JP4774393B2 - 超音波トランスデューサ、超音波診断装置及び超音波顕微鏡 - Google Patents
超音波トランスデューサ、超音波診断装置及び超音波顕微鏡 Download PDFInfo
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以下、本発明の第1の実施形態を図面1から図8を参照して説明する。なお、以下の説明に用いた各図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせてある。図1は超音波内視鏡の概略構成を示す説明図である。図2は超音波内視鏡の先端部分の構成を示す斜視図である。図3は振動子アレイの斜視図である。
振動子セル100は、略円柱状の空隙部であるキャビティ107を介して対向する一対の平行平板電極である、下部電極110(第1の電極)及び上部電極120(第2の電極)を有して構成される。そして、該振動子セル100を具備して構成される振動子エレメント33は、振動子セル100の上部電極120を含む弾性を有する膜状の構造体であるメンブレン100a(振動膜)の振動により、超音波を送受信するものである。
本実施形態においては、電荷保持手段であるエレクトレット層130は、上述の通り、上方から見て細長の形状を有する振動子エレメント33の端部に配設される。エレクトレット層130は、極性が正又は負の電荷を永続的に保持する機能を有するものである。
以下、本発明の第2の実施形態について、図8を参照して説明する。図8は、第2の実施形態に係る振動子エレメントの断面図である。
以下、本発明の第3の実施形態について、図9及び図10を参照して説明する。図9は、本実施形態の超音波振動子ユニット233の上面図である。図10は、図9のX-X断面図である。
エレクトレット層230は、行列状に配列された複数の振動子セル200のそれぞれの間の領域に配設される。例えば、本実施形態においては、行方向に配列されたそれぞれの振動子セル200の中間に、振動子セル230が配設される。すなわち、同一行に配列された複数の振動子セル200の中心を含み、かつ超音波の送信方向に平行な平面による断面(図10)においては、振動子セル200とエレクトレット層230が配設される領域とが交互に配列される。
言い換えれば、上記第1の導電層214と第2の導電層224との間に介装されたエレクトレット層230は、その少なくとも一部が、第1の導電層214及び第2の導電層224よりも振動子ユニット233の超音波の送信方向、すなわち振動子セル200の一対の電極である下部電極210及び上部電極220の積層方向に露出するように配設されている。
以下、本発明の第4の実施形態について、図12を参照して説明する。第4の実施形態は、上述した本発明の超音波トランスデューサを、超音波顕微鏡に適用したものである。図12は、本実施形態の超音波顕微鏡の構成を説明する図である。
(付記1)
マイクロマシンプロセスを用いた静電容量型超音波トランスデューサにおいて、
基板上に配設された多数の振動子セルから構成され、該振動子セルは少なくとも上部電極及び絶縁膜からなる振動膜と、
前記振動膜に接した空隙部と、
前記上部電極と対向し前記空隙部を隔てて配設された下部電極と、
電荷を保持したエレクトレット層が振動子セルと同一基板上にあり、前記振動子セルと重ならない位置に配設され、前記振動膜とほぼ垂直な方向に前記上部電極と前記下部電極との間に挟まれるような構造を有することを特徴とする静電容量型超音波トランスデューサ。
前記エレクトレット層は、振動膜部より音響放射部側に突出したことを特徴とする付記1に記載の静電容量型トランスデューサ。
前記エレクトレット層は、少なくともシリコン酸化膜からなることを特徴とする付記1に記載の静電容量型トランスデューサ。
前記エレクトレット層は、少なくともフッ素系樹脂からなることを特徴とする付記1に記載の静電容量型トランスデューサ。
前記エレクトレット層部分の基板を凹状とし、振動子表面をほぼフラットにした構造であることを特徴とする付記1に記載の静電容量型トランスデューサ。
体腔内に挿入する挿入部先端に付記1に記載の静電容量型トランスデューサを備えたことを特徴とする体腔内挿入型超音波診断装置。
Claims (9)
- 第1の電極と、該第1の電極上に空隙部を隔てて配設された振動膜と、該振動膜に支持された第2の電極とを具備して構成される振動子セルと、
電荷を保持し、前記第1の電極と前記第2の電極との間に所定の電位差を与えるエレクトレット層と、
を具備した超音波トランスデューサであって、
前記エレクトレット層は、前記振動膜が振動することにより発生する超音波の送信方向から見た場合に前記振動子セルとは離間した領域において、前記第1の電極に電気的に接続された第1の導電層と、前記第2の電極に電気的に接続された第2の導電層との間に介装されるものであって、
かつ、前記エレクトレット層は、前記超音波の送信方向から見た場合に、少なくとも一部が前記第1の導電層及び前記第2の導電層に対して露出するように配設されることを特徴とする超音波トランスデューサ。 - 前記第1の導電層及び前記第2の導電層は、前記第1の電極及び前記第2の電極が対向する方向とは略直交する方向において対向するように配設されることを特徴とする請求項1に記載の超音波トランスデューサ。
- 前記エレクトレット層と前記第1の導電層との間、又は前記エレクトレット層と前記第2の導電層との間には、絶縁層が介装されることを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波トランスデューサ。
- 前記振動子セル上及び前記エレクトレット層上に配設された保護膜を具備し、該保護膜の前記エレクトレット層上の領域は、前記振動子セル上の領域よりも、前記超音波の送信方向に突出していることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の超音波トランスデューサ。
- 前記振動子セル上及び前記エレクトレット層上に配設された保護膜を具備し、該保護膜の前記エレクトレットとは反対側の面は平面状であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の超音波トランスデューサ。
- 前記エレクトレット層は、シリコン化合物及びハフニウム酸化物の少なくとも一方からなることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の超音波トランスデューサ。
- 前記エレクトレット層は、樹脂膜からなることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の超音波トランスデューサ。
- 請求項1から7のいずれか一項に記載の超音波トランスデューサを具備することを特徴とする超音波診断装置。
- 請求項1から7のいずれか一項に記載の超音波トランスデューサを具備することを特徴とする超音波顕微鏡。
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