以下添付図面を参照しながら、本発明に� ��る超音波探触子及びこれを用いた超音波診� ��装置の好適な実施形態について詳細に説明� ��る。尚、以下の説明及び添付図面において� ��略同一の機能構成を有する構成要素につい� ��は、同一の符号を付することにより重複説� ��を省略することにする。

 最初に、図1を参照しながら、超音波診断 装置1の構成について説明する。

 図1は、超音波診断装置1の構成図である。 
 本発明に係る超音波診断装置1は、超音波探 触子2と、送信手段3と、バイアス手段4と、受 信手段5と、整相加算手段6と、画像処理手段7 と、表示手段8と、制御手段9と、操作手段10� �から構成される。

 超音波探触子2は、被検体に接触させて被 検体との間で超音波を送受波するものである 。超音波探触子2から超音波が被検体に射出� �れ、被検体から発生した反射エコー信号が� �音波探触子2により受波される。

 送信手段3及びバイアス手段4は、超音波� �触子2内に相対して配置された電極にバイア� ��電圧を印加するとともに、駆動信号を重畳� ��て印加し、超音波を発信するためのもので� ��る。

 受信手段5は、超音波探触子2への反射エコ� �信号を受信するものである。 
 受信手段5は、さらに、受信した反射エコー 信号に対してアナログデジタル変換等の処理 も行う。

 整相加算手段6は、受信された反射エコー 信号を整相加算する装置である。

 画像処理手段7は、整相加算された反射エ コー信号に基づいて診断画像(例えば、断層� �や血流像)を生成するする装置である。

 表示手段8は、画像処理手段7で生成され� �診断画像を表示する表示装置である。

 制御手段9は、上述した各構成要素を制御 する装置である。

 操作手段10は、制御手段9に例えば、診断� ��始の合図等の指示を与える装置である。操� ��手段10は、例えば、トラックボールやキー� �ードやマウス等の入力機器である。

 次に、図2~図4を参照しながら、超音波探触� ��2について説明する。 
 図2は、超音波探触子2の構成図である。図2� ��、超音波探触子2の斜視図であり、一部に破 断面図となっている。ただし、図の向かって 上側が被検体に接触され、超音波が送信され る方向である。

 超音波探触子2は、cMUTチップ20を備える。 cMUTチップ20は、複数の振動子21-1、振動子21-2� ��・・・が短柵状に配列された1次元アレイ型 の振動子群である。振動子21-1、振動子21-2、� ��・・には、複数の振動要素28が配設される� �尚、図2で示されたものはリニア型探触子で� ��るが、2次元アレイ型やコンベックス型等の 他の形態の振動子群を用いてもよい。

 cMUTチップ20の背面側(図の向かって下側)� �は、バッキング層22が設けられる。cMUTチッ� �20の超音波射出側には、音響レンズ26が設け� ��れる。cMUTチップ20及びバッキング層22など� �、超音波探触子カバー25に格納される。

 cMUTチップ20では、バイアス手段4によるバ イアス電圧が印加の基に、送信手段3からの� �動信号が超音波に変換され、変換された超� �波は被検体に送波される。

 受信手段5は、被検体から発生した超音波 を電気信号に変換して反射エコー信号として 受波する。

 バッキング層22は、cMUTチップ20から背面� �に射出される超音波の伝搬を吸収して、余� �な振動を抑制するための層である。

 音響レンズ26は、cMUTチップ20から送波さ� �る超音波ビームを収束させるレンズである� �音響レンズ26は、所望の焦点距離に基づいて 曲率が定められる。

 尚、音響レンズ26とcMUTチップ20との間に� �ッチング層を設けてもよい。マッチング層� �、cMUTチップ20及び被検体の音響インピーダ� �スを整合させて、超音波の伝送効率を向上� �せる層である。

 図3は、図2における振動子21の構成図である 。 
 振動子21-1、21-2、・・・を構成する複数の� �動要素28の被検体側には、上部電極46-1、46-2� ��・・・が配置され、長軸方向Xに複数個に分 割されて振動子21毎に結線される。すなわち� ��上部電極46-1、上部電極46-2、・・・は、長� �方向Xに並列配置される。

 振動子21を構成する複数の振動要素28の被 検体と反対側には下部電極(48-1~48-4)が配置さ� ��、短軸方向Yに複数個(図3では4列)に分割さ� �て結線される。すなわち、下部電極48-1、下� ��電極48-2、下部電極48-3、・・・は、短軸方� �Yに並列配置される。

 図4は、図3における振動要素28一個を側面 から見た構成図(断面図)である。

 振動要素28は、基板40、膜体44、膜体45、� �部電極46、枠体47、下部電極48から構成され� �。振動要素28は、半導体プロセスによる微細 加工により形成される。尚、振動要素28は、c MUTの1素子分に相当する。

 基板40は、シリコンウエハ等の半導体基� �であり、下部電極側に配置されている。

 膜体44及び枠体47は、シリコン化合物等の 半導体化合物から形成される。膜体44は、振� ��要素28の最も被検体側(超音波射出側)に設け られ、枠体47は膜体44の背面(被検体側と反対� ��)に配置される。膜体44と枠体47との間に上� �電極46が設けられる。枠体47と基板40の間に� �膜体45が設けられ、その内部に下部電極48が� ��けられる。枠体47及び膜体45により区画され た内部空間50は、真空状態とされるか、ある� ��は、所定のガスが充填される。

 上部電極46及び下部電極48は、それぞれ、 駆動信号としての交流高周波電圧を供給する 送信手段3と、バイアス電圧として直流電圧� �印加するバイアス手段4とに接続される。

 超音波を送波する場合には、振動要素28� �上部電極46及び下部電極48に、直流のバイア� ��電圧(Va)が印加され、バイアス電圧(Va)によ� �電界が発生する。発生した電界により膜体44 に張力が発生して所定の電気機械結合係数(Sa )になる。送信手段3から上部電極46に駆動信� �が供給されると、電気機械結合係数(Sa)に基� ��いた強度の超音波が膜体44から射出される� �

 また、振動要素28の上部電極46及び下部電 極48に、別の直流のバイアス電圧(Vb)が印加さ れると、バイアス電圧(Vb)により電界が発生� �る。発生した電界により膜体44に張力が発生 して所定の電気機械結合係数(Sb)になる。送� �手段3から上部電極46に駆動信号が供給され� �と、電気機械結合係数(Sb)に基づいた強度の� ��音波が膜体44から射出される。

 ここで、バイアス電圧が「Va<Vb」の場� �には、電気機械結合係数は「Sa<Sb」となる 。

 一方、超音波を受波する場合には、被検� ��から発生した反射エコー信号により膜体44� �励起されて内部空間50の容量が変化する。こ の内部空間50の変化の量が、電気信号として� ��部電極46を介して検出される。

 尚、振動要素28の電気機械結合係数は、� �体44に負荷される張力により決定される。従 って、振動要素28に印加するバイアス電圧の� ��きさを変えて膜体44の張力を制御すれば、� �一振幅の駆動信号が入力される場合であっ� �も、振動要素28から射出される超音波の強度 (あるいは音圧、振幅)を変化させることがで� ��る。

 次に、図5及び図6を参照しながら、本発明� �実施例1について説明する。 
 図5は、実施例1に係る超音波探触子2を示す� ��である。図5は、図2の超音波探触子2の平面A 断面図である。 
 図5によれば、音響レンズ26の背面(被検体の 配置される方向と反対側、バッキング層側)� �、cMUTチップ20がその中に配置されるように� �部を有している。この凹部には、cMUTチップ2 0とフレキシブル基板72との接続部分(ワイヤ� �止樹脂88)が嵌合される。

 cMUTチップ20は、接着層70を介してバッキ� �グ層22の上面に接着される。バッキング層22� ��上面周縁から四方側面に渡って、フレキシ� ��ル基板72(Flexible Printed Circuits: FPC)が設けら れる。フレキシブル基板72は、接着層71を介� �てバッキング層22の上面周縁に接着される。

 接着層70及び接着層71は、例えば、エポキ シ樹脂からなる接着剤である。接着層70及び� ��着層71の層厚を任意に調整して、cMUTチップ2 0及びフレキシブル基板72の高さ方向位置を調 整することができる。

 フレキシブル基板72とcMUTチップ20とは、� �イヤ86を介して電気的に接続される。ワイヤ 86は、ワイヤボンディング方式により接続さ� ��る。ワイヤ86としては、Auワイヤ等を用いる ことができる。ワイヤ86の周囲には、ワイヤ� ��止樹脂88が充填される。

 音響レンズ26は、接着層90を介してcMUTチ� �プ20の上面に接着される。音響レンズ26の材� ��としては、例えば、シリコンゴムが用いら� ��る。接着層90の材質に関しては、音響レン� �26と類似の材質(例えば、シリコン)とするこ� ��が望ましい。

 音響レンズ26の上面は、超音波が射出さ� �る領域である少なくとも領域23の範囲内にお いて、超音波照射方向に凸状である。cMUTチ� �プ20には、少なくとも領域23に対応する範囲� ��に、振動要素28が配置される。音響レンズ26 の超音波射出側(被検体側に)凸状の部分から� ��音波が照射される。

 超音波探触子カバー25は、超音波探触子2� ��四方側面に設けられる。超音波探触子カバ� ��25は、音響レンズ26の四方側面に固定される 。検者は、手で超音波探触子カバー25を把持� ��て超音波探触子2を操作する。

 図6は、超音波探触子2の配線を示す図であ� �。 
 cMUTチップ20の基板40は、バッキング層22の上 面に固定される。フレキシブル基板72は、バ� ��キング層22の上面周縁に固定される。

 フレキシブル基板72には、紙面上下で対� �なる信号パターン38-1~信号パターン38-n及び� �面左右で対になる信号パターン41-1~信号パタ ーン41-4が配設される。

 上部電極46-1~上部電極46-nは、信号パター� ��38-1~信号パターン38-nに接続される。下部電� ��48-1~下部電極48-4は、信号パターン41-1~信号� �ターン41-4に接続される。隣接する下部電極4 8-1~下部電極48-4間は互いに、絶縁される。

 上部電極46及び下部電極48は、それぞれ、 ワイヤ86を介してワイヤボンディング方式に� ��りフレキシブル基板72に接続される。

 尚、下部電極48-1~下部電極48-4の形状は、� ��動要素28の形状(例えば、六角形)に応じた形 状(例えば、波形)とすることが望ましい。こ� ��により、各振動要素28を下部共通電極48-1~下 部共通電極48-4のいずれかのみに対応させて� �置することができる。

 また、下部電極48-1~下部電極48-4が4個配設 されるが、数はこれに限られない。

 また、信号パターン38-1~信号パターン38-n� ��紙面上下に対にして設けられ、信号パター� ��48-1~信号パターン48-4は紙面左右に対にして� ��けられるものとして説明したが、これに限� ��れず、対にせずに片方だけでもよい。

 また、信号パターンと上部電極又は下部� ��極とがワイヤボンディング方式により接続� ��れるものとして説明したが、これに限られ� ��、パッド同士で接続するフリップチップボ� ��ディング方式を用いてもよい。