JP4080580B2 - 超音波プローブ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波診断装置に用いられる超音波プローブに関し、特に、超音波プローブの振動子電極に対する信号導体等の接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は従来の超音波プローブの概略構成を示す断面図である。同図に示す超音波プローブの振動子部は、例えば次のように構成される。すなわち、超音波を発生する圧電素子と、この圧電振動子から発せられた超音波を収束させるための音響レンズと、不要振動を吸収するためのバッキング材と、振動子部に形成される正負の振動子電極と、これら二つの振動子電極に各々接続される二つの接続導体とによって構成される。
【０００３】
正負からなる振動子電極の配線部は、超音波信号が送受信される領域を避けるように振動子の端部に設けられ、その振動子端部の振動子電極に接続導体が配線される。
【０００４】
ここで、外部からの電磁ノイズや、隣接する振動子間での電磁クロストークノイズを低減するために、振動子と正負の振動子電極に配線する接続導体が形成する電気的なループを小さくすることが望ましい。
【０００５】
そのために、振動子の一端の上下面に設けられた正負の振動子電極の各々に接続導体を配線し、更にそれら接続導体は薄い絶縁体を介して隣接して配置される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、振動子の送受信面に接続導体を配線することは、振動子への負荷を大きくすることとなり、よって振動子の破損強度を低下させるとともに、接続導体が損傷する原因になることも憂慮される。
【０００７】
また振動子の振動周波数が高く（例えば５ＭＨｚ以上）なると、それに伴い振動子の超音波送受信面に形成する音響整合層を、その振動周波数に反比例して薄くする（例えば０．２ｍｍ以下）必要があり、その結果、超音波送受信面に接続導体を配線することが困難になってくる。
【０００８】
さらに、振動子の上下面それぞれに接続導体を配線することにより、接続導体としては二つ以上の部品が必要となり、またそれら別々の二つの接続導体を隣接するための工程も必要となり、それによって部品コスト、製造コストが増加する。
【０００９】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、振動子電極に接続される接続導体の部品点数を減少でき、これに伴い所定の接合工程を削減でき、製造性を向上できる超音波プローブを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために本発明の超音波プローブは次のように構成されている。
すなわち、本発明の超音波プローブは、被検体との間で超音波信号を送受信する直方体の超音波振動子と、前記超音波振動子の背面に設けられ、該超音波振動子側の面に段差を有するバッキング材と、前記超音波振動子の所定の面上に設けられ、互いに極性が異なる第１及び第２の電極と、前記第１及び第２の電極に配線され、絶縁板と、当該絶縁板の両面に各々設けられる第１乃至第３の導体とによって構成される一体部品から成る接続導体とを具備し、前記第１及び第２の電極は、前記段差の位置でそれぞれ電極接合材を介して前記第１及び第２の導体に配線され、前記第２の導体と前記第３の導体とは、前記絶縁板の端面に施されたメッキを介して結合され、前記段差は、前記電気接合材及び前記第１乃至第３の導体に対応した大きさを有することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係る超音波プローブを備えた超音波診断装置の概略構成を示す図である。同図に示すように本実施形態の超音波診断装置は、超音波診断装置本体１と、超音波プローブ２と、電気信号伝送ケーブル３とから構成されている。超音波診断装置本体１は、図示しない被検体との間で超音波プローブ２を介して超音波信号を送受信させ、これにより得られる例えばエコー信号に基づいて超音波診断画像を作成するものである。超音波プローブ２は、超音波診断装置本体１に対し電気信号伝送ケーブル３を介して接続されている。
【００１２】
超音波プローブ２のケーシング１１の内部には振動子４が設けられる。振動子４は、超音波診断装置本体１から送られてきた送信信号により駆動されて超音波を発生する。これにより超音波プローブ２から被検体内に向けて超音波が放射される。また、超音波プローブ２は被検体内に放射された超音波の反射波を受波する。超音波プローブ２が受波した信号は振動子４において、その圧電効果により電気信号に変換され、例えばエコー信号として超音波診断装置本体１に送出される。
【００１３】
図２は超音波プローブ２の振動子部を示す斜視図である。同図において、４は振動子、５は振動子電極、６は接続導体、７は音響整合層、８は音響レンズ、９はバッキング材、１２は電極接合材を示している。
【００１４】
振動子４を構成する圧電素子は例えば圧電セラミクス等である。振動子４の超音波放射面側には、超音波の放射効率を高めるための音響整合層７、超音波を集束させるための音響レンズ８が設けられる。一方、振動子４の背面には不要振動を吸収するためのバッキング材９が設けられる。
【００１５】
振動子４の表面には、振動子電極５が蒸着又はメッキによって焼き付けられている。この振動子電極５は、負（−）電極５ａと、正（＋）電極５ｂとに分かれている。ここで、負電極５ａはその一部が振動子４の超音波放射面から側面を経て振動子４の背面に回り込むように形成されており、また正電極５ｂは振動子４の背面に形成されており、これにより負電極５ａの一部と正電極５ｂとが同一平面上（振動子４の背面）となっている。
【００１６】
振動子電極５の負電極５ａ及び正電極５ｂには接続導体６が接続される。ここで、本実施形態は振動子電極５との配線接続に係る接続導体６の電極構造に特徴を有するものであり、接続導体６は振動子電極５の位置及び形状に合わせて次のように構成されている。すなわち、接続導体６は電気伝導性を有する二つの導体６ａ及び６ｂと、これらの導体間を電気的に絶縁するための絶縁板６ｃとを有し、また導体６ａ、絶縁板６ｃ、及び導体６ｂの各々の先端位置を、振動子４の背面における振動子電極５の電極配置に応じて相対的に（階段状に）ずらしてある。
【００１７】
導体６ａは振動子電極５の正電極５ｂに接続され、導体６ｂは負電極５ａに接続される。これらの接続は例えば半田や導電性接着剤等からなる電極接合材１２を介して行われる。なお、絶縁板６ｃの先端位置は、導体６ａと正電極５ｂの接続部と、導体６ｂと負電極５ａの接続部との間の位置としてある。
【００１８】
導体６ａは、例えば銅などから成る信号導体であり、あるいは信号パターンが形成されたＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）である。また導体６ｂは、例えばＧＮＤ導体又はＧＮＤのＦＰＣである。絶縁板６ｃは例えばポリイミド又はガラス−エポキシ樹脂等である。
【００１９】
そして、このような接続導体６には図１に示した電気信号伝送ケーブル３が接続され、これにより振動子４と超音波診断装置本体１との間の電気信号の送受信が行われる。
【００２０】
以上のように構成された本実施形態では、振動子電極５と接続導体６との接続が振動子４の背面のみでなされる。それによって振動子４、接続導体６及びそれらの配線部への機械的負荷が軽減される。その結果、振動子４の破損、あるいは振動子電極５と接続導体６との電気的な接触不良等を減少させることができる。また、素子カット時における製造性も良好となる。
【００２１】
さらに、超音波放射面における振動子と接続導体（例えばＧＮＤＦＰＣ）との接続が不要となるため、超音波放射面に形成する音響整合層７の厚さを、接続導体の寸法とは関係なく選択できるようになる。さらに、正電極５ｂ及び負電極５ａからなる二つの振動子電極５に対して接続される接続導体６を一つの構成部品（一体部品）とすることができ、部品数を減少できる。これにより、正負電極用の接続導体を各々別体として構成し、これらを振動子電極５に対して接続するという複数の工程を一つの工程にすることができる。
【００２２】
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態において第１実施形態と同一部分には同一の参照数字が付してある。
【００２３】
図３は第２実施形態に係る超音波プローブ２の振動子部を示す斜視図である。
第２の実施形態では、図３に示すように接続導体６が振動子電極５の位置及び形状に合わせて次のように構成されている。すなわち、第１実施形態で説明した導体６ｂは、本実施形態では電気的に分離された二つの導体６ｂａ、６ｂｂからなる。ここで本実施形態では、同図に示すように導体６ａの先端部表面、絶縁６ｃの端面、そして導体６ｂｂの表面を包むように例えば銅やクロム又はニッケルからなるメッキ処理（１０）が施されている。これにより導体６ｂｂと導体６ａとは電気的に接続される。導体６ｂｂは正電極５ｂに接続され、導体６ｂａは負電極５ａに接続される。これにより導体６ａと正電極５ｂとは電気的に接続されることになる。これらの接続は例えば半田や導電性接着剤等からなる電極接合材１２を介して行われる。
【００２４】
以上のように構成された本実施形態では、導体６ｂｂ（導体６ａと導通）と導体６ｂａとが絶縁板６ｃの片面（同一面）上であるため、振動子電極５への配線が容易になるという利点が得られる。
【００２５】
（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態において第１実施形態と同一部分には同一の参照数字が付してある。
【００２６】
図４（ａ）は第３実施形態に係る超音波プローブ２の振動子部を示す斜視図である。図４（ｂ）は接続導体６の一部を上面から見た図である。
第３の実施形態では、図４に示すように接続導体６が振動子電極５の位置及び形状に合わせて次のように構成されている。すなわち、第１実施形態で説明した導体６ｂは、本実施形態では電気的に分離された二つの導体６ｂａ、６ｂｂからなる。ここで本実施形態では、導体６ｂｂから絶縁板６ｃを経て導体６ａまで達する穴Ｈ（スルーホール）が形成されているとともに、穴Ｈの内壁面にはメッキ処理（１０）が施されている。これにより導体６ｂｂと導体６ａとは電気的に接続される。導体６ｂｂは正電極５ｂに接続され、導体６ｂａは負電極５ａに接続される。これにより導体６ａと正電極５ｂとは電気的に接続されることになる。これらの接続は例えば半田や導電性接着剤等からなる電極接合材１２を介して行われる。
以上のように構成された本実施形態によっても、上記第２実施形態と同様に接続導体６の振動子電極５への配線が容易になるという利点が得られる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、振動子電極に接続される接続導体の部品点数を減少でき、これに伴い所定の接合工程を削減でき、製造性を向上できる超音波プローブを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る超音波プローブを備えた超音波診断装置の概略構成を示す図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る超音波プローブの振動子部を示す斜視図。
【図３】本発明に係る第２実施形態による超音波プローブの振動子部を示す斜視図。
【図４】（ａ）は本発明の第３実施形態に係る超音波プローブの振動子部を示す斜視図、（ｂ）は接続導体の一部を上面から見た図。
【符号の説明】
１…超音波診断装置本体
２…超音波プローブ
３…電気信号伝送ケーブル
４…振動子
５…振動子電極
６…接続導体
６ａ…導体（ＧＮＤ）
６ｂ…導体
６ｃ…絶縁板
７…音響整合層
８…音響レンズ
９…バッキング材
１０…メッキ
１１…ケーシング
１２…電極接合材
Ｈ…スルーホール

Claims (4)

1. 被検体との間で超音波信号を送受信する直方体の超音波振動子と、
   前記超音波振動子の背面に設けられ、該超音波振動子側の面に段差を有するバッキング材と、
   前記超音波振動子の所定の面上に設けられ、互いに極性が異なる第１及び第２の電極と、
   前記第１及び第２の電極に配線され、絶縁板と、当該絶縁板の両面に各々設けられる第１乃至第３の導体とによって構成される一体部品から成る接続導体とを具備し、
   前記第１及び第２の電極は、前記段差の位置でそれぞれ電極接合材を介して前記第１及び第２の導体に配線され、前記第２の導体と前記第３の導体とは、前記絶縁板の端面に施されたメッキを介して結合され、前記段差は、前記電気接合材及び前記第１乃至第３の導体に対応した大きさを有することを特徴とする超音波プローブ。
2. 被検体との間で超音波信号を送受信する直方体の超音波振動子と、
   前記超音波振動子の背面に設けられ、該超音波振動子側の面に段差を有するバッキング材と、
   前記超音波振動子の所定の面上に設けられ、互いに極性が異なる第１及び第２の電極と、
   前記第１及び第２の電極に配線され、絶縁板と、当該絶縁板の両面に各々設けられる第１乃至第３の導体とによって構成される一体部品から成る接続導体とを具備し、
   前記第１及び第２の電極は、前記段差の位置でそれぞれ電極接合材を介して前記第１及び第２の導体に配線され、前記第２の導体と前記第３の導体とは、前記第２の導体から前記絶縁板を経て前記第３の導体に達する穴に施されたメッキを介して結合され、前記段差は、前記電気接合材及び前記第１乃至第３の導体に対応した大きさを有することを特徴とする超音波プローブ。
3. 前記第１の電極は、その一部が前記超音波振動子の超音波放射面から側面を経て当該超音波振動子の背面に回り込むように形成され、
   前記第２の電極は、前記超音波振動子の背面に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波プローブ。
4. 前記第１の導体、前記絶縁板、及び前記第２の導体の各々の先端位置を前記第１及び第２の電極の電極配置に応じて相対的にずらしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の超音波プローブ。

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