JP2009285257A - Ultrasonic transducer and ultrasonic probe - Google Patents

Ultrasonic transducer and ultrasonic probe Download PDF

Info

Publication number
JP2009285257A
JP2009285257A JP2008142126A JP2008142126A JP2009285257A JP 2009285257 A JP2009285257 A JP 2009285257A JP 2008142126 A JP2008142126 A JP 2008142126A JP 2008142126 A JP2008142126 A JP 2008142126A JP 2009285257 A JP2009285257 A JP 2009285257A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
layer
electrode
ultrasonic transducer
corrosion prevention
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2008142126A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5069610B2 (en
Inventor
Yasuhiko Morimoto
康彦 森本
Kazuhide Imada
和秀 今田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujinon Corp
Original Assignee
Fujinon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujinon Corp filed Critical Fujinon Corp
Priority to JP2008142126A priority Critical patent/JP5069610B2/en
Publication of JP2009285257A publication Critical patent/JP2009285257A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5069610B2 publication Critical patent/JP5069610B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic transducer which is simply constructed to prevent its electrode from corrosion without reducing sonic power of an ultrasonic wave. <P>SOLUTION: The ultrasonic transducer 30 includes a piezoelectric device 40 in which a piezoelectric body 43 is sandwiched between an upper electrode 44 and a lower electrode 45, wherein the upper electrode 44 has the upper surface the end of which is covered with a wire protection layer 47, and also has all the other surfaces covered with a sonic adjustment layer 41; and a corrosion-proofing layer 49 is disposed just beneath the boundary between the sonic adjustment layer 41 and the wire protection layer 47 to prevent an electric material-corrosive factor from penetrating. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、超音波画像を得るための超音波トランスデューサ、及びこれを用いた超音波探触子に関するものである。   The present invention relates to an ultrasonic transducer for obtaining an ultrasonic image and an ultrasonic probe using the ultrasonic transducer.

近年、医療分野において、超音波検査が行なわれている。超音波検査では、被検者の体内に超音波探触子、例えば超音波プローブを挿入して、被観察部位を超音波で走査する。この超音波プローブは、体内に挿入される長尺の挿入部の先端に、複数の超音波トランスデューサを配列したものである。各超音波トランスデューサは、電子スイッチによって駆動を切り換えられながら、体内の被観察部位に超音波を放射し、そのエコー信号を受信する。受信されたエコー信号は、各超音波トランスデューサから引き出されたリード線を介して外部の超音波観測装置に送信され、各種の信号処理がなされた後、モニタ等に超音波画像として表示される。   In recent years, ultrasonic inspection has been performed in the medical field. In the ultrasonic inspection, an ultrasonic probe, for example, an ultrasonic probe is inserted into the body of the subject, and the observation site is scanned with ultrasonic waves. This ultrasonic probe has a plurality of ultrasonic transducers arranged at the tip of a long insertion portion to be inserted into the body. Each ultrasonic transducer emits an ultrasonic wave to a site to be observed in the body and receives an echo signal while being driven by an electronic switch. The received echo signal is transmitted to an external ultrasonic observation device via a lead wire extracted from each ultrasonic transducer, and after various signal processing is performed, it is displayed as an ultrasonic image on a monitor or the like.

超音波トランスデューサは、バッキング材の上面に、圧電素子と、音響整合層とを積層して構成されている。圧電素子は、圧電体の上下を一対の電極で挟み込んだもので、各電極の表面端部に接合したリード線を介して超音波観測装置に接続されている。この超音波観測装置からパルス電圧を印加すると、逆圧電効果により圧電体が急速に変形し、超音波が発生する。音響整合層は、圧電素子の上面、すなわち圧電体の上側にある電極(以下、上部電極と称する)の表面を覆うように形成されており、超音波の伝播効率を向上させる。圧電素子で発生した超音波は、音響整合層を経て外部に放射され、体内の被観察部位に到達する。そして、被観察部位で反射された超音波が再び超音波トランスデューサに入射し、エコー信号として受信される。   The ultrasonic transducer is configured by laminating a piezoelectric element and an acoustic matching layer on the upper surface of a backing material. The piezoelectric element is obtained by sandwiching the upper and lower sides of a piezoelectric body with a pair of electrodes, and is connected to an ultrasonic observation apparatus via a lead wire bonded to a surface end portion of each electrode. When a pulse voltage is applied from this ultrasonic observation apparatus, the piezoelectric body is rapidly deformed by the inverse piezoelectric effect, and ultrasonic waves are generated. The acoustic matching layer is formed so as to cover the upper surface of the piezoelectric element, that is, the surface of the electrode on the upper side of the piezoelectric body (hereinafter referred to as the upper electrode), and improves the propagation efficiency of ultrasonic waves. Ultrasound generated by the piezoelectric element is radiated to the outside through the acoustic matching layer and reaches the site to be observed in the body. Then, the ultrasonic wave reflected from the observation site is incident again on the ultrasonic transducer and received as an echo signal.

周知のように、超音波やエコー信号は、空気中で著しく減衰する。そこで、超音波検査の際には、超音波プローブの先端に伸縮性のある袋状のバルーンを装着している。そして、被検者の体内に挿入部を挿入した後、被観察部位の周辺で、このバルーン内に超音波伝達媒体としての脱気水を注入する。これにより、バルーンが膨張して被観察部位に当接するので、超音波の走査領域が脱気水で満たされて、超音波やエコー信号の減衰が防止される。   As is well known, ultrasonic waves and echo signals are significantly attenuated in the air. Therefore, at the time of ultrasonic inspection, an elastic bag-like balloon is attached to the tip of the ultrasonic probe. And after inserting an insertion part in a test subject's body, deaerated water as an ultrasonic transmission medium is inject | poured in this balloon in the circumference | surroundings of a to-be-observed site | part. Thereby, since the balloon is inflated and comes into contact with the site to be observed, the ultrasonic scanning region is filled with deaerated water, and attenuation of the ultrasonic wave and the echo signal is prevented.

このような利点がある一方で、バルーンは、圧電素子を腐食させてしまう要因にもなっている。バルーンは、一般的に、所望の弾性を持たせるために加硫されたゴムによって形成されており、電気的部材の腐食因子である硫黄成分を含んでいる。従って、脱気水をバルーン内に長時間注入しておくと、バルーンの硫黄成分が脱気水に少しずつ溶け出してしまう。この硫黄成分を含んだ脱気水は、超音波トランスデューサの内部に侵入して、圧電素子の上部電極を腐食させることがあった。特に、上部電極として硫黄成分の腐食に弱い銀を用いている場合には、腐食が著しく進行し、上部電極が不導通になることもあった。上部電極の上面は、ほぼ全体が音響整合層で覆われているが、リード線の接合部分だけは、配線保護層で覆われている。硫黄成分を含んだ脱気水は、この音響整合層と配線保護層の境界から上部電極に到達すると考えられている。   While having such advantages, the balloon is also a factor that corrodes the piezoelectric element. Balloons are generally made of rubber that is vulcanized to provide the desired elasticity and contain a sulfur component that is a corrosive factor for electrical components. Therefore, if deaerated water is poured into the balloon for a long time, the sulfur component of the balloon is gradually dissolved in the deaerated water. The deaerated water containing the sulfur component may enter the ultrasonic transducer and corrode the upper electrode of the piezoelectric element. In particular, when silver, which is weak against corrosion of sulfur components, is used as the upper electrode, the corrosion progresses remarkably and the upper electrode may become non-conductive. The upper surface of the upper electrode is almost entirely covered with the acoustic matching layer, but only the joint portion of the lead wire is covered with the wiring protective layer. It is considered that deaerated water containing a sulfur component reaches the upper electrode from the boundary between the acoustic matching layer and the wiring protective layer.

この硫黄成分による電極の腐食を防ぐために、特許文献1記載の超音波プローブでは、硫黄成分が透過しないフイルムで振動子(超音波トランスデューサ)の上面を包み込んでいる。この構成によれば、超音波プローブの先端から硫黄成分が侵入したとしても、超音波トランスデューサと硫黄成分とはフイルムによって隔離されるため、圧電素子の電極が腐食することはない。
特開平10−5227号公報
In order to prevent the corrosion of the electrode due to the sulfur component, the ultrasonic probe described in Patent Document 1 wraps the upper surface of the vibrator (ultrasonic transducer) with a film that does not transmit the sulfur component. According to this configuration, even if the sulfur component penetrates from the tip of the ultrasonic probe, the ultrasonic transducer and the sulfur component are isolated by the film, so that the electrode of the piezoelectric element does not corrode.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-5227

しかしながら、上記の構成では、超音波の走査面である超音波トランスデューサの上面がフイルムで覆われてしまう。その結果、超音波の音響パワーが低下したり、受信したエコー信号にノイズが発生したりして、超音波画像の画質が劣化するという問題があった。   However, in the above configuration, the upper surface of the ultrasonic transducer that is the ultrasonic scanning surface is covered with the film. As a result, there has been a problem that the image quality of the ultrasonic image is deteriorated due to a decrease in the acoustic power of the ultrasonic wave or noise in the received echo signal.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、超音波の音響パワーを低下させることなく、圧電素子の電極の腐食を防ぐことができる超音波トランスデューサ、及びこれを用いた超音波探触子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an ultrasonic transducer capable of preventing corrosion of electrodes of a piezoelectric element with a simple configuration and without reducing the acoustic power of the ultrasonic wave, and the use thereof An object of the present invention is to provide an ultrasonic probe.

上記目的を達成するために、本発明の超音波トランスデューサは、圧電体上に電極を配置した圧電素子と、電極と電気的に接続する配線を覆うように、電極の上面端部に設けられた配線保護層と、配線保護層に隣接し、電極の上面を覆う音響整合層と、電極の上面のうち、音響整合層と配線保護層の境界下に位置する部分を覆う腐食防止層とを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the ultrasonic transducer of the present invention is provided at the upper end of the electrode so as to cover the piezoelectric element in which the electrode is arranged on the piezoelectric body and the wiring electrically connected to the electrode. A wiring protective layer, an acoustic matching layer adjacent to the wiring protective layer and covering the upper surface of the electrode, and a corrosion prevention layer covering a portion of the upper surface of the electrode located under the boundary between the acoustic matching layer and the wiring protective layer It is characterized by that.

硫黄成分を透過させない素材で腐食防止層を形成することが好ましい。更に、腐食防止層は、導電性を有していることが好ましい。この場合、腐食防止層を配線の下方まで延設するのが好ましい。   It is preferable to form the corrosion prevention layer with a material that does not allow the sulfur component to permeate. Furthermore, the corrosion prevention layer preferably has conductivity. In this case, it is preferable to extend the corrosion prevention layer below the wiring.

また、腐食防止層は、電極よりも半田の定着度が高い素材で形成されていることが好ましい。なお、半田の定着度とは、いわゆる半田の濡れ性や半田の乗りと同義である。   In addition, the corrosion prevention layer is preferably formed of a material having a higher degree of solder fixing than the electrode. The degree of solder fixing is synonymous with so-called solder wettability or solder riding.

更に、腐食防止層は、薄膜層であることが好ましい。本発明の好ましい実施形態では、腐食防止層は、金蒸着によって形成されている。なお、薄膜とは、蒸着やスパッタリング等で形成される膜であり、厚みが数マイクロメートル程度のものを言う。   Furthermore, the corrosion prevention layer is preferably a thin film layer. In a preferred embodiment of the present invention, the corrosion prevention layer is formed by gold vapor deposition. In addition, a thin film is a film | membrane formed by vapor deposition, sputtering, etc., and means the thing of thickness about several micrometers.

本発明の超音波探触子は、上記いずれかの超音波トランスデューサを備えている。この超音波探触子は、好ましくは、撮像素子が一体化された超音波内視鏡である。   The ultrasonic probe of the present invention includes any one of the above-described ultrasonic transducers. This ultrasonic probe is preferably an ultrasonic endoscope in which an image sensor is integrated.

本発明によれば、硫黄成分や水成分等の腐食因子を透過させない腐食防止層によって、圧電体上に配された電極の上面が局所的に覆われる。これにより、音響整合層と配線保護層の境界に侵入した腐食因子が電極に到達することがなく、電極の腐食が防止される。また、腐食防止層は、超音波の走査面を覆わないので、超音波の音響パワーが低下したり、エコー信号にノイズが発生したりすることがなく、超音波画像の画質が劣化することがない。更に、電極の上面の一部に薄膜層を形成するだけの単純構造であるため、簡単かつ低コストに導入することができる。また、腐食防止層として金を使用するので、配線を接続するための半田の定着度がよい。従って、配線が剥離しにくくなり、配線の接触不良による超音波画像の画質劣化が防止される。   According to the present invention, the upper surface of the electrode disposed on the piezoelectric body is locally covered by the corrosion prevention layer that does not allow the corrosion factors such as the sulfur component and the water component to permeate. Thereby, the corrosion factor which penetrate | invaded the boundary of an acoustic matching layer and a wiring protective layer does not reach | attain an electrode, and corrosion of an electrode is prevented. In addition, since the corrosion prevention layer does not cover the ultrasonic scanning surface, the ultrasonic acoustic power does not decrease or noise is not generated in the echo signal, and the image quality of the ultrasonic image may deteriorate. Absent. Furthermore, since it has a simple structure in which a thin film layer is formed on a part of the upper surface of the electrode, it can be introduced easily and at low cost. Further, since gold is used as the corrosion prevention layer, the degree of fixing of solder for connecting the wiring is good. Accordingly, it is difficult for the wiring to be peeled off, and deterioration of the image quality of the ultrasonic image due to poor contact of the wiring is prevented.

図1において、超音波内視鏡10は、体内に挿入される挿入部11と、この挿入部11の基端部に連結された操作部12と、操作部12の下部に連結されたコード13とから構成されている。コード13は、超音波断層画像を生成する超音波観測装置14に接続されており、ここで生成された超音波断層画像は、モニタ21に表示される。また、コード13は途中で枝分かれして、内視鏡画像を生成する内視鏡用プロセッサ装置22と、体内の被観察部位を照明するための照明光を超音波内視鏡10に供給する光源装置23とに接続されている。   In FIG. 1, an ultrasonic endoscope 10 includes an insertion portion 11 to be inserted into the body, an operation portion 12 connected to a proximal end portion of the insertion portion 11, and a cord 13 connected to a lower portion of the operation portion 12. It consists of and. The code 13 is connected to an ultrasonic observation apparatus 14 that generates an ultrasonic tomographic image, and the ultrasonic tomographic image generated here is displayed on the monitor 21. Further, the code 13 branches in the middle, and an endoscope processor device 22 that generates an endoscope image, and a light source that supplies illumination light for illuminating an observed site in the body to the ultrasonic endoscope 10 It is connected to the device 23.

挿入部11は、螺管が外装ジャケットで覆われた細径かつ長尺の軟性部15と、この軟性部15の先端に位置する先端硬質部16とから構成されている。挿入部11の内部には、後述する対物レンズに空気や水を送るための送気送水チャンネルや、処置具を通すための鉗子チャンネル等が挿設されている。軟性部15は、複数の湾曲駒を連結した湾曲部を有しており、施術者の操作に応じて湾曲し、先端硬質部16を体内の所望の部位に対面させる。   The insertion portion 11 includes a thin and long flexible portion 15 whose screw tube is covered with an exterior jacket, and a distal end hard portion 16 located at the distal end of the flexible portion 15. Inside the insertion portion 11, an air / water supply channel for sending air and water to an objective lens, which will be described later, a forceps channel for passing a treatment instrument, and the like are inserted. The flexible portion 15 has a bending portion obtained by connecting a plurality of bending pieces, and is bent according to the operation of the practitioner so that the distal end hard portion 16 faces a desired site in the body.

操作部12には、送気送水ボタン17、吸引ボタン18、アングルノブ19、鉗子口20等が設けられている。送気送水ボタン17は、送気送水チャンネルに空気や水を送り込む際に操作される。吸引ボタン18は、鉗子チャンネルを介して、臓器に溜まった空気や水分等を吸引する際に操作される。アングルノブ19は、湾曲部を所望の方向に湾曲させる際に操作される。   The operation unit 12 is provided with an air / water supply button 17, a suction button 18, an angle knob 19, a forceps port 20, and the like. The air / water supply button 17 is operated when air or water is supplied to the air / water supply channel. The suction button 18 is operated when sucking air, moisture, or the like accumulated in the organ through the forceps channel. The angle knob 19 is operated when the bending portion is bent in a desired direction.

図2に示すように、先端硬質部16は、例えば中空の円柱状をしており、体内の被観察部位を撮影して内視鏡画像を得るためのCCD等からなる撮像ユニット(図示なし)が内蔵されている。先端硬質部16の端面には、被観察部位に向けて照明光を照射する2つの照明窓26と、被観察部位の画像をCCDに結像する対物レンズが奥に配置された観察窓27と、送気送水チャンネルの出口である送気送水口28と、鉗子チャンネルの出口である鉗子出口29とが設けられている。この先端硬質部16の外周面には、超音波断層画像を得るための複数の超音波トランスデューサ30が周方向に沿って並設されている。各超音波トランスデューサ30は、被観察部位に向けて超音波を放射し、そのエコー信号を受信する。また、超音波断層検査を行なう際には、先端硬質部16の外周面に、超音波トランスデューサ30を覆うようにしてバルーン31が装着される。   As shown in FIG. 2, the distal end hard portion 16 has, for example, a hollow cylindrical shape, and is an imaging unit (not shown) including a CCD or the like for capturing an endoscopic image by imaging a site to be observed in the body. Is built-in. On the end surface of the distal end hard portion 16, there are two illumination windows 26 that irradiate illumination light toward the observation site, and an observation window 27 in which an objective lens that forms an image of the observation site on the CCD is arranged at the back. An air / water supply port 28 that is an outlet of the air / water supply channel and a forceps outlet 29 that is an outlet of the forceps channel are provided. A plurality of ultrasonic transducers 30 for obtaining an ultrasonic tomographic image are juxtaposed along the circumferential direction on the outer peripheral surface of the distal end hard portion 16. Each ultrasonic transducer 30 radiates an ultrasonic wave toward the site to be observed and receives the echo signal. When performing an ultrasonic tomographic examination, a balloon 31 is attached to the outer peripheral surface of the distal end hard portion 16 so as to cover the ultrasonic transducer 30.

バルーン31は、伸縮自在なゴムからなり、中央付近が膨らんだ円柱状をしている。バルーン31は、両端が開口しており、これら開口に弾性リング32a、32bが一体に形成されている。先端硬質部16の外周面には、弾性リング32a、32bの位置に合わせて、超音波トランスデューサ30を間に挟むようにして、円環状の溝33a、33bが形成されており、弾性リング32a、32bは溝33a、33bにそれぞれ嵌合する。弾性リング32a、32bの直径は、先端硬質部16の直径よりも僅かに狭められており、バルーン31を先端硬質部16に装着した時に、先端硬質部16の外周面に圧着する。こうして装着したバルーン31内に、超音波伝達媒体としての脱気水を注入する。脱気水は、溝33bの先端側に形成されたバルーン送水口34から注入され、バルーン31を膨張させて、体内の被観察部位に当接させる。これにより、被観察部位と超音波トランスデューサ30の間、すなわち超音波の走査領域から空気が排除されて、超音波やエコー信号の減衰が防止される。なお、被検者の体内から挿入部11を引き出す際には、バルーン31内の脱気水をバルーン送水口34から排出して、バルーン31を収縮させる。   The balloon 31 is made of a stretchable rubber and has a cylindrical shape in which the vicinity of the center swells. Both ends of the balloon 31 are open, and elastic rings 32a and 32b are integrally formed in these openings. On the outer peripheral surface of the distal end hard portion 16, annular grooves 33a and 33b are formed so as to sandwich the ultrasonic transducer 30 in accordance with the positions of the elastic rings 32a and 32b. The elastic rings 32a and 32b It fits into each of the grooves 33a and 33b. The diameters of the elastic rings 32 a and 32 b are slightly narrower than the diameter of the distal end hard portion 16, and are crimped to the outer peripheral surface of the distal end hard portion 16 when the balloon 31 is attached to the distal end hard portion 16. Deaerated water as an ultrasonic transmission medium is injected into the balloon 31 thus mounted. The deaerated water is injected from a balloon water supply port 34 formed on the distal end side of the groove 33b, and the balloon 31 is inflated and brought into contact with a site to be observed in the body. As a result, air is excluded from the site to be observed and the ultrasonic transducer 30, that is, from the ultrasonic scanning region, and attenuation of the ultrasonic waves and echo signals is prevented. When the insertion portion 11 is pulled out from the body of the subject, the deaerated water in the balloon 31 is discharged from the balloon water supply port 34 and the balloon 31 is deflated.

図3には、図2のA−A線に沿って先端硬質部16を切断した断面図を示す。この図3に示すように、超音波トランスデューサ30は、バッキング材39と、圧電素子40と、音響整合層41とを一体に積層して構成されている。また、超音波の送受面である音響整合層41の上面には、例えばシリコンゴムからなり、超音波を被観察部位に収束させる音響レンズ42が取り付けられている。バッキング材39は、例えばフェライトゴムからなり、超音波を放射する際の圧電素子40の自由振動を規制して、超音波の進行方向の分解能を向上させる。なお、音響レンズ42は、幅方向(矢印方向)の長さW1が5mm程度で、厚みは1mm程度である。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the distal end hard portion 16 cut along the line AA in FIG. As shown in FIG. 3, the ultrasonic transducer 30 is configured by integrally stacking a backing material 39, a piezoelectric element 40, and an acoustic matching layer 41. Further, an acoustic lens 42 made of, for example, silicon rubber and for converging the ultrasonic wave to the observation site is attached to the upper surface of the acoustic matching layer 41 that is an ultrasonic wave transmitting / receiving surface. The backing material 39 is made of, for example, ferrite rubber, and restricts free vibration of the piezoelectric element 40 when radiating ultrasonic waves, thereby improving the resolution in the traveling direction of the ultrasonic waves. The acoustic lens 42 has a length W1 in the width direction (arrow direction) of about 5 mm and a thickness of about 1 mm.

圧電素子40は、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等からなり、厚みが0.1mm程度の圧電体43と、この圧電体43を上下から挟み込む上部電極44及び下部電極45とから構成されている。上部電極44及び下部電極45は、例えば銀の薄膜層であり、その上面の端部にリード線46a、46bがそれぞれ電気的に接続されている。また、リード線46a、46bの接続部は、エポキシ樹脂等からなる薄膜の配線保護層47、48でそれぞれ覆われている。リード線46a、46bは、一方が接地されており、他方が超音波観測装置14に接続されている。超音波観測装置14にはパルス発生回路(図示なし)が内蔵されており、このパルス発生回路から圧電素子40にパルス電圧を印加すると、圧電体43は急速に変形し、所定の周波数の超音波が励起される。   The piezoelectric element 40 is made of PZT (lead zirconate titanate) or the like, and includes a piezoelectric body 43 having a thickness of about 0.1 mm, and an upper electrode 44 and a lower electrode 45 that sandwich the piezoelectric body 43 from above and below. . The upper electrode 44 and the lower electrode 45 are, for example, silver thin film layers, and lead wires 46a and 46b are electrically connected to end portions of the upper surface thereof. The connecting portions of the lead wires 46a and 46b are covered with thin film protective layers 47 and 48 made of epoxy resin or the like, respectively. One of the lead wires 46 a and 46 b is grounded, and the other is connected to the ultrasonic observation apparatus 14. The ultrasonic observation device 14 has a built-in pulse generation circuit (not shown). When a pulse voltage is applied to the piezoelectric element 40 from the pulse generation circuit, the piezoelectric body 43 is rapidly deformed and an ultrasonic wave having a predetermined frequency is obtained. Is excited.

音響整合層41は、上部電極44の上面を覆うようにして、上部電極44の先端縁(挿入方向の先端側の縁)から配線保護層47までの間に形成されている。すなわち、上部電極44の上面は、基端縁(先端縁と対向する縁)から所定の範囲までが配線保護層47で覆われており、残りの全ての部分が音響整合層41で覆われている。この音響整合層41は、例えばエポキシ樹脂からなり、幅方向の長さW2が3.5mm程度、厚みは配線保護層47と同一で極めて薄い。また、音響整合層41は、圧電体43よりも音響インピーダンスが低くされている。これにより、音響インピーダンスが高い圧電素子40と音響インピーダンスが低い生体との間で音響インピーダンスの差異が緩和され、超音波の伝送効率が向上する。圧電素子40から発せられた超音波は、この音響整合層41を通過し、音響レンズ42で収束されて、体内の被観察部位に放射される。   The acoustic matching layer 41 is formed between the tip edge of the upper electrode 44 (edge on the tip side in the insertion direction) and the wiring protection layer 47 so as to cover the upper surface of the upper electrode 44. That is, the upper surface of the upper electrode 44 is covered with the wiring protective layer 47 from the base edge (edge facing the front edge) to a predetermined range, and all the remaining portions are covered with the acoustic matching layer 41. Yes. The acoustic matching layer 41 is made of, for example, an epoxy resin, has a length W2 in the width direction of about 3.5 mm, and the thickness is the same as that of the wiring protective layer 47 and is extremely thin. The acoustic matching layer 41 has an acoustic impedance lower than that of the piezoelectric body 43. Thereby, the difference in acoustic impedance between the piezoelectric element 40 having high acoustic impedance and the living body having low acoustic impedance is alleviated, and the transmission efficiency of ultrasonic waves is improved. The ultrasonic wave emitted from the piezoelectric element 40 passes through the acoustic matching layer 41, is converged by the acoustic lens 42, and is radiated to the site to be observed in the body.

音響整合層41と配線保護層47の境界の直下には、上部電極44の上面を局所的に覆う腐食防止層49が設けられている。腐食防止層49は、硫黄成分や水成分等、電気的部材の腐食因子を透過させない素材、例えば金を蒸着した導電性を有する薄膜層で、その厚みは数マイクロメートル程度である。この腐食防止層49は、幅方向の長さW3が1mm程度であり、上部電極44の基端縁から、音響整合層41と配線保護層47の境界を超えた位置まで延設されている。また、この腐食防止層49の基端縁付近の表面には、例えば半田によりリード線46aが接合されている。なお、腐食防止層49は、蒸着の他、スパッタリング等によっても形成することができる。   A corrosion prevention layer 49 that locally covers the upper surface of the upper electrode 44 is provided immediately below the boundary between the acoustic matching layer 41 and the wiring protective layer 47. The corrosion prevention layer 49 is a conductive thin film layer deposited with a material such as a sulfur component or a water component that does not transmit a corrosion factor of an electrical member, such as gold, and has a thickness of about several micrometers. The corrosion prevention layer 49 has a width direction length W3 of about 1 mm, and extends from the base end edge of the upper electrode 44 to a position beyond the boundary between the acoustic matching layer 41 and the wiring protection layer 47. Further, a lead wire 46a is joined to the surface of the corrosion prevention layer 49 near the base end edge by, for example, solder. The corrosion prevention layer 49 can be formed by sputtering or the like in addition to vapor deposition.

腐食防止層49は、電気的部材の腐食因子、特に、バルーン31の硫黄成分が溶け出した脱気水が、音響整合層41と配線保護層47の境界から侵入して、上部電極44に到達するのを防止する。従って、上部電極44が硫黄成分で腐食することがなく、超音波断層画像の画質の劣化や電極の断線等が防止される。また、腐食防止層49は極めて薄く、かつ、超音波の走査面である上部電極44の上面を局所的にしか覆っていないので、超音波の音響パワーが低下したり、エコー信号にノイズが発生したりすることはない。この腐食防止層49は、上部電極44の表面に金を蒸着するだけの単純構造であり、簡単かつ低コストに導入可能でありながら、上部電極44の腐食を効果的に防止する。更に、腐食防止層49の材料である金は、銀からなる上部電極44に比べて、リード線46aを接合するために用いる半田の定着度が良くなる。従って、リード線46aが剥離しにくくなって、接合部の接触不良による超音波断層画像の画質劣化が防止される。   The corrosion prevention layer 49 reaches the upper electrode 44 by the corrosive factor of the electrical member, in particular, deaerated water from which the sulfur component of the balloon 31 is dissolved invades from the boundary between the acoustic matching layer 41 and the wiring protective layer 47. To prevent it. Therefore, the upper electrode 44 is not corroded by the sulfur component, and deterioration of the image quality of the ultrasonic tomographic image, disconnection of the electrode, and the like are prevented. Further, since the corrosion prevention layer 49 is extremely thin and only locally covers the upper surface of the upper electrode 44 that is an ultrasonic scanning surface, the ultrasonic acoustic power is reduced and noise is generated in the echo signal. There is nothing to do. The corrosion prevention layer 49 has a simple structure in which gold is vapor-deposited on the surface of the upper electrode 44, and can effectively prevent corrosion of the upper electrode 44 while being easily and inexpensively introduced. Furthermore, gold, which is the material of the corrosion prevention layer 49, has a higher degree of fixing of the solder used for joining the lead wire 46a than the upper electrode 44 made of silver. Therefore, the lead wire 46a is difficult to peel off, and deterioration of the image quality of the ultrasonic tomographic image due to poor contact at the joint is prevented.

次に、上記構成による作用を説明する。超音波内視鏡10で超音波断層検査を行なう際には、まず、先端硬質部16にバルーン31を装着して、挿入部11を被検者の体内に挿入する。そして、先端硬質部16を被観察部位の近傍まで到達させたのち、バルーン送水口34から脱気水を注入する。これにより、バルーン31が膨張して被観察部位に当接し、超音波の走査領域が脱気水で満たされる。この状態で、超音波観測装置14から圧電素子40にパルス電圧を印加する。パルス電圧は、リード線46a、腐食防止層49及び上部電極44と、リード線46b及び下部電極45とを介して、圧電体43に与えられる。これにより、圧電素子40が急速に変形し、超音波が発生する。この超音波は、被観察部位で反射した後、エコー信号として超音波トランスデューサ30に入射し、圧電体43に受信される。受信されたエコー信号は、パルス電圧とは逆の経路で、上部電極44、腐食防止層49、及びリード線46aと、下部電極45及びリード線46bとを介して超音波観測装置14に入力される。そして、各種の画像処理の後、モニタ21に超音波断層画像として表示される。   Next, the operation of the above configuration will be described. When performing an ultrasonic tomography with the ultrasonic endoscope 10, first, the balloon 31 is attached to the distal end hard portion 16, and the insertion portion 11 is inserted into the body of the subject. And after making the front-end | tip hard part 16 arrive to the vicinity of a to-be-observed site | part, deaerated water is inject | poured from the balloon water supply port. Thereby, the balloon 31 is inflated and comes into contact with the site to be observed, and the ultrasonic scanning region is filled with deaerated water. In this state, a pulse voltage is applied from the ultrasonic observation device 14 to the piezoelectric element 40. The pulse voltage is applied to the piezoelectric body 43 via the lead wire 46 a, the corrosion prevention layer 49 and the upper electrode 44, and the lead wire 46 b and the lower electrode 45. As a result, the piezoelectric element 40 is rapidly deformed and ultrasonic waves are generated. The ultrasonic wave is reflected at the site to be observed, then enters the ultrasonic transducer 30 as an echo signal, and is received by the piezoelectric body 43. The received echo signal is input to the ultrasonic observation apparatus 14 through the upper electrode 44, the corrosion prevention layer 49, the lead wire 46a, and the lower electrode 45 and the lead wire 46b through a path opposite to the pulse voltage. The And after various image processing, it displays on the monitor 21 as an ultrasonic tomographic image.

こうして超音波断層検査を実行している間に、バルーン31の硫黄成分が脱気水に少しずつ溶け出していく。この硫黄成分を含んだ脱気水は、音響レンズ42から超音波トランスデューサ30の内部に侵入し、音響整合層41あるいは配線保護層47に到達する。そして、音響整合層41と配線保護層47の境界に入り込んで、上部電極44に向かう。しかし、音響整合層41と配線保護層47の境界の直下には、上部電極44を覆うようにして腐食防止層49が設けられている。上述したように、この腐食防止層49は、金蒸着により形成されており、硫黄成分に対して不透過性を有しているため、硫黄成分を含んだ脱気水が上部電極44に到達することはない。従って、上部電極44が硫黄成分で腐食することはない。また、腐食防止層49は、上部電極44の上面を局所的にしか覆っていないため、超音波の音響パワーを低下させたり、ノイズを発生させたりすることはない。更に、腐食防止層49は、上部電極44に比べて半田の定着度が良いので、リード線46aが剥離しにくくなって、リード線46aの接触不良による超音波断層画像の画質劣化が防止される。   In this way, while performing the ultrasonic tomography, the sulfur component of the balloon 31 is gradually dissolved in the deaerated water. The deaerated water containing the sulfur component enters the ultrasonic transducer 30 from the acoustic lens 42 and reaches the acoustic matching layer 41 or the wiring protection layer 47. Then, it enters the boundary between the acoustic matching layer 41 and the wiring protection layer 47 and goes toward the upper electrode 44. However, a corrosion prevention layer 49 is provided immediately below the boundary between the acoustic matching layer 41 and the wiring protection layer 47 so as to cover the upper electrode 44. As described above, the corrosion prevention layer 49 is formed by gold vapor deposition and is impermeable to the sulfur component, so that the deaerated water containing the sulfur component reaches the upper electrode 44. There is nothing. Therefore, the upper electrode 44 is not corroded by the sulfur component. Further, since the corrosion prevention layer 49 only covers the upper surface of the upper electrode 44 only locally, it does not reduce the acoustic power of the ultrasonic waves or generate noise. Furthermore, since the corrosion prevention layer 49 has a better degree of solder fixation than the upper electrode 44, the lead wire 46a is less likely to peel off, and image quality deterioration of the ultrasonic tomographic image due to poor contact of the lead wire 46a is prevented. .

なお、上記の実施形態では、腐食防止層49を金蒸着により形成しているが、絶縁性の薄膜で腐食防止層を形成してもよい。例えば、図4に示すように、超音波トランスデューサ55は、例えばポリイミドの絶縁膜からなる腐食防止層56を備えている。腐食防止層56は、音響整合層41と配線保護層47の境界の直下にのみ形成されており、リード線46aは、上部電極44に接合されている。この構成によれば、高価な金を使用しないので、コストを抑えながら、上部電極44の腐食を防止することができる。   In the above embodiment, the corrosion prevention layer 49 is formed by gold vapor deposition, but the corrosion prevention layer may be formed of an insulating thin film. For example, as shown in FIG. 4, the ultrasonic transducer 55 includes a corrosion prevention layer 56 made of, for example, a polyimide insulating film. The corrosion prevention layer 56 is formed only immediately below the boundary between the acoustic matching layer 41 and the wiring protection layer 47, and the lead wire 46 a is joined to the upper electrode 44. According to this configuration, since expensive gold is not used, corrosion of the upper electrode 44 can be prevented while suppressing costs.

なお、上記実施形態では、ラジアル走査方式の超音波内視鏡を例示して説明したが、本発明は、リニア走査型やセクタ走査型の超音波内視鏡にも適用することができる。   In the above-described embodiment, the radial scanning type ultrasonic endoscope has been described as an example. However, the present invention can also be applied to a linear scanning type or sector scanning type ultrasonic endoscope.

また、上記実施形態では、超音波トランスデューサと撮像ユニットが一体化された超音波内視鏡を例示して説明したが、撮像ユニットを備えていない超音波プローブに適用しても本発明は有効である。   In the above embodiment, an ultrasonic endoscope in which an ultrasonic transducer and an imaging unit are integrated has been described as an example. However, the present invention is effective even when applied to an ultrasonic probe that does not include an imaging unit. is there.

本発明の超音波内視鏡装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the ultrasonic endoscope apparatus of this invention. 超音波内視鏡の先端硬質部を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the front-end | tip hard part of an ultrasonic endoscope. 図2のA−A線で切断した、先端硬質部の断面図である。It is sectional drawing of the front-end | tip hard part cut | disconnected by the AA line of FIG. 絶縁性の腐食防止層を設けた超音波トランスデューサを示す先端硬質部の断面図である。It is sectional drawing of the front-end | tip hard part which shows the ultrasonic transducer which provided the insulating corrosion prevention layer.

符号の説明Explanation of symbols

10 超音波内視鏡
30、55 超音波トランスデューサ
40 圧電素子
41 音響整合層
43 圧電体
44 上部電極
45 下部電極
47、48 配線保護層
49、56 腐食防止層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ultrasonic endoscope 30, 55 Ultrasonic transducer 40 Piezoelectric element 41 Acoustic matching layer 43 Piezoelectric body 44 Upper electrode 45 Lower electrode 47, 48 Wiring protection layer 49, 56 Corrosion prevention layer

Claims (8)

圧電体上に電極を配置した圧電素子と、
前記電極と電気的に接続する配線を覆うように、前記電極の上面端部に設けられた配線保護層と、
前記配線保護層に隣接し、前記電極の上面を覆う音響整合層と、
前記電極の上面のうち、前記音響整合層と前記配線保護層の境界下に位置する部分を覆う腐食防止層とを備えたことを特徴とする超音波トランスデューサ。
A piezoelectric element having electrodes disposed on a piezoelectric body;
A wiring protective layer provided on the upper surface end of the electrode so as to cover the wiring electrically connected to the electrode;
An acoustic matching layer adjacent to the wiring protective layer and covering the upper surface of the electrode;
An ultrasonic transducer comprising: a corrosion preventing layer covering a portion of the upper surface of the electrode located under the boundary between the acoustic matching layer and the wiring protective layer.
前記腐食防止層は、硫黄成分を透過させない素材で形成されていることを特徴とする請求項1記載の超音波トランスデューサ。   The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the corrosion prevention layer is made of a material that does not allow a sulfur component to pass therethrough. 前記腐食防止層は、導電性を有し、前記配線の下方まで延設されていることを特徴とする請求項1又は2記載の超音波トランスデューサ。   The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the corrosion prevention layer has conductivity and extends to the lower side of the wiring. 前記腐食防止層は、前記電極よりも半田の定着度が高い素材で形成されていることを特徴とする請求項1ないし3いずれか記載の超音波トランスデューサ。   4. The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the corrosion prevention layer is formed of a material having a higher degree of solder fixation than the electrode. 前記腐食防止層は、薄膜層であることを特徴とする請求項1ないし4いずれか記載の超音波トランスデューサ。   The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the corrosion prevention layer is a thin film layer. 前記腐食防止層は、金蒸着によって形成されていることを特徴とする請求項1ないし5いずれか記載の超音波トランスデューサ。   6. The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the corrosion prevention layer is formed by gold vapor deposition. 圧電体上に電極を配置した圧電素子と、
前記電極と電気的に接続する配線を覆うように、前記電極の上面端部に設けられた配線保護層と、
前記配線保護層に隣接し、前記電極の上面を覆う音響整合層と、
前記電極の上面のうち、前記音響整合層と前記配線保護層の境界下に位置する部分を覆う腐食防止層とを有する超音波トランスデューサを備えたことを特徴とする超音波探触子。
A piezoelectric element having electrodes disposed on a piezoelectric body;
A wiring protective layer provided on the upper surface end of the electrode so as to cover the wiring electrically connected to the electrode;
An acoustic matching layer adjacent to the wiring protective layer and covering the upper surface of the electrode;
An ultrasonic probe comprising: an ultrasonic transducer having a corrosion prevention layer covering a portion of the upper surface of the electrode located under the boundary between the acoustic matching layer and the wiring protective layer.
撮像素子が一体化された超音波内視鏡であることを特徴とする請求項7記載の超音波探触子。   The ultrasonic probe according to claim 7, which is an ultrasonic endoscope in which an imaging element is integrated.
JP2008142126A 2008-05-30 2008-05-30 Ultrasonic transducer and ultrasonic probe Active JP5069610B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008142126A JP5069610B2 (en) 2008-05-30 2008-05-30 Ultrasonic transducer and ultrasonic probe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008142126A JP5069610B2 (en) 2008-05-30 2008-05-30 Ultrasonic transducer and ultrasonic probe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009285257A true JP2009285257A (en) 2009-12-10
JP5069610B2 JP5069610B2 (en) 2012-11-07

Family

ID=41455039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008142126A Active JP5069610B2 (en) 2008-05-30 2008-05-30 Ultrasonic transducer and ultrasonic probe

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5069610B2 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6261500A (en) * 1985-09-12 1987-03-18 Omron Tateisi Electronics Co Ultrasonic probe
JPH01221688A (en) * 1988-03-01 1989-09-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ultrasonic vibrator
JPH07136164A (en) * 1993-11-12 1995-05-30 Olympus Optical Co Ltd Ultrasonic probe
JPH07308317A (en) * 1994-05-17 1995-11-28 Olympus Optical Co Ltd Ultrasonic probe
JPH105227A (en) * 1996-06-19 1998-01-13 Toshiba Medical Eng Co Ltd Ultrasonic body cavity probe
JP2001298796A (en) * 2000-04-14 2001-10-26 Tayca Corp Composite piezoelectric vibrating plate and its manufacturing method
JP2005051688A (en) * 2003-07-31 2005-02-24 Matsushita Electric Works Ltd Ultrasonic array sensor and manufacturing method thereof

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6261500A (en) * 1985-09-12 1987-03-18 Omron Tateisi Electronics Co Ultrasonic probe
JPH01221688A (en) * 1988-03-01 1989-09-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ultrasonic vibrator
JPH07136164A (en) * 1993-11-12 1995-05-30 Olympus Optical Co Ltd Ultrasonic probe
JPH07308317A (en) * 1994-05-17 1995-11-28 Olympus Optical Co Ltd Ultrasonic probe
JPH105227A (en) * 1996-06-19 1998-01-13 Toshiba Medical Eng Co Ltd Ultrasonic body cavity probe
JP2001298796A (en) * 2000-04-14 2001-10-26 Tayca Corp Composite piezoelectric vibrating plate and its manufacturing method
JP2005051688A (en) * 2003-07-31 2005-02-24 Matsushita Electric Works Ltd Ultrasonic array sensor and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP5069610B2 (en) 2012-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107079223B (en) Ultrasonic transducer and ultrasonic probe
CN107205726B (en) Ultrasonic probe
CN109069126B (en) Ultrasonic vibrator unit
KR101031010B1 (en) Pcb and probe therewith
CN107708576B (en) Ultrasonic transducer and ultrasonic probe
US11202620B2 (en) Ultrasonic endoscope
JP6571870B2 (en) Ultrasound endoscope
US20190117200A1 (en) Ultrasonic endoscope
JP2020000601A (en) Ultrasonic diagnostic apparatus and operation method for ultrasonic diagnostic apparatus
JP2008068017A (en) Ultrasonic probe, ultrasonic endoscope and ultrasonic diagnostic equipment
JP6596159B2 (en) Ultrasound endoscope
JP2006247025A (en) Ultrasonic probe for diagnosing body cavity
JP5069610B2 (en) Ultrasonic transducer and ultrasonic probe
JP2009297118A (en) Ultrasonic transducer and ultrasonic probe
JP6596158B2 (en) Ultrasound endoscope
US20230346342A1 (en) Ultrasound probe, ultrasound transducer unit, and ultrasound endoscope
US20220008039A1 (en) Ultrasound transducer
JP6001230B2 (en) Ultrasound endoscope, ultrasound observation apparatus, and ultrasound endoscope system
JP7345447B2 (en) Ultrasonic inspection system
US11944496B2 (en) Ultrasound endoscope
JP3631416B2 (en) Ultrasonic probe
JP2017225621A (en) Ultrasonic transducer and ultrasonic endoscope
WO2019151255A1 (en) Ultrasonic vibrator and ultrasonic endoscope
CN117770879A (en) Ultrasonic endoscopy
CN117770742A (en) Ultrasonic endoscopy

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20100618

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110113

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120725

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120726

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120817

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150824

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 5069610

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250