JPH05184564A - 超音波探触子およびその製造方法 - Google Patents
超音波探触子およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH05184564A JPH05184564A JP5380291A JP5380291A JPH05184564A JP H05184564 A JPH05184564 A JP H05184564A JP 5380291 A JP5380291 A JP 5380291A JP 5380291 A JP5380291 A JP 5380291A JP H05184564 A JPH05184564 A JP H05184564A
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- JP
- Japan
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- fine powder
- lens
- layer
- acoustic
- thermoplastic resin
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- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
［目的］ 発生した超音波の損失を少なくし、製造能率
を向上させる。 ［構成］ 超音波振動子１の前面に圧電素子２と同一の
セラミックスの微粉を混合した熱可塑性樹脂を供給し、
微粉混合層１２とする。この上に溶融した熱可塑性樹脂
を供給する。この樹脂が固化する前に、樹脂に型を押し
当ててレンズ形状の音響レンズ層１３を得る。微粉混合
層１２と音響レンズ層１３とからなる音響整合レンズ１
１は、レンズ形成と同時に接着剤層を介さずに超音波振
動子１に接着される。微粉混合層１２の存在および接着
剤層の不存在により、超音波の減衰が少なくなる。ま
た、レンズ形成と同時の接着により、組立工数が減る。
を向上させる。 ［構成］ 超音波振動子１の前面に圧電素子２と同一の
セラミックスの微粉を混合した熱可塑性樹脂を供給し、
微粉混合層１２とする。この上に溶融した熱可塑性樹脂
を供給する。この樹脂が固化する前に、樹脂に型を押し
当ててレンズ形状の音響レンズ層１３を得る。微粉混合
層１２と音響レンズ層１３とからなる音響整合レンズ１
１は、レンズ形成と同時に接着剤層を介さずに超音波振
動子１に接着される。微粉混合層１２の存在および接着
剤層の不存在により、超音波の減衰が少なくなる。ま
た、レンズ形成と同時の接着により、組立工数が減る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、医療用超音波診断装置
に用いられる超音波探触子およびその製造方法に関す
る。
に用いられる超音波探触子およびその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、超音波診断装置は、医療分野で盛
んに利用されるようになった。従来、この超音波診断装
置に用いられる超音波探触子は、図５に示すようなもの
で、電気信号を機械的振動に変換する超音波振動子１
は、圧電素子２と、この圧電素子２に電気信号を与える
べく圧電素子２を挟んで設けた電極３，４とから構成さ
れている。そして、両電極３，４は、電気信号源５に電
気的に接続されている。また、超音波振動子１の前面
（電極３の表面）には、音響整合層６が接着剤層７を介
して接合され、音響整合層６の前面には、予め成形され
た音響レンズ８が接着剤層９を介して接合されている。
一方、超音波振動子１の背面には、バッキング材１０が
設けられている。
んに利用されるようになった。従来、この超音波診断装
置に用いられる超音波探触子は、図５に示すようなもの
で、電気信号を機械的振動に変換する超音波振動子１
は、圧電素子２と、この圧電素子２に電気信号を与える
べく圧電素子２を挟んで設けた電極３，４とから構成さ
れている。そして、両電極３，４は、電気信号源５に電
気的に接続されている。また、超音波振動子１の前面
（電極３の表面）には、音響整合層６が接着剤層７を介
して接合され、音響整合層６の前面には、予め成形され
た音響レンズ８が接着剤層９を介して接合されている。
一方、超音波振動子１の背面には、バッキング材１０が
設けられている。
【０００３】図５に示す超音波探触子の他に、特開昭６
３−２２０８４６号公報や特開平１−２３７４２０号公
報に開示されるように、音響整合層６と音響レンズ９と
を一体成形し、両者の間の接着剤層８をなくした超音波
探触子が知られている。
３−２２０８４６号公報や特開平１−２３７４２０号公
報に開示されるように、音響整合層６と音響レンズ９と
を一体成形し、両者の間の接着剤層８をなくした超音波
探触子が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の超
音波探触子では、超音波振動子１と音響整合層６との間
に接着剤層７が存在するために、発生した超音波が減衰
してしまった。また、超音波振動子１と音響整合層６と
では、音響インピーダンスに差があるので、この部分で
も超音波が反射され、発生した超音波の損失を生じると
いう問題があった。さらに、音響整合層６に音響レンズ
９を接着接合するものでは、組み立てに長時間を要し、
製造能率が悪かった。すなわち、従来の超音波探触子で
は、性能上および製造上の点で多くの問題があった。
音波探触子では、超音波振動子１と音響整合層６との間
に接着剤層７が存在するために、発生した超音波が減衰
してしまった。また、超音波振動子１と音響整合層６と
では、音響インピーダンスに差があるので、この部分で
も超音波が反射され、発生した超音波の損失を生じると
いう問題があった。さらに、音響整合層６に音響レンズ
９を接着接合するものでは、組み立てに長時間を要し、
製造能率が悪かった。すなわち、従来の超音波探触子で
は、性能上および製造上の点で多くの問題があった。
【０００５】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、発生した超音波の損失が極めて少なく、
製造能率の良い超音波探触子およびその製造方法を提供
することを目的とする。
されたもので、発生した超音波の損失が極めて少なく、
製造能率の良い超音波探触子およびその製造方法を提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、電気信号を機械的振動に変換する超音波
振動子の前面に熱可塑性樹脂からなる音響整合レンズを
一体的に形成し、この音響整合レンズにおける超音波振
動子側は圧電素子と同一材料のセラミックスの微粉を混
合して微粉混合層とし、反対側はレンズ形状の音響レン
ズ層として超音波探触子を構成した。
に、本発明は、電気信号を機械的振動に変換する超音波
振動子の前面に熱可塑性樹脂からなる音響整合レンズを
一体的に形成し、この音響整合レンズにおける超音波振
動子側は圧電素子と同一材料のセラミックスの微粉を混
合して微粉混合層とし、反対側はレンズ形状の音響レン
ズ層として超音波探触子を構成した。
【０００７】また、かかる超音波探触子を製造するにあ
たり、電気信号を機械的振動に変換する超音波振動子の
前面に、圧電素子と同一材料のセラミックスの微粉を混
合した熱可塑性樹脂を供給した後、この熱可塑性樹脂上
に溶融した熱可塑性樹脂を供給し、溶融した熱可塑性樹
脂が固化する前にその樹脂に型を押し当ててレンズ形状
にすることとした。
たり、電気信号を機械的振動に変換する超音波振動子の
前面に、圧電素子と同一材料のセラミックスの微粉を混
合した熱可塑性樹脂を供給した後、この熱可塑性樹脂上
に溶融した熱可塑性樹脂を供給し、溶融した熱可塑性樹
脂が固化する前にその樹脂に型を押し当ててレンズ形状
にすることとした。
【０００８】図１は、本発明の概念を示すもので、超音
波振動子１の前面には、熱可塑性樹脂からなる音響整合
レンズ１１が一体的に形成されている。音響整合レンズ
１１は、超音波振動子１側の微粉混合層１２と、この微
粉混合層１２に積層した音響レンズ層１３とからなって
いる。微粉混合層１２は、熱可塑性樹脂に圧電素子２と
同一材料のセラミックス微粉（超音波振動子１と音響イ
ンピーダンスが近い微粉）を混合して形成されている。
これにより、微粉混合層１２は、音響インピーダンスの
面で、超音波振動子１と音響レンズ層１３との中間的性
質を有している。一方、音響レンズ層１３は、所定の曲
率を有するレンズ形状に形成されている。
波振動子１の前面には、熱可塑性樹脂からなる音響整合
レンズ１１が一体的に形成されている。音響整合レンズ
１１は、超音波振動子１側の微粉混合層１２と、この微
粉混合層１２に積層した音響レンズ層１３とからなって
いる。微粉混合層１２は、熱可塑性樹脂に圧電素子２と
同一材料のセラミックス微粉（超音波振動子１と音響イ
ンピーダンスが近い微粉）を混合して形成されている。
これにより、微粉混合層１２は、音響インピーダンスの
面で、超音波振動子１と音響レンズ層１３との中間的性
質を有している。一方、音響レンズ層１３は、所定の曲
率を有するレンズ形状に形成されている。
【０００９】
【作用】上記構成の超音波探触子によれば、微粉混合層
１３の存在により、超音波振動子１と音響レンズ層１２
との間における音響インピーダンスの差が小さくなるよ
うに緩和され、従来のような界面での反射による超音波
の損失が少なくなる。
１３の存在により、超音波振動子１と音響レンズ層１２
との間における音響インピーダンスの差が小さくなるよ
うに緩和され、従来のような界面での反射による超音波
の損失が少なくなる。
【００１０】また、上記構成の製造方法によれば、音響
レンズ層１３を形成する熱可塑性樹脂は、溶融状態で供
給するので、微粉混合層１２における熱可塑性樹脂も溶
融状態となり、この時点で熱可塑性樹脂は流動性があ
り、超音波振動子の表面をぬらすことができる。この結
果として、超音波振動子１に音響整合レンズ１１が接着
する。すなわち、音響整合層と音響レンズとを一体化
し、レンズ形成時に接着剤を用いずに接着も行うので、
超音波の損失が少なく、著しく組立工数を減らすことが
できる。
レンズ層１３を形成する熱可塑性樹脂は、溶融状態で供
給するので、微粉混合層１２における熱可塑性樹脂も溶
融状態となり、この時点で熱可塑性樹脂は流動性があ
り、超音波振動子の表面をぬらすことができる。この結
果として、超音波振動子１に音響整合レンズ１１が接着
する。すなわち、音響整合層と音響レンズとを一体化
し、レンズ形成時に接着剤を用いずに接着も行うので、
超音波の損失が少なく、著しく組立工数を減らすことが
できる。
【００１１】
【実施例１】本実施例の超音波探触子は、図２に示すよ
うなもので、超音波振動子１の前面には、第１の微粉混
合層１４、第２の微粉混合層１５および音響レンズ層１
６からなる音響整合レンズ１７が接着剤層を介さずに一
体的に接合されている。ここで、圧電素子２は、チタン
酸鉛系の圧電セラミックスにより形成されている。ま
た、両微粉混合層１４，１５の微粉には、圧電素子２と
同じチタン酸鉛系のセラミックスの微粉が使用されてい
る。音響レンズ層１６は、アイオノマー系の熱可塑性樹
脂により形成されている。微粉混合層１４，１５は、音
響レンズ層１６と同じ熱可塑性樹脂を溶融状態にして、
セラミックスの微粉を予め混合して、０．１mm厚のシー
ト状に成形しておいたものである。第１の微粉混合層１
４と第２の微粉混合層１５とでは、混合するセラミック
スの微粉の量が異なっており、第１の微粉混合層１４の
方が高い充填量になっている。
うなもので、超音波振動子１の前面には、第１の微粉混
合層１４、第２の微粉混合層１５および音響レンズ層１
６からなる音響整合レンズ１７が接着剤層を介さずに一
体的に接合されている。ここで、圧電素子２は、チタン
酸鉛系の圧電セラミックスにより形成されている。ま
た、両微粉混合層１４，１５の微粉には、圧電素子２と
同じチタン酸鉛系のセラミックスの微粉が使用されてい
る。音響レンズ層１６は、アイオノマー系の熱可塑性樹
脂により形成されている。微粉混合層１４，１５は、音
響レンズ層１６と同じ熱可塑性樹脂を溶融状態にして、
セラミックスの微粉を予め混合して、０．１mm厚のシー
ト状に成形しておいたものである。第１の微粉混合層１
４と第２の微粉混合層１５とでは、混合するセラミック
スの微粉の量が異なっており、第１の微粉混合層１４の
方が高い充填量になっている。
【００１２】本実施例の超音波探触子を製造するには、
予めシート状に成形した微粉混合層１４，１５を側面形
状を規制する型の中に入れた超音波振動子１上に順次積
層し、この上に、１５０℃に加熱した溶融状態の熱可塑
性樹脂をアプリケーターにより塗布した。この塗布した
熱可塑性樹脂の熱により、微粉混合層１４，１５は溶融
状態になった。これに所定の曲率を有した金型を押し付
け、レンズ形状を形成し、冷却固化後、金型を離型し、
音響レンズ層１６を形成した。微粉混合層１４，１５お
よび音響レンズ層１６は、溶融状態から固化することで
超音波振動子１に接着された。
予めシート状に成形した微粉混合層１４，１５を側面形
状を規制する型の中に入れた超音波振動子１上に順次積
層し、この上に、１５０℃に加熱した溶融状態の熱可塑
性樹脂をアプリケーターにより塗布した。この塗布した
熱可塑性樹脂の熱により、微粉混合層１４，１５は溶融
状態になった。これに所定の曲率を有した金型を押し付
け、レンズ形状を形成し、冷却固化後、金型を離型し、
音響レンズ層１６を形成した。微粉混合層１４，１５お
よび音響レンズ層１６は、溶融状態から固化することで
超音波振動子１に接着された。
【００１３】超音波振動子１は、圧電素子２とこの圧電
素子２に電気信号を与える電極３，４とから構成され、
各電極３，４は、電気信号源５に接続されている。超音
波振動子１の背面には、バッキング材１０が設けられて
いる。電極３，４と電気信号源５との接続は、第１の微
粉混合層１４およびバッキング材１０の角部の一部を排
除して電極３，４を露出させ、その部分に導線を導電性
接着剤で固定しており、この導線を介して接続が行われ
ている。
素子２に電気信号を与える電極３，４とから構成され、
各電極３，４は、電気信号源５に接続されている。超音
波振動子１の背面には、バッキング材１０が設けられて
いる。電極３，４と電気信号源５との接続は、第１の微
粉混合層１４およびバッキング材１０の角部の一部を排
除して電極３，４を露出させ、その部分に導線を導電性
接着剤で固定しており、この導線を介して接続が行われ
ている。
【００１４】本実施例の超音波探触子によれば、電気信
号源５により送られた電気信号により超音波振動子１が
超音波を発生し、この超音波は、微粉混合層１４，１５
および音響レンズ層１６内を伝搬し、音響レンズ層１６
の表面より体内に伝搬する。このとき、超音波振動子１
と音響レンズ層１６との間には、微粉混合層１４，１５
があるので、超音波振動子１と微粉混合層１４，１５間
および微粉混合層１４，１５と音響レンズ層１６間の音
響インピーダンスの差が小さくなっているので、音響イ
ンピーダンスの差に基づく超音波の層界面での反射によ
る減衰が本発明と同様の材質を使って微粉を含まずに構
成したものと比較し、３０％小さくなった。また、音響
レンズ層１６にイオン架橋できるアイオノマー樹脂を使
用しているので、レンズ形状をヒートプレスで形成した
後は、再びイオン架橋するので、通常の熱可塑性樹脂よ
りも耐溶剤性などが優れたものが得られる。
号源５により送られた電気信号により超音波振動子１が
超音波を発生し、この超音波は、微粉混合層１４，１５
および音響レンズ層１６内を伝搬し、音響レンズ層１６
の表面より体内に伝搬する。このとき、超音波振動子１
と音響レンズ層１６との間には、微粉混合層１４，１５
があるので、超音波振動子１と微粉混合層１４，１５間
および微粉混合層１４，１５と音響レンズ層１６間の音
響インピーダンスの差が小さくなっているので、音響イ
ンピーダンスの差に基づく超音波の層界面での反射によ
る減衰が本発明と同様の材質を使って微粉を含まずに構
成したものと比較し、３０％小さくなった。また、音響
レンズ層１６にイオン架橋できるアイオノマー樹脂を使
用しているので、レンズ形状をヒートプレスで形成した
後は、再びイオン架橋するので、通常の熱可塑性樹脂よ
りも耐溶剤性などが優れたものが得られる。
【００１５】なお、本実施例では、微粉混合層１４，１
５をシート状にして供給したが、それに代えて、ペース
ト状の微粉混合層を印刷により供給しても同様の効果が
得られる。
５をシート状にして供給したが、それに代えて、ペース
ト状の微粉混合層を印刷により供給しても同様の効果が
得られる。
【００１６】
【実施例２】図３に示すように、超音波振動子１を、細
長い短形形状とした。そして、この上に、実施例１と同
様にして微粉混合層１４，１５と音響レンズ層１６とか
らなる音響整合レンズ１７を形成した。このとき、レン
ズ形状を形成する金型は、所定の曲率を有する鋼球を用
い、超音波振動子１上に用意したレールの上で一定圧を
かけて鋼球を転がした。この時、鋼球が溶融した樹脂の
熱を奪い、前記樹脂は固化し、シリンドリカルレンズ形
状が形成される。これを長手方向をいくつかに等分する
ようにダイシングソーで切断し、図４に示すような超音
波探触子を得た。
長い短形形状とした。そして、この上に、実施例１と同
様にして微粉混合層１４，１５と音響レンズ層１６とか
らなる音響整合レンズ１７を形成した。このとき、レン
ズ形状を形成する金型は、所定の曲率を有する鋼球を用
い、超音波振動子１上に用意したレールの上で一定圧を
かけて鋼球を転がした。この時、鋼球が溶融した樹脂の
熱を奪い、前記樹脂は固化し、シリンドリカルレンズ形
状が形成される。これを長手方向をいくつかに等分する
ようにダイシングソーで切断し、図４に示すような超音
波探触子を得た。
【００１７】このようにして得られた超音波探触子は、
実施例１と同様に、超音波振動子１と微粉混合層１４，
１５間および微粉混合層１４，１５と音響レンズ層１６
間の音響インピーダンスの差が小さくなっているので、
音響インピーダンスの差に基づく超音波の層界面での反
射による減衰が非常に小さくなった。また、１回のレン
ズ形状の成形で、超音波探触子が同時に複数個得られ、
非常に生産能率の向上がみられた。
実施例１と同様に、超音波振動子１と微粉混合層１４，
１５間および微粉混合層１４，１５と音響レンズ層１６
間の音響インピーダンスの差が小さくなっているので、
音響インピーダンスの差に基づく超音波の層界面での反
射による減衰が非常に小さくなった。また、１回のレン
ズ形状の成形で、超音波探触子が同時に複数個得られ、
非常に生産能率の向上がみられた。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、超音波
振動子と音響整合レンズとの界面には、音響インピーダ
ンス的に中間層となる微粉混合層を形成し、接着剤層も
ないので、反射による超音波の減衰を生じることがなく
なり、性能を向上させることができる。また、超音波振
動子の前面に音響整合レンズを形成する際に、同時に超
音波振動子との接着も行うので、著しく組立工数を削減
でき、製造能率を向上させることができ、安価に提供す
ることができる。
振動子と音響整合レンズとの界面には、音響インピーダ
ンス的に中間層となる微粉混合層を形成し、接着剤層も
ないので、反射による超音波の減衰を生じることがなく
なり、性能を向上させることができる。また、超音波振
動子の前面に音響整合レンズを形成する際に、同時に超
音波振動子との接着も行うので、著しく組立工数を削減
でき、製造能率を向上させることができ、安価に提供す
ることができる。
【図１】本発明の超音波探触子の概念を示す縦断面図で
ある。
ある。
【図２】本発明の実施例１の超音波探触子を示す縦断面
図である。
図である。
【図３】本発明の実施例２の超音波探触子を得る切断前
の斜視図である。
の斜視図である。
【図４】本発明の実施例２の超音波探触子を示す斜視図
である。
である。
【図５】従来の超音波探触子を示す縦断面図である。
１ 超音波振動子 ２ 圧電素子 ３，４ 電極 １１，１７音響整合レンズ １２，１４，１５ 微粉混合層 １３，１６ 音響レンズ層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１２月１０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【図４】
【図５】
【図１】
【図３】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沢田 之彦 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 山田 登 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 電気信号を機械的振動に変換する超音波
振動子の前面に熱可塑性樹脂からなる音響整合レンズを
一体的に形成し、この音響整合レンズにおける超音波振
動子側は圧電素子と同一材料のセラミックスの微粉を混
合して微粉混合層とし、反対側はレンズ形状の音響レン
ズ層としたことを特徴とする超音波探触子。 - 【請求項２】 電気信号を機械的振動に変換する超音波
振動子の前面に、圧電素子と同一材料のセラミックスの
微粉を混合した熱可塑性樹脂を供給した後、この熱可塑
性樹脂上に溶融した熱可塑性樹脂を供給し、溶融した熱
可塑性樹脂が固化する前にその樹脂に型を押し当ててレ
ンズ形状にすることを特徴とする超音波探触子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5380291A JPH05184564A (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 超音波探触子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5380291A JPH05184564A (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 超音波探触子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05184564A true JPH05184564A (ja) | 1993-07-27 |
Family
ID=12952949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5380291A Withdrawn JPH05184564A (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 超音波探触子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05184564A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100970415B1 (ko) * | 2008-02-25 | 2010-07-15 | 채희천 | 멤스 초음파 트랜스듀서 및 이를 가지는 비만치료장치 |
-
1991
- 1991-02-26 JP JP5380291A patent/JPH05184564A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100970415B1 (ko) * | 2008-02-25 | 2010-07-15 | 채희천 | 멤스 초음파 트랜스듀서 및 이를 가지는 비만치료장치 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |