JPH02501611A - 複数の圧電素子からなる棒状体を備える超音波装置用プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 複数の圧電素子からなる棒状体を備える超音波装置用プローブ本発明は、複数の 圧電素子からなる棒状体を備える超音波装置用プローブに関するものである。本 発明は特に医学の分野に応用され、この分野では、検査している人体の内部組織 の構造に関する画像を獲得して診断を行うのに超音波エコーグラフ装置が使用さ れている。しかし、本発明は、圧電素子とこの圧電素子が属するプローブの制御 回路の間の電気的接続の問題を解決する必要のある他の分野に応用することが可 能である。

エコーグラフは、簡単には、電気信号発生器と、検査する媒質中でこの信号に対 応する機械的振動を与えるための変換プローブとを備えている。放射が停止して いる間、プローブは可逆的に使用することができて、媒質によって後方散乱され た音波信号を受信したり、この信号を電気信号に変換してあとで受信処理手段に 印加したりするのに使われる。様々な理由、特にエコーグラフにより復元される 画像の分解能の問題により、電気−音響信号の周波数は高い。同じ理由で、プロ ーブは、−直線上に並置された複数の変換器で構成されている。各圧電変換素子 は、この素子の互いに反対側の面に位置する２つのメタライズ層を備えている。

これらメタライズ層は、エコーグラフの放射−受信回路に接続する必要がある。

これら素子のサイズは小さく、電気信号をこれら素子に接続するシステムを実現 するのは難しい。

特に、１９８４年１２月３日に出願されたヨーロッパ特許出願第８４３０８３７ ３、４号によると、弾性プリント回路によって支持された電気接続用トラックを 変換素子のメタライズ層に直接にはんだ付けすることにより、各変換素子の端子 に電気信号を印加したり、この端子から電気信号を採取したりすることが可能で あることが公知となっている。弾性プリント回路はあとでプローブの後方に曲げ られ、様々な構成に応じて、プローブは検査している媒質の診察、例えば扇形走 査による診察という特に望ましい用途に対応するようにさらに曲げられる。この 方法には多数の問題点がある。例えば、電気的接続線が棒状体の一方の側の温点 と他方の側の冷点に分配している。このため、この棒状体の中の素子相互の間の クロストークの問題が顕著になる。さらに、素子には隣接した３つの面にメタラ イズ層が形成されており、この素子の２つの面に割り当てられた電気的に互いに 独立な２つのメタライズ層は、このようにして準備された圧電結晶の中に切込み を入れることによって設ける必要がある。この切込みは難しい。隣接した少なく とも２つの面に連続的にメタライズ層が形成された中継ブロックを各変換素子の 両側に取り付けることにより上記の問題点を解決することが考えられた。

従って、中継ブロックは、その１つの面が変換素子の１つの面に電気的に接続さ れ、他方の面がプリント回路のタイプの接続回路に電気的に接続されるようにす ることができる。このプリント回路に対しては、もはや棒状体を曲げる問題はな い。というのは、プリント回路の接続をこの棒状体を曲げた後に行うことができ るからである。

このような場合の１つの実施例が第１図に示されている。次には、接続用ワイヤ で中継ブロックと素子の対応する面同士を接続することが考えられた。しかし、 この微小接続操作を実行するのは難しい。本発明では、圧電素子が変換ブレード によって覆われていることを利用する。このブレードを用いることにより、音波 信号を検査する媒質に適合させることができる。ここでは、このブレードは、こ のブレードが覆っている圧電素子と向かい合った面にメタライズ層が形成されて いるという特徴を有する。さらに、このブレードは圧電素子からはみ出しており 、電気的接続線として機能する中継ブロックも覆っている。

従って、電気信号は単純にプリント回路から中継ブロックに伝達され、ブレード のメタライズ層に伝達され、次いで最後に圧電素子のメタライズ層に伝達される 。

本発明の改良によれば、支持体と素子とブレードの間の機械的−電気的連続性を 保証するため、非導電性接着剤層を使用する。予期されるのとは反対に、非導電 性接着剤層は電気的接続の絶縁スクリーンとはならない。実際、非導電性接着剤 は非常に流動性があるという特徴を有する。従って、この接着剤は極めて薄い厚 さで使用することができる。メタライズ層が粒子状の外観になるというメタライ ズ層の外観上の欠点を利用して、部材のメタライズ層同士の接着の際に十分な圧 力を加えることにより冷間加工したりこれらメタライズ層の間で分子の相互侵入 を実現したりすることができる。このようにして、これら層の間の接続は、接着 剤の存在によって生成した機械的接続部の間に分散している多数の電気的ブリッ ジと考えることができる。

いずれにせよ、導電性または非導電性接着剤によるメタライズ層間の接着は、は んだ付けと比べてメタライズ層が剥離するという余分な危険性がないという利点 をもつ。

そこで、本発明は、複数の圧電素子からなる棒状体を有しており、各素子は支持 体と音響変換ブレードの間に挿入されていると同時に支持体と向かい合う面と対 応するブレードと向かい合う面とにメタライズ層を備えるタイプの超音波装置用 プローブであって、上記ブレードおよび／または上記支持体が、上記素子の対応 するメタライズ層に接続されることになる対向したメタライズ層を備えることを 特徴とするプローブに関する。

本発明は、添付の図面を参照した以下の説明を読むことによりさらによく理解で きよう。しかし、図面は単なる例であって、本発明を限定するものではない。

第１図は、本発明の超音波装置用プローブの斜視図である。

第２図は、第１図の一部を拡大した断面図であり、電気的連続性が簡潔に示され ている。

第１図は、複数の圧電素子からなる棒状体を備える本発明の超音波装置用プロー ブの一部を示している。このプローブは、複数の変換素子２に共通する支持体１ を備えている。変換素子は、分離部３によって相互に隔離されている。各素子は 、音波変換ブレードと呼ばれるブレード４によって覆われており、支持体ならび にブレードと向かい合った面にそれぞれメタライズ層５．６を備えている。本発 明では、支持体とブレードもメタライズ層７．８を備えている。これらメタライ ズ層は、素子のメタライズ層に接続されることになる。好ましい実施態様では、 素子間の電気的接続装置は、各素子の両側に、平行六面体の中継ブロック９また は１０を備えている。これらブロックは、絶縁性材料、例えばセラミックで製造 されており、その表面には１個ごとに電気的に互いに独立な２つのメタライズ層 ＩＬ　Ｌ２が形成されている。各メタライズ層は、例えば真空中での蒸着、また は電着などによって容易に得ることができる。電気信号は、プローブの電気回路 （図示せず）と圧電素子の間を例えばプリント回路１３．１４を介して伝達され る。これらプリント回路のトラック１５または１６は、接続線１７．１Ｂによっ てブロック９き１０の電気的に互いに独立な各側面メタライズ層に接続されてい る。

接続線の接続は、例えばワイヤ１７と１８の端部を熱圧着することにより実現さ れる。この熱圧着によって支持体、素子、またはブレードのメタライズ層に傷が つくことはありえない。というのはこれら要素が相互に接着されているだけだか らである。

本発明の改良例においては、電気信号を一方ではメタライズ層６と８の間および ／または他方ではメタライズ層５と７の間で伝達するために非導電性の接着剤層 １９．２０が存在していることがわかる。第２図は、圧電素子の上面とこの素子 を覆う変換ブレードの下面の間の接続部分Ｐの拡大図である。この図からは、こ れら２つの要素のメタライズ層６と８が完全には滑らかでないことがわかる。そ こで、これら要素の組み立て前に非導電性接着剤層１９を伸ばす。次に、十分な 圧力、例えば約５０ｋｇ重／Ｌ２！を加えると、非常に流動性のあるこの接着剤 が接着面の横にはみ出す。この接着剤は、所定の位置に小さな機械的接続部２１ を残すだけであり、機械的接続部の間には多数の電気的ブリッジ２２が分散され ている。この場合、電気的接続はメタライズ層８と６の間で良好であり、素子２ とブレード４の間の音響カップリングは直接的である。支持体に対しても同様の 操作を行うことができる。

複数の圧電素子からなる棒状体は以下のようにして製造する。

逆Ｔ字形に延びた支持体１の上面にあらかじめメタライズ層を形成した上に、非 導電性接着剤層を用いて、２つの面にメタライズ層が形成されている圧電材料製 の棒状体を載せることが好ましい。次に、支持体の２つの側方突起部２３．２４ の上に、互いに独立な２つのメタライズ層を有するスペーサを位置させる。

この場合も、非導電性接着剤層を挿入することが好ましい。最後に、非導電性接 着剤層を用いて、支持体、圧電素子棒状体、それにスペーサと同じ長さのブレー ドを全体の上に接着する。

このユニットに十分な圧力を加え、接着剤が固まるのを待つ。

固まると、例えばカッターを用いて切込み３を入れ、棒状体を多数の独立な素子 に分割する。切込みは完全ではなく、支持体が全素子に共通に残る。山がった棒 状体を構成するためには、次に支持体１を所望の形状に西げろだけでよい。支持 体は熱変形可能な材料で製造されており、曲げ操作は加熱−冷却サイクルの途中 で行われることが好ましい。

本発明にはさらに予期しない利点がある。非導電性接着剤層を使用しているため 、様々なメタライズ層の間の短絡の危険性を完全になくすことができる。上で引 用した従来技術では、短絡はあらゆるところに拡がる導電性接着剤に起因する可 能性がある。その結果、プローブの製造の歩止まりは本発明では著しく大きくな る。非導電性接着剤は構造体用接着剤であり、従って接着力が非常に強いことが 好ましい。この接着剤はさらに、いわゆる高温接着剤である。すなわちこの接着 剤は低温または室温で非常に安定であるが、使用される（高い）温度では極めて 流動性が大きい。しかし、棒状体中の素子のすべての電気的接続を非導電性接着 剤を用いて行う必要はない。特に、素子のメタライズ層５と支持体のメタライズ 層７の間の接続は、必ずしも非導電性接着剤層を用いて行う必要はない。実際、 この位置では、音響振動の余分な反射は、有効でない方向に、すなわち棒状体の 後方に向かって発生するためにあまり恐れることはない。従ってこの反射はそれ ほど不都合なものではない。

国際調査報告 国際調査報告 ＦＲ８７００４６５ ＳＡ　１９７０３

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．複数の圧電変換素子（２）からなる棒状体を有しており、各素子は支持体（ １）と音響変換ブレード（４）の間に挿入されていると同時に支持体と向かい合 う面と対応するブレードと向かい合う面とにメタライズ層（５、６）を備えるタ イプの超音波装置用プローブであって、上記ブレードおよび／または上記支持体 が、上記素子の対応するメタライズ層に接続されることになる対向したメタライ ズ層（８、７）を備えることを特徴とするプローブ。
2. ２．上記支持体が全素子に共通であることを特徴とする請求項１に記載のプロー ブ。
3. ３．上記メタライズ層の接続が接着（１９、２０）により実現されることを特徴 とする請求項１または２に記載のプローブ。
4. ４．上記ブレードと上記支持体が上記素子の側方にはみ出して（２３、２４）、 各素子の位置で少なくとも１つの電気的接続用の中継部材（９、１０）を締め付 けていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプローブ。
5. ５．上記ブレードまたは上記支持体のメタライズ層と接触するために、上記中継 部材が、少なくとも２つの隣接した面に設けられた少なくとも１つの連続メタラ イズ層（１１、１２）を有する平行六面体を備えることを特徴とする請求項４に 記載のプローブ。
6. ６．上記平行六面体のメタライズ層が、接着剤によって上記ブレードまたは上記 支持体のメタライズ層と接着されていることを特徴とする請求項５に記載のプロ ーブ。
7. ７．上記支持体が熱変形可能であり、曲線状の棒状体を構成するために熱変形さ れることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載のプローブ。
8. ８．電気的連続性を確保するために、非導電性の薄い接着剤層が上記支持体、素 子、ブレードの対応するメタライズ層の間に挿入されていることを特徴とする請 求項１〜７のいずれか１項に記載のプローブ。
9. ９．接着されるべき対応する上記メタライズ層が、互いに冷間加工するのに好ま しい外観を有することを特徴とする請求項８に記載のプローブ。