JPH06154233A - 衝撃波発生器 - Google Patents
衝撃波発生器Info
- Publication number
- JPH06154233A JPH06154233A JP4336793A JP33679392A JPH06154233A JP H06154233 A JPH06154233 A JP H06154233A JP 4336793 A JP4336793 A JP 4336793A JP 33679392 A JP33679392 A JP 33679392A JP H06154233 A JPH06154233 A JP H06154233A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrator
- support body
- shock wave
- wave generator
- support
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- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 最大効率で超音波を放射できる衝撃波発生器
を提供する。 【構成】 複数の圧電セラミックス振動子と、これを支
持する支持体と、圧電セラミックス振動子の放射面側に
配置されたマッチング層を有し、各圧電セラミックスに
一本づつ信号用リードが接続される構成の衝撃波発生器
において、各圧電セラミックスからの信号用リードが、
支持体の背面側に引き出されていて、信号用リードの並
列接続部が支持体の外側に存在することを特徴とする衝
撃波発生器。
を提供する。 【構成】 複数の圧電セラミックス振動子と、これを支
持する支持体と、圧電セラミックス振動子の放射面側に
配置されたマッチング層を有し、各圧電セラミックスに
一本づつ信号用リードが接続される構成の衝撃波発生器
において、各圧電セラミックスからの信号用リードが、
支持体の背面側に引き出されていて、信号用リードの並
列接続部が支持体の外側に存在することを特徴とする衝
撃波発生器。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の圧電セラミック
ス振動子と、これを支持する支持体と、圧電セラミック
ス振動子の放射面側に配置されたマッチング層を有し、
各圧電セラミックスに一本づつ信号用リードが接続され
る構成の衝撃波発生器に関するものである。
ス振動子と、これを支持する支持体と、圧電セラミック
ス振動子の放射面側に配置されたマッチング層を有し、
各圧電セラミックスに一本づつ信号用リードが接続され
る構成の衝撃波発生器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】衝撃波発生器は結石破砕装置などに用い
られる。結石破砕装置は、体内にある結石に衝撃波を照
射して結石を破砕するための装置である。結石破砕装置
の衝撃波源としては、振動子、電気スパーク、電磁誘
導、微小爆発などが利用できる。それらの中で、安定し
た出力が得られ、消耗部品がなく、しかも小型の装置を
低価格で製造できることから、振動子を使用した衝撃波
源が実用化され広く用いられている。
られる。結石破砕装置は、体内にある結石に衝撃波を照
射して結石を破砕するための装置である。結石破砕装置
の衝撃波源としては、振動子、電気スパーク、電磁誘
導、微小爆発などが利用できる。それらの中で、安定し
た出力が得られ、消耗部品がなく、しかも小型の装置を
低価格で製造できることから、振動子を使用した衝撃波
源が実用化され広く用いられている。
【０００３】衝撃波発生器は、球面状に固定された振動
子から発生する超音波を球面の中心に集束して衝撃波を
作り出す構成になっている。この衝撃波を結石などの対
象物に照射することによって、これを破砕するのであ
る。
子から発生する超音波を球面の中心に集束して衝撃波を
作り出す構成になっている。この衝撃波を結石などの対
象物に照射することによって、これを破砕するのであ
る。
【０００４】さて、衝撃波発生器は充分な破砕力を得る
ために、ある程度大口径に構成する必要がある。径を大
きくして超音波の放射有効面積を大きくするのである。
しかし、振動子は一般にセラミックス製であるため、単
一面で大口径のものを製作することは極めて困難であ
る。このため、従来は多数の小さな振動子ユニットを組
合せて大口径にし、全体として必要な有効面積を得る構
成になっている。
ために、ある程度大口径に構成する必要がある。径を大
きくして超音波の放射有効面積を大きくするのである。
しかし、振動子は一般にセラミックス製であるため、単
一面で大口径のものを製作することは極めて困難であ
る。このため、従来は多数の小さな振動子ユニットを組
合せて大口径にし、全体として必要な有効面積を得る構
成になっている。
【０００５】振動子にはパルス駆動回路から電気パルス
が印加される。パルス駆動回路は１つの振動子ユニット
毎に１回路ずつ設けることが望ましいが、特に大型化す
る場合にはコスト低減のため、複数の振動子ユニットに
１つの回路を対応させる。すなわち、複数の振動子ユニ
ットからのリード線が支持体内部で並列接続され、その
接点から引きだされたリード線に回路が接続されるので
ある。
が印加される。パルス駆動回路は１つの振動子ユニット
毎に１回路ずつ設けることが望ましいが、特に大型化す
る場合にはコスト低減のため、複数の振動子ユニットに
１つの回路を対応させる。すなわち、複数の振動子ユニ
ットからのリード線が支持体内部で並列接続され、その
接点から引きだされたリード線に回路が接続されるので
ある。
【０００６】このように、従来の衝撃波発生器において
は、適当な数の振動子ユニットの信号用リードを支持体
内部で並列接続して１本にまとめ、これを支持体裏面に
引き出し、パルス駆動回路に配線する構成になってい
た。つまり、支持体の裏面にはパルス駆動回路と等しい
数の信号用リードのみが引き出されていた。
は、適当な数の振動子ユニットの信号用リードを支持体
内部で並列接続して１本にまとめ、これを支持体裏面に
引き出し、パルス駆動回路に配線する構成になってい
た。つまり、支持体の裏面にはパルス駆動回路と等しい
数の信号用リードのみが引き出されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】超音波発生器は、超音
波の放射効率を高めるためのマッチング層を有し、これ
は振動子凹面上に形成されている。一般に、マッチング
層の肉厚は、固有音響インピーダンスから定まる１／４
波長に相当する厚さに調整される。通常、マッチング状
態は、周波数−インピーダンス特性（Ｆ−Ｚ特性）の変
化を確認しながらマッチング層の厚さを適当に絞り込む
ことによって調整される。
波の放射効率を高めるためのマッチング層を有し、これ
は振動子凹面上に形成されている。一般に、マッチング
層の肉厚は、固有音響インピーダンスから定まる１／４
波長に相当する厚さに調整される。通常、マッチング状
態は、周波数−インピーダンス特性（Ｆ−Ｚ特性）の変
化を確認しながらマッチング層の厚さを適当に絞り込む
ことによって調整される。
【０００８】前述したように、従来の衝撃波発生器にお
いては複数の振動子ユニットが支持体内部で並列接続さ
れているので、マッチング調整はパルス駆動回路毎に行
われる。しかし、こうして得られたＦ−Ｚ特性は最適な
ものではない。すなわち、振動子ユニット全体のマッチ
ング特性は、厳密には個別の振動子ユニットの特性とは
異なるものになってしまうのである。このため、従来の
衝撃波発生器においては超音波は必ずしも最大効率で放
射されず、球面の中心で生成される衝撃波音圧すなわち
破砕力も最大とはならなかった。
いては複数の振動子ユニットが支持体内部で並列接続さ
れているので、マッチング調整はパルス駆動回路毎に行
われる。しかし、こうして得られたＦ−Ｚ特性は最適な
ものではない。すなわち、振動子ユニット全体のマッチ
ング特性は、厳密には個別の振動子ユニットの特性とは
異なるものになってしまうのである。このため、従来の
衝撃波発生器においては超音波は必ずしも最大効率で放
射されず、球面の中心で生成される衝撃波音圧すなわち
破砕力も最大とはならなかった。
【０００９】この様な従来技術の問題点に鑑み、本発明
は、最大効率で超音波を放射することができる衝撃波発
生器を提供することを目的としている。
は、最大効率で超音波を放射することができる衝撃波発
生器を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の圧電セ
ラミックス振動子と、これを支持する支持体と、圧電セ
ラミックス振動子の放射面側に配置されたマッチング層
を有し、各圧電セラミックスに一本づつ信号用リードが
接続される構成の衝撃波発生器において、各圧電セラミ
ックスからの信号用リードが、支持体の背面側に引き出
されていて、信号用リードの並列接続部が支持体の外側
に存在することを特徴とする衝撃波発生器を要旨として
いる。
ラミックス振動子と、これを支持する支持体と、圧電セ
ラミックス振動子の放射面側に配置されたマッチング層
を有し、各圧電セラミックスに一本づつ信号用リードが
接続される構成の衝撃波発生器において、各圧電セラミ
ックスからの信号用リードが、支持体の背面側に引き出
されていて、信号用リードの並列接続部が支持体の外側
に存在することを特徴とする衝撃波発生器を要旨として
いる。
【００１１】
【作用】個々の振動子からの信号用リードが支持体裏面
に引き出され、支持体の外側に並列接続部を設けるの
で、配線の切り離しが可能となる。従って、振動子毎に
マッチング状態を確認しながら、マッチング層が最適な
厚さになるように調整することができる。従って、個々
の振動子から発生する超音波放射効率を常に最適な状態
に調整できる。
に引き出され、支持体の外側に並列接続部を設けるの
で、配線の切り離しが可能となる。従って、振動子毎に
マッチング状態を確認しながら、マッチング層が最適な
厚さになるように調整することができる。従って、個々
の振動子から発生する超音波放射効率を常に最適な状態
に調整できる。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の実施例の衝撃波発生器を概念的に
示した断面図、図２は振動子の凹面側を示した平面図で
ある。
する。図１は本発明の実施例の衝撃波発生器を概念的に
示した断面図、図２は振動子の凹面側を示した平面図で
ある。
【００１３】支持体４は外径が約４００ｍｍの球面（凹
面）状部分を有し、その中央部には超音波プローブユニ
ットを取付けるための内径約１００ｍｍの穴９が形成さ
れている。支持体４の球面状部分に振動子１１が配置し
てある。
面）状部分を有し、その中央部には超音波プローブユニ
ットを取付けるための内径約１００ｍｍの穴９が形成さ
れている。支持体４の球面状部分に振動子１１が配置し
てある。
【００１４】振動子１１の曲率は約２５０ｍｍであり、
振動子１１は３種の形状からなるユニット１，２，３で
構成されている。個々の振動子ユニット１，２，３はそ
れぞれ図２の１ａ〜１ｌ，２ａ〜２ｌ，３ａ〜３ｌの位
置に固定されている。振動子ユニットは中心から放射状
（扇状）に１２分割、リング状に３分割されていて、合
計３６個設けられている。各振動子ユニットは、ほぼ同
じ面積を有している。振動子ユニットは比誘電率約２０
００、反共振周波数約５６０ｋＨｚ、厚み方向の電気機
械結合係数約５０％ＰＺＴ系の圧電材料で構成されてい
る。
振動子１１は３種の形状からなるユニット１，２，３で
構成されている。個々の振動子ユニット１，２，３はそ
れぞれ図２の１ａ〜１ｌ，２ａ〜２ｌ，３ａ〜３ｌの位
置に固定されている。振動子ユニットは中心から放射状
（扇状）に１２分割、リング状に３分割されていて、合
計３６個設けられている。各振動子ユニットは、ほぼ同
じ面積を有している。振動子ユニットは比誘電率約２０
００、反共振周波数約５６０ｋＨｚ、厚み方向の電気機
械結合係数約５０％ＰＺＴ系の圧電材料で構成されてい
る。
【００１５】振動子ユニット１，２，３には、電極が形
成されていて凹面側がアース（−）用、凸面側が信号
（＋）用となるように分極処理されている。電極は銀ペ
ーストを塗布して焼き付けたもので、例えば１０〜２０
μｍの厚さに形成されている。この電極にリード線１２
が接続してあり、振動子ユニット１，２，３と同数の信
号用リード１２が支持体裏面に引き出されている。
成されていて凹面側がアース（−）用、凸面側が信号
（＋）用となるように分極処理されている。電極は銀ペ
ーストを塗布して焼き付けたもので、例えば１０〜２０
μｍの厚さに形成されている。この電極にリード線１２
が接続してあり、振動子ユニット１，２，３と同数の信
号用リード１２が支持体裏面に引き出されている。
【００１６】この実施例では１つのパルス駆動回路が放
射方向の３つの振動子ユニット１，２，３を受け持って
おり、支持体裏面に引き出されたリード線１２のうち該
当する３つの振動子ユニットからの信号用リード線３本
がひとまとめに結線（並列接続部１３）され、パルス駆
動回路に接続されている。この実施例では１ａと２ａと
３ａ、１ｂと２ｂと３ｂ………１ｌと２ｌと３ｌが並列
に接続されている。
射方向の３つの振動子ユニット１，２，３を受け持って
おり、支持体裏面に引き出されたリード線１２のうち該
当する３つの振動子ユニットからの信号用リード線３本
がひとまとめに結線（並列接続部１３）され、パルス駆
動回路に接続されている。この実施例では１ａと２ａと
３ａ、１ｂと２ｂと３ｂ………１ｌと２ｌと３ｌが並列
に接続されている。
【００１７】一方、凹面側のアース電極は隣合う振動子
ユニットの電極が全て接続（短絡）してあり、３本にま
とめて引き出されている。
ユニットの電極が全て接続（短絡）してあり、３本にま
とめて引き出されている。
【００１８】振動子ユニットの凹面側表面にはエポキシ
樹脂製のマッチング層５が形成してある。マッチング層
５は５〜９×１０6 ｋｇ／ｍ2 ・ｓｅｃの固有音響イン
ピーダンスを有し、１／４波長の厚さで形成されてい
る。また振動子ユニットの凸面側にはエアバッキング８
が形成されている。
樹脂製のマッチング層５が形成してある。マッチング層
５は５〜９×１０6 ｋｇ／ｍ2 ・ｓｅｃの固有音響イン
ピーダンスを有し、１／４波長の厚さで形成されてい
る。また振動子ユニットの凸面側にはエアバッキング８
が形成されている。
【００１９】この衝撃波発生器は、上記のように複数の
振動子ユニットからの各々の信号用リードが全て支持体
裏面に引き出されていて、放射方向の３つの振動子ユニ
ットからの信号用リードが支持体裏面で結線される構成
になっていることから、随時接続を切り離すことができ
る。
振動子ユニットからの各々の信号用リードが全て支持体
裏面に引き出されていて、放射方向の３つの振動子ユニ
ットからの信号用リードが支持体裏面で結線される構成
になっていることから、随時接続を切り離すことができ
る。
【００２０】マッチング層の厚さは、マッチング層を厚
めに形成した後、出力音圧（焦点）の代用特性としてｆ
−Ｚ特性を確認しながら最適の厚さに合わせ込む。つま
り、マッチング層の厚さの調整はリード線の接続を切り
離して行い、並列接続された振動子ユニット全体のｆ−
Ｚ特性ではなく、厳密に個別の振動子ユニットのｆ−Ｚ
特性を実現するのである。従って、各振動子ユニットが
最適なマッチング状態に調整される。そして、超音波が
各振動子ユニットから効率よく放射され、球面の中心で
生成される衝撃波音圧（破砕力）は常に最大になる。
めに形成した後、出力音圧（焦点）の代用特性としてｆ
−Ｚ特性を確認しながら最適の厚さに合わせ込む。つま
り、マッチング層の厚さの調整はリード線の接続を切り
離して行い、並列接続された振動子ユニット全体のｆ−
Ｚ特性ではなく、厳密に個別の振動子ユニットのｆ−Ｚ
特性を実現するのである。従って、各振動子ユニットが
最適なマッチング状態に調整される。そして、超音波が
各振動子ユニットから効率よく放射され、球面の中心で
生成される衝撃波音圧（破砕力）は常に最大になる。
【００２１】このようにして構成した実施例と、従来の
衝撃波発生器を用いて衝撃波音圧を測定した。その結
果、振動子の有効面積が同じ場合、実施例の衝撃波音圧
は従来例の衝撃波音圧よりも５〜１０％程度大きくなる
ことが判明した。
衝撃波発生器を用いて衝撃波音圧を測定した。その結
果、振動子の有効面積が同じ場合、実施例の衝撃波音圧
は従来例の衝撃波音圧よりも５〜１０％程度大きくなる
ことが判明した。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の衝撃波発
生器においては、複数の振動子ユニットからの各々の信
号用リードが支持体内では並列接続されずに全て支持体
裏面に引き出され支持体の外側に並列接続部を設けられ
ている。このため、所定の個数の振動子ユニット（例え
ば放射方向の３つの振動子ユニット）からの信号用リー
ドを支持体裏面で切り離し可能に結線することができ
る。従って、接続を切り離してマッチング層の厚さを調
整することが可能となり、並列接続された振動子ユニッ
ト全体のｆ−Ｚ特性ではなく、個別の振動子ユニットの
厳密なｆ−Ｚ特性を得ることができる。すなわち、マッ
チング層を厚めに形成した後で、各振動子ユニット毎に
最適な厚さに合わせ込めば良いのである。そして、個々
の振動子ユニットから発生する超音波は効率よく放射さ
れ、球面中心の衝撃波音圧すなわち破砕力は常に最大の
状態に制御することができる。
生器においては、複数の振動子ユニットからの各々の信
号用リードが支持体内では並列接続されずに全て支持体
裏面に引き出され支持体の外側に並列接続部を設けられ
ている。このため、所定の個数の振動子ユニット（例え
ば放射方向の３つの振動子ユニット）からの信号用リー
ドを支持体裏面で切り離し可能に結線することができ
る。従って、接続を切り離してマッチング層の厚さを調
整することが可能となり、並列接続された振動子ユニッ
ト全体のｆ−Ｚ特性ではなく、個別の振動子ユニットの
厳密なｆ−Ｚ特性を得ることができる。すなわち、マッ
チング層を厚めに形成した後で、各振動子ユニット毎に
最適な厚さに合わせ込めば良いのである。そして、個々
の振動子ユニットから発生する超音波は効率よく放射さ
れ、球面中心の衝撃波音圧すなわち破砕力は常に最大の
状態に制御することができる。
【００２３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、同様の主旨であれば下記のように変形して
実施することができる。
のではなく、同様の主旨であれば下記のように変形して
実施することができる。
【００２４】（１）振動子ユニットの組み合わせは、放
射方向に限らず、円周方向または放射方向と円周方向の
組み合わせでもよい。また、振動子ユニットの数は、所
望の破砕力を確保できるよう、必要な面積とするため増
減してもかまわない。
射方向に限らず、円周方向または放射方向と円周方向の
組み合わせでもよい。また、振動子ユニットの数は、所
望の破砕力を確保できるよう、必要な面積とするため増
減してもかまわない。
【００２５】（２）並列接続する振動子ユニットの数は
３個に限らず、パルス駆動回路の駆動能力により自由に
設定できる。
３個に限らず、パルス駆動回路の駆動能力により自由に
設定できる。
【００２６】（３）配線は、支持体裏面にターミナル、
コネクタなどを中継してもよいし、あるいは直接パルス
駆動回路に接続してもよい。
コネクタなどを中継してもよいし、あるいは直接パルス
駆動回路に接続してもよい。
【００２７】（４）振動子としてＰＺＴ以外の圧電材料
を用いてもよい。
を用いてもよい。
【００２８】（５）衝撃波発生器について記述してきた
が、本発明はハイパーサーミアなどの超音波治療器にも
応用できる。
が、本発明はハイパーサーミアなどの超音波治療器にも
応用できる。
【図１】本発明の衝撃波発生器を概念的に示す斜視図。
【図２】図１の振動子を示す平面図。
１，２，３ 振動子ユニット ４ 支持体 ５ マッチング層 ６，１２ 信号用リード ７ アース用リード ８ エアバッキング ９ 穴 １０ 衝撃波発生器 １１ 振動子 １３ 並列接続部 ◆
Claims (1)
- 【請求項１】 複数の圧電セラミックス振動子と、これ
を支持する支持体と、圧電セラミックス振動子の放射面
側に配置されたマッチング層を有し、各圧電セラミック
スに一本づつ信号用リードが接続される構成の衝撃波発
生器において、各圧電セラミックスからの信号用リード
が、支持体の背面側に引き出されていて、信号用リード
の並列接続部が支持体の外側に存在することを特徴とす
る衝撃波発生器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33679392A JP3235748B2 (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 衝撃波発生器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33679392A JP3235748B2 (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 衝撃波発生器の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06154233A true JPH06154233A (ja) | 1994-06-03 |
| JP3235748B2 JP3235748B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=18302741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33679392A Expired - Fee Related JP3235748B2 (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 衝撃波発生器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3235748B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009541000A (ja) * | 2006-07-05 | 2009-11-26 | エダップ エス アー | シーケンス機能を有する治療装置 |
| CN102145332A (zh) * | 2011-05-05 | 2011-08-10 | 重庆市伟岸测器制造股份有限公司 | 超声换能器 |
| JP2012517868A (ja) * | 2008-02-19 | 2012-08-09 | アイ、テック、ケア | 単一の曲率を有した凹面状部分の形状を呈する超音波ビーム発生手段を備えた超音波装置 |
| JP2013502246A (ja) * | 2009-08-18 | 2013-01-24 | アイ、テック、ケア | 高密度超音波ビームを生成する手段を備える超音波装置のためのパラメータ |
-
1992
- 1992-11-25 JP JP33679392A patent/JP3235748B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009541000A (ja) * | 2006-07-05 | 2009-11-26 | エダップ エス アー | シーケンス機能を有する治療装置 |
| JP2012517868A (ja) * | 2008-02-19 | 2012-08-09 | アイ、テック、ケア | 単一の曲率を有した凹面状部分の形状を呈する超音波ビーム発生手段を備えた超音波装置 |
| JP2013502246A (ja) * | 2009-08-18 | 2013-01-24 | アイ、テック、ケア | 高密度超音波ビームを生成する手段を備える超音波装置のためのパラメータ |
| CN102145332A (zh) * | 2011-05-05 | 2011-08-10 | 重庆市伟岸测器制造股份有限公司 | 超声换能器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3235748B2 (ja) | 2001-12-04 |
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