JPH08140973A - 超音波発生装置 - Google Patents
超音波発生装置Info
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- JPH08140973A JPH08140973A JP6315979A JP31597994A JPH08140973A JP H08140973 A JPH08140973 A JP H08140973A JP 6315979 A JP6315979 A JP 6315979A JP 31597994 A JP31597994 A JP 31597994A JP H08140973 A JPH08140973 A JP H08140973A
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- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 連続使用によって超音波出力特性が変化する
ことのない超音波発生装置を提供すること。 【構成】 圧電セラミックス振動子１０は、収納ケース
２０の開口部２０ａに超音波放射面側が外向きになるよ
うに取り付けられている。そして収納ケース２０の圧電
セラミックス振動子１０と対向する面には、圧電セラミ
ックス振動子１０から到来する超音波を分散する超音波
分散層２０ｂを形成すると共に、収納ケース２０の外表
面には、圧電セラミックス振動子１０による発熱を放散
させるための放熱フィン２０ｃが形成されている。従っ
て、超音波発生装置は連続使用においても、圧電セラミ
ックス振動子１０の動作温度を所定の範囲にとどめるこ
とが可能となり、圧電セラミックス振動子１０の超音波
パワーの変換効率を適正な状態に保持させることができ
る。
ことのない超音波発生装置を提供すること。 【構成】 圧電セラミックス振動子１０は、収納ケース
２０の開口部２０ａに超音波放射面側が外向きになるよ
うに取り付けられている。そして収納ケース２０の圧電
セラミックス振動子１０と対向する面には、圧電セラミ
ックス振動子１０から到来する超音波を分散する超音波
分散層２０ｂを形成すると共に、収納ケース２０の外表
面には、圧電セラミックス振動子１０による発熱を放散
させるための放熱フィン２０ｃが形成されている。従っ
て、超音波発生装置は連続使用においても、圧電セラミ
ックス振動子１０の動作温度を所定の範囲にとどめるこ
とが可能となり、圧電セラミックス振動子１０の超音波
パワーの変換効率を適正な状態に保持させることができ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば人体内の患部に
超音波を照射して治療または診断を行う超音波発生装置
に関し、特に超音波発生手段として圧電セラミックス振
動子を用いた超音波発生装置に関するものである。
超音波を照射して治療または診断を行う超音波発生装置
に関し、特に超音波発生手段として圧電セラミックス振
動子を用いた超音波発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】患者の体内の治療部位に対して超音波を
照射し、患者の体内に存在する例えば結石を振動によっ
て破砕する結石破砕装置や、腫瘍部分に超音波による熱
を加えて該腫瘍部分を熱によって死滅させる温熱治療器
等が提唱され、現在の医療分野で広く利用されている。
現状のこの種の医療機器に用いられる超音波発生手段と
しては、圧電セラミック振動子を用いる圧電方式、２電
極間の放電現象を利用する放電方式、電磁誘導による斥
力を利用する電磁誘導方式等が存在する。近年において
は、その中で安定した出力が得られ、しかも消耗部品が
少なく、小型化が可能な圧電セラミック振動子を用いる
超音波発生装置が実用化され普及している。
照射し、患者の体内に存在する例えば結石を振動によっ
て破砕する結石破砕装置や、腫瘍部分に超音波による熱
を加えて該腫瘍部分を熱によって死滅させる温熱治療器
等が提唱され、現在の医療分野で広く利用されている。
現状のこの種の医療機器に用いられる超音波発生手段と
しては、圧電セラミック振動子を用いる圧電方式、２電
極間の放電現象を利用する放電方式、電磁誘導による斥
力を利用する電磁誘導方式等が存在する。近年において
は、その中で安定した出力が得られ、しかも消耗部品が
少なく、小型化が可能な圧電セラミック振動子を用いる
超音波発生装置が実用化され普及している。
【０００３】図４は超音波発生装置により、人体内の腫
瘍部分に対して超音波を照射して治療を施す場合の基本
構成を示した断面図である。まず符号１は共振周波数が
１〜２ＭＨZ の厚み振動を有する凹面形状の圧電セラミ
ックス振動子であり、このセラミックス振動子１の両面
には一対の給電電極膜１ａおよび１ｂが蒸着等の手段に
より形成されている。そして一対の給電電極膜１ａおよ
び１ｂには、それぞれリード線２ａ、２ｂが接続され、
これらリード線２ａ、２ｂを介して高周波電流源３から
の駆動用電流が供給されるよう成されている。
瘍部分に対して超音波を照射して治療を施す場合の基本
構成を示した断面図である。まず符号１は共振周波数が
１〜２ＭＨZ の厚み振動を有する凹面形状の圧電セラミ
ックス振動子であり、このセラミックス振動子１の両面
には一対の給電電極膜１ａおよび１ｂが蒸着等の手段に
より形成されている。そして一対の給電電極膜１ａおよ
び１ｂには、それぞれリード線２ａ、２ｂが接続され、
これらリード線２ａ、２ｂを介して高周波電流源３から
の駆動用電流が供給されるよう成されている。
【０００４】また、セラミックス振動子１の凹面側であ
る超音波放射面側には、超音波を減衰させることのない
程度の肉薄のゴム袋４が配置され、このゴム袋４内に
は、人体５の音響インピーダンスとほぼ同一の音響イン
ピーダンスを有する水６が封入されている。このゴム袋
４を人体５の表面に圧接し、セラミックス振動子１の超
音波放射面（凹面側）から発せられる超音波の焦点が人
体５の腫瘍部分５ａに一致するようにセットした状態
で、圧電セラミックス振動子１の共振周波数（または反
共振周波数）に一致した駆動電流を高周波電流源３から
数〜３０秒程度供給する。これにより、腫瘍部分５ａは
超音波エネルギーにより瞬時に８０℃程度に加熱され腫
瘍部分５ａは治癒される。
る超音波放射面側には、超音波を減衰させることのない
程度の肉薄のゴム袋４が配置され、このゴム袋４内に
は、人体５の音響インピーダンスとほぼ同一の音響イン
ピーダンスを有する水６が封入されている。このゴム袋
４を人体５の表面に圧接し、セラミックス振動子１の超
音波放射面（凹面側）から発せられる超音波の焦点が人
体５の腫瘍部分５ａに一致するようにセットした状態
で、圧電セラミックス振動子１の共振周波数（または反
共振周波数）に一致した駆動電流を高周波電流源３から
数〜３０秒程度供給する。これにより、腫瘍部分５ａは
超音波エネルギーにより瞬時に８０℃程度に加熱され腫
瘍部分５ａは治癒される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来の超音波発生装置においては、腫瘍部分５ａの温度を
瞬時に８０℃程度に加熱させるために、６０Ｗ／ｃｍ2
程度の高周波電力を圧電セラミックス振動子１に印加す
る。そのために圧電セラミックス振動子１は内部機械的
損失および電気的な損失さらに音響的な損失により発熱
し、その温度は約１００℃程度に達する。
来の超音波発生装置においては、腫瘍部分５ａの温度を
瞬時に８０℃程度に加熱させるために、６０Ｗ／ｃｍ2
程度の高周波電力を圧電セラミックス振動子１に印加す
る。そのために圧電セラミックス振動子１は内部機械的
損失および電気的な損失さらに音響的な損失により発熱
し、その温度は約１００℃程度に達する。
【０００６】圧電セラミックス振動子１の振動作用は、
常温における振動作用に比較して約１００℃の状況下に
おいては、圧電特性の低下、誘電特性の変化を起こし、
音響的出力（超音波発生エネルギー）の低下と共に電気
的な整合がずれた状態となり、超音波パワーの変換効率
を著しく低下させる原因となる。
常温における振動作用に比較して約１００℃の状況下に
おいては、圧電特性の低下、誘電特性の変化を起こし、
音響的出力（超音波発生エネルギー）の低下と共に電気
的な整合がずれた状態となり、超音波パワーの変換効率
を著しく低下させる原因となる。
【０００７】本発明は、このような従来の技術的課題に
着目して成されたものであり、圧電セラミックス振動子
の温度上昇を効果的に押さえ、効率よく超音波を発生す
ることができる超音波発生装置を提供することを目的と
するものである。
着目して成されたものであり、圧電セラミックス振動子
の温度上昇を効果的に押さえ、効率よく超音波を発生す
ることができる超音波発生装置を提供することを目的と
するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の超音波発生装置
は前記課題を達成するために成されたものであり、高周
波電流により駆動され、超音波を放射する圧電セラミッ
クス振動子と、この圧電セラミックス振動子の超音波放
射面側を開口部に外向きに取り付けた収納ケースより成
り、前記収納ケースの圧電セラミックス振動子と対向す
る面には圧電セラミックス振動子から到来する超音波を
分散する超音波分散層を形成すると共に、該振動子の収
納ケースの外表面には、圧電セラミックス振動子による
発熱を放散させるための放熱フィンを設けた構成とする
ことを特徴としている。
は前記課題を達成するために成されたものであり、高周
波電流により駆動され、超音波を放射する圧電セラミッ
クス振動子と、この圧電セラミックス振動子の超音波放
射面側を開口部に外向きに取り付けた収納ケースより成
り、前記収納ケースの圧電セラミックス振動子と対向す
る面には圧電セラミックス振動子から到来する超音波を
分散する超音波分散層を形成すると共に、該振動子の収
納ケースの外表面には、圧電セラミックス振動子による
発熱を放散させるための放熱フィンを設けた構成とする
ことを特徴としている。
【０００９】また本発明の超音波発生装置はさらに収納
ケースに取り付けられた圧電セラミックス振動子と収納
ケースとの間には、圧電セラミックス振動子からの発熱
を収納ケースに対して熱伝達する熱伝導グリースを充填
させるように構成することを特徴としている。
ケースに取り付けられた圧電セラミックス振動子と収納
ケースとの間には、圧電セラミックス振動子からの発熱
を収納ケースに対して熱伝達する熱伝導グリースを充填
させるように構成することを特徴としている。
【００１０】
【作用】本発明に係る超音波発生装置は、前記のように
圧電セラミックス振動子を収納するケースの圧電セラミ
ックス振動子と対向する面には、圧電セラミックス振動
子から到来する超音波を分散する例えば断面波形溝状の
超音波分散層が形成され、またケースの外表面には、圧
電セラミックス振動子による発熱を放散させるための放
熱フィンが設けられているので、超音波分散層並びに放
熱フィンとの作用により、圧電セラミックス振動子にお
ける発熱を効果的に発散させることができる。また本発
明に係る超音波発生装置は、さらに圧電セラミックス振
動子と、収納ケースとの間に、圧電セラミックス振動子
からの発熱を収納ケースに対して熱伝達する熱伝導グリ
ースを充填したので、圧電セラミックス振動子に放熱効
率をより向上させることが可能となり、圧電セラミック
ス振動子の超音波パワーの変換効率を適正な状態に保持
させることができる。
圧電セラミックス振動子を収納するケースの圧電セラミ
ックス振動子と対向する面には、圧電セラミックス振動
子から到来する超音波を分散する例えば断面波形溝状の
超音波分散層が形成され、またケースの外表面には、圧
電セラミックス振動子による発熱を放散させるための放
熱フィンが設けられているので、超音波分散層並びに放
熱フィンとの作用により、圧電セラミックス振動子にお
ける発熱を効果的に発散させることができる。また本発
明に係る超音波発生装置は、さらに圧電セラミックス振
動子と、収納ケースとの間に、圧電セラミックス振動子
からの発熱を収納ケースに対して熱伝達する熱伝導グリ
ースを充填したので、圧電セラミックス振動子に放熱効
率をより向上させることが可能となり、圧電セラミック
ス振動子の超音波パワーの変換効率を適正な状態に保持
させることができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明に係る超音波発生装置の実施例
について、図面を参照して説明する。図１は本発明の超
音波発生装置の一実施例を示したものであり、図１
（ａ）は正面図で示しており、また図１（ｂ）はその中
央部分の側断面図で示している。まず図１（ｂ）におい
て、圧電セラミックス振動子１０は、共振周波数が１〜
２ＭＨZ の厚み振動を有する凹面形状に成されている。
そして振動子１０の両面には、一対の給電電極膜１０
ａ，１０ｂが蒸着等の手段により形成されている。一
方、圧電セラミックス振動子１０の超音波放射面側（図
中凹面側）には、接着層１１を介して整合層（マッチン
グ層）としての石英板１２が接合されている。整合層を
構成する石英ガラスは、その熱膨張係数が圧電セラミッ
クスのそれとほぼ同等であり、接着層１１を構成する接
着剤は耐高温度特性を有するエポキシ樹脂系接着剤が使
用される。
について、図面を参照して説明する。図１は本発明の超
音波発生装置の一実施例を示したものであり、図１
（ａ）は正面図で示しており、また図１（ｂ）はその中
央部分の側断面図で示している。まず図１（ｂ）におい
て、圧電セラミックス振動子１０は、共振周波数が１〜
２ＭＨZ の厚み振動を有する凹面形状に成されている。
そして振動子１０の両面には、一対の給電電極膜１０
ａ，１０ｂが蒸着等の手段により形成されている。一
方、圧電セラミックス振動子１０の超音波放射面側（図
中凹面側）には、接着層１１を介して整合層（マッチン
グ層）としての石英板１２が接合されている。整合層を
構成する石英ガラスは、その熱膨張係数が圧電セラミッ
クスのそれとほぼ同等であり、接着層１１を構成する接
着剤は耐高温度特性を有するエポキシ樹脂系接着剤が使
用される。
【００１２】このエポキシ樹脂系接着剤は１５０℃程度
の高温度の雰囲気で振動子１０および石英板１２を接着
しても、両者との熱膨張係数が近いため、接着後に圧電
セラミックス振動子１０に対して接着による歪みが残留
せず、振動子１０に対して正規の圧電振動特性を発揮さ
せることができる。また整合層としての石英板１２の厚
さは、圧電セラミックス振動子１０により発生する超音
波の波長に対して、ｎ／２波長（ｎは自然数）に成され
ている。これにより超音波の減衰が押さえられ、効率的
な音響放出が達成される。
の高温度の雰囲気で振動子１０および石英板１２を接着
しても、両者との熱膨張係数が近いため、接着後に圧電
セラミックス振動子１０に対して接着による歪みが残留
せず、振動子１０に対して正規の圧電振動特性を発揮さ
せることができる。また整合層としての石英板１２の厚
さは、圧電セラミックス振動子１０により発生する超音
波の波長に対して、ｎ／２波長（ｎは自然数）に成され
ている。これにより超音波の減衰が押さえられ、効率的
な音響放出が達成される。
【００１３】以上のように構成された振動ユニットはア
ルミニウムにより形成された収納ケース２０の開口部２
０ａに圧電セラミックス振動子１０の超音波放射面側
（凹面側）が外向きになるように取り付けられている。
収納ケース２０の開口部２０ａに対する振動ユニットの
取り付け手段としては、整合層としての石英板１２の周
縁をエポキシ樹脂系接着剤による接着層２１によって収
納ケース２０の開口端縁に取り付けられる。
ルミニウムにより形成された収納ケース２０の開口部２
０ａに圧電セラミックス振動子１０の超音波放射面側
（凹面側）が外向きになるように取り付けられている。
収納ケース２０の開口部２０ａに対する振動ユニットの
取り付け手段としては、整合層としての石英板１２の周
縁をエポキシ樹脂系接着剤による接着層２１によって収
納ケース２０の開口端縁に取り付けられる。
【００１４】一方、収納ケース２０の圧電セラミックス
振動子１０と対向する面は圧電セラミックス振動子１０
の湾曲形状に沿った形で凹面形状に成形されており、セ
ラミックス振動子１０から到来する超音波を分散する超
音波分散層２０ｂが形成されている。この超音波分散層
２０ｂは例えば断面波形溝状に形成されており、この不
規則な波形溝状の表面がセラミックス振動子１０から到
来する超音波を不規則な方向に反射させる。この超音波
分散層２０ｂはその断面形状は図に示したような例に限
られるものではなく、振動子１０から到来する超音波を
不規則に反射し得る形状に成されれば良い。
振動子１０と対向する面は圧電セラミックス振動子１０
の湾曲形状に沿った形で凹面形状に成形されており、セ
ラミックス振動子１０から到来する超音波を分散する超
音波分散層２０ｂが形成されている。この超音波分散層
２０ｂは例えば断面波形溝状に形成されており、この不
規則な波形溝状の表面がセラミックス振動子１０から到
来する超音波を不規則な方向に反射させる。この超音波
分散層２０ｂはその断面形状は図に示したような例に限
られるものではなく、振動子１０から到来する超音波を
不規則に反射し得る形状に成されれば良い。
【００１５】また圧電セラミックス振動子１０と、収納
ケース２０との空間部には、熱伝導グリース２２が充填
されており、この熱伝導グリース２２によって圧電セラ
ミックス振動子１０からの発熱を収納ケース２０に対し
て効率よく熱伝達されるよう構成されている。そして収
納ケース２０の前記開口部２０ａとは反対面には、複数
の放熱フィン２０ｃが一体に形成されている。図示例に
おいては中央から外側に向けて略等間隔に７枚のリング
状のフィンを同心円状に配列している。
ケース２０との空間部には、熱伝導グリース２２が充填
されており、この熱伝導グリース２２によって圧電セラ
ミックス振動子１０からの発熱を収納ケース２０に対し
て効率よく熱伝達されるよう構成されている。そして収
納ケース２０の前記開口部２０ａとは反対面には、複数
の放熱フィン２０ｃが一体に形成されている。図示例に
おいては中央から外側に向けて略等間隔に７枚のリング
状のフィンを同心円状に配列している。
【００１６】一方、前記圧電セラミックス振動子１０の
超音波放射面の裏面側の給電電極膜１０ａには、給電用
リード線１３の一端が半田付けによって接続され、該給
電用リード線１３の他端は収納ケース２０を貫通する導
出孔２０ｄを通して収納ケース２０の外部に導出される
ように成されている。尚、リード線１３の他端は収納ケ
ース２０にＢＮＣ（高周波用）コネクタ（図示せず）を
固定し、ＢＮＣコネクタの端子に半田付けにより固定す
る構造としても良い。
超音波放射面の裏面側の給電電極膜１０ａには、給電用
リード線１３の一端が半田付けによって接続され、該給
電用リード線１３の他端は収納ケース２０を貫通する導
出孔２０ｄを通して収納ケース２０の外部に導出される
ように成されている。尚、リード線１３の他端は収納ケ
ース２０にＢＮＣ（高周波用）コネクタ（図示せず）を
固定し、ＢＮＣコネクタの端子に半田付けにより固定す
る構造としても良い。
【００１７】そして整合層としての石英板１２の圧電セ
ラミックス振動子１０に対向する面には、スパッタリン
グ等の手段により薄膜導電層１４が形成されている。そ
して薄膜導電層１４と圧電セラミックス振動子１０の超
音波放射面側の給電電極膜１０ｂとの間に介在する接着
層１１の一部に接触部を形成し、この接触部を介して給
電電極膜１０ｂと薄膜導電層１４とが導通されるよう成
されている。さらに石英板１２に形成された薄膜導電層
１４は、その周縁で前記アルミニューム性の収納ケース
２０の開口部２０ａでケース２０に接触し、基準電位点
（電気的グランド）を形成している。従って収納ケース
２０と前記給電用リード線１３の他端との間に駆動用高
周波電流を供給することにより、圧電セラミックス振動
子１０は、この高周波電流によって駆動され、超音波放
射面より超音波を発生することになる。
ラミックス振動子１０に対向する面には、スパッタリン
グ等の手段により薄膜導電層１４が形成されている。そ
して薄膜導電層１４と圧電セラミックス振動子１０の超
音波放射面側の給電電極膜１０ｂとの間に介在する接着
層１１の一部に接触部を形成し、この接触部を介して給
電電極膜１０ｂと薄膜導電層１４とが導通されるよう成
されている。さらに石英板１２に形成された薄膜導電層
１４は、その周縁で前記アルミニューム性の収納ケース
２０の開口部２０ａでケース２０に接触し、基準電位点
（電気的グランド）を形成している。従って収納ケース
２０と前記給電用リード線１３の他端との間に駆動用高
周波電流を供給することにより、圧電セラミックス振動
子１０は、この高周波電流によって駆動され、超音波放
射面より超音波を発生することになる。
【００１８】次に直径６０ｍｍで凹面形状の曲率（Ｒ）
７０ｍｍ、且つ厚み振動の共振周波数が１．５ＭＨZ の
圧電セラミックス振動子１０を制作し、この圧電セラミ
ックス振動子１０を、直径７０ｍｍで、圧電セラミック
ス振動子の曲率に一致させた整合層としての石英板１２
に対して１５０〜１８０℃で硬化するエポキシ樹脂系接
着剤を用いて接着した。尚、石英板１２の厚さは１／２
λの波長で振動するように２ｍｍとした。このような構
成の振動ユニットをアルミニュームによる収納ケース２
０に対して図１に示すように、エポキシ樹脂系接着剤に
よる接着層２１によって固定した。一方、収納ケース２
０のセラミックス振動子１０に対向する面は、セラミッ
クス振動子１０の背面曲率と同曲率に加工し、さらに超
音波分散層２０ｂとして深さ０．５〜１．０ｍｍの断面
波形溝（断面Ｖ状）を同心円状に一様に加工した。
７０ｍｍ、且つ厚み振動の共振周波数が１．５ＭＨZ の
圧電セラミックス振動子１０を制作し、この圧電セラミ
ックス振動子１０を、直径７０ｍｍで、圧電セラミック
ス振動子の曲率に一致させた整合層としての石英板１２
に対して１５０〜１８０℃で硬化するエポキシ樹脂系接
着剤を用いて接着した。尚、石英板１２の厚さは１／２
λの波長で振動するように２ｍｍとした。このような構
成の振動ユニットをアルミニュームによる収納ケース２
０に対して図１に示すように、エポキシ樹脂系接着剤に
よる接着層２１によって固定した。一方、収納ケース２
０のセラミックス振動子１０に対向する面は、セラミッ
クス振動子１０の背面曲率と同曲率に加工し、さらに超
音波分散層２０ｂとして深さ０．５〜１．０ｍｍの断面
波形溝（断面Ｖ状）を同心円状に一様に加工した。
【００１９】また圧電セラミックス振動子１０と超音波
分散層２０ｂとの間の空間は約０．５ｍｍ程度と成し、
その空間部には絶縁性の熱伝導グリース２２を充填封入
した。また収納ケース２０に設けられる放熱フィン２０
ｃは、高さ約１０ｍｍとし、中央から外側に向けて略等
間隔に同心円状に配列された７枚のリング状のフィンの
厚さはそれぞれ１．５ｍｍとした。この様に形成された
本発明の超音波発生装置と、放熱フィンを形成しない超
音波発生装置との比較を行った。
分散層２０ｂとの間の空間は約０．５ｍｍ程度と成し、
その空間部には絶縁性の熱伝導グリース２２を充填封入
した。また収納ケース２０に設けられる放熱フィン２０
ｃは、高さ約１０ｍｍとし、中央から外側に向けて略等
間隔に同心円状に配列された７枚のリング状のフィンの
厚さはそれぞれ１．５ｍｍとした。この様に形成された
本発明の超音波発生装置と、放熱フィンを形成しない超
音波発生装置との比較を行った。
【００２０】図２は１．５ＭＨZ の高周波電力を７０Ｗ
／ｃｍ2 の割合で印加した場合の時間経過に伴う音響出
力（超音波放射面側の焦点におけるレベル）の変化を測
定したものである。なお測定は人体を想定して振動子の
音響放射面、すなわち超音波放射面側を直接水と接触さ
せて水中にて測定を行った。この結果、音響出力（超音
波出力）については、本発明の超音波発生装置（特性
Ａ）は連続６０秒の時間における音響出力のレベル低下
は殆ど見られず、これに対して放熱フィンを設けない超
音波発生装置（特性Ｂ）は約２０秒駆動後において、２
ｄＢ程度の音響出力のレベル低下が見られた。これは、
圧電セラミックス振動子の内部発熱による圧電特性、お
よび誘電特性の変化によるものと考えられる。
／ｃｍ2 の割合で印加した場合の時間経過に伴う音響出
力（超音波放射面側の焦点におけるレベル）の変化を測
定したものである。なお測定は人体を想定して振動子の
音響放射面、すなわち超音波放射面側を直接水と接触さ
せて水中にて測定を行った。この結果、音響出力（超音
波出力）については、本発明の超音波発生装置（特性
Ａ）は連続６０秒の時間における音響出力のレベル低下
は殆ど見られず、これに対して放熱フィンを設けない超
音波発生装置（特性Ｂ）は約２０秒駆動後において、２
ｄＢ程度の音響出力のレベル低下が見られた。これは、
圧電セラミックス振動子の内部発熱による圧電特性、お
よび誘電特性の変化によるものと考えられる。
【００２１】また、図３は１．５ＭＨZ の高周波電力を
２５Ｗ／ｃｍ2 、５０Ｗ／ｃｍ2 、および７０Ｗ／ｃｍ
2 印加した場合のそれぞれ３０秒後における本発明の超
音波発生装置（特性Ｃ）と放熱フィンを設けない超音波
発生装置（特性Ｄ）における各圧電セラミックス振動子
の表面温度を測定したものである。本発明の構成による
と、圧電セラミックス振動子の表面温度は測定周囲温度
２５℃（特性Ｅ）に対して５０℃程度に保持され、本発
明の有効性が検証された。従って、大電力の入力による
圧電セラミックス振動子の表面温度の上昇を効果的に押
さえることが可能となり、圧電セラミックス振動子を高
い音響変換効率の状態で駆動させることが可能となっ
た。
２５Ｗ／ｃｍ2 、５０Ｗ／ｃｍ2 、および７０Ｗ／ｃｍ
2 印加した場合のそれぞれ３０秒後における本発明の超
音波発生装置（特性Ｃ）と放熱フィンを設けない超音波
発生装置（特性Ｄ）における各圧電セラミックス振動子
の表面温度を測定したものである。本発明の構成による
と、圧電セラミックス振動子の表面温度は測定周囲温度
２５℃（特性Ｅ）に対して５０℃程度に保持され、本発
明の有効性が検証された。従って、大電力の入力による
圧電セラミックス振動子の表面温度の上昇を効果的に押
さえることが可能となり、圧電セラミックス振動子を高
い音響変換効率の状態で駆動させることが可能となっ
た。
【００２２】尚、以上説明した実施例は、圧電セラミッ
クス振動子として超音波放射面側を凹面形状に成された
ものについて示したが圧電セラミックス振動子として平
面状のものを使用するものにおいても同様の作用効果が
期待できる。また放熱フィンをファンによって強制空冷
することにより、圧電セラミックス振動子の表面温度を
より低く保持させることと、装置の小型化が期待でき
る。ファンによる強制空冷を施す場合には、同心円状に
配列されたフィンの一部に切り欠きを施し、空気の流れ
が円滑になるように配慮すれば、より圧電セラミックス
振動子に対する冷却効果の増大が見込まれる。
クス振動子として超音波放射面側を凹面形状に成された
ものについて示したが圧電セラミックス振動子として平
面状のものを使用するものにおいても同様の作用効果が
期待できる。また放熱フィンをファンによって強制空冷
することにより、圧電セラミックス振動子の表面温度を
より低く保持させることと、装置の小型化が期待でき
る。ファンによる強制空冷を施す場合には、同心円状に
配列されたフィンの一部に切り欠きを施し、空気の流れ
が円滑になるように配慮すれば、より圧電セラミックス
振動子に対する冷却効果の増大が見込まれる。
【００２３】
【発明の効果】以上の説明で明らかなとおり、本発明に
係る超音波発生装置は、圧電セラミックス振動子を収納
するケースに、圧電セラミックス振動子から到来する超
音波を分散する例えば断面波形溝状の超音波分散層を形
成し、またケースの外表面には、圧電セラミックス振動
子による発熱を放散させるための放熱フィンを設けるよ
うにしたので、超音波分散層並びに放熱フィンとの作用
により、圧電セラミックス振動子における発熱を効果的
に発散させることができる。従って、圧電セラミックス
振動子の超音波パワーの変換効率を適正な状態に保持さ
せることができる。また本発明に係る超音波発生装置
は、さらに圧電セラミックス振動子と、収納ケースとの
間に、圧電セラミックス振動子からの発熱を収納ケース
に対して熱伝達する熱伝導グリースを充填したので、圧
電セラミックス振動子の放熱作用をより増強させること
が可能となる。
係る超音波発生装置は、圧電セラミックス振動子を収納
するケースに、圧電セラミックス振動子から到来する超
音波を分散する例えば断面波形溝状の超音波分散層を形
成し、またケースの外表面には、圧電セラミックス振動
子による発熱を放散させるための放熱フィンを設けるよ
うにしたので、超音波分散層並びに放熱フィンとの作用
により、圧電セラミックス振動子における発熱を効果的
に発散させることができる。従って、圧電セラミックス
振動子の超音波パワーの変換効率を適正な状態に保持さ
せることができる。また本発明に係る超音波発生装置
は、さらに圧電セラミックス振動子と、収納ケースとの
間に、圧電セラミックス振動子からの発熱を収納ケース
に対して熱伝達する熱伝導グリースを充填したので、圧
電セラミックス振動子の放熱作用をより増強させること
が可能となる。
【図１】本発明の超音波発生装置の構成を示した正面
図、および中央断面図である。
図、および中央断面図である。
【図２】図１に示す装置の音響出力特性を示した特性図
である。
である。
【図３】図１に示す装置の圧電セラミックス振動子の表
面温度の測定結果を示す特性図である。
面温度の測定結果を示す特性図である。
【図４】超音波発生装置を用いて診断または治療を行う
状態を示した断面図である。
状態を示した断面図である。
１０ 圧電セラミックス振動子 １０ａ，１０ｂ 給電電極膜 １１ 接着層 １２ 石英板 １３ 給電用リード線 １４ 薄膜導電層 ２０ 収納ケース ２０ａ 開口部 ２０ｂ 超音波分散層 ２０ｃ 放熱フィン ２０ｄ 導出孔 ２１ 接着層 ２２ 熱伝導グリース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相田 聡 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝研究開発センタ−内
Claims (5)
- 【請求項１】 高周波電流により駆動され、超音波を放
射する圧電セラミックス振動子と、この圧電セラミック
ス振動子の超音波放射面側を開口部に外向きに取り付け
た収納ケースより成り、前記収納ケースの圧電セラミッ
クス振動子と対向する面には圧電セラミックス振動子か
ら到来する超音波を分散する超音波分散層を形成すると
共に、該振動子の収納ケースの外表面には、圧電セラミ
ックス振動子による発熱を放散させるための放熱フィン
を設けたことを特徴とする超音波発生装置。 - 【請求項２】 前記収納ケースに取り付けられた圧電セ
ラミックス振動子と、収納ケースとの間には、圧電セラ
ミックス振動子からの発熱を収納ケースに対して熱伝達
する熱伝導グリースを充填させたことを特徴とする請求
項１に記載の超音波発生装置。 - 【請求項３】 前記収納ケースの開口部に取り付けられ
た圧電セラミックス振動子の超音波放射面側には、整合
層として石英板を粘着したことを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の超音波発生装置。 - 【請求項４】 前記圧電セラミックス振動子には、その
両面に一対の給電電極膜が備えられ、また整合層として
の石英板の圧電セラミックス振動子に対向する面には薄
膜導電層が形成され、圧電セラミックス振動子の超音波
放射面側の給電電極膜は前記薄膜導電層に接触し、且つ
薄膜導電層の一部が導電性の収納ケースに接触するよう
構成したことを特徴とする請求項３に記載の超音波発生
装置。 - 【請求項５】 前記圧電セラミックス振動子には、その
両面に一対の給電電極膜が備えられ、圧電セラミックス
振動子の超音波放射面の裏面側の給電電極膜には給電用
リード線の一端が接続され、該給電用リード線の他端は
収納ケースを貫通する導出孔を通して収納ケースの外部
に導出されるように成されたことを特徴とする請求項１
乃至４のいずれかに記載の超音波発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6315979A JPH08140973A (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | 超音波発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6315979A JPH08140973A (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | 超音波発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08140973A true JPH08140973A (ja) | 1996-06-04 |
Family
ID=18071887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6315979A Pending JPH08140973A (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | 超音波発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08140973A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100798771B1 (ko) * | 1998-08-04 | 2008-01-29 | 독토르 힐셔 게엠베하 | 초음파 변환기의 냉각 시스템 |
| KR101018626B1 (ko) * | 2008-07-22 | 2011-03-03 | 주식회사 휴먼스캔 | 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS61268238A (ja) * | 1985-05-24 | 1986-11-27 | 横河メディカルシステム株式会社 | 超音波診断装置用探触子 |
| JPS62160914U (ja) * | 1986-03-31 | 1987-10-13 | ||
| JPS63144697A (ja) * | 1986-12-08 | 1988-06-16 | Nec Corp | 送受波器 |
| JPH0261312U (ja) * | 1988-10-28 | 1990-05-08 | ||
| JPH03151952A (ja) * | 1989-11-08 | 1991-06-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波治療装置 |
| JPH0429499A (ja) * | 1990-05-23 | 1992-01-31 | Fuosutekusu Kk | 水中用電気音響変換器 |
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| JPH04282138A (ja) * | 1991-03-08 | 1992-10-07 | Terumo Corp | 超音波深触子 |
| WO1994006380A1 (en) * | 1992-09-16 | 1994-03-31 | Hitachi, Ltd. | Ultrasonic irradiation apparatus and processor using the same |
| JPH06154232A (ja) * | 1992-11-25 | 1994-06-03 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 衝撃波発生源 |
-
1994
- 1994-11-25 JP JP6315979A patent/JPH08140973A/ja active Pending
Patent Citations (11)
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| KR101018626B1 (ko) * | 2008-07-22 | 2011-03-03 | 주식회사 휴먼스캔 | 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040823 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041216 |