JPWO2010092907A1 - 超音波探触子、および超音波診断装置 - Google Patents

超音波探触子、および超音波診断装置 Download PDF

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Abstract

少なくとも、送信素子層と、厚さ方向に対向する両面にそれぞれ電極が形成された受信素子層と、整合層と、が積層された超音波探触子であって、受信素子層は、両面にそれぞれ電極が形成された受信素子層を挟む上下の層よりエレベーション方向に突出した突出部を備え、電極のうち少なくとも一方は、突出部に延長して形成されていることを特徴とする超音波探触子。

Description

本発明は、超音波探触子、および超音波診断装置に関する。
超音波診断装置は超音波パルス反射法により、体表から生体内の軟組織の断層像を低侵襲に得る医療用画像機器である。この超音波診断装置は、他の医療用画像機器に比べ、小型で安価、X線などの被爆がなく安全性が高い、ドップラー効果を応用して血流イメージングが可能等の特長を有している。そのため、循環器系(心臓の冠動脈)、消化器系(胃腸)、内科系(肝臓、膵臓、脾臓)、泌尿科系(腎臓、膀胱)、及び産婦人科系などで広く利用されている。
このような医療用超音波診断装置に使用される超音波探触子は、高感度、高解像度の超音波の送受信を行うために、PZTと呼ばれる無機圧電素子が一般的に使用される。この場合、送信用圧電素子の振動モードとしては、単一型探触子であるシングル型または複数の探触子を2次元配置したアレイ型探触子がよく使用される。アレイ型は精細な画像を得ることができるので、診断検査のための医療用画像として広く普及している。
一方、高調波信号を用いたハーモニックイメージング診断は、従来のBモード診断では得られない鮮明な診断像が得られることから標準的な診断方法となりつつある。
ハーモニックイメージングは、基本波に比較して下記のような多くの利点を有している。
1.サイドローブレベルが小さいことにより、S/N比が良くコントラスト分解能が良くなること。
2.周波数が高くなることによって、ビーム幅が細くなり横方向分解能が良くなること。
3.近距離では音圧が小さく、音圧の変動が少ないため、多重反射が起こらないこと。
4.焦点以遠の減衰は基本波並みであり、高調波の周波数を基本波とする超音波に比べ深速度を大きく取れること。
などである。
ハーモニックイメージングに用いるアレイ型超音波探触子の具体的な構造として、送信用圧電振動子と受信用圧電振動子とを別体とし、超音波の送信時と受信時における動作を分離したアレイ型超音波探触子が提案されている。
このようなアレイ型超音波探触子に用いられる受信用圧電振動子は、高調波信号を高感度で受信できることが望ましい。しかしながら、無機圧電素子の送受信周波数は無機圧電素子の厚さに依存するため、受信する周波数が高周波になるほど無機圧電素子を小型に加工する必要があり、製造が困難であった。
このような問題を解決するため、本発明者らは、シート状の圧電セラミックを単層または積層した構造の送信用圧電素子と受信用のシート状の圧電素子を単層または積層させ、送信と受信を別々の圧電素子に分離するとともに、受信用に高感度有機圧電素子材料を使用することにより高感度な超音波探触子を得る方法を提案している(特許文献1、2、3参照)。
一方、超音波探触子に用いる圧電素子の電極と配線部材との接続方法は重要であり、接続方法によっては超音波探触子から送受信する信号品質が劣化したり、接続の信頼性が悪くなったり、超音波診断装置の性能や信頼性にも影響する。
そのため、圧電素子に側面電極を形成し、リード線とはんだ付けする方法(例えば、特許文献4、5参照)や、信号用フレキシブルプリント基板を圧電素子の電極とハンダ付け等により接続する方法(例えば、特許文献6参照)が提案されている。
また、超音波探触子を小型化するため、圧電素子の両面に積層された電極に、圧電素子の積層部分より延出する電極取り出し部を形成する方法も開示されている(特許文献7参照)。
特開2008−188415号公報 国際公開2007/145073号 国際公開2008/010509号 特許3313171号公報 特開平7−194517号公報 特許3280677号公報 特許3304560号公報
しかしながら、より高い周波数の高調波を送受信するためには、圧電素子に形成する電極をできるだけ薄くする必要があるため、圧電素子の電極と配線部材とを、少ないスペースで信頼性高く接続することが困難になってきた。
特許文献4、5のようにリード線による接続は、ハーモニックイメージングに用いるアレイ型超音波探触子ではリード線と接続するスペースが限られるため歩留まりが悪く、用いることができない。
また、特許文献6のようにフレキシブルプリント基板と電極とを積層して接合する方法は、フレキシブルプリント基板の厚みが大きいため、圧電素子の音響特性を劣化させるので、より高い高調波の超音波を送受信するには適さない。
特許文献7に開示されている方法では、圧電素子の音響特性に影響を及ぼさないよう非常に薄い金属薄膜から成る電極を用いると、電極の延出している部分が振動によりひび割れることがある。特に、電極の延出している部分を折り曲げて実装すると、ひび割れが発生しやすい。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、圧電素子の電極と配線部材とを信頼性高く接続することができる超音波探触子、および信頼性の高い超音波探触子を具備する超音波診断装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有するものである。
1.少なくとも一層の超音波を送信する送信素子層と、厚さ方向に対向する両面にそれぞれ電極が形成された超音波を受信する少なくとも一層の受信素子層と、音響インピーダンスの整合を図る少なくとも一層の整合層と、が前記超音波を送信する方向に向けてこの順に積層された超音波探触子であって、
前記受信素子層は、
前記受信素子層の両面に形成された2つの前記電極を挟む上層および下層よりエレベーション方向に突出した突出部を備え、
前記電極のうち少なくとも一方は、前記突出部に延長して形成されていることを特徴とする超音波探触子。
2.前記受信素子層は、有機樹脂から成り、
前記突出部は、
前記電極とともに前記送信素子層の側に曲げられていることを特徴とする前記1に記載の超音波探触子。
3.前記突出部の少なくとも一方の面に形成された前記電極の厚みは、前記突出部以外の部分に形成された前記電極の厚みより厚くなっていることを特徴とする前記1または2に記載の超音波探触子。
4.前記突出部に形成された前記電極のうち少なくとも一方は、
保護層に覆われていることを特徴とする前記1から3の何れか1項に記載の超音波探触子。
5.前記電極は、
前記突出部の厚さ方向に対向する両面に形成され、フレキシブル基板の厚さ方向に対向する両面に形成された導電部にそれぞれ接続されていることを特徴とする前記1から4の何れか1項に記載の超音波探触子。
6.前記1から5の何れか1項に記載の超音波探触子を有することを特徴とする超音波診断装置。
本発明によれば、受信素子層は、両面にそれぞれ電極が形成された受信素子層を挟む上下の層よりエレベーション方向に突出した突出部を備え、電極のうち少なくとも一方は、突出部に延長して形成されている。このようにすると、圧電素子の電極と配線部材とを信頼性高く接続することができる超音波探触子、および信頼性の高い超音波探触子を具備する超音波診断装置を提供することができる。
実施形態における超音波診断装置100の外観構成を示す図である。 実施形態における超音波診断装置100の電気的な構成を示すブロック図である。 第1の実施形態の超音波探触子のヘッド部の構成を示す断面図である。 図3に示す超音波探触子の受信素子層3をZ軸正方向から見た平面図である。 第1の実施形態の受信素子層3とフレキシブル基板との接続を示す断面図である。 第2の実施形態の受信素子層3とフレキシブル基板との接続を示す断面図である。 第3の実施形態の受信素子層3とフレキシブル基板との接続を示す断面図である。 第4の実施形態の受信素子層3とフレキシブル基板との接続を示す断面図である。
以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
(超音波診断装置および超音波探触子の各構成および動作)
図1は、実施形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。図2は、実施形態における超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。
超音波診断装置100は、図略の生体等の被検体に対して超音波(超音波信号)を送信し、受信した被検体で反射した超音波の反射波(エコー、超音波信号)から被検体内の内部状態を超音波画像として画像化し、表示部45に表示する。
超音波探触子1は、被検体に対して超音波(超音波信号)を送信し、被検体で反射した超音波の反射波を受信する。超音波探触子1は、図2に示すように、ケーブル33を介して超音波診断装置本体31と接続されており、送信回路42、受信回路43と電気的に接続されている。
送信回路42は、制御部46の指令により、超音波探触子1へケーブル33を介して電気信号を送信し、超音波探触子1から被検体に対して超音波を送信させる。
受信回路43は、制御部46の指令により、超音波探触子1からケーブル33を介して、被検体内からの超音波の反射波に応じた電気信号を受信する。
画像処理部44は、制御部46の指令により、受信回路43が受信した電気信号に基づいて被検体内の内部状態を超音波画像として画像化する。
表示部45は、液晶パネルなどから成り、制御部46の指令により、画像処理部44が画像化した超音波画像を表示する。
操作入力部41は、スイッチやキーボードなどから構成され、ユーザが診断開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータを入力するために設けられている。
制御部46は、CPU、メモリなどから構成され、操作入力部41の入力に基づいてプログラムされた手順により超音波診断装置100各部の制御を行う。
図3は、第1の実施形態の超音波探触子のヘッド部の構成を示す断面図、図4は、第1の実施形態の超音波探触子のヘッド部の構成を示す平面図である。
以降の説明では図中のX、Y、Zで示す座標軸に基づいて説明する。X方向はエレベーション方向(ダイシングを行う方向)であり、Z軸正方向は超音波の放射方向である。また、Z軸方向は積層方向でもある。図4は、超音波の放射方向(Z軸正方向)から超音波探触子1を見た平面図であり、図3は、図4のA−Aで示す部分の断面図である。
第1の実施形態の超音波探触子1は、図3に示すようにバッキング材5の上に第4電極15、送信素子層2、第3電極14、中間層13、第2電極10、受信素子層3、第1電極9、整合層6、音響レンズ7の順に積層されている。以降、積層順に各部を説明する。
送信素子層2は、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)などの無機圧電材料から成る圧電素子であり、互いに厚み方向に対向する両面にそれぞれ第3電極14、第4電極15を備えている。送信素子層2の厚みは320μm程度である。
第3電極14、第4電極15は、図示せぬコネクタによりケーブル33と接続され、ケーブル33を介して送信回路42と接続する。第3電極14、第4電極15に電気信号を入力すると圧電素子が振動し、送信素子層2からZ軸正方向に超音波を送信するように構成されている。
第3電極14、第4電極15の厚みは、1〜2μm程度である。第3電極14、第4電極15の厚みは、音響特性上はできるだけ薄い方が良いが、薄すぎると電極にひび割れ等が発生し、信頼性を損なうので0.1〜10μmの範囲、好ましくは0.1〜5μmにすることが望ましい。特に超音波を送信する側の、第4電極15は音響特性上できるだけ薄くすることが望ましい。
第3電極14、第4電極15は、金、銀、アルミなどの金属材料を用いて、送信素子層2の両面に蒸着法やフォトリソグラフィー法を用いて成膜する。
中間層13は、樹脂材料により形成されている。中間層13は、第2電極10と第3電極14とを結合するとともに、受信素子層3が被検体で反射した超音波の反射波を受信して振動した際に、送信素子層2が共振して振動しないように受信素子層3の振動を吸収するために設けられている。
中間層13に用いる樹脂材料としては、例えばポリビニルブチラール、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリスルホン、エポキシ、オキセタンなどを用いることができる。さらに、これらの樹脂には、特性を調整するための微粒子などを添加してもよい。
中間層13の厚みは、求める感度や周波数特性により選択されるが、例えば180〜190μm程度である。また、求める感度や周波数特性によっては中間層13を省略することもできる。
受信素子層3は、有機圧電材料から成る複数の圧電素子から構成されている。
受信素子層3に用いる有機圧電材料として、例えば、フッ化ビニリデンの重合体を用いることができる。また例えば、有機圧電材料は、フッ化ビニリデン(VDF)系コポリマを用いることができる。このフッ化ビニリデン系コポリマは、フッ化ビニリデンと他の単量体との共重合体(コポリマ)であり、他の単量体としては、3フッ化エチレン(TrFE)、テトラフルオロエチレ(TeFE)、パーフルオロアルキルビニルエーテル(PFA)、パーフルオロアルコキシエチレン(PAE)およびパーフルオロヘキサエチレン等を用いることができる。
一般に、無機圧電材料の圧電素子は、基本波の周波数に対する2倍程度の周波数帯域の超音波しか受信することができないが、有機圧電材料の圧電素子は、基本波の周波数に対する例えば4〜5倍程度の周波数帯域の超音波を受信することができ、受信周波数帯域の広帯域化に適している。このような超音波を広い周波数に亘って受信可能な特性を持つ有機圧電素子によって超音波信号が受信されるので、本実施形態における超音波探触子1および超音波診断装置100は、比較的簡単な構造で周波数帯域を広帯域にすることができる。
受信素子層3の厚さは、受信すべき超音波の周波数や有機圧電材料の種類等によって適宜に設定されるが、例えば、中心周波数15MHzの超音波を受信する場合、受信素子層3の厚さは、約35〜40μmである。
受信素子層3の厚み方向(Z軸方向)に互いに対向する両面には、それぞれ第1電極9、第2電極10が形成されている。
第1電極9、第2電極10の厚みは、1〜2μm程度である。受信素子層3の電極は、音響特性上できるだけ薄い方が良いが、薄すぎると電極にひび割れ等が発生し、信頼性を損なうので0.1〜10μmの範囲、好ましくは0.1〜5μmにすることが望ましい。受信素子層3は、周波数の高い高調波を受信するため、特に第1電極9、第2電極10ともに音響特性上できるだけ薄くすることが望ましい。
第1電極9、第2電極10は、金、銀、アルミなどの金属材料を用いて、蒸着法やフォトリソグラフィー法により成膜する。受信素子層3に用いる電極、特に第1電極9は、高調波を感度良く受信するため極めて薄く形成する必要がある。そのため、金属材料として導電性の良い金を用いることが望ましい。
図3に示すように本実施形態の受信素子層3は、受信素子層3の両面に形成された第1電極9、第2電極10を挟む上層である整合層6および下層である中間層13よりエレベーション方向に突出した突出部19a、19bを備えている。また、突出部19a、19bの互いに対向する両面には、それぞれ第1電極9、第2電極10が延長して形成されている。
このような受信素子層3は、有機圧電材料の溶液から流延して所定の厚さの膜を作製し、加熱して結晶化を行った後、上層および下層よりエレベーション方向に長い所定の大きさのシート状に成形して作製する。作製した受信素子層3の両面の全面にそれぞれ第1電極9、第2電極10を成膜すると、突出部19a、19bの互いに対向する両面にも第1電極9、第2電極10が成膜される。
なお、本実施形態では、突出部19a、19bの互いに対向する両面にそれぞれ第1電極9、第2電極10が延長して形成されている例を説明するが、第1電極9、第2電極10のうち少なくとも一方が、突出部19a、19bに延長して形成されていれば良い。例えば、何れか一方の電極は突出部19には形成されず、突出部19と反対側に延長しても良い。また、受信素子層3のエレベーション方向の両側に突出部19a、19bが設けられているが、何れか一方でも良い。
第1電極9、第2電極10は、ケーブル33を介して受信回路43と接続する。
受信素子層3が被検体で反射した超音波の反射波を受信して振動すると、反射波に応じて圧電素子に第1電極9、第2電極10の間に電気信号が発生する。第1電極9、第2電極10の間に発生した電気信号は、ケーブル33を介して受信回路43で受信され、画像処理部44で画像化される。
整合層6は、各層の各々の音響インピーダンスの中間の音響インピーダンスを有し、音響インピーダンスの整合を図る。本実施形態では、整合層6が単層の例を図示しているが、多層の場合でも良い。単層の場合、整合層6の厚みは例えば140μm程度である。
音響レンズ7は、シリコーンや樹脂などから成り、発信または受信した超音波を所定の距離に収束させる。
バッキング材5の上に、第3電極14と第4電極15とが形成された送信素子層2、中間層13、第1電極9と第2電極10とが形成された受信素子層3、整合層6の順に、接着剤により接着して図3のように積層する。積層後、整合層18から超音波放射方向と反対の方向(Z軸負方向)に向かってX軸方向にダイシングを行い、バッキング材と第4電極の接着層からさらにZ軸負方向に100μmの深さまでダイシングを行った。ダイシングによりできた溝部に、シリコーン樹脂などから成る充填剤を充填した後、最上層に音響レンズ7を接着する。
このようにして作製した超音波探触子1は、図4のように、第1電極9が形成された突出部19a、19bは、上層である音響レンズ7や図示せぬ整合層6よりエレベーション方向の両側に、突出している。図4に示すPは、ダイシングされた突出部19a、19bのY軸方向の間隔である。なお、図4では図面を簡略化するため充填剤や第3電極14、第4電極15は図示していない。
次に、突出部19a、19bの両面に形成されている第1電極9、第2電極10をフレキシブル基板25と接続する例を図5を用いて説明する。
図5は、第1の実施形態の受信素子層3とフレキシブル基板25との接続を示す断面図である。
フレキシブル基板25は、基板材20の両面に導電部である銅箔21、22の配線パターンを形成した両面基板である。
突出部19aに形成された第1電極9と銅箔21、突出部19bに形成された第2電極10と銅箔22は、図示せぬ導電性接着剤やハンダなどによりそれぞれ接続され、フレキシブル基板25a、25bは、送信素子層2の側(Z軸負方向)に折り曲げられている。銅箔21、22の厚みは3μm〜50μm程度であり、折り曲げても全く問題ない。
図4に示すダイシング後の突出部19a、19bのY軸方向の間隔Pは非常に狭いので、フレキシブル基板25a、25bの第1電極9、第2電極10と接続する部分の配線パターンを等間隔にすると実装が困難である。本実施形態では、図示せぬフレキシブル基板25a、25bの第1電極9、第2電極10と接続する部分のパターン間隔を2倍の2Pにし、フレキシブル基板25aとフレキシブル基板25bとが交互に突出部19a、19bに設けられた電極と接続するようにパターニングしている。
フレキシブル基板25a、25bの銅箔21、22はカバーレイ23に覆われて所定の位置まで配線され、フレキシブル基板25a、25bに設けられた図示せぬコネクタによりケーブル33と着脱可能に接続される。
このように、本実施形態では、第1電極9、第2電極10が突出部19a、19bの面に形成されているので、フレキシブル基板25a、25bと容易に接続することができるとともに、接続後に振動などにより第1電極9、第2電極10がひび割れることがない。また、このことにより超音波診断装置100の信頼性を高めることができる。
なお、第1電極9、第2電極10との接続は、両面フレキシブル基板に限らず片面フレキシブル基板やそのほかの配線材を用いても良い。また、突出部19a、19bの面に第1電極9、第2電極10の何れか一方を形成しても良い。
次に、図6に示す第2の実施形態について説明する。図6は、第2の実施形態の受信素子層3とフレキシブル基板25との接続を示す断面図である。なお、以降同じ機能要素には同番号を付し、説明を省略する。
第2の実施形態と第1の実施形態との違いは、第2の実施形態では、突出部19a、19bがそれぞれ送信素子層2の側(Z軸負方向)に曲げられている点である。受信素子層3は、前述のように有機圧電材料から成るので、容易に曲げることができる。
突出部19a、突出部19bには第1電極9と第2電極10が、それぞれ形成され、第1の実施形態と同様に図示せぬ導電性接着剤やハンダなどにより銅箔21、銅箔22とそれぞれ接続されている。第1電極9と銅箔21、第2電極10と銅箔22は、図示せぬ導電性接着剤やハンダなどによりそれぞれ接続され、送信素子層2の側(Z軸負方向)に折り曲げられている。
このように、本実施形態では受信素子層3が有機圧電材料から形成されているので、受信素子層3の上下の層から突出した突出部19a、19bを送信素子層2の側に曲げてフレキシブル基板25と接続し、エレベーション方向の幅を小さく実装することができる。第1電極9、第2電極10は突出部19a、突出部19bの面に形成されているので、フレキシブル基板25と容易に接続することができるとともに、接続後に振動などにより電極部がひび割れるおそれがない。また、このことにより超音波診断装置100の信頼性を高めることができる。
次に、図7に示す第3の実施形態について説明する。図7は、第3の実施形態の受信素子層3とフレキシブル基板25との接続を示す断面図である。
第3の実施形態と第2の実施形態との違いは、第3の実施形態では、突出部19a、19bに形成された第1電極9c、9bと第2電極10c、10bの厚みを、積層部分の第1電極9aと第2電極10aより厚くしている点と、保護層27で曲げ部を覆っている点である。
第1電極9c、9bと第2電極10c、10bは、第1電極9aと第2電極10aを形成後、第1電極9c、9bと第2電極10c、10bの部分をマスクして蒸着法などを用いて厚みを増している。また、保護層27は、インクジェット法などを用いてUV硬化樹脂を曲げ部分に滴下した後、紫外線を照射して硬化させている。
このように突出部19a、19bに形成された電極の厚みを厚くすると、信頼性を確保しながら積層部分の電極を極力薄くすることができる。例えば、積層部分の第1電極9aの厚みを0.5μmにしても、突出部19a、19bに形成された第1電極9c、9bの厚みを3〜50μmにすれば、突出部19a、19bを曲げることによって第1電極9c、9bの厚みが数μm薄くなってもまだ十分な厚みがあり電極にひび割れがおこるおそれが無い。
さらに、保護層27で第1電極9c、9bを覆うと、第1電極9c、9bに振動などによる力が加わりにくくなり、さらに信頼性を高めることができる。
同様に、第2電極10c、10bも薄くすると折り曲げることにより電極の剥離やひび割れがおこるおそれがあるが、3〜50μm程度にすることにより折り曲げ部に加わる力を吸収し、ひび割れの発生を防止できる。
なお、本実施形態では第1電極9c、9bと第2電極10c、10bとをどちらも第1電極9a、第2電極10aより厚くしているが、第1電極9c、9bまたは第2電極10c、10bのどちらか一方だけを厚くしても良い。また、保護層27を第2電極10c、10bの側に設けても良い。
次に、図8に示す第4の実施形態について説明する。図8は、第4の実施形態の受信素子層3とフレキシブル基板25との接続を示す断面図である。
第4の実施形態は、中間層13の無い超音波探触子1に本発明を適用した例である。
図8に示す超音波探触子1は、バッキング材5の上に第4電極15、送信素子層2、第2電極10、受信素子層3、第1電極9、整合層6、音響レンズ7の順に積層されている。
第3電極14と中間層13は省かれ、第2電極10が送信素子層2と受信素子層3との共通電極になっている。本実施形態は、第2の実施形態と同様に曲げられた突出部19a、突出部19bの上に形成された第1電極9、第2電極10と、フレキシブル基板25a、25bとを接続した例であるが、第1の実施形態や第3の実施形態と同様の構成も可能である。
以上このように、本発明によれば、圧電素子の電極と配線部材とを信頼性高く接続することができる超音波探触子、および信頼性の高い超音波探触子を具備する超音波診断装置を提供することができる。
1 超音波探触子
2 送信素子
3 受信素子
5 バッキング材
6 整合層
9 第1電極
10 第2電極
13 中間層
14 第3電極
15 第4電極
19 突出部
20 基板材
21、22 銅箔
23 カバーレイ
25 フレキシブル基板
27 保護層
31 超音波診断装置本体
33 ケーブル
41 操作入力部
42 送信回路
43 受信回路
44 画像処理部
45 表示部
46 制御部
100 超音波診断装置

Claims (6)

  1. 少なくとも一層の超音波を送信する送信素子層と、厚さ方向に対向する両面にそれぞれ電極が形成された超音波を受信する少なくとも一層の受信素子層と、音響インピーダンスの整合を図る少なくとも一層の整合層と、が前記超音波を送信する方向に向けてこの順に積層された超音波探触子であって、
    前記受信素子層は、
    前記受信素子層の両面に形成された2つの前記電極を挟む上層および下層よりエレベーション方向に突出した突出部を備え、
    前記電極のうち少なくとも一方は、前記突出部に延長して形成されていることを特徴とする超音波探触子。
  2. 前記受信素子層は、有機樹脂から成り、
    前記突出部は、
    前記電極とともに前記送信素子層の側に曲げられていることを特徴とする請求項1に記載の超音波探触子。
  3. 前記突出部の少なくとも一方の面に形成された前記電極の厚みは、前記突出部以外の部分に形成された前記電極の厚みより厚くなっていることを特徴とする請求項1または2に記載の超音波探触子。
  4. 前記突出部に形成された前記電極のうち少なくとも一方は、
    保護層に覆われていることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の超音波探触子。
  5. 前記電極は、
    前記突出部の厚さ方向に対向する両面に形成され、フレキシブル基板の厚さ方向に対向する両面に形成された導電部にそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の超音波探触子。
  6. 請求項1から5の何れか1項に記載の超音波探触子を有することを特徴とする超音波診断装置。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5880559B2 (ja) * 2011-08-05 2016-03-09 コニカミノルタ株式会社 超音波探触子及び超音波探触子に用いるフレキシブル基板
US9056333B2 (en) * 2011-09-27 2015-06-16 Fujifilm Corporation Ultrasound probe and method of producing the same
CN204706588U (zh) * 2012-12-19 2015-10-14 株式会社村田制作所 压电变压器装置
JP6252130B2 (ja) * 2013-11-20 2017-12-27 セイコーエプソン株式会社 超音波デバイスおよびその製造方法並びに電子機器および超音波画像装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61144565A (ja) * 1984-12-18 1986-07-02 Toshiba Corp 高分子圧電型超音波探触子
JPS61293098A (ja) * 1985-06-21 1986-12-23 Toshiba Corp 高分子圧電型超音波探触子のリ−ド線接続方法
JPH0299041A (ja) * 1988-10-07 1990-04-11 Toshiba Corp 超音波プローブ
JP3304560B2 (ja) * 1993-10-26 2002-07-22 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 超音波探触子及び超音波探触子の製造方法
JPH08307995A (ja) * 1995-05-08 1996-11-22 Ge Yokogawa Medical Syst Ltd 超音波探触子
US5651365A (en) * 1995-06-07 1997-07-29 Acuson Corporation Phased array transducer design and method for manufacture thereof
JP3469386B2 (ja) * 1996-02-07 2003-11-25 株式会社東芝 超音波トランスジューサ及びその製造方法
JPH1084243A (ja) * 1996-09-10 1998-03-31 Aloka Co Ltd 積層圧電振動子
JPH10112899A (ja) * 1996-10-07 1998-04-28 Toshiba Iyou Syst Eng Kk 超音波探触子
EP1769854A4 (en) 2004-07-22 2016-07-13 Olympus Corp ULTRASONIC TRANSDUCER
JP4727953B2 (ja) * 2004-07-22 2011-07-20 オリンパス株式会社 超音波振動子及び超音波振動子の製造方法
JP4855713B2 (ja) * 2005-05-18 2012-01-18 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 超音波振動子の製造方法、及び超音波内視鏡装置
JP4769127B2 (ja) * 2005-05-30 2011-09-07 株式会社東芝 超音波プローブ及び超音波プローブ製造方法
US20080021328A1 (en) * 2006-07-20 2008-01-24 Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. Ultrasound probe and method of manufacturing ultrasound probe

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