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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024141332
(43)【公開日】2024-10-10
(54)【発明の名称】超音波プローブ
(51)【国際特許分類】
H04R 17/00 20060101AFI20241003BHJP
A61B 8/00 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
H04R17/00 330J
H04R17/00 332A
A61B8/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023052915
(22)【出願日】2023-03-29
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100179475
【弁理士】
【氏名又は名称】仲井 智至
(74)【代理人】
【識別番号】100216253
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 宏紀
(74)【代理人】
【識別番号】100225901
【弁理士】
【氏名又は名称】今村 真之
(72)【発明者】
【氏名】久保 景太
(72)【発明者】
【氏名】小島 力
(72)【発明者】
【氏名】岩井 光
(72)【発明者】
【氏名】大澤 栄治
【テーマコード（参考）】
4C601
5D019
【Ｆターム（参考）】
4C601EE03
4C601GB02
4C601GB06
4C601GB34
4C601GB41
4C601GB46
4C601GC03
4C601GC04
4C601GC07
5D019AA22
5D019BB19
5D019FF04
5D019GG01
5D019GG03
(57)【要約】
【課題】測定対象に容易に固定可能で、かつ、測定対象に高い伝搬効率で超音波を送信可能な超音波プローブを提供する。
【解決手段】超音波プローブは、超音波を送信する超音波デバイスと、前記超音波デバイスの、超音波の送信面に設けられて測定対象に接する音響シートと、を備え、前記音響シートは、前記送信面から出力された超音波を所定の方向に導く音響レンズと、前記音響レンズの少なくとも一部を覆い、前記測定対象との音響インピーダンスの差が所定の閾値未満となる基材と、少なくとも前記基材の前記測定対象に対向する第一面に設けられて、前記音響シートを前記測定対象に対して着脱可能に固定する第一固定部と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】超音波プローブは、超音波を送信する超音波デバイスと、前記超音波デバイスの、超音波の送信面に設けられて測定対象に接する音響シートと、を備え、前記音響シートは、前記送信面から出力された超音波を所定の方向に導く音響レンズと、前記音響レンズの少なくとも一部を覆い、前記測定対象との音響インピーダンスの差が所定の閾値未満となる基材と、少なくとも前記基材の前記測定対象に対向する第一面に設けられて、前記音響シートを前記測定対象に対して着脱可能に固定する第一固定部と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
超音波を送信する超音波デバイスと、
前記超音波デバイスの、超音波の送信面に設けられて測定対象に接する音響シートと、を備え、
前記音響シートは、
前記送信面から出力された超音波を所定の方向に導く音響レンズと、
前記音響レンズの少なくとも一部を覆い、前記測定対象との音響インピーダンスの差が所定の閾値未満となる基材と、
少なくとも前記基材の前記測定対象に対向する第一面に設けられて、前記音響シートを前記測定対象に対して着脱可能に固定する第一固定部と、
を備える、超音波プローブ。
前記超音波デバイスの、超音波の送信面に設けられて測定対象に接する音響シートと、を備え、
前記音響シートは、
前記送信面から出力された超音波を所定の方向に導く音響レンズと、
前記音響レンズの少なくとも一部を覆い、前記測定対象との音響インピーダンスの差が所定の閾値未満となる基材と、
少なくとも前記基材の前記測定対象に対向する第一面に設けられて、前記音響シートを前記測定対象に対して着脱可能に固定する第一固定部と、
を備える、超音波プローブ。
【請求項2】
前記音響シートは、前記超音波デバイスに対向する第二面に、当該音響シートを前記超音波デバイスに着脱可能に固定する第二固定部を備える、
請求項１に記載の超音波プローブ。
請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項3】
前記基材は、前記音響レンズの全体を覆う、
請求項１に記載の超音波プローブ。
請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項4】
前記第一固定部は、前記基材の前記第一面の全体を覆う、
請求項３に記載の超音波プローブ。
請求項３に記載の超音波プローブ。
【請求項5】
前記基材は、前記送信面に直交する方向から見た場合に、前記音響レンズと重なる領域に、前記測定対象に対向する側から前記音響レンズ側に凹状となる凹部を有し、
前記第一固定部は、前記基材のうち前記凹部が設けられない部分を覆う、
請求項３に記載の超音波プローブ。
前記第一固定部は、前記基材のうち前記凹部が設けられない部分を覆う、
請求項３に記載の超音波プローブ。
【請求項6】
前記音響レンズは、シリンドリカル形状を有し、
前記基材は、前記音響レンズの所定の範囲を露出させる開口窓を有する、
請求項１に記載の超音波プローブ。
前記基材は、前記音響レンズの所定の範囲を露出させる開口窓を有する、
請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項7】
前記超音波デバイスは、前記送信面に対向する位置に前記音響レンズが配置されるように、前記音響シートを位置決めするアライメント部を備える、
請求項２に記載の超音波プローブ。
請求項２に記載の超音波プローブ。
【請求項8】
前記超音波デバイスは、
前記送信面を有し、かつ当該送信面から超音波を送信する超音波素子と、
前記超音波素子を収納する筐体と、を備え、
前記超音波素子は、前記送信面を有する振動板と、前記振動板に設けられる圧電素子とを備え、前記圧電素子の駆動により前記振動板を振動させて前記送信面から超音波を送信する、
請求項１に記載の超音波プローブ。
前記送信面を有し、かつ当該送信面から超音波を送信する超音波素子と、
前記超音波素子を収納する筐体と、を備え、
前記超音波素子は、前記送信面を有する振動板と、前記振動板に設けられる圧電素子とを備え、前記圧電素子の駆動により前記振動板を振動させて前記送信面から超音波を送信する、
請求項１に記載の超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、超音波プローブに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、生体に対する超音波の送受信を実施する超音波プローブが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、超音波を送信する振動子及び音響レンズを備えるセンサーが組み込まれた超音波プローブ（超音波診断装置）と、当該超音波プローブへの血液等の付着を防ぐカバー（超音波診断装置用カバー）とを備える。カバーは、超音波プローブが挿入される軟質袋状の筒状体と、筒状体への超音波プローブの挿入を案内するインナーブラケットと、超音波プローブのセンサーを覆うプローブカバー体とを備える。
なお、特許文献１に示す超音波プローブは、筒状のケーシングの先端にセンサーが設けられ、作業者が手で持って生体の所定の位置にセンサーを当接させて維持するものである。
これに対して、振動膜上に圧電素子を設け、圧電素子の駆動により振動膜を振動させて超音波を出力する薄型の超音波プローブでは、装置自体もより薄型化、小型化、かつ軽量化が可能であり、生体に対して貼着して使用することが可能となる。このような薄型の超音波プローブでは、特許文献１のような超音波プローブよりも超音波の伝搬効率も高くできる。
特許文献１には、超音波を送信する振動子及び音響レンズを備えるセンサーが組み込まれた超音波プローブ（超音波診断装置）と、当該超音波プローブへの血液等の付着を防ぐカバー（超音波診断装置用カバー）とを備える。カバーは、超音波プローブが挿入される軟質袋状の筒状体と、筒状体への超音波プローブの挿入を案内するインナーブラケットと、超音波プローブのセンサーを覆うプローブカバー体とを備える。
なお、特許文献１に示す超音波プローブは、筒状のケーシングの先端にセンサーが設けられ、作業者が手で持って生体の所定の位置にセンサーを当接させて維持するものである。
これに対して、振動膜上に圧電素子を設け、圧電素子の駆動により振動膜を振動させて超音波を出力する薄型の超音波プローブでは、装置自体もより薄型化、小型化、かつ軽量化が可能であり、生体に対して貼着して使用することが可能となる。このような薄型の超音波プローブでは、特許文献１のような超音波プローブよりも超音波の伝搬効率も高くできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－７２３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１のように、超音波プローブをカバーに挿入する場合、両者の間に空気層が介在する可能性が高くなり、空気層での超音波の反射によって超音波の伝搬効率が低下する。また、上述したような薄型の超音波プローブに対して、特許文献１のカバーを適用すると、超音波プローブと生体との間に樹脂プレートが介在することになる。したがって、音響インピーダンスの違いによる超音波の伝搬効率の低下がさらに生じる。
特に、圧電素子によって振動膜を振動させて超音波を出力する薄型の超音波プローブは、圧電体自体を振動させるバルク型の超音波プローブに比べて、測定対象への超音波の伝搬効率が高いが、上記のように樹脂プレートの介在による超音波の伝搬効率の低下が生じると、薄型の超音波プローブの強みが損なわれることになる。
特に、圧電素子によって振動膜を振動させて超音波を出力する薄型の超音波プローブは、圧電体自体を振動させるバルク型の超音波プローブに比べて、測定対象への超音波の伝搬効率が高いが、上記のように樹脂プレートの介在による超音波の伝搬効率の低下が生じると、薄型の超音波プローブの強みが損なわれることになる。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の第一態様の超音波プローブは、超音波を送信する超音波デバイスと、前記超音波デバイスの、超音波の送信面に設けられて測定対象に接する音響シートと、を備え、前記音響シートは、前記送信面から出力された超音波を所定の方向に導く音響レンズと、前記音響レンズの少なくとも一部を覆い、前記測定対象との音響インピーダンスの差が所定の閾値未満となる基材と、少なくとも前記基材の前記測定対象に対向する第一面に設けられ、前記超音波デバイスを前記測定対象に着脱可能に固定する第一固定部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】第一実施形態に係る超音波プローブを模式的に示す斜視図。
【図3】第一実施形態における超音波素子の一例を示す概略平面図。
【図5】音響インピーダンスの比Ｚ１２（＝Ｚ２／Ｚ１）と、音の強さの反射率ＲＩとの関係を示す図。
【図6】第二実施形態における超音波プローブの概略構成を模式的に示した断面図。
【図7】第二実施形態における他の超音波プローブの概略構成を模式的に示した断面図。
【図8】第三実施形態における超音波プローブの概略構成を模式的に示した断面図。
【図9】第三実施形態における他の超音波プローブの概略構成を模式的に示した断面図。
【図10】変形例１に係る超音波プローブの概略構成を模式的に示した断面図。
【図11】変形例１に係る他の超音波プローブの概略構成を模式的に示した断面図。
【図12】変形例１に係るさらに他の超音波プローブの概略構成を模式的に示した断面図。
【図13】変形例５に係る超音波プローブをＺ方向から見た平面図。
【発明を実施するための形態】
【0007】
［第一実施形態］
以下、本開示の第一実施形態について説明する。
図１は、第一実施形態に係る超音波プローブ１の斜視図である。
図２は、図１の超音波プローブ１を平面Ａで切断した場合の概略断面図である。
図１及び図２に示すように、本実施形態の超音波プローブ１は、超音波デバイス１０と、固定シート５０（音響シート）とを備える。そして、固定シート５０を用いて超音波デバイス１０を生体等の測定対象に貼着することで、超音波プローブ１が測定対象に着脱自在に固定される。
以下、本開示の第一実施形態について説明する。
図１は、第一実施形態に係る超音波プローブ１の斜視図である。
図２は、図１の超音波プローブ１を平面Ａで切断した場合の概略断面図である。
図１及び図２に示すように、本実施形態の超音波プローブ１は、超音波デバイス１０と、固定シート５０（音響シート）とを備える。そして、固定シート５０を用いて超音波デバイス１０を生体等の測定対象に貼着することで、超音波プローブ１が測定対象に着脱自在に固定される。
【0008】
［超音波デバイス１０の構成］
超音波デバイス１０は、図２に示すように、筐体２０と、筐体２０に収納される超音波素子３０とを備える。なお、図２は、超音波デバイス１０の概略構成を模式的に示した図であって、筐体２０に対する超音波素子３０の厚みは実際とは異なる。また、図２での図示は省略しているが、筐体２０には、超音波素子３０を固定するための固定機構、超音波素子３０を制御する制御基板、電力を供給するバッテリー等を備え、これらの各部材を収納するための配置スペースも設けられていてもよい。
超音波デバイス１０は、図２に示すように、筐体２０と、筐体２０に収納される超音波素子３０とを備える。なお、図２は、超音波デバイス１０の概略構成を模式的に示した図であって、筐体２０に対する超音波素子３０の厚みは実際とは異なる。また、図２での図示は省略しているが、筐体２０には、超音波素子３０を固定するための固定機構、超音波素子３０を制御する制御基板、電力を供給するバッテリー等を備え、これらの各部材を収納するための配置スペースも設けられていてもよい。
【0009】
図３は、本実施形態における超音波素子３０の一例を示す平面図であり、図４は、超音波素子３０を図３のＢ－Ｂ線で切断した際の概略断面図である。
超音波素子３０には、Ｘ方向及びＹ方向に沿って、複数の超音波トランスデューサーＴｒが２次元アレイ状に配置されている。ここで、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向とし、Ｚ方向は、超音波が送信される本開示の超音波の送信方向に相当する。
なお、図３は、説明の便宜上、超音波トランスデューサーＴｒの配置数を減らしているが、実際には、より多くの超音波トランスデューサーＴｒが配置されていてもよい。
超音波素子３０には、Ｘ方向及びＹ方向に沿って、複数の超音波トランスデューサーＴｒが２次元アレイ状に配置されている。ここで、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向とし、Ｚ方向は、超音波が送信される本開示の超音波の送信方向に相当する。
なお、図３は、説明の便宜上、超音波トランスデューサーＴｒの配置数を減らしているが、実際には、より多くの超音波トランスデューサーＴｒが配置されていてもよい。
【0010】
超音波素子３０は、図４に示すように、素子基板３１と、素子基板３１上に設けられた振動板３２と、振動板３２上に設けられた圧電素子３３と、を備えて構成されている。
素子基板３１は、例えばＳｉ等の半導体基板により構成されている。この素子基板３１には、各々の超音波トランスデューサーＴｒに対応した基板開口部３１Ａが設けられている。本実施形態では、各基板開口部３１Ａは、素子基板３１の基板厚み方向（Ｚ方向）を貫通した貫通孔であり、当該貫通孔の－Ｚ側に振動板３２が設けられる。
素子基板３１は、例えばＳｉ等の半導体基板により構成されている。この素子基板３１には、各々の超音波トランスデューサーＴｒに対応した基板開口部３１Ａが設けられている。本実施形態では、各基板開口部３１Ａは、素子基板３１の基板厚み方向（Ｚ方向）を貫通した貫通孔であり、当該貫通孔の－Ｚ側に振動板３２が設けられる。
【0011】
また、基板開口部３１Ａの振動板３２が設けられない側（＋Ｚ側）には、測定対象である生体に近い音響インピーダンスを有する音響整合材を充填してもよく、音響整合材としては、例えば、シリコーン等の樹脂材を用いることができる。
【0012】
振動板３２は、例えばＳｉＯ２及びＺｒＯ２の積層体等より構成され、素子基板３１の－Ｚ側全体を覆って設けられている。すなわち、振動板３２は、基板開口部３１Ａを構成する隔壁３１Ｂにより支持され、基板開口部３１Ａの－Ｚ側を閉塞する。この振動板３２の厚み寸法は、素子基板３１に対して十分小さい厚み寸法となる。
【0013】
圧電素子３３は、各基板開口部３１Ａを閉塞する振動板３２上にそれぞれ設けられている。この圧電素子３３は、例えば、振動板３２から－Ｚ側に向かって下部電極３３Ａ、圧電膜３３Ｂ、及び上部電極３３Ｃを積層した積層体により構成されている。
ここで、振動板３２のうち、基板開口部３１Ａを閉塞する部分は振動部３２Ａを構成し、この振動部３２Ａと、圧電素子３３とにより、１つの超音波トランスデューサーＴｒが構成される。
このような超音波トランスデューサーＴｒでは、下部電極３３Ａ及び上部電極３３Ｃの間に所定周波数の矩形波電圧（駆動信号）が印加されることで、圧電膜３３Ｂが撓んで振動部３２Ａが振動して＋Ｚ側に超音波が送出される。また、生体から反射された超音波（反射波）により振動部３２Ａが振動されると、圧電膜３３Ｂの上下で電位差が発生する。これにより、下部電極３３Ａ及び上部電極３３Ｃの間に発生する電位差を検出することで、受信した超音波を検出することが可能となる。
ここで、振動板３２のうち、基板開口部３１Ａを閉塞する部分は振動部３２Ａを構成し、この振動部３２Ａと、圧電素子３３とにより、１つの超音波トランスデューサーＴｒが構成される。
このような超音波トランスデューサーＴｒでは、下部電極３３Ａ及び上部電極３３Ｃの間に所定周波数の矩形波電圧（駆動信号）が印加されることで、圧電膜３３Ｂが撓んで振動部３２Ａが振動して＋Ｚ側に超音波が送出される。また、生体から反射された超音波（反射波）により振動部３２Ａが振動されると、圧電膜３３Ｂの上下で電位差が発生する。これにより、下部電極３３Ａ及び上部電極３３Ｃの間に発生する電位差を検出することで、受信した超音波を検出することが可能となる。
【0014】
本実施形態では、図３に示すように、Ｙ方向に並ぶ超音波トランスデューサーＴｒの下部電極３３Ａが互いに結線される。これらの下部電極３３Ａは、駆動端子３３Ｄに接続され、当該駆動端子３３Ｄから、例えばフレキシブルプリント基板等を介して図示略の制御基板に電気接続されている。
また、Ｘ方向に並ぶ超音波トランスデューサーＴｒの上部電極３３Ｃが互いに結線される。これらの上部電極３３Ｃは、共通端子３３Ｅに接続され、この共通端子３３Ｅは、例えば、フレキシブルプリント基板等を介して制御基板に電気接続されている。
ここで、本実施形態では、音響レンズ６０により、超音波の進行方向を制御するものであるため、各超音波トランスデューサーＴｒは、同時に駆動される構成となっているが、これに限定されない。例えば、Ｙ方向に並ぶ下部電極３３Ａにより結線された超音波トランスデューサーＴｒにより１つのチャンネルを構成し、Ｘ方向に並ぶ各チャンネルをそれぞれ独立して駆動させるように、各チャンネルに対応した駆動電極を設けてもよい。この場合、各チャンネルを遅延駆動させることで、超音波の送信方向を制御することができる。また、各超音波トランスデューサーＴｒをそれぞれ独立して駆動させる構成としてもよい。
また、Ｘ方向に並ぶ超音波トランスデューサーＴｒの上部電極３３Ｃが互いに結線される。これらの上部電極３３Ｃは、共通端子３３Ｅに接続され、この共通端子３３Ｅは、例えば、フレキシブルプリント基板等を介して制御基板に電気接続されている。
ここで、本実施形態では、音響レンズ６０により、超音波の進行方向を制御するものであるため、各超音波トランスデューサーＴｒは、同時に駆動される構成となっているが、これに限定されない。例えば、Ｙ方向に並ぶ下部電極３３Ａにより結線された超音波トランスデューサーＴｒにより１つのチャンネルを構成し、Ｘ方向に並ぶ各チャンネルをそれぞれ独立して駆動させるように、各チャンネルに対応した駆動電極を設けてもよい。この場合、各チャンネルを遅延駆動させることで、超音波の送信方向を制御することができる。また、各超音波トランスデューサーＴｒをそれぞれ独立して駆動させる構成としてもよい。
【0015】
上述したような超音波素子３０には、基板強度を向上させるために、さらに補強板が設けられる構成としてもよい。補強板を設ける場合、振動板３２の素子基板３１とは反対側の面に設ける。この際、各振動部３２Ａの振動スペースを確保できるように、振動部３２Ａ以外の領域にスペーサー（接合層）を設け、当該スペーサーを介して補強板を接合する。
【0016】
ところで、図４に示す例では、素子基板３１に基板開口部３１Ａを設けることで、振動板３２を各振動部３２Ａに分割する例であるが、補強板と振動板３２との間に、例えば樹脂材等により形成される壁部を形成し、当該壁部によって振動板３２を各振動部３２Ａに分割する構成としてもよい。この場合、素子基板３１が設けられていなくてもよい。
【0017】
振動板３２の＋Ｚ側の面は、圧電素子３３の駆動により超音波が＋Ｚ側に送信される送受信面３０Ａ（本開示の送信面）となる。
【0018】
筐体２０は、図１及び図２に示すように、略直方体矩形状を有し、生体に対向する貼着面２１を有する。この貼着面２１には、窓部２２が設けられ、窓部２２から超音波素子３０の送受信面３０Ａが露出する。ここで、本実施形態では、筐体２０の貼着面２１が、送受信面３０Ａと同一平面である例を示す。
【0019】
また、本実施形態の筐体２０には、固定シート５０を貼着した際に固定シート５０の固定を補助する固定部２４を備える。
本実施形態では、固定部２４は、図１に示すように、係合突起２４１と、係合凹部５５とを備える。係合突起２４１は、筐体２０の貼着面２１に交差する側面２３に設けられ、外側に向かって突出する。係合凹部５５は、係合突起２４１と略同一サイズを有する凹部であり、固定シート５０の基材７０に設けられる。固定シート５０は、後述する第二粘着層５４により筐体２０に固定されるが、この固定部２４は、第二粘着層５４による固定を補助し、固定シート５０の剥がれを抑制する。また、固定部２４は、アライメント部として機能させてもよい。例えば、係合突起２４１を係合凹部５５に係合させることで、後述する音響レンズ６０が超音波素子３０の送受信面３０Ａに対向する位置に位置合わせされるよう構成されていてもよい。
本実施形態では、固定部２４は、図１に示すように、係合突起２４１と、係合凹部５５とを備える。係合突起２４１は、筐体２０の貼着面２１に交差する側面２３に設けられ、外側に向かって突出する。係合凹部５５は、係合突起２４１と略同一サイズを有する凹部であり、固定シート５０の基材７０に設けられる。固定シート５０は、後述する第二粘着層５４により筐体２０に固定されるが、この固定部２４は、第二粘着層５４による固定を補助し、固定シート５０の剥がれを抑制する。また、固定部２４は、アライメント部として機能させてもよい。例えば、係合突起２４１を係合凹部５５に係合させることで、後述する音響レンズ６０が超音波素子３０の送受信面３０Ａに対向する位置に位置合わせされるよう構成されていてもよい。
【0020】
［固定シート５０の構成］
本実施形態の超音波プローブ１を生体に対して固定する場合、超音波デバイス１０の貼着面２１に対して、固定シート５０を貼着し、かつ、この固定シート５０を生体に貼着して固定する。固定シート５０は、超音波デバイス１０の貼着面２１のみに貼着されて固定されてもよく、図１に示すように、筐体２０の貼着面２１から、筐体２０の側面に亘って貼着されていてもよい。
この固定シート５０は、音響レンズ６０と、基材７０とを備える。固定シート５０の生体に対向する面は、第一面５１であり、反対側の面、つまり超音波デバイス１０に対向する面は、第二面５２である。音響レンズ６０及び基材７０の－Ｚ側の面は同一平面であり、固定シート５０の第二面５２を構成する。
本実施形態の超音波プローブ１を生体に対して固定する場合、超音波デバイス１０の貼着面２１に対して、固定シート５０を貼着し、かつ、この固定シート５０を生体に貼着して固定する。固定シート５０は、超音波デバイス１０の貼着面２１のみに貼着されて固定されてもよく、図１に示すように、筐体２０の貼着面２１から、筐体２０の側面に亘って貼着されていてもよい。
この固定シート５０は、音響レンズ６０と、基材７０とを備える。固定シート５０の生体に対向する面は、第一面５１であり、反対側の面、つまり超音波デバイス１０に対向する面は、第二面５２である。音響レンズ６０及び基材７０の－Ｚ側の面は同一平面であり、固定シート５０の第二面５２を構成する。
【0021】
音響レンズ６０は、固定シート５０を貼着面２１に貼着した場合に、送受信面３０Ａに対向する位置に配置される。音響レンズ６０は、送受信面３０Ａから送信された超音波の送信方向を変更する素子である。例えば、本実施形態では、シリンドリカル形状に形成された音響レンズ６０によって、超音波を所定の深さ位置に収束させる。また、音響レンズ６０の曲率がそれぞれ異なる複数の固定シート５０を用意しておき、生体の対象深度に応じた音響レンズ６０を有する固定シート５０を超音波デバイス１０に貼着するようにしてもよい。
【0022】
基材７０は、音響レンズ６０とともに固定シート５０を構成する。基材７０は、可撓性を有し、生体表面や超音波プローブの形状に応じて変形可能となる。例えば、図１に示す例では、固定シート５０を超音波デバイス１０に固定する場合に、可撓性を有する基材７０を貼着面２１から側面２３に亘って湾曲させて（折り曲げて）、固定シート５０を超音波デバイス１０の表面に沿わせる。
本実施形態では、基材７０は、音響レンズ６０の全体及び、貼着面２１の全体を覆って設けられ、基材７０の超音波デバイス１０とは反対側の面（つまり、＋Ｚ側の面）が、生体に貼着される第一面５１となる。基材７０は、音響レンズ６０と異なる音響インピーダンスを有し、例えば、音響レンズ６０における音速は、基材７０における音速よりも遅い。
また、基材７０には、上述したように固定部２４を構成する係合凹部５５が設けられる。
本実施形態では、基材７０は、音響レンズ６０の全体及び、貼着面２１の全体を覆って設けられ、基材７０の超音波デバイス１０とは反対側の面（つまり、＋Ｚ側の面）が、生体に貼着される第一面５１となる。基材７０は、音響レンズ６０と異なる音響インピーダンスを有し、例えば、音響レンズ６０における音速は、基材７０における音速よりも遅い。
また、基材７０には、上述したように固定部２４を構成する係合凹部５５が設けられる。
【0023】
固定シート５０の第一面５１には、固定シート５０を生体に固定するための第一粘着層５３（第一固定部）が設けられる。固定シート５０の第二面５２には、固定シート５０を超音波デバイス１０に固定するための第二粘着層５４（第二固定部）が設けられる。
第一粘着層５３は、生体に対して固定シート５０を着脱自在に固定する粘着部材により構成される。本実施形態では、基材７０が、音響レンズ６０の＋Ｚ側の全体を覆って設けられ、第一粘着層５３は、当該基材７０の＋Ｚ側の全体を覆って設けられている。
第二粘着層５４は、超音波デバイス１０に対して固定シート５０を着脱自在に固定する粘着部材により構成される。第二粘着層５４は、音響レンズ６０及び基材７０の－Ｚ側の面である第二面５２全体を覆って設けられている。
第一粘着層５３は、生体に対して固定シート５０を着脱自在に固定する粘着部材により構成される。本実施形態では、基材７０が、音響レンズ６０の＋Ｚ側の全体を覆って設けられ、第一粘着層５３は、当該基材７０の＋Ｚ側の全体を覆って設けられている。
第二粘着層５４は、超音波デバイス１０に対して固定シート５０を着脱自在に固定する粘着部材により構成される。第二粘着層５４は、音響レンズ６０及び基材７０の－Ｚ側の面である第二面５２全体を覆って設けられている。
【0024】
ここで、これらの音響レンズ６０、基材７０、第一粘着層５３、及び第二粘着層５４は、それぞれ生体との音響インピーダンスの差が所定の閾値未満となる。第一粘着層５３及び第二粘着層５４は、同一の音響インピーダンスを有してもよく、異なっていてもよい。音響インピーダンスが異なる場合、第一粘着層５３は、生体及び基材７０に近い音響インピーダンスを有する素材により構成され、第二粘着層５４は、音響レンズ６０に近い音響インピーダンスを有する素材により構成される。ここで、互いの素材において「音響インピーダンスの差が所定の閾値未満」とは、音の強さの反射率ＲＩが所定値未満となることを意味する。「所定値」とは、例えば、測定対象における所定の深度に対して、所定の超音波処理(例えば、内部断層画像の表示処理や、対象幹部の超音波治療等)に応じた強さの超音波を伝達させるための許容値であり、測定深度や超音波処理の内容に応じて適宜設定することができる。
【0025】
ここで、媒質Ｉの音響インピーダンスをＺ１とし、媒質ＩＩの音響インピーダンスをＺ２とすると、媒質Ｉから媒質ＩＩに超音波が入射する場合の音の強さの反射率ＲＩは、ＲＩ＝（１－Ｚ１２）２／（１＋Ｚ１２）２により表される。図５は、音響インピーダンスの比Ｚ１２（＝Ｚ２／Ｚ１）と、音の強さの反射率ＲＩとの関係を示す図である。
本実施形態では、音の強さの反射率ＲＩが５％未満となるように設定する。この場合、図５のように、音響インピーダンスの比Ｚ１２が０．６５＜Ｚ１２＜１．５５を満たすように、各部の素材を選択すればよい。例えば、生体を対象とする場合、基材７０をシリコーンとし、音響レンズ６０をシリコーンゴムとし、第一粘着層５３及び第二粘着層５４をシリコーン系粘着剤とする。なお、音響レンズ６０と基材７０とは異なる音響インピーダンスを有する必要があるが、第一粘着層５３や第二粘着層５４は、音響レンズ６０や基材７０、または生体と同一の音響インピーダンスを有していてもよい。
本実施形態では、音の強さの反射率ＲＩが５％未満となるように設定する。この場合、図５のように、音響インピーダンスの比Ｚ１２が０．６５＜Ｚ１２＜１．５５を満たすように、各部の素材を選択すればよい。例えば、生体を対象とする場合、基材７０をシリコーンとし、音響レンズ６０をシリコーンゴムとし、第一粘着層５３及び第二粘着層５４をシリコーン系粘着剤とする。なお、音響レンズ６０と基材７０とは異なる音響インピーダンスを有する必要があるが、第一粘着層５３や第二粘着層５４は、音響レンズ６０や基材７０、または生体と同一の音響インピーダンスを有していてもよい。
【0026】
［超音波プローブ１の生体への固定］
上述したような、固定シート５０は、超音波デバイス１０に貼着されていない状態で、第一粘着層５３及び第二粘着層５４に、それぞれ、図示略の保護シートが貼付されている。保護シートは、超音波プローブ１の使用前に、第一粘着層５３及び第二粘着層５４への異物の付着を抑制するためのシートである。使用時に、第一粘着層５３及び第二粘着層５４から保護シートを剥がす。
上述したような、固定シート５０は、超音波デバイス１０に貼着されていない状態で、第一粘着層５３及び第二粘着層５４に、それぞれ、図示略の保護シートが貼付されている。保護シートは、超音波プローブ１の使用前に、第一粘着層５３及び第二粘着層５４への異物の付着を抑制するためのシートである。使用時に、第一粘着層５３及び第二粘着層５４から保護シートを剥がす。
【0027】
まず、固定シート５０から、第二粘着層５４に貼付された保護シートを剥がし、筐体２０の貼着面２１に、第二粘着層５４を当接させて固定シート５０を貼着する。
この際、固定部２４を用いて、固定シート５０と貼着面２１との位置合わせを行ってもよい。これにより、超音波素子３０の送受信面３０Ａに対して、適切に音響レンズ６０を位置決めすることができる。
この際、固定部２４を用いて、固定シート５０と貼着面２１との位置合わせを行ってもよい。これにより、超音波素子３０の送受信面３０Ａに対して、適切に音響レンズ６０を位置決めすることができる。
【0028】
この後、固定シート５０から、第一粘着層５３に貼付された保護シートを剥がし、生体に対して第一粘着層５３を当接させて固定シート５０を生体に貼着固定する。これにより、超音波プローブ１が生体に固定される。
【0029】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態の超音波プローブ１は、超音波を送信する超音波デバイス１０と、超音波デバイス１０の送受信面３０Ａに設けられて測定対象である生体に接する固定シート５０と、を備える。固定シート５０は、超音波デバイス１０から送信された超音波を所定の方向に導く音響レンズ６０と、音響レンズ６０の少なくとも一部を覆い、生体との音響インピーダンスの差が所定の閾値未満となる基材７０と、基材７０の生体に対向する第一面５１に設けられ、超音波デバイス１０を生体に着脱可能に固定する第一粘着層５３と、を備える。
このような本実施形態では、超音波デバイス１０と生体との間に固定シート５０が介在して、当該固定シート５０を構成する音響レンズ６０、基材７０、第一粘着層５３は、それぞれ、生体との音響インピーダンスの差が近い、つまり、音の強さの反射率ＲＩが５％未満となるように構成されている。したがって、超音波プローブ１から送信される超音波が、生体との間に介在する固定シートによって阻害される不都合が抑制され、生体に対して高い伝搬効率で超音波を送信することができる。
また、医療現場等において、超音波デバイス１０を生体に繰り返し使用する場合では、感染防止のために超音波デバイス１０を滅菌処理する必要がある。この滅菌処理では、通常、滅菌装置が用いられ、当該滅菌装置では、滅菌チャンバー内に超音波プローブ１を投入した後、チャンバー内を減圧して真空にし、滅菌ガスを充満させて滅菌を行う。この際、本実施形態では、超音波プローブ１は、超音波デバイス１０に固定シート５０を貼着した状態で、滅菌チャンバー内に投入される。したがって、チャンバー内を減圧した際に筐体２０から露出する振動板３２が固定シート５０で覆われることになり、減圧によって作用する振動板３２への応力を軽減することができ、超音波デバイス１０の破損を抑制できる。
本実施形態の超音波プローブ１は、超音波を送信する超音波デバイス１０と、超音波デバイス１０の送受信面３０Ａに設けられて測定対象である生体に接する固定シート５０と、を備える。固定シート５０は、超音波デバイス１０から送信された超音波を所定の方向に導く音響レンズ６０と、音響レンズ６０の少なくとも一部を覆い、生体との音響インピーダンスの差が所定の閾値未満となる基材７０と、基材７０の生体に対向する第一面５１に設けられ、超音波デバイス１０を生体に着脱可能に固定する第一粘着層５３と、を備える。
このような本実施形態では、超音波デバイス１０と生体との間に固定シート５０が介在して、当該固定シート５０を構成する音響レンズ６０、基材７０、第一粘着層５３は、それぞれ、生体との音響インピーダンスの差が近い、つまり、音の強さの反射率ＲＩが５％未満となるように構成されている。したがって、超音波プローブ１から送信される超音波が、生体との間に介在する固定シートによって阻害される不都合が抑制され、生体に対して高い伝搬効率で超音波を送信することができる。
また、医療現場等において、超音波デバイス１０を生体に繰り返し使用する場合では、感染防止のために超音波デバイス１０を滅菌処理する必要がある。この滅菌処理では、通常、滅菌装置が用いられ、当該滅菌装置では、滅菌チャンバー内に超音波プローブ１を投入した後、チャンバー内を減圧して真空にし、滅菌ガスを充満させて滅菌を行う。この際、本実施形態では、超音波プローブ１は、超音波デバイス１０に固定シート５０を貼着した状態で、滅菌チャンバー内に投入される。したがって、チャンバー内を減圧した際に筐体２０から露出する振動板３２が固定シート５０で覆われることになり、減圧によって作用する振動板３２への応力を軽減することができ、超音波デバイス１０の破損を抑制できる。
【0030】
本実施形態では、固定シート５０は、超音波デバイス１０に対向する第二面５２に設けられ、超音波デバイス１０に固定シート５０を着脱可能に固定する第二粘着層５４をさらに備える。
このため、超音波デバイス１０に対して貼着する固定シート５０を交換することができる。つまり、生体に対して接触する固定シート５０を、超音波プローブ１の使用毎に交換することができ、衛生的に、超音波プローブ１を生体に貼着することができる。
また、音響レンズ６０の超音波の送信方向が異なる複数の固定シート５０を用意しておくことで、生体内の対象深度や、超音波プローブの使用目的に応じた音響レンズ６０を有する固定シート５０を選択することができる。
このため、超音波デバイス１０に対して貼着する固定シート５０を交換することができる。つまり、生体に対して接触する固定シート５０を、超音波プローブ１の使用毎に交換することができ、衛生的に、超音波プローブ１を生体に貼着することができる。
また、音響レンズ６０の超音波の送信方向が異なる複数の固定シート５０を用意しておくことで、生体内の対象深度や、超音波プローブの使用目的に応じた音響レンズ６０を有する固定シート５０を選択することができる。
【0031】
本実施形態では、基材７０は、音響レンズ６０の全体を覆う。
これにより、本実施形態では、基材７０の生体側の第一面５１を平坦面に形成できる。このような構成では、音響ジェル等を用いずとも、音響レンズ６０と基材７０との間に気泡が混入することなく、高い伝搬効率で超音波を生体内に送信することができる。
これにより、本実施形態では、基材７０の生体側の第一面５１を平坦面に形成できる。このような構成では、音響ジェル等を用いずとも、音響レンズ６０と基材７０との間に気泡が混入することなく、高い伝搬効率で超音波を生体内に送信することができる。
【0032】
本実施形態では、第一粘着層５３は、基材７０の第一面５１の全体を覆う。
上記のように、音響レンズ６０の全体を基材７０で覆う場合、基材７０の生体側の第一面５１を平坦面にできる。そして、当該第一面５１の全体を覆うように第一粘着層５３を設けることで、固定シート５０を生体に固定する場合に、固定シート５０と生体との間での気泡の混入を抑制できる。
上記のように、音響レンズ６０の全体を基材７０で覆う場合、基材７０の生体側の第一面５１を平坦面にできる。そして、当該第一面５１の全体を覆うように第一粘着層５３を設けることで、固定シート５０を生体に固定する場合に、固定シート５０と生体との間での気泡の混入を抑制できる。
【0033】
本実施形態において、超音波デバイス１０は、送受信面３０Ａを有し、かつ当該送受信面３０Ａから超音波を送信する超音波素子３０と、超音波素子３０を収納する筐体２０と、を備える。超音波素子３０は、送受信面３０Ａを有する振動板３２と、振動板３２に設けられる圧電素子３３とを備える。圧電素子３３の駆動により振動板３２を振動させて送受信面３０Ａから超音波を送信する。筐体２０は、固定シート５０に対向する貼着面２１に、送受信面３０Ａを露出させる窓部２２を有し、さらに、固定シート５０を筐体２０に係合する固定部２４を備える。そして、本実施形態では、固定シート５０は、第二粘着層５４により筐体２０に固定されるが、この固定部２４を第二粘着層５４による固定の補助として用いることができ、固定シート５０の剥がれを抑制できる。
さらに、本実施形態において、この固定部２４を本開示のアライメント部として機能させてもよい。これにより、超音波デバイス１０に固定シート５０を固定する場合に、固定部２４により、超音波デバイス１０に対する固定シート５０の位置を適切に調整できる。すなわち、窓部２２から露出する送受信面３０Ａに対して音響レンズ６０が対向するように、固定シート５０を超音波デバイス１０に位置決めすることができる。
さらに、本実施形態において、この固定部２４を本開示のアライメント部として機能させてもよい。これにより、超音波デバイス１０に固定シート５０を固定する場合に、固定部２４により、超音波デバイス１０に対する固定シート５０の位置を適切に調整できる。すなわち、窓部２２から露出する送受信面３０Ａに対して音響レンズ６０が対向するように、固定シート５０を超音波デバイス１０に位置決めすることができる。
【0034】
［第二実施形態］
次に、第二実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、固定シート５０の基材７０は、音響レンズ６０の全体を覆ったが、第二実施形態では、音響レンズ６０の一部が露出する点で上記第一実施形態と相違する。
図６は、第二実施形態における超音波プローブ１Ａの概略構成を模式的に示した断面図である。
なお、以降の説明にあたり、同一構成については同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
次に、第二実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、固定シート５０の基材７０は、音響レンズ６０の全体を覆ったが、第二実施形態では、音響レンズ６０の一部が露出する点で上記第一実施形態と相違する。
図６は、第二実施形態における超音波プローブ１Ａの概略構成を模式的に示した断面図である。
なお、以降の説明にあたり、同一構成については同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【0035】
本実施形態の超音波プローブ１Ａでは、第一実施形態と同様、超音波デバイス１０と、固定シート５０Ａとを備える。超音波デバイス１０の構成は第一実施形態と同様である。
一方、固定シート５０Ａは、音響レンズ６０と、基材７０Ａとを備え、基材７０Ａは、開口窓７１を備える。
一方、固定シート５０Ａは、音響レンズ６０と、基材７０Ａとを備え、基材７０Ａは、開口窓７１を備える。
【0036】
この開口窓７１は、音響レンズ６０の所定範囲を露出させる。すなわち、本実施形態では、基材７０Ａは、音響レンズ６０の全体を覆うものではなく、開口窓７１において、音響レンズ６０が＋Ｚ側に露出する。
例えば、図６では、音響レンズ６０は、第一実施形態と同様、シリンドリカル形状を有し、Ｙ軸に沿った中心軸が頂部６０Ａとなる凸状に形成される。そして、開口窓７１は、音響レンズ６０の頂部６０Ａを中心として、±Ｘ方向に所定寸法の範囲が露出される。
例えば、図６では、音響レンズ６０は、第一実施形態と同様、シリンドリカル形状を有し、Ｙ軸に沿った中心軸が頂部６０Ａとなる凸状に形成される。そして、開口窓７１は、音響レンズ６０の頂部６０Ａを中心として、±Ｘ方向に所定寸法の範囲が露出される。
【0037】
第一粘着層５３は、基材７０Ａの＋Ｚ側の面に形成される。つまり、図６の例では、第一粘着層５３は、音響レンズ６０の＋Ｚ側面には設けられず、音響レンズ６０の頂部６０Ａを中心とした所定範囲は、生体に対して直接接触する。
【0038】
このような超音波プローブ１Ａでは、第一実施形態と同様、固定シート５０Ａを超音波デバイス１０に固定した後、第一粘着層５３を露出させる。そして、第一粘着層５３の開口窓７１に音響ジェルを充填して、生体に対して第一粘着層５３を貼着する。これにより、開口窓７１と音響レンズ６０との間のすきまに空気層が形成される不都合を抑制でき、かつ、音響レンズ６０から基材７０Ａや第一粘着層５３を介さずに生体に超音波を送信できる。なお、開口窓７１への音響ジェルの充填は必須ではなく、例えば体内組織に超音波プローブ１Ａを直接貼着する場合等では、体液が音響ジェルの代わりとなるので、音響ジェルを用いる必要がない。
【0039】
また、図７は、第二実施形態における他の超音波プローブ１Ｂの構成を模式的に示す断面図である。
図７に示すように、第一粘着層５３は、基材７０Ａ及び音響レンズ６０の＋Ｚ側の全体を覆って設けられていてもよい。この場合、生体と固定シート５０Ａとの間に粘着ジェルを充填する必要がない。
図７に示すように、第一粘着層５３は、基材７０Ａ及び音響レンズ６０の＋Ｚ側の全体を覆って設けられていてもよい。この場合、生体と固定シート５０Ａとの間に粘着ジェルを充填する必要がない。
【0040】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態では、音響レンズ６０は、シリンドリカル形状を有し、基材７０Ａは、音響レンズ６０の所定の範囲を露出させる開口窓７１を有する。
これにより、音響レンズ６０の一部が開口窓７１から生体側に露出する。このため、基材７０により音響レンズ６０が覆われないため、超音波をより効率よく生体に伝搬させることができる。
本実施形態では、音響レンズ６０は、シリンドリカル形状を有し、基材７０Ａは、音響レンズ６０の所定の範囲を露出させる開口窓７１を有する。
これにより、音響レンズ６０の一部が開口窓７１から生体側に露出する。このため、基材７０により音響レンズ６０が覆われないため、超音波をより効率よく生体に伝搬させることができる。
【0041】
［第三実施形態］
次に第三実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、第一面５１、つまり基材７０の＋Ｚ側の面は、平坦面であるが、第三実施形態では、凹部を有する点で上記第一実施形態と相違する。
図８は、第三実施形態の超音波プローブ１Ｃの概略構成を模式的に示した断面図である。
次に第三実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、第一面５１、つまり基材７０の＋Ｚ側の面は、平坦面であるが、第三実施形態では、凹部を有する点で上記第一実施形態と相違する。
図８は、第三実施形態の超音波プローブ１Ｃの概略構成を模式的に示した断面図である。
【0042】
本実施形態では、図８に示すように、基材７０Ｂは、＋Ｚ側の第一面５１にＺ方向から見て音響レンズ６０と重なる位置に、音響レンズ６０側に凹状となる凹部７２が設けられる。
この凹部７２は、音響ジェルの充填位置である。つまり、本実施形態では、超音波プローブ１Ｃを生体に固定する場合に、凹部７２に対して音響ジェルを充填した上で固定シート５０を第一粘着層５３により生体に固定する。この場合、第二実施形態の図６に比べて、凹部７２が設けられることで、音響ジェルを保持することができ、音響ジェルが流れ出る不都合を抑制できる。
この凹部７２は、音響ジェルの充填位置である。つまり、本実施形態では、超音波プローブ１Ｃを生体に固定する場合に、凹部７２に対して音響ジェルを充填した上で固定シート５０を第一粘着層５３により生体に固定する。この場合、第二実施形態の図６に比べて、凹部７２が設けられることで、音響ジェルを保持することができ、音響ジェルが流れ出る不都合を抑制できる。
【0043】
また、図９は、第三実施形態における他の超音波プローブ１Ｄの構成を模式的に示す断面図である。
図８に示す例では、基材７０Ｂは、音響レンズ６０の全体を覆い、凹部７２の底部が、Ｚ方向から見て音響レンズ６０と重なる位置で、音響レンズ６０を覆う。
これに対して、図９に示す基材７０Ｃのように、凹部７２の底部に底部開口窓７２１が設けられ、第二実施形態のように、音響レンズ６０が凹部７２から露出する。
図８に示す例では、基材７０Ｂは、音響レンズ６０の全体を覆い、凹部７２の底部が、Ｚ方向から見て音響レンズ６０と重なる位置で、音響レンズ６０を覆う。
これに対して、図９に示す基材７０Ｃのように、凹部７２の底部に底部開口窓７２１が設けられ、第二実施形態のように、音響レンズ６０が凹部７２から露出する。
【0044】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態では。基材７０Ｂ，７０Ｃは、Ｚ方向から見た場合に、音響レンズ６０と重なる領域に、生体に対向する側から音響レンズ６０側に凹状となる凹部７２を有する。そして、第一粘着層５３は、基材７０Ｂ、７０Ｃのうち凹部７２が設けられない部分を覆う。
これにより、固定シート５０を生体に貼着する場合に、凹部７２に音響ジェルを充填して超音波プローブ１Ｃを生体に固定することができる。したがって、第一粘着層５３として音響インピーダンスを考慮する必要がなく、固定シート５０の設計自由度を向上させることができる。
本実施形態では。基材７０Ｂ，７０Ｃは、Ｚ方向から見た場合に、音響レンズ６０と重なる領域に、生体に対向する側から音響レンズ６０側に凹状となる凹部７２を有する。そして、第一粘着層５３は、基材７０Ｂ、７０Ｃのうち凹部７２が設けられない部分を覆う。
これにより、固定シート５０を生体に貼着する場合に、凹部７２に音響ジェルを充填して超音波プローブ１Ｃを生体に固定することができる。したがって、第一粘着層５３として音響インピーダンスを考慮する必要がなく、固定シート５０の設計自由度を向上させることができる。
【0045】
［変形例］
なお、本発明は上述の各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
なお、本発明は上述の各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
【0046】
［変形例１］
上記実施形態では、筐体２０の貼着面２１と、超音波素子３０の送受信面３０Ａと、が同一平面状にある例を示したが、これに限定されない。
図１０は、変形例１に係る超音波プローブ１Ｅの概略構成を模式的に示した断面図である。図１１は、変形例１に係る他の超音波プローブ１Ｆの概略構成を模式的に示した断面図である。
例えば、図１０に示すように、貼着面２１に対して、送受信面３０Ａが生体から遠くに位置し、凹状となる形状であってもよい。また、図１１に示すように、貼着面２１に対して、送受信面３０Ａが生体側に突出していてもよい。いずれの場合でも、貼着面２１と送受信面３０Ａとの段差が第二粘着層５４の厚みの半値以内であれば、図１０及び図１１に示すように、第二粘着層５４の変形により超音波デバイス１０と固定シート５０との間への気泡の進入を抑制しつつ、超音波デバイス１０に固定シート５０を貼着できる。
上記実施形態では、筐体２０の貼着面２１と、超音波素子３０の送受信面３０Ａと、が同一平面状にある例を示したが、これに限定されない。
図１０は、変形例１に係る超音波プローブ１Ｅの概略構成を模式的に示した断面図である。図１１は、変形例１に係る他の超音波プローブ１Ｆの概略構成を模式的に示した断面図である。
例えば、図１０に示すように、貼着面２１に対して、送受信面３０Ａが生体から遠くに位置し、凹状となる形状であってもよい。また、図１１に示すように、貼着面２１に対して、送受信面３０Ａが生体側に突出していてもよい。いずれの場合でも、貼着面２１と送受信面３０Ａとの段差が第二粘着層５４の厚みの半値以内であれば、図１０及び図１１に示すように、第二粘着層５４の変形により超音波デバイス１０と固定シート５０との間への気泡の進入を抑制しつつ、超音波デバイス１０に固定シート５０を貼着できる。
【0047】
図１２は、変形例１に係るさらに他の超音波プローブ１Ｇの概略構成を模式的に示した断面図である。
図１２に示すように、送受信面３０Ａが、貼着面２１に対して、第二粘着層５４の厚み以上に生体から離れた位置にある場合、送受信面３０Ａと貼着面２１との段差部分に充填剤３０Ｂを充填する。これにより、貼着面２１及び充填剤３０Ｂの＋Ｚ側の面が同一平面となり、第二粘着層５４を貼着する際の気泡の混入を抑制できる。
図１２に示すように、送受信面３０Ａが、貼着面２１に対して、第二粘着層５４の厚み以上に生体から離れた位置にある場合、送受信面３０Ａと貼着面２１との段差部分に充填剤３０Ｂを充填する。これにより、貼着面２１及び充填剤３０Ｂの＋Ｚ側の面が同一平面となり、第二粘着層５４を貼着する際の気泡の混入を抑制できる。
【0048】
［変形例２］
上記実施形態では、超音波素子３０として、振動板３２に圧電素子３３を配置し、圧電素子３３により、振動板３２の振動部３２Ａを振動させることで、超音波を送信する構成を例示した。これに対して、超音波素子３０として、圧電体に電圧を印加して、圧電体自体を振動させる構成としてもよい。
上記実施形態では、超音波素子３０として、振動板３２に圧電素子３３を配置し、圧電素子３３により、振動板３２の振動部３２Ａを振動させることで、超音波を送信する構成を例示した。これに対して、超音波素子３０として、圧電体に電圧を印加して、圧電体自体を振動させる構成としてもよい。
【0049】
［変形例３］
上記実施形態では、音響レンズ６０として、シリンドリカル形状を有し、送受信面３０Ａから送信された超音波を生体の所定深さ位置に収束させる例を示した。これに対して、音響レンズ６０として、超音波を発散させる構成、つまり凹形状の音響レンズを設けてもよい。言い換えると、生体内から送信された超音波を超音波素子３０に収束させる。
この場合、超音波プローブを、超音波受信用のプローブとして機能させてもよい。
上記実施形態では、音響レンズ６０として、シリンドリカル形状を有し、送受信面３０Ａから送信された超音波を生体の所定深さ位置に収束させる例を示した。これに対して、音響レンズ６０として、超音波を発散させる構成、つまり凹形状の音響レンズを設けてもよい。言い換えると、生体内から送信された超音波を超音波素子３０に収束させる。
この場合、超音波プローブを、超音波受信用のプローブとして機能させてもよい。
【0050】
［変形例４］
上記実施形態では、固定シート５０は、超音波デバイス１０に対して第二粘着層５４によって着脱自在に固定される例を示したが、これに限定されない。
例えば、固定シート５０は、超音波デバイス１０に対して、接合層等によって強固に接合されていてもよい。
上記実施形態では、固定シート５０は、超音波デバイス１０に対して第二粘着層５４によって着脱自在に固定される例を示したが、これに限定されない。
例えば、固定シート５０は、超音波デバイス１０に対して、接合層等によって強固に接合されていてもよい。
【0051】
［変形例５］
上記実施形態では、固定部２４を、筐体２０に対して固定シート５０を位置決めするためのアライメント部として機能させてもよい旨を説明した。これに対して、固定部２４とは別のアライメント部をさらに設ける構成としてもよい。
つまり、上記実施形態では、固定シート５０が筐体２０の貼着面２１から側面２３に亘って貼着され、固定部２４に係合される構成例であるが、固定シート５０は、筐体２０の貼着面２１のみに貼着される構成としてもよい。この場合、筐体２０と固定シート５０との位置合わせを行うためのアライメント部を、貼着面２１に設けることがより好ましい。
図１３は、変形例５に係る超音波プローブ１ＨをＺ方向から見た図である。
例えば、図１３の超音波プローブ１Ｈでは、アライメント部２４Ａは、貼着面２１に設けられている。この場合、貼着面２１、及び、固定シート５０の基材７０の第二面５２のいずれか一方に係合突起を設け、他方に係合凹部を設ける構成としてもよい。
上記実施形態では、固定部２４を、筐体２０に対して固定シート５０を位置決めするためのアライメント部として機能させてもよい旨を説明した。これに対して、固定部２４とは別のアライメント部をさらに設ける構成としてもよい。
つまり、上記実施形態では、固定シート５０が筐体２０の貼着面２１から側面２３に亘って貼着され、固定部２４に係合される構成例であるが、固定シート５０は、筐体２０の貼着面２１のみに貼着される構成としてもよい。この場合、筐体２０と固定シート５０との位置合わせを行うためのアライメント部を、貼着面２１に設けることがより好ましい。
図１３は、変形例５に係る超音波プローブ１ＨをＺ方向から見た図である。
例えば、図１３の超音波プローブ１Ｈでは、アライメント部２４Ａは、貼着面２１に設けられている。この場合、貼着面２１、及び、固定シート５０の基材７０の第二面５２のいずれか一方に係合突起を設け、他方に係合凹部を設ける構成としてもよい。
【0052】
また、アライメント部２４Ａとしては、また、係合突起に係合凹部を係合させる構成に限定されない。例えば、基材が透明部材により構成されている場合、筐体２０に第一アライメントマークを設け、固定シート５０に第二アライメントマークを設け、音響レンズ６０が送受信面３０Ａに対向する位置に配置された時に、第一アライメントマークと第二アライメントマークとが一致するように構成してもよい。この場合、目視により第一アライメントマークと第二アライメントマークとが一致するように固定シート５０を位置決めする。その他、いかなる方法により、固定シート５０を超音波デバイス１０に位置決めしてもよい。
【0053】
［本開示のまとめ］
本開示の一態様の超音波プローブは、超音波を送信する超音波デバイスと、前記超音波デバイスの、超音波の送信面に設けられて測定対象に接する音響シートと、を備え、前記音響シートは、前記送信面から出力された超音波を所定の方向に導く音響レンズと、前記音響レンズの少なくとも一部を覆い、前記測定対象との音響インピーダンスの差が所定の閾値未満となる基材と、少なくとも前記基材の前記測定対象に対向する第一面に設けられて、前記音響シートを前記測定対象に対して着脱可能に固定する第一固定部と、を備える。
本開示の一態様の超音波プローブは、超音波を送信する超音波デバイスと、前記超音波デバイスの、超音波の送信面に設けられて測定対象に接する音響シートと、を備え、前記音響シートは、前記送信面から出力された超音波を所定の方向に導く音響レンズと、前記音響レンズの少なくとも一部を覆い、前記測定対象との音響インピーダンスの差が所定の閾値未満となる基材と、少なくとも前記基材の前記測定対象に対向する第一面に設けられて、前記音響シートを前記測定対象に対して着脱可能に固定する第一固定部と、を備える。
【0054】
本態様では、超音波デバイスと測定対象との間に音響シートが介在して、当該音響シートを構成する音響レンズ、基材、及び第一固定部層は、それぞれ、測定対象との音響インピーダンスの差が近い。音標インピーダンスの差が近いとは、例えば、音の強さの反射率が所定値未満となるように構成されていることを意味する。これにより、超音波プローブで送受信される超音波が、測定対象との間に介在する音響シートによって阻害される不都合が抑制され、測定対象に対して高い伝搬効率で超音波を送信することができる。
【0055】
本態様の超音波プローブにおいて、前記音響シートは、前記超音波デバイスに対向する第二面に、当該音響シートを前記超音波デバイスに着脱可能に固定する第二固定部を備えることが好ましい。
これにより、超音波デバイスに対して貼着する音響シートを交換することができる。つまり、測定対象に対して接触する音響シートを、超音波プローブの使用毎に交換することが可能であり、測定対象として生体を対象とする場合に、衛生的に超音波プローブを使用することができる。
また、音響レンズの超音波の送信方向が異なる複数の音響シートを用意しておけば、測定対象の測定深度や、超音波プローブの使用目的に応じた音響レンズの音響シートを適宜選択して使用することができる。つまり、１つの超音波プローブを様々な測定深度での測定に使用することができる。
これにより、超音波デバイスに対して貼着する音響シートを交換することができる。つまり、測定対象に対して接触する音響シートを、超音波プローブの使用毎に交換することが可能であり、測定対象として生体を対象とする場合に、衛生的に超音波プローブを使用することができる。
また、音響レンズの超音波の送信方向が異なる複数の音響シートを用意しておけば、測定対象の測定深度や、超音波プローブの使用目的に応じた音響レンズの音響シートを適宜選択して使用することができる。つまり、１つの超音波プローブを様々な測定深度での測定に使用することができる。
【0056】
本態様の超音波プローブにおいて、前記基材は、前記音響レンズの全体を覆うことが好ましい。
これにより、基材の測定対象側の第一面を平坦面に形成できる。このような構成では、音響ジェル等を用いずとも、音響レンズと基材との間に気泡が混入することなく、高い伝搬効率で超音波を測定対象内に送信することができる。
これにより、基材の測定対象側の第一面を平坦面に形成できる。このような構成では、音響ジェル等を用いずとも、音響レンズと基材との間に気泡が混入することなく、高い伝搬効率で超音波を測定対象内に送信することができる。
【0057】
本態様の超音波プローブにおいて、前記第一固定部は、前記基材の前記第一面の全体を覆うことが好ましい。
上記態様のように、音響レンズの全体を基材で覆う場合、基材の測定対象側の第一面を平坦面にできる。そして、当該第一面の全体を覆うように第一固定部を設けることで、音響シートを測定対象に固定する場合に、音響シートと測定対象との間での気泡の混入をより抑制できる。
上記態様のように、音響レンズの全体を基材で覆う場合、基材の測定対象側の第一面を平坦面にできる。そして、当該第一面の全体を覆うように第一固定部を設けることで、音響シートを測定対象に固定する場合に、音響シートと測定対象との間での気泡の混入をより抑制できる。
【0058】
本態様の超音波プローブにおいて、前記基材は、前記送受信面に直交する方向から見た場合に、前記音響レンズと重なる領域に、前記測定対象に対向する側から前記音響レンズ側に凹状となる凹部を有し、前記第一固定部は、前記基材のうち前記凹部が設けられない部分を覆う構成としてもよい。
本態様では、凹部に測定対象との音響インピーダンスが近い音響ジェルを充填して超音波プローブを測定対象に固定することができる。この場合、第一固定部と測定対象との音響インピーダンスの差を考慮する必要がなく、第一固定部の素材選択の自由度を向上できる。
本態様では、凹部に測定対象との音響インピーダンスが近い音響ジェルを充填して超音波プローブを測定対象に固定することができる。この場合、第一固定部と測定対象との音響インピーダンスの差を考慮する必要がなく、第一固定部の素材選択の自由度を向上できる。
【0059】
本態様の超音波プローブにおいて、前記音響レンズは、シリンドリカル形状を有し、前記基材は、前記音響レンズの所定の範囲を露出させる開口窓を有する構成としてもよい。
本態様では、シリンドリカル形状の音響レンズを測定対象に押圧して超音波プローブを固定してもよく、当該音響レンズと測定対象との間に音響ジェルを充填して超音波プローブを固定してもよく、音響レンズを覆うように第一固定部を設ける構成としてもよい。いずれの場合も、測定対象と基材との音響インピーダンスの差を考慮する必要がなく、基材の素材選択の自由度を向上できる。
本態様では、シリンドリカル形状の音響レンズを測定対象に押圧して超音波プローブを固定してもよく、当該音響レンズと測定対象との間に音響ジェルを充填して超音波プローブを固定してもよく、音響レンズを覆うように第一固定部を設ける構成としてもよい。いずれの場合も、測定対象と基材との音響インピーダンスの差を考慮する必要がなく、基材の素材選択の自由度を向上できる。
【0060】
本態様の超音波プローブにおいて、前記筐体は、前記送信面に対向する位置に前記音響レンズが配置されるように、前記音響シートを位置決めするアライメント部を備えることが好ましい。
これにより、超音波デバイスに対して、音響シートを適正に位置決めして固定することができる。
これにより、超音波デバイスに対して、音響シートを適正に位置決めして固定することができる。
【0061】
本態様の超音波プローブにおいて、前記超音波デバイスは、前記送信面を有し、かつ当該送信面から超音波を送信する超音波素子と、前記超音波素子を収納する筐体と、を備え、前記超音波素子は、前記送信面を有する振動板と、前記振動板に設けられる圧電素子とを備え、前記圧電素子の駆動により前記振動板を振動させて前記送信面から超音波を送信することが好ましい。
本態様のように、超音波デバイスが、振動板と、振動板上の圧電素子とを備える構成では、薄型の超音波デバイスを構成でき、超音波プローブの小型化を図れる。また、振動板の送信面を窓部から露出させる構成とすることで、窓部に対応した設けられた音響レンズに超音波を直接伝搬させることができ、高い伝搬効率で強い超音波を送信することができる。
本態様のように、超音波デバイスが、振動板と、振動板上の圧電素子とを備える構成では、薄型の超音波デバイスを構成でき、超音波プローブの小型化を図れる。また、振動板の送信面を窓部から露出させる構成とすることで、窓部に対応した設けられた音響レンズに超音波を直接伝搬させることができ、高い伝搬効率で強い超音波を送信することができる。
【符号の説明】
【0062】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ…超音波プローブ、１０…超音波デバイス、２０…筐体、２１…貼着面、２２…窓部、２３…側面、２４，２４Ａ…アライメント部、３０…超音波素子、３０Ａ…送受信面、３０Ｂ…充填剤、５０，５０Ａ…固定シート（音響シート）、５１…第一面、５２…第二面、５３…第一粘着層（第一固定部）、５４…第二粘着層（第二固定部）、６０…音響レンズ、６０Ａ…頂部、７０，７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ…基材、７１…開口窓、７２…凹部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】