JP4523328B2 - 超音波探触子 - Google Patents

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Description

本発明は音響レンズを用いた超音波探触子を技術分野とし、特に超音波の伝搬損失が少ない音響レンズに関する。
（発明の背景）超音波探触子は例えば医用の超音波診断装置に超音波の送受波部として適用される。このようなものの一つに、圧電素子を幅方向に並べて電子走査し、さらに長さ方向に曲率を有する音響レンズを被着して分解能を向上したものがある。
（従来技術の一例）第３図は一従来例を説明する超音波探触子の図で、同図（ａ）は正断面図、同図（ｂ）は側断面図である。
超音波探触子は圧電素子群１とバッキング材２と音響整合層３と音響レンズ４とからなる。圧電素子群１は両主面に駆動電極（不図示）を有する複数の圧電素子１ａからなり、バッキング材２上に幅方向に配列される。バッキング材２は制動機能を有し、例えば超音波振動の尾引き（リンギング）を防止する。
音響整合層３は各圧電素子１ａに前面に設けられ、被検体（生体）との音響インピーダンスを整合する。但し、被検体（鉱材）との音響インピーダンスが同様な鉱工業用の場合は不要となる。
音響レンズ４は例えば被検体よりも音速の遅いシリコーンゴムからなり、レンズ部４ａと脚部４ｂとからなる。レンズ部４ａは圧電素子１ａと同一長とし同方向に曲率を有する。脚部４ｂは平板状として両端側をＬ字状（鉤状）に折曲してなる。これらは、シリコーン樹脂を金型に流入して一体的に成形される。
そして、圧電素子１ａの長さ方向から放射される超音波を収束してビーム状とし、同方向での分解能を向上する。図中の符号５は圧電素子群１等の側面と音響レンズ４の脚部４ｂとの間に充填された樹脂である。
特開平９−１９１４９７号公報
（従来技術の問題点）しかしながら、上記構成の超音波探触子では音響レンズ４に起因して感度を低下させる問題があった。すなわち、音響レンズ４は曲率を有するレンズ部４ａのみならず平板状の脚部４ｂを有する。脚部４ｂは例えば整合層や圧電素子１ａに薬品等の液体が侵入を防止したり、圧電素子１ａ対する位置決めを容易にする。
このことから、音響レンズ４は脚部（平板部）４ｂの厚み分、高さ（厚み）が大きくなる。一方、音響レンズ４に適用されるシリコーンゴムは超音波の伝搬損失が大きい。したがって、音響レンズ４による伝搬損失を必要以上に大きくして感度を低下させる問題があった。
（発明の目的）本発明は伝搬損失の小さな音響レンズを用いて感度を良好に維持した超音波探触子を提供することを目的とする。
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、音響整合層を前面に有する複数の圧電素子がバッキング材上に並べられた圧電素子群と、前記圧電素子の長さ方向に曲率を有するレンズ部及び両端側に脚部を有する音響レンズとを備え、前記圧電素子群の前面には前記レンズ部が前記圧電素子群の前記圧電素子の長さ方向となる側面には前記脚部が対面して前記音響レンズが前記圧電素子群上に被着された超音波探触子において、前記音響レンズは前記レンズ部と脚部とは別体とし、前記レンズ部はシリコーンゴムからなり、前記脚部は前記レンズ部よりも超音波伝搬損失の小さい減衰防止材としてのポリイミド樹脂からなり、前記脚部は平板状として両端側がＬ字状に折曲し、前記脚部の両端側を除く主面上に前記レンズ部を熱圧着によって固着した構成とする。
このような構成であれば、音響レンズにおけるレンズ部の下面となる脚部での超音波の伝搬損失を軽減するので、感度の高い超音波探触子を得られる。
削除
削除
請求項４では、請求項３の前記圧電素子と前記レンズ部との長さを同一とするので、レンズ部の厚みを最小にして伝搬損失をさらに小さくできる。
第１図は本発明の一実施例を説明する超音波探触子の図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
超音波探触子は前述したようにバッキング材２に固着されて前面に音響整合層３を有する圧電素子群１に、曲率を圧電素子１ａの長さ方向としたレンズ部４ａと平板状の脚部４ｂからなる音響レンズ４を被着してなる。
そして、この実施例では、音響レンズ４のレンズ部４ａは従来例と同様のシリコーンゴムとして、脚部４ｂはポリイミド樹脂から形成される。これらは、例えばポリイミド樹脂からなる平板状（フィルム状）とした脚部４ｂの主面上に、シリコーンゴムとしたレンズ部４ａを熱圧着等によって接着する。
このような構成であれば、レンズ部４ａのシリコーンゴム（樹脂）は、脚部４ｂのポリイミド樹脂はよりも伝搬損失が、シリコーンよりも格段に小さい。このことから、脚部４ｂでの超音波の減衰を小さくして音響レンズ４での伝播損失を小さくできる。したがって、超音波エネルギーを効率よく伝搬して感度を良好に維持できる。
また、音響レンズ４の脚部４ｂはＬ字状として折曲するので、超音波探触子の側面からの薬品等の液体の侵入を防止する。この場合、シリコーンゴムよりもポリイミド樹脂の方が耐薬性が高いので、さらに効果がある。
（他の事項）上記実施例では、圧電素子１ａよりもレンズ部４ａの長さＬを大きくしたが、例えば第２図に示したように長さＬを同一長としてもよい。この場合、レンズ部４ａの厚みを最小にできるので、レンズ部４ａによる伝搬損失をさらに少なくできる。
また、音響レンズ４の平板状とした脚部４ｂはポリイミド樹脂としたが、レンズ部４ａのシリコーンゴムより伝搬損失の小さい樹脂等であれば同様の効果を奏する。また、脚部４ｂはＬ字状として折曲したが、基本的には平坦状としてもよい。
本発明の一実施例を説明する超音波探触子の側断面図である。 本発明の他の実施例を説明する超音波探触子の側断面図である。 従来例を説明する超音波探触子の図で、同図（ａ）は正断面図、同（ｂ）は側断面図である。
１ 圧電素子群、１ａ 圧電素子、２ バッキング材、３ 音響整合層、４ 音響レンズ、４ａ レンズ部、４ｂ 脚部。

Claims (2)

  1. 音響整合層を前面に有する複数の圧電素子がバッキング材上に並べられた圧電素子群と、前記圧電素子の長さ方向に曲率を有するレンズ部及び両端側に脚部を有する音響レンズとを備え、
    前記圧電素子群の前面には前記レンズ部が前記圧電素子群の前記圧電素子の長さ方向となる側面には前記脚部が対面して前記音響レンズが前記圧電素子群上に被着された超音波探触子において、
    前記音響レンズは前記レンズ部と脚部とは別体とし、前記レンズ部はシリコーンゴムからなり、前記脚部は前記レンズ部よりも超音波伝搬損失の小さい減衰防止材としてのポリイミド樹脂からなり、
    前記脚部は平板状として両端側がＬ字状に折曲し、前記脚部の両端側を除く主面上に前記レンズ部を熱圧着によって固着してなることを特徴とする超音波探触子。
  2. 前記圧電素子と前記レンズ部との長さを同一とした請求項１の超音波探触子。
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