JPH09307987A

JPH09307987A - 超音波プローブ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH09307987A
Application number: JP12375096A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Sawada; 之彦沢田; Katsuhiro Wakabayashi; 勝裕若林
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1996-05-17
Publication date: 1997-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、至近距離の観測に適するととも
に、より低ノイズで良質の超音波画像を得られる超音波
プローブを提供する。【解決手段】圧電素子１と、該圧電素子１の一方の面
に形成された音響整合層１１と、前記圧電素子１の他方
の面に形成された背面負荷材７とを有する超音波トラン
スデューサ１０と、この超音波トランスデューサ１０に
形成された導波部材５とを基本構成要素とする超音波プ
ローブにおいて、前記超音波トランスデューサ１０に前
記導波部材５と嵌合する嵌合部材１７を形成したことを
特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば医療用、又
は、非破壊検査用超音波診断装置に用いられる超音波プ
ローブ及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】メカニカル駆動方式の超音波プローブの
先端部は、超音波トランスデューサと、超音波トランス
デューサから発信される超音波パルス列により構成され
る超音波ビームの進行方向を変更させる音響ミラーと
を、これら両者の保持部材である円筒状のハウジングに
実装して構成されている。

【０００３】前記超音波トランスデューサに超音波発振
器（図示しない）からパルス電圧を印加することによ
り、前記超音波トランスデューサから超音波パルスが発
信され、前記ミラーで反射された後に同超音波プローブ
外部に出力される。そして、観測対象により反射された
超音波パルスは、ミラーによってその向きを変えられ、
超音波トランスデューサに入射する。

【０００４】一般に上述した超音波トランスデューサの
構成の目的は、超音波トランスデューサとミラーとの間
に超音波パルス伝達区間を設けることにより、超音波ビ
ームと観測対象との間に時間間隔をおくことである。こ
の時間間隔により、超音波プローブ直近において反射さ
れた超音波パルスを、超音波トランスデューサに印加さ
れた発振パルスが観測装置に及ぼす影響が無くなった後
に受信することが可能となり、至近距離の観測対象の観
測が可能になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
構成では、通常前記伝達区間に配置する超音波トランス
デューサを保持する保持部材はステンレス等の金属で構
成されているため、この保持部材の音響インピーダンス
が、水や超音波ゲル等の超音波媒体の音響インピーダン
スよりも大きくなってしまい、両者の界面に超音波の乱
反射が生じてしまう。この結果、得られた超音波画像に
多くのノイズが混入することになり、超音波画像を利用
した診断や判断に多大な悪影響を及ぼすことになる。

【０００６】また、前記伝達区間内の超音波媒体中に空
気の泡が混入してしまった場合は、泡の音響インピーダ
ンスが極小であるため、超音波媒体と泡との界面におい
て、超音波が略完全に反射される。この結果、超音波画
像がまっ白になる程の多重反射ノイズが生じてしまい、
超音波画像の観察は事実上不可能になる。

【０００７】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
ものであり、至近距離の観測に適するとともに、より低
ノイズで良質の超音波画像を得られる超音波プローブ及
びその製造方法を提供することを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
圧電素子と、該圧電素子の一方の面に形成された音響整
合層と、前記圧電素子の他方の面に形成された背面負荷
材とを有する超音波トランスデューサと、この超音波ト
ランスデューサに形成された導波部材とを基本構成要素
とする超音波プローブにおいて、前記超音波トランスデ
ューサに前記導波部材と嵌合する位置決め部材を形成し
たことを特徴とするものである。

【０００９】請求項２記載の発明は、圧電素子と、該圧
電素子の一方の面に形成された音響整合層と、前記圧電
素子の他方の面に形成された背面負荷材とを有する超音
波トランスデューサと、この超音波トランスデューサに
形成された導波部材とを基本構成要素とする超音波プロ
ーブにおいて、前記超音波トランスデューサに音響レン
ズを一体的に構成したことを特徴とするものである。

【００１０】請求項３記載の発明は、圧電素子と、該圧
電素子の一方の面に形成された音響整合層と、前記圧電
素子の他方の面に形成された背面負荷材とを有する超音
波トランスデューサと、この超音波トランスデューサに
形成された導波部材とを基本構成要素とする超音波プロ
ーブを製造する製造方法において、前記導波部材を中空
の筒状部材とすると共に、該導波部材内面を音響レンズ
形成型のガイドとし、音響レンズ形成型を導波部材内面
に沿って移動させることにより、前記超音波トランスデ
ューサに音響レンズを一体的に形成することを特徴とす
るものである。

【００１１】請求項４記載の発明は、圧電素子と、該圧
電素子の一方の面に形成された音響整合層と、前記圧電
素子の他方の面に形成された背面負荷材とを有する超音
波トランスデューサと、この超音波トランスデューサに
形成された導波部材とを基本構成要素とする超音波プロ
ーブにおいて、前記導波部材のうち、超音波トランスデ
ューサの側面近傍に当たる部分に開口部を設けたことを
特徴とするものである。

【００１２】請求項５記載の発明は、請求項１又は２記
載の超音波プローブにおける前記導波部材は、１０×１
０⁶ｋｇ／ｍ²ｓ以下の低音響インピーダンスの材質か
らなる中空の部材と、該中空の部材の内部に封入する２
×１０⁶ｋｇ／ｍ²ｓ以下の低音響インピーダンスで、
かつ、低減衰の流動性材料からなる超音波媒体と、前記
中空の部材の内外両面又はその一方の面に設けた３乃至
８×１０⁶ｋｇ／ｍ²ｓ程度の低音響インピーダンスを
持つ部材とを有することを特徴とするものである。

【００１３】請求項６記載の発明は、請求項１、２又は
４記載の超音波プローブにおける前記導波部材は、３乃
至８×１０⁶ｋｇ／ｍ²ｓ以下の低音響インピーダンス
の材質からなる中空の部材と、該中空の部材の内部に封
入する２×１０⁶ｋｇ／ｍ²ｓ以下の低音響インピーダ
ンスで、かつ、低減衰の流動性材料からなる超音波媒体
とを有することを特徴とするものである。

【００１４】請求項７記載の発明は、請求項１記載の超
音波プローブにおける前記導波部材の形状を筒状とする
とともに、前記位置決め部材を導波部材に内接する形状
としたことを特徴とするものである。

【００１５】請求項１記載の発明によれば、前記超音波
トランスデューサに前記導波部材と嵌合する位置決め部
材を形成したので、超音波トランスデューサと導波部材
とを精密に組み立てることができ、至近距離の観測に適
するとともに、より低ノイズで良質の超音波画像を得る
ことができる。

【００１６】請求項２記載の発明によれば、前記超音波
トランスデューサに音響レンズを一体的に構成したの
で、音響レンズによりハウジング内の音場を有効に集束
することができ、至近距離の観測に適するとともに、よ
り低ノイズで良質の超音波画像を得ることができる。

【００１７】請求項３記載の発明によれば、超音波プロ
ーブを製造する製造方法において、前記導波部材を中空
の筒状部材とすると共に、該導波部材内面を音響レンズ
形成型のガイドとし、音響レンズ形成型を導波部材内面
に沿って移動させることにより、前記超音波トランスデ
ューサに音響レンズを一体的に形成するようにしたの
で、音響レンズを高精度に形成でき、請求項２記載の作
用を発揮する超音波プローブを得ることができる。

【００１８】請求項４記載の発明によれば、前記導波部
材のうち、超音波トランスデューサの側面近傍に当たる
部分に開口部を設けたので、気泡の除去が容易となり、
より低ノイズで良質の超音波画像を得ることができる。

【００１９】請求項５記載の発明によれば、請求項１、
２又は４記載の超音波プローブにおける前記導波部材
は、１０×１０⁶ｋｇ／ｍ²ｓ以下の低音響インピーダ
ンスの材質からなる中空の部材と、該中空の部材の内部
に封入する２×１０⁶ｋｇ／ｍ ²ｓ以下の低音響インピ
ーダンスで、かつ、低減衰の流動性材料からなる超音波
媒体と、前記中空の部材の内外両面又はその一方の面に
設けた３乃至８×１０⁶ｋｇ／ｍ²ｓ程度の低音響イン
ピーダンスを持つ部材とを有する構成としたので、超音
波の乱反射が防止され、より低ノイズで良質の超音波画
像を得ることができる。

【００２０】請求項６記載の発明によれば、請求項１、
２又は４記載の超音波プローブにおける前記導波部材
は、３乃至８×１０⁶ｋｇ／ｍ²ｓ以下の低音響インピ
ーダンスの材質からなる中空の部材と、該中空の部材の
内部に封入する２×１０⁶ｋｇ／ｍ²ｓ以下の低音響イ
ンピーダンスで、かつ、低減衰の流動性材料からなる超
音波媒体とを有するので、超音波の乱反射が防止され、
より低ノイズで良質の超音波画像を得ることができる。

【００２１】請求項７記載の発明によれば、請求項１、
２、４、５又は６記載の超音波プローブにおける前記導
波部材の形状を筒状とするとともに、前記位置決め部材
を導波部材に内接する形状としたので、超音波トランス
デューサと導波部材とを精密に組み立ることができ、至
近距離の観測に適するとともに、より低ノイズで良質の
超音波画像を得ることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。

【００２３】［実施の形態１］（構成）図１乃至図５を参照して本発明の実施の形態１
について説明する。図１及び図３は同一のものについて
図示したもので、図１は超音波プローブ先端部２０の斜
視図を、図２は超音波トランスデューサ１０の斜視図
を、図３は超音波プローブ２０の断面図を、図４は超音
波プローブ先端部２０の作用説明図を、図５は超音波プ
ローブ先端部２０の作用説明図を各々示すものである。

【００２４】図２及び図３に示すように、超音波トラン
スデューサ１０は、ＰＺＴ圧電セラミックスの圧電体４
の両面に表面電極２及び裏面電極３が形成された圧電素
子１の一方の面に、音響整合層１１が一体的に形成さ
れ、この音響整合層１１の上に形成された音響レンズ２
５の表面が音響放射面１９となっているとともに、圧電
素子１の他方の面に背面負荷材７が一体的に形成されて
いる。以下、前記表面電極２側を「前方」、裏面電極３
側を「後方」と称する。

【００２５】また、背面負荷材７の周囲には、位置決め
部材として円柱状の硬質エポキシ樹脂からなる嵌合部材
１７が一体的に形成されている。前記表面電極２及び裏
面電極３は、各々リード線１４、１５と電気的に接続さ
れており、これらのリード線１４、１５を経由して図示
しないパルサ及び観測装置と接続されている。

【００２６】超音波プローブ先端部２０を構成する導波
部材５は、音響インピーダンスが４６×１０⁶ｋｇ／ｍ
²ｓ程度であるステンレス製の円筒状の反射部材１３
と、その内面に形成された、音響インピーダンスが４×
１０⁶ｋｇ／ｍ²ｓ程度であるエポキシ樹脂からなる中
間層２２と、筒状である反射部材１３及びこの中間層２
２の内部に充填された音響インピーダンスが１．５×１
０⁶ｋｇ／ｍ²ｓ程度である水からなる超音波伝達媒体
１２とから構成されている。前記反射部材１３の形状
は、中間層２２を形成した状態で、その内径が前記嵌合
部材１７の外形と嵌合するように設定されている。

【００２７】ここで、前記反射部材１３の端部の内、ミ
ラーブロック１８が固定された部分には、第１の開口部
２１が設けられており、この開口部２１の形状は、ミラ
ーブロック１８の斜面形状と一致する形状としている。
前記反射部材１３の超音波トランスデューサ１０近傍に
は、第２の開口部２４が設けられている。

【００２８】前記反射部材１３はその一端に、前記中間
層２２及び嵌合部材１７を介して、超音波トランスデュ
ーサ１０の外周部が固定されているとともに、その他端
に端面に斜面をもつステンレス製の円柱状部材であるミ
ラーブロック１８が一体的にに固定され、全体として超
音波プローブ先端部２０を構成している。

【００２９】前記超音波伝達媒体１２は、前記第１の開
口部２１又は第２の開口部２４から超音波プローブ先端
部２０の内部に充填される。超音波伝達媒体１２は、超
音波トランスデューサ１０、音響放射面１９、ミラーブ
ロック１８及び中間層２２の内壁に、隙間無く完全に充
填されるようになっている。

【００３０】（作用）まず、超音波プローブ先端部２０
の組み立て時における上記構成の作用について説明す
る。

【００３１】超音波トランスデューサ１０と導波部材５
とは、嵌合部材１７により、傾き無く位置決めされる。
前記導波部材５を形成するに当たり、超音波伝達媒体１
２は、第１の開口部２１又は第２の開口部２４から流入
せしめ、第１の開口部２１又は第２の開口部２４から気
泡２７が出なくなる時点をもって充填終丁とする。

【００３２】次に、超音波プローブ先端部２０の動作時
における、上記構成の作用について説明する。図示しな
いパルサからリード線１４、１５を経由して表面電極
２、裏面電極３にパルス電圧を印加し、圧電素子１を加
振する。

【００３３】前記圧電素子１の振動は、超音波パルスと
なって発信される。この時、背面負荷材７が形成された
面は、その負荷により振動が抑制されるため、発信され
た超音波パルスは、音響整合層１１を経て音響放射面１
９から超音波伝達媒体１２にのみ伝達される。

【００３４】超音波伝達媒体１２中に伝送された超音波
パルスは、この超音波伝達媒体１２内を伝達する。この
超音波パルスのうち、音響放射面１９の中央附近から発
信されたエネルギー成分８は、直接に音響反射面６に到
達し、ここで反射されてその向きを変え、超音波プロー
ブ先端部２０の外部に伝送される。

【００３５】また、前記音響放射面１９の辺縁部から発
信された成分９は、外側に拡散して行くが、超音波伝達
媒体１２と、その周囲にこれと密着して設けられた中間
層２２との界面に入射する。

【００３６】この時、超音波伝達媒体１２と中間層２２
との間の音響インピーダンスの差異、及び、超音波パル
ス成分９の中間層２２内壁への入射角が浅いことによ
り、入射した超音波パルス成分９の殆どは、反射されな
がら超音波伝達媒体１２内を伝達される状態となる。

【００３７】伝達された超音波パルス成分９は、最終的
に中央附近から発信されたエネルギー成分８と同様に、
音響反射面６に到達し、反射されてその向きを変え、超
音波プローブ先端部２０の外部に放射される。

【００３８】また、中間層２２に入射した超音波のう
ち、一部は反射せずに反射部材１３にまで到達する。こ
の超音波の更に一部は、中間層２２と反射部材１３との
界面において反射され、超音波伝達媒体１２に戻り、他
の部分は反射部材１３内に入射して、一部は疎密波のま
ま、また他の一部は反射部材１３上で表面波に変換され
る等した後、外部に放射される。

【００３９】前記超音波プローブ先端部２０を図示しな
い駆動機構により駆動することによって、発信された超
音波パルス列からなる超音波ビームを任意の経路に沿っ
て走査する。

【００４０】そして、観測対象から反射された超音波パ
ルスは同様に、図１、図３に示す経路８、９に沿って、
導波部材５を経て圧電素子１に伝達され、これを振動さ
せる。この圧電素子１の振動によって発生した電圧は、
リード線１４、１５を経由して観測装置に伝達される。

【００４１】次に、気泡２７発生時における、上記構成
の超音波プローブ先端部２０の作用について説明する。
図４に示すように、湿度上昇や圧力変動等により、超音
波伝達媒体１２中に空気や水蒸気からなる気泡２７が発
生し、侵入してしまった場合は、超音波は超音波伝達媒
体１２と気泡２７との界面で略全反射される。

【００４２】反射された超音波２８は、発信されたとき
と同等の強度を保ったまま超音波トランスデューサ１０
に入射し、観測対象からの超音波パルスと比較して極端
に強い超音波パルスとなる。

【００４３】この反射された超音波２８は、気泡２７、
超音波トランスデューサ１０の音響放射面１９、中間層
２２等の間で減衰しつつも多重反射されるため、これら
も超音波画像に重畳されたノイズとなる。しかし、前記
気泡２７は、超音波プローブ先端部２０を軽く振ること
により、図５に示すように、第２の開口部２４から外部
に追い出すことができる。

【００４４】（効果）本実施の形態１によれば、嵌合部
材１７により、超音波トランスデューサ１０と導波部材
５とを傾き無く正確に位置決めできるため、超音波超音
波トランスデューサ１０を正確にミラーブロック１８の
音響反射面６に向けることができる。

【００４５】さらに、第１、第２の開口部２１、２４を
設けたことにより、超音波伝達媒体１２を確実に充填す
ることができ、超音波ビームが外部に伝送されるまでの
間において、強反射体であるため強いノイズ源となる空
気や水蒸気等の泡を除去することができ、高信頼性を持
った観測を行うことができる。

【００４６】また、超音波プローブ先端部２０の動作時
における、上記構成並びに作用の効果について説明する
と、超音波トランスデューサ１０から発信された超音波
パルスのエネルギーを効率的に外部に送信することがで
きるとともに、超音波プローブ先端部２０に入射したエ
ネルギーを超音波トランスデューサ１０により効率的に
受信することができるため、送受信感度が向上する。ま
た、強反射体である反射部材１３と超音波伝達媒体１２
との間に中間層２２を設けたことにより、反射部材１３
内部における超音波の乱反射が抑制され、超音波ノイズ
が減少する。

【００４７】同時に反射部材１３の第１の開口部２１の
形状をミラーブロック１８の斜面と同一としたことによ
り、導波路内での反射や拡散により、ミラーブロック１
８外部に広がった超音波についても、観測用超音波とし
て発信することができる。

【００４８】次に、気泡２７発生時における超音波プロ
ーブ先端部２０の効果について述べると、導波部材５内
に発生、侵入した気泡２７を、容易に除去できるため、
長期に渡って良好な観測画像を得ることができる。

【００４９】また、本実施の形態１においては、圧電材
としてＰＺＴを使用する場合について例示しだが、Ｐ
Ｔ、ＰＬＺＴ等の圧電セラミックスや、ＬｉＮｂＯ3 等
の圧電性結晶を使用可能である。また、高分子圧電体や
複合圧電体を用いた場台は、音響整合層１１を省略する
ことができる。

【００５０】さらに、圧電材を凹面に形成することによ
り、圧電素子１そのものに音場集束効果を持たせること
により、音響レンズ１６を省略することも可能である。

【００５１】また、超音波伝達媒体１２の材質について
も同様に水に限定されるものではなく、生理食塩水、超
音波ゼリー、超音波ゲル、流動パラフィン、プロピレン
グリコール等に代表される、各種超音波伝達媒体とする
ことも可能である。

【００５２】同様に、反射部材１３の材質についても、
チタン、ニッケル、銅合金等の他の金属材料や、アルミ
ナ、マシナブルセラミックス、ジルコニア等のセラミッ
クス材料も使用可能である。また、その形状について
も、図示した様な円筒状の他に、断面を楕円や四角形等
の多角形にすること、テーパーを付けること、断面形状
を変化させること等も可能である。また、ブロック状の
部材に、穴のみを設けても、同様な効果を得られること
は言うまでもない。

【００５３】また、前記中間層２２の材質についても、
本実施の形態１に述べたエポキシ樹脂に限定されるもの
ではなく、反射部材１３と超音波伝達媒体１２のそれぞ
れの音響インピーダンスの中間の音響インピーダンスを
持つものが使用可能である。例えば、シリコーン系樹
脂、フェノール系樹脂、ユリア樹脂、ポリイミド樹脂等
の熱硬化性樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ＰＢＴ、ア
クリル、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ＧＦＲＰ、Ｃ
ＦＲＰ等の繊維強化樹脂等が使用可能である。

【００５４】同様にその形状についても、超音波伝達媒
体１２に外接し、反射部材１３に内接すればよいので、
例えば外周は円筒状で内周は角筒状等に形成可能であ
る。また、その形成方法は、ディッピング、電着塗装、
筒状材料の挿入及び接合、埋封後に機械加工で開口する
方法等を採用可能である。

【００５５】また、中間層２２は、反射部材１３の内面
全面に形成することも可能であるし、反射部材１３の接
合部について未形成とすること、又、嵌合部材１７の接
合部や、より後方についても未形成とすることも同様に
可能である。同様に、斜面の角度についても４５度に限
定されるものではなく、超音波ビームの走査方向によっ
て、任意の角度が設定可能である。

【００５６】さらに、斜面を省略し、導波部材５による
伝達効果のみを利用する構成とすることも容易に行なえ
ることは言うまでもない。さらにまた、第２の開口部２
４の個数や形状も、既述したような形状、個数（１個）
に限定されるものではなく、円形の開口部や、複数個の
開口部を設けることも可能であることは言うまでもな
い。

【００５７】また、その形成方法も、各種機械加工、放
電加工、エッチング、レーザ加工等が適用可能である。
さらに、精密ダイキャスト、粉末冶金法、メタルインジ
ェクションモールディング法等により、予め開口を持た
せた構造を成形することも可能である。

【００５８】［実施の形態２］（構成）図６を参照して、実施の形態２について説明す
る。尚、図６の説明においては、前述の実施の形態１と
同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略
する。

【００５９】本実施の形態２においては、導波部材５
を、ステンレス製の円筒状の反射部材１３と、その内外
面に形成されたエポキシ樹脂からなる中間層２２ａ、２
２ｂと、その内部に充填された水からなる超音波伝達媒
体１２とから構成した。前記反射部材１３の形状は、中
間層２２を内面に形成した状態で、その内径が嵌合部材
１７の外形と嵌合するように設定されている。

【００６０】（作用）本実施の形態２においては、前記
中間層２２ａに入射した超音波のうち、一部は反射せず
に反射部材１３にまで到達する。この超音波の更に一部
は、内面側の中間層２２ａと反射部材１３との界面にお
いて反射されて超音波伝達媒体１２に戻り、他の部分は
反射部材１３内に入射して、外面側の中間層２２ｂを経
て外部に放射される。この時、外面側の中間層２２ｂは
反射部材１３とその周囲の超音波媒体（図示せず）との
間の音響整合を果たすため、反射部材１３に入射した超
音波の外部への放射がより効率的に行われる。

【００６１】（効果）本実施の形態２によれば、実施の
形態１において示した効果に加え、以下の効果を奏す
る。即ち、外面側の中間層２２ｂにより、反射部材１３
からその周囲の超音波伝達媒体（図示せず）への超音波
の放射が効果的に行なわれるため、前記反射部材１３に
戻る超音波を減少させることができる。これにより、導
波部材５内への多重反射ノイズを更に減少させることが
できる。

【００６２】［実施の形態３］（構成）図７を参照して実施の形態３について説明す
る。尚、図７の説明においては、前述の実施の形態２と
同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略
する。本実施の形態３においては、導波部材５を、エポ
キシ樹脂からなる円筒状の半透過部材２３と、その内部
に充填された水からなる超音波伝達媒体１２とから構成
した。半透過部材２３の形状は、その内径が嵌合部材１
７の外形と嵌合するように設定されている。

【００６３】（作用）本実施の形態３によれば、半透過
部材２３に入射した超音波パルス成分９の殆どは、反射
されながら超音波伝達媒体１２内を伝達する。

【００６４】前記半透過部材２３に入射した超音彼のう
ち、一部は、この半透過部材２３を経て外部に放射され
る。この時、半透過部材２３はその周囲の超音波伝達媒
体（図示せず）との間の音響インピーダンスの差異が小
さいため、半透過部材２３に入射した超音波の外部ヘの
放射がより効率的に行なわれる。

【００６５】（効果）本実施の形態３によれば、前記実
施の形態１、２において説明した効果に加え、以下の効
果を奏する。即ち、前記半透過部材２３により、この半
透過部材２３から周囲の超音波伝達媒体（図示せず）へ
の超音波の放射が効果的に行われるため、前記半透過部
材２３を通って超音波伝達媒体１２に戻る超音波を減少
させることができる。これにより導波部材５内への多重
反射ノイズを、更に減少させることができる。

【００６６】［実施の形態４］（構成）図８を参照して実施の形態４について説明す
る。尚、図８の説明においては、実施の形態１と同一の
要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
また、簡略化するため、図示及び説明は実施の形態１の
構成を用いたが実施の形態２、３で示した構成について
も本実施の形態４は同様に適用可能である。

【００６７】本実施の形態４においては、ミラーブロッ
ク１８に形成された音響反射面６を、球状の凸面として
形成したことが特徴である。

【００６８】（作用）本実施の形態４によれば、超音波
伝達媒体１２により伝達された超音波ビームは、音響反
射面６で反射された後、超音波プローブ先端部２０の外
部に発信される。この時、超音波ビームは、超音波伝達
媒体１２内においては音響レンズにより集束された集束
ビームになり、該超音波プローブ先頭部２０外において
は、音響反射面６によりやや拡散された超音波ビームに
なる。

【００６９】（効果）本実施の形態４によれば、前記各
実施の形態１乃至３に示した構造と比較して、以下の利
点がある。即ち、超音波ビームの集束を音響レンズだけ
ではなく、ミラーブロック１８を併用して行なうため、
音響レンズ中を伝達中の多重反射を抑性することに主眼
を置いて短焦点の音響光学系として設定し、ミラーブロ
ック１８により発信後の音場を成形することが可能にな
る。

【００７０】［実施の形態５］（構成）図９を参照して実施の形態５について説明す
る。尚、図９の説明においては、実施の形態１と同一の
要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【００７１】本実施の形態５においては、反射部材１３
における超音波トランスデューサ１０より後方位置に、
第３の開口部３１を設けている。

【００７２】（作用）本実施の形態５によれば、前記超
音波トランスデューサ１０と、中間層２２が形成された
反射部材１３との接合は、両者を組み合わせ、位置決め
した後に、第３の開口部３１から接着剤２６を供給し、
これを硬化し、超音波トランスデューサ１０上の嵌合部
材１７と反射部材１３とを接合することにより行なう。

【００７３】（効果）本実施の形態５によれば、前記各
実施の形態１乃至３において説明した効果に加え、以下
の効果を奏する。即ち、前記接着剤２６の供給を正確、
かつ、確実に行なうことができるため、各構成部材を確
実に接合することができ、全体構造の信頼性を高めるこ
とができる。また、同時に、導波部材５内に接着剤２６
を溢れさせるといったこと事態を確実に防止できるた
め、導波路中の音場を乱すことが無くなる。

【００７４】尚、本実施の形態５においては、嵌合部材
１７と反射部材１３との接合法として接着剤２６を用い
たが、これに限定されるものではなく、例えば、嵌合部
材１７と反射部材１３とをステンレス等の同一の材質で
構成するとともに、接合部分においては中間層２２を形
成しないこととすれば、第３の開口部３１を用いてレー
ザ溶接、抵抗溶接等などによる接合法を採用することも
可能である。

【００７５】［実施の形態６］（構成）次に、図１０乃至図１３を参照して実施の形態
６について説明する。図１０は、超音波トランスデュー
サ１０の斜視図である。図１１乃至図１３は、各々実施
の形態６の組み立て工程を断面図により示したものであ
る。尚、図１０乃至図１３の説明においては、前述の実
施の形態１と同一の要素には同一の符号を付し、重複す
る説明を省略する。また、簡略化のため、図示及び説明
は、前述の実施の形態１の構成を用いたが、実施の形態
２乃至５において示した構成についても、同様に適用可
能である。

【００７６】本実施の形態６においては、図１０に示す
ように、超音波トランスデューサ１０には、音響レンズ
は形成しないものとし、また、簡略化のため、反射部材
１３は、円筒状とする。この他に、液状の音響レンズ用
樹脂３０を用いる。この音響レンズ用樹脂３０はエポキ
シ系の樹脂を採用している。

【００７７】また、本実施の形態６においては、レンズ
形成型２９を用いる。該レンズ形成型２９は、円柱状で
あり、その外径は、前記反射部材１３に中間層２２を形
成したものに滑動自在に内接するように形成している。
また、レンズ形成型２９の端面には、レンズ形状を転写
するための凸面２９ａが形成されている。この凸面２９
ａは、雌型材等により、レンズ用樹脂３０が接着されな
いように処理されている。

【００７８】［作用］本実施の形態６によれば、図１１
に示すように、まず、超音波トランスデューサ１０と中
間層２２を形成済の反射部材１３とを組付ける。

【００７９】次に、該超音波トランスデューサ１０の音
響整合層１１上にレンズ用樹脂３０を供給する。このレ
ンズ用樹脂３０の供給量は、音響レンズの体積と同等の
量とする。次に、図１２に示すように、レンズ形成型２
９を、中間層２２形成済の反射部材１３の内面をガイト
として挿入し、このレンズ形成型２９と音響整合層１１
との間にレンズ形状が形成された時点で静止させる。

【００８０】この状態で、前記レンズ用樹脂３０を加
熱、硬化する。前記レンズ用樹脂３０が硬化後、図１３
に示すように、レンズ形成型２９を反射部材１３の外方
に除去することにより、前記音響整合層１１上に片凹面
形状の音響レンズ２５が形成される。

【００８１】本実施の形態６によれば、前記実施の形態
１において説明した効果に加え、以下の効果を奏する。
即ち、レンズ形成型２９が導波部材５を構成する反射部
材１３に関して正確にガイドされるため、導波部材５と
幾何学的な軸が揃った音響レンズ２５を形成できる。こ
れにより、超音波ビームを導波部材５の中心を経て、反
射部材１３に向けることができきるため、導波部材５内
での超音波の乱反射を最も小さくすることができる。こ
の結果、ノイズの少ない鮮明な観測画像を得ることが可
能となる。

【００８２】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、至近距離
の観測に適するとともに、より低ノイズの超音波画像を
得ることができる超音波プローブ及びその製造方法を提
供することができる。

【００８３】即ち、請求項１記載の発明によれば、特に
超音波トランスデューサと導波部材とを精密に組付ける
ことができる超音波プローブを提供することができる。

【００８４】請求項２記載の発明によれば、特に、至近
距離の観測に適し、より低ノイズで良質の超音波画像を
得ることができる超音波プローブを提供することができ
る。

【００８５】請求項３記載の発明によれば、特に、音響
レンズを高精度に形成でき、請求項２記載の効果を奏す
る超音波プローブの製造方法を提供することができる。

【００８６】請求項４記載の発明によれば、特に、強反
射ノイズの要因となる気泡の除去を容易に実行でき、よ
り低ノイズで良質の超音波画像を得ることができる超音
波プローブを提供することができる。

【００８７】請求項５記載の発明によれば、特に、乱反
射が防止され、超音波トランスデューサから発信された
超音波が効果的に伝達されることになり、低ノイズで良
質の超音波画像を得ることができる超音波プローブを提
供することができる。

【００８８】請求項６記載の発明によれば、特に、超音
波トランスデューサから発信された超音波が効果的に伝
達され、請求項５記載の発明と同様、低ノイズで良質の
超音波画像を得ることができる超音波プローブを提供す
ることができる。

【００８９】請求項７記載の発明によれば、特に、至近
距離の観測に適し、より低ノイズで良質の超音波画像を
得ることができる超音波プローブを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の超音波プローブ先端部
を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態１の超音波トランスデュー
サを示す斜視図である。

【図３】本発明の実施の形態１の超音波プローブ先端部
を示す断面図である。

【図４】本発明の実施の形態１の超音波プローブの作用
説明図である。

【図５】本発明の実施の形態１の超音波プローブの作用
説明図である。

【図６】本発明の実施の形態２の超音波プローブ先端部
を示す断面図である。

【図７】本発明の実施の形態３の超音波プローブ先端部
を示す断面図である。

【図８】本発明の実施の形態４の超音波トランスデュー
サの部分の断面図である。

【図９】本発明の実施の形態５の超音波プローブ先端部
を示す断面図である。

【図１０】本発明の実施の形態６の超音波トランスデュ
ーサを示す斜視図である。

【図１１】本発明の実施の形態６の音響レンズの形成工
程を示す断面図である。

【図１２】本発明の実施の形態６の音響レンズの形成工
程を示す断面図である。

【図１３】本発明の実施の形態６の音響レンズの形成工
程を示す断面図である。

【符号の説明】

１圧電素子２表面電極３裏面電極４圧電体５導波部材６音響反射面７背面負荷材８超音波ビームの経路９超音波ビームの経路１０超音波トランスデューサ１１音響整合層１２超音波伝達媒体１３反射部材１４表面電極側のリード線１５裏面電極側のリート線１６音響レンズ１７嵌合部材１８ミラーブロック１９音響放射面２０超音波プローブ先端部２１第１の開口部２２中間層２３半透過部材２４第２の開口部２５音響レンズ２６接着剤２７気泡２８超音波ビームの経路２９レンズ形成型３０レンズ用樹脂３１第３の開口部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電素子と、該圧電素子の一方の面に形
成された音響整合層と、前記圧電素子の他方の面に形成
された背面負荷材とを有する超音波トランスデューサ
と、この超音波トランスデューサに形成された導波部材とを
基本構成要素とする超音波プローブにおいて、前記超音波トランスデューサに前記導波部材と嵌合する
位置決め部材を形成したこと、を特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】圧電素子と、該圧電素子の一方の面に形
成された音響整合層と、前記圧電素子の他方の面に形成
された背面負荷材とを有する超音波トランスデューサ
と、この超音波トランスデューサに形成された導波部材とを
基本構成要素とする超音波プローブにおいて、前記超音波トランスデューサに音響レンズを一体的に構
成したこと、を特徴とする、超音波プローブ。
【請求項３】圧電素子と、該圧電素子の一方の面に形
成された音響整合層と、前記圧電素子の他方の面に形成
された背面負荷材とを有する超音波トランスデューサ
と、この超音波トランスデューサに形成された導波部材とを
基本構成要素とする超音波プローブを製造する製造方法
において、前記導波部材を中空の筒状部材とすると共に、該導波部
材内面を音響レンズ形成型のガイドとし、音響レンズ形
成型を導波部材内面に沿って移動させることにより、前
記超音波トランスデューサに音響レンズを一体的に形成
すること、を特徴とする超音波プローブの製造方法。
【請求項４】圧電素子と、該圧電素子の一方の面に形
成された音響整合層と、前記圧電素子の他方の面に形成
された背面負荷材とを有する超音波トランスデューサ
と、この超音波トランスデューサに形成された導波部材とを
基本構成要素とする超音波プローブにおいて、前記導波部材のうち、超音波トランスデューサの側面近
傍に当たる部分に開口部を設けたこと、を特徴とする超音波プローブ。
【請求項５】前記導波部材は、１０×１０⁶ｋｇ／ｍ
²ｓ以下の低音響インピーダンスの材質からなる中空の
部材と、該中空の部材の内部に封入する２×１０⁶ｋｇ
／ｍ²ｓ以下の低音響インピーダンスで、かつ、低減衰
の流動性材料からなる超音波媒体と、前記中空の部材の
内外両面又はその一方の面に設けた３乃至８×１０⁶ｋ
ｇ／ｍ²ｓ程度の低音響インピーダンスを持つ部材とを
有すること、を特徴とする請求項１、２又は４記載の超音波プロー
ブ。
【請求項６】前記導波部材は、３乃至８×１０⁶ｋｇ
／ｍ²ｓ以下の低音響インピーダンスの材質からなる中
空の部材と、該中空の部材の内部に封入する２×１０⁶
ｋｇ／ｍ²ｓ以下の低音響インピーダンスで、かつ、低
減衰の流動性材料からなる超音波媒体とを有すること、を特徴とする請求項１、２又は４記載の超音波プロー
ブ。
【請求項７】前記導波部材の形状を筒状とするととも
に、前記位置決め部材を導波部材に内接する形状とした
こと、を特徴とする請求項１，２，４，５又は６記載の超音波
プローブ。