JPH09288095A - 超音波探触子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、シース先端部材が原因の画像精度
の劣化を最小限に抑えたミラー反射型の超音波課触子を
提供する。 【解決手段】 可撓性のシース１３内にミラー反射型の
超音波トランスデューサ１９を設け、その周囲に超音波
伝達媒体１４を充填し、超音波を走査することにより超
音波画像を得る超音波探触子において、前記超音波伝達
媒体１４を充填した前記シース先端部の超音波トランス
デューサ１９側の封止部材１７の端面形状を、前記シー
ス１３の軸に対して垂直平面以外の形状としたことを特
徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波探触子に関
し、より詳しくは、医療用、又は、非破壊検査等の超音
波画像診断装置に用いられるミラー反射型の超音波探触
子の先端構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】超音波探触子は、被観察物質へ超音波ビ
ームを放射する直視型と、シース内に設けたミラーによ
り超音波を反射させ被観察物質へ超音波ビームを放射す
るミラー反射型に大別することができる。

【０００３】ミラー反射型の超音波探触子は、超音波パ
ルスを発信してから被観察物質に到達するまでの時間を
稼げるため、シース直近からの観察が可能となることは
公知である。

【０００４】従来例である図７に示したミラー反射型の
超音波探触子は、ミラー１５単独、又は超音波トランス
デューサ１９とミラー１５を一体とし、回転自在に設け
て、これらを回転駆動部から延在するフレキシブルシャ
フト等を介して、回動させながらメカニカルスキャンす
る。

【０００５】この種の超音波探触子では、超音波トラン
スデューサ１９若しくはミラー１５がハウジング１１を
介して支持され、ハウジング１１の一端にはフレキシブ
ルシャフトが連結され、このフレキシブルシャフトはこ
れらを包囲するシース１３とともに超音波探触子の後端
に位置するコネクタ部まで延在している。

【０００６】前記シース１３の内部には、超音波伝達媒
体１４として、流動パラフィンや、プロピレングリコー
ル、生理食塩水、ゼラチン水溶液、カルボキシメチルセ
ルロースのナトリウム誘導体の水溶液、高級アルコール
等が充填される。

【０００７】前記超音波伝達媒体１４は、超音波の伝達
を効率よく行う働きと、シース１３内のフレキシブルシ
ャフトの動作が円滑となるような澗滑剤としての働きを
兼ねている。この超音波伝達媒体１４の封入は、シース
１３の先端若しくは後端から行われ、シース１３の先端
部は栓を接着固定する方法の場合、図７に示すように円
柱状の封止部材１７で封止するようにしていた。

【０００８】この超音波探触子は、圧電セラミックス
１、表面電極２、表面電極３を具備する圧電素子４にパ
ルサ（図示せず）から百乃至数百ボルト程度の電圧の駆
動パルスを印加することで、前記圧電素子４を逆圧電効
果により急速に変形し、これにより励起された超音波パ
ルスは、音響整合層５、若しくは音響レンズを経て、超
音波伝達媒体１４に伝わり、ミラー１５で反射して経路
２０で示すようにシース１３外へ発信される。尚、図７
中、７、８は配線、９は樹脂、１０は接着剤である。

【０００９】また、発信された超音波パルスは、医療用
途に関しては体内の各組織の界面において、また非破壊
検査用に関しては被測定物内部の傷等の非連続部から反
射された後に、上記ミラー１５、音響整合層５若しくは
音響レンズを経て圧電素子４に再入射し、これを振動さ
せる。この機械的振動圧電効果により電気信号に変換さ
れ、観測装置（図示せず）によって画像化される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ミラー反射型の超音波
探触子の中で、超音波トランスデューサ１９よりシース
１３の先端部へ向かって放射される型の超音波探触子で
は、超音波トランスデューサ１９から放射される超音波
のうち、ミラー１５に反射せずにシース１３とミラー１
５等のハウジング１１内の構成部材の間を抜けていく超
音波が必ず存在する。

【００１１】この先端部へ漏れ出た超音波は、超音波伝
達媒体１４中を伝わり、シース１３先端の封止部材１７
で一部反射し、一部は透過して反対側の端面にて反射若
しくは接触する部材中に伝達される。そして、反射して
再びシース１３とミラー１５等の構成部材の間を抜け、
一部は超音波トランスデューサ１９にまで達する。

【００１２】この超音波トランスデューサ１９に達した
超音波は、画像化した際にノイズとして表れてしまうと
いう不具合が発生する。

【００１３】また、超音波トランスデューサ１９の音響
放射面と接する超音波伝達媒体１４として用いられてき
たもののうち、水や各種水溶液は超音波トランスデュー
サ１９を構成する樹脂９にダメージを与え経年変化を大
きくするとともに、防水対策を施す必要があり超音波探
触子の価格アップにつながっていた。

【００１４】そして、上述した他に使われてきた流動パ
ラフィン、高級アルコールは減衰率が大きいか、若しく
は水や生理食塩水等を含めて、超音波探触子の回転性を
良くする適度な粘性が得られず、さらには、カルボキシ
メチルセルロースのナトリウム誘導体の水溶液のように
水溶性とするために、圧電セラミックスを劣化させるア
ルカリ金属、アルカリ土類金属を導入するため、歳月と
ともにＰＴ系で代表される圧電素子４では、破壊に至る
という不具合が発生していた。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するためになされたものであり、シース先端部材
が原因の画像精度の劣化を最小限に抑えたミラー反射型
の超音波課触子を提供することを目的とする。また、本
発明は、適度な粘性を持ち回転性の向上が図れる超音波
伝達媒体を備えた超音波探触子を提供することを目的と
する。

【００１６】請求項１記載の発明は、可撓性のシース内
にミラー反射型の超音波トランスデューサを設け、その
周囲に超音波伝達媒体を充填し、超音波を走査すること
により超音波画像を得る超音波探触子において、前記超
音波伝達媒体を充填した前記シース先端部の超音波トラ
ンスデューサ側の封止部材の端面形状を、前記シースの
軸に対して垂直平面以外の形状としたことを特徴とする
ものである。

【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の超
音波探触子において、前記超音波伝達媒体を充填した前
記シース先端部の封止部材の両端面形状を、前記シース
の軸に対して垂直平面以外の形状としたことを特徴とす
るものである。

【００１８】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の超音波探触子において、前記超音波伝達媒体を充填
した前記シース先端部の封止部材は、前記超音波伝達媒
体の音響インピーダンスと、前記シースの音響インピー
ダンスとの間の音響インピーダンスを持つ樹脂材料から
なることを特徴とするものである。

【００１９】請求項４記載の発明は、請求項１又は２記
載の超音波探触子において、前記超音波伝達媒体を充填
した前記シース先端部の封止部材の端面に、前記超音波
伝達媒体の音響インピーダンスと、前記封止部材の音響
インピーダンスとの間の音響インピーダンスを持つ樹脂
を付与したことを特徽とするものである。

【００２０】請求項５記載の発明は、少なくとも圧電素
子と音響整合層と背面負荷材からなる超音波トランスデ
ューサと、前記超音波トランスデューサと超音波伝達媒
体を包含するシースとからなる超音波探触子において、
前記超音波トランスデューサの音響放射面と接する超音
波伝達媒体に、ポリビニルアルコール系の高分子若しく
は高分子架橋体と水との混合物を用いたことを特徴とす
るものである。

【００２１】請求項５記載の発明は、少なくとも圧電素
子と音響整合層と背面負荷材からなる超音波トランスデ
ューサと、前記超音波トランスデューサと超音波伝達媒
体を包含するシースとからなる超音波探触子において、
前記超音波トランスデューサの音響放射面と接する超音
波伝達媒体に、ポリビニルピロリドン系の高分子若しく
は高分子架橋体と水との混合物を用いたことを特徴とす
るものである。

【００２２】請求項１、２に係る発明は、可撓性シース
内にミラー反射型の超音波トランスデューサを設け、そ
の周囲に超音波伝達媒体を充満させ、超音波を走査する
ことにより超音波画像を得る超音波探触子において、超
音波伝達媒体を充填した前記シース先端部の封止部材の
端面形状を、少なくとも超音波トランスデューサ側は、
前記シースの軸に対して垂直平面以外の形状とし、超音
波トランスデューサから放射される超音波のうち、ミラ
ーに反射せずにシースとミラー等のハウジング構成部材
との間を抜け出てきた超音波をシース外へ放射し、封止
部材で反射し再びシースとミラー等の構成部材の間を抜
け、超音波トランスデューサにまで達する超音波を減少
させ、画像化した際にノイズとして表れる成分を少なく
する。

【００２３】請求項３に係る発明は、前記超音波探触子
において、前記超音波伝達媒体を充填した前記シース先
端部の封止部材は、前記超音波伝達媒体の音響インピー
ダンスと、前記シースの音響インピーダンスとの間の音
響インピーダンスを持つ樹脂材料を使用することで、シ
ース先端部に漏れ出てきた超音波を効率的にシース外へ
放射し、封止部材で反射し再びシースとミラー等の構成
部材の間を抜け、超音波トランスデューサにまで達する
超音波を減少させ、画像化した際にノイズとして表れて
しまう成分を少なくする。

【００２４】請求項４に係る発明は、請求項１、２記載
の超音波探触子において、前記超音波伝達媒体を充填し
た前記シース先端部の封止部材の端面に、前記超音波伝
達媒体の音響インビーダンスと、前記封止部材の音響イ
ンピーダンスとの間の音響インピーダンスをもつ樹脂を
コーティングし、シース先端部に漏れ出てきた超音波を
効率的にシース外へ放射し、封止部材で反射し再びシー
スとミラー等の構成部材の間を抜け、超音波トランスデ
ューサにまで達する超音波を減少させ、画像化した際に
リング状のノイズとして表れるノイズ成分を少なくす
る。

【００２５】請求項５に係る発明は、少なくとも圧電素
子と音響整合層と背面負荷材からなる超音波トランスデ
ューサと、前記超音波トランスデューサと超音波伝達媒
体を包含するシースからなる超音波探触子において、前
記超音波トランスデューサの音響放射面と接する超音波
伝達媒体に、ポリビニルアルコール系の高分子若しくは
高分子架橋体と水との混合物を用い粘度調整を行うた
め、観測時の回転性と感度の両立が図れる。

【００２６】請求項６に係る発明は、少なくとも圧電素
子と音響整合層と背面負荷材からなる超音波トランスデ
ューサと、前記超音波トラシスデューサと超音波伝達媒
体を包含するシースからなる超音波探触子において、前
記超音波トランスデューサの音響放射面と接する超音波
伝達媒体に、ポリビニルピロリドン系の高分子若しくは
高分子架橋体と水との混合物を用い粘度調整を行うた
め、観測時の回転性と感度の両立が図れる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、本発明に
係る超音波探触子の実施の形態を説明する。

【００２８】［実施の形態１］ ［構成］図１乃至図３を参照して本発明に係る超音波探
触子の実施の形態１について説明する。図１は実施の形
態１の超音波探触子の全体構成を示す概略図、図２は実
施の形態１の超音波探触子における先端部を示す断面
図、図３は実施の形態１の超音波探触子における種々の
封止部材を示す説明図である。また、実施の形態１及び
後述する実施の形態３乃至４においては、図７に示す従
来例と同一の要素には同一の符号を付して示す。

【００２９】本実施の形態１の超音波探触子は、図１に
示すように、ポリエチレン製やテフロン製のチューブか
らなるシース１３中に、超音波トランスデューサ１９が
組み込まれたミラー１５付きのハウジング１１が、回転
を伝えるためのフレキシブルシャフト２３に接合された
状態で嵌装されている。

【００３０】前記シース１３とハウジング１１、そして
フレキシブルシャフト２３等の空間には、超音波伝達媒
体１４として、５ｗｔ％のポリビニルアルコールの水溶
液が封入されており、また、コネクタ２４の部分では水
密性が確保されている。

【００３１】前記超音波探触子により得られる実際の画
像の観察は、着脱自在の構成のコネクタ２４を図示しな
い画像の観測装置に接続して行われる。

【００３２】超音波探触子の先端部の構造は、図２に示
すように、シース１３内に導波路の役割を持つ金属製の
ハウジング１１が設けられ、このハウジング１１に音響
整合層５、圧電素子４、背面負荷材６等を有する超音波
トランスデューサ１９が接着固定されている。

【００３３】前記超音波トランスデューサ１９は、圧電
セラミックス板１、この圧電セラミックス板１に設けら
れたＧＮＤ側の電極３、＋側の電極２よりなる圧電素子
４、音響整合層５、背面負荷材６から構成されており、
配線は超音波トランスデューサ１９の側面部に付与した
配線７、８によりフレキシブルシャフト２３中にある同
軸ケーブルと結線されている。尚、配線７、８の極性は
音響整合層５のある音響放射面側がＧＮＤとなるように
なっている。また、超音波トランスデューサ１９はハウ
ジング１１に接着剤１０で固定し、周囲に封止部材９を
付与している。

【００３４】この超音波トランスデューサ１９の音響整
合層５側から超音波がシース１３の先端部の方向へ発信
され、ハウジング１１に固定されたミラー１５により向
きを変えられた超音波パルスがハウジング１１の切り欠
き部１８から経路２０を経て観察対象物の方ヘ反射され
る。

【００３５】尚、シース１３の先端部は、このシース１
３内に超音波伝達媒体１４である水を封入した後、ハウ
ジング１１側を円錐形状としたシリコンゴム製の封止部
材１７を押し込み封止した後、シース１３を加熱溶着し
て作製した。

【００３６】このような先端加工を施したシース１３
に、超音波トランスデューサ１９を組み込んだハウジン
グ１１付きのフレキシブルシャフト２３を挿入し、コネ
クタ２４の部分で水密性を確保しつつ封止し超音波探触
子を作製した。

【００３７】そして、超音波トランスデューサ１９に使
用した圧電素子４は、銀焼き付け電極製で、中心周波数
２０ＭＨｚ、サイズが０．６×０．６ｍｍのものを使用
した。また音響整合層５は、樹脂をマトリックスとし、
このマトリックス中にフィラーを分散させたもので構成
した。具体的には、粉体としてはカルシア粉体を、マト
リックスとしてはエポキシ系熱硬化性樹脂を使用した。
また、背面負荷材６にはジルコニア粉をエポキシ樹脂に
分散させたものを使用した。

【００３８】［作用］上記構成の超音波探触子から発振
される超音波の伝達方向は、図２中に示した経路２０及
び２１に示すようである。超音波トランスデューサ１９
の音響整合層５から放射され、ミラー１５に反射せずシ
ース１３に反射した成分は、経路２１で示したようにシ
ース１３の先端部の方へ進んで行く。

【００３９】しかし、封止部材１７の超音波トランスデ
ューサ１９側が円錐形状をしているため、シース１３の
先端部に漏れ出た超音波は、封止部材１７で反射しシー
ス１３の外に出ていく。一方、超音波トランスデューサ
１９から放射され、ミラー１５で反射した超音波成分
は、経路２０で示したようにシース１３外へ出て行き、
観察対象物の界面等で反射し、エコー波が再び超音波ト
ランスデューサ１９に戻り、圧電素子４を振動させ電気
信号に変換され、観測装置により画像化される。

【００４０】また、超音波伝達媒体１４である５ｗｔ％
のポリビニルアルコールの水溶液は、ポリビニルアルコ
ール中の水酸基が水分子を引き付けるため、超音波トラ
ンスデューサ１９を構成する樹脂９中への水の浸入が抑
制される。

【００４１】さらに、ポリビニルアルコールを添加した
ことにより、適度な粘度を持つ超音波伝達媒体１４とな
るため、回転駆動させた際に回転性の向上が図られる。

【００４２】［効果］本実施の形態１によれば、シース
１３の先端部に漏れ出てきた超音波のうち封止部材１７
に反射した成分の大半は、シース１３外に出されるた
め、従来のように封止部材１７に反射して超音波トラン
スデューサ１９に戻るノイズ成分が大幅に減少する。そ
のため、得られる画像はシース１３直近から、解像度の
良いものとなる。

【００４３】尚、本実施の形態１においては、超音波ト
ランスデューサ１９とミラー１５が一体に回転する方式
を例としたが、シース１３の先端側に回転するミラー１
５がある超音波トランスデューサ固定型でも、同様な効
果が得られることは言うまでもない。

【００４４】そして、本実施の形態１においては、封止
部材１７の形状は超音波トランスデューサ１９側が、円
錐形状のものとしたが、シース１３の先端部ヘ漏れ出た
超音波が、再び超音波トランスデューサ１９に戻りにく
い方向のシース１３外へ出ていけば良く、その形状は円
錐形状にとらわれず種々のものを挙げることができる。

【００４５】例えば、図３に示すように、円柱及び角錐
を組み合わせた形状の封止部材１７ａ、円柱及び円錐を
組み合わせた形状の封止部材１７ｂ、円柱及半球を組み
合わせた形状の封止部材１７ｃ、円柱を斜めに切除した
形状の封止部材１７ｄ、円柱の直径部分を境に両側に斜
めに切除した形状の封止部材１７ｅ、円柱の両面に各々
半球を接合した形状の封止部材１７ｆ、円柱の両面に各
々角錐及び半球を接合した形状の封止部材１７ｇ、円柱
の両面に各々円錐を接合した形状の封止部材１７ｈ等を
用いても、前記封止部材１７の場合と同様の効果が得ら
れる。

【００４６】また、封止部材１７の材質は、上述したシ
リコンゴムの他に、各種樹脂材料や、金属、各種複合材
料が使用可能で、これらを用いても本実施の形態１と同
様な効果が得れれる。

【００４７】さらに、本実施の形態１では、シース１３
中に超音波伝達媒体１４を封入後先端部を封止する順序
でし、超音波探触子を作製したが、超音波伝達媒体１４
を封入後、超音波トランスデューサ１９を挿入し、最後
にシース１３先端部を封止する方法でも作製は可能であ
る。

【００４８】また、超音波伝達媒体１４であるポリビニ
ルアルコールの水溶液は、高分子中の水酸基が水分子を
引き付けるため、超音波トランスデューサ１９を構成す
る樹脂中への水の浸入が抑制され、経年変化が小さく寿
命の長い超音波探触子を安価に製造可能となる。さら
に、ポリビニルアルコールを添加し、適度な粘度を持つ
超音波伝達媒体１４となるため、実際の画像観測時に、
回転性の向上が図られ、画像の流れの少ない精度のよい
ものが得られる。

【００４９】本実施の形態１では、超音波伝達媒体１４
としてポリビニルアルコールを使用したが、ポリビニル
アルコールの架橋体や、ポリビニルアルコールを基本構
成とした、各種誘導体、共重合体でも同様な効果が得ら
れる。

【００５０】［実施の形態２］ ［構成］次に、図４を参照して実施の形態２について説
明する。図４は実施の形態２における超音波探触子の先
端部を示すものである。尚、図４に示す実施の形態２に
おける構成並びに図面の説明においては、前述の実施の
形態１と同一の要素には同一の符号を付し、重複する説
明を省略する。

【００５１】図４に示す超音波探触子は、実施の形態１
と同様、シース１３を構成するポリエチレン（ρｃ＝
２．１）製のチューブ中に、超音波トランスデューサ１
９が組み込まれたミラー１５付きのハウジング１１が、
回転を伝えるためのフレキシブルシャフト２３に接合さ
れ入っている。導波管の役割をするＳＵＳ３０４製のハ
ウジング１１の内面には、アクリル系の樹脂１２が電着
によりコーティングされている。

【００５２】また、本実施の形態２で使用した超音波ト
ランスデューサ１９は、圧電セラミックス板１、この圧
電セラミックス板１に設けられたＧＮＤ側の電極３、＋
側電極２よりなる圧電素子４、背面負荷材６、音響整合
層５、音響レンズ２２から構成されている。音響整合層
５はマシナブルセラミックス、音響レンズ２２は、フィ
ラーの混入していないエポキシ樹脂を使用して形成し
た。

【００５３】シース１３の先端部には、このシース１３
内に超音波伝達媒体１４である純水（ρｃ＝１．５）を
封入した後、ハウジング１１側を円錐形状、シース１３
の先端側を半球をつぶした形状としたポリウレタン（ρ
ｃ＝１．９）製の封止部材１７を押し込み封止後、シー
ス１３を加熱溶着して作製した。

【００５４】［作用］本実施の形態２によれば、前述の
実施の形態１と同様に、シース１３とハウジング１１構
成部材の間から漏れ出た超音波成分のうち、ほとんどが
封止部材１７中を透過する。透過した超音波はシース１
３の先端部から、シース１３外へ出ていきエコー波が超
音波トランスデューサ１９に戻りにくい方向へ出てい
く。

【００５５】また、一部はシース１３と封止部材１７の
界面にて反射するが、この反射面にも場所により角度の
違いがあるため、ノイズの原因とはならない。

【００５６】［効果］本実施の形態２によれば、シース
１３の音響インピーダンスと超音波伝達媒体１４の音響
インピーダンスの中間に封止部材１７の音響インピーダ
ンスがあるため、先端部に漏れ出てきた超音波のうち大
半は、封止部材１７を透過し、シース１３の先端方向の
シース１３外へ出ていく。このため、従来のように封止
部材１７に反射して超音波ランスデューサ１９に戻るノ
イズ成分は大幅に減少する。このため、得られる画像は
シース直近から、解像度の良いものとなる。

【００５７】本実施の形態２においては、超音波トラン
スデューサ１９とミラー１５が一体に回転するメカニカ
ルスキャン方式を説明したが、シース１３の先端側に回
転するミラーがあるトランスデューサ固定型でも、同様
な効果が得られることは言うまでもない。

【００５８】また、本実施の形態２においては、封止部
材１７の形状は超音波トランスデューサ１９側が、円錐
形状、シース先端部が半球を潰した形状のものとした
が、シース１３の先端部ヘ漏れ出た超音波が、同時に超
音波トランスデューサ１９に戻りにくいような形状であ
ればよく、その形状としては多種のものがある。例え
ば、実施の形態１の場合と同様、図３に示すような封止
部材１７ａ乃至１７ｈのいずれかを用いても実施の形態
１と同様な効果が得られる。

【００５９】また、封止部材１７の材質は、本実施の形
態２で示したウレタンゴムの他に、シース１３と超音波
伝達媒体１４の音響インピーダシスに近いものてあれば
よい。但し、シース１３と超音波伝達媒体１４の中間の
音響インピーダンス値を持つ封止部材が最も効果的であ
る。尚、シース先端の溶着は、超音波による溶着の他、
Ｕ字状のヒータを用いても可能である。

【００６０】［実施の形態３］ ［構成］図５を参照して本発明の実施の形態３を説明す
る。尚、構成並びに図面の説明においては前述の実施の
形態２と同一の要素には同一の符号を付し、重複する説
明を省略する。

【００６１】図５は、本実施の形態３で作製した超音波
探触子先端部の概略図である。前記実施の形態２と同
様、シース１３と呼ばれるテフロン（ρｃ＝４．５）製
のチューブ中に、超音波トランスデューサが組み込まれ
たミラー１５付きのハウジング１１が、回転を伝えるた
めのフレキシブルシャフト２３に結合され入っている。

【００６２】導波管の役割をするＳＵＳ３０４製のハウ
ジング１１の内面には、弗素変性したアクリル系の樹脂
１２が電着によりコーティングされている。シース先端
部はシース１３内に超音波伝達媒体１４である水（ρｃ
＝１．５）を封入した後、ハウジング１１側を円錐形状
とし、表面にフィラーの入っていないエポキシ樹脂２５
を約１／４λの厚さで形成し、シース先端側を半球を潰
した形状としたフィラー入りのゲル状のエポキシ（ρｃ
＝３．５）製の封止部材１７を押し込み封止後、シース
１３を加熱、溶着して作製した。

【００６３】［作用］本実施の形態３によれば、封止部
材１７に音響整合層２５を付与したため、前述の実施の
形態２と同様に、シース１３とハウジング１１構成部材
の間から漏れ出た超音波成分は、効率良くほとんどが封
止部材１７中に透過する。透過した超音波はシース先端
部から、シース１３外へ出ていき、エコー波が超音波ト
ランスデューサ１９には戻りにくい方向へ出ていく。ま
た、一部はシース１３と封止部材１７の界面にて反射す
るが、界面にも場所により角度の違いがあるため、ノイ
ズの原因とはならない。

【００６４】［効果］本実施の形態３によれば、超音波
伝達媒体１４の音響インピーダンスと封止部材１７の音
響インピーダンスの中間に封止部材１７に設けた音響整
合層２５の音響インピーダンスがあるため、シース先端
部に漏れ出てきた超音波のうち大部分は、封止部材１７
を透過し、シース先端方向のシース外へ出される。

【００６５】このため、従来のように封止部材で反射し
て超音波トランスデューサ１９に戻るノイズ成分は大幅
に減少し、得られる画像はシース１３直近から、解像度
の良いものとなる。

【００６６】本実施の形態３においては、封止部材１７
の形状は超音波トランスデューサ１９側が、円錐形状、
シース先端部側は半球を潰したような形状のものとした
が、シース先端部へ漏れ出た超音波が、同時に超音波ト
ランスデューサ１９に戻りにくいような形状であればよ
く、前記実施の形態２の場合と同様にその形状は種々存
在する。また、封止部材１７の表面に設けた音響整合層
２５の材質は、本実施の形態３で示したエポキシ樹脂に
限定されず、超音波伝達媒体１４と封止部材１７の間の
音響インピーダンスを有する材料であればよい。さら
に、封止部材１７の表面に設けた音響整合層２５の厚さ
は、約１／４λ若しくは（１／４＋１／２ｎ）λに近い
ものであればよい（ｎ＝自然数）。

【００６７】［実施の形態４］ ［構成］図６を参照して実施の形態４を説明する。尚、
構成並びに図面の説明においては、前述の実施の形態１
と同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省
略する。図６は、本実施の形態４で作製した側視型の超
音波探触子先端部の概略図である。

【００６８】本実施の形態４においては、実施の形態１
と同様、シース１３と呼ばれるポリエチレン製のチュー
ブ中に、図６に示すような側面にに音響放射面がある超
音波トランスデューサ１９が接着固定されたハウジング
１１が、回転を伝えるためのフレキシブルシャフト２３
に結合され入っている。圧電素子４への緒線は、＋側は
直接圧電素子４の折り返し電極部に半田２６により行
い、ＧＮＤ側は同軸ケーブルを一度ハウジング１１に落
とし、ハウジング１１先端部と圧電素子４の表面電極部
の折り返し電極部をリード線２７で半田付けすることで
行っている。

【００６９】この後、エポキシ樹脂９により音響放射面
以外の部分を封止し、超音波トランスデューサ１９を作
製した。この超音波トランスデューサ１９を実装したハ
ウジング１１が付いたフレキシブルシャフト２３を、超
音波伝達媒体１４として、７ｗｔ％のポリビニルピロリ
ドン水溶液を封入して先端封止したシース１３に挿入
し、コネクタを取り付け側視型の超音波探触子を作製し
た。

【００７０】［作用］本実施の形態４における側視型の
超音波探触子では、実施の形態１の場合と同様に、観測
装置から電圧パルスを印加すると、圧電素子４が振動
し、音響整合層５、音響レンズ２２を経て、超音波が超
音波伝達媒体１４に伝わる。この超音波は、シース１３
を透過し被観察物質へ放射され、被観察物質の界面等で
反射し再び超音波トランスデューサ１９に戻り、電気信
号に変換され画像化される。

【００７１】本実施の形態４では前述した実施の形態１
と同様に、超音波伝達媒体１４である７ｗｔ％のポリビ
ニルピロリドンの水溶液が、ポリビニルピロリドン中の
親水基が水分子を引き付けるため、超音波トランスデュ
ーサ１９を構成する樹脂中への水の浸入が抑制される。
さらに、ポリビニルピロリドシを添加したことにより、
適度な粘度をもつ超音波伝達媒体１４となるため、回転
駆動させた際に回転性の向上が図られる。

【００７２】［効果］本実施の形態４によれば、超音波
伝達媒体１４であるポリビニルピロリドンの水溶液は、
高分子中の親水基が水分子を引き付けるため、超音波ト
ランスデューサ１９を構成する樹脂中への水の浸入が抑
制され、経年変化が少なく寿命の長い超音波探触子を安
価に製造可能となる。

【００７３】さらに、ポリビニルピロリドンを添加し、
適度な粘度をもつ超音波伝達媒体１４となるため、実際
の画像観測時に、回転性の向上が図られ、画像の流れの
無い精度のよいものが得られる。本実施の形態４では、
ポリビニルピロリドンを使用したが、ポリビニルピロリ
ドンの架橋体や、ポリビニルピロリドンを基本構成とし
た、各種誘導体、共重合体でも同様な効果が得られる。

【００７４】

【発明の効果】請求項１及び２記載の発明によれば、ミ
ラー反射型の超音波探触子において、シース直近から広
い範囲に亘ってノイズの少ない高解像度の画像を得るこ
とができる超音波探触子を提供できる。

【００７５】請求項３記載の発明によれば、ミラー反射
型の超音波探触子において、封止部材のインピーダンス
を適切に設定することで、シース直近から広い範囲に渡
って、非常にノイズの少ない高解像度の画像を得ること
ができる超音波探触子を提供できる。

【００７６】請求項４記載の発明によれば、ミラー反射
型の超音波探触子において、封止部材に音響整合層を付
与することて、請求項１乃至３記載の発明と同様、シー
ス直近から広い範囲に亘って、非常にノイズの少ない高
解像度の画像を得ることができる超音波探触子を提供で
きる。

【００７７】請求項５及び６記載の発明によれば、超音
波伝達媒体が常に超音波トランスデューサに接触してい
る超音波探触子において、経年変化が小さく寿命の長い
超音波探触子を安価に製造可能となる。さらに、適度な
粘度をもつ超音波伝達媒体が容易に作製できるため、実
際の画像観測時に、回転性の向上が図られ、画像の流れ
の無い精度の良いよい画像を得ることができる超音波探
触子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の超音波探触子を示す概
略図である。

【図２】本発明の実施の形態１の超音波探触子の先端部
を示す断面図である。

【図３】本発明の実施の形態１の超音波探触子における
種々の封止部材を示す説明図である。

【図４】本発明の実施の形態２の超音波探触子の先端部
を示す断面図である。

【図５】本発明の実施の形態３の超音波探触子の先端部
を示す断面図である。

【図６】本発明の実施の形態４の超音波探触子の先端部
を示す断面図である。

【図７】従来の超音波探触子の先端部を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 圧電セラミックス板 ２ 表面電極 ３ 表面電極 ４ 圧電素子 ５ 音響整合層 ６ 背面負荷材 ７ 配線 ８ 配線 ９ 樹脂 １０ 接着剤 １１ ハウジング １３ シース １４ 超音波伝達媒体 １５ ミラー １６ シース溶着部 １７ 封止部材 １８ 切り欠き部 １９ 超音波トランスデューサ ２０ 超音波の経路 ２１ 超音波の経路 ２２ 音響レンズ ２３ フレキシブルシャフト ２４ コネクタ ２５ 封止部材整合層 ２７ リード線

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可撓性のシース内にミラー反射型の超音
   波トランスデューサを設け、その周囲に超音波伝達媒体
   を充填し、超音波を走査することにより超音波画像を得
   る超音波探触子において、 前記超音波伝達媒体を充填した前記シース先端部の超音
   波トランスデューサ側の封止部材の端面形状を、前記シ
   ースの軸に対して垂直平面以外の形状としたことを特徴
   とする超音波探触子。
2. 【請求項２】 請求項１記載の超音波探触子において、
   前記超音波伝達媒体を充填した前記シース先端部の封止
   部材の両端面形状を、前記シースの軸に対して垂直平面
   以外の形状としたことを特徴とする超音波探触子。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の超音波探触子にお
   いて、前記超音波伝達媒体を充填した前記シース先端部
   の封止部材は、前記超音波伝達媒体の音響インピーダン
   スと、前記シースの音響インピーダンスとの間の音響イ
   ンピーダンスを持つ樹脂材料からなることを特徴とする
   超音波探触子。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載の超音波探触子にお
   いて、前記超音波伝達媒体を充填した前記シース先端部
   の封止部材の端面に、前記超音波伝達媒体の音響インピ
   ーダンスと、前記封止部材の音響インピーダンスとの間
   の音響インピーダンスを持つ樹脂を付与したことを特徽
   とする超音波探触子。
5. 【請求項５】 少なくとも圧電素子と音響整合層と背面
   負荷材からなる超音波トランスデューサと、前記超音波
   トランスデューサと超音波伝達媒体を包含するシースと
   からなる超音波探触子において、 前記超音波トランスデューサの音響放射面と接する超音
   波伝達媒体に、ポリビニルアルコール系の高分子若しく
   は高分子架橋体と水との混合物を用いたことを特徴とす
   る超音波探触子。
6. 【請求項６】 少なくとも圧電素子と音響整合層と背面
   負荷材からなる超音波トランスデューサと、前記超音波
   トランスデューサと超音波伝達媒体を包含するシースと
   からなる超音波探触子において、 前記超音波トランスデューサの音響放射面と接する超音
   波伝達媒体に、ポリビニルピロリドン系の高分子若しく
   は高分子架橋体と水との混合物を用いたことを特徴とす
   る超音波探触子。