JPH0524009U - 超音波振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インピーダンス定数の安定した超音波振動子
を得る。 【構成】 超音波振動子２１を構成する中の一構成部品
である導電性のハウジング２２には、絶縁部材２３が内
設されている。前記絶縁部材２３には、所望のインピー
ダンス定数を有するように、導電性膜３０を螺旋溝部２
６に被着させたインピーダンス整合手段が設けられてい
る。そして、前記導電性のハウジング２２に圧電素子２
４、音響レンズ２５、表面電極２４ａ、裏面電極２４ｂ
などを設けると共に、電送線路２７を接続することによ
り超音波振動子２１を構成している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、インピーダンス整合手段を設けた超音波振動子に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、超音波振動子は、超音波画像を得るために超音波内視鏡や超音波観 察装置などに用いられると共に、胆石や血栓などの生体内凝固物の超音波による 処置などに用いられている。

【０００３】 図３に示すように従来の超音波振動子１は、導電性のハウジング２の内周面に 、エポキシ樹脂等からなる絶縁層３を形成し、この絶縁層３の上端部に圧電素子 ４を固定している。そして、前記圧電素子４の表面電極４ａ側には、超音波を集 束するための音響レンズ５が設けられており、裏面電極４ｂ側にはこの裏面電極 ４ｂ側からの振動を吸収するための図示しないダンピング部材が設けられている 。さらに、前記裏面電極４ｂ側の絶縁層３を形成したハウジング２の内部には、 空芯状のインピーダンス補正用のコイル６が埋設されており、このように前記圧 電素子４の極近傍に特定のインピーダンス定数に設定したコイル６を設けること によって伝送線路の影響を受けることなく良好なインピーダンス整合がとれるよ うに構成されている。

【０００４】 尚、前記圧電素子４に電気信号を印加するための伝送線路７は、裏面電極４ｂ に対してはケーブル線７ａを介して導通され、表面電極４ａに関してはケーブル 線７ｂを介してハウジング２と導通されている。また、前記コイル６は、一端が ハウジング２に導通され、他端が伝送線路４に導通されている。すなわち、前記 コイル６は、電気的には、圧電素子４と並列に接続されている。

【０００５】 前記インピーダンス補正用のコイル６は、圧電素子４の見かけ上のインピーダ ンスを低減して、伝送線路７の特性インピーダンスに近づけるためのものであり 、前記コイル６のインピーダンス定数は、圧電素子４単独のインピーダンスの虚 数成分を打ち消す値に設定されているので、前記コイル６を埋設することにより 、見かけ上、圧電素子４のインピーダンスは実数成分のみとなるのでインピーダ ンスの絶対値が減少して、伝送線路７の特性インピーダンスを整合するものであ る。

【０００６】 このように前記超音波振動子１は、インピーダンス補正用のコイル６を設ける ことにより、この超音波振動子１の高周波数化を図ることによって高性能化を実 現している。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前記コイルのインピーダンス定数は、圧電素子のインピーダン スの虚数成分をちょうど打ち消す値でなければならないため、インピーダンス定 数が規格化されているコイルを使用することはできないので、熟練した技術者の 手作業によって所望のインピーダンス定数のコイルを巻回して製造する必要があ った。このため製造原価が極めて高くなると共に、手作業で製造するコイルのた め、製造されたコイルのインピーダンスと所望の値との間に多少の差が生じたり 、特定のインピーダンスを有するコイルを安定的に得られにくいという虞があっ た。すなわち、超音波振動子には、前述の手作業により製造されたコイルが用い られているので、品質が安定しにくいという問題点があると共に、圧電素子の裏 面電極側からのケーブル線をコイルの他端に半田付けする作業が、狭い空間で微 細な接続をしなければならないため極めて難しいので、この作業にも熟練した作 業者を必要とするので歩留まりが悪いという問題点があった。

【０００８】 本考案は上記事情に鑑みてなされたもので、熟練者の手作業に頼ることなく、 製造が容易で、歩留まりが向上すると共に、安価で品質の良い特性の安定したイ ンピーダンス整合手段を有する超音波振動子を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】 本考案による超音波振動子は、導電性ハウジングに内設した絶縁部の内部に超 音波を送受波する圧電素子と、この圧電素子の両面に設けた電極と、これらの電 極に接続する信号伝達手段と、前記圧電素子及び信号伝達手段とのインピーダン ス整合を行うインピーダンス整合手段手段とを有する超音波振動子において、前 記絶縁部の内周面に螺旋状の溝部を設けると共に、この溝部に導電性膜を被着さ せて前記インピーダンス整合手段を形成している。

【００１０】

【作用】

この構成で、絶縁部の内周面に螺旋状の溝部を設け、この溝部に導電性膜を被 着させることによって圧電素子と信号伝達手段とのインピーダンスの整合をする 。

【００１１】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案の実施例を説明する。 図１及び図２は本考案の一実施例に係り、図１は超音波振動子の説明断面図、 図２は超音波振動子に用いるインピーダンス整合部の製造行程図である。

【００１２】 図１に示すように超音波振動子２１は、導電性のハウジング２２の内周面に、 エポキシ樹脂等からなる絶縁層を形成する絶縁部材２３を内設し、この絶縁部材 ２３の上端部に圧電素子２４を固定している。前記圧電素子２４の表面電極２４ ａ側には、超音波を集束するための音響レンズ２５が設けられており、裏面電極 ２４ｂ側にはこの裏面電極２４ｂ側からの振動を吸収するための図示しないダン ピング部材が設けられている。さらに、前記裏面電極２４ｂ側のハウジング２２ に内設された絶縁部材２３の内周面には、インピーダンス整合用コイルと同様の 働きをするように導電性膜３０を被着した螺旋溝部２６が設けられている。

【００１３】 尚、前記圧電素子２４に電気信号を印加するための伝送線路２７は、裏面電極 ２４ｂに対しては直接導通され、表面電極２４ａに関してはケーブル線２７ｂを 介してハウジング２２と導通されている。又、螺旋溝部２６は、一端がケーブル ２７ａを介してハウジング２２に導通され、他端が裏面電極２４ｂを介して伝送 線路２７と導通されている。

【００１４】 図２を参照して前記超音波振動子２１に用いられる、螺旋溝部２６に導電性膜 ３０を被着した絶縁部材２３を内設するハウジング２２の製造行程を説明する。

【００１５】 まず、図（ａ）に示すような導電性のハウジング２２を用意し、このハウジン グ２２の内周面に、図（ｂ）に示すようなエポキシ樹脂などからなる絶縁層を形 成するための絶縁部材２３を被着させる。前記絶縁部材２３は、例えば、パイプ 状部材の外周を適宜加工してハウジング２２内に嵌入して接着したり、前記ハウ ジング２２の内周面内にエポキシ樹脂等を充填して硬化させている。そして、前 述のようにして内周面に絶縁部材２３を設けたハウジング２２をＮＣフライス盤 や精密中ぐり盤などの加工機に取り付けて、前記絶縁部材２３の中心に対して所 定のねじを設けるための径を有する透孔２３ａを加工する。

【００１６】 次に、図（ｃ）に示すように、所望するインピーダンスを得るための螺旋溝部 ２６を得るための雌ねじ３１のピッチ及び形状と加工深さと、絶縁部材の最終内 径寸法を決める。そして、前記絶縁部材２３の内周面を所定のピッチ及び形状と 深さになるように加工する。前記雌ねじ３１は、例えば、通常のユニファイねじ や、寸法のより精密な台形ねじなどでよい。

【００１７】 上記のように雌ねじの加工されたハウジング２２を加工機より取り外して絶縁 部材２３の雌ねじ３０を含めた内周面に、図（ｄ）に示すような導電性膜３０を 被着する。前記導電性膜３０は、例えば、金属箔を無電解メッキで被着したり、 導電性塗料を塗布する等の方法を用いる。

【００１８】 そして、再び加工機に取り付けて、図（ｅ）に示すように、前記絶縁部材２３ に設けた雌ねじ３１の凸部をエンドミル等を用いて所定の内径寸法になるように 除去して螺旋溝部２６だけに導電性膜が残るようにしてインピーダンス整合手段 であるコイルと同様の働きをするようにしている。さらに、前記螺旋溝部２６を 加工した後に、前記ハウジング２２を反転させて圧電素子２４を収容するための 切り欠き段部３２を形成する。

【００１９】 上述の製造工程では、所望のインピーダンス定数を得ることができる一方、イ ンピーダンス定数の一定したコイルを安定的に得ることができる。

【００２０】 また、図１に示す前記超音波振動子２１は、インピーダンス整合部を成す螺旋 溝部２６を有するハウジング２２を用いて製造されているので、インピーダンス 定数が安定する上に、電送線路２７と螺旋溝部２６との接続が容易になるので歩 留まりが向上する一方、熟練を要する手作業をなくすことができる。

【００２１】 尚、本実施例では、導電性のハウジング２２に内設させた絶縁層を形成する絶 縁部材２３の内周面にインピーダンス整合手段としての導電性膜３０を被着した 螺旋溝部２６を設けているが、前記絶縁部材２３の内周面側に内設するような絶 縁部材の外周に前記絶縁部材２３と同様な導電性膜を被着した螺旋溝部を設けて も良い。

【００２２】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、熟練者の手作業に頼ることなく、製造が 容易で、歩留まりが向上すると共に、安価で特性を安定させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１及び図２は本考案の一実施例に係り、図１
は超音波振動子の概略構成図。

【図２】超音波振動子の製造工程を示し、 （ａ）はハウジングの断面図 （ｂ）は（ａ）のハウジングに絶縁部材を被着したとき
の断面図 （ｃ）は（ｂ）の絶縁部材に所定の深さ及びサイズのね
じを設けたときの断面図 （ｄ）は（ｃ）のねじに導電性膜を被着したときの断面
図 （ｅ）は（ｄ）の導電性膜を被着した螺旋溝部と切り欠
き部とを設けたときの断面図である。

【図３】従来の超音波振動子の概略構成図。

【符号の説明】

２１… 超音波振動子 ２２… ハウジング ２３… 絶縁部材 ２４… 圧電素子 ２４ａ… 表面電極 ２４ｂ… 裏面電極 ２５… 音響レンズ ２６… 螺旋溝部 ２７… 伝送線路 ２８… 導電性膜

【手続補正書】

【提出日】平成４年１月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性ハウジングに内設した絶縁部の内
   部に超音波を送受波する圧電素子と、 この圧電素子の両面に設けた電極と、 これらの電極に接続する信号伝達手段と、 前記圧電素子及び信号伝達手段とのインピーダンス整合
   を行うインピーダンス整合手段手段と、 を有する超音波振動子において、 前記絶縁部の内周面側に螺旋状の溝部を設けると共に、
   この溝部に導電性膜を被着させて前記インピーダンス整
   合手段を形成したことを特徴とする超音波振動子。