構成されたエレクトレット材料であってもよい。
　第１電極１５及び第２電極１６は、略方形の平板状に形成されている。第１電極１５は、誘電体１４の一方の面（超音波プローブ２に近い方の面）に配置され、第２電極１６は、誘電体１４の他方の面（超音波プローブ２から遠い方の面）に配置されている。第１電極１５と第２電極１６とは、互いに対向している。ただし、第１電極１５の大きさ（面積）は、第２電極１６の大きさ（面積）及び誘電体１４の大きさ（面積）よりも小さい。つまり、第１給電素子１２の厚み方向に見た場合に、誘電体１４及び第２電極１６は、第１電極１５よりも外側にはみ出している。第１電極１５及び第２電極１６のそれぞれは、第１整合回路１３に接続されている。
　第１整合回路１３は、送受信回路１１と第１給電素子１２とのインピーダンスを整合させる。
　超音波プローブ２は、入力された電気信号を超音波に変換して送信する一方、受信した超音波を電気信号に変換して出力する。超音波プローブ２は、超音波を送受信する圧電素子３と、装置本体１との間で電界結合によるワイヤレス給電を行う第２給電素子４とを有している。圧電素子３と第２給電素子４とは、積層されている。第２給電素子４は、給電素子の一例である。
　第２給電素子４は、一対の第１電極４１及び第２電極４２と、第１電極４１と第２電極４２との間に配置される誘電体４３とを有している。第２給電素子４は、全体として、略方形の平板状に形成されている。誘電体４３は、比較的損失が小さい低損失誘電体であって、略方形の平板状に形成されている。誘電体４３は、前述の誘電体１４と同様に、伝送効率の観点からは、所定の超音波駆動周波数において誘電体損失すなわち誘電正接が０．０１以下の誘電体であることが好ましい。誘電体４３は、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、アモルファスフッ素樹脂で構成されたエレクトレット材料であってもよい。
　圧電素子３は、一対の第３電極３１及び第４電極３２と、第３電極３１と第４電極３２との間に配置される圧電体３３とを有している。ただし、第３電極３１と第１電極４１とは、１つの電極で構成され、第４電極３２と第２電極４２とは、１つの電極で構成されている。つまり、第１電極４１は、第３電極３１としても機能し、第２電極４２は、第４電極３２としても機能する（換言すると、第３電極３１は、第１電極４１としても機能し、第４電極３２は、第２電極４２としても機能する）。
　圧電体３３は、セラミック又はポリマー系（ＰＶＤＦ又はポリ乳酸等）の圧電体である。圧電体３３は、略方形の平板状に形成されている。圧電体３３と誘電体４３とは、積層されている。より詳しくは、圧電体３３と誘電体４３とは、直接重ね合わせられている。
　第１電極４１及び第２電極４２は、略方形の平板状に形成されている。第１電極４１は、誘電体４３の一方の面（装置本体１に近い方の面）、即ち、誘電体４３のうち圧電体３３から遠い方の面に配置されている。第２電極４２は、圧電体３３の一方の面（装置本体１から遠い方の面）、即ち、圧電体３３のうち誘電体４３から遠い方の面に配置されている。このように、第１電極４１及び第２電極４２は、積層された圧電体３３及び誘電体４３を挟み込んでいる。
　第１電極４１の大きさ（面積）は、第２電極４２の大きさ（面積）、誘電体４３の大きさ（面積）及び圧電体３３の大きさ（面積）よりも小さい。つまり、第２給電素子４の厚み方向に見た場合に、誘電体４３、圧電体３３及び第２電極４２は、第１電極４１よりも外側にはみ出している。
　第１電極４１は、圧電素子３のバッキング材としても機能する。そのため、第１電極４１の厚みは、第２電極４２の厚みよりも厚くなっている。尚、圧電体３３の材料によっては、第１電極４１は、バッキング材としての機能を有しなくてもよい。例えば、圧電体３３がセラミックのように剛性が高い材料で形成されている場合には、第１電極４１のバッキング材としての機能を省略することができる。
　このように、超音波プローブ２においては、装置本体１側から、第１電極４１（第３電極３１）、誘電体４３、圧電体３３、第２電極４２（第４電極３２）が順番に積層されている。超音波プローブ２は、防水被膜２８によって被覆されている。つまり、第１電極４１（第３電極３１）、誘電体４３、圧電体３３、第２電極４２（第４電極３２）は、防水被膜２８に被覆され、外側に露出していない。
　装置本体１及び超音波プローブ２は、第１給電素子１２の第１電極１５と第２給電素子４の第１電極４１とが対向し、且つ、第１給電素子１２の第２電極１６のうち第１電極１５よりも外側にはみ出した部分と第２給電素子４の第２電極４２のうち第１電極４１よりも外側にはみ出した部分とが対向するように設置される。
　図２は、超音波装置１００の等価回路を示す回路図である。
　図２の例では、第１整合回路１３は、トランスＴ１を含んでいる。送受信回路１１には、トランスＴ１の一次巻線Ｌ１が接続されている。トランスＴ１の二次巻線Ｌ２には、第１給電素子１２が接続されている。詳しくは、二次巻線Ｌ２の一端に第１電極１５が接続される一方、二次巻線Ｌ２の他端に第２電極１６が接続されている。さらに、二次巻線Ｌ２の一端と他端との間には、ＬＣ共振用の第１コンデンサＣ１が接続されている。誘電体１４が、第１コンデンサＣ１に相当する。
　第２給電素子４の第１電極４１と第２電極４２との間には、第２コンデンサＣ２と圧電素子３（圧電体３３）が直列に接続されている。誘電体４３が、第２コンデンサＣ２に相当する。実際には、第２電極４２と第４電極３２とは１つの電極であるが、等価回路においては、第２電極４２と第４電極３２とは、分離して図示されている。
　続いて、超音波装置１００の動作について説明する。
　送受信回路１１がパルス電圧を出力すると、トランスＴ１の一次巻線Ｌ１にパルス電圧が印加される。このとき、パルス電圧の周波数は、トランスＴ１の二次巻線Ｌ２と第１コンデンサＣ１とで形成されるＬＣ回路の並列共振周波数と略同じ周波数に設定されている。一次巻線Ｌ１に印加されたパルス電圧は、一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２との巻数比に応じて昇圧され、第１給電素子１２の第１電極１５及び第２電極１６に印加される。第２給電素子４の第１電極４１及び第２電極４２には、結合容量に応じた電圧値のパルス電圧が励起される。励起されたパルス電圧によって圧電素子３が駆動され、圧電素子３は、パルス電圧に応じた超音波を送信する。
　ここで、超音波プローブ２の並列共振周波数（即ち、第２コンデンサＣ２と圧電素子３とで構成される回路の並列共振周波数）と、トランスＴ１の二次巻線Ｌ２と第１コンデンサＣ１とで形成されるＬＣ回路の並列共振周波数とは、略同じに設定されている。つまり、超音波プローブ２は、自身の並列共振周波数で駆動される。二次巻線Ｌ２、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２及び圧電素子３は、装置本体１の並列共振周波数と超音波プローブ２の並列共振周波数とが略同じになるように選定されている。尚、超音波プローブ２をそれ自身の並列共振周波数で駆動することによって、超音波プローブ２における整合回路が省略されている。
　一方、超音波プローブ２が超音波を受信すると、超音波に応じた電圧（交流電圧）が圧電素子３に励起され、その電圧が第２給電素子４の第１電極４１及び第２電極４２に印加される。第１給電素子１２の第１電極１５及び第２電極１６には、結合容量に応じた電圧値の電圧が励起される。励起された電圧は、第１整合回路１３を介して送受信回路１１に受信される。送受信回路１１は、受信した電圧を増幅及びＡ／Ｄ変換して、デジタル信号として出力する。
　このように、超音波装置１００においては、装置本体１と超音波プローブ２との間でワイヤレス給電が行われる。そのため、装置本体１と超音波プローブ２とを物理的に分離することができ、装置本体１と超音波プローブ２とを自由に設置することができる。例えば、超音波プローブ２を対象者の皮膚に接触させて装着する一方、装置本体１を衣服等の上に設置することができる。また、装置本体１と超音波プローブ２とを接続するケーブルが無いので、対象者の日常の動作においてケーブルが邪魔になることもない。さらには、超音波プローブ２を対象者に装着したまま、装置本体１だけをメンテナンスする等、装置本体１と超音波プローブ２とを別々に取り扱うことができる。その結果、超音波装置１００及び超音波プローブ２の取扱における煩雑さを低減することができる。
　また、第２給電素子４と圧電素子３とを積層させている。これにより、超音波プローブ２を薄く、コンパクトに形成することができる。
　さらには、超音波プローブ２において、第２給電素子４の電極と圧電素子３の電極とが兼用されているため、超音波プローブ２の部品点数を削減することができると共に、超音波プローブ２を小型化することができる。特に、超音波プローブ２を薄くすることができ、ひいては、超音波プローブ２の密着性を向上させることができる。つまり、超音波プローブ２を薄くすることによって、超音波プローブ２に可撓性を持たせることができる。これにより、超音波プローブ２を人体に装着する際に、超音波プローブ２と人体との密着性を向上させることができ、その結果、超音波プローブ２と人体との間の超音波の透過性を向上させることができる。
　より詳しくは、圧電体３３と誘電体４３とを積層させ、圧電体３３及び誘電体４３を第１電極４１と第２電極４２とで挟み込んでいる。つまり、圧電体３３及び誘電体４３を積層させることによって、第２給電素子４の一対の電極の両方を、圧電素子３の一対の電極と兼用している。第２給電素子４の電極と圧電素子３の電極とを兼用しない場合には、少なくとも合計４つの電極が必要になる。しかし、超音波プローブ２においては、２つの電極を省略することができる。これにより、超音波プローブ２をより薄く形成することができる。
　さらに、第１電極４１は、圧電素子３のバッキング材としても機能するため、バッキング材を別途設ける構成と比較して、部品点数を削減できると共に、超音波プローブ２をより薄く形成することができる。
　また、超音波プローブ２を装置本体１の並列共振周波数で駆動することによって、超音波プローブ２の整合回路を省略することができる。この点においても、超音波プローブ２の部品点数を削減できると共に、超音波プローブ２をさらに薄く形成することができる。
　以上のように、超音波装置１００は、超音波を送受信する圧電素子３を有する超音波プローブ２と、超音波プローブ２に給電する装置本体１とを備え、超音波プローブ２は、圧電素子３を駆動する電力を電界結合によって受け取る第２給電素子４をさらに有している。
　つまり、超音波プローブ２は、超音波を送受信する圧電素子３と、圧電素子３を駆動する電力を電界結合によって受け取る第２給電素子４とを備えている。
　この構成によれば、装置本体１と超音波プローブ２との間で電界結合によるワイヤレス給電が可能となる。そのため、装置本体１と超音波プローブ２とを接続するケーブルが不要となり、超音波装置１００及び超音波プローブ２の取扱における煩雑さを軽減することができる。
　さらに、圧電素子３と第２給電素子４とは、積層されている。
　この構成によれば、超音波プローブ２の小型化を図ることができる。特に、超音波プローブ２を薄く形成することができるので、圧電素子３及び第２給電素子４を構成する部品の剛性しだいでは超音波プローブ２に可撓性を持たせることができる。その結果、超音波プローブ２と皮膚との密着性を向上させることができ、超音波の送受信感度を向上させることができる。
　具体的には、第２給電素子４は、一対の第１電極４１及び第２電極４２と、第１電極４１と第２電極４２との間に配置された誘電体４３とを有し、圧電素子３は、一対の第３電極３１及び第４電極３２と、第３電極３１と第４電極３２との間に配置された圧電体３３とを有している。
　また、第１電極４１及び第３電極３１は、１つの電極で構成され、第２電極４２及び第４電極３２は、１つの電極で構成され、誘電体４３と圧電体３３とは、積層され、第１電極４１及び第３電極３１と第２電極４２及び第４電極３２との間に配置される。
　この構成によれば、第１電極４１と第３電極３１とが共通化され、第２電極４２と第４電極３２とが共通化されているので、超音波装置１００及び超音波プローブ２の部品点数を削減することができると共に、超音波プローブ２の小型化・薄型化を図ることができる。
　－変形例１－
　続いて、変形例１に係る超音波装置２００について説明する。図３は、超音波装置２００の概略的な断面図である。
　超音波装置２００は、超音波プローブ２０２の構成が超音波装置１００の超音波プローブ２と異なる。超音波装置２００の装置本体１は、超音波装置１００の装置本体１と同様の構成をしている。以下、超音波装置２００のうち、超音波装置１００と構成が異なる部分を中心に説明する。超音波装置２００のうち、超音波装置１００と同様の構成については、超音波装置１００と同様の符号を付し、説明を省略する。
　超音波プローブ２０２は、超音波を送受信する圧電素子２０３と、装置本体１との間で電界結合によるワイヤレス給電を行う第２給電素子２０４とを有している。ただし、圧電素子２０３は、第２給電素子２０４としても機能する（換言すると、第２給電素子２０４は、圧電素子２０３としても機能する）。
　詳しくは、圧電素子２０３は、一対の第３電極２３１及び第４電極２３２と、圧電体２３３と、バッキング材２３４とを有している。圧電素子２０３は、全体として、平板状に形成されている。また、第２給電素子２０４は、一対の第１電極２４１及び第２電極２４２と、誘電体２４３とを有している。
　ここで、第３電極２３１と第１電極２４１とは、１つの電極で構成され、第４電極２３２と第２電極２４２とは、１つの電極で構成されている。つまり、第１電極２４１は、第３電極２３１としても機能し、第２電極２４２は、第４電極２３２としても機能する（換言すると、第３電極２３１は、第１電極２４１としても機能し、第４電極２３２は、第２電極２４２としても機能する）。圧電体２３３と誘電体２４３とは、１つの部材で構成されている。具体的には、圧電体２３３は、圧電体であって且つ、比較的損失が小さい低損失誘電体であり、誘電体２４３としても機能する（換言すると、誘電体２４３は、圧電体２３３としても機能する）。
　以下、第３電極２３１の説明は、第１電極２４１の説明でもあり、第４電極２３２の説明は、第２電極２４２の説明でもあり、圧電体２３３の説明は、誘電体２４３の説明でもある。
　圧電体２３３は、セラミック又はポリマー系（ＰＶＤＦ又はポリ乳酸等）の圧電体且つ誘電体である。圧電体２３３は、略方形の平板状に形成されている。
　第３電極２３１及び第４電極２３２は、略方形の平板状に形成されている。第３電極２３１は、圧電体２３３の一方の面（装置本体１に近い方の面）に配置されている。第４電極２３２は、圧電体２３３の他方の面（装置本体１から遠い方の面）に配置されている。このように、第３電極２３１及び第４電極２３２は、圧電体２３３を挟み込んでいる。
　第３電極２３１の大きさ（面積）は、第４電極２３２の大きさ（面積）、圧電体２３３の大きさ（面積）よりも小さい。つまり、圧電素子２０３の厚み方向に見た場合に、圧電体２３３及び第４電極２３２は、第３電極２３１よりも外側にはみ出している。つまり、圧電素子２０３が第２給電素子２０４として機能するために、第３電極２３１は、装置本体１の第１電極１５と対向し、第４電極２３２は、装置本体１の第２電極１５と対向するように構成され、第３電極２３１と第４電極２３２との間に誘電体としても機能する圧電体２３３が配置されている。
　バッキング材２３４は、平板状に形成されている。バッキング材２３４の大きさ（面積）は、圧電体２３３の大きさ（面積）と略同じである。バッキング材２３４は、第３電極２３１の一方の面（装置本体１に近い方の面）に配置されている。尚、圧電体２３３の材料によっては、バッキング材２３４を省略することができる。例えば、圧電体２３３がセラミックのように剛性が高い材料で形成されている場合には、バッキング材２３４を省略することができる。
　このように、超音波プローブ２０２においては、装置本体１側から、バッキング材２３４、第３電極２３１（第１電極２４１）、圧電体２３３（誘電体２４３）、第４電極２３２（第２電極２４２）が順番に積層されている。超音波プローブ２０２は、防水被膜２８によって被覆されている。つまり、バッキング材２３４、第３電極２３１（第１電極２４１）、圧電体２３３（誘電体２４３）、第４電極２３２（第２電極２４２）は、防水被膜２８に被覆され、外側に露出していない。
　図４は、超音波装置２００の等価回路を示す回路図である。
　装置本体１の回路構成は、超音波装置１００と同じである。超音波プローブ２０２の第３電極２３１と第４電極２３２との間には、圧電体２３３が接続されている。つまり、超音波プローブ２０２を超音波プローブ２と比較すると、第２コンデンサＣ２が省略されている。実際には、第１電極２４１と第３電極２３２とは１つの電極であるが、等価回路においては、第１電極２４１と第３電極２３２とは、分離して図示されている。また、実際には、第２電極２４２と第４電極２３２とは１つの電極であるが、等価回路においては、第２電極２４２と第４電極２３２とは、分離して図示されている。
　続いて、超音波装置２００の動作について説明する。
　送受信回路１１がパルス電圧を出力すると、トランスＴ１の一次巻線Ｌ１にパルス電圧が印加される。このとき、パルス電圧の周波数は、トランスＴ１の二次巻線Ｌ２と第１コンデンサＣ１とで形成されるＬＣ回路の並列共振周波数と略同じ周波数に設定されている。一次巻線Ｌ１に印加されたパルス電圧は、一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２との巻数比に応じて昇圧され、第１給電素子１２の第１電極１５及び第２電極１６に印加される。圧電素子２０３は、第２給電素子２０４としても機能するので、第３電極２３１及び第４電極２３２には、結合容量に応じた電圧値のパルス電圧が励起される。励起されたパルス電圧によって圧電素子２０３が駆動され、圧電素子２０３は、パルス電圧に応じた超音波を送信する。
　ここで、超音波プローブ２０２の並列共振周波数（即ち、圧電素子２０３の並列共振周波数）と、トランスＴ１の二次巻線Ｌ２と第１コンデンサＣ１とで形成されるＬＣ回路の並列共振周波数とは、略同じに設定されている。つまり、超音波プローブ２０２は、自身の並列共振周波数で駆動される。二次巻線Ｌ２、第１コンデンサＣ１、及び圧電素子２０３は、装置本体１の並列共振周波数と超音波プローブ２０２の並列共振周波数とが略同じになるように選定されている。尚、超音波プローブ２０２をそれ自身の並列共振周波数で駆動することによって、超音波プローブ２０２における整合回路が省略されている。
　一方、超音波プローブ２０２が超音波を受信すると、超音波に応じた電圧（交流電圧）が圧電素子２０３に励起され、その電圧が第３電極２３１及び第４電極２３２に印加される。第１給電素子１２の第１電極１５及び第２電極１６には、結合容量に応じた電圧値の電圧が励起される。励起された電圧は、第１整合回路１３を介して送受信回路１１に受信される。送受信回路１１は、受信した電圧を増幅及びＡ／Ｄ変換して、デジタル信号として出力する。
　このように、超音波装置２００においては、装置本体１と超音波プローブ２０２との間でワイヤレス給電が行われる。
　以上のように、超音波装置２００においては、第２給電素子２０４は、一対の第１電極２４１及び第２電極２４２と、第１電極２４１と第２電極２４２との間に配置された誘電体２４３とを有し、圧電素子２０３は、一対の第３電極２３１及び第４電極２３２と、第３電極２３１と第４電極２３２との間に配置された圧電体２３３とを有し、第１電極２４１及び前記第３電極２３１は、１つの電極で構成され、第２電極２４２及び第４電極２３２は、１つの電極で構成され、誘電体２４３及び圧電体２３３は、１つの部材で構成されている。
　この構成によれば、圧電素子２０３は、第２給電素子２０４として機能する。換言すると、第２給電素子２０４は、圧電素子２０３として機能する。その結果、超音波装置２００及び超音波プローブ２０２の部品点数を削減することができると共に、超音波プローブ２０２の小型化・薄型化を図ることができる。
　－変形例２－
　続いて、変形例２に係る超音波装置３００について説明する。図５は、超音波装置３００の概略的な断面図である。
　超音波装置３００は、超音波プローブ３０２の構成が超音波装置１００の超音波プローブ２と異なる。超音波装置３００の装置本体１は、超音波装置１００の装置本体１と同様の構成をしている。以下、超音波装置３００のうち、超音波装置１００と構成が異なる部分を中心に説明する。超音波装置３００のうち、超音波装置１００と同様の構成については、超音波装置１００と同様の符号を付し、説明を省略する。
　超音波プローブ３０２は、超音波を送受信する圧電素子３０３と、装置本体１との間で電界結合によるワイヤレス給電を行う第２給電素子３０４とを有している。圧電素子３０３と第２給電素子３０４とは、積層されている。
　第２給電素子３０４は、一対の第１電極３４１及び第２電極３４２と、第１電極３４１と第２電極３４２との間に配置される誘電体３４３とを有している。第２給電素子３０４は、全体として、略方形の平板状に形成されている。誘電体３４３は、比較的損失が小さい低損失誘電体であって、略方形の平板状に形成されている。
　第１電極３４１及び第２電極３４２は、平板状に形成されている。第１電極３４１は、誘電体３４３の一方の面（装置本体１に近い方の面）に配置されている。第２電極３４２は、誘電体３４３の他方の面（装置本体１から遠い方の面）に配置されている。このように、第１電極３４１及び第２電極３４２は、誘電体３４３を挟み込んでいる。
　第１電極３４１の大きさ（面積）は、第２電極３４２の大きさ（面積）よりも小さい。つまり、第２給電素子３０４の厚み方向に見た場合に、第２電極３４２は、第１電極３４１よりも外側にはみ出している。
　圧電素子３０３は、一対の第３電極３３１及び第４電極３３２と、第３電極３３１と第４電極３３２との間に配置される圧電体３３３と、バッキング材３３４とを有している。
　圧電体３３３は、セラミック又はポリマー系（ＰＶＤＦ又はポリ乳酸等）の圧電体である。圧電体３３３は、平板状に形成されている。
　第３電極３３１及び第４電極３３２は、平板状に形成されている。第３電極３３１は、圧電体３３３の一方の面（装置本体１から遠い方の面）に配置されている。第４電極３３２は、圧電体３３３の他方の面（装置本体１に近い方の面）に配置されている。このように、第３電極３３１及び第４電極３３２は、圧電体３３３を挟み込んでいる。第３電極３３１及び第４電極３３２は、圧電体３３３の略全面を覆っている。
　バッキング材３３４は、平板状に形成されている。バッキング材３３４の大きさ（面積）は、圧電体３３３の大きさ（面積）と略同じである。バッキング材３３４は、第４電極３３２の一方の面（装置本体１に近い方の面）に配置されている。バッキング材３３４のうち、第４電極３３２と反対側の面には、第２給電素子３０４の第２電極３４２が配置されている。つまり、バッキング材３３４は、第２給電素子３０４の第２電極３４２と圧電素子３０３の第４電極３３２とで挟み込まれている。
　このように、超音波プローブ３０２においては、装置本体１側から、第１電極３４１、誘電体３４３、第２電極３４２、バッキング材３３４、第４電極３３２、圧電体３３３、第３電極３３１が順番に積層されている。
　第２給電素子３０４の第１電極３４１と圧電素子３０３の第３電極３３１とは、第２整合回路３５２を介して接続されている。第２給電素子３０４の第２電極３４２と圧電素子３０３の第４電極３３２とは、第３整合回路３５３を介して接続されている。第２整合回路３５２及び第３整合回路３５３はそれぞれ、コイルで構成されている。第２整合回路３５２及び第３整合回路３５３は、整合回路の一例である。
　第２整合回路３５２は、誘電体３４３のうち第１電極３４１が配置された面に配置され、第１電極３４１と電気的に接続されている。圧電素子３０３の第３電極３３１には、延長部３３５が設けられ、延長部３３５が第２整合回路３５２に電気的に接続されている。延長部３３５は、圧電体３３３よりも外側に延びた後、圧電体３３３の厚み方向に屈曲して、第２整合回路３５２まで延びている。延長部３３５のうち圧電体３３３の厚み方向に延びる部分と、第２電極３４２、バッキング材３３４、第４電極３３２及び圧電体３３３の端縁との間の隙間は、誘電体３４３で埋められている。この誘電体３４３によって、第３電極３３１と第２電極３４２及び第４電極３３２とが確実に絶縁される。
　第３整合回路３５３は、バッキング材３３４のうち第２給電素子３０４が配置された面に配置され、第２電極３４２と電気的に接続されている。圧電素子３０３の第４電極３３２には、延長部３３６が設けられ、延長部３３６が第３整合回路３５３に電気的に接続されている。延長部３３６は、バッキング材３３４の厚み方向に屈曲して、第３整合回路３５３まで延びている。
　このように、第２整合回路３５２及び第３整合回路３５３は、超音波プローブ３０２において超音波の送受信を行う対象物との接触面、即ち、第３電極３３１の下面以外の部分に配置されている。このため、第２整合回路３５２及び第３整合回路３５３に対する防水対策が施しやすくなる。
　超音波プローブ３０２は、防水被膜２８によって被覆されている。つまり、第１電極３４１、誘電体３４３、第２電極３４２、バッキング材３３４、第４電極３３２、圧電体３３３、第３電極３３１、第２整合回路３５２及び第３整合回路３５３は、防水被膜２８に被覆され、外側に露出していない。
　図６は、超音波装置３００の等価回路を示す回路図である。
　装置本体１の回路構成は、超音波装置１００と同じである。超音波プローブ３０２の第１電極３４１と第２電極３４２との間には、第２コンデンサＣ２が接続されている。誘電体３４３が、第２コンデンサＣ２に相当する。第１電極３４１には、第２整合回路３５２を介して第３電極３３１が接続されている。第２電極３４２には、第３整合回路３５３を介して第４電極３３２が接続されている。
　続いて、超音波装置３００の動作について説明する。
　送受信回路１１がパルス電圧を出力すると、トランスＴ１の一次巻線Ｌ１にパルス電圧が印加される。このとき、パルス電圧の周波数は、トランスＴ１の二次巻線Ｌ２と第１コンデンサＣ１とで形成されるＬＣ回路の並列共振周波数と略同じ周波数に設定されている。一次巻線Ｌ１に印加されたパルス電圧は、一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２との巻数比に応じて昇圧され、第１給電素子１２の第１電極１５及び第２電極１６に印加される。第２給電素子３０４の第１電極３４１及び第２電極３４２には、結合容量に応じた電圧値のパルス電圧が励起される。励起されたパルス電圧によって圧電素子３０３が駆動され、圧電素子３０３は、パルス電圧に応じた超音波を送信する。
　ここで、超音波プローブ３０２の直列共振周波数（即ち、第２整合回路３５２、第３整合回路３５３及び圧電素子３０３の直列共振周波数）と、トランスＴ１の二次巻線Ｌ２と第１コンデンサＣ１とで形成されるＬＣ回路の並列共振周波数とは、略同じに設定されている。つまり、超音波プローブ３０２は、自身の直列共振周波数で駆動される。二次巻線Ｌ２、第１コンデンサＣ１、第２整合回路３５２、第３整合回路３５３及び圧電素子３０３は、装置本体１の並列共振周波数と超音波プローブ３０２の直列共振周波数とが略同じになるように選定されている。
　一方、超音波プローブ３０２が超音波を受信すると、超音波に応じた電圧（交流電圧）が圧電素子３０３に励起され、その電圧が第１電極３４１及び第２電極３４２に印加される。第１給電素子１２の第１電極１５及び第２電極１６には、結合容量に応じた電圧値の電圧が励起される。励起された電圧は、第１整合回路１３を介して送受信回路１１に受信される。送受信回路１１は、受信した電圧を増幅及びＡ／Ｄ変換して、デジタル信号として出力する。
　このように、超音波装置３００においては、装置本体１と超音波プローブ３０２との間でワイヤレス給電が行われる。
　以上のように、超音波装置３００の超音波プローブ３０２においては、圧電素子３０４と第２給電素子３０３とは、バッキング材３３４を介して積層されている。
　この構成によれば、超音波装置３００及び超音波プローブ３０２の小型化・薄型化を図ることができる。
　また、超音波プローブ３０２は、第２給電素子３０４と圧電素子３０４とのインピーダンスを整合させる第２整合回路３５２及び第３整合回路３５３をさらに有し、第２整合回路３５２及び第３整合回路３５３は、超音波プローブ３０２において、超音波の送受信を行う対象物との接触面以外の部分に配置されている。
　この構成によれば、第２整合回路３５２及び第３整合回路３５３の防水対策が施しやすくなる。
　－変形例３－
　続いて、変形例３に係る超音波装置４００について説明する。図７は、超音波装置４００の概略的な断面図である。
　超音波装置４００は、超音波プローブ４０２の構成が超音波装置１００の超音波プローブ２と異なる。超音波装置４００の装置本体１は、超音波装置１００の装置本体１と同様の構成をしている。以下、超音波装置４００のうち、超音波装置１００と構成が異なる部分を中心に説明する。超音波装置４００のうち、超音波装置１００と同様の構成については、超音波装置１００と同様の符号を付し、説明を省略する。
　超音波プローブ４０２は、超音波を送受信する圧電素子４０３と、装置本体１との間で電界結合によるワイヤレス給電を行う第２給電素子４０４とを有している。圧電素子４０３と第２給電素子４０４とは、積層されている。
　第２給電素子４０４は、一対の第１電極４４１及び第２電極４４２と、第１電極４４１と第２電極４４２との間に配置される誘電体４４３とを有している。第２給電素子４０４は、全体として、略方形の平板状に形成されている。誘電体４４３は、比較的損失が小さい低損失誘電体であって、略方形の平板状に形成されている。
　第１電極４４１及び第２電極４４２は、平板状に形成されている。第１電極４４１は、誘電体４４３の一方の面（装置本体１に近い方の面）に配置されている。第２電極４４２は、誘電体４４３の他方の面（装置本体１から遠い方の面）に配置されている。このように、第１電極４４１及び第２電極４４２は、誘電体４４３を挟み込んでいる。
　第１電極４４１の大きさ（面積）は、第２電極４４２の大きさ（面積）よりも小さい。つまり、第２給電素子４０４の厚み方向に見た場合に、第２電極４４２は、第１電極４４１よりも外側にはみ出している。
　圧電素子４０３は、一対の第３電極４３１及び第４電極４３２と、第３電極４３１と第４電極４３２との間に配置される圧電体４３３とを有している。
　圧電体４３３は、セラミック又はポリマー系（ＰＶＤＦ又はポリ乳酸等）の圧電体である。圧電体４３３は、平板状に形成されている。
　第４電極４３１は、平板状に形成されている。第１電極４３１は、圧電体３３の一方の面（装置本体１から遠い方の面）に配置されている。
　第４電極４３２と第２給電素子４０４の第２電極４４２とは、１つの電極で構成されている。つまり、第２電極４４２は、第４電極４３２としても機能する（換言すると、第４電極４３２は、第２電極４４２としても機能する）。圧電体４３３は、第３電極４３１と第２電極４４２、即ち、第４電極４３２とで挟まれている。第３電極４３１及び第４電極４３２は、圧電体４３３の略全面を覆っている。
　また、第４電極４３２（第２電極４４２）は、圧電素子４０３のバッキング材としても機能する。そのため、第４電極４３２の厚みは、第３電極４３１に比べて厚くなっている。尚、圧電体４３３の材質によっては、第４電極４３２は、バッキング材としての機能を奏さなくてもよい。例えば、圧電体４３３がセラミックのように剛性が高い材質で形成されている場合には、第４電極４３２のバッキング材としての機能を省略することができる。
　このように、超音波プローブ４０２においては、装置本体１側から、第１電極４４１、誘電体４４３、第２電極４４２（第４電極４３２）、圧電体４３３、第３電極４３１が順番に積層されている。
　第２給電素子４０４の第１電極４４１と圧電素子４０３の第３電極４３１とは、第２整合回路４５２を介して接続されている。第２整合回路４５２は、コイルで構成されている。
　第２整合回路４５２は、誘電体４４３のうち第１電極４４１が配置された面に配置され、第１電極４４１と電気的に接続されている。圧電素子４０３の第３電極４３１には、延長部４３５が設けられ、延長部４３５が第２整合回路４５２に電気的に接続されている。延長部４３５は、圧電体４３３よりも外側に延びた後、圧電体４３３の厚み方向に屈曲して、第２整合回路４５２まで延びている。延長部４３５のうち圧電体４３３の厚み方向に延びる部分と、圧電体４３３及び第４電極４３２（第２電極４４２）の端縁との間の隙間は、誘電体４４３で埋められている。この誘電体４４３によって、第３電極４３１と第４電極４３２とが確実に絶縁される。
　超音波プローブ４０２は、防水被膜２８によって被覆されている。つまり、第１電極４４１、誘電体４４３、第２電極４４２（第４電極４３２）、圧電体４３３、第３電極４３１及び第２整合回路４５２は、防水被膜２８に被覆され、外側に露出していない。
　図８は、超音波装置４００の等価回路を示す回路図である。
　装置本体１の回路構成は、超音波装置１００と同じである。超音波プローブ４０２の第１電極４４１と第２電極４４２との間には、第２コンデンサＣ２が接続されている。誘電体４４３が、第２コンデンサＣ２に相当する。第１電極４４１は、第２整合回路４５２を介して第３電極４３１と接続されている。実際には、第２電極４４２と第４電極４３２とは１つの電極であるが、等価回路においては、第２電極４４２と第４電極４３２とは、分離して図示されている。
　続いて、超音波装置４００の動作について説明する。
　送受信回路１１がパルス電圧を出力すると、トランスＴ１の一次巻線Ｌ１にパルス電圧が印加される。このとき、パルス電圧の周波数は、トランスＴ１の二次巻線Ｌ２と第１コンデンサＣ１とで形成されるＬＣ回路の並列共振周波数と略同じ周波数に設定されている。一次巻線Ｌ１に印加されたパルス電圧は、一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２との巻数比に応じて昇圧され、第１給電素子１２の第１電極１５及び第２電極１６に印加される。第２給電素子４０４の第１電極４４１及び第２電極４４２には、結合容量に応じた電圧値のパルス電圧が励起される。励起されたパルス電圧によって圧電素子４０３が駆動され、圧電素子４０３は、パルス電圧に応じた超音波を送信する。
　ここで、超音波プローブ４０２の直列共振周波数（即ち、第２整合回路４５２及び圧電素子４０３の直列共振周波数）と、トランスＴ１の二次巻線Ｌ２と第１コンデンサＣ１とで形成されるＬＣ回路の並列共振周波数とは、略同じに設定されている。つまり、超音波プローブ４０２は、自身の直列共振周波数で駆動される。二次巻線Ｌ２、第１コンデンサＣ１、第２整合回路４５２及び圧電素子４０３は、装置本体１の並列共振周波数と超音波プローブ４０２の直列共振周波数とが略同じになるように選定されている。
　一方、超音波プローブ４０２が超音波を受信すると、超音波に応じた電圧（交流電圧）が圧電素子４０３に励起され、その電圧が第１電極４４１及び第２電極４４２に印加される。第１給電素子１２の第１電極１５及び第２電極１６には、結合容量に応じた電圧値の電圧が励起される。励起された電圧は、第１整合回路１３を介して送受信回路１１に受信される。送受信回路１１は、受信した電圧を増幅及びＡ／Ｄ変換して、デジタル信号として出力する。
　このように、超音波装置４００においては、装置本体１と超音波プローブ４０２との間でワイヤレス給電が行われる。
　以上のように、超音波装置４００は、第２電極４４２及び第４電極４３２は、１つの電極で構成され、誘電体４４３は、第１電極４４１と第２電極４４２及び第４電極４３２との間に配置され、圧電体４３３は、第２電極４４２及び第４電極４３２と第３電極４３１との間に配置されている。
　この構成によれば、第２電極４４２と第４電極４３２とが共通化されているので、超音波装置４００及び超音波プローブ４０２の部品点数を削減することができると共に、超音波プローブ４０２の小型化・薄型化を図ることができる。
　－変形例４－
　続いて、変形例４に係る超音波装置５００について説明する。図９は、超音波装置５００の概略的な断面図である。
　超音波装置５００は、超音波プローブ５０２の構成が超音波装置１００の超音波プローブ２と異なる。超音波装置５００の装置本体は、超音波装置１００の装置本体１と同様の構成をしている。以下、超音波装置５００のうち、超音波装置１００と構成が異なる部分を中心に説明する。超音波装置５００のうち、超音波装置１００と同様の構成については、超音波装置１００と同様の符号を付し、説明を省略する。
　超音波プローブ５０２は、超音波を送受信する圧電素子５０３と、装置本体１との間で電界結合によるワイヤレス給電を行う第２給電素子５０４とを有している。圧電素子５０３と第２給電素子５０４とは、積層されている。
　第２給電素子５０４は、一対の第１電極５４１及び第２電極５４２と、第１電極５４１と第２電極５４２との間に配置される誘電体５４３とを有している。第２給電素子５０４は、全体として、略方形の平板状に形成されている。誘電体５４３は、比較的損失が小さい低損失誘電体であって、略方形の平板状に形成されている。
　圧電素子５０３は、一対の第３電極５３１及び第４電極５３２と、第３電極５３１と第４電極５３２との間に配置される圧電体５３３とを有している。ただし、第３電極５３１と第１電極５４１とは、１つの電極で構成され、第４電極５３２と第２電極５４２とは、１つの電極で構成されている。つまり、第１電極５４１は、第３電極５３１としても機能し、第２電極５４２は、第４電極５３２としても機能する（換言すると、第３電極５３１は、第１電極５４１としても機能し、第４電極５３２は、第２電極５４２としても機能する）。
　圧電体５３３は、セラミック又はポリマー系（ＰＶＤＦ又はポリ乳酸等）の圧電体である。圧電体５３３は、略方形の平板状に形成されている。圧電体５３３と誘電体５４３とは、積層されている。より詳しくは、圧電体５３３と誘電体５４３とは、直接重ね合わせられている。
　第１電極５４１及び第２電極５４２は、略方形の平板状に形成されている。第１電極５４１は、誘電体５４３の一方の面（装置本体１に近い方の面）、即ち、誘電体５４３のうち圧電体５３３から遠い方の面に配置されている。第２電極５４２は、圧電体５３３の一方の面（装置本体１から遠い方の面）、即ち、圧電体５３３のうち誘電体５４３から遠い方の面に配置されている。このように、第１電極５４１及び第２電極５４２は、積層された圧電体５３３及び誘電体５４３を挟み込んでいる。
　第１電極５４１の大きさ（面積）は、第２電極５４２の大きさ（面積）、誘電体５４３の大きさ（面積）及び圧電体５３３の大きさ（面積）よりも小さい。つまり、第２給電素子５０４の厚み方向に見た場合に、誘電体５４３、圧電体５３３及び第２電極５４２は、第１電極５４１よりも外側にはみ出している。
　第１電極５４１は、圧電素子５０３のバッキング材としても機能する。そのため、第１電極５４１の厚みは、第２電極５４２の厚みよりも厚くなっている。尚、圧電体５３３の材料によっては、第１電極５４１は、バッキング材としての機能を有しなくてもよい。例えば、圧電体５３３がセラミックのように剛性が高い材料で形成されている場合には、第１電極５４１のバッキング材としての機能を省略することができる。
　このように、超音波プローブ５０２においては、装置本体１側から、第１電極５４１（第３電極５３１）、誘電体５４３、圧電体５３３、第２電極５４２（第４電極５３２）が順番に積層されている。
　第１電極５４１と第４電極５３２とは、第２整合回路５５２を介して接続されている。第２整合回路５５２は、コイルで構成されている。
　第２整合回路５５２は、誘電体５４３のうち第１電極５４１が配置された面に配置され、第１電極５４１と電気的に接続されている。第４電極５３２には、延長部５３５が設けられ、延長部５３５が第２整合回路５５２に電気的に接続されている。延長部５３５は、圧電体５３３よりも外側に延びた後、圧電体５３３の厚み方向に屈曲して、第２整合回路５５２まで延びている。延長部５３５のうち圧電体５３３の厚み方向に延びる部分と、圧電体５３３の端縁との間の隙間は、誘電体５４３で埋められている。
　超音波プローブ５０２は、防水被膜２８によって被覆されている。つまり、第１電極５４１（第３電極５３１）、誘電体５４３、圧電体５３３、第２電極５４２（第４電極５３２）は、防水被膜２８に被覆され、外側に露出していない。
　超音波装置５００の等価回路は、図８の超音波装置４００の等価回路と実質的に同じである。ただし、第１電極５４１に第２整合回路５５２を介して接続されるのは、第４電極５３２であり、第２電極５４３と導通しているのは、第３電極５３１である。
　続いて、超音波装置５００の動作について説明する。
　送受信回路１１がパルス電圧を出力すると、トランスＴ１の一次巻線Ｌ１にパルス電圧が印加される。このとき、パルス電圧の周波数は、トランスＴ１の二次巻線Ｌ２と第１コンデンサＣ１とで形成されるＬＣ回路の並列共振周波数と略同じ周波数に設定されている。一次巻線Ｌ１に印加されたパルス電圧は、一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２との巻数比に応じて昇圧され、第１給電素子１２の第１電極１５及び第２電極１６に印加される。第２給電素子５０４の第１電極５４１及び第２電極５４２には、結合容量に応じた電圧値のパルス電圧が励起される。励起されたパルス電圧によって圧電素子５０３が駆動され、圧電素子５０３は、パルス電圧に応じた超音波を送信する。
　ここで、超音波プローブ５０２の直列共振周波数（即ち、第２整合回路５５２及び圧電素子５０３の直列共振周波数）と、トランスＴ１の二次巻線Ｌ２と第１コンデンサＣ１とで形成されるＬＣ回路の並列共振周波数とは、略同じに設定されている。つまり、超音波プローブ５０２は、自身の直列共振周波数で駆動される。二次巻線Ｌ２、第１コンデンサＣ１、第２整合回路５５２及び圧電素子５０３は、装置本体１の並列共振周波数と超音波プローブ５０２の直列共振周波数とが略同じになるように選定されている。
　一方、超音波プローブ５０２が超音波を受信すると、超音波に応じた電圧（交流電圧）が圧電素子５０３に励起され、その電圧が第１電極５４１及び第２電極５４２に印加される。第１給電素子１２の第１電極１５及び第２電極１６には、結合容量に応じた電圧値の電圧が励起される。励起された電圧は、第１整合回路１３を介して送受信回路１１に受信される。送受信回路１１は、受信した電圧を増幅及びＡ／Ｄ変換して、デジタル信号として出力する。
　このように、超音波装置５００においては、装置本体１と超音波プローブ５０２との間でワイヤレス給電が行われる。
　以上のように、超音波装置５００においては、第１電極５４１及び第３電極５３１は、１つの電極で構成され、第２電極５４２及び第４電極５３２は、１つの電極で構成され、誘電体５４３と圧電体５３３とは、積層され、第１電極５４１及び第３電極５３１と第２電極５４２及び第４電極５３２との間に配置される。
　この構成によれば、第１電極５４１と第３電極５３１とが共通化され、第２電極５４２と第４電極５３２とが共通化されているので、超音波装置５００及び超音波プローブ５０２の部品点数を削減することができると共に、超音波プローブ５０２の小型化・薄型化を図ることができる。
　《その他の実施形態》
　以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
　前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
　例えば、装置本体１の第１給電素子、及び、超音波プローブ２，２０２，３０２，４０２，５０２の第２給電素子の構成は、電界結合によるワイヤレス送電を実現できる限り、任意の構成を採用することができる。
　また、装置本体１の第１整合回路１３は、トランスＴ１を含んでいなくてもよい。例えば、第１整合回路１３は、送受信回路と、第１電極１５及び第２電極１６とのそれぞれを接続するコイルを含んでいてもよい。
　また、第２整合回路、第３整合回路、バッキング材、防水被膜は、適宜変更又は省略してもよい。
　さらに、超音波装置及び超音波プローブの測定対象は、尿量又は便量に限られない。超音波装置及び超音波プローブを体内の任意の対象を測定するのに用いられ得る。
　以上説明したように、ここに開示された技術は、超音波装置及び超音波プローブについて有用である。
１００，２００，３００，４００，５００　　超音波装置
１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　装置本体
３，２０３，３０３，４０３，５０３　　　　圧電素子
３１，２３１，３３１，４３１，５３１　　　第３電極
３２，２３２，３３２，４３２，５３２　　　第４電極
３３，２３３，３３３，４３３，５３３　　　圧電体
４，２０４，３０４，４０４，５０４　　　　第２給電素子（給電素子）
４１，２４１，３４１，４４１，５４１　　　第１電極
４２，２４２，３４２，４４２，５４２　　　第２電極
４３，２４３，３４３，４４３，５４３　　　誘電体
３５２，４５２，５５２　　　　　　　　　　第２整合回路（整合回路）
３５３　　　　　　　　　　　　　　　　　　第３整合回路（整合回路）

Claims (8)

  1. 　超音波を送受信する圧電素子を有する超音波プローブと、
    　前記超音波プローブに給電する装置本体とを備え、
    　前記超音波プローブは、前記圧電素子を駆動する電力を電界結合によって受け取る給電素子をさらに有していることを特徴とする超音波装置。
  2. 　請求項１に記載の超音波装置において、
    　前記給電素子は、一対の第１電極及び第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置された誘電体とを有し、
    　前記圧電素子は、一対の第３電極及び第４電極と、前記第３電極と前記第４電極との間に配置された圧電体とを有し、
    　前記第１電極及び前記第３電極は、１つの電極で構成され、
    　前記第２電極及び前記第４電極は、１つの電極で構成され、
    　前記誘電体及び前記圧電体は、１つの部材で構成されていることを特徴とする超音波装置。
  3. 　請求項１に記載の超音波装置において、
    　前記圧電素子と前記給電素子とは、積層されていることを特徴とする超音波装置。
  4. 　請求項３に記載の超音波装置において、
    　前記給電素子は、一対の第１電極及び第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置された誘電体とを有し、
    　前記圧電素子は、一対の第３電極及び第４電極と、前記第３電極と前記第４電極との間に配置された圧電体とを有していることを特徴とする超音波装置。
  5. 　請求項４に記載の超音波装置において、
    　前記第１電極及び前記第３電極は、１つの電極で構成され、
    　前記第２電極及び前記第４電極は、１つの電極で構成され、
    　前記誘電体と前記圧電体とは、積層され、前記第１電極及び前記第３電極と前記第２電極及び前記第４電極との間に配置されることを特徴とする超音波装置。
  6. 　請求項４に記載の超音波装置において、
    　前記第２電極及び前記第４電極は、１つの電極で構成され、
    　前記誘電体は、前記第１電極と前記第２電極及び前記第４電極との間に配置され、
    　前記圧電体は、前記第２電極及び前記第４電極と前記第３電極との間に配置されることを特徴とする超音波装置。
  7. 　請求項４に記載の超音波装置において、
    　前記超音波プローブは、前記給電素子と前記圧電素子とのインピーダンスを整合させる整合回路をさらに有し、
    　前記整合回路は、前記超音波プローブにおいて、超音波の送受信を行う対象物との接触面以外の部分に配置されていることを特徴とする超音波装置。
  8. 　超音波を送受信する圧電素子と、
    　前記圧電素子を駆動する電力を電界結合によって受け取る給電素子とを備えたことを特徴とする超音波プローブ。

     
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