(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受信する圧電素子と、前記圧電素子が送受信する超音波を被測定対象物に伝達する２種類以上の音響整合層とを有する超音波探触子において、
前記音響整合層は、液状の光造形用樹脂をレーザー光照射により光硬化させた硬化層で形成され、前記光造形用樹脂に混合したフィラーの沈降速度を利用して、前記フィラー存在量、密度、または粒径のいずれかのうち、下層を高く、表層を低くして、厚み方向の音響インピーダンスが異なるように形成され、かつ前記圧電素子上に所定厚さの前記硬化層を一層づつ積層されていることを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
前記音響整合層は、前記圧電素子上に積層されている請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項３】
前記フィラーは、平均粒子径が２種類以上のフィラーである請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項４】
前記フィラーは、密度が２種類以上のフィラーである請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項５】
前記フィラーは、タングステン、フェライトおよびアルミナから選ばれる少なくとも１種のフィラーである請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項６】
前記音響整合層は複数層で形成されており、層間には接着層が無い請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項７】
前記音響整合層は複数層で形成されており、層間には気泡が存在しない請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項８】
超音波を送受信する圧電素子から被測定対象物に前記超音波を伝達する音響整合層とを有する請求項１〜７のいずれかに記載の超音波探触子の製造方法において、
前記音響整合層は、槽内に供給した液状の光造形用樹脂にレーザー光線を照射し、所定の形状に光硬化させた硬化層に形成することを特徴とする超音波探触子の製造方法。
【請求項９】
前記フィラーは、タングステン、フェライトおよびアルミナから選ばれる少なくとも１種のフィラーである請求項８に記載の超音波探触子の製造方法。
【請求項１０】
前記音響整合層は複数層で形成されており、層間には接着層を存在させない請求項８記載の超音波探触子の製造方法。
【請求項１１】
前記音響整合層は複数層で形成されており、層間には気泡を存在させない請求項８に記載の超音波探触子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、超音波の走査を電気的あるいは機械的に走査し超音波診断画像を描出する超音波診断装置に用いられる超音波探触子およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の超音波探触子は、「改定  医用超音波機器ハンドブック(42ぺ一ジの図2.39)社団法人目本電子機械工業会編、1985年4月:株式会社コロナ杜発行」に記載された構成が知られている。以下、従来の超音波探触子について説明する。
【０００３】
図７は従来の超音波探触子の圧電板および音響整合層の構造及びその製造方法の概要を示す説明図である。図７Ａ−Ｂに示す圧電板21は、超音波診断装置本体(図示せず)から送信された電気的信号を機械的振動に変換する。圧電板21から送信される超音波信号を被測定対象物である生体に効率良く伝達するために、圧電板21の前面には音響整合層として第1音響整合層22、第2音響整合層23を接着層24によって接合している。図7Ａは、この第1音響整合層22、第2音響整合層23および圧電板21が接合される前段階の分解図であり、図7Ｂはこれらの構成要素を接着層24で接合した状態を示す。
【０００４】
これら圧電板21及び音響整合層22,23が一体になった構造は一般に音響素子と呼ばれ、従来の超音波探触子の音響素子は、超音波診断装置本体から送信された電気的信号を、圧電板21にて機械的振動に変換し、圧電板21の機械的振動は、音響整合層を経由して人体に送出され、人体内の各組識の境界からの反射超音波信号を、上記送信時とは逆の経路を経て圧電板21にて再び電気信号に変換し、超音波診断装置の表示画面上に人体の断層像を描出している。
【０００５】
一方、光硬化性樹脂を用いた超音波探触子に関しては、特公平7(1995)-12239号公報に記載されたものが提案されているが、この発明は、アレイ型超音波探触子の分割した溝部分に光硬化性樹脂を塗布する方法に関してであって、音響整合層そのものあるいは音響整合層そのものを形成する製造方法では無い。
【０００６】
さらに、別の従来技術としては、音響整合層として光硬化樹脂を用い、この中に紫外線透過ガラス粉末を混入して紫外線により樹脂を硬化させることが提案されている（特開平5(1993)-15530号公報）。
【０００７】
しかしながら、上記従来の超音波探触子においては、圧電板の振動を生体に効率良く伝達するために、圧電板と生体とのそれぞれの音響インピーダンスの中間的な値の音響インピーダンスを持った材料の音響整合層を所望の厚みで形成することは困難であった。
【０００８】
すなわち、従来の構造では、音響特性のバラツキが小さく音響的性能が高い超音波探触子を製作するためには、まず所望の厚みの音響整合層を実現することが必要であり、このために研磨などで高精度の加工作業及び厚みの管理が必要であった。また、事前に作成された1層以上の音響整合層は接着剤で貼り合わせることが一般的であることから、圧電板の全面に接着剤で貼り合わせているために、音響整合層が高精度に加工されていたとしても接着層内の気泡や接着層の厚みのバラツキにより、結果的に超音波探触子全体の特性のバラツキや劣化を引き起こすという問題を有していた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、要求される厚みの音響整合層を精度良く作成するとともに、接着すること無く形成することで、接着層の厚みのバラツキや接着層への気泡の混入による問題が起こりにくい超音波探触子とその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
さらに、圧電板の振動をさらに効率良く生体に伝達できるよう、音響インピーダンスを圧電板の音響インピーダンスから生体の音響インピーダンスまで徐々に変化させることが容易に可能な音響整合層を有する超音波探触子とその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために本発明の超音波探触子は、超音波を送受信する圧電素子と、前記圧電素子が送受信する超音波を被測定対象物に伝達する２種類以上の音響整合層とを有する超音波探触子において、
前記音響整合層は、液状の光造形用樹脂をレーザー光照射により光硬化させた硬化層で形成され、前記光造形用樹脂に混合したフィラーの沈降速度を利用して、前記フィラー存在量、密度、または粒径のいずれかのうち、下層を高く、表層を低くして、厚み方向の音響インピーダンスが異なるように形成され、かつ前記圧電素子上に所定厚さの前記硬化層を一層づつ積層されていることを特徴とする。
【００１２】
次に本発明の超音波探触子の製造方法は、超音波を送受信する圧電素子から被測定対象物に前記超音波を伝達する音響整合層とを有する前記の超音波探触子の製造方法において、前記音響整合層は、槽内に供給した液状の光造形用樹脂にレーザー光線を照射し、所定の形状に光硬化させた硬化層に形成することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、音響整合層を光造形用樹脂をレーザー光照射により光硬化させた硬化層で形成することにより、所望の厚みでかつ厚さ精度が高く特性のバラツキの少ない音響整合層を容易に作成することができる。
【００１４】
また本発明の超音波探触子は、音響整合層が圧電素子上に光硬化性樹脂の硬化層が積層されていることが好ましい。これにより、圧電板の上に音響整合層を接着せずに形成することができるため、接着剤の使用による気泡などの発生の恐れがなく、特性のバラツキが少ない音響整合層を容易に作成することができる。
【００１５】
また本発明の超音波探触子は、光硬化性樹脂に任意のフィラーが混入されて音響整合層が形成されていることが好ましい。これにより、超音波の送受信を効率良く行なうために必要とされる適正な音響インピーダンスの音響整合層を容易に作成することができる。
【００１６】
また本発明の超音波探触子は、音響整合層は厚み方向に音響インピーダンスが順次異なっていることが好ましい。これにより、圧電板の超音波信号をさらに効率良く送受信することができる。
【００１７】
また本発明の超音波探触子は、音響整合層が、フィラーの含有量が順次異なる複数の層を積層したことで、音響インピーダンスが順次異なる音響整合層が形成されていることが好ましい。これにより、被測定対象物の個体差あるいは部位に対応して圧電板から送受信する超音波信号を効率良く伝達することができる。
【００１８】
また本発明の超音波探触子は、粒径が２種類以上のフィラーの混合物または層方向に異なったフィラーを混合した光硬化性樹脂で音響整合層を形成することが好ましい。これにより、超音波の送受信を効率良く行なうために必要とされる適正音響インピーダンスの音響整合層を容易に作成することができ、圧電板の超音波信号を効率良く送受信することができる。
【００１９】
また本発明の超音波探触子は、密度が２種類以上のフィラーの混合物または層方向に異なったフィラーを混合した光硬化性樹脂で音響整合層を形成することが好ましい。これにより、圧電板の超音波信号を効率良く送受信することができる。
【００２０】
また本発明の超音波探触子は、光硬化性樹脂にフィラーとしてタングステン、フェライト、あるいはアルミナのいずれか１種類以上を混入していることが好ましい。これにより、圧電素子の音響インピーダンスと人体の音響インピーダンスとの中間的な値の音響整合層を容易に形成することができ、超音波信号を効率良く送受信することができる。前記において、フェライトとは鉄（Ｆｅ）が有する結晶構造体をいう。
【００２１】
次に本発明方法によれば、音響整合層は、槽内に供給した液状の光造形用樹脂にレーザー光線を照射し、所定の形状に光硬化させた硬化層で形成されていることにより、所望の厚みでかつ厚さ精度が高く特性のバラツキの少ない音響整合層を容易に作成することができる。
【００２２】
また前記樹脂にフィラーを０質量％以上２０００質量％以下混合することが好ましい。
【００２３】
また前記樹脂に混合したフィラーの沈降速度を利用して、下層のフィラー存在量が高く、表層のフィラー存在量を低くして、厚み方向の音響インピーダンスが異なるように成形することが好ましい。
【００２４】
また前記音響整合層を構成する樹脂層を複数層で形成し、下層の樹脂層の密度を大きく、表層の樹脂層の密度を小さくして、厚み方向の音響インピーダンスが異なるように成形することが好ましい。
【００２５】
また前記樹脂層の密度は、フィラーの添加量、平均粒子径、及び密度から選ばれる少なくとも１つを異ならせることにより制御することが好ましい。
【００２６】
以下、本発明の具体的実施の形態について、図１から図６を用いて説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図１Ａに示すように、本発明の第1の実施形態の超音波探触子20は、超音波を送受信する圧電素子である圧電板1と、この超音波を効率良く送受信するための音響整合層（徐変整合層）4と、圧電板1を保持すると共に後方へ超音波がもれることによる効率ロスを抑えるバッキング材料10と、超音波を被測定対象物(図示せず)の任意の位置に効率良く集束させるための音響レンズ11と、電極配線材料12、ケーブル(図示せず)、コネクタ(図示せず)などの構成要素で構成されている。これらの中で音響整合層4は、後述するように液状の光造形用硬化型樹脂(以下、液状光硬化性樹脂という)を用い、一般的に光造形法と呼ばれる方法を応用して液状光硬化型樹脂の一部を硬化させることにより形成した。
【００２８】
図１Ｂにおいて液状光硬化型樹脂2の一部を硬化させる方法について説明する。液状光硬化性樹脂2は槽6の中に満たされており、上下移動台7の上面(ワーク支持面)7aは当初液状光硬化性樹脂2の液面より硬化させるべき所定の厚さに対応した距離だけ下に位置している。この位置でレーザー発光体8から放射された紫外線レーザーやArレーザーなどのレーザー光(以下レーザー)3を照射することで、液状光硬化性樹脂のレーザー3が照射された部位を硬化させることができる。
【００２９】
照射方法としては、デジタルスキャンミラーあるいはレーザー発光体8の移動手段(図示せず)などの照射位置制御手段(図示せず)で制御しながら、スポット的あるいは必要部分以外をマスクした状態で広範囲に上下移動台7の支持面上の液状光硬化性樹脂2に向けて照射する。照射を所定時間行うことで上下移動台7の支持面上に所定形状の薄膜の硬化層を形成することができる。
【００３０】
次に、上下移動台7を用いて、この薄膜の硬化層を所定のスピードで順次下降させ、所定のタイミングでレーザー3を照射する。このようにして一層ずつ形成し積層することで最終的に所望の厚さの硬化層を形成する。
【００３１】
ここで、液状光硬化性樹脂2は、光重合性オリゴマー、反応性希釈剤、光重合開始剤などから構成されており、露光することで光が照射された部分だけが硬化する性質を有し、必要に応じて光重合助剤、添加剤などが配合されている。光重合性オリゴマーは種類によって、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系、エステルアクリレート系、アクリレート系などのラジカル重合反応で硬化するタイプと、エポキシ系、ビニルエーテル系などのカチオン重合反応により硬化するタイプとに大別される。どのようなタイプの樹脂を使用するかは、反応速度、収縮歪み、寸法精度、耐熱性、強度などによって使い分ける。
【００３２】
一般的に、光硬化性樹脂としては、ウレタンアクリレート系とエポキシ系の光重合性オリゴマーを含むものが主に使われているが、ウレタンアクリレート系は反応速度が早く、分子間凝集力が大きく、機械的強度/熱的強度がエポキシ系に比べて有利で、強度を重要視した場合適当であり、一方、エポキシ系は重合反応速度が遅く、収縮歪みが小さいのが特徴である。よって、エポキシ系の光造形樹脂は寸法精度の点で有利で、精度を重視する場合に好適である。
【００３３】
エポキシ系光造形樹脂の具体例は、旭電化工業社製"HS-681"(商品名)、DSM-SOMOS社製"SOMOS8100"(商品名)(JSR社からも同じものがSCR-8100シリーズとして販売されている)、Vantico社(旧チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社)製"SL-7540"(商品名)がある。また、ウレタンアクリレート系光造形樹脂の具体例は、帝人製機社"TSR-1938M"(商品名)がある。
【００３４】
以上のように構成された光造形法を用いた液状光硬化性樹脂2の硬化手段を用いて、一般的にべース板13上に直接、光硬化性樹脂の硬化層を積層形成する方法を、図2を用いて説明する。
【００３５】
まず、上下移動台7の上に固定されたべース板13を槽6に満たされた液状光硬化性樹脂2に浸し、レーザー発光体8より放出されたレーザー3により、べース板13の上部に存在する液状光硬化性樹脂2を露光させ、べース板13の上の液状光硬化性樹脂2を硬化させる。
【００３６】
レーザー発光体8をべース板13に対して平行に(水平方向に)X-Y座標あるいは極座標の位置データに基づき移動させながら、所定の位置で液状米硬化性樹脂2にレーザー3を均一に照射することで、べース板13の上に液状光硬化性樹脂2を硬化させて薄膜状の音響整合層4を形成する。
【００３７】
さらに、図には示していないが上下移動台7を所定距離だけ下降させ(図示せず)、再びレーザー3を照射することにより、既に硬化している光硬化性樹脂製の音響整合層4の薄層の上に新たな液状光硬化性樹脂2の硬化層を形成することができる。このように上下移動台7を下降させる距離を制御し、上下移動台7の移動距離の合計が、最終的に必要とされる音響整合層4の寸法となるように、上記作業を繰り返すことにより所望の厚みの音響整合層4をべース板13の上に形成することができる。
【００３８】
このように本発明の第1実施の形態によれば、各々を単独に所望の厚みに研磨した材料を用いる必要が無く、また、接着剤を用いずにべ一ス板13の上に音響整合層4を形成することが可能となる。
【００３９】
このため、本発明の第1の実施形態の超音波探触子ではべース板としての圧電板1と音響整合層4との間に接着層24が存在しないため、従来の一般的な接着による積層工法で起こりうる2μｍから15μｍ程度の接着層厚みのバラツキや、接着層24に混入した気泡の影響が全く無く、所望の厚みでかつ厚さ精度が高くダイシングにより分割した後の各音響素子の音響特性のバラツキが少なく安定した音響整合層を容易に作成することができ、信頼性の高い超音波探触子を提供することができる。
【００４０】
（実施の形態２）
次に、順次音響インピーダンスの異なる音響整合層4の形成方法を図3を用いて説明する。
【００４１】
図3に示すように、液状光硬化性樹脂2の硬化層を積層で形成する際に、槽6の中の液状光硬化性樹脂2にフィラーとして微細な粉末状や繊維状あるいは板状などの形状のフィラー9を混入することにより、所望の音響インピーダンス特性を持った音響整合層4を形成することができる。
【００４２】
ここで混入するフィラー９は、液状光硬化性樹脂2が液体の状態の時に混入させ、攪拌機などを用いてフィラー９が均一に分散するようにする。混入するフィラー９としては、タングステン、ラェライト、またはアルミナなどで、平均粒子径が1μｍ以上10μｍ以下程度が適当である。
【００４３】
音響整合層4の音響インピーダンスとしては、圧電板1の音響インピーダンス（約３０Mray）と人体の音響インピーダンス（約１．５Mray）の中間的な値を持ったものを使用することが一般的であり、この約３０Mraylから１．５Mrayl程度の範囲になるよう、たとえばフィラー９の材質、粒径が同じ場合、液状光硬化性樹脂2に混入するフィラー９の量を調整することで目標の音響インピーダンスに近づけることが可能となる。
【００４４】
このようにすることにより、所望の厚みでかつ厚さ精度が高い特性のバラツキの少ない音響整合層を容易に作成することができ、信頼性の高い超音波探触子を提供することができる。
【００４５】
ここで、音響インピーダンスが徐々に異なる複数の層の集合を、以下、特に除辺整合層と呼ぶ。
【００４６】
（実施の形態３）
次に、本発明の第３の実施形態の超音波探触子に係る音響整合層4の製造方法を図４Ａ−Ｃを用いて説明する。
【００４７】
図４Ａ−Ｃに示すように、上記第２の実施形態に加えて、液状光硬化性樹脂2の硬化層を積層に形成する際に、複数の槽6を用いてフィラー９の量(混入量)を順次積層する層ごとに徐々に変化させたものである。
【００４８】
フィラー９の材料としては液状光硬化性樹脂2よりも密度が大きく、液状光硬化性樹脂2へのフィラー９の混入量を徐々に増やすことによりフィラー９を含んだ液状光硬化性樹脂2全体の平均の密度が増加することになる。一方、音響インピーダンスは材料の密度と音の伝わる速度(音速)との積で表わされるものであり、このことからも分かるように液状光硬化性樹脂2全体の平均の密度の増加に伴い、音響インピーダンスも増加することになる。
【００４９】
このことから、フィラー９の混入量を順次変化させて液状光硬化性樹脂2を積層することにより音響整合層4の厚み方向に音響インピーダンスを順次変化させた音響整合層4を形成することができる。このように、混入するフィラー９の量の調整により、音響インピーダンスの変化を厚み方向の距離に応じて、段階的な変化あるいは直線的、級数的な変化など任意の変化の形態に設定することができる。
【００５０】
フィラー9の量を変化させる具体的な手段としては、液状光硬化性樹脂2が液体の状態の時にフィラー9を均一に分散させ、各種、所望の音響インピーダンスになるように混入および分散させた数種類の槽6を用意し、フィラーの混入量の多い槽6から少ない槽6へ順次、各槽毎に一層づつ音響整合層4を積層してはフィラー9の量が異なる別の槽6に移動させて(移槽)浸漬し、先に硬化した層の表面上に積層していくことで、厚み方向ヒ音響インピーダンスを徐々に変化させた音響整合層4を積層形成することができる。
【００５１】
ここでも、混入するフィラー9としては、タングステン、フェライト、アルミナなどで、平均粒子径が1μｍから10μｍ程度が好ましい。以下、音響インピーダンスを厚み方向に徐々に変化させた複数の層で構成された音響整合層4全体を徐変整合層5と呼ぶ。
【００５２】
徐変整合層5の音響インピーダンスは、圧電板1の音響インピーダンスから被測定対象物である人体の音響インピーダンスまで、徐々に変化させることが可能なため、約３０Mraylから１．５Mrayl程度の値まで変化するようにフィラー9の量を徐々に変化させて音響インピーダンスを調整する。すなわち、下層の密度を高く、上層の密度を徐々に低くするように形成するのが好ましい。
【００５３】
この時、混入するフィラー9の量の設定としては、音響インピーダンスの変化の形態が厚み方向の距離に応じて段階的あるいは直線的、級数的な変化などに任意に設定でき、被測定対象物の個体差あるいは部位に対応して圧電板1から送受信する超音波信号を効率良く伝達することができる。
【００５４】
（実施の形態４）
次に、本発明の第４の実施形態の超音波操触子の音響整合層4の製造方法を図５Ａ−Ｃを用いて説明する。
【００５５】
図５Ａ−Ｃに示すように、上記第1の実施形態に加えて、液状光硬化性樹脂2を積層することで音響整合層4を形成する際に、フィラー9そのものの密度を変化させても、液状光硬化性樹脂2全体の平均密度を変化させることが可能であり、厚み方向に音響インピーダンスを順次変化させた音響整合層４を形成したものである。
【００５６】
フィラー9としては、密度の大きさから順番に、タングステン(19.3g/cm3)、フェライト(7.015g/cm3)、アルミナ(3.95g/cm3)などが用いられるが、その他の材料を用いても構わない。
【００５７】
これらのフィラー9を用いて液状光硬化性樹脂2全体の平均密度を変化させる具体的方法としては、第2の実施の形態で説明したように、数種類の槽6を用意して、各々の槽6には密度の異なるフィラー9を液体状態の液状光硬化性樹脂2に混入攪拌し、各槽6にて順次音響整合層4を積層硬化することによって、徐変整合層5を形成することができる。
【００５８】
上記、タングステン、フェライト、アルミナをフィラー9として用いる場合には、第1の槽6にはタングステン、第2の槽6にはフェライト、第3の槽6にはアルミナを混入攪拌した液状光硬化性樹脂2を準備し、フィラー9の密度が大きな第1の槽6から順次積層することで音響整合層4の音響インピーダンスを大きな値から小さな値にまで徐々に変化させることが可能となった。このように、徐変整合層5の音響インピーダンスは、圧電板1の音響インピーダンスから人体の音響インピーダンスまで、徐々に変化させる。このため、約３０Mraylから１．５Mrayl程度の値まで変化するように、積層していく厚み方向にフィラー9の密度が順次異なる材料を混入させて音響インピーダンスを調整している。
【００５９】
また、粒径が同じで密度の違う材料を液体状態の液状光硬化性樹脂2に同時に混入させた場合、密度の大きいフィラー9の沈下速度は密度の小さなフィラー9の沈下速度より早いため、ある一定の時間放置した場合に、液状光硬化性樹脂2の中には、深さに応じて、深い方に密度の大きいフィラー9が存在し、浅い方には密度の小さなフィラー9が存在することになり、深さ方向にフィラー9の密度が異なる状態を作ることができる。この状態で液状光硬化性樹脂2を硬化させることによって、一つの槽6を用いるだけであっても、徐変整合層5を形成することができる。
【００６０】
（実施の形態５）
次に、本発明の第５の実施形態の音響整合層４の製造方法を図６Ａ−Ｃを用いて説明する。
【００６１】
図６Ａ−Ｃに示すように、上記第１の実施の形態に加えて、液状光硬化性樹脂2を積層で形成する際に、フィラー9の粒径を変化させても、上記と同様に厚み方向に音響インピーダンスを徐々に変化させた音響整合層4を形成したものである。フィラー9の材料が同一であっても粒径を変えることにより液状光硬化性樹脂に混入した時の全体的な比重(あるいは重量)が変わることから音響インピーダンスを変えることができる。
【００６２】
したがって、超音波の送受信を効率良く行なうために必要とされる適正な音響インピーダンス(圧電板1の音響インピーダンスから徐々に変化させて人体の音響インピーダンスまで)の音響整合層を容易に作成することができ、圧電板の超音波信号を効率良く送受信することができる。
【００６３】
フィラー9の粒径を変化させる具体的方法としては、粒径の異なるフィラー9を混入攪拌した液状光硬化性樹脂2を入れた槽6をあらかじめ数種類用意して、各槽6で、一層ずつ積層していくことにより、徐変整合層5を積層工法にて形成することができる。フィラー９の材料としては上記材料のいずれかを用いても、またそれ以外の材料を用いても構わない。平均粒径としては、1〜10μｍ程度が一般的であるが、必要に応じて、これ以上の径の物を使用しても構わない。
【００６４】
なお、フィラー9の混入する重量比率を、たとえば第1番目の層を硬化させる時には5%を混入して攪拌および硬化させ、第2番目の層を硬化させる前に、重量比率でさらに5%のフィラー9を追加して攪拌および硬化させるといった手順を繰り返すことで、一つの槽6を用いても徐々に音響インピーダンスを変化させた音響整合層4を積層形成することができる。
【００６５】
また、第２〜５の実施形態を各々組み合わせることも可能で、この場合には、より細かく音響インピーダンスを変化させることが可能である。
【００６６】
また、音響整合層は、圧電板1の上に直接、光硬化性樹脂を積層する方法以外にも、音響整合層4単体を形成して、後から圧電板1の上に接着して超音波探触子を形成しても良い。
【００６７】
上記実施の形態によれば、圧電板1上の音響整合層4を、圧電板1の音響インピーダンスと同等の音響インピーダンスから、生体の音響インピーダンスと同等まで、徐々に変化させることが可能となり、従来の個々の音響整合層4を接着する方式では実現できない、音響インピーダンスが厚み方向に徐々に変化した音響整合層4を作成することが可能となり、理想的な音響整合層が実現できる。
【００６８】
以下に本発明をさらに具体的に説明する。
【００６９】
（実施例１）
光造形用樹脂として、帝人製機社製"TSR-820"（商品名）を用い、第１槽は"TSR-820"樹脂に平均粒径１３μｍのタングステン粉末を１３８５質量％配合した。第２槽は"TSR-820"樹脂に粒径３〜５μｍの範囲のタングステン粉末を４００質量％配合した。第３槽は"TSR-820"樹脂のみ１００％使いとした。
【００７０】
レーザー光は半導体固体レーザー（波長３５５ｎｍ）を用い、レーザー照射パワーは５００ｍＷ、レーザー光走査速度は２ｍ／秒、照射面積は２５０ｍｍ2とした。１回の走査での厚みは１００μｍとした。
【００７１】
前記の条件で第１槽の樹脂溶液を用いて第１層を形成し、次に第２槽の樹脂溶液を用いて第２層を形成し、次に第３槽の樹脂溶液を用いて第３層を形成し、各層の厚みは１００μｍ、合計３００μｍの厚さの積層徐変整合層を形成した。
【００７２】
得られた積層徐変整合層の特性は次のとおりとなった。すなわち、第１層の音響インピーダンスＺ＝１７Mrayl、第２層の音響インピーダンスＺ＝７．７Mrayl、そして第３層の音響インピーダンスＺ＝２．８Mraylとなった。音響インピーダンスの値が圧電板の音響インピーダンス（約３０Mrayl）から人体の音響インピーダンスである１．５Mraylに除々に変化して整合した層を形成することが確認できた。
【００７３】
このようにして、従来の方法で整合層１層を接着で貼り合わせた場合、圧電素子の特性、たとえば−６ｄＢ位置での比帯域（圧電板が送出する超音波信号の中心周波数ｆに対して、中心周波数でのゲインから−６ｄＢ位置での周波数帯域幅ｆｗの比＝ｆｗ/ｆ）が５０％であるのに対し、本発明の方法で三層の整合層を形成した圧電素子の比帯域はほぼ１００％と広帯域の圧電素子を実現することができた（二層の場合は比帯域が６０％）。
【００７４】
さらに、この音響整合層を含む圧電素子は次の段階として厚さ方向に溝を入れスライス状に複数の小片に分割し各小片ごとに電極を個別に接続する。このとき分割後の各々の小片（分割素子）の特性のバラツキが超音波探触子全体の特性に大きく関係するが、本発明の方法によって得られた超音波探触子では、従来と異なり、接着剤で貼り合わせる必要が無いため、各々の小片（分割素子）も全体的にも接着層の厚さ精度のバラツキあるいは気泡によるバラツキが無く精度の高い音響整合層を形成することができた。
【００７５】
このようにして、帯域特性のバラツキ、中心周波数のズレなどの周波数特性及び感度バラツキなどに関して従来の半分以下に抑えることができた。
【００７６】
以上説明したように、本発明の超音波探触子は、所望の厚みでかつ厚さ精度が高く特性のバラツキの少ない音響整合層を容易に作成することができ、音響的性能の高い超音波探触子を提供することができる。
【００７７】
【発明の効果】
本発明方法によれば、圧電板の上に音響整合層を接着せずに形成することができるため、接着剤の使用による気泡などの発生の恐れがなく、特性のバラツキが少ない音響整合層を容易に作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】１Ａは本発明の第1の実施形態における超音波探触子の概略説明図、Ｂは同超音波探触子の音響整合層を光造形法により形成をする方法を説明するための概略説明図である。
【図２】本発明の第1の実施形態における圧電板上に直接、音響整合層を形成する一方法の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態における超音波探触子の除変整合層を形成する方法の説明図である。
【図４】Ａ−Ｃは本発明の第３の実施形態における超音波探触子の移槽による徐変整合層形成方法の説明図である。
【図５】Ａ−Ｃは本発明の第４の実施形態における超音波探触子の移槽による徐変整合層形成方法の説明図である。
【図６】Ａ−Ｃは本発明の第５の実施形態における超音波探触子の移槽による徐変整合層形成方法の説明図である。
【図７】Ａは従来の音響整合層の接着前段階の状態を説明する分解図、Ｂは従来の音響整合層の接着状態の説明図である。
【符号の説明】
1  圧電板
2  液状光硬化性樹脂
3  レーザー4音響整合層
5  徐変整合層
6  槽
7  上下移動台
7a  上下移動台の上面(ワーク支持面)
8  レーザー発光体
9  フィラー
10  バッキング材料
11  音響レンズ
12  電極配線材料
13  べ一ス板
【図１】
0003934448.tif 000002
【図２】
0003934448.tif 000003
【図３】
0003934448.tif 000004
【図４】
0003934448.tif 000005
【図５】
0003934448.tif 000006
【図６】
0003934448.tif 000007
【図７】
0003934448.tif 000008