[發明專利]超聲波振子元件及超聲波內窺鏡

有效

• 申請號: 201380057959.2
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN104823462B
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 松本一哉;若琳勝裕
• 申請（專利權）人: 奧林巴斯株式會社
• 主分類號: H04R19/00
• 分類號: H04R19/00;A61B8/12;H01L29/84
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 徐殿軍

超聲波振子元件(20)具備由基板(11)和由多個單元(10)構成的單元群(10Z)，所述多個單元(10)分別具有配設在基板(11)之上的下部電極(12)和包括隔著腔體(14H)而與下部電極(12)對置配置的上部電極(16)的膜片(18)、以及通過支承膜片(18)而形成腔體(14H)的多個柱(14)，多個單元(10)各自的腔體(14H)相互連通。

技術領域

本發明涉及具備由多個靜電電容型的超聲波振子單元(以下也稱作“單元”)構成的單元群的超聲波振子元件(以下也稱作“元件”)以及具備在前端部配設有上述超聲波振子元件的插入部的超聲波內窺鏡。

背景技術

向體內照射超聲波、根據回波信號將體內的狀態圖像化而進行診斷的超聲波診斷法正在普及。作為在超聲波診斷法中使用的醫療裝置之一，有超聲波內窺鏡。超聲波內窺鏡在向體內導入的插入部的前端硬性部上配設有元件。元件具有將電信號變換為超聲波而向體內發送、此外將在體內反射的超聲波接收而變換為電信號的功能。

在目前的許多元件中，主要使用含有對環境影響大的鉛的陶瓷壓電材料、例如PZT(鋯鈦酸鉛)等。對此，使用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微機電系統)技術制造的、具有由在材料中不含鉛的靜電電容型超聲波振子(Capacitive Micro－machinedUltrasonic Transducer；以下稱作“c－MUT”)構成的多個單元的元件的開發正在進展。

例如，在美國專利第6854338號說明書中公開了圖1～圖3所示的元件120。如作為俯視圖的圖1所示，元件120具有作為超聲波收發的基本單位的25個由c－MUT構成的單元110。

圖2是元件120的1個單元110的剖視圖，圖3是圖1所示的元件120的4個單元110的局部分解圖，由虛線表示的正方形表示1個單元110的專用區域，換言之表示單元110的平面觀察形狀。另外，以下將平面觀察形狀簡稱作形狀。單元110的形狀可以看作正方形。

如圖2及圖3所示，單元110具有隔著腔體114H而與兼作下部電極112的導電性基板111對置配置的上部電極116。上部電極116的腔體114H的正上方的區域構成進行超聲波振動的膜片118。腔體114H由形成于絕緣層114的貫通孔形成。腔體114H是不與外部連通的密封的空間。

單元110中，當在下部電極112與上部電極116之間施加驅動信號，則膜片118振動而產生超聲波。利用當超聲波從外部入射則膜片118變形而電極間的靜電電容變化這一情況，將超聲波變換為電信號。由“(膜片118的面積)/(單元110的面積)”表示的開口率越大，元件120的收發靈敏度越高。

但是，在正方形的具有單元110的元件120中，圓形的腔體114H的正上方的膜片118以外的區域是不對超聲波的收發做出貢獻的不敏感區域。例如不敏感區域的電極間的靜電電容成為在超聲波接收時不變化的所謂寄生電容。

在元件120中，由于不敏感區域較大而開口率較小，所以得到較高的收發靈敏度是不容易的。

發明內容

發明要解決的課題

本發明的目的是提供一種收發靈敏度較高的超聲波振子元件及具備上述超聲波振子元件的超聲波內窺鏡。

用于解決課題的手段

本發明的技術方案的超聲波振子元件具備：基板；單元群，由多個超聲波振子單元構成，所述多個超聲波振子單元分別具有配設在上述基板之上的下部電極和包括隔著腔體而與上述下部電極對置配置的上部電極的膜片、以及通過支承上述膜片而形成上述腔體的多個柱，所述多個超聲波振子單元各自的上述腔體相互連通；上述膜片被6根以上且16根以下的上述多個柱支承，各個柱將鄰接的多個超聲波振子單元的膜片支承。