JPS6089199A - アレイ型超音波探触子 - 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】 ［発明の技１（・ｉ分野］ 本発明は、機械的強度を向上させると共に各素子間のク
ロスト−りを低減化したアレイ型超音波探触子に関する
。

［光明の技術的背圧どその問題点コ 近年、超音波診断法は、広く医学分野で使用される様に
なってきた。例えば体表面から、超音波パルスを体内に
発射し、生体内の音響的な情報を診断の要に供する診断
法が提案されている。この様な超音波診断装置はＸ線装
置に比べ、生体軟組織件を造影剤を用いることなしに、
容易に造影できる点、放射線障害がなく、取扱いが容易
である点、近年の超音波パルス４Ｔｉの進歩により、以
前より画質が向上した点などが見直され、医学分野にお
（プる臨床診断装置として一般化してきている。・しか
し、これら従来の超音波診断装置は、殆んど生体表面か
ら超音波パルスを送受波する装置であるので、体表面か
ら深い位置の臓器の診断がむずかしく、且つ分解能の擾
れた高い周波数の超音波診断ができないこと、骨、気体
の存在によって診断てきない部位があること、個人差の
大きな皮下脂肪の影響をうけることなどの欠点があり、
体腔内からの超音波診断が必要となり、体腔内に挿入可
能となる管状容器内に超音波を送受波する超音波探触子
を収容した体腔内超音波診断装置が製品化される様にな
った。

体腔外から体表面に当接させて上記超音波を送受波する
超音波探触子は、それ程小型化の必要がないが、食道等
を通して体腔内に挿入して使用する場合には小型のもの
が要求される。

第１図は、体腔内等で使用される従来のアレイ型超音波
探触子の構造を示し、第２図は第１図の側面断面図を示
す。

即ち、従来例のアレイ型超音波探触子１は、板状の厚み
方向に分ｔａ可能とされるＰＺＴ等の圧電素子板を仮の
垂直方向から細い幅ひ薄く切断し、隣接するものとわず
かに離間するＪ：う平１テに整列したアレイ型の圧電素
子２．・・・、２が形成されている。各圧電素子２の厚
み方向の両面には銀等を蒸着等して電極３ａ　、３ｂが
形成されており、超音波が送受波される側の一方の雷＋
１３８面はアース側電極とされ、板状で導電性のフレキ
シブル基板４で各電極３ａが導通保持され、さらにフレ
キシブル基板４の上に各圧電素子２と同形状で細長に形
成された第１及び第２の音響的整合層５及び６を貼着す
る等して積層状に形成されている。

上記第２の整合層６の上面には各圧電素子２の長手方向
の中央が凸となる音響レンズ７が形成されている。

一方、上記各圧電素子２の正極側電極３ｂ面は、絶縁性
部材を用いた絶縁層８を介装してダンピング部（層）９
に固着されて各超音波振動子エレメントが形成されてい
る。

上記正極側電極３ｂはフレキシブルリード１０ｂによっ
て長手方向の両側からダンピング部９の裏面側に引き出
され、又、アース側Ｎ　糧３　ａもフレキシブルリード
１０ａで、裏面側に引き出されている。

上記絶縁層８の両側のすき間には、エポキシ系等の接着
剤１１を用いて絶縁層８をダンピング層９に固着しであ
る。

上記第１及び第２の整合層５及び６は、音響レンズ７の
前面（上面）が当接される体腔内壁等に圧電素子２から
送波く及び受波）される超音波空く反射を少くして）能
率良く体腔内壁側に伝達できるように、圧電素子２と体
腔内壁との音響インピーダンスの中間の値に設定され、
２層の整合層５．６にすることによってより円）けに整
合できるようにしである。

上記ダンピング層９は、各圧電素子２が両電極３ａ　、
３ｂに印加された高周波パルスによって励振して超音波
を送出する際、裏面（ｌｊｌｌに送出された超音波を速
やかにタンピングさせて、タンピング月９の裏面で反射
されたものが受波されて分解能を悪化するのを防止する
ためのものである。このダンピング層９は、体腔外での
使用においてはその厚みを大きくして充分な減衰１幾能
を有するようにできるが、体腔内で使用する場合には最
も嵩ばる部材となるので厚みの少いものが要求される。

この場合、タンピングｍ９の材質として、タングステン
粉末をエポキシ、シリコーン　１Ｍ化ビニル樹脂等に該
タングステン粉末の分ｎｉ、聞を庄吊比で９５％前後と
なるように分散したものを用いることによりほぼ満足で
きる減衰量を実現できるようにしである。

上記材質のダンピング筋９の場合には、その電気抵抗が
低いので、人体に対する安全対策上、超音波送受面側が
アース電位側となり、ダンピング層９側が正極側に設定
されるので、ダンピング層９が直接正極側に接触づると
、該ダンピング層９を形成する部材の低い抵抗（インピ
ーダンス）によってアレイ状に分割された各超音波振動
子ニレメン］・が導通してしまう不都合が生じるため、
上記絶縁層８によって絶縁している。

ところで、各超音波振動子は、各ニレメン１〜間のクロ
ス］〜−りを防ぐために、隣接する各ニレメン１へ間に
は空隙部がそれぞれ形成されており、この場合圧電素子
２，２間のみに空隙部１２を股【プる場合よりも、第１
及び第２の整合層５．６を含めた３層にわたって空隙部
１２を形成することによって、より確実にクロストーク
を防止できるようにしである。

尚、上記空隙部１２で分離された超音波振動子は、例え
ば絶縁ｆｉ！８に固着した両面に電極が形成された圧電
素子板と、該圧電素子板に徂ねた第１及び第２の整合層
板とを一体化してダイヤモンドカッタで絶縁層８の一部
にまで切り込むようにして正極制電９％　３　ｂを分離
形成づるよう切断して形成される。この場合フレキシブ
ル基板４は、切断後各アース電極３ａに接するように弁
駁される。

このように構成された従来例においては、上記隣接する
圧電素子２．２間が、整合層５．６も含めて空隙部１２
で分離されているため、クロストークが充分防止されて
いる。しかしながら、各エレメントが幅が薄い細長の状
態で配列され且つ細長となる両側部が保持されてないた
め、機械的に非常に弱いという欠点があった。

又、空隙部１２に湿気等で水分が浸透し、水分が空隙部
１２に長く残ってしまい、各圧Ｎ素子２の両面に施され
た電極３ａ　、３ｂの銀がマイグレーションを起こし、
超音波の送受波づる機能が低下したり、さらに酷い場合
にはショー１〜してしまう状態に陥ってしまうことも起
り１ｑるという危険性があった。

［発明の目的コ 本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、隣接する
エレメント間のクロストークを防止可能にすると共に、
償械的強度を維持し、且つ吸湿しないようにしたアレイ
型超音波探触子を提供することを目的とする。

［発明の概要］ 本発明は各エレメント間の空隙部に中空体を充填するこ
とによって、クロストークを防止すると共に、血械的強
度を大きく、且つ湿気が入り込まないようにしである。

［発明の実施例］ 以下。図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第３図及び第４図は本発明の１実施例に係り、第３図は
超音波ビームを走査する方向と直角方向から見た構造の
断面を示し、第４図はその一部を拡大して示す。

１実施例のアレイ型超音波探触子２゛１は一１上述した
従来例と同様に形成された各空隙部１２に、中空ガラス
球体２２が充填されている。

上記中空カラス球体２２は、肉厚が１〜２［珈］で、最
大の直径が略４０［周］となるしのであり、平均密度は
例えば０．３７　［ｇ、’匡］となるものであり、該中
空ガラス球体２２でバッキングすると球体のすき量率は
３５％程度になる。

このような中空カラス球体２２を例えば５０［蔀コの幅
となる空隙部１２に充填した後、各空隙部１２に粘度５
００［ＣＩ］Ｓ］程度のエポキシ接着剤を注射針から一
滴ずつ滴下し、各中空カラス球体２２間のすき間に浸透
させ、常温硬化させ、各中空ガラス球体２２を固定する
と其に、各エレメント側面に臨む各中空カラス球体２２
を該側面に固着して、隣接するニレメン１〜間の空隙に
ガラス−空気−接着剤という複合７１〜リツクス材か構
成されている。この複合マトリックス月は、相当量の空
気を含んでおり、隣接するニレメン１〜間は実質的に空
気で満たされたに近い充分なり【コメｌ−一り防止（幾
重を有す゛るようにしであると共に、充填固着された中
空カラス球体２２によって充分な我械的強度を維持し、
且つ中空カラス球体２２及び接着剤で湿気か入り込まな
いようにしである。

この他は前述した従来例と同様の構成であり、同一部材
には同符号が付けである。

このように構成された１実施例によれは、各超音波振動
子エレメント間の空隙部１２に中空ガラス球体２２を充
填し、更にエポキシ系等の接着剤で中空ガラス球体のす
き間を浸透させるように滴下する等して硬化させ、各エ
レメント間に超音波反射率の大きい空気−カラス−接着
剤境界部を形成しであるので、クロスト一りを小さくで
きると共に、機械的強度が大きく且つ湿気等が入り込ま
ないのでマイグレーションを防止できる。

尚、上述の実施例においては、・空隙部１２に詰め込ま
れる中空構造の部材として中空カラス球体としたが本発
明はこれに限定されるのみでなく、多孔質の部材でも良
いし、熱処理あるいはレーザー光等で孔を形成した中空
部材も含まれる。

又、上記実施例では、整合層が２ｒｖ１とシであるが、
本発明は２后の場合はもとより３０以上の場合及び１Ｂ
の場合も含むものである。又、組成物の割合を連続的に
可変して整合層の′ｔＳ￥１インピーダンスを連続的に
可変したものについてｂ本発明に属するものである。

尚、上記実施例では、分離用の空隙部１２を形成後に、
フレキシブル基板４を介装して各圧電素子２のアース電
極３ａと導通できるＪ：うにしであるが、アース電極面
にフレキシブル基板４をその長手方向の一部を突出させ
て接着し、さらに整合層５．６も接着して一体化したも
のも切断して空隙部１２を形成した場合、フレキシブル
、基板４の突出する部分で各エレメントのアース側が共
通して導通できるようにしたものも本発明に屈するもの
である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、アレイ状に配列され
た各超音波振動子エレメントを分離する空隙部を中空を
有するガラス球等の中空部材で詰め込むように形成しで
あるので、特にその中空部でクロストークを充分防止す
ると共に、詰め込んだ部材にて機械的強度が増大し、さ
らに接着剤で各詰め込まれた部材間に湿気が入り遇まな
いようにしてマイグレーションを防止できる。

【図面の簡単な説明】 第１図及び第２図は従来例に係り、第１図は従来のアレ
イ型超音波探触子を示す断面図、第２図は第１図と直角
方向で切断し、円内を一部拡大して示す側面断面図、第
３図及び第４図は本発明の１実施例に係り、第３図は１
実施例の側面断面図、第４図は第３図の一部を拡大して
示す拡大断面図である。 ２・・・圧電素子　３ａ、３ｂ・・・電極４・・・フレ
キシブル基板　５，６・・・整合層７・・・音響レンズ
　８・・・絶縁固 ９・・・ダンピング部（層） １０ａ、１０ｂ・・・フレキシブルリード１１・・・接
着剤　１２・・・空隙部 ２１・・・超音波探触子 ２２・・・中空ガラス球体 第１図 第２図 第３図 第４図 ２２　３ｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧Ｎ素子の超音波を送受波づ゛る一方の面に音響
   的整合層がそれぞれ形成され、他方の面にダンピング部
   が形成された構造を有づる各超音波振動子エレメントに
   おける隣接する：［シメン１−間に空隙部を設けて形成
   したア、レイｆｆ’［音波探触子において、前記空隙部
   に中空（１４造の部材を詰め込んだ構造にしたことを特
   徴とするアレイ型超音波探触子。 〈２）前記中空構造の部材は、中空カラス球体とすると
   共に、エポキシ系等の接着剤で相互に接着され、且つ前
   記エレメント側壁に固着されたことを特徴とする特許請
   求の範囲第ｉ　Ｊｒ＋記載のアレイ型超音波探触子。