JPH11197154A

JPH11197154A - 超音波発生装置、超音波発生装置を用いた超音波治療装置、および超音波発生装置の製造方法

Info

Publication number: JPH11197154A
Application number: JP10290775A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kosaku; 秀樹小作; Yasuyuki Etsu; 泰行鉞
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-10-13
Filing date: 1998-10-13
Publication date: 1999-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、超音波の焦点位置のずれを防止
し、その焦点位置におけるエネルギ密度を設定値に維持
可能な超音波発生装置、超音波発生装置を用いた超音波
治療装置、および超音波発生装置の製造方法を提供する
ことである。【解決手段】超音波治療装置用超音波振動子は、超音
波を発生するための高電圧が印加されるセラミック１、
セラミック１の両面に蒸着等により形成される銀やニッ
ケル等で構成される電極２ａ、２ｂ、電極２ａ、２ｂの
表面の一部に形成される導電性層として用いられる導電
性テープ３ａ、３ｂ、および導電性テープ３ａ、３ｂに
半田４ａ、４ｂによって半田付けされる駆動信号ケーブ
ル５ａ、５ｂから構成され、この導電性層を介して電極
２ａ、２ｂと駆動信号ケーブル５ａ、５ｂとが電気的に
接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を発生する
超音波発生装置、この超音波発生装置を用いて超音波を
生体内の結石や腫瘍等の病変に照射して治療を行う超音
波治療装置、およびこの超音波発生装置の製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、生体内の結石や腫瘍等の病変
に超音波を照射して治療を行う超音波治療装置が知られ
ている。この超音波治療装置の超音波発生源である超音
波振動子においては、例えば、セラミックの電気的なエ
ネルギを機械的なエネルギに変換する特性を利用した圧
電変換方式が採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した超音
波振動子において圧電変換方式を採用した超音波治療装
置では、次のような問題があった。

【０００４】すなわち、第一に、図１７に示すような従
来の超音波治療装置用超音波振動子では、セラミック９
１の両面に蒸着されている銀やニッケル等で構成される
電極９２ａ、９２ｂに駆動信号ケーブル９５ａ、９５ｂ
（一方が信号用ケーブル、他方がＧＮＤ（接地）用ケー
ブル）を半田９４ａ、９４ｂにより直接接続していた
が、駆動信号ケーブル９５ａ、９５ｂを半田付けする際
に生じる熱によって電極９２ａ、９２ｂがセラミック９
１から剥離してしまう場合があった。この場合、電極９
２ａ、９２ｂの剥離によって、セラミック９１の十分な
駆動を維持することができず、発生する超音波の出力が
低下し、これにより、超音波の焦点位置がずれて病変周
囲の正常な体組織に影響を与えて損傷させてしまった
り、その焦点位置におけるエネルギ密度が治療のために
予め設定された値よりも小さくなって所望の治療効果を
得ることができないという不具合が生じていた。

【０００５】第二に、超音波結石破砕装置のような超音
波治療装置を用いて生体内の結石を破砕する場合には非
常に高い圧力を結石に加える必要があり、そのために
は、超音波振動子のセラミック９１に高電圧が印加され
るが、図１８に示すように、セラミック９１に高電圧を
印加すると、セラミック９１の変形によりセラミック９
１自身に亀裂が入って割れてしまう場合がある。また、
長期間にわたってセラミック９１に高電圧を印加し続け
た結果としてセラミック９１に亀裂が入って割れてしま
う場合もある。このような場合におけるセラミック９１
の分割に伴ってセラミック９１に蒸着されている電極９
２ａ、９２ｂも例えば電極部分９２ｃ、９２ｄ、９２
ｅ、９２ｆに分割されてしまう。従って、駆動信号ケー
ブル９５ａ、９５ｂに接続されていないセラミック部分
９１ａと駆動信号ケーブル９５ａ、９５ｂに接続されて
いるセラミック部分９１ｂとに分割されてしまうことに
なる。これにより、駆動信号ケーブル９５ａ、９５ｂに
接続されている駆動回路（図示しない）に対する負荷が
変化するので、セラミック９１と駆動回路との間のマッ
チングがとれなくなる。また、セラミック９１全体から
超音波を発生することを前提として各超音波振動子の駆
動タイミングや駆動電圧を決定しているにもかかわら
ず、セラミック９１の一部分（図１８では、セラミック
９１ｂ）からしか超音波を発生させることができないこ
とにより、超音波の焦点位置がずれて病変周囲の正常な
体組織に影響を与えて損傷させてしまったり、またはそ
の焦点位置におけるエネルギ密度が治療のために予め設
定された値よりも小さくなって所望の治療効果を得るこ
とができないという不具合を生じていた。

【０００６】第三に、図１９に示すように、超音波振動
子のセラミック９１の表面側に蒸着されている電極の一
端部に信号用ケーブルである駆動信号ケーブル９５ａが
接続され、セラミック９１の裏面側に蒸着されている電
極の他端部にＧＮＤ用ケーブルである駆動信号ケーブル
９５ｂが接続されている場合において、すなわちセラミ
ックの表面側と裏面側における駆動ケーブルの取り付け
位置が異なっている場合において、信号用ケーブルであ
る駆動信号ケーブル９５ａの取り付け位置とＧＮＤ用ケ
ーブルである駆動信号ケーブル９５ｂの取り付け位置と
の間でセラミック９１に亀裂が入ってセラミック９１
ａ、９１ｂに分割した時には、セラミック９１に高電圧
を印加することができず、セラミック９１を全く駆動す
ることができなくなる。従って、超音波を全く発生させ
ることができないという不具合が生じていた。

【０００７】第四に、セラミックに蒸着されている電極
が水に直接接するような構成の超音波振動子によってあ
る一定周波数で超音波を水中に照射した場合、水中で微
小な気泡が発生する場合があり、この気泡が電極付近で
消滅すると、その際に発生する超音波によりセラミック
からの電極剥離が生じる。この電極剥離によって、セラ
ミックの十分な駆動を維持することができず、これによ
り、超音波の焦点位置がずれて病変周囲の正常な体組織
に影響を与えて損傷させてしまったり、その焦点位置に
おけるエネルギ密度が治療のために設定される値よりも
小さくなって所望の治療効果を得ることができないとい
う不具合が生じていた。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、本発明の目的は、病変周囲の正常な体組織に与
える影響を軽減し、所望の治療効果を得るために、超音
波発生源のセラミックからの電極の剥離やセラミックに
亀裂が生じて割れた場合における超音波の出力の低下を
防止し、これにより、超音波の焦点位置のずれを防止
し、その焦点位置におけるエネルギ密度を設定値に維持
可能な超音波発生装置、超音波発生装置を用いた超音波
治療装置、および超音波発生装置の製造方法を提供する
ことである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の超音波発生装置は、電極の表面に導電性層
を形成する超音波振動子と、前記超音波振動子を駆動す
るための駆動信号を出力するための駆動手段と、前記超
音波振動子の導電性層と前記駆動手段とを接続し、前記
駆動手段から前記超音波振動子への前記駆動信号を伝送
する駆動信号ケーブルとを具備することを特徴とする。

【００１０】また、上記課題を解決するために、本発明
の超音波発生装置は、電極上に可撓性を有するテープを
形成する超音波振動子と、前記超音波振動子を駆動する
ための駆動信号を出力するための駆動手段と、前記超音
波振動子と前記駆動手段とを前記テープを介して接続
し、前記駆動手段から前記超音波振動子への前記駆動信
号を伝送する駆動信号ケーブルとを具備することを特徴
とする。

【００１１】また、上記課題を解決するために、本発明
の超音波発生装置は、電極を有する超音波振動子と、前
記超音波振動子を駆動するための駆動信号を出力するた
めの駆動手段と、前記超音波振動子の電極と前記駆動手
段とを接続し、前記駆動手段から前記超音波振動子への
前記駆動信号を伝送する駆動信号ケーブルと、前記超音
波振動子を包囲する電磁波シールド部とを具備すること
を特徴とする。

【００１２】また、請求項４に記載の超音波発生装置
は、前記超音波振動子は前記電極の表面に導電性層を形
成し、前記駆動信号ケーブルは前記超音波振動子と前記
駆動手段とを前記導電性層を介して接続することを特徴
とする。

【００１３】また、請求項５に記載の超音波発生装置
は、前記超音波振動子は前記電極の表面に可撓性を有す
るテープを形成し、前記駆動信号ケーブルは前記超音波
振動子と前記駆動手段とを前記テープを介して接続する
ことを特徴とする。

【００１４】また、請求項６に記載の超音波発生装置
は、前記導電性層は、導電性テープおよび前記導電性接
着剤の少なくとも一方からなることを特徴とする。

【００１５】また、請求項７に記載の超音波発生装置
は、前記駆動信号ケーブルは、前記導電性層に半田付け
されていることを特徴とする。

【００１６】また、請求項８に記載の超音波発生装置
は、前記駆動信号ケーブルは、前記導電性接着剤によっ
て前記導電性層に接着されていることを特徴とする。

【００１７】また、請求項９に記載の超音波発生装置
は、前記導電性層は、可撓性を有することを特徴とす
る。

【００１８】また、請求項１０に記載の超音波発生装置
は、前記超音波振動子から発生する超音波をシールドす
る電磁波シールド部を有することを特徴とする。

【００１９】また、請求項１１に記載の超音波発生装置
は、前記超音波振動子は、前記電磁波シールド部と接す
る面を除く面に絶縁性層を有することを特徴とする。

【００２０】また、請求項１２に記載の超音波発生装置
は、前記電磁波シールド部は、箱状に形成され、その一
部に切欠き穴が設けられていることを特徴とする。

【００２１】また、請求項１３に記載の超音波発生装置
は、前記電磁波シールド部は導電性材料からなり、当該
電磁波シールド部と前記駆動手段とは、接地用ケーブル
により接続されていることを特徴とする。

【００２２】また、請求項１４に記載の超音波発生装置
は、前記電磁シールド部は、前記超音波振動子を複数個
配列収納した外囲器であることを特徴とする。

【００２３】上記課題を解決するための超音波治療装置
は、上記各請求項のいずれかに記載の超音波発生装置を
用いたことを特徴とする。

【００２４】上記課題を解決するための超音波発生装置
の製造方法は、超音波振動子の表面に導電性層を形成す
る工程と、前記導電性層に駆動信号ケーブルを半田付け
する工程とを有することを特徴とする。

【００２５】上記課題を解決するための超音波発生装置
の製造方法は、超音波振動子の表面に導電性層を形成す
る工程と、前記導電性層に駆動信号ケーブルを導電性接
着剤によって接着する工程とを有することを特徴とす
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２７】（実施の形態１）本発明の第１の実施の形
態では、超音波振動子を構成するセラミックの両面に形
成されている電極に駆動信号ケーブルを半田付けする際
に生じる電極剥離を防止するために、半田ののり（半田
とのなじみ）がよく熱伝導度が高い導電性層を電極と駆
動信号ケーブルとの間に設ける場合等について説明す
る。

【００２８】図１は本発明の第１の実施の形態の超音波
振動子を備えた超音波治療装置の概略構成を示す図であ
る。図１において、本発明の第１の実施の形態の超音波
治療装置３０は、患者等の被検体４０内の結石や腫瘍等
の病変４０ａを治療するための超音波を発生する超音波
発生源と被検体４０内部の超音波画像等を得るために用
いられる超音波プローブ（図示しない）とを有する超音
波振動子ユニット３１、超音波振動子ユニット３１と被
検体４０との間に配置され内部が音響結合剤である水で
満たされている水収納ユニット３２、超音波振動子ユニ
ット３１を駆動する駆動ユニット３３、水収納ユニット
３２内の水の調整を行う水制御ユニット３４、超音波を
被検体４０に向けて照射し、被検体４０からの反射波を
エコー信号として受信する超音波プローブの各超音波振
動子に対して超音波送信時間やエコー受信時間を与える
送受信回路３５、受信したエコー信号を基にして被検体
４０の超音波画像を再構成し、再構成した超音波画像を
表示する画像再構成／表示ユニット３６、および超音波
治療装置３０全体の制御を行う装置制御ユニット３７か
ら構成されている。

【００２９】超音波振動子ユニット３１は、全体として
球殻状に構成され、超音波発生源である超音波振動子群
３１ａ、３１ｂ等を有している。各超音波振動子２１、
２２は同心円状に球面の内側に配置されている。超音波
を効率よく焦点位置に収束させるために、各超音波振動
子２１、２２を構成するセラミックは、凹面と凸面を有
する構造となるように形成されている。なお、超音波発
生源は、単一のセラミックで構成してもよいが、複数の
セラミックにより構成した方が使用上望ましい。

【００３０】図２は本発明の第１の実施の形態の超音波
治療装置用超音波振動子の概略構成を示す断面図であ
る。図２において、本発明の第１の実施の形態の超音波
治療装置用超音波振動子は、図１に示す超音波振動子ユ
ニット３１の超音波発生源の中の１つの超音波振動子に
対応しており、超音波を発生するために高電圧が印加さ
れるセラミック１、セラミック１の両面に蒸着等により
形成される銀やニッケル等で構成される電極２ａ、２
ｂ、電極２ａ、２ｂの表面の一部に形成される導電性層
として用いられる導電性テープ３ａ、３ｂ、および導電
性テープ３ａ、３ｂに半田４ａ、４ｂによって半田付け
される駆動信号ケーブル５ａ、５ｂから構成されてい
る。従って、この導電性層（および半田４ａ、４ｂ）を
介して電極２ａ、２ｂと駆動信号ケーブル５ａ、５ｂと
が電気的に接続される。この導電性層を構成する導電性
テープ３ａ、３ｂとしては、電極２ａ、２ｂと駆動信号
ケーブル５ａ、５ｂとの間で機械的な接合部を得るため
に半田４ａ、４ｂののり（導電性テープに対する半田の
なじみ）がよいものであることが望ましい。なお、駆動
信号ケーブル５ａ、５ｂは、例えば、図１に示す駆動ユ
ニット３３に電気的に接続され、セラミック１を駆動す
るための高電圧が駆動信号ケーブル５ａ、５ｂを介して
駆動ユニット３３から供給される。

【００３１】図２からわかるように、本発明の第１の実
施の形態では、電極２ａ、２ｂの表面の一部に駆動信号
ケーブル５ａ、５ｂを直接半田付けする代わりに、電極
２ａ、２ｂの表面の一部に導電性テープ３ａ、３ｂを貼
り付けた後に、貼り付けた導電性テープ３ａ、３ｂの表
面に駆動信号ケーブル５ａ、５ｂを半田付けしている。
これにより、半田付けの際の電極２ａ、２ｂに対する直
接的な伝熱を回避でき、電極２ａ、２ｂに伝わる熱量を
減少させることができる。従って、駆動信号ケーブル５
ａ、５ｂの半田付けの際に生じる熱によるセラミック１
からの電極剥離を防止することができる。

【００３２】ここで、本発明の第１の実施の形態の超音
波治療装置用超音波振動子の具体的な構成およびその製
造方法について説明する。

【００３３】図３は本発明の第１の実施の形態の超音波
治療装置用超音波振動子の凸面側および凹面側を示す平
面図であり、図３に示す２つの超音波振動子は、図１に
示す超音波振動子ユニット３１の超音波発生源である超
音波振動子２１および２２に対応している。

【００３４】まず、両面に例えば銀電極１２ａ、１２ｂ
が形成されているセラミック１を準備し、銀電極１２
ａ、１２ｂの表面を粒度の大きい研磨紙（粒度：例え
ば、１０００〜２０００番）を用いて研磨した後に、さ
らに粒度の小さい研磨剤（粒度：例えば、３０００〜６
００００番）を用いて研磨して仕上げを行う。なお、セ
ラミック１の両面には、銀電極の代わりにニッケル電極
等を用いて形成することもできる。

【００３５】次に、導電性層を構成する導電性テープと
して用いる例えば銅テープ１３ａ、１３ｂの接着力を向
上させるために、銀電極１２ａ、１２ｂの表面をアルコ
ールやアセトン等を用いて油脂等を除去して清掃した
後、銅テープ１３ａ、１３ｂを銀電極１２ａ、１２ｂの
表面の一部にそれぞれ貼り付け、さらに銅テープ１３
ａ、１３ｂをそれぞれ銀電極１２ａ、１２ｂに十分に押
しつける。

【００３６】その後、銅テープ１３ａ、１３ｂの表面の
一部に外部引き出しケーブルである駆動信号ケーブル５
ａ、５ｂを半田付けする。

【００３７】以上のような工程により、本発明の第１の
実施の形態の２つの超音波振動子２１および２２を完成
させる。なお、本発明の第１の実施の形態の超音波振動
子２１および２２のセラミックの各々の形状は、図３に
示すような四角形に限らず、例えば円形でもよい。

【００３８】なお、半田付けの際に生じる熱による電極
剥離をより確実に防止するための方法として、導電性テ
ープ３ａ、３ｂに駆動信号ケーブル５ａ、５ｂを予め半
田付けしておき、その後に駆動信号ケーブル５ａ、５ｂ
が半田付けされた導電性テープ３ａ、３ｂを電極２ａ、
２ｂに貼り付けるようにしてもよく、また、図４に示す
ように、半田付けを行う代わりに、導電性接着剤６ａ、
６ｂにより駆動信号ケーブル５ａ、５ｂを電極２ａ、２
ｂに接着するようにしてもよい。

【００３９】以上のように、本発明の第１の実施の形態
によれば、超音波振動子のセラミックの両面に形成され
ている電極に駆動信号ケーブルを直接半田付けせずに電
極の表面に導電性層を構成する導電性テープを貼り付
け、貼り付けた導電性テープに対して駆動信号ケーブル
を半田付けする。これにより、駆動信号ケーブルの半田
付けの際に生じる熱が導電性層に拡散するので、電極に
伝わる熱量が小さくなり、従って、熱による電極剥離を
防止できる。また、導電性層を構成する導電性テープに
駆動信号ケーブルを予め半田付けしておき、その後に導
電性テープを電極に貼り付けた場合や半田付けする代わ
りに導電性接着剤を用いて駆動信号ケーブルを電極に接
着する場合には、半田付けの際に生じる熱の影響が電極
に及ばないので、電極剥離を防止することができる。従
って、この電極剥離の防止によりセラミック全体を駆動
することができるので、超音波の実際の焦点位置がずれ
ることなく、その焦点位置におけるエネルギ密度が低下
することなく設定値に維持できる。

【００４０】（実施の形態２）本発明の第２の実施の形
態では、超音波振動子を構成するセラミックの分割によ
りセラミックの一部分または全体を駆動することができ
なくなることを防止するために、セラミックの両面に蒸
着等により形成されている電極の表面に可撓性を有する
導電性層を設ける場合等について説明する。なお、導電
性層が有する可撓性とは、繰り返し荷重に対して強い耐
久性があり、破断しにくく、伸縮性がよいことを意味す
る。

【００４１】図５は本発明の第２の実施の形態の超音波
治療装置用超音波振動子の概略構成を示す断面図であ
る。図５において、本発明の第２の実施の形態の超音波
治療装置用超音波振動子は、図１に示す超音波振動子ユ
ニット３１の超音波発生源の中の１つの超音波振動子に
対応しており、超音波を発生するために高電圧が印加さ
れるセラミック１、セラミック１の両面に蒸着等により
形成される銀やニッケル等で構成される電極２ａ、２
ｂ、電極２ａ、２ｂの表面の一部または全面に形成され
る可撓性を有する導電性層を構成する導電性テープ７
ａ、７ｂ、および導電性テープ７ａ、７ｂの表面の一部
に半田４ａ、４ｂによって半田付けされる駆動信号ケー
ブル５ａ、５ｂから構成されている。

【００４２】上述したように、従来の超音波振動子にお
いては、セラミックに高電圧を印加して駆動すると、セ
ラミック自身の変形により亀裂が入って割れてしまうこ
とがあった。本発明の第２の実施の形態の超音波振動子
においては、図５からわかるように、セラミック１の両
面に形成されている電極２ａ、２ｂの表面の一部または
全面を覆うように導電性層を構成する導電性テープ７
ａ、７ｂを形成する。図６に示すように、高電圧の印加
によりセラミック１がセラミック部分１ａ、１ｂが割れ
たとき、電極２ａ、２ｂは薄くて硬いためセラミック１
と同様に電極部分２ａ−１、２ａ−２、２ｂ−１、２ｂ
−２に割れるが、導電性テープ７ａ、７ｂは可撓性を有
しているために亀裂は入らず割れないことになる。従っ
て、導電性テープ７ａ、７ｂを介して電極部分２ａ−
１、２ａ−２、２ｂ−１、２ｂ−２からセラミック部分
１ａ、１ｂの何れに対しても高電圧を印加することがで
きるので、駆動信号ケーブル５ａ、５ｂに接続されてい
る駆動ユニットに対する負荷が変化せず、超音波の出力
が低下しない。これにより、セラミック全体の駆動が可
能となるので、超音波の実際の焦点位置がずれることな
く、その焦点位置におけるエネルギ密度が低下すること
なく設定値に維持できる。

【００４３】なお、電極の全面を覆うように導電性テー
プを形成することは、セラミックの分割時において駆動
されないセラミック部分をなくすという点で最適である
が、必ずしも電極の全面を覆う必要はなく、電極の一部
のみを導電性テープで覆う場合でもセラミックの分割時
においてセラミックを十分に駆動することが可能であ
る。また、電極２ａ、２ｂと導電性テープ７ａ、７ｂと
の間の接着性を高めるために、導電性テープ７ａ、７ｂ
を導電性接着剤を用いて電極２ａ、２ｂに接着してもよ
い。さらに、導電性接着剤が可撓性を有するのであれ
ば、導電性テープ７ａ、７ｂの代わりにそのような導電
性接着剤を用いてもセラミックの分割時においてセラミ
ック全体を駆動することができる。

【００４４】ここで、本発明の第２の実施の形態の超音
波治療装置用超音波振動子の具体的な構成およびその製
造方法について説明する。

【００４５】図７は本発明の第２の実施の形態の超音波
治療装置用超音波振動子の凸面側および凹面側を示す平
面図、図８は図７に示す本発明の第２の実施の形態の超
音波治療装置用超音波振動子の具体的な構成を示す断面
図であり、図７に示す２つの超音波振動子は、図１に示
す超音波振動子ユニット３１の超音波発生源である超音
波振動子２１および２２に対応している。以下、図７お
よび図８を参照して超音波治療装置用超音波振動子の製
造方法について説明する。なお、本発明の第２の実施の
形態における超音波振動子の製造方法は本発明の第１の
実施の形態における超音波振動子の製造方法とほぼ同様
である。

【００４６】まず、両面に銀電極１２ａ、１２ｂが形成
されているセラミック１を準備し、粒度の大きい研磨紙
を用いて研磨した後に、さらに粒度の小さい研磨剤を用
いて研磨して仕上げを行う。次に、銀電極１２ａ、１２
ｂをアルコールやアセトン等を用いて油脂等を除去して
清掃した後、導電性層を構成する導電性テープとして用
いる銅テープ１３ａ、１３ｂを銀電極１２ａ、１２ｂの
表面の一部にそれぞれ貼り付け、さらに銅テープ１３
ａ、１３ｂをそれぞれ銀電極１２ａ、１２ｂに十分に押
しつける。その後、銅テープ１３ａ、１３ｂの表面の一
部に外部引き出しケーブルである駆動信号ケーブル５
ａ、５ｂを半田付けする。ここまでは、本発明の第１の
実施の形態における超音波振動子の製造方法と同様であ
る。

【００４７】本発明の第２の実施の形態における超音波
振動子の製造方法では、さらに、露出している銀電極１
２ａ、１２ｂや銅テープ１３ａ、１３ｂの表面をアルコ
ールやアセトン等を用いて油脂等を除去して清掃した
後、導電性層を構成するメッシュ状の導電性テープ１４
ａ、１４ｂを銀電極１２ａ、１２ｂと銅テープ１３ａ、
１３ｂの全面または一部に貼り付け、さらに貼り付けた
導電性テープ１４ａ、１４ｂを銀電極１２ａ、１２ｂと
銅テープ１３ａ、１３ｂとに十分に押しつける。導電性
テープ１４ａ、１４ｂには、メッシュ状のアルミニウム
テープ、銅テープ、銀テープ等を用いている。なお、駆
動信号ケーブル５ａ、５ｂの引き出し位置の部分が導電
性テープ１４ａ、１４ｂで覆われないように、導電性テ
ープ１４ａ、１４ｂに窓部分６０ａ、６０ｂを設け、窓
部分６０ａ、６０ｂを通して駆動信号ケーブル５ａ、５
ｂが外部に取り出される。

【００４８】本発明の第２の実施の形態における導電性
層は、上述したように、可撓性を有する必要がある。し
かし、銅テープ１３ａ、１３ｂは、半田ののり（銅テー
プに対する半田のなじみ）はよいが伸縮性があまりよく
なく可撓性をほとんど有しない。一方、メッシュ状の導
電性テープ１４ａ、１４ｂは、銅テープ１３ａ、１３ｂ
と比較すると、半田ののりはよくないが、伸縮性がよく
可撓性を有する。従って、本発明の第２の実施の形態で
は、これらの２つの導電性テープを用いて導電性層を形
成している。もちろん、伸縮性がよくて可撓性を有しし
かも半田ののりがよいものであれば、１つの導電性テー
プまたは導電性接着剤により導電性層を構成してもよ
い。

【００４９】以上のような工程により、本発明の第２の
実施の形態の２つの超音波振動子２１および２２を完成
させる。なお、本発明の第２の実施の形態の超音波振動
子２１および２２のセラミックの各々の形状は、図７に
示すような四角形に限らず、例えば円形でもよい。

【００５０】なお、図８では、駆動信号ケーブル５ａ、
５ｂは超音波振動子の同一位置の凸面側および凹面側か
ら引き出しているように示されているが、駆動信号ケー
ブル５ａ、５ｂは異なる位置から引き出すようにしても
よい。

【００５１】なお、図９に示すように、セラミック１の
表面に接して導電性テープ７ａ、７ｂ（または導電性接
着剤）を直接形成してもよい。このような構成によって
もセラミックに亀裂が入って割れてもセラミックを駆動
することが可能となる。

【００５２】以上のように、本発明の第２の実施の形態
では、可撓性を有する導電性層を構成する導電性テープ
の貼り付けまたは可撓性を有する導電性接着剤の塗布を
超音波発生源である超音波振動子のセラミックに対して
行っている。セラミックが超音波を発生する時に変形す
る方向とほぼ同一方向に亀裂が入って割れる場合、従来
ではセラミックを駆動するための駆動回路に対する負荷
が変化して、超音波の出力が低下していた。しかし、本
発明の第２の実施の形態によれば、導電性テープまたは
導電性接着剤は可撓性を有することから、セラミックが
分割しても導電性テープまたは導電性接着剤は破断せ
ず、分割した各々のセラミックの両面に形成されている
電極に対して電気的な接続が維持された状態となる。従
って、駆動回路に対する負荷が変化せず、超音波の出力
が低下しない。これにより、セラミック全体を駆動する
ことができるので、超音波の実際の焦点位置がずれるこ
となく、その焦点位置におけるエネルギ密度が低下する
ことなく設定値に維持できる。

【００５３】さらに、超音波振動子のセラミックに亀裂
が入って割れる場合、従来では照射する超音波の実際の
焦点位置が計算上の焦点位置とずれてしまい、誤った位
置に超音波が照射されてしまっていたが、本発明の第２
の実施の形態によれば、上述したように、導電性層を構
成する導電性テープまたは導電性接着剤は可撓性を有す
ることから、セラミックが分割しても導電性テープまた
は導電性接着剤は破断せず、分割した各々のセラミック
の両面に形成されている電極に対して電気的な接続が維
持された状態となる。これにより、セラミック全体を駆
動することができるので、超音波の実際の焦点位置がず
れることなく、その焦点位置におけるエネルギ密度が低
下することなく設定値に維持できる。

【００５４】さらにまた、セラミックに形成されている
電極が水収納ユニットの水に直接接するような構成を有
する超音波振動子では、超音波の発生時に水収納ユニッ
トの水中に気泡が発生し、その気泡が電極表面の付近で
破裂することがあり、この破裂により発生する超音波に
より電極剥離が生じていた。しかし、本発明の第２の実
施の形態によれば、電極に導電性テープを貼り付けまた
は導電性接着剤を塗布することによりこれらが電極の保
護層として機能するので、電極の腐食や剥離等を防止す
ることができる。従って、セラミック全体を駆動するこ
とができるので、超音波の実際の焦点位置がずれること
なく、その焦点位置におけるエネルギ密度が低下するこ
となく設定値に維持できる。

【００５５】なお、上記気泡に対する保護層の役割等を
重視して、テープは必ずしも導電性を有しなくとも良
い。例えば、可撓性のみを有するテープを適用しても良
い。

【００５６】（実施の形態３）次に本発明の第３の実施
形態について説明する。

【００５７】図１０乃至１６は本発明の第３の実施形態
を説明するための図である。

【００５８】超音波振動子２１，２２は図１０に示すよ
うにユニット３１内に、全体が中心に向かって要を持つ
扇状となるように形成されて配置されている。

【００５９】図１１は例えば上記超音波振動子２１の断
面形状を示すものであり（振動子２２も同様な断面形
状）、表裏面に電極２ａ，２ｂが形成されたセラミック
１からなる超音波発生源５０を有し、この超音波発生源
５０が箱状の電磁波シールド部材４１内に配置され、同
じく電磁波シールド部材からなる上蓋４２によって封鎖
されている。この上蓋４２には貫通孔が設けられてお
り、この貫通孔には同軸ケーブル４０が挿通されてい
る。この同軸ケーブル４０は２本の駆動信号ケーブル５
ａ，５ｂを有し、一方の信号ケーブル５ａは前記第１，
第２の実施の形態で説明したようなテープなどの導電性
層（図示せず）を介して前記電極２ａに電気的に接続さ
れ、他方の信号ケーブル５ｂは前記箱状の電磁波シール
ド部材４１又は４２に電気的に接続されている。尚、導
電性層は電極２ａ，２ｂの両面又は電極２ａのみに形成
してもよい。そして、前記電磁波シールド部材４１およ
び上蓋４２は共に導電性材料（例えば銅，アルミニウ
ム）によって構成されている。また、前記超音波発生源
５０と前記電磁波シールド部材４１との間には所定間隔
を持つ空間部４３が形成されて、超音波発生源５０の電
極との間での放電を防止できるようになっている。尚、
この空間部４３を絶縁樹脂で充填してもよい。そして、
前記電磁波シールド部材４１（又は４２）は、機能的に
接地されている。尚、シールド部材４２と振動子電極２
ｂとは電気的に接続されている。

【００６０】図１２に示すものは、前記箱状の電磁波シ
ールド部材４１と上蓋４２とを一体化して、かつ、上蓋
部分中央に切欠部４１ａを設けて、この部分を空間部４
３としたものであり、超音波発生源５０の側面と電磁波
シールド部材４１の内壁面との間に絶縁樹脂４４を充填
したものである。その他の構造は図１１とほぼ同様とな
っている。尚絶縁樹脂を設けずに空気層のままとしても
よい。

【００６１】図１３に示すものは、超音波発生源５０の
側壁面に絶縁層４５を形成することによって、超音波発
生源５０と電磁波シールド部材４１の内壁面との距離を
短くすることができるようにしたものである。

【００６２】図１４に示すものは、前記図１１に示した
構造とほぼ同様であるが、箱状の電磁波シールド部材４
１の底面に切欠穴４１ｂを設けたものである。

【００６３】次に図１５及び図１６をも参照して前記本
発明の第３の実施の形態における作用，効果について説
明する。

【００６４】図１５に示すように、超音波振動子２１の
正極側電極２ａと接地側電極２ｂ間に電圧を印加する
と、セラミック内では電界が生じるが、セラミック端部
にも漏れ電界Ｅによる電磁波が発生する。この電磁波放
射が周辺の部材に悪影響を起こしてしまう。特に超音波
治療装置では、大きな電圧をかけて駆動するため、前記
問題は大きい。

【００６５】この様な問題を解決するための前記本発明
の第３の実施形態が有効となる。すなわち、超音波発生
源は電磁波シールド部材によって囲まれているのでセラ
ミックから発生する電磁波はシールドされて外には放射
されない。

【００６６】この電磁波シールドのメカニズムは次の通
りである。

【００６７】セラミックから放射された電磁波がシール
ド部材４１（又は４２）に入射すると一部は反射され
（反射損失）、一部はシールドの内部に熱変換され吸収
される（吸収損失）。また、シールド部材内部で反射を
繰り返してから、シールド部材を通過する電磁波もある
（多重反射）。このようにして電磁波対策が行われる。

【００６８】ここで、前記電磁波シールド部材を接地す
る構成と効果について図１６を参照して説明する。

【００６９】前記超音波振動子を駆動する駆動回路（ユ
ニット）３３は、図１６に示すように、発振器３３Ａ，
アンプ３３Ｂ，整合回路３３Ｃからなり、前記ケーブル
５ａ，５ｂを介して前記セラミック振動子２１に接続さ
れている。そして、前記発振器３３Ａ，アンプ３３Ｂ，
整合回路３３Ｃは共通に接地されている。このため、セ
ラミック振動子２１の前記接地用電極２ｂも、前記電磁
波シールド部材４１と接地用ケーブル５ｂを介して接地
されることになる（機能接地）。この様な接地はノイズ
対策、電磁波対策として有効である。

【００７０】以上のことから、この第３の実施形態によ
れば、前記第１及び第２の実施形態による効果に加え
て、電磁波対策が施された超音波発生装置が得られるこ
とになる。

【００７１】なお、上記第３の実施形態で説明した電磁
波対策は個々の超音波発生源たる超音波振動子を電磁波
シールド部材で囲むこととしたが、この形態に限るもの
ではなく、個々の超音波振動子は従来構成と同様とし
て、複数の超音波振動子を配置して収納するユニット３
１（つまり、外囲器）自体を電磁波シールド部材で形成
してもよい。

【００７２】また、第３の実施形態では、第１，第２の
実施形態に示した「電極上に導電性層を設けた構造」を
前提に説明したが、電磁波対策を主目的にする場合に
は、前記導電性層を設けない構造のものに適用しても良
いことは言う迄もない。

【００７３】

【発明の効果】以上の本発明の第１及び第２の実施形態
では、導電性層を構成する導電性テープまたは導電性接
着剤を用いて、電極剥離の防止やセラミック分割時の電
極と駆動信号ケーブルとの間の電気的な接続を維持する
ようにしている。なお、導電性層を導電性接着剤ではな
く導電性テープにより構成する場合、導電性接着剤のよ
うに治具を用いて導電性層の厚さの調整を行う必要がな
いので、製造作業効率を向上させることができ、導電性
層の厚さの調整が容易となる。また、その性質から導電
性テープの方が導電性接着剤よりも導電性がよいので、
電極と駆動信号ケーブルとの間の電気抵抗をより低くす
ることができ、セラミック全体を効率よく駆動できる。

【００７４】また、本発明の第１及び第２の実施例の形
態によれば、導電性層を構成する導電性テープまたは導
電性接着剤は可撓性（伸縮性）を有するので、高電圧で
駆動されるセラミックの振動に追従して導電性層が伸縮
可能であり、これにより、導電性層の破断を防止するこ
とができ、セラミック全体の駆動が可能となる。

【００７５】また、本発明の第１及び第２の実施例の形
態によれば、導電性層を構成する導電性テープや導電性
接着剤を用いて電極剥離の防止やセラミック分割時の電
極と駆動信号ケーブルとの間の電気的な接続の維持が可
能であるので、発生する超音波の焦点位置がずれること
なく、その焦点位置におけるエネルギ密度を設定値に維
持しながらセラミック全体を十分に駆動することができ
る。これにより、病変周囲の正常な体組織に与える影響
を軽減し、所望の治療効果を得ることができる。

【００７６】また本発明の第３の実施形態によれば、上
記第１及び第２の実施形態による効果に加えて、電磁波
対策が施された超音波発生装置を得ることができるとい
う特有の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の超音波振動子を備
えた超音波治療装置の概略構成を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の超音波治療装置用
超音波振動子の概略構成を示す断面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態の超音波治療装置用
超音波振動子の凸面側および凹面側を示す平面図であ
る。

【図４】本発明の第１の実施の形態の超音波治療装置用
超音波振動子の他の構成を示す断面図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態の超音波治療装置用
超音波振動子の概略構成を示す断面図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態の超音波治療装置用
超音波振動子においてセラミックに亀裂が生じて割れた
場合を説明するための図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態の超音波治療装置用
超音波振動子の凸面側および凹面側を示す平面図であ
る。

【図８】図７に示す本発明の第２の実施の形態の超音波
治療装置用超音波振動子の具体的な構成を示す断面図で
ある。

【図９】本発明の第２の実施の形態の超音波治療装置用
超音波振動子の他の構成を示す断面図である。

【図１０】本発明の第３の実施の形態を説明するための
斜視図である。

【図１１】本発明の第３の実施の形態を説明するための
断面図である。

【図１２】本発明の第３の実施の形態を説明するための
断面図である。

【図１３】本発明の第３の実施の形態を説明するための
断面図である。

【図１４】本発明の第３の実施の形態を説明するための
断面図である。

【図１５】本発明の第３の実施の形態による効果を説明
するための図である。

【図１６】本発明の第３の実施の形態による効果を説明
するための図である。

【図１７】従来の超音波治療装置用超音波振動子の概略
構成を示す図である。

【図１８】従来の超音波治療装置用超音波振動子におい
てセラミックに亀裂が生じて割れた場合を説明するため
の図である。

【図１９】従来の超音波治療装置用超音波振動子におい
てセラミックに亀裂が生じて割れた場合を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１セラミック２ａ、２ｂ電極３ａ、３ｂ、７ａ、７ｂ、１４ａ、１４ｂ導電性テー
プ４ａ、４ｂ半田５ａ、５ｂ駆動信号ケーブル１２ａ、１２ｂ銀電極１３ａ、１３ｂ銅テープ３０超音波治療装置３１超音波振動子ユニット３２水収納ユニット３３駆動ユニット３４水制御ユニット３５送受信回路３６画像再構成／表示ユニット３７装置制御ユニット４０同軸ケーブル４１電磁波シールド部材４２電磁波シールド部材４３空気層（空間）４５絶縁層５０超音波発生源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極の表面に導電性層を形成する超音波
振動子と、前記超音波振動子を駆動するための駆動信号を出力する
ための駆動手段と、前記超音波振動子の導電性層と前記駆動手段とを接続
し、前記駆動手段から前記超音波振動子への前記駆動信
号を伝送する駆動信号ケーブルとを具備することを特徴
とする超音波発生装置。
【請求項２】電極上に可撓性を有するテープを形成す
る超音波振動子と、前記超音波振動子を駆動するための駆動信号を出力する
ための駆動手段と、前記超音波振動子と前記駆動手段とを前記テープを介し
て接続し、前記駆動手段から前記超音波振動子への前記
駆動信号を伝送する駆動信号ケーブルとを具備すること
を特徴とする超音波発生装置。
【請求項３】電極を有する超音波振動子と、前記超音波振動子を駆動するための駆動信号を出力する
ための駆動手段と、前記超音波振動子の電極と前記駆動
手段とを接続し、前記駆動手段から前記超音波振動子へ
の前記駆動信号を伝送する駆動信号ケーブルと、前記超音波振動子を包囲する電磁波シールド部とを具備
することを特徴とする超音波発生装置。
【請求項４】前記超音波振動子は前記電極の表面に導
電性層を形成し、前記駆動信号ケーブルは前記超音波振
動子と前記駆動手段とを前記導電性層を介して接続する
ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の超音波発
生装置。
【請求項５】前記超音波振動子は前記電極の表面に可
撓性を有するテープを形成し、前記駆動信号ケーブルは
前記超音波振動子と前記駆動手段とを前記テープを介し
て接続することを特徴とする請求項１又は請求項３記載
の超音波発生装置。
【請求項６】前記導電性層は、導電性テープおよび前
記導電性接着剤の少なくとも一方からなることを特徴と
する請求項１又は請求項４記載の超音波発生装置。
【請求項７】前記駆動信号ケーブルは、前記導電性層
に半田付けされていることを特徴とする請求項１，４，
６のいずれか１項記載の超音波発生装置。
【請求項８】前記駆動信号ケーブルは、前記導電性接
着剤によって前記導電性層に接着されていることを特徴
とする請求項１，４，６のいずれか１項記載の超音波発
生装置。
【請求項９】前記導電性層は、可撓性を有することを
特徴とする請求項１，４，６，７，８のいずれか１項記
載の超音波発生装置。
【請求項１０】前記超音波振動子から発生する超音波
をシールドする電磁波シールド部を有することを特徴と
する請求項１又は請求項２記載の超音波発生装置。
【請求項１１】前記超音波振動子は、前記電磁波シー
ルド部と接する面を除く面に絶縁性層を有することを特
徴とする請求項３又は請求項１０記載の超音波発生装
置。
【請求項１２】前記電磁波シールド部は、箱状に形成
され、その一部に切欠き穴が設けられていることを特徴
とする請求項３，１０，１１のいずれか１項記載の超音
波発生装置。
【請求項１３】前記電磁波シールド部は導電性材料か
らなり、当該電磁波シールド部と前記駆動手段とは、接
地用ケーブルにより接続されていることを特徴とする請
求項３，１０，１１，１２のいずれか１項記載の超音波
発生装置。
【請求項１４】前記電磁シールド部は、前記超音波振
動子を複数個配列収納した外囲器であることを特徴とす
る請求項１，１０記載の超音波発生装置。
【請求項１５】請求項１乃至請求項１４のいずれか１
項記載の超音波発生装置を用いた超音波治療装置。
【請求項１６】超音波振動子の表面に導電性層を形成
する工程と、前記導電性層に駆動信号ケーブルを半田付けする工程と
を有することを特徴とする超音波発生装置の製造方法。
【請求項１７】超音波振動子の表面に導電性層を形成
する工程と、前記導電性層に駆動信号ケーブルを導電性接着剤によっ
て接着する工程とを有することを特徴とする超音波発生
装置の製造方法。