JPH0472900A

JPH0472900A - 超音波探触子

Info

Publication number: JPH0472900A
Application number: JP2297159A
Authority: JP
Inventors: Koji Taguchi; 耕司田口; Takenao Fujimura; 毅直藤村; Yukihiko Sawada; 之彦沢田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1990-05-11
Filing date: 1990-11-05
Publication date: 1992-03-06
Anticipated expiration: 2016-09-10
Also published as: JP3206915B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、被検体に超音波ビームを照射して深部を超音
波検査する超音波探触子に関する。

〔従来の技術〕

超音波探触子は、圧電素子を励振し被検体に超音波ビー
ムを照射し、反射波を受信し電気信号に変換した後、信
号処理して被検体の深部を超音波検査するのに用いる。

この超音波探触子は従来から種々提案されているが、例
えば特公昭第６０−３１４２９号公報（１）に開示しで
あるように、折り返し電極７０を有する圧電素子７１の
音波発生面に音響整合層７２を設け、その裏面にタング
ステン、鉄等の電気的良導体粒子を混入したゴム、エポ
キシ樹脂等から成るダンピング部材７３を設は効果的に
減衰を図っているものがある（第１６図）。

また、特開昭６１−１４６２４０号公報（２）に開示し
であるものは、音響整合層７４、圧電素子７５、ダンピ
ング部材７６を有する超音波振動子７７にリード線７８
が接続してあり、超音波振動子７７は素子受は台８０を
介してハウジング７９に固定しである。そして、音波放
射面に音啓レンズ８１を設けている（第１７図）。

〔発明が解決しようする課題〕

しかしながら、上記従来の超音波探触子には次のような
不具合がある。先ず、従来例（１）に開示しであるもの
は、圧電素子７Ｉに折り返し電極７０を設けているため
同一面に２つの電極が対向し、絶縁をとるためにはダン
ピング部材を絶縁体としなければならない。したがって
、金属粒子の注入鼠が制限されることとなるという不具
合の外、金属粒子の混合によりグランド側とプラス側の
電気的絶縁をとることが困難で、接触不良等を生じやす
いという不具合がある。

一方、従来例（２）に開示しであるものは超音波振動子
７７にリード線７８を接続してハウジング７９に配設す
るため、生産工程中に断線等のトラブルが生じゃずいと
いう不具合の外、ハウジング７９へ超音波振動子７７を
組み付ける作業が困難で生産性が悪いという不具合があ
る。

本発明は、上記不具合を解決すべく提案されるもので、
信頼性が高く、生産性の高い超音波探触子を提供するこ
とを目的としたものである。

〔課題を解決するための手段および作用〕本発明は、上
記目的を達成するために圧電素子の音波放射面に音響整
合層を設け、圧電素子の反対面側に導電性粒子を混合し
た樹脂材から成るとともに絶縁部材を組み込んだダンピ
ング部材を設けた超音波探触子とし、さらに超音波振動
子を配設する四部と、圧電素子を外部装置に電気的に接
続するためのコードを配設する四部とを形成したハウジ
ングを有する超音波探触子とし、さらに圧電素子を外部
装置に電気的に接続するためのコードを配設する凹部を
形成したダンピング部材を有する超音波探触子としたも
のである。

このようにダンピング部材に減衰効果を付与するために
金属粒子等の音響インピーダンスの異なるものを樹脂に
混入し、配線時の絶縁処理が困難となるようなことがあ
っても、音波放射面側電極とダンピング部材側電極との
ダンピング部材側での絶縁は、絶縁部材によって保持さ
れることとなる。また、音波放射面側の側面電極とダン
ピング部材との絶縁を保持することもできる。

さらにハウジングあるいはダンピング部材に超音波振動
子の各部材を組み付けるための凹部等を形成しであるも
のにおいては、微小な部材の組み付け、配線等の作業を
容易かつ、確実に行える。

（実施例〕第１図は、本発明の第１実施例を示したものである。圧
電素子１には、側面電極２、音波放射面電極３を設ける
とともに、これら電極と圧電素子１の厚み方向において
対応するように、側面電極４、ダンピング部材側電極５
を設けている。音響放射面側電極４の」二面には音響整
合層６を設け、その反対面のダンピング部材側電極５の
表面には樹脂に金属等の導電性微粒子を混合したダンピ
ング部材７を設けている。該ダンピング部材７の圧電素
子１と接合する面側の、前記ダンピング側電極５を設け
てない部分に絶縁部材８を設けて圧電素子ｌと接合する
ようにしている。

このように構成しているので、各電極に電流を供給し圧
電素子１を励振させると、音響整合層６６、−介１，７
て超音波ビームが放射されてゆく。圧電素子１の反対面
からも超音波ビームが放射されるが、この面側にはダン
ピング部材７を設けであるので制振されることとなる。

しかもこのダンピング部材７は、樹脂に音響インピーダ
ンスの異なる金属粒子を混入しているので、効果的に制
振され減衰効果を向上させることができる。

また、このダンピング部材７ばそれ自体力く導電体とな
るので、ダンピング部材面の近傍で２つの電極が近い位
置に設けられたり、超音波振動子が高周波化したりした
場合、電極間の距離によっては配線時の絶縁処理が困難
となるが、絶縁部材８を設けていることにより音波放射
面側の電極３とダンピング部材側の電極５との絶縁が保
たれる。

さらに側面電極２とダンピング部材７間には、絶縁部材
８の厚みＬの距離が保たれているので、圧電素子１の配
線処理を行う場合にダンピング部材７と側面電極２との
電気的接続を防止できることとなる。

第２図は、本発明の第２実施例を示したもので第１実施
例と対応する個所には同一符号を付した（他の実施例に
ついても同様）。本実施例では圧電素子１の音波放射面
に設ける音響整合層６の接合面を、圧電素子１の面積よ
り小さく形成しである。そして圧電素子１の接合面に設
ける音響放射面倒電極３の一部は圧電素子Ｉの面で露出
するようにしであるとともに、圧電素子１と音響整合層
６とが接合している面の一部を非電極部１１としている
。圧電素子１の反対側面には、エポキシ樹脂に重量比が
８０％以」二の金属粒子を混合したダンピング部材７と
、金属粒子を含まない樹脂ブロック９を設けている。そ
して、圧電素子１はダンピング部材７と樹脂ブロック９
とにそれぞれ露出面を残して跨がるとともに、ダンピン
グ部材７との接合面にのめダンピング部材側電極５を設
けている。

したがって、圧電素子１と樹脂ブロック９との接合面に
は非電極部１０を形成するようにしている。

なお、この非電極部１０ば前記非電極部１１と圧電素子
１の巾方向においてほぼ対応する位置に形成しである。

このように構成しているので、電極３．５に線材を接続
する場合は、第３図に示すように電極３に対しては、露
出している電極部に導電性接着剤、半田等の導電性部材
１２を介して線材１３を電気的に接続する。また、電極
５に対してば圧電素子１の端面で露出している電極５に
導電性部材１４を介して線材１５を電気的に接続する。

したがって、配線作業は電極３においては樹脂ブロック
９により、導電性部材１２がダンピング部材７やダンピ
ング部材側電極５と接触しないため、絶縁をとりやすく
作業性の向」−を図れる。

第４図は、本発明の第３実施例を示したものである。本
実施例では、ダンピング部材７の圧電素子Ｉとの接合面
側の一部に段差部属を形成し、ここに絶縁シート１７を
貼着している。そして、圧電素子Ｉをその非電極部１０
が絶縁シー１−１７に接合するようにして固着している
。

この超音波探触子を製造するための工程を示したのが第
５図である。Ａ図はシリコン等の材質で形成したダンピ
ング部材型１Ｂを示したもので、成型凹部２０に突起１
９を数本形成している。この突起１９に相当する個所は
、ダンピング部材７の段差部１６を形成するためのもの
である。

成型凹部２０にエポキシ樹脂に金属粉を混入した流動状
体を流し込む。そして、Ｂ図に示すように敷板２１をダ
ンピング部材型１８の上に載置し、背板２２．２３で上
下から挟み込んで力Ｆを加えて、所定時間後に硬化した
ダンピング部材を取り出すことにより成形できる。なお
、前記流動状体を流し込んだ後、振動あるいは真空手段
を用いて脱泡を行うと、密度の大きい均質なダンピング
部材を成形できる。また重い金属が沈んで硬化するので
、金属密度の高い傾斜材たるダンピング部材とすること
ができ、金属密度の高い面を圧電素子との接合面とする
ことが可能となる。

成形後に段差部１６の一端に沿って切断し、Ｃ図のよう
な状態にする。そして、段差部１６に絶縁シー１−１７
を貼着等により固定し、段差のない同一面を形成するよ
うにする（Ｄ図）。

次に、圧電素子１と音響整合層６とダンピング部材７と
を、相互に位置出ししながら接着して固定する。この場
合、加圧接着すると接着剤の厚さを１０μｍ以下にする
ことが可能となる。接着後にＥ図に示すように所要の大
きさに切断していくことにより超音波探触子を完成させ
ることができる。

この場合、切断に至らない分離溝を形成していくことに
よりアレイ型の超音波探触子を形成することもできる。

こうした製造方法は絶縁層を容易かつ確実に形成できる
ため、生産性がよいとともに信顛性をも図れる。また、
ダンピング部材を形成する工程が容易であるため、大量
生産を図れる。

第６図は、本発明の第４実施例を示したもので上記の超
音波探触子を組み込むだめのハウジングを示したもので
ある。本体２４に超音波振動子を配設可能にした凹部２
５を形成し、この凹部２５の側部と底部に側溝２６．２
７と底溝２８を連通するように形成し、さらに配線用孔
２９へと連通させている。なお、これらの溝、孔の径は
各線材の外径より大きくして、超音波振動子用の凹部に
線材が侵入しないようにすることはいうまでもない。

第７図は、上記ハウシングに配線した状態を示したもの
である。このように配線するには、先ず配線用孔３０か
ら線材３０を通し、さらに側溝２６．２７に線材２９を
分岐して配線するのである。そして、超音波振動子を凹
部２５に配設して電気的に接続するのである。このよう
にすることにより、微小な超音波探触子を構成するにも
容易にできるので、生産性の向上を図れる。

第８図は、本発明の第５実施例を示したものでＡ図は平
面図、Ｂ図は側面図である。円筒状のハウジング本体２
４の上面に切り欠き部３１を形成し、さらにハウジング
円筒軸方向に切り欠き部前端部からハウジング基部３２
にかげて配線用溝３３を形成している。ハウジング本体
２４の前後には面取り部３４を形成して、被検体との無
用な接触をさけるようにしである。なお、ハウジング本
体２４ば、絶縁材の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂で形成
することがよい。

第９図は、ハウジング本体２４とこれに組み込む超音波
振動子、線材との関係を示したものである。

切り欠き部３１の内側には深さｔ２の超音波振動子を配
設するための凹部３５を形成している。ここにＢ図ある
いは０図に示すような超音波振動子を配設するのである
が、この超音波振動子はダンピング部材７の高さをｔｏ
とし、これに圧電素子４の高さを加えた高さをｔｌとす
る。そしてこれらと凹部３５の深さｔ２との関係をｔｏ
≦ｔ２＜ｔｌとなるようにしである。なお、Ｂ図に示し
たものは、絶縁部材を設りていない超音波振動子であり
、０図に示したものは、超音波探触子の電極間、電極と
ダンピング部材との絶縁性を確保するための絶縁部材８
を設けた超音波振動子である。したがって、超音波振動
子をハウジング２４に絹み込んだ場合は、側面電極２．
４が凹部３５の上端部より突出するようになり、分岐し
た線材３６．３７との接続ができるよう心こなる。

このように構成しているので、超音波探触子を組み立て
るには先ず、配線用溝３３に線材３０を挿通し、分岐し
た線材３６．３７をそれぞれ凹部３５の前後両端近傍か
ら立ち上がらせる。次に四部３５に超音波振動子を、接
着剤塗布用の隙間を０．５闘程度保持して配設し固定す
る。そして、各電極に線材を電気的に接続し、これらの
接続個所を含む電気的露出部を樹脂等で被覆し、外部と
絶縁する。この場合の接着剤は半田、導電性ペースト、
導電性接着剤を用いることとなろう。次にハウジング本
体２４の基部３２に金属性コイルシャフト３８を嵌合し
て接着剤で固定し、さらに金属性コイルシャフト３８と
線材３０のグランド側を導電性部材で電気的に接続する
ことが、電磁気的なノイズを低減する上で望ましい。

本実施例では、ハウジング本体２４を単純なツブレート
型で形成できるので、精度が高く、低コストで大量生産
できる。また超音波振動子を組み付ける作業も容易であ
るので、品質の向上、生産性の向上を図れる。

第１０図は、本発明の第６実施例を示したもので本実施
例では配線用溝３３の所要個所を狭く形成している。こ
のような挟持部は、線材を配線する際に線（Ａが安定的
に位置決めされるような個所とずればよい。Ａ図では、
ハウジング２４に挿入された線材が立ち上がる個所３９
．４０、挿入された線材のハウジング基部側の固定位置
４１．４２を選択して配線用溝３３の巾を狭く形成し、
線材が弾性変形して挿通されるようにしている。そして
、Ｂ図に示ず線材３０の束部の外径ｄ１よりも挟持部４
１．４２の中１、ｈ２を狭く形成し、さらに分岐された
線材の外径ｄ２よりも挟持部３９．４０の巾ｈ３、ｈ４
を狭く形成している。このように構成しているので、０
図（Ａ−Ａ断面図）に示すように配線をすると要所で線
材３０が安定して固定されるので、安定した配線状態を
維持できるとともに、超音波振動子の組み付は作業も容
易にできることとなる。

Ｄ図はＡ図におＬ）ｌるＢ−Ｂ断面図であるが、超音波
振動子の巾Ｗと穴３５の巾ｉｙｏとの間隙は、接着剤が
入る余地としている。なおこの場合は、ＷＯＷ≦０．５
ｍｍとするのがよい。ハウジング本体２４の円筒軸の中
心Ｘを介して描く円の外周点と凹部３５の底面との距離
！は、超音波振動子の角とハウジング外周との距離Ｌ３
が０．１ｍｍ以上となるようにずる。このように構成し
ているので、超音波振動子がハウジング本体２４ととも
に回転動しても、ハウジング２４外周が超音波振動子の
プロテクタとなる。

第１１図は、本発明の第７実施例を示したものでハウジ
ング２４を金属製とし、凹部３５のハウジング基部側に
絶縁部材用凹部４３を形成している。配線用溝３３は、
ハウジング基部とハウジング本体との接続個所でハウジ
ング厚み方向に曲げられ、この曲げて形成した孔を配線
止め用孔４４としている。

Ｂ図は断面図であり、絶縁部材用凹部４３に第１２図に
示すような絶縁用部材４６を配設する。絶縁部材用凹部
４３にば段差部４５が形成されているので、絶縁用部材
４６を押し込むと段差部４５に係止して固定されること
となる。

絶縁用部材４６は、第１２図Ａに示す正面図のように、
上部に線材挿入用スリット４７と線材把持用の凹部４８
とを形成しである。第１１図Ｃは、ハウジング本体２４
に超音波振動子を組み込んだ状態を示したもので、線材
３０を配線用溝３３に押し込み、分岐したグランド側の
線材を配線止め用孔４４に導き半田、ロー付け、導電性
接着剤４９等により配線止め用孔４４からはみ出さない
ように固定する。第１１図りは、ハウジング本体２４に
超音波探触子の電極間、電極とダンピング部材との絶縁
性を確保するための絶縁用部材８を設けた超音波振動子
を絹み込んだ状態を示したもので、線材３０の配線等に
ついては０図の場合と同様である。他方の線材は、絶縁
用部材４６のスリット４７を通して線材の外径（ｄ２）
より小径（Ｄ）の凹部４８に把持固定させ、導電性接着
剤４９等により固定する。こうした作業の場合、線材と
絶縁用部材とも弾性変形することはいうまでもない。

圧電素子１と線＋、Ｉ’３０とを接続するには、→−側
は電極と線材とを導電性接着剤により低融点半田等で行
い、グランド側は電極と金属製ハウジングを導電性接着
剤により低融点半田等で電気的に接続する。さらに接続
個所等を樹脂５０で被覆するように絶縁保護する。なお
、線材３０の東部をハウジング基部３２に接着剤等で固
定し、ハウジング基部３２と金属製コイルシャフト３８
とを接着剤等で固定するようにすることが望ましい。

本実施例では、金属製ハウジングを用いているので形状
精度の向上を図れ、圧電素子を囲い込むようにしている
ので電磁気ノイズに対して強い、またフレキシブルシャ
フト等とのグランドをとりやすいのでノイズに対しても
強く、またフレキシブルシャフトとの固定をロー付は等
により行えるので強度が向上する、さらに少数生産に適
しているので生産コストの低減化を図れるといった効果
がある。また、絶縁用部材を用いることにより、配線上
の問題を容易に解決できるとともに、配線の際の線材の
固定を容易にでき生産性の向上を図れる。

第１３図は本発明の第８実施例を示したもので、本実施
例ではダンピング部材７の圧電素子１との接合面を、圧
電素子１の面積よりも大きくしてありＡ図に示すように
長さ方向に！■だけ張り出させている。この張り出して
いる部分には、Ｂ図に示すように側溝６２．６３と底溝
６４とを連通ずるように形成している。

このように構成しているので、０図に示すような超音波
探触子を組み立てるには、先ずダンピング部材７に線材
３０の分岐した部分をスリ・ント５１．５２から側溝６
２．６３に押し入れ、導電性接着剤４９で圧電素子１の
各電極と電気的に接続する。その後ハウジング本体２４
に組み込み固定し、導電性接着剤４９、露出している電
極部分を樹脂５０等で被覆して絶縁する。したがって、
ダンピング部材７に配線が可能となるので、ハウジング
本体２４の構造の簡素化を図れ、さらにハウジング本体
２４に超音波振動子を組み込む前に配線接続するので、
電気的性能測定を実施でき信頼性の向上を図れる。なお
、第１３図りは超音波探触子の電極間、電極とダンピン
グ部材との絶縁性を確保するための絶縁部材８を有する
超音波振動子を示したもので、この超音波振動子をハウ
ジング２４に組み込み電気的に接続した状態を示したの
が第１３図Ｅである。

以上の超音波探触子を設けたプローブを、保管する場合
は駆動部から分離して行う。第１４図Ａは駆動部とのコ
ネクタ５４を介して分離したプローブ５８を、収納ケー
ス５３に収納した状態を示している。

この収納ケース５３はＢ図に示すように消毒液収納部５
５からの消毒液を受ける消毒用ローラ５６、消毒液拭き
取りローラ５７を設けてあり、プローブ５８を収納し、
取り出すことにより消毒が行われるようになっている。

第１５図は他の実施例を示したもので、収納ケス５３の
ミニチュアプローブ５９の出し入れ口近傍に消毒用スポ
ンジ６０を設けである。消毒液注入口６１からの消毒液
の供給により、消毒用スポンジ６０はミニチュアプロー
ブ５９の出し入れの際に消毒できるようになる。

〔発明の効果〕

以上のごとく、本発明によれば導電性ダンピング部材の
一部に絶縁部材を組み合わせることにより超音波探触子
の電極間さらに電極とダンピング部材との絶縁性を確保
し、組み立て作業性の向上を図れる。また、ハウジング
あるいはダンピング部材に超音波振動子固定用の凹部、
配線用の溝を形成することにより超音波探触子の組み立
ての容易化、適正化を図れる。　したがって、超音波探
触子の信頼性の向上を図れるとともに、生産性の向上を
図れることとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例の断面図、第２図は、本
発明の第２実施例の断面図、第３図は、同線材を接続し
た状態の断面図、第４図は、本発明の第３実施例の断面
図、第５図は、同製造工程の説明図、第６図は、本発明の第４実施例の斜視図および断面図、第７図は、同配線状態を示す断面図、第８図は、本発明の第５実施例の平面図、側面図、第９図は、同組み立て状態を示す説明図、第１０図は、
本発明の第６実施例の説明図、第１１図は、本発明の第
７実施例の説明図、第１２図は、同部材の説明図、第１３図は、本発明の第８実施例の説明図、第１４図、
第１５図は、プローブ収納ケースの実施側口、第１６図、第１７図は、従来例を示す図である。 ■・・・圧電素子３．５・・・電極６・・・音を整合層７・・・ダンピング部材２４・・・ハウジング２５・・・凹部２６．２７・・・側溝２８・・・底溝第１図第２図第４図第５図第７図第８図法一（り第１６図第１７図

Claims

【特許請求の範囲】

１．圧電素子の音波放射面側に音響整合層を設け、圧電
素子の反対面側に導電性粒子を混合した樹脂材から成る
とともに絶縁部材を組み込んだダンピング部材を設けた
ことを特徴とする超音波探触子。
２．超音波振動子を配設する凹部と、圧電素子を外部装
置に電気的に接続するためのコードを配設する凹部とを
形成したハウジングを有する超音波探触子。
３．圧電素子を外部装置に電気的に接続するためのコー
ドを配設する凹部を形成したダンピング部材を有する超
音波探触子。