JPH06154232A - 衝撃波発生源 - Google Patents
衝撃波発生源Info
- Publication number
- JPH06154232A JPH06154232A JP4336777A JP33677792A JPH06154232A JP H06154232 A JPH06154232 A JP H06154232A JP 4336777 A JP4336777 A JP 4336777A JP 33677792 A JP33677792 A JP 33677792A JP H06154232 A JPH06154232 A JP H06154232A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrator
- matching layer
- support
- thermal expansion
- support body
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- Pending
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- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 支持体とマッチング層及び振動子とマッチン
グ層の境界面が剥離し難く、長寿命の衝撃波発生源を提
供する。 【構成】 圧電セラミックス振動子と、これを支持する
支持体と、圧電セラミックス振動子の放射面側に配置さ
れたマッチング層を有する衝撃波発生源において、熱膨
張係数が３９×１０-6／℃以下の絶縁体を用いて支持体
を構成することを特徴とする衝撃波発生源。
グ層の境界面が剥離し難く、長寿命の衝撃波発生源を提
供する。 【構成】 圧電セラミックス振動子と、これを支持する
支持体と、圧電セラミックス振動子の放射面側に配置さ
れたマッチング層を有する衝撃波発生源において、熱膨
張係数が３９×１０-6／℃以下の絶縁体を用いて支持体
を構成することを特徴とする衝撃波発生源。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電セラミックス振動
子と、これを支持する支持体と、圧電セラミックス振動
子の放射面側に配置されたマッチング層を有する衝撃波
発生源に関するものである。
子と、これを支持する支持体と、圧電セラミックス振動
子の放射面側に配置されたマッチング層を有する衝撃波
発生源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】衝撃波発生源は結石破砕装置などに用い
られる。結石破砕装置は、体内にある結石に衝撃波を照
射し、結石の破砕治療を行うための装置である。衝撃波
発生源としては、振動子、電気スパーク、電磁誘導、微
小爆発などを用いる事ができる。その中で、安定した出
力が得られ、消耗部品がなく、低価格であり、しかも装
置を小型化できることから、振動子を使用した衝撃波発
生源が実用化され広く用いられている。
られる。結石破砕装置は、体内にある結石に衝撃波を照
射し、結石の破砕治療を行うための装置である。衝撃波
発生源としては、振動子、電気スパーク、電磁誘導、微
小爆発などを用いる事ができる。その中で、安定した出
力が得られ、消耗部品がなく、低価格であり、しかも装
置を小型化できることから、振動子を使用した衝撃波発
生源が実用化され広く用いられている。
【０００３】振動子を用いた従来の衝撃波発生源の構成
を説明する。複数の振動子がアクリル製の支持体に固定
され、その放射面側表面にエポキシ樹脂がマッチング層
として配置される。各振動子は湾曲しており、その凸面
が放射面になっている。衝撃波発生源の先端に収容体が
配置され、その中に伝搬媒質となる液体（例えば水）が
収容される。収容体は例えばゴムで構成する。
を説明する。複数の振動子がアクリル製の支持体に固定
され、その放射面側表面にエポキシ樹脂がマッチング層
として配置される。各振動子は湾曲しており、その凸面
が放射面になっている。衝撃波発生源の先端に収容体が
配置され、その中に伝搬媒質となる液体（例えば水）が
収容される。収容体は例えばゴムで構成する。
【０００４】治療の際には、収容体を患者に接触させて
超音波を発生させる。発生した超音波が集束し、焦点を
形成することにより衝撃波が生成する。この焦点を患者
体内の結石に一致させるように衝撃波発生源を配置し、
超音波を照射すれば結石を破砕することができる。
超音波を発生させる。発生した超音波が集束し、焦点を
形成することにより衝撃波が生成する。この焦点を患者
体内の結石に一致させるように衝撃波発生源を配置し、
超音波を照射すれば結石を破砕することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の衝撃波発生源に
おいては、マッチング層と支持体の熱膨張係数の差が比
較的大きいため、使用環境温度が変化すると、両者の間
に熱膨張差が生じてしまう。一例を挙げれば、マッチン
グ層の熱膨張係数が約２９×１０-6／℃であるのに対
し、支持体の熱膨張係数は約７０×１０-6／℃であっ
て、その差はかなり大きかった。一方、衝撃波発生源
は、充分な破砕力を得るためにある程度大型にする必要
があり、その径は通常約３００ｍｍ以上に設定される。
このため、使用温度が変化すると、特に支持体の周辺部
とマッチング層外周の境界面の間に大きな伸縮差が生じ
てしまう。そして、この伸縮差によって、支持体の外周
付近とマッチング層の境界面には大きな応力が発生す
る。
おいては、マッチング層と支持体の熱膨張係数の差が比
較的大きいため、使用環境温度が変化すると、両者の間
に熱膨張差が生じてしまう。一例を挙げれば、マッチン
グ層の熱膨張係数が約２９×１０-6／℃であるのに対
し、支持体の熱膨張係数は約７０×１０-6／℃であっ
て、その差はかなり大きかった。一方、衝撃波発生源
は、充分な破砕力を得るためにある程度大型にする必要
があり、その径は通常約３００ｍｍ以上に設定される。
このため、使用温度が変化すると、特に支持体の周辺部
とマッチング層外周の境界面の間に大きな伸縮差が生じ
てしまう。そして、この伸縮差によって、支持体の外周
付近とマッチング層の境界面には大きな応力が発生す
る。
【０００６】このため、従来の衝撃波発生源を長期間使
用すると支持体とマッチング層の境界面が剥離してしま
う。更にこの境界面から伝搬媒質である水が浸入する
と、振動子とマッチング層の境界面までも剥離する恐れ
があった。このような剥離現象は出力音圧の低下につな
がるので望ましくない。
用すると支持体とマッチング層の境界面が剥離してしま
う。更にこの境界面から伝搬媒質である水が浸入する
と、振動子とマッチング層の境界面までも剥離する恐れ
があった。このような剥離現象は出力音圧の低下につな
がるので望ましくない。
【０００７】以上の様な従来技術の問題点に鑑み、本発
明は支持体とマッチング層及び振動子とマッチング層の
境界面が剥離し難く、長寿命の衝撃波発生源を提供する
ことを目的としている。
明は支持体とマッチング層及び振動子とマッチング層の
境界面が剥離し難く、長寿命の衝撃波発生源を提供する
ことを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧電セラミッ
クス振動子と、これを支持する支持体と、圧電セラミッ
クス振動子の放射面側に配置されたマッチング層を有す
る衝撃波発生源において、熱膨張係数が３９×１０-6／
℃以下の絶縁体を用いて支持体を構成することを特徴と
する衝撃波発生源を要旨としている。
クス振動子と、これを支持する支持体と、圧電セラミッ
クス振動子の放射面側に配置されたマッチング層を有す
る衝撃波発生源において、熱膨張係数が３９×１０-6／
℃以下の絶縁体を用いて支持体を構成することを特徴と
する衝撃波発生源を要旨としている。
【０００９】
【作用】熱膨張係数が３９×１０-6／℃以下の絶縁体を
用いて支持体を構成するため、特に支持体の外周部とマ
ッチング層の境界面における熱応力を緩和することがで
き、両者の剥離を防止できる。従って、振動子とマッチ
ング層境界面への水の浸入を防ぐことができる。
用いて支持体を構成するため、特に支持体の外周部とマ
ッチング層の境界面における熱応力を緩和することがで
き、両者の剥離を防止できる。従って、振動子とマッチ
ング層境界面への水の浸入を防ぐことができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は本発明の衝撃波発生源１０を概念的に示す断面図で
ある。
１は本発明の衝撃波発生源１０を概念的に示す断面図で
ある。
【００１１】支持体２は外径約３００ｍｍ、内径約１０
０ｍｍで開口２ａを有している。支持体２内の開口２ａ
には、曲率約２５０ｍｍの凹面状振動子１が支持固定さ
れている。振動子１は扇状に細分され並べて固定してあ
る。なお、複数の振動子の凸面側電極を電気的に分離す
るため、支持体は絶縁体で構成する必要がある。支持体
２の材質に関しては後で詳述する。
０ｍｍで開口２ａを有している。支持体２内の開口２ａ
には、曲率約２５０ｍｍの凹面状振動子１が支持固定さ
れている。振動子１は扇状に細分され並べて固定してあ
る。なお、複数の振動子の凸面側電極を電気的に分離す
るため、支持体は絶縁体で構成する必要がある。支持体
２の材質に関しては後で詳述する。
【００１２】振動子１は比誘電率が約２０００、反共振
周波数が約５６０ｋＨｚ、厚み方向の電気機械結合係数
が約５０％のＰＺＴ系の圧電材料で構成されている。振
動子１の背面側は支持体２内の空気に接し、いわゆるエ
アバッキング構造になっている。
周波数が約５６０ｋＨｚ、厚み方向の電気機械結合係数
が約５０％のＰＺＴ系の圧電材料で構成されている。振
動子１の背面側は支持体２内の空気に接し、いわゆるエ
アバッキング構造になっている。
【００１３】振動子１は凹面側がアース（−）となるよ
うに分極処理が施され、振動子の表裏面には電極が形成
されている。電極は銀ペーストを塗布して焼き付けたも
ので、その厚さは例えば１０〜２０μｍに設定してあ
る。この電極に駆動回路からのリード線５，５が各々接
続されており、駆動回路からの電気パルスがリード線
５，５を経由して振動子１に印加される。これにより振
動子１が駆動される。
うに分極処理が施され、振動子の表裏面には電極が形成
されている。電極は銀ペーストを塗布して焼き付けたも
ので、その厚さは例えば１０〜２０μｍに設定してあ
る。この電極に駆動回路からのリード線５，５が各々接
続されており、駆動回路からの電気パルスがリード線
５，５を経由して振動子１に印加される。これにより振
動子１が駆動される。
【００１４】振動子１の凹面側表面にはエポキシ樹脂か
らなる通常のマッチング層４が形成されている。マッチ
ング層４の熱膨張係数は約２９×１０-6／℃である。
らなる通常のマッチング層４が形成されている。マッチ
ング層４の熱膨張係数は約２９×１０-6／℃である。
【００１５】支持体２の開口２ａ側端部には、ゴム製の
収容体６が全周を覆うように取り付けてあり、収容体内
には振動子１からの超音波（衝撃波）の伝搬媒質とし
て、例えば水などの液体が満たされている。
収容体６が全周を覆うように取り付けてあり、収容体内
には振動子１からの超音波（衝撃波）の伝搬媒質とし
て、例えば水などの液体が満たされている。
【００１６】衝撃波発生源を駆動回路やシステムコント
ローラなどに接続することによって、結石破砕装置が構
成できる。治療に際しては、衝撃波発生源の収容体６を
患者の体表に押し当て、駆動回路からの電気パルスによ
り振動子１を駆動して超音波を発生させる。そして超音
波の焦点で生成する衝撃波を、腎臓内に存在する結石に
照射して結石を破砕するのである。なお、振動子を駆動
する電気パルスが伝搬媒質を経由して患者に通じている
ので、安全性を確保するためマッチング層としては一般
的に絶縁体が用いられる。
ローラなどに接続することによって、結石破砕装置が構
成できる。治療に際しては、衝撃波発生源の収容体６を
患者の体表に押し当て、駆動回路からの電気パルスによ
り振動子１を駆動して超音波を発生させる。そして超音
波の焦点で生成する衝撃波を、腎臓内に存在する結石に
照射して結石を破砕するのである。なお、振動子を駆動
する電気パルスが伝搬媒質を経由して患者に通じている
ので、安全性を確保するためマッチング層としては一般
的に絶縁体が用いられる。
【００１７】支持体２はエポキシ樹脂とアルミナ粉から
なる混合物によって形成されている。以下、支持体の熱
膨張係数について述べる。図２は、エポキシ樹脂とアル
ミナ粉からなる混合物の熱膨張係数を測定した結果を示
すグラフである。試料片は、液状のエポキシ樹脂にアル
ミナ粉を混合後硬化させることによって作成した。
なる混合物によって形成されている。以下、支持体の熱
膨張係数について述べる。図２は、エポキシ樹脂とアル
ミナ粉からなる混合物の熱膨張係数を測定した結果を示
すグラフである。試料片は、液状のエポキシ樹脂にアル
ミナ粉を混合後硬化させることによって作成した。
【００１８】図２に示すように熱膨張係数はアルミナ粉
の重量比が高くなるに従って小さくなる傾向を示す。重
量比０％はエポキシ樹脂そのものの特性であり、アルミ
ナ粉を混合することにより熱膨張係数が小さくなること
がわかる。なお、アルミナ粉の重量比が８０％を超える
と、混合、脱気が非常に困難となり、生産性が劣り実用
に向かなくなる。図２から明らかなように、エポキシ樹
脂に配合するアルミナ粉の重量比を適当に選択すること
により、熱膨張係数を２６〜５５×１０-6／℃の任意の
値に制御できることが分かる。
の重量比が高くなるに従って小さくなる傾向を示す。重
量比０％はエポキシ樹脂そのものの特性であり、アルミ
ナ粉を混合することにより熱膨張係数が小さくなること
がわかる。なお、アルミナ粉の重量比が８０％を超える
と、混合、脱気が非常に困難となり、生産性が劣り実用
に向かなくなる。図２から明らかなように、エポキシ樹
脂に配合するアルミナ粉の重量比を適当に選択すること
により、熱膨張係数を２６〜５５×１０-6／℃の任意の
値に制御できることが分かる。
【００１９】次に、衝撃波発生源の温度サイクル試験を
行った。まず、エポキシ樹脂に対するアルミナ粉の重量
比を変えた６種類の熱膨張係数をもつ支持体を準備し、
これらの支持体を用いて図１の衝撃波発生源を作製し
た。そして、０〜６０℃の温度範囲で２５回温度サイク
ルを繰り返し、５サイクル毎に焦点における出力音圧の
変化を測定した。その結果を図３に示す。
行った。まず、エポキシ樹脂に対するアルミナ粉の重量
比を変えた６種類の熱膨張係数をもつ支持体を準備し、
これらの支持体を用いて図１の衝撃波発生源を作製し
た。そして、０〜６０℃の温度範囲で２５回温度サイク
ルを繰り返し、５サイクル毎に焦点における出力音圧の
変化を測定した。その結果を図３に示す。
【００２０】図３を見ると、振動子の熱膨張係数が４３
×１０-6／℃以上の衝撃波発生源においては、僅か５サ
イクル経過後に出力音圧の比率が９０％以下に低下して
しまうことがわかる。一方、熱膨張係数が３９×１０-6
／℃以下の場合には、少なくとも１５サイクル以下では
出力音圧の比率が９０％以下に低下することはない。全
体的な傾向としては、熱膨張係数を低下させると耐用サ
イクル数が増加し、その効果は熱膨張係数が３９×１０
-6／℃以下の場合に顕著に現れることが分かる。つま
り、エポキシ樹脂に対するアルミナ粉の重量比を大きく
して熱膨張係数を３９×１０-6／℃以下に調整すること
が重要である。
×１０-6／℃以上の衝撃波発生源においては、僅か５サ
イクル経過後に出力音圧の比率が９０％以下に低下して
しまうことがわかる。一方、熱膨張係数が３９×１０-6
／℃以下の場合には、少なくとも１５サイクル以下では
出力音圧の比率が９０％以下に低下することはない。全
体的な傾向としては、熱膨張係数を低下させると耐用サ
イクル数が増加し、その効果は熱膨張係数が３９×１０
-6／℃以下の場合に顕著に現れることが分かる。つま
り、エポキシ樹脂に対するアルミナ粉の重量比を大きく
して熱膨張係数を３９×１０-6／℃以下に調整すること
が重要である。
【００２１】このように、熱膨張係数が３９×１０-6／
℃以下の支持体においては、環境温度が変化しても支持
体とマッチング層の境界面（外周）での熱応力が小さい
ため両者の剥離が生じ難い。従って、この境界面から振
動子とマッチング層の境界面へ水が浸入することを防ぐ
ことができ、振動子とマッチング層の境界面の剥離を防
止することができる。従って、破砕力に密接に関係する
出力音圧の低下を防ぐことができるのである。
℃以下の支持体においては、環境温度が変化しても支持
体とマッチング層の境界面（外周）での熱応力が小さい
ため両者の剥離が生じ難い。従って、この境界面から振
動子とマッチング層の境界面へ水が浸入することを防ぐ
ことができ、振動子とマッチング層の境界面の剥離を防
止することができる。従って、破砕力に密接に関係する
出力音圧の低下を防ぐことができるのである。
【００２２】なお、実施例で採用した製法は簡便な製法
であるが、エポキシ樹脂に対するアルミナ粉の重量比が
８０％を超えると混合、脱気などが困難であるため、２
６×１０-6／℃以下の熱膨張係数の支持体を作製するこ
とは困難である。従って、本発明における支持体の熱膨
張係数は実質的には２６〜３９×１０-6／℃の範囲が好
ましいといえる。また、エポキシ樹脂に対するアルミナ
粉の最適な混合比は４０〜８０重量％である。
であるが、エポキシ樹脂に対するアルミナ粉の重量比が
８０％を超えると混合、脱気などが困難であるため、２
６×１０-6／℃以下の熱膨張係数の支持体を作製するこ
とは困難である。従って、本発明における支持体の熱膨
張係数は実質的には２６〜３９×１０-6／℃の範囲が好
ましいといえる。また、エポキシ樹脂に対するアルミナ
粉の最適な混合比は４０〜８０重量％である。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の衝撃波発
生源は、支持体の熱膨張係数が３９×１０-6／℃以下で
あるので、支持体とマッチング層の境界面での応力が低
減され、剥離を抑える効果が得られる。また、この境界
面から振動子とマッチング層の境界面への水の浸入を防
ぐことができる。つまり水の浸入による振動子とマッチ
ング層の境界面の剥離を防止することができ、破砕力に
密接に関係する出力音圧の低下を防止することができ
る。また、本発明は簡易的に実現できるので、生産性の
面でも有利である。
生源は、支持体の熱膨張係数が３９×１０-6／℃以下で
あるので、支持体とマッチング層の境界面での応力が低
減され、剥離を抑える効果が得られる。また、この境界
面から振動子とマッチング層の境界面への水の浸入を防
ぐことができる。つまり水の浸入による振動子とマッチ
ング層の境界面の剥離を防止することができ、破砕力に
密接に関係する出力音圧の低下を防止することができ
る。また、本発明は簡易的に実現できるので、生産性の
面でも有利である。
【００２４】なお、本発明は前述の実施例に限定されな
い。例えば、エポキシ樹脂に対するフィラー材として、
ジルコニア、シリカなどの粉末を用いて最適な重量比の
範囲を選択しても同様の効果を得ることができる。ま
た、収容体と支持体の結合部をシリコーングリースなど
でシーリングして取り付ければ、水の浸入を更に長期的
に防止できる。
い。例えば、エポキシ樹脂に対するフィラー材として、
ジルコニア、シリカなどの粉末を用いて最適な重量比の
範囲を選択しても同様の効果を得ることができる。ま
た、収容体と支持体の結合部をシリコーングリースなど
でシーリングして取り付ければ、水の浸入を更に長期的
に防止できる。
【図１】本発明の実施例の衝撃波発生源を概念的に示す
断面図。
断面図。
【図２】実施例におけるエポキシ樹脂に対するアルミナ
粉の重量比と熱膨張係数の関係を示すグラフ。
粉の重量比と熱膨張係数の関係を示すグラフ。
【図３】実施例における温度サイクル数と出力音圧の比
率の関係を示すグラフ。
率の関係を示すグラフ。
１ 振動子 ２ 支持体 ２ａ 開口 ３ バッキング層 ４ マッチング層 ５ リード線 ６ 収容体 １０ 衝撃波発生源 ◆
Claims (1)
- 【請求項１】 圧電セラミックス振動子と、これを支持
する支持体と、圧電セラミックス振動子の放射面側に配
置されたマッチング層を有する衝撃波発生源において、
熱膨張係数が３９×１０-6／℃以下の絶縁体を用いて支
持体を構成することを特徴とする衝撃波発生源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4336777A JPH06154232A (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 衝撃波発生源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4336777A JPH06154232A (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 衝撃波発生源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06154232A true JPH06154232A (ja) | 1994-06-03 |
Family
ID=18302603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4336777A Pending JPH06154232A (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 衝撃波発生源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06154232A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08140973A (ja) * | 1994-11-25 | 1996-06-04 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 超音波発生装置 |
| JP2008109641A (ja) * | 2006-09-26 | 2008-05-08 | Toshiba Corp | 超音波探触子及び圧電振動子 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01101363A (ja) * | 1987-10-15 | 1989-04-19 | Hitachi Ltd | エポキシ樹脂組成物 |
| JPH02130866A (ja) * | 1988-11-10 | 1990-05-18 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置 |
| JPH03181547A (ja) * | 1989-12-12 | 1991-08-07 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 半導体封止用樹脂組成物 |
| JPH04227247A (ja) * | 1990-05-30 | 1992-08-17 | Toshiba Corp | 衝撃波発生器 |
-
1992
- 1992-11-25 JP JP4336777A patent/JPH06154232A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01101363A (ja) * | 1987-10-15 | 1989-04-19 | Hitachi Ltd | エポキシ樹脂組成物 |
| JPH02130866A (ja) * | 1988-11-10 | 1990-05-18 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置 |
| JPH03181547A (ja) * | 1989-12-12 | 1991-08-07 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 半導体封止用樹脂組成物 |
| JPH04227247A (ja) * | 1990-05-30 | 1992-08-17 | Toshiba Corp | 衝撃波発生器 |
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|---|---|---|---|---|
| JPH08140973A (ja) * | 1994-11-25 | 1996-06-04 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 超音波発生装置 |
| JP2008109641A (ja) * | 2006-09-26 | 2008-05-08 | Toshiba Corp | 超音波探触子及び圧電振動子 |
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