JP3495970B2 - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
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- JP3495970B2 JP3495970B2 JP2000093313A JP2000093313A JP3495970B2 JP 3495970 B2 JP3495970 B2 JP 3495970B2 JP 2000093313 A JP2000093313 A JP 2000093313A JP 2000093313 A JP2000093313 A JP 2000093313A JP 3495970 B2 JP3495970 B2 JP 3495970B2
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- insulator
- ultrasonic probe
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- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波診断装置な
どに用いる超音波探触子に関する。
どに用いる超音波探触子に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波探触子は、生体を対象とした超音
波診断装置などに用いられている。従来の超音波探触子
としては、特開平８−１２２３１０号公報に記載された
ものが知られている。図８に、従来の超音波探触子の概
略断面図を示す。図８において、圧電素子１２は、超音
波を送受信するための素子であり、その両面には、電極
１２ａ，ｂが設けられている。音響整合層１４は、被検
体（生体）に超音波を効率よく送受信するためのもので
あり、圧電素子１２の一方の電極１２ａ上に設けられて
いる。音響整合層の圧電素子１２と反対側の面上には、
超音波を収束させる音響レンズ１５が設けられている。
圧電素子１２の他方の電極１２ｂ面には、信号用電気端
子１６が設けられている。この信号用電気端子１６は、
絶縁体１８と導体１７とからなり、導体１７は、圧電素
子１２の電極１２ｂに接する。信号用電気端子１６は、
ポリイミドなどの絶縁体１８をベース部とし、その上に
３ミクロン程度の銅を蒸着し、パターニングして導体１
７としたものである。更に、背面負荷材１３は、圧電素
子１２にダンピング効果を与えるものであり、信号用電
気端子１６の絶縁体１８の側に設けられている。そし
て、信号用電気端子１６は、圧電素子１２と背面負荷材
１３の積層部分から横方向に延出して、背面負荷材１３
の側面に折り曲げられている。
波診断装置などに用いられている。従来の超音波探触子
としては、特開平８−１２２３１０号公報に記載された
ものが知られている。図８に、従来の超音波探触子の概
略断面図を示す。図８において、圧電素子１２は、超音
波を送受信するための素子であり、その両面には、電極
１２ａ，ｂが設けられている。音響整合層１４は、被検
体（生体）に超音波を効率よく送受信するためのもので
あり、圧電素子１２の一方の電極１２ａ上に設けられて
いる。音響整合層の圧電素子１２と反対側の面上には、
超音波を収束させる音響レンズ１５が設けられている。
圧電素子１２の他方の電極１２ｂ面には、信号用電気端
子１６が設けられている。この信号用電気端子１６は、
絶縁体１８と導体１７とからなり、導体１７は、圧電素
子１２の電極１２ｂに接する。信号用電気端子１６は、
ポリイミドなどの絶縁体１８をベース部とし、その上に
３ミクロン程度の銅を蒸着し、パターニングして導体１
７としたものである。更に、背面負荷材１３は、圧電素
子１２にダンピング効果を与えるものであり、信号用電
気端子１６の絶縁体１８の側に設けられている。そし
て、信号用電気端子１６は、圧電素子１２と背面負荷材
１３の積層部分から横方向に延出して、背面負荷材１３
の側面に折り曲げられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の超音波探触子では、一般に圧電素子と背面負荷材と
の間にある信号用電気端子の絶縁体の厚みが厚く、背面
負荷材のダンピング効果に悪影響を与え、超音波探触子
の音響特性、特に周波数特性を低化させるという問題が
ある。本発明は、このような問題を解決するためなされ
たもので、超音波探触子の音響特性、特に周波数特性の
低下をなくした超音波探触子を提供するものである。
来の超音波探触子では、一般に圧電素子と背面負荷材と
の間にある信号用電気端子の絶縁体の厚みが厚く、背面
負荷材のダンピング効果に悪影響を与え、超音波探触子
の音響特性、特に周波数特性を低化させるという問題が
ある。本発明は、このような問題を解決するためなされ
たもので、超音波探触子の音響特性、特に周波数特性の
低下をなくした超音波探触子を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の超音波探触子
は、両面に電極を有する圧電素子と、前記圧電素子の一
方の電極の側に設けた背面負荷材と、前記圧電素子と前
記背面負荷材との間の信号用電気端子とを備え、前記信
号用電気端子は、前記背面負荷材に面する絶縁体と、前
記圧電素子の一方の電極面に面し、前記圧電素子に電気
的に接続される導体とからなり、前記信号用電気端子の
前記絶縁体は、前記圧電素子の超音波放射面に面する部
分の厚みが、１／２５波長以下である構成を有してい
る。この構成により、超音波探触子の送受信感度を良好
にし且つ、良好な分解能を得ることが出来、周波数特性
を良好にすることができる。従って、超音波診断装置の
画像の高分解能化、高感度化ができる。また、外部から
の機械的な衝撃により圧電素子が割れたとしても、電気
的な接続は維持されるため、故障することが少なく品質
が安定した超音波探触子を得ることが出来る。
は、両面に電極を有する圧電素子と、前記圧電素子の一
方の電極の側に設けた背面負荷材と、前記圧電素子と前
記背面負荷材との間の信号用電気端子とを備え、前記信
号用電気端子は、前記背面負荷材に面する絶縁体と、前
記圧電素子の一方の電極面に面し、前記圧電素子に電気
的に接続される導体とからなり、前記信号用電気端子の
前記絶縁体は、前記圧電素子の超音波放射面に面する部
分の厚みが、１／２５波長以下である構成を有してい
る。この構成により、超音波探触子の送受信感度を良好
にし且つ、良好な分解能を得ることが出来、周波数特性
を良好にすることができる。従って、超音波診断装置の
画像の高分解能化、高感度化ができる。また、外部から
の機械的な衝撃により圧電素子が割れたとしても、電気
的な接続は維持されるため、故障することが少なく品質
が安定した超音波探触子を得ることが出来る。
【０００５】また、発明の超音波探触子は、その絶縁体
材料が、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リサルフォン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ
スチレン、ポリフェニレンサルファイドから選択される
材料を用いた超音波探触子である構成を有している。ま
た、本発明の超音波探触子は、その絶縁体の音響インピ
ーダンスが、圧電素子と背面負荷材の音響インピーダン
スよりも小さいことを特徴とする超音波探触子である構
成を有している。
材料が、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リサルフォン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ
スチレン、ポリフェニレンサルファイドから選択される
材料を用いた超音波探触子である構成を有している。ま
た、本発明の超音波探触子は、その絶縁体の音響インピ
ーダンスが、圧電素子と背面負荷材の音響インピーダン
スよりも小さいことを特徴とする超音波探触子である構
成を有している。
【０００６】本発明の別の態様では、超音波探触子は、
両面に電極を有する圧電素子と、前記圧電素子の一方の
電極の側に設けた背面負荷材と、前記圧電素子と前記背
面負荷材との間の第１信号用電気端子とを備え、前記第
１信号用電気端子は、前記背面負荷材に面する絶縁体
と、前記圧電素子の一方の電極面に面し、前記圧電素子
に電気的に接続される導体とからなり、前記第１信号用
電気端子の前記絶縁体は、前記圧電素子の超音波放射面
に面する部分の厚みが、１／２５波長以下であり、前記
背面負荷材の横方向外側に、絶縁体と導体からなる第２
信号用電気端子を設け、前記第１信号用電気端子の導体
と前記第２信号用電気端子の導体とを電気的に接続した
構成を有している。この構成により、超音波探触子の送
受信感度を良好にし且つ、良好な分解能を得ることが出
来、良好な周波数特性を得ることが出来る。従って、超
音波診断装置で高分解能、高感度の画像を得ることがで
きる。また、外部からの機械的な衝撃により圧電素子が
割れたとしても、電気的な接続は維持されるため、故障
することが少なく品質が安定した超音波探触子を得るこ
とが出来る。また、製造が容易である。
両面に電極を有する圧電素子と、前記圧電素子の一方の
電極の側に設けた背面負荷材と、前記圧電素子と前記背
面負荷材との間の第１信号用電気端子とを備え、前記第
１信号用電気端子は、前記背面負荷材に面する絶縁体
と、前記圧電素子の一方の電極面に面し、前記圧電素子
に電気的に接続される導体とからなり、前記第１信号用
電気端子の前記絶縁体は、前記圧電素子の超音波放射面
に面する部分の厚みが、１／２５波長以下であり、前記
背面負荷材の横方向外側に、絶縁体と導体からなる第２
信号用電気端子を設け、前記第１信号用電気端子の導体
と前記第２信号用電気端子の導体とを電気的に接続した
構成を有している。この構成により、超音波探触子の送
受信感度を良好にし且つ、良好な分解能を得ることが出
来、良好な周波数特性を得ることが出来る。従って、超
音波診断装置で高分解能、高感度の画像を得ることがで
きる。また、外部からの機械的な衝撃により圧電素子が
割れたとしても、電気的な接続は維持されるため、故障
することが少なく品質が安定した超音波探触子を得るこ
とが出来る。また、製造が容易である。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第
１の実施の形態による超音波探触子の概略断面図であ
る。圧電素子１は、ＰＺＴ系等の圧電セラミックス、単
結晶、及びＰＶＤＦ等の高分子等で形成され、超音波を
送受するものである。圧電素子１の両面には、電極１
ａ，１ｂが設けられている。この電極１ａ，１ｂは、
金、銀等の金属をスパッタ、蒸着、焼き付けなどの方法
で形成したものである。圧電素子１の一方の電極１ａ上
に音響整合層３が設けられる。これは、圧電素子１と被
検体（生体、図示せず）との音響的な整合を取るための
ものであり、１層若しくは複数層の主として樹脂又はグ
ラファイトから形成されている。音響整合層３の上に音
響レンズ４が設けられる。これは、超音波の収束、発
散、偏向を行うものであり、主としてシリコーンゴムを
用いる。
て、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第
１の実施の形態による超音波探触子の概略断面図であ
る。圧電素子１は、ＰＺＴ系等の圧電セラミックス、単
結晶、及びＰＶＤＦ等の高分子等で形成され、超音波を
送受するものである。圧電素子１の両面には、電極１
ａ，１ｂが設けられている。この電極１ａ，１ｂは、
金、銀等の金属をスパッタ、蒸着、焼き付けなどの方法
で形成したものである。圧電素子１の一方の電極１ａ上
に音響整合層３が設けられる。これは、圧電素子１と被
検体（生体、図示せず）との音響的な整合を取るための
ものであり、１層若しくは複数層の主として樹脂又はグ
ラファイトから形成されている。音響整合層３の上に音
響レンズ４が設けられる。これは、超音波の収束、発
散、偏向を行うものであり、主としてシリコーンゴムを
用いる。
【０００８】圧電素子１の他方の電極１ｂ上に、信号用
電気端子５が設けられる。信号用電気端子５は、圧電素
子１の電極１ｂに接する導体６と、電極１ｂから遠い側
の絶縁体７とからなる。導体６は、スパッタ、蒸着、焼
き付け等の方法で、金属等の導体を絶縁体７上に積層し
て形成されたものである。導体６は、圧電素子１と電気
的に接続される。信号用電気端子５の絶縁体７上に背面
負荷材２が設けられる。背面負荷材２は、エポキシ樹脂
又は、フェライトなどを混入したゴムなどが用いられ、
圧電素子１にダンピング効果を持たせ、且つ圧電素子１
を機械的に支持するものであり、絶縁体７と接着され
る。そして、信号用電気端子５は、圧電素子１と背面負
荷材２の積層部分から横方向に延出して、背面負荷材２
の側面に折り曲げられている。
電気端子５が設けられる。信号用電気端子５は、圧電素
子１の電極１ｂに接する導体６と、電極１ｂから遠い側
の絶縁体７とからなる。導体６は、スパッタ、蒸着、焼
き付け等の方法で、金属等の導体を絶縁体７上に積層し
て形成されたものである。導体６は、圧電素子１と電気
的に接続される。信号用電気端子５の絶縁体７上に背面
負荷材２が設けられる。背面負荷材２は、エポキシ樹脂
又は、フェライトなどを混入したゴムなどが用いられ、
圧電素子１にダンピング効果を持たせ、且つ圧電素子１
を機械的に支持するものであり、絶縁体７と接着され
る。そして、信号用電気端子５は、圧電素子１と背面負
荷材２の積層部分から横方向に延出して、背面負荷材２
の側面に折り曲げられている。
【０００９】圧電素子１と信号用電気端子５の導体６と
は、電気的に接続させるために、導電性接着剤で接着す
る方法やエポキシ樹脂などで極めて薄く接着するいわゆ
るオーミックコンタクトと言われる方法等により接合さ
れる。圧電素子１に対する背面負荷材２のダンピング効
果に悪影響を与えないようにするため、信号用電気端子
５の厚さを十分に薄くする必要がある。導体６は、従来
のものでも、例えば３．５ＭＨｚの周波数に設定した超
音波探触子の場合、導体６の厚みは、１／４００波長以
下のものが使われていて、超音波探触子の音響特性にあ
まり悪影響を与えない。しかし、信号用電気端子５の絶
縁体７の厚さが厚いと音響特性に悪影響を及ぼす。従っ
て、絶縁体７の厚みを、音響特性に悪影響を及ぼさない
厚さに制限する必要がある。
は、電気的に接続させるために、導電性接着剤で接着す
る方法やエポキシ樹脂などで極めて薄く接着するいわゆ
るオーミックコンタクトと言われる方法等により接合さ
れる。圧電素子１に対する背面負荷材２のダンピング効
果に悪影響を与えないようにするため、信号用電気端子
５の厚さを十分に薄くする必要がある。導体６は、従来
のものでも、例えば３．５ＭＨｚの周波数に設定した超
音波探触子の場合、導体６の厚みは、１／４００波長以
下のものが使われていて、超音波探触子の音響特性にあ
まり悪影響を与えない。しかし、信号用電気端子５の絶
縁体７の厚さが厚いと音響特性に悪影響を及ぼす。従っ
て、絶縁体７の厚みを、音響特性に悪影響を及ぼさない
厚さに制限する必要がある。
【００１０】第１の実施の形態の実施例１として、圧電
素子１はＰＺＴ系の圧電セラミックスとし、背面負荷材
２は音響インピーダンスが７ＭＲａｙｌのフェライトを
混入したゴムとし、絶縁体７はポリイミド（音速：約２
２５０ｍ／ｓ、音響インピーダンス：約３ ＭＲａｙ
ｌ）として、図１の構造の超音波探触子を作成した。図
２は、実施例１で、超音波を３．５ＭＨｚの周波数に設
定した場合について、絶縁体７の厚みを変化させたとき
の音響特性の計算結果である。横軸は、絶縁体７の厚み
を超音波の波長で割った数値を示す。第１縦軸は-６ｄ
Ｂのレベルの比帯域（比帯域＝帯域幅÷中心周波数）で
あり、この数値が大きいほど、超音波探触子の分解能は
高い。第２縦軸は感度を示し、この数値が大きいほど超
音波探触子の感度が高い。絶縁体７の厚みが０のときと
比較して比帯域が５％低下するレベルを点線で示す。図
２から、絶縁体７の厚みが厚くなるほど、感度は向上す
るが、比帯域は低下していくことが分かる。
素子１はＰＺＴ系の圧電セラミックスとし、背面負荷材
２は音響インピーダンスが７ＭＲａｙｌのフェライトを
混入したゴムとし、絶縁体７はポリイミド（音速：約２
２５０ｍ／ｓ、音響インピーダンス：約３ ＭＲａｙ
ｌ）として、図１の構造の超音波探触子を作成した。図
２は、実施例１で、超音波を３．５ＭＨｚの周波数に設
定した場合について、絶縁体７の厚みを変化させたとき
の音響特性の計算結果である。横軸は、絶縁体７の厚み
を超音波の波長で割った数値を示す。第１縦軸は-６ｄ
Ｂのレベルの比帯域（比帯域＝帯域幅÷中心周波数）で
あり、この数値が大きいほど、超音波探触子の分解能は
高い。第２縦軸は感度を示し、この数値が大きいほど超
音波探触子の感度が高い。絶縁体７の厚みが０のときと
比較して比帯域が５％低下するレベルを点線で示す。図
２から、絶縁体７の厚みが厚くなるほど、感度は向上す
るが、比帯域は低下していくことが分かる。
【００１１】超音波探触子の特性の低化は少ないことが
望ましいが、実際には製作上で特性のばらつきが出るの
が実状である。分解能の低下は、超音波画像で見たとき
に差違が分からない程度の低化であれば問題無いレベル
といえる。この問題ないレベルは、周波数特性の比帯域
では、約−７．５％程度の低下であるが、これは超音波
探触子全体の値であり、各材料のばらつきや、各接着層
のばらつきなどが含まれている。絶縁体７の厚みの寄与
による比帯域の低下は、さらに小さくする必要がある。
絶縁体７の厚さは、絶縁体７の厚みが０の場合と比較し
て比帯域の低下が−５％以下になる厚みに制限すること
が望ましい。図２から、絶縁体７の厚みが０の場合と比
較して、比帯域の低下を-５％以下とするには、絶縁体
７の厚みを、超音波の波長の１／２５波長以下にする必
要があることがわかる。
望ましいが、実際には製作上で特性のばらつきが出るの
が実状である。分解能の低下は、超音波画像で見たとき
に差違が分からない程度の低化であれば問題無いレベル
といえる。この問題ないレベルは、周波数特性の比帯域
では、約−７．５％程度の低下であるが、これは超音波
探触子全体の値であり、各材料のばらつきや、各接着層
のばらつきなどが含まれている。絶縁体７の厚みの寄与
による比帯域の低下は、さらに小さくする必要がある。
絶縁体７の厚さは、絶縁体７の厚みが０の場合と比較し
て比帯域の低下が−５％以下になる厚みに制限すること
が望ましい。図２から、絶縁体７の厚みが０の場合と比
較して、比帯域の低下を-５％以下とするには、絶縁体
７の厚みを、超音波の波長の１／２５波長以下にする必
要があることがわかる。
【００１２】図３は、実施例１の絶縁体７を用いた超音
波探触子の中心周波数をを３．５ＭＨｚに設定したとき
の周波数特性グラフの計算結果である。図３は、駆動周
波数に対する正規化送受信感度を表している。絶縁体７
の厚みが、０のものと、１／２５波長以下（１／２５波
長）のものと、１／２５波長より厚い（１／１０波長）
のものの３通りを示している。図３より、絶縁体７の厚
みが０の場合の比帯域は、約６２ ％であり、１／２５
波長以下（１／２５波長）の厚みの場合の比帯域は、約
６１ ％であり、１／２５波長より厚い場合（１／１０
波長）の比帯域は、約５３％である。図３から、絶縁体
７に、１／２５波長より厚いものを用いると、超音波探
触子の比帯域が、低下することが分かる。このように、
絶縁体７の厚みを、１／２５波長以下にすることで、超
音波探触子の送受信感度を向上させ且つ、良好な周波数
特性にすることができる。
波探触子の中心周波数をを３．５ＭＨｚに設定したとき
の周波数特性グラフの計算結果である。図３は、駆動周
波数に対する正規化送受信感度を表している。絶縁体７
の厚みが、０のものと、１／２５波長以下（１／２５波
長）のものと、１／２５波長より厚い（１／１０波長）
のものの３通りを示している。図３より、絶縁体７の厚
みが０の場合の比帯域は、約６２ ％であり、１／２５
波長以下（１／２５波長）の厚みの場合の比帯域は、約
６１ ％であり、１／２５波長より厚い場合（１／１０
波長）の比帯域は、約５３％である。図３から、絶縁体
７に、１／２５波長より厚いものを用いると、超音波探
触子の比帯域が、低下することが分かる。このように、
絶縁体７の厚みを、１／２５波長以下にすることで、超
音波探触子の送受信感度を向上させ且つ、良好な周波数
特性にすることができる。
【００１３】実施例１では、絶縁体７の材料としてポリ
イミドを用いたが、これ以外に、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリサルフォン、ポリカーボネート、ポリエス
テル、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイドなど
の材料を用いることができる。実施例２として、絶縁体
７にポリエチレンテレフタレートを用い、図１の構造の
超音波探触子を作成した。圧電素子１、背面負荷材２
は、実施例１と同様である。図４は、実施例２の超音波
探触子について、３．５ＭＨｚの周波数に設定したとき
の、絶縁体７の厚みを変化させた場合の音響特性の計算
結果である。実施例３として、絶縁体７にポリサルフォ
ンを用い、図１の構造の超音波探触子を作成した。図５
は、実施例３の超音波探触子について、３．５ＭＨｚの
周波数に設定したときの、絶縁体７の厚みを変化させた
場合の音響特性の計算結果である。図４及び図５とも
に、絶縁体７の厚みが厚くなるほど、感度は向上する
が、比帯域は低下している。図４及び図５ともに、比帯
域の低下の程度を、絶縁体７の厚みがほぼ０の場合と比
較して、５％以内にすることとすると、絶縁体７の厚み
は、１／２５波長以下にする必要があることがわかる。
イミドを用いたが、これ以外に、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリサルフォン、ポリカーボネート、ポリエス
テル、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイドなど
の材料を用いることができる。実施例２として、絶縁体
７にポリエチレンテレフタレートを用い、図１の構造の
超音波探触子を作成した。圧電素子１、背面負荷材２
は、実施例１と同様である。図４は、実施例２の超音波
探触子について、３．５ＭＨｚの周波数に設定したとき
の、絶縁体７の厚みを変化させた場合の音響特性の計算
結果である。実施例３として、絶縁体７にポリサルフォ
ンを用い、図１の構造の超音波探触子を作成した。図５
は、実施例３の超音波探触子について、３．５ＭＨｚの
周波数に設定したときの、絶縁体７の厚みを変化させた
場合の音響特性の計算結果である。図４及び図５とも
に、絶縁体７の厚みが厚くなるほど、感度は向上する
が、比帯域は低下している。図４及び図５ともに、比帯
域の低下の程度を、絶縁体７の厚みがほぼ０の場合と比
較して、５％以内にすることとすると、絶縁体７の厚み
は、１／２５波長以下にする必要があることがわかる。
【００１４】このように、絶縁体７にポリエチレンテレ
フタレートやポリサルフォンなどの材料を用いても、絶
縁体７にポリイミドを用いた場合と同様に、１／２５波
長以下の厚みの絶縁体を用いることで、超音波探触子の
送受信感度を向上させ、且つ良好な分解能を得ることが
出来、良好な周波数特性にすることができる。また、ポ
リイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリサルフォ
ン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスチレン、
ポリフェニレンサルファイドなどの材料の音響インピー
ダンスは、２〜４ ＭＲａｙｌである。一般に、圧電素
子１は音響インピーダンスが３０ ＭＲａｙｌ 前後の材
料を、背面負荷材２は音響インピーダンスが５〜１０
ＭＲａｙｌ の材料を使用することから、絶縁体７の厚
みを１／２５波長以下とし、且つ絶縁体７は、音響イン
ピーダンスが、圧電素子１と背面負荷材２との音響イン
ピーダンスよりも小さい材料を用いるのが好適である。
フタレートやポリサルフォンなどの材料を用いても、絶
縁体７にポリイミドを用いた場合と同様に、１／２５波
長以下の厚みの絶縁体を用いることで、超音波探触子の
送受信感度を向上させ、且つ良好な分解能を得ることが
出来、良好な周波数特性にすることができる。また、ポ
リイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリサルフォ
ン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスチレン、
ポリフェニレンサルファイドなどの材料の音響インピー
ダンスは、２〜４ ＭＲａｙｌである。一般に、圧電素
子１は音響インピーダンスが３０ ＭＲａｙｌ 前後の材
料を、背面負荷材２は音響インピーダンスが５〜１０
ＭＲａｙｌ の材料を使用することから、絶縁体７の厚
みを１／２５波長以下とし、且つ絶縁体７は、音響イン
ピーダンスが、圧電素子１と背面負荷材２との音響イン
ピーダンスよりも小さい材料を用いるのが好適である。
【００１５】図６は、図１に示す本発明の第１の実施の
形態の超音波探触子について、圧電素子１と、背面負荷
材２と、信号用電気端子５との部分の拡大図である。図
６において、信号用電気端子５の絶縁体７は、圧電素子
１の超音波放射面に面する部分（Ａ部分）の厚みを超音
波の波長の１／２５波長以下とする必要がある。しか
し、圧電素子１と背面負荷材２の積層部分から横方向に
延出した部分は、超音波探触子の音響特性には影響しな
いので、絶縁体の厚みを規制する必要はない。
形態の超音波探触子について、圧電素子１と、背面負荷
材２と、信号用電気端子５との部分の拡大図である。図
６において、信号用電気端子５の絶縁体７は、圧電素子
１の超音波放射面に面する部分（Ａ部分）の厚みを超音
波の波長の１／２５波長以下とする必要がある。しか
し、圧電素子１と背面負荷材２の積層部分から横方向に
延出した部分は、超音波探触子の音響特性には影響しな
いので、絶縁体の厚みを規制する必要はない。
【００１６】また、電子走査型超音波探触子の場合、超
音波探触子は、走査方向に複数個のエレメントを構成す
るために、圧電素子１と、信号用電気端子５と、背面負
荷材２の一部は、切削などの方法で分割される。このた
め、導体６のＡ部分には、パターニングを施す必要はな
い。さらに、信号用電気端子５は、圧電素子１の超音波
放射面のなるべく広い範囲に取り付けるようにすると、
外部からの機械的な衝撃により圧電素子１が割れた場合
も、電気的な接続は損なわれないので、故障することが
少なく、電気信号を良好に送受信することができる。以
上のように第１の実施の形態の構成による超音波探触子
は、超音波探触子の周波数特性を低下させることなく、
且つ高感度な音響特性を実現できる。さらに機械的な衝
撃などにより圧電素子が割れたとしても電気的な断線が
ない構造であるため品質の高い超音波探触子を得ること
ができる。
音波探触子は、走査方向に複数個のエレメントを構成す
るために、圧電素子１と、信号用電気端子５と、背面負
荷材２の一部は、切削などの方法で分割される。このた
め、導体６のＡ部分には、パターニングを施す必要はな
い。さらに、信号用電気端子５は、圧電素子１の超音波
放射面のなるべく広い範囲に取り付けるようにすると、
外部からの機械的な衝撃により圧電素子１が割れた場合
も、電気的な接続は損なわれないので、故障することが
少なく、電気信号を良好に送受信することができる。以
上のように第１の実施の形態の構成による超音波探触子
は、超音波探触子の周波数特性を低下させることなく、
且つ高感度な音響特性を実現できる。さらに機械的な衝
撃などにより圧電素子が割れたとしても電気的な断線が
ない構造であるため品質の高い超音波探触子を得ること
ができる。
【００１７】図７は、本発明の第２の実施の形態による
超音波探触子の拡大断面図であり、第１の実施の形態の
図６に対応する図である。第２の実施の形態では、信号
用電気端子を、圧電素子１と背面負荷材２に挟まれる第
１信号用電気端子８と、圧電素子１と背面負荷材２の積
層部分の外側の第２信号用電気端子１１とに分割してあ
る。第２の実施の形態において、圧電素子１、背面負荷
材２は、第１の実施の形態と同様である。圧電素子１の
電極１ｂ上に、第１信号用電気端子８が設けられる。第
１信号用電気端子８は、圧電素子１の電極１ｂに接する
導体９と、絶縁体１０とからなる。導体９は、スパッ
タ、蒸着、焼き付け等の方法で、金属等の導体を絶縁体
１０上に積層して形成されたものである。導体９は、圧
電素子１と電気的に接続される。絶縁体１０は、背面負
荷材２と接着される。第２信号用電気端子１１が、圧電
素子１と背面負荷材２の積層部分の側方に設けられる。
第２信号用電気端子１１は、絶縁体上に、パターニング
された導体を、スパッタ、蒸着、焼き付けなどの方法で
積層したものである。
超音波探触子の拡大断面図であり、第１の実施の形態の
図６に対応する図である。第２の実施の形態では、信号
用電気端子を、圧電素子１と背面負荷材２に挟まれる第
１信号用電気端子８と、圧電素子１と背面負荷材２の積
層部分の外側の第２信号用電気端子１１とに分割してあ
る。第２の実施の形態において、圧電素子１、背面負荷
材２は、第１の実施の形態と同様である。圧電素子１の
電極１ｂ上に、第１信号用電気端子８が設けられる。第
１信号用電気端子８は、圧電素子１の電極１ｂに接する
導体９と、絶縁体１０とからなる。導体９は、スパッ
タ、蒸着、焼き付け等の方法で、金属等の導体を絶縁体
１０上に積層して形成されたものである。導体９は、圧
電素子１と電気的に接続される。絶縁体１０は、背面負
荷材２と接着される。第２信号用電気端子１１が、圧電
素子１と背面負荷材２の積層部分の側方に設けられる。
第２信号用電気端子１１は、絶縁体上に、パターニング
された導体を、スパッタ、蒸着、焼き付けなどの方法で
積層したものである。
【００１８】圧電素子１と第１信号用電気端子８の導体
９とは、電気的に接続させるために、導電性接着剤で接
着する方法やエポキシ樹脂などで極めて薄く接着するい
わゆるオーミックコンタクトと言われる方法等により接
合される。第１信号用電気端子８の導体９と、第２信号
用電気端子１１の導体とは、超音波放射面（Ａ部分）以
外の部分で、電気的に接続させるために、導電性接着剤
で接着する方法やエポキシ樹脂などで極めて薄く接着す
るいわゆるオーミックコンタクトと言われる方法等によ
り接合される。
９とは、電気的に接続させるために、導電性接着剤で接
着する方法やエポキシ樹脂などで極めて薄く接着するい
わゆるオーミックコンタクトと言われる方法等により接
合される。第１信号用電気端子８の導体９と、第２信号
用電気端子１１の導体とは、超音波放射面（Ａ部分）以
外の部分で、電気的に接続させるために、導電性接着剤
で接着する方法やエポキシ樹脂などで極めて薄く接着す
るいわゆるオーミックコンタクトと言われる方法等によ
り接合される。
【００１９】本発明の第２の実施の形態では、第１の実
施の形態と同様に、第１信号用電気端子８の絶縁体１０
の厚みを１／２５波長以下にすることで、超音波探触子
の送受信感度を向上させ且つ、良好な周波数特性にする
ことができる。また、絶縁体１０は、圧電素子１の超音
波放射面（Ａ部分）以外では、超音波探触子の音響特性
には影響しないので、絶縁体の厚みを規制する必要はな
い。また、第２の実施の形態においても、絶縁体１０の
材料としては、本発明の第１の実施例と同様に、ポリイ
ミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリサルフォン、
ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ
フェニレンサルファイド等の材料を用いるのが好適であ
る。ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリサ
ルフォン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスチ
レン、ポリフェニレンサルファイドなどの材料の音響イ
ンピーダンスは、２〜４ ＭＲａｙｌであり、一般的に
圧電素子１の材料の音響インピーダンスは、３０ ＭＲ
ａｙｌ前後のものを、背面負荷材２の材料の音響インピ
ーダンスは、５〜１０ ＭＲａｙｌ のものを使用するこ
とから、絶縁体１０の厚みが１／２５波長以下であり、
且つ絶縁体１０の音響インピーダンスが、圧電素子１と
背面負荷材２との音響インピーダンスよりも小さい、絶
縁体１０を用いるのが好適である。
施の形態と同様に、第１信号用電気端子８の絶縁体１０
の厚みを１／２５波長以下にすることで、超音波探触子
の送受信感度を向上させ且つ、良好な周波数特性にする
ことができる。また、絶縁体１０は、圧電素子１の超音
波放射面（Ａ部分）以外では、超音波探触子の音響特性
には影響しないので、絶縁体の厚みを規制する必要はな
い。また、第２の実施の形態においても、絶縁体１０の
材料としては、本発明の第１の実施例と同様に、ポリイ
ミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリサルフォン、
ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ
フェニレンサルファイド等の材料を用いるのが好適であ
る。ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリサ
ルフォン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスチ
レン、ポリフェニレンサルファイドなどの材料の音響イ
ンピーダンスは、２〜４ ＭＲａｙｌであり、一般的に
圧電素子１の材料の音響インピーダンスは、３０ ＭＲ
ａｙｌ前後のものを、背面負荷材２の材料の音響インピ
ーダンスは、５〜１０ ＭＲａｙｌ のものを使用するこ
とから、絶縁体１０の厚みが１／２５波長以下であり、
且つ絶縁体１０の音響インピーダンスが、圧電素子１と
背面負荷材２との音響インピーダンスよりも小さい、絶
縁体１０を用いるのが好適である。
【００２０】また、第２の実施の形態においても、電子
走査型超音波探触子の場合、超音波探触子は、走査方向
に複数個のエレメントを構成するために、圧電素子１
と、第１信号用電気端子８と、背面負荷材２の一部は、
切削などの方法で分割されるので、Ａ部分では、導体６
にパターニングを施す必要はない。さらに、信号用電気
端子８は、圧電素子１の超音波放射面のなるべく広い範
囲に取り付けることで、外部からの機械的な衝撃により
圧電素子１が割れたとしても、電気的な接続は維持され
るため、故障することが少なく電気信号を良好に送受信
することができる。
走査型超音波探触子の場合、超音波探触子は、走査方向
に複数個のエレメントを構成するために、圧電素子１
と、第１信号用電気端子８と、背面負荷材２の一部は、
切削などの方法で分割されるので、Ａ部分では、導体６
にパターニングを施す必要はない。さらに、信号用電気
端子８は、圧電素子１の超音波放射面のなるべく広い範
囲に取り付けることで、外部からの機械的な衝撃により
圧電素子１が割れたとしても、電気的な接続は維持され
るため、故障することが少なく電気信号を良好に送受信
することができる。
【００２１】以上のように、第２の実施の形態の超音波
探触子も、第１の実施の形態の超音波探触子と同様に、
超音波探触子の周波数特性を低下させることなく、且つ
高感度な音響特性を実現できる。さらに機械的な衝撃な
どにより圧電素子が割れたとしても電気的な断線がない
構造であるため品質の高い超音波探触子を得ることがで
きる。さらに、第２の実施の形態による超音波探触子
は、信号用電気端子を厚みを厳密に制御する必要のある
薄い第１信号用電気端子と、厚みの制限が必要ない第２
信号用電気端子とに分割してあるので、厚みの異なる第
１信号用電気端子と第２信号用電気端子とは別々に製造
することができる。従って、厚みの要求が異なる部分を
有し、折り曲げる必要のある第１の実施の形態の超音波
探触子と比較して、製造が容易であるという利点があ
る。
探触子も、第１の実施の形態の超音波探触子と同様に、
超音波探触子の周波数特性を低下させることなく、且つ
高感度な音響特性を実現できる。さらに機械的な衝撃な
どにより圧電素子が割れたとしても電気的な断線がない
構造であるため品質の高い超音波探触子を得ることがで
きる。さらに、第２の実施の形態による超音波探触子
は、信号用電気端子を厚みを厳密に制御する必要のある
薄い第１信号用電気端子と、厚みの制限が必要ない第２
信号用電気端子とに分割してあるので、厚みの異なる第
１信号用電気端子と第２信号用電気端子とは別々に製造
することができる。従って、厚みの要求が異なる部分を
有し、折り曲げる必要のある第１の実施の形態の超音波
探触子と比較して、製造が容易であるという利点があ
る。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波探
触子は、両面に電極を有する圧電素子と、前記圧電素子
の一方の電極の側に設けた背面負荷材と、前記圧電素子
と前記背面負荷材との間の信号用電気端子とを備え、前
記信号用電気端子は、前記背面負荷材に面する絶縁体
と、前記圧電素子の一方の電極面に面し、前記圧電素子
に電気的に接続される導体とからなり、前記信号用電気
端子の前記絶縁体は、前記圧電素子の超音波放射面に面
する部分の厚みが、１／２５波長以下である。これによ
り、超音波探触子の送受信感度を良好にし且つ、良好な
分解能を得ることが出来、良好な周波数特性を得ること
が出来る。従って、超音波診断装置で高分解能、高感度
の画像を得ることができる。また、外部からの機械的な
衝撃により圧電素子が割れたとしても、電気的な接続は
維持されているため、故障することが少なく品質が安定
した超音波探触子を得ることが出来る。
触子は、両面に電極を有する圧電素子と、前記圧電素子
の一方の電極の側に設けた背面負荷材と、前記圧電素子
と前記背面負荷材との間の信号用電気端子とを備え、前
記信号用電気端子は、前記背面負荷材に面する絶縁体
と、前記圧電素子の一方の電極面に面し、前記圧電素子
に電気的に接続される導体とからなり、前記信号用電気
端子の前記絶縁体は、前記圧電素子の超音波放射面に面
する部分の厚みが、１／２５波長以下である。これによ
り、超音波探触子の送受信感度を良好にし且つ、良好な
分解能を得ることが出来、良好な周波数特性を得ること
が出来る。従って、超音波診断装置で高分解能、高感度
の画像を得ることができる。また、外部からの機械的な
衝撃により圧電素子が割れたとしても、電気的な接続は
維持されているため、故障することが少なく品質が安定
した超音波探触子を得ることが出来る。
【図１】本発明の第１の実施の形態による超音波探触子
の概略断面図
の概略断面図
【図２】絶縁体のポリイミドの厚みを変化させた場合の
音響特性の計算結果を示す図
音響特性の計算結果を示す図
【図３】絶縁体のポリイミドの厚みを変化させた場合の
周波数特性図
周波数特性図
【図４】絶縁体のポリエチレンテレフタレートの厚みを
変化させた場合の音響特性の計算結果を示す図
変化させた場合の音響特性の計算結果を示す図
【図５】絶縁体のポリサルフォンの厚みを変化させた場
合の音響特性の計算結果を示す図
合の音響特性の計算結果を示す図
【図６】本発明の第１の実施の形態による超音波探触子
の圧電素子と、背面負荷材と、信号用電気端子の部分の
拡大断面図
の圧電素子と、背面負荷材と、信号用電気端子の部分の
拡大断面図
【図７】本発明の第２の実施の形態による超音波探触子
の拡大断面図
の拡大断面図
【図８】従来の超音波探触子の概略断面図
１，１２ 圧電素子
１ａ，１ｂ，１２ａ，１２ｂ 電極
２，１３ 背面負荷材
３，１４ 音響整合層
４，１５ 音響レンズ
５，１６ 信号用電気端子
６，９，１７ 導体
７，１０，１８ 絶縁体
８ 第１信号用電気端子
１１ 第２信号用電気端子
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−122311（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−118099（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−297512（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H04R 17/00 330
A61B 8/00
G01N 29/24
Claims (6)
- 【請求項１】 両面に電極を有する圧電素子と、 前記圧電素子の一方の電極の側に設けた背面負荷材と、 前記圧電素子と前記背面負荷材との間の信号用電気端子
とを備え、前記信号用電気端子は、前記背面負荷材に面
する絶縁体と、前記圧電素子の一方の電極面に面し、前
記圧電素子に電気的に接続される導体とからなり、前記
信号用電気端子の前記絶縁体は、前記圧電素子の超音波
放射面に面する部分の厚みが、１／２５波長以下である
ことを特徴とする超音波探触子。 - 【請求項２】 前記信号用電気端子の前記絶縁体が、ポ
リイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリサルフォ
ン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスチレン、
ポリフェニレンサルファイドから選択される材料である
ことを特徴とする請求項１記載の超音波探触子。 - 【請求項３】 前記信号用電気端子の前記絶縁体の音響
インピーダンスが、前記圧電素子と前記背面負荷材の音
響インピーダンスよりも小さいことを特徴とする請求項
１記載の超音波探触子。 - 【請求項４】 両面に電極を有する圧電素子と、 前記圧電素子の一方の電極の側に設けた背面負荷材と、 前記圧電素子と前記背面負荷材との間の第１信号用電気
端子とを備え、前記第１信号用電気端子は、前記背面負
荷材に面する絶縁体と、前記圧電素子の一方の電極面に
面し、前記圧電素子に電気的に接続される導体とからな
り、前記第１信号用電気端子の前記絶縁体は、前記圧電
素子の超音波放射面に面する部分の厚みが、１／２５波
長以下であり、 前記背面負荷材の横方向外側に、絶縁体と導体からなる
第２信号用電気端子を設け、前記第１信号用電気端子の
導体と前記第２信号用電気端子の導体とを電気的に接続
したことを特徴とする超音波探触子。 - 【請求項５】 前記第１信号用電気端子の前記絶縁体
が、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリサ
ルフォン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスチ
レン、ポリフェニレンサルファイドから選択される材料
であることを特徴とする請求項４記載の超音波探触子。 - 【請求項６】 前記第１信号用電気端子の前記絶縁体の
音響インピーダンスが、前記圧電素子と前記背面負荷材
の音響インピーダンスよりも小さいことを特徴とする請
求項４記載の超音波探触子。
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
| JP2000093313A JP3495970B2 (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 超音波探触子 |
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| US09/777,670 US6551247B2 (en) | 2000-03-07 | 2001-02-07 | Ultrasonic probe |
| EP08164812A EP2006033A3 (en) | 2000-03-07 | 2001-02-23 | Ultrasonic probe |
| EP08164810A EP2006032A3 (en) | 2000-03-07 | 2001-02-23 | Ultrasonic probe |
| EP08164809A EP2000222A3 (en) | 2000-03-07 | 2001-02-23 | Ultrasonic probe |
| EP01301672A EP1132149B1 (en) | 2000-03-07 | 2001-02-23 | Ultrasonic Probe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000093313A JP3495970B2 (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 超音波探触子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001285996A JP2001285996A (ja) | 2001-10-12 |
| JP3495970B2 true JP3495970B2 (ja) | 2004-02-09 |
Family
ID=18608510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000093313A Expired - Lifetime JP3495970B2 (ja) | 2000-03-07 | 2000-03-30 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3495970B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP5373249B2 (ja) * | 2006-01-23 | 2013-12-18 | ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー | 超音波プローブ及び超音波診断装置 |
| WO2011014567A1 (en) * | 2009-07-29 | 2011-02-03 | Imacor Inc. | Ultrasound imaging transducer acoustic stack with integral electrical connections |
| CN113614180A (zh) * | 2019-03-27 | 2021-11-05 | 昭和电工材料株式会社 | 树脂组合物、膜及硬化物 |
-
2000
- 2000-03-30 JP JP2000093313A patent/JP3495970B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| JP2001285996A (ja) | 2001-10-12 |
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