JPH06292297A - 超音波トランスデューサおよびその製造方法 - Google Patents

超音波トランスデューサおよびその製造方法

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JPH06292297A
JPH06292297A JP5261684A JP26168493A JPH06292297A JP H06292297 A JPH06292297 A JP H06292297A JP 5261684 A JP5261684 A JP 5261684A JP 26168493 A JP26168493 A JP 26168493A JP H06292297 A JPH06292297 A JP H06292297A
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polymer
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ultrasonic transducer
transducer
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JP5261684A
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English (en)
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Jr John W Sliwa
ジョン、ダブリュ、スリワ、ジュニア
Sevig Ayter
セビグ、アイター
Champa G Sridhar
チャンパ、ジー、スリダール
Iii John P Mohr
ジョン、ピー、モーア、ザ、サード
Samuel M Howard
サミュエル、エム、ハワード
Michael H Ikeda
マイケル、エイチ、イケダ
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Siemens Medical Solutions USA Inc
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Acuson Corp
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    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0644—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
    • B06B1/0662—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface
    • B06B1/0674—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface and a low impedance backing, e.g. air
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像の性能を妥協することなしにトランスデ
ューサ・アレイを超小形化すると同時に、信頼度を向上
させ、製造を容易にできるようにするために有用な頑丈
な基材構造を得ること。 【構成】 高い音響減衰を与え、製造中に基材構造内へ
流体を流せるように、曲がりくねった残留浸透性を有す
る巨視的に頑丈な構造に融合される、硬い重合体粒子ま
たは硬い重合体を被覆された粒子を備えた改良された基
材の上に装着された個々の圧電素子のアレイを備えた超
音波トランスデューサ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超音波トランスデューサ
およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超音波画像形成のために体の種々の部分
へ医用画像形成超音波トランスデューサをより良く接近
させるために、体の種々の開口部へそれらのトランスデ
ューサを挿入できるように医用画像形成超音波トランス
デューサを超小形化することに大きな関心が寄せられて
いる。その一例が、食道から心臓にかけての画像を形成
することができるように、患者ののどを通して挿入させ
るために胃カメラに装着されるトランスデューサ・アレ
イである。心臓の二重直交超音波画像を得るために、１
つの６４素子トランスデューサ・アレイと、直交して配
置される一対のトランスデューサ・アレイとを有するト
ランスソファジール（transesophageal)プローブが採用
されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、画像
の性能を低下させることなしにトランスデューサ・アレ
イを超小形化すると同時に、信頼度を向上させ、容易に
製造できるようにするために有用な頑丈な基材構造を得
ることである。
【０００４】本発明の別の目的は、非常に軽量で、音響
減衰性が高く、音響後方散乱が最少であり、音響インピ
ーダンスが低く、構造の完全性が十分にあり、温度安定
性が高く、真空排気およびバック充填を可能にする浸透
性に富み、さらに高い表面粗さのために接着性が優れて
いる、融合した粒子のコンパクトな基材を得ることであ
る。
【０００５】本発明の別の目的は、湾曲したアレイを構
成するために緩やかな半径で曲げるのに十分な弾性を持
つ、融合させられた粒子の基材を得ることである。
【０００６】本発明の更に別の目的は、容易な切断およ
びその他の製造手順を可能にする高い遷移温度を有する
基材を得ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、切れ目により分離された圧電トランスデュ
ーサ素子の少なくとも１つのアレイと、そのアレイの各
トランスデューサ素子を個々にアドレスするための上側
電極および下側電極とを有し、改良した基材の上にそれ
らのトランスデューサ素子と電極が装置され、その基材
は、融合されて巨視的に頑丈な構造を構成する頑丈な重
合体粒子または重合体を被覆された粒子を備え、音響減
衰性を高くし、かつ構造中へ流体を通すことができるよ
うにするために、その構造は曲がりくねった残留浸透性
を有する、超音波トランスデューサを構成したものであ
る。
【０００８】
【実施例】図１は、患者の皮膚線１５に対して展開され
た医用画像形成トランスデューサ１６の主な部品を示す
ものである。このトランスデューサはそれの方位平面を
通る断面で示されている。なお、このトランスデューサ
の方位方向１２はこの図の紙面内にある。断面で示され
ている圧電素子１の１つのアレイがトランスデューサの
高さ方向で図面に入ったり、図面から出たりするように
延長する。各圧電素子１のスイッチングをフェーズド・
アレイのフォーマットで時間的にゲートすることによっ
て、送波音響ビームと受波音響ビームが方位平面内で形
成される。アレイには電気的に独立している圧電素子１
を典型的には６４〜１２８個含ませることができる。各
圧電素子の上側の電極２と下側の電極３によって各圧電
素子１を個々に電気的にアドレスすることができる。１
個の電極をアースのような共通の電気的接続とすること
ができる。音響基材４が圧電トランスデューサ素子１お
よびそれらの圧電素子に組合わされる電極２、３を構造
的に支持する。
【０００９】個々の圧電素子１の間に設けられている間
隙または切れ目５がそれらの圧電素子の間の音響分離を
行う。音響整合層６が圧電素子１と音響レンズおよび患
者の身体組織の間の音響インピーダンス遷移を典型的に
行う。下側の音響集束レンズ７が図面に垂直な平面内で
音響集束を典型的に行う。使用中にオペーレータがつか
む外部ケース８がトランスデューサ組立体を囲む。ケー
ブル９がトランスデューサを画像形成装置の電子機器部
に電気的に接続する。ケーブル９は、アースその他のサ
ービス線に加えて、音響圧電素子１個当たり１本の線を
典型的には有する。
【００１０】超音波１０が、使用中に図示のようにトラ
ンスデューサ・アレイの面に対して垂直に、または必要
に応じて画像フォーマットのための視野を掃引するため
に必要な角度で患者に対して送られる。視野または皮膚
接触力を変更するために、オペレータにより掃引された
り患者の皮膚１５に対して操作されたりするトランスデ
ューサの面に加えられる垂直ストレスまたはせん断スト
レスの向きを矢印１１と１２が示している。基材４の物
理的完全性と温度および電磁的な利点を確保するために
容器１３を希望により設けることができる。基材４を容
器１３に機械的に取り付けるために接着剤層１７を希望
により設けることもできる。
【００１１】圧電素子１、それに組合わされる電極２、
３、インピーダンス整合層６、および音響集束レンズ７
が接合される音響減衰基材４が、小形化のための特別な
目標である。その理由は、その基材の深さすなわち厚さ
「ｔ」が、それの裏面から反射された音波を、患者から
来る反射された音響信号と比較して無視できるレベルに
まで減衰させるという音響的な要求に従うからである。
この要求は効果を非常に減殺するものである。基材４は
組立体に機械的な剛性も一般に与え、音響設計に適合す
る特定の音響インピーダンスを持たねばならない。
【００１２】基材のために従来使用されている材料は、
選択された密度を持つ充填用の金属粒子またはセラミッ
クス粒子を分散された、ゴム・マトリックスとエポキシ
・マトリックスの少なくとも一方を含まなければならな
い。それらの材料は、超小形化と製造の容易さとのため
に１ｍｍから数ｍｍまでの厚さでの必要な高い音響減衰
度と必要な機械的剛性を欠いている。その他のゴム状材
料またはゲル状材料がトランスデューサ組立体に直接モ
ールドされていた。それらは最低の厚さでより良く減衰
できるが、それらの構造的完全性はほとんどなく、圧電
素子１の平坦性を維持することが極めて困難となるの
で、多素子トランスデューサ・アレイを載置することが
できるように製造するための基盤としては貧弱である。
平らでないトランスデューサ・アレイは音響位相誤差を
生じ、その誤差のために画質が低下する。
【００１３】そのような「ソフト」な基材材料の第２の
欠点は、トランスデューサを使用中に、アレイが機械的
荷重を矢印１１、１２の向きに受けることである。アレ
イ中の素子の物理的歪み、または損傷のために画像の解
像力が低下し、画質が低下する結果となる。ソフトな基
材材料の第３の欠点は、歪みを避けるために、製造中お
よびトランスデューサの使用中にアレイの剛性（平坦
性）を維持する代わりの手段を用意せねばならないこと
である。それらの代わりの手段には音響的欠陥と製造上
の困難との少なくとも一方が含まれることがある。
【００１４】整合層６は、図２に詳しく示されているよ
うに、圧電素子１と同様にして切れ目５で典型的には切
断される。これは圧電素子１の間の音響の漏れを劇的に
減少する。圧電素子１のアレイを形成し、トランスデュ
ーサの使用中にそのアレイを固定させるための基板とし
て、基材４ではなくて整合層６を使用するならば設けね
ばならない連続整合層６を示す。しかし、この整合層は
典型的には薄すぎて、図１の切断されていない態様にお
いても意図するたわみまたはせん断剛性を持たせること
はできない。したがって、図１の整合層は、適度な構造
的剛性を持たせるが、図２に示すように切断されたとす
ると、素子間の音響の漏れがはるかに増大する結果を招
くことになる。
【００１５】本発明の浸透性基材材料は、非常に高い音
響減衰および散乱をもたらし、音響的に損失の大きい固
体化する液状充填材料を浸透させるが、巨視的には剛性
を保持する曲がりくねった残留浸透性を融合過程が残す
ように、かたい重合体粒子または重合体を被覆した粒子
を一緒に融合することにより製造された材料で構成され
る。そのような重合体粒子または重合体を被覆した粒子
は、従来のトランスデューサにおいて広く使用されてい
るものとは異なって、注型ゴム、エラストマー、または
ゲルを含んでいない。
【００１６】図２に示されている第１の実施例において
は、固体または厚肉（外径／内径が３：１）中空粒子２
０の組成が重合体であり、全体として球面状の棒または
板の形を持つ。それらは、熱可塑性溶接、熱成形、超音
波溶接、溶剤溶接、または熱拡散接合のような直接接合
プロセス、あるいは気体押し込み被覆、およびパリレン
重合体のような重合体の連続蒸着による圧縮された粒子
の含浸のような間接接合プロセスによって一緒に接合さ
れる。これを行うために、パリレンＮ、パリレンＣ、パ
リレンＤ、パリレンＥを含めて、使用可能な何種類かの
パリレンが存在する。
【００１７】蒸着プロセスはとくに有用である。という
のは、蒸着室内部で重合体蒸気が接合を良くし、または
飽和するような重合体であれば、その蒸着プロセスはあ
らゆる重合体に非常に薄くて丈夫な有機被膜を付着でき
るからである。そのプロセスの一例が「パラキシリレン
重合体」という名称の米国特許第３３４２７５４号明細
書に記載されているユニオン・カーバイド（Union Carb
ide)ＣＶＤ相似パリレン・プロセスである。そのプロセ
スは角砂糖を飽和させることができる。それから砂糖を
溶解させて角砂糖の元の多孔性構造の正確なレプリカで
ある多孔性パリレンの立方体を残すことができる。圧縮
された重合体粒子の融合のためにパリレンを使用するこ
とにより機械的剛性が達成される。それらの粒子自体は
互いに接触して、構造中に留まる。パリレンは６０〜１
００℃の範囲の有用なガラス遷移温度（Tgs)を持つ。
【００１８】この音響応用のための基材４を形成するた
めに融合するのに適する粉末状材料または顆粒状材料の
特定の例が、１００℃またはそれより高い一般的な範囲
のガラス遷移温度を持ち、ポリスルフォン（ＰＳ）、ポ
リエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート
（ＰＣ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、
フッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）、超高密度高分子量
ポリエチレン（ＵＤＨＭＷＰＥ）、低密度および中間密
度ポリエチレン（ＰＥ）、パーフルオロアルコキシ（Ｐ
ＦＡ）、フッソ化エチレン・プロピレン（ＦＥＰ）、ポ
リトリフロロクロロエチレン（ＣＴＦＥ）、クロロトリ
フロロエチレン（ＣＴＦＥ ＦＣＴＦＥ）、ポリアリル
・スルフォン、ポリエステルおよびアクリロニトリル・
ブタジエンスチレン（ＡＢＳ）より成る群の中から選択
されたプラスチックを含む。
【００１９】上の材料を用いて高い音響減衰性を持つ頑
丈な基材を製造することができる。それにより得られた
基材は３ミリメートル程度と薄く、流体を透過させる。
【００２０】そのような融合された基材材料は１５〜１
００ミクロンの範囲、最も好ましくは３５〜５５ミクロ
ンの範囲の中間寸法の孔と、１００℃より高く、好まし
くは２００℃に近いガラス遷移温度を有する。ガラス遷
移温度がより高い粒子はより良い温度安定性と、より少
ないクリープと、典型的にはより高い剛性を持たせるだ
けである。上記孔寸法より大きい寸法の孔は、とくによ
り高い周波数用のトランスデューサに音響後方散乱のよ
うな問題をひき起こし、かつ孔の領域における個々の圧
電素子の局部的な機会的支持を欠くというような問題を
ひき起こす。上記孔寸法より小さい寸法の孔は音響減衰
を減少し、含浸を困難にする。
【００２１】上記説明に合致する融合された基材材料
は、非常に軽く、音響減衰が少なくとも３ｄＢ／ｍｍ、
および８ｄＢ／ｍｍまで（１ＭＨｚにおいて）と非常に
高く、音響後方散乱が最少であり、音響インピーダンス
が低く、構造的な剛性が十分にあり、温度安定度が高
く、切れ目充填材料、および電極３のような近くの層に
対する接着性が基材材料４の高い表面粗さのために極め
て優れたものにする透過性（これにより切れ目および基
材の真空排気と、裏込めと、注形との少なくとも１つを
行える）が得られる。
【００２２】それらの融合された材料は、湾曲したプロ
ーブ応用のために緩い半径で弾性的に曲げることもでき
る。最後に、ある場合には２００℃に近いガラス遷移温
度を持つそれらの基材材料は、素子のパターン化作業中
に、基材材料４の摩耗性融解のためにブレードの許容で
きない荷重を受けることなしに容易に切断することがで
きる。
【００２３】本発明のこの実施例の基材は熱的に安定で
軽量であり、頑丈で低い音響インピーダンスを持つ。そ
れらの基材は非常に薄いから、より小型軽量のトランス
デューサを構成することができると同時に、便利で安定
な製造基盤として基材４の上にトランスデューサを積層
載置することができる。それらは使用中補強機能を有す
る。本発明の基材はトランスデューサ製造処理において
広い温度許容度と、音響エネルギー最少注入をも提供す
る。プローブが平らな形状で最初に製造された後で、湾
曲したプローブ（図示せず）のための湾曲面の上に圧電
素子アレイを配置することができるように、基材を緩や
かな半径の上に弾性的に成形することができる。
【００２４】それらの融合された基材は透過性であり、
圧電素子１と、電極２、３と、基材４とを予め組立てた
後で、希望により切れ目５にエッコゲル（eccogel)また
はＲＴＶシリコンのような音響減衰性有機充填材を充填
することができる。その充填は透過性基材４を通じて切
れ目充填材を充填することにより行われる。含浸充填剤
は化学的不働態化（注形）、機械的補強／アレイ強化、
放熱および電気的降伏改善機能、並びに脱気／通気減少
機能を行うことができる。重要なトランスデューサ・ラ
ミネーションが完全に終了した後で切れ目充填材を充填
可能であることは重要である。というのは最良の切れ目
充填材は典型的には仕上げることは困難であり、熱安定
性が低いことがしばしばあるからである。そのような材
料は汚染無しの強力なラミネーションを行うことを妨害
することがある。製造後に切れ目に充填することによ
り、硬化工程とラミネーション工程の少なくとも一方、
または、切れ目充填材を損傷するような温度より高い処
理温度でのはんだ付け工程、または製造のその段階にお
いて行われるならば望ましくないやり方でそれを再分布
するはんだ付け工程のようなトランスデューサ製造工程
を利用することができる。電極を患者の最も近くへ当て
ることがこのやり方で有利である。ラミネーションに伴
う清掃も簡単にされる。というのは、後まで切れ目充填
有機物質が充填されないからである。浸透性を持ち、し
かも減衰性のある頑丈な基材により、切れ目に泡を導入
することを避けるために、注形工程または充填工程が行
われる前に、切れ目５を含めたプローブの全体積を真空
にすることができる。また、それの切断中に圧電素子の
周囲に切断冷却材をより良く流すこともできるようにさ
れる。
【００２５】最後に、それらの融合された基材により、
電極３と４の表面の間に電極の形とは無関係に空所の無
い改良された接着接合を行うことができる。その理由
は、基材４の表面多孔質から生ずる機械的接着性インタ
ーロッキングの増大のために、エポキシ気泡が基材４中
へ逃げるからである。エポキシの薄膜またはその他の直
接融合プロセスだけが基材４と電極３の間で利用されて
いる限り、音響的に薄い接合線をそのような透過性材料
にたいして行うことができるからである。
【００２６】上記のように切れ目５に後で充填する場合
には、各圧電素子１は、真下の層の電極３と基材４への
それの接合によるばかりでなく、実際に飽和されて、基
材４にそれ自体が接合されている切れ目充填材への圧電
素子の接合により、機械的に固定されるようになる。こ
れの結果は、本発明の基材４の材料の透過性部分を通じ
て充填材が充填されることにより切れ目が充填される場
合には、各圧電素子が極めて良く留められ、空間位置に
注形されることである。基材４中へ直接飽和させられる
切れ目材は、基材４へのその材料の接合強度についての
懸念を解消させる。切れ目を後で充填することによっ
て、多少強くラミネートされ３た、より丈夫なトランス
デューサ（とくに矢印１２の向きに）と、製造中に用い
られ、または付着中に用いられる液状充填材が入り込ん
で腐食を引き起こす恐れが少ないトランスデューサが得
られる。矢印１１の向きにより強いラミネーションは可
能である。その理由は、スタック・ラミネーション作業
時に接着強度を損なう有機充填材が痕跡程度にも存在し
ないからである。
【００２７】図３に示されている融合された基材４の第
２の実施例は、図２に示されている融合された重合体粒
子と比較して高いインピーダンスと、多少低い音響減衰
度を有する、セラミックまたは金属に被覆した融合され
た粒子２１で構成される。タングステンを充填された従
来の基材でしばしば行われるように、圧電素子アレイの
音響インピーダンスに音響インピーダンスをより良く整
合させることを試みる音響設計のために、この第２の実
施例を利用することができる。融合された重合体粒子基
材は全て低インピーダンスであり、基材音響エネルギー
注入を最少にするために、基材４の音響インピーダンス
と圧電素子１の音響インピーダンスを意図的に不整合に
するために使用することができる。基材材料の２つの実
施例を一緒にすると、低基材音響インピーダンス、中間
基材音響インピーダンス、高基材音響インピーダンスを
求める任意の音響設計要求をカバーすることができる。
【００２８】この第２の実施例においては、前記パリレ
ンＣＶＤプロセスを用いて基材４を構成することもでき
る。これは、タングステンのような高インピーダンス、
高密度の金属粒子を採用し、金属粒子を一様にひっくり
返し、それから別々のパリレン粒子融合作業でそれらの
粒子を一緒に接合するためにＣＶＤプロセスを用いて可
能である。金属粒子は、圧縮する前に付着室内部のタン
ブラー内で重合体一致する膜２２により予め被覆され
る。予め被覆された粒子を一緒に融合させるために、そ
れらの粒子を圧縮し、熱拡散、熱溶接、溶剤溶接、また
は超音波溶接を含めた第１の実施例を融合するための前
記プロセスのいずれも利用する。それ自体で熱融合でき
るパリレンを選択することができ、またはパリレンは前
記被覆された粒子を、多くの内部接触表面への付着によ
り溶接することができる。このようにして、融合されか
つ圧縮された構造には最少の直接金属ー金属粒子間接触
が存在する。このために、交番する金属と重合体の曲が
りくねった経路に沿って音波は伝わらねばならず、した
がって大きな減衰を受ける。硬い金属粒子またはセラミ
ック粒子と、半硬性パリレン粒子被覆および融合含浸
（使用された場合）、および粒子と任意のパリレン自体
の良い温度安定性によって剛性と温度安定性が得られ
る。パリレン粒子被覆は数千オングストロームから数十
ミクロンの厚さにすることができる。粒子被覆の厚さは
最終的な粒子分離、従って密度およびインピーダンスを
決定する。それは典型的には粒子直径のオーダーの厚さ
である。第２の（融合）被覆は被覆されている粒子の直
径の小さい割合に等しい厚さにする必要があるだけであ
る。特定の例として、３０ミクロンのタングステン粒子
と、８ミクロンの厚さの粒子被覆と、２ミクロンの融合
パリレン含浸を使用できる。タングステンをベースとす
るそのような基材を製造し、予め被覆されている粒子お
よび融合パリレンに対して温度／圧力サイクルを用いて
融合した。この実施例のための別の利用できるやり方
は、圧縮された粒子を低粘性エポキシで飽和させること
である。しかし、これは切れ目に含浸するという後の選
択を犠牲にする。
【００２９】第１の実施例の重合体をベースとする低イ
ンピーダンス粒子基材４により、圧電素子から基材ブロ
ックへの音響エネルギーの結合をほとんど無くすことが
できる。基材に結合されるどのように小さいエネルギー
も、基材の底部から反射されて、圧電素子に到達して望
ましくない電気信号を発生する前に完全に減衰すること
ができる。
【００３０】第２の実施例のより高いインピーダンスの
金属粒子基材またはセラミック粒子基材により、考える
ことができるほぼ全てのトランスデューサを製造し、か
つ本発明の前記利益の全てを得る事ができるようにする
ために、ツールセットを終了する。
【００３１】また、トランスデューサ部品１、２、３お
よび６を切断鋸でパターン化し、それらの層のあるもの
を本発明の基材４の縁部またはそれの近くまで延長させ
る場合に非常に望ましい特徴として、補助容器すなわち
缶１３を利用することが有利であることが見出されてい
る。容器すなわち缶１３は典型的にはニッケルめっきを
施した銅のような金属で製作される。基材４は缶の底に
薄いエポキシ・プレフォーム１７により取り付けられ、
またはまず初めに缶の内部に形成される。プレフォーム
を使用することにより、基材４を缶１３に接合するため
に使用される接着剤により基材４の孔が充填されないよ
うにすることができる。そのような完全缶または部分缶
１３の大きな利点は、圧電素子１と電極２、３が基材４
の縁部で遭遇する領域において切断される層の最も端の
縁部において、切断中も機械的剛性を持たせることであ
る。これにより縁部切断による損傷が避けられる。金属
容器１３は電気的経路と、ＲＦＩ遮蔽機能と、放熱経路
と、基材４のための便利な製造キャリヤも提供される。
それは、典型的には、スタック構成の後で、基材４と切
れ目５の少なくとも一方に注入される注形または切れ目
充填含浸物質の流れを制限または制御するための容器と
しても機能する。
【００３２】透過性基材４を製造するために、冷却在中
の高速ダイヤモンド研磨切断が、基材４の縁部１９を形
成する機能を果たす優れた方法である。このようにする
と、透過性材料がそれ自体で形成された時にそれらの縁
部を形成する必要がない。これにより、より広いシート
状の形の材料を製造することができる。基材４の透過性
により切断作業中にその作業場所およびそれの周囲に冷
却材を良く流すことができ、その結果として、縁部１９
の表面も汚れまたは熱損傷が最少になる。これはレーザ
加工または水ジェット切断のような別の技術では容易に
可能ではない。それらの技術により、より多くの表面損
傷、より多くの巨視的表面歪みおよびより多くの縁部テ
ーパーを見出すことができる。
【００３３】要約すれば、本発明は超小形化、製造中お
よび使用中の歪みが小さく、物理的強度が最高であり、
軽量で、ラミネーションの接着強度を損なうことがある
切れ目充填プロセスの製造延期と、高温トランスデュー
サ製造処理の使用と、湾曲しているアレイのための装置
の後製造曲率の使用とを可能にする医用トランスデュー
サ１６のための実現方法、構造および材料を提供するも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図１】典型的な医用画像トランスデューサの部分断面
図。
【図２】本発明の融合された重合体粒子の改良した基材
構造を示すトランスデューサアレイおよびそれに関連す
る素子の一部の横断面図。
【図３】巨視的に頑丈な基材構造に融合された重合体を
被覆された粒子を採用している基材構造の第２の実施例
の横断面図。
【符号の説明】
１ 圧電素子 ２、３ 電極 ４ 基材 ５ 切れ目 ６ 音響インピーダンス整合層 ７ 集束レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャンパ、ジー、スリダール アメリカ合衆国カリフォルニア州、ロス、 アルトス、ヒエラ、コート、834 (72)発明者 ジョン、ピー、モーア、ザ、サード アメリカ合衆国カリフォルニア州、サンノ ゼ、ホーガー、ドライブ、1719 (72)発明者 サミュエル、エム、ハワード アメリカ合衆国カリフォルニア州、マウン テン、ビュー、ナンバー、214、ビラ、ス トリート、1600 (72)発明者 マイケル、エイチ、イケダ アメリカ合衆国カリフォルニア州、サンノ ゼ、エルムウッド、ドライブ、4930

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】切れ目により分離された圧電トランスデュ
    ーサ素子の少なくとも１つのアレイと、そのアレイの各
    トランスデューサ素子を個々にアドレスするための上側
    電極および下側電極とを有する超音波トランスデューサ
    であって、 上にトランスデューサ素子と電極が装置される改良した
    基材を備え、 この基材は融合されて巨視的に頑丈な構造を構成する頑
    丈な重合体粒子または重合体を被覆された粒子を備え、 音響減衰性を高くし、かつ構造中へ流体を通すことがで
    きるようにするために、その構造は曲がりくねった残留
    浸透性を有するものである超音波トランスデューサ。
  2. 【請求項２】前記基材の曲がりくねった残留浸透性は１
    ５〜１００ミクロンの範囲の中間孔寸法を有するもので
    ある請求項１記載の超音波トランスデューサ。
  3. 【請求項３】基材の音響減衰率は１ＭＨｚにおいて３ｄ
    Ｂ／ｍｍである請求項１または２に記載の超音波トラン
    スデューサ。
  4. 【請求項４】重合体粒子のガラス遷移温度は少なくとも
    １００℃である請求項１ないし３のいずれか１つに記載
    の超音波トランスデューサ。
  5. 【請求項５】前記重合体を被覆された粒子の重合体被覆
    のガラス遷移温度は少なくとも５０℃である請求項１な
    いし４のいずれか１つに記載の超音波トランスデュー
    サ。
  6. 【請求項６】重合体粒子は、ポリスルフォン（ＰＳ）、
    ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート
    （ＰＣ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、
    フッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）、超高密度、高分子
    量ポリエチレン（ＵＤＨＭＷＰＥ）、低密度および中間
    密度ポリエチレン（ＰＥ）、パーフルオロアルコキシ
    （ＰＦＡ）、フッソ化エチレン・プロピレン（ＦＥ
    Ｐ）、ポリトリフロロクロロエチレン（ＣＴＦＥ）、ク
    ロロトリフロロエチレン（ＣＴＦＥ ＦＣＴＦＥ）、ポ
    リアリル・スルフォン、ポリエステルおよびアクリロニ
    トリル・ブタジエンスチレン（ＡＢＳ）より成るプラス
    チックの群から選択されたものである請求項１ないし５
    のいずれか１つに記載の超音波トランスデューサ。
  7. 【請求項７】重合体を被覆された粒子は、タングステン
    またはセラミックのような、被覆された高インピーダン
    ス金属より成る群から選択されたものである請求項１な
    いし６のいずれか１つに記載の超音波トランスデュー
    サ。
  8. 【請求項８】基材を浸透させられる損失を生ずる弾性体
    状またはゲル状切れ目充填物質を充填される切れ目を更
    に含んでいる請求項１ないし７のいずれか１つに記載の
    超音波トランスデューサ。
  9. 【請求項９】圧電トランスデューサ素子へラミネートさ
    れた基材およびそれに伴う整合層および電極は平らに製
    造され、それから湾曲したセラミックまたは金属心棒の
    上に形成されている請求項１ないし８のいずれか１つに
    記載の超音波トランスデューサ。
  10. 【請求項１０】剛性、電気遮蔽または熱伝導を改善する
    ために金属コンテナを更に備えている請求項１ないし９
    のいずれか１つに記載の超音波トランスデューサ。
  11. 【請求項１１】高温高圧を加えることにより、重合体を
    被覆された粒子を溶融させて粒子と改良された基材の間
    で直接溶融させる工程を有する、切れ目により分離され
    た圧電トランスデューサ素子の少なくとも１つのアレイ
    と、そのアレイの各トランスデューサ素子を個々にアド
    レスするための上側電極および下側電極とを有する超音
    波トランスデューサの製造方法。
  12. 【請求項１２】重合体粒子または重合体を被覆された粒
    子を圧縮して、それらの粒子を相互に密接させ、それか
    ら圧縮された粒子に気体状重合体薄膜付着を適用して、
    改良された基材へ融合させる工程を有する、切れ目によ
    り分離された圧電トランスデューサ素子の少なくとも１
    つのアレイと、そのアレイの各トランスデューサ素子を
    個々にアドレスするための上側電極および下側電極とを
    有する超音波トランスデューサの製造方法。
  13. 【請求項１３】圧縮された粒子はパリレンＮ、パリレン
    Ｃ、パリレンＤまたはパリレンＥより成るパリレンの群
    の中から選択されたものである請求項１１または１２に
    記載の方法。
  14. 【請求項１４】重合体を被覆された粒子を圧縮して、そ
    れらの粒子を相互に密接させ、それから圧縮された粒子
    にエポキシまたは流し込み可能な低粘性重合体を飽和さ
    せて、改良された基材へ融合させる工程を有する、切れ
    目により分離された圧電トランスデューサ素子の少なく
    とも１つのアレイと、そのアレイの各トランスデューサ
    素子を個々にアドレスするための上側電極および下側電
    極とを有する超音波トランスデューサの製造方法。
  15. 【請求項１５】重合体粒子または重合体を被覆された粒
    子を圧縮して、それらの粒子を相互に密接させ、それか
    ら音波溶接により圧縮された粒子を溶接する工程を有す
    る、切れ目により分離された圧電トランスデューサ素子
    の少なくとも１つのアレイと、そのアレイの各トランス
    デューサ素子を個々にアドレスするための上側電極およ
    び下側電極とを有する超音波トランスデューサの製造方
    法。
  16. 【請求項１６】重合体粒子または重合体を被覆された粒
    子を圧縮して、それらの粒子を相互に密接させ、それか
    ら溶剤により圧縮された粒子を溶接させる工程を有す
    る、切れ目により分離された圧電トランスデューサ素子
    の少なくとも１つのアレイと、そのアレイの各トランス
    デューサ素子を個々にアドレスするための上側電極およ
    び下側電極とを有する超音波トランスデューサの製造方
    法。
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