JP3883822B2 - 配列型の超音波探触子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は配列型の超音波探触子（配列型探触子とする）を産業上の技術分野とし、特に音場特性を良好とした配列型探触子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（発明の背景）配列型探触子は、医用等の超音波診断装置における超音波の送受波部として使用され、リニアやセクタ駆動されて被検出体（生体）の断層像を得る。近年では、音場特性及び生産性を良好とした配列型探触子が望まれている。
【０００３】
（従来技術の一例）第７図及び第８図は一従来例を説明する配列型探触子の図で、第７図は断面図、第８図は平面図である。
配列型探触子は、上下面電極１（ａｂ）を有する複数の圧電素子２をバッキング材３上に並べてなる。圧電素子２の中央領域には、生体との音響インピーダンスを整合する音響整合層４が形成される。また、図示しない音響レンズが音響整合層上に形成される。そして、両端部の表面にはそれぞれリード線５（ａｂ）を半田によって接続し、上面電極１ａを共通接続してアース電位とする。各下面電極１ｂには電極導出用の金属箔６が両端部に千鳥上に接続し、駆動電圧が印加される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
（従来技術の問題点）しかしながら、このようなものでは、圧電素子２のリード線を設けた両端部からも超音波が放射され、音響整合層４からの超音波に干渉して音場特性に悪影響を及ぼす問題があった。このことから、例えば第９図に示したように、圧電板の両端側で上下面電極を他主面側に折り返し、両端部での両主面を同電位にする。そして、圧電素子の一端側にはアース用の、他端側には信号用の金属箔を接続し、両端部からの超音波の発生を防止したものもある。
【０００５】
しかし、この場合には、上面電極１ａの折返部１ｃと下面電極１ｂとが同一面となるため、圧電板の分極時に一定以上の、通常では圧電板の厚み以上の間隔を設ける必要があった。このため、折返部を除く中央領域の実効長を短くする問題があった。また、折返部を有する上下面電極を形成するので、超音波の実効長が予め設定され、設計の自由度を狭める問題があった。
【０００６】
（発明の目的）本発明は、圧電素子の端部からの超音波の放射を防止し、圧電素子の実効長を長くして設計の自由度を高めた配列型探触子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、特許請求の範囲に記載したように、バッキング材上に並べられて固着された上下面電極を有する複数の圧電素子と、前記圧電素子の下面電極の一端側を分割した第１スリットと、前記圧電素子の上面側の他端側を分割した第２スリットと、前記圧電素子の両端側の上下面電極を接続する導電性接着剤とから構成したことを基本的な解決手段とする。
【０００８】
【作用】
本発明では、圧電板の上下面電極を両端側に設けた第１と第２スリットで分割する。そして、上下面電極の両端側を導電材で接合する。したがって、両端部では同電位となる。また、分極は両主面間のみで行われるので、スリットの幅を最小にする。そして、第１及び第２スリットは任意に形成できので、仕様に応じて実効長を決定できる。以下、本発明の一実施例を説明する。
【０００９】
【実施例】
第１図及び第２図は本発明の第１実施例を説明する配列型探触子の図で、第１図は断面図、第２図は金属箔を展開した平面図である。なお、前従来例と同一部分の説明は簡略又は省略し、製造手順を踏まえて説明する。
超音波探触子は、先ず、両主面に電極１（ａｂ）を有する圧電板２Ａをバッキング材３上に第１導電性接着剤７によって固着する。バッキング材３の両端部には金属箔６（ａｂ）は設けられており、第１導電性接着剤７によって、圧電板２Ａにおける下面電極１ｂの両端側が電気的に接続する。次に、圧電板２Ａの幅方向の一端側において、上面電極１ａからバッキング材３に到達する第１スリット８を設けて圧電板２Ａとともに下面電極１ｂを分割する。
【００１０】
次に、圧電板２Ａの上面電極１ａ上及び側面に第２導電性接着剤９を塗布して音響整合層４を固着するとともに、第１導電性接着剤７あるいは金属箔６（ａｂ）を含めて第１導電性接着剤７に電気的に接続する。そして、圧電板２Ａの幅方向の他端側において、音響整合層４上から圧電板２Ａに到達する第２スリット１０を設けて上面電極１aを分割する。
【００１１】
最後に、音響整合層４上から圧電板２Ａの長さ方向にバッキング材３及び金属箔６（ａｂ）に達する切れ目を設け、複数の圧電素子２に分割する（第２図）。なお、一端側の金属箔６ｂは切れ目を設けられるのみで全体的には連続してアース電位に接地する。また、他端側の金属箔６ａは圧電素子２毎に切断されて駆動電圧の印加される信号線となる。
【００１２】
このような製造手順で構成された超音波探触子では、圧電板の上下面電極１（ａｂ）を両端側に設けた第１と第２スリット８、１０で分割する。そして、上下面電極１（ａｂ）の両端側は第１及び第２導電接着剤７、９で接合される。したがって、両端部では同電位となるので、超音波は放射されずに音響整合層４を設けた中央領域のみから放射される。これにより、両端部からの超音波の放射による干渉を防止して、音場特性を良好にする。また、前述したアース用のリード線５（ａｂ）を使用しないので、受信信号の散乱等による悪影響もない。
【００１３】
また、圧電板２Ａの分極は両主面間のみですでに行われるので、第１及び第２スリット８、１０の幅を最小にする。したがって、第１及び第２スリット８、１０間の上下面電極１（ａｂ）における対向部分の長さとなる圧電板２Ａの実効長を大きくできる。さらに、第１及び第２スリット８、１２は任意に形成して実効長を決定できるので、設計の自由度を増す。そして、圧電板２Ａを共通化できて部品の品揃えを少なくできる。
【００１４】
【第２実施例】
第３図及び第４図は本発明の第２実施例を説明する図で、第３図は圧電板の断面図、第４図は配列型探触子の断面図である。なお、第１実施例図と同一部分の説明は省略する。
この実施例では、予め分極された圧電板２Ａの上下面電極１（ａｂ）の両端側にスリット１１、１２を設けて電極を分割する。そして、両端側に金属箔６（ａｂ）を有するバッキング材３上の中央領域に第１絶縁性接着剤１３を塗布し、圧電板２Ａを固着する。
【００１５】
次に、圧電板２Ａの中央領域に第２絶縁性接着剤１４を、両端側及び側面にかけて導電性接着剤１５を塗布し、音響整合層４を固着する。と同時に、導電性接着剤１５によって上下面電極１（ａｂ）及び金属箔６（ａｂ）を電気的に接続する。最後に、前述したように音響整合層４上から圧電板２Ａの長さ方向にバッキング材３及び金属箔６（ａｂ）に達する切れ目を設け、複数の圧電素子２Ａに分割する。
【００１６】
このような手順での配列型探触子では、圧電板の上下面電極１（ａｂ）を
両端側に設けた第１及び第２スリット１１、１２で予め分割する。そして、上下面電極１（ａｂ）の両端側はバッキング材３に固着後、導電性接着剤１５で接合される。したがって、この場合でも第１実施例と同様に両端部では同電位となって超音波は放射されず、音響整合層４を設けた中央領域のみから放射される。これにより、両端部からの超音波の放射による干渉を防止して、音場特性を良好にする。また、前述したアース用のリード線５（ａｂ）を使用しないので、受信信号の散乱等による悪影響もない。
【００１７】
また、圧電板２Ａの分極は両主面間のみですでに行われるので、これも第１実施例と同様に、第１及び第２スリット８、１０の幅を最小にする。したがって、第１及び第２スリット１１、１２間の上下面電極１（ａｂ）における対向部分の長さとなる圧電板２Ａの実効長を大きくできる。さらに、第１及び第２スリット１１、１２は任意に形成して実効長を決定できるので、設計の自由度を増す。そして、圧電板２Ａを共通化できて部品の品揃えを少なくできる。
【００１８】
【他の事項】
上記各実施例では、バッキング材３に金属箔６（ａｂ）を設けた例を示したが、例えば第５図に示したようにしてもよい。すなわち、圧電板２Ａの両端側に金属箔６（ａｂ）を半田等によって予め接続した後、絶縁性接着剤１６や絶縁両面テープによってバッキング材３に固着する。そして、第１スリット８を設けて充填材を埋設後、導電性接着剤９によって音響整合層４を固着するとともに上下面電極１（ａｂ）を接続してもよい。
【００１９】
また、第６図に示したように圧電板２Ａに予めスリット１１、１２を設けた場合でも同様に、予め金属箔６（ａｂ）を圧電板２Ａの両端側に接続して絶縁性接着剤１６によってバッキング材３上に固着し、導電性接着剤１５によって上下面電極１（ａｂ）を接続してもよい。
【００２０】
また、第２実施例では圧電板２Ａの上下面に第１及び第２スリット１１、１２を設けたが、例えば下面電極１ｂにのみ第１スリット１１を設けてバッキング材３に固着して音響整合層４を形成した後、第１実施例と同様に音響整合層４上から圧電板に達する第２スリットを設けて上面電極１ａを分割してもよい（未図示）。
【００２１】
また、各実施例では上下面電極１（ａｂ）の両端部は導電性接着剤によって電気的に接続するとしたが、例えば金属メッキとしてもよく実質的に両端部を電気的に接続する導電材であればよい。さらに、整合層を一層として図示してあるが、二層以上であってもよい。そして、圧電素子は凹面であってもよい。
【００２２】
また、製造手順をもって本発明の実施例を説明したが、要するに結果として、特許請求の範囲に示したように、バッキング材上に並べられて固着された上下面電極を有する複数の圧電素子と、前記圧電素子の下面電極の一端側を分割した第１スリットと、前記圧電素子の上面側の他端側を分割した第２スリットと、前記圧電素子の両端側の上下面電極を接続する導電材とを備えた配列型探触子は、本発明の技術的範囲に属する。
【００２３】
本発明は、特許請求の範囲に記載したように、バッキング材上に並べられて固着された上下面電極を有する複数の圧電素子と、前記圧電素子の下面電極の一端側を分割した第１スリットと、前記圧電素子の上面側の他端側を分割した第２スリットと、前記圧電素子の両端側の上下面電極を接続する導電性接着剤とから構成したので、圧電素子の端部からの超音波の放射を防止し、圧電素子の実効長を長くして設計の自由度を高めた配列型探触子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を説明する配列型探触子の断面図である。
【図２】本発明の第１実施例を説明する金属箔を展開した配列型探触子の平面図である。
【図３】本発明の第２実施例を説明する圧電板の断面図である。
【図４】本発明の第２実施例を説明する配列型探触子の断面図である。
【図５】本発明の他の実施例を説明する配列型探触子の断面図である。
【図６】本発明の更に他の実施例を説明する配列型探触子の断面図である。
【図７】従来例を説明する配列型探触子の断面図である。
【図８】従来例を説明する配列型探触子の平面図である。
【図９】従来例を説明する配列型探触子の断面図である。
【符号の説明】
１ 電極、２ 圧電素子、３ バッキング材、４ 音響整合層、５ リード線、６ 金属箔、７ 、９、１５ 導電性接着剤、８、１０、１１、１２ スリット、１３、１４、１６絶縁性接着剤．
【発明の属する技術分野】
本発明は配列型の超音波探触子（配列型探触子とする）を産業上の技術分野とし、特に音場特性を良好とした配列型探触子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（発明の背景）配列型探触子は、医用等の超音波診断装置における超音波の送受波部として使用され、リニアやセクタ駆動されて被検出体（生体）の断層像を得る。近年では、音場特性及び生産性を良好とした配列型探触子が望まれている。
【０００３】
（従来技術の一例）第７図及び第８図は一従来例を説明する配列型探触子の図で、第７図は断面図、第８図は平面図である。
配列型探触子は、上下面電極１（ａｂ）を有する複数の圧電素子２をバッキング材３上に並べてなる。圧電素子２の中央領域には、生体との音響インピーダンスを整合する音響整合層４が形成される。また、図示しない音響レンズが音響整合層上に形成される。そして、両端部の表面にはそれぞれリード線５（ａｂ）を半田によって接続し、上面電極１ａを共通接続してアース電位とする。各下面電極１ｂには電極導出用の金属箔６が両端部に千鳥上に接続し、駆動電圧が印加される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
（従来技術の問題点）しかしながら、このようなものでは、圧電素子２のリード線を設けた両端部からも超音波が放射され、音響整合層４からの超音波に干渉して音場特性に悪影響を及ぼす問題があった。このことから、例えば第９図に示したように、圧電板の両端側で上下面電極を他主面側に折り返し、両端部での両主面を同電位にする。そして、圧電素子の一端側にはアース用の、他端側には信号用の金属箔を接続し、両端部からの超音波の発生を防止したものもある。
【０００５】
しかし、この場合には、上面電極１ａの折返部１ｃと下面電極１ｂとが同一面となるため、圧電板の分極時に一定以上の、通常では圧電板の厚み以上の間隔を設ける必要があった。このため、折返部を除く中央領域の実効長を短くする問題があった。また、折返部を有する上下面電極を形成するので、超音波の実効長が予め設定され、設計の自由度を狭める問題があった。
【０００６】
（発明の目的）本発明は、圧電素子の端部からの超音波の放射を防止し、圧電素子の実効長を長くして設計の自由度を高めた配列型探触子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、特許請求の範囲に記載したように、バッキング材上に並べられて固着された上下面電極を有する複数の圧電素子と、前記圧電素子の下面電極の一端側を分割した第１スリットと、前記圧電素子の上面側の他端側を分割した第２スリットと、前記圧電素子の両端側の上下面電極を接続する導電性接着剤とから構成したことを基本的な解決手段とする。
【０００８】
【作用】
本発明では、圧電板の上下面電極を両端側に設けた第１と第２スリットで分割する。そして、上下面電極の両端側を導電材で接合する。したがって、両端部では同電位となる。また、分極は両主面間のみで行われるので、スリットの幅を最小にする。そして、第１及び第２スリットは任意に形成できので、仕様に応じて実効長を決定できる。以下、本発明の一実施例を説明する。
【０００９】
【実施例】
第１図及び第２図は本発明の第１実施例を説明する配列型探触子の図で、第１図は断面図、第２図は金属箔を展開した平面図である。なお、前従来例と同一部分の説明は簡略又は省略し、製造手順を踏まえて説明する。
超音波探触子は、先ず、両主面に電極１（ａｂ）を有する圧電板２Ａをバッキング材３上に第１導電性接着剤７によって固着する。バッキング材３の両端部には金属箔６（ａｂ）は設けられており、第１導電性接着剤７によって、圧電板２Ａにおける下面電極１ｂの両端側が電気的に接続する。次に、圧電板２Ａの幅方向の一端側において、上面電極１ａからバッキング材３に到達する第１スリット８を設けて圧電板２Ａとともに下面電極１ｂを分割する。
【００１０】
次に、圧電板２Ａの上面電極１ａ上及び側面に第２導電性接着剤９を塗布して音響整合層４を固着するとともに、第１導電性接着剤７あるいは金属箔６（ａｂ）を含めて第１導電性接着剤７に電気的に接続する。そして、圧電板２Ａの幅方向の他端側において、音響整合層４上から圧電板２Ａに到達する第２スリット１０を設けて上面電極１aを分割する。
【００１１】
最後に、音響整合層４上から圧電板２Ａの長さ方向にバッキング材３及び金属箔６（ａｂ）に達する切れ目を設け、複数の圧電素子２に分割する（第２図）。なお、一端側の金属箔６ｂは切れ目を設けられるのみで全体的には連続してアース電位に接地する。また、他端側の金属箔６ａは圧電素子２毎に切断されて駆動電圧の印加される信号線となる。
【００１２】
このような製造手順で構成された超音波探触子では、圧電板の上下面電極１（ａｂ）を両端側に設けた第１と第２スリット８、１０で分割する。そして、上下面電極１（ａｂ）の両端側は第１及び第２導電接着剤７、９で接合される。したがって、両端部では同電位となるので、超音波は放射されずに音響整合層４を設けた中央領域のみから放射される。これにより、両端部からの超音波の放射による干渉を防止して、音場特性を良好にする。また、前述したアース用のリード線５（ａｂ）を使用しないので、受信信号の散乱等による悪影響もない。
【００１３】
また、圧電板２Ａの分極は両主面間のみですでに行われるので、第１及び第２スリット８、１０の幅を最小にする。したがって、第１及び第２スリット８、１０間の上下面電極１（ａｂ）における対向部分の長さとなる圧電板２Ａの実効長を大きくできる。さらに、第１及び第２スリット８、１２は任意に形成して実効長を決定できるので、設計の自由度を増す。そして、圧電板２Ａを共通化できて部品の品揃えを少なくできる。
【００１４】
【第２実施例】
第３図及び第４図は本発明の第２実施例を説明する図で、第３図は圧電板の断面図、第４図は配列型探触子の断面図である。なお、第１実施例図と同一部分の説明は省略する。
この実施例では、予め分極された圧電板２Ａの上下面電極１（ａｂ）の両端側にスリット１１、１２を設けて電極を分割する。そして、両端側に金属箔６（ａｂ）を有するバッキング材３上の中央領域に第１絶縁性接着剤１３を塗布し、圧電板２Ａを固着する。
【００１５】
次に、圧電板２Ａの中央領域に第２絶縁性接着剤１４を、両端側及び側面にかけて導電性接着剤１５を塗布し、音響整合層４を固着する。と同時に、導電性接着剤１５によって上下面電極１（ａｂ）及び金属箔６（ａｂ）を電気的に接続する。最後に、前述したように音響整合層４上から圧電板２Ａの長さ方向にバッキング材３及び金属箔６（ａｂ）に達する切れ目を設け、複数の圧電素子２Ａに分割する。
【００１６】
このような手順での配列型探触子では、圧電板の上下面電極１（ａｂ）を
両端側に設けた第１及び第２スリット１１、１２で予め分割する。そして、上下面電極１（ａｂ）の両端側はバッキング材３に固着後、導電性接着剤１５で接合される。したがって、この場合でも第１実施例と同様に両端部では同電位となって超音波は放射されず、音響整合層４を設けた中央領域のみから放射される。これにより、両端部からの超音波の放射による干渉を防止して、音場特性を良好にする。また、前述したアース用のリード線５（ａｂ）を使用しないので、受信信号の散乱等による悪影響もない。
【００１７】
また、圧電板２Ａの分極は両主面間のみですでに行われるので、これも第１実施例と同様に、第１及び第２スリット８、１０の幅を最小にする。したがって、第１及び第２スリット１１、１２間の上下面電極１（ａｂ）における対向部分の長さとなる圧電板２Ａの実効長を大きくできる。さらに、第１及び第２スリット１１、１２は任意に形成して実効長を決定できるので、設計の自由度を増す。そして、圧電板２Ａを共通化できて部品の品揃えを少なくできる。
【００１８】
【他の事項】
上記各実施例では、バッキング材３に金属箔６（ａｂ）を設けた例を示したが、例えば第５図に示したようにしてもよい。すなわち、圧電板２Ａの両端側に金属箔６（ａｂ）を半田等によって予め接続した後、絶縁性接着剤１６や絶縁両面テープによってバッキング材３に固着する。そして、第１スリット８を設けて充填材を埋設後、導電性接着剤９によって音響整合層４を固着するとともに上下面電極１（ａｂ）を接続してもよい。
【００１９】
また、第６図に示したように圧電板２Ａに予めスリット１１、１２を設けた場合でも同様に、予め金属箔６（ａｂ）を圧電板２Ａの両端側に接続して絶縁性接着剤１６によってバッキング材３上に固着し、導電性接着剤１５によって上下面電極１（ａｂ）を接続してもよい。
【００２０】
また、第２実施例では圧電板２Ａの上下面に第１及び第２スリット１１、１２を設けたが、例えば下面電極１ｂにのみ第１スリット１１を設けてバッキング材３に固着して音響整合層４を形成した後、第１実施例と同様に音響整合層４上から圧電板に達する第２スリットを設けて上面電極１ａを分割してもよい（未図示）。
【００２１】
また、各実施例では上下面電極１（ａｂ）の両端部は導電性接着剤によって電気的に接続するとしたが、例えば金属メッキとしてもよく実質的に両端部を電気的に接続する導電材であればよい。さらに、整合層を一層として図示してあるが、二層以上であってもよい。そして、圧電素子は凹面であってもよい。
【００２２】
また、製造手順をもって本発明の実施例を説明したが、要するに結果として、特許請求の範囲に示したように、バッキング材上に並べられて固着された上下面電極を有する複数の圧電素子と、前記圧電素子の下面電極の一端側を分割した第１スリットと、前記圧電素子の上面側の他端側を分割した第２スリットと、前記圧電素子の両端側の上下面電極を接続する導電材とを備えた配列型探触子は、本発明の技術的範囲に属する。
【００２３】
本発明は、特許請求の範囲に記載したように、バッキング材上に並べられて固着された上下面電極を有する複数の圧電素子と、前記圧電素子の下面電極の一端側を分割した第１スリットと、前記圧電素子の上面側の他端側を分割した第２スリットと、前記圧電素子の両端側の上下面電極を接続する導電性接着剤とから構成したので、圧電素子の端部からの超音波の放射を防止し、圧電素子の実効長を長くして設計の自由度を高めた配列型探触子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を説明する配列型探触子の断面図である。
【図２】本発明の第１実施例を説明する金属箔を展開した配列型探触子の平面図である。
【図３】本発明の第２実施例を説明する圧電板の断面図である。
【図４】本発明の第２実施例を説明する配列型探触子の断面図である。
【図５】本発明の他の実施例を説明する配列型探触子の断面図である。
【図６】本発明の更に他の実施例を説明する配列型探触子の断面図である。
【図７】従来例を説明する配列型探触子の断面図である。
【図８】従来例を説明する配列型探触子の平面図である。
【図９】従来例を説明する配列型探触子の断面図である。
【符号の説明】
１ 電極、２ 圧電素子、３ バッキング材、４ 音響整合層、５ リード線、６ 金属箔、７ 、９、１５ 導電性接着剤、８、１０、１１、１２ スリット、１３、１４、１６絶縁性接着剤．
Claims (1)
- バッキング材上に並べられて固着された上下面電極を有する複数の圧電素子と、前記圧電素子の下面電極の一端側を分割した第１スリットと、前記圧電素子の上面側の他端側を分割した第２スリットと、前記圧電素子の両端側の上下面電極を接続する導電性接着剤とからなる超音波探触子。
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