JP6529964B2 - 超音波探触子及びその射出成形方法 - Google Patents
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Description
本発明は、超音波探触子及びその射出成形方法に係り、特に、射出成形する超音波探触子のハウジングの周縁部に縦溝を形成して、射出成形時のウエルドラインが厚肉な周縁部に形成されるように制御した超音波探触子及びその射出成形方法に関する。
従来の、例えば、医療診断用の短軸搖動型の超音波探触子１は、図４と図５に示すように、プラスティック材料からなるハウジング２と、このハウジング２が係合されるグリップケース３と、探触子本体４を搖動させる駆動装置へ給電する給電ケーブル６と、からなる。そして、ハウジング２の内部に設けたベース５に、圧電素子群等からなる超音波送受信部を構成する探触子本体４を設けるとともに、油等の超音波伝播媒体Ｌをハウジング２の内部に封入して封止し、ハウジング２の体表接触面Ｓを患者の体表に接触させて、探触子本体４を圧電素子群の短軸方向に搖動させることより三次元データを取り込むように構成されている。
この種の超音波探触子のハウジングは、探触子本体を長軸方向に直線状に搖動させる駆動装置を備えたリニア搖動型の超音波探触子と同様に、プラスティック材料を射出成形して製造されている。
ここで、このようなハウジングでは、超音波を透過させる底面等の部位は、患者の体表面に直接接触して超音波の透過をするため、均一な肉厚と仕上がりを必要とされる。そのため、ハウジングの射出成形の際、通常、溶融樹脂の流入口であるゲートは、肉薄な底面部を避けて、ハウジングの厚肉な周縁部に配置されることが多い。
例えば、図６に示すような（説明のため、図５とは天地を逆にして図示してある）ハウジング２は、ラグビーボールをその長軸方向の中心線に沿って切断して二等分したような外形形状を有し、プラスティック材料を射出成形して製造され、超音波探触子のグリップケース３と係合する係合面２５から鉛直方向に延出した肉厚な周縁部２１と、この周縁部２１を覆うように形成された曲面状の肉薄な底面部２２とからなる。そして、この底面部２２の内底面２２ａからグリップケース３との係合面２５に鉛直方向に、例えば、４本の取り付けピン２３が内底面２２ａと一体に直立して射出成形され、ハウジング２を図５に示したベース５に、取り付けピン２３の先端部をネジ止めして係合されるようになっている。
そして、このような構成の従来の超音波探触子のハウジング２は、ハウジング２の長軸方向（短軸方向でもよい）の肉厚な周縁部２１の１箇所に、図６に示すように、ゲート（溶融樹脂流入口）Ｇを設け、このゲートＧから溶融樹脂Ｆ０を金型内に流入させて、射出成形品であるハウジング２を製造する。
射出成形の際、ゲートＧから流入した溶融樹脂Ｆ０は、図６に示すように、扇状に分かれて溶融樹脂Ｆ１，２，３として、射出成形金型のキャビティ内を広がってゆく。ここで、これらの溶融樹脂Ｆ１，２，３の射出成形金型のキャビティ内の流速は、それらが通過する部位のハウジング２の肉厚（キャビティの流路断面積に相当する）により相違する。
特に、超音波探触子のハウジング２では、図６に示したように、超音波診断の際、患者の体表に接触して超音波を透過する底面部２２の肉厚ｔ３は、比較的薄肉かつ均一な厚さになっているのに対して、底面部２２の外周縁から周縁部２１にかけての肉厚ｔ１は、ハウジング２に所定の機械的強度をもたせるため、比較的厚肉となっている。
このため、射出成形金型のキャビティ内を流れる溶融樹脂の流速は、底面部２２を形成するキャビティ内の溶融樹脂Ｆ２、Ｆ３の流速よりも、周縁部２１を形成するキャビティ内の溶融樹脂Ｆ１の流速の方が早くなってしまう。
そのため、底面部２２を形成するキャビティ内の溶融樹脂Ｆ２，Ｆ３が、ゲートＧとは、反対側の周縁部２１に到達する前に、ゲートＧから流入した溶融樹脂Ｆ１が、厚肉な周縁部２１を流れて先回りをしてしまい、溶融樹脂Ｆ１が溶融樹脂Ｆ２，Ｆ３を上方に押し戻すように流れるようになる。
この結果、ハウジング２の底面部２２を形成するキャビティ内を流れてきた溶融樹脂Ｆ ２，Ｆ３が、薄肉な底面部２２で、周縁部２１を形成するキャビティ内を流れてきた溶融樹脂Ｆ１と衝突して押し上げられ、この薄肉な底面部２２の外表面に、射出成形品の欠陥となる、いわゆる“ウエルドライン”が生じてしまうことになる。
ここで、“ウエルドライン”とは、図７に示すように、射出成形金型のキャビティ内を流れる２つ以上の溶融樹脂が、合流する場所で、溶融樹脂と射出成形金型のキャビティ面との間にＶ溝状に発生する筋状の痕跡（欠陥）をいう。
このようなウエルドラインが、ハウジングの薄肉な底面部の外表面に生じると、その肉厚が薄いのに加えて、ウエルドラインが生じた部分の機械的強度が、通常、他の部分より低下する。そのため、操作中に超音波探触子の落下等により衝撃が超音波探触子に加わった際、この部分（ウエルドライン）が割れやすくなる。その結果、ハウジングが破損した場合には、その中に封入されている油等の超音波伝播媒体が、ハウジングから外部に流出してしまい、超音波探触子が使用できなくなる問題点があった。
本発明は、このような従来の超音波探触子のもつ問題点を解決するためになされたもので、ハウジングの内部に超音波送受信部を設けるとともに超音波伝播媒体を封入し、前記超音波送受信部を搖動させる駆動装置を設けた超音波探触子において、前記ハウジングが、プラスティック材料を射出成形した成形品であって、一方向に開口部をもつ容器形状をし、前記容器が超音波を透過する底面部と、探触子本体と係合する周縁部とからなり、前記周縁部の肉厚が前記底面部の肉厚よりも厚く、かつ、前記周縁部の一部に肉薄部を設け、前記肉薄部から離間してゲートを前記周縁部の一部に設けて射出成形した前記ハウジングを備え、前記肉薄部は、前記周縁部の周縁方向に対して垂直の方向に沿って形成され、かつ、前記周縁部の周縁方向において間隔を空けて複数形成され、前記周縁部の内周面における前記肉薄部の領域には溝が形成され、前記周縁部の内周面は、その周方向において間隔を空けて、前記周縁部の周縁方向に対して垂直の方向に延びる複数個の前記溝を有することを特徴とする。
また、本発明の超音波探触子では、前記溝は、前記周縁部の内周面に金型の型抜き方向に平行に形成した縦溝であることを特徴とする。
さらに、本発明の超音波探触子では、前記超音波送受信部を短軸方向に搖動させる駆動装置を設けたことを特徴とする。
さらにまた、本発明の超音波探触子では、前記超音波送受信部を長軸方向に搖動させる駆動装置を設けたことを特徴とする。
ハウジングの内部に超音波送受信部を設けるとともに超音波伝播媒体を封入し、前記超音波送受信部を搖動させる駆動装置を設けた超音波探触子であり、前記ハウジングが、プラスティック材料を射出成形した成形品であって、一方向に開口部をもつ容器形状をし、前記容器形状が超音波を透過する底面部と、探触子本体と係合する周縁部とからなり、前記周縁部の肉厚が前記底面部の肉厚よりも厚く、かつ、前記周縁部の一部に肉薄部を設け、前記肉薄部から離間してゲートを前記周縁部の一部に設けて射出成形した前記ハウジング、を備え、前記肉薄部が、前記周縁部の周縁方向に対して垂直の方向に沿って形成されかつ前記周縁部の周縁方向の一部に形成される超音波探触子の射出成形方法において、前記周縁部の一部にゲートを配置し、前記肉薄部を形成する流路断面積の狭いキャビティにおいて溶融樹脂の流動抵抗を増大させて、前記ゲートから前記周縁部の両側を流れて前記ゲートの対向端に到達する溶融樹脂を、曲面状の肉薄な前記底面部を形成するキャビティ内を流れてきた溶融樹脂によって押し返えして、溶融樹脂の流れ方向の挙動を制御し、前記ゲートを配置した前記周縁部に対向する厚肉な前記周縁部の外周面にウエルドラインが生じるように制御したことを特徴とする。
本発明によれば、ウエルドラインが、ハウジングの薄肉な底面部の外表面に生ずるのが回避され、超音波探触子に衝撃が加わった際のハウジングの破損が防止される。
以下、本発明の超音波探触子及びその射出成形方法の実施例を、添付した図面に基づいて説明する.
本発明の射出成形方法で成形するハウジングを適用する超音波探触子は、図４から図６に示した従来の超音波探触子と同じように、ポレオレフィン系の熱可塑性プラスティック材料から射出成形した、一方向に開口部２６を形成したハウジング２と、このハウジング２が結合されるグリップケース３と、ハウジング２内に収納した探触子本体４と、この探触子本体４を搖動させる駆動装置へ給電する給電ケーブル６と、からなる。そして、ハウジング２の内部に、圧電素子群等からなる超音波送受信部である探触子本体４をベース５に設けるとともに、油等の超音波伝播媒体Ｌをハウジング２の内部に封入して封止し、患者の体表面にハウジング２の体表接触面を接触させて、探触子本体４を圧電素子群の短軸方向に搖動させ被検体の三次元データを取り込むように構成されている。
本発明の射出成形方法で成形するハウジングを適用する超音波探触子は、図４から図６に示した従来の超音波探触子と同じように、ポレオレフィン系の熱可塑性プラスティック材料から射出成形した、一方向に開口部２６を形成したハウジング２と、このハウジング２が結合されるグリップケース３と、ハウジング２内に収納した探触子本体４と、この探触子本体４を搖動させる駆動装置へ給電する給電ケーブル６と、からなる。そして、ハウジング２の内部に、圧電素子群等からなる超音波送受信部である探触子本体４をベース５に設けるとともに、油等の超音波伝播媒体Ｌをハウジング２の内部に封入して封止し、患者の体表面にハウジング２の体表接触面を接触させて、探触子本体４を圧電素子群の短軸方向に搖動させ被検体の三次元データを取り込むように構成されている。
そして、ハウジング２は、図１に示すように、ラグビーボールをその長軸方向の中心線に沿って半分に切断したような外形曲面形状を有し、ハウジング２は、グリップケース３との係合面２５から鉛直方向に延出した肉厚な周縁部２１とこの周縁部２１を覆うように形成された曲面状の肉薄な底面部２２とからなる。そして、この底面部２２の内底面２２ａから、ハウジング２の端面である係合面２５に鉛直方向に直立して、例えば、４本の、取り付けピン２３が内底面２２ａと一体に射出成形され、図５に示したベース５に、その先端部をネジ止めされてハウジング２が固定されるようになっている。
そして、このような構成の超音波探触子のハウジング２は、ハウジング２の長軸方向（短軸方向でもよい）の肉厚な周縁部２１の１箇所に、図２に示すように、射出成形されるハウジング２の溶融樹脂量に対応した流路断面積をもつゲート（溶融樹脂流入口）Ｇをパーティングライン（型分割線）ＰＬに沿って設け、図示しない射出成型機の射出ノズル、スプルー、ランナー等を経て、このゲートＧから溶融樹脂Ｆ０が射出成形金型のキャビティ内に流入される。
ここで、ゲートＧは、サイドゲート、フィルムゲート、リングゲート、ピンゲート、ポイントゲート等、この種の成形品の射出成形に適したものであれば、どのような形式のゲートを使用してもよい。
また、本発明の超音波探触子の射出成形に用いる溶融樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系の熱可塑性樹脂であるプラスティック材料を、２８０℃〜３００℃程度の温度に溶融して用いる。
本発明の超音波探触子の射出成形方法の実施例では、特に、従来の超音波探触子の射出成形時の問題点であった、ウエルドラインが、ハウジングの薄肉な底面部２２に生じるのを防止するために、図２及び図３に示すように、ハウジングの２の周縁部２１の内壁面２１ａにＰＬ（型分割線：パーティングライン）に鉛直方向（型抜き方向）に所定の幅の縦溝２４を、ゲートＧとゲートＧに対向する容器周縁部２１との間に複数個形成する。ここで、これらの縦溝２４の内側側面は、型抜き方向に平行あるいは型抜きを容易にするために抜き勾配を付けてもよい。
この縦溝２４を周縁部２１の内壁面２１ａに形成することにより、図３に示すように、内壁面２１ａの通常の厚みｔ１に対して薄い厚みｔ２の部分が内壁面２１ａに形成されるようになる。この薄い厚みの部分ｔ２で、ここを流れる溶融樹脂Ｆ１の流路断面積が狭くなり、この部分の流動抵抗により溶融樹脂Ｆ１の流速が低下する一方、ハウジングの２の底面部２２の厚みｔ３を形成する金型のキャビテイ内を流れる溶融樹脂Ｆ３の流速の方が速くなる。
すなわち、ゲートＧから流入した溶融樹脂Ｆ０は、扇状に溶融樹脂Ｆ１，２，３として射出成形金型のキャビティ（湯道）内を広がってゆく。ここで、これらの溶融樹脂Ｆ１， ２，３の射出成形金型のキャビティ内の流速は、それらが通過する部位のハウジング２の肉厚（キャビティの断面積に相当する）により相違する。
しかし、本発明の超音波探触子の射出成形方法では、周縁部２１の内壁面２１ａに複数の縦溝２４を形成したので、ゲートＧから周縁部２１の両側を流れてゲートＧの対向端の到達する溶融樹脂Ｆ１は、曲面状の肉薄な容器底面部２２を形成するキャビティ内を流れてきた溶融樹脂Ｆ２，３に押し替えされて、溶融樹脂の流れ方向の挙動が制御さる。そのため、従来、点線で示す位置（厚みｔ3が薄い底面部２２）の近傍に発生していたウエルドラインＷ１が、肉厚が厚く機械的強度が大な周縁部にウエルドラインＷ２に移動して発生するようになる。
これにより、ウエルドラインＷ２が曲面状の肉薄な容器底面部２２ではなく、肉厚が厚く機械的強度が大な周縁部に発生するので、操作中に超音波探触子を落下して、ハウジング２に衝撃が付加されても、このウエルドラインＷ２から破損することがなくなるようになる。
また、本発明の超音波探触子では、ハウジング２の内壁面２１ａに縦溝２４を、間隔を、おいて複数個形成したので、図５に示すように、ハウジング２の内周面２２ａとベース５外周面との間の全周に塗布した接着剤５ａの接着力が増加し、ハウジング２内からの油等の超音波伝播媒体の漏洩が防止される。
なお、ゲートＧは、金型から射出成形品であるハウジング２を離型した後、バリ取り時に、射出成形品であるハウジング２の周縁部２１の外周面から適当な工具で除去する。
なお、本実施例では、縦溝２４を周縁部２１の内壁面２１ａに形成したが、外観意匠に影響がないような構造のものであれば、縦溝２４を容器周縁部２１の外壁面の設けてもよい。
なお、本実施例では、縦溝２４を周縁部２１の内壁面２１ａに形成したが、外観意匠に影響がないような構造のものであれば、縦溝２４を容器周縁部２１の外壁面の設けてもよい。
また、本実施例では、ハウジング２の底面部２２が曲面状で、かつ、全体構造がラグビーボールをその長軸方向に二等分したような形状のものについて説明したが、リニア搖動（往復動）型超音波探触子のように、ハウジング２の底面部（超音波透過面）が、肉薄の平面状で、かつ、その周縁部が厚肉の箱型状のものであっても本発明が適用できる。
１ 超音波探触子
２ ハウジング
３ スナップケース
４ 超音波送受信部（探触子本体）
５ ベース
６ 給電ケーブル
２１ 周縁部
２２ 底面部
２３ 取り付けピン
２４ 縦溝
２５ ハウジング端面（係合面）
２６ 開口部
Ｗ ウエルドライン
Ｇ ゲート
Ｆ 溶融樹脂の流れ
Ｓ 体表接触面
Ｌ 超音波伝播媒体
ＰＬ 型分割線（パーティングライン）
２ ハウジング
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４ 超音波送受信部（探触子本体）
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２２ 底面部
２３ 取り付けピン
２４ 縦溝
２５ ハウジング端面（係合面）
２６ 開口部
Ｗ ウエルドライン
Ｇ ゲート
Ｆ 溶融樹脂の流れ
Ｓ 体表接触面
Ｌ 超音波伝播媒体
ＰＬ 型分割線（パーティングライン）
Claims (5)
- ハウジングの内部に超音波送受信部を設けるとともに超音波伝播媒体を封入し、前記超音波送受信部を搖動させる駆動装置を設けた超音波探触子において、
前記ハウジングが、プラスティック材料を射出成形した成形品であって、一方向に開口部をもつ容器形状をし、前記容器形状が超音波を透過する底面部と、探触子本体と係合する周縁部とからなり、前記周縁部の肉厚が前記底面部の肉厚よりも厚く、かつ、前記周縁部の一部に肉薄部を設け、前記肉薄部から離間してゲートを前記周縁部の一部に設けて射出成形した前記ハウジング、
を備え、
前記肉薄部は、前記周縁部の周縁方向に対して垂直の方向に沿って形成され、かつ、前記周縁部の周縁方向において間隔を空けて複数形成され、
前記周縁部の内周面における前記肉薄部の領域には溝が形成され、
前記周縁部の内周面は、その周方向において間隔を空けて、前記周縁部の周縁方向に対して垂直の方向に延びる複数個の前記溝を有することを特徴とする超音波探触子。 - 前記溝は、前記周縁部の内周面に金型の型抜き方向に平行に形成した縦溝であることを特徴とする請求項１に記載の超音波探触子。
- 前記超音波送受信部を短軸方向に搖動させる駆動装置を設けたことを特徴とする請求項１に記載の超音波探触子。
- 前記超音波送受信部を長軸方向に搖動させる駆動装置を設けたことを特徴とする請求項１に記載の超音波探触子。
- ハウジングの内部に超音波送受信部を設けるとともに超音波伝播媒体を封入し、前記超音波送受信部を搖動させる駆動装置を設けた超音波探触子であり、前記ハウジングが、プラスティック材料を射出成形した成形品であって、一方向に開口部をもつ容器形状をし、前記容器形状が超音波を透過する底面部と、探触子本体と係合する周縁部とからなり、前記周縁部の肉厚が前記底面部の肉厚よりも厚く、かつ、前記周縁部の一部に肉薄部を設け、前記肉薄部から離間してゲートを前記周縁部の一部に設けて射出成形した前記ハウジング、を備え、前記肉薄部が、前記周縁部の周縁方向に対して垂直の方向に沿って形成されかつ前記周縁部の周縁方向の一部に形成される超音波探触子の射出成形方法において、
前記周縁部の一部にゲートを設け、前記肉薄部を形成する流路断面積の狭いキャビティにおいて溶融樹脂の流動抵抗を増大させて、前記ゲートから前記周縁部の両側を流れて前記ゲートの対向端に到達する溶融樹脂を、曲面状の肉薄な前記底面部を形成するキャビティ内を流れてきた溶融樹脂によって押し返えして、溶融樹脂の流れ方向の挙動を制御し、前記ゲートを設けた前記周縁部に対向する厚肉な前記周縁部の外周面にウエルドラインが生じるようにしたことを特徴とする超音波探触子の射出成形方法。
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| JP2014101990 | 2014-05-16 | ||
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Publications (2)
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