(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動素子から成るアレイ振動子の背面に設けられるバッキングにおいて、
リード線と、そのリード線を覆った音響減衰材からなる減衰層と、で構成された複数の複合体が、前記アレイ振動子の背面全体を実質的に覆うように密集配置されてなる複合体アレイと、
前記複数の複合体間の隙間に充填された結合材と、
を含むことを特徴とするアレイ振動子用バッキング。
【請求項２】
請求項１に記載されるアレイ振動子用バッキングであって、
前記複数の複合体は、アレイ振動子を構成する複数の振動素子の配列に対応して配列されることを特徴とするアレイ振動子用バッキング。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されるアレイ振動子用バッキングであって、
前記各複合体は、前記リード線の周囲に配置される絶縁層を備えることを特徴とするアレイ振動子用バッキング。
【請求項４】
アレイ振動子の背面に設けられるバッキングの製造方法であって、
リード線を音響減衰材で覆い形成された複数の複合体を、二次元アレイ振動子を構成する複数の振動素子の配列に対応した配列で２次元的に、前記アレイ振動子の背面全体を実質的に覆うように密集配置する複合体配置ステップと、
前記複数の複合体を配置する時に又はその後に、前記複数の複合体間の隙間に結合材を充填する結合材充填ステップと、
を含むことを特徴とするアレイ振動子用バッキングの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の振動素子から成るアレイ振動子背面に設けられ、振動子背面に伝播する超音波を減衰または吸収するアレイ振動子用バッキング、および、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人体内部を観察、評価するための医療用診断装置として、超音波を送受信する探触子を備えた超音波診断装置が用いられている。この装置の探触子は、一般に圧電セラミクスからなる振動素子を複数配列したアレイ振動子を備えており、そのアレイ振動子の超音波放射面と反対側の背面には、背面側に放射された不要超音波を吸収するための音響減衰作用をもつバッキングが配置されている。
【０００３】
このバッキングについて、バッキングの製造方法を示す図５を参照して説明する。図５（ａ）に示すように、まず、周囲四面を囲む型の中に、複数のリード線１２を所定の間隔をあけて平行に配列する。このリード線１２は、２次元平面上に振動素子を配列して形成されたアレイ振動子の振動素子に対応して配列されている。次に、図５（ｂ）に示すように、型の中に、エポキシ樹脂などの結合剤の中にシリコンカーバイド（ＳｉＣ）、タングステン、グラスファイバーなどの音響散乱粉体を混ぜた充填材１４を流し込み、この充填材を硬化してリード線を固定する。このような工程を経て、アレイ振動子用のバッキング１０が製造されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のアレイ振動子用バッキング１０では、アレイ振動子の振動素子の配列間隔が狭いため、それに対応してリード線１２の間隔（０．３ｍｍ程度）も狭くなっていた。このため、型に充填材１４を流し込む際に、充填材１４に含まれる音響散乱粉体（一般に０．１〜０．２ｍｍ程度）が、狭いリード線間の隙間を流れ難く、図５（ｂ）に示すように、音響散乱粉体が密度濃く流れ込んだ領域１００と流れ込まない領域１０２ができ、バッキング１０に音響散乱粉体の密度にムラが生じてしまうといった問題があった。このため、アレイ振動子背面の音響減衰特性を振動素子ごとに統一させることができず、素子の特性のばらつきの原因となっていた。なお、上記問題は２Ｄアレイ振動子において顕著となるが、それ以外のアレイ振動子でも生じうる。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、アレイ振動子用バッキングにおいて、音響減衰作用を均一にすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の振動素子から成るアレイ振動子の背面に設けられるバッキングにおいて、リード線と、そのリード線を覆った音響減衰材からなる減衰層と、で構成された複数の複合体が、前記アレイ振動子の背面全体を実質的に覆うように密集配置されてなる複合体アレイと、前記複数の複合体間の隙間に充填された結合材と、を含むものである。リード線が予め減衰層で覆われ形成された複合体を密集配置してバッキングを構成するため、バッキングの音響減衰特性を均一にすることができる効果がある。
【０００７】
また、前記複数の複合体は、アレイ振動子を構成する複数の振動素子の配列に対応して配列されることが好ましい。
【０００８】
また、前記各複合体は、前記リード線の周囲に配置される絶縁層を備えることが好ましい。減衰層、結合材の少なくともいずれかに導電性の物質が含まれている場合には、この絶縁層によりリード線間の電気的結合が防止される。
【０００９】
本発明は、アレイ振動子の背面に設けられるバッキングの製造方法であって、リード線を音響減衰材で覆い形成された複数の複合体を、二次元アレイ振動子を構成する複数の振動素子の配列に対応した配列で２次元的に、前記アレイ振動子の背面全体を実質的に覆うように密集配置する複合体配置ステップと、前記複数の複合体を配置する時に又はその後に、前記複数の複合体間の隙間に結合材を充填する結合材充填ステップと、を含む製造方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の実施形態に係るアレイ振動子用バッキングを説明する。
【００１１】
まず、第一の実施形態について説明する。図１は、第一の実施形態に係るアレイ振動子用バッキングの構成を示す図である。
【００１２】
図１（ａ）には、バッキング３０の構成要素である複合体３２Ａが示されている。この長い円筒形状の複合体３２Ａは、その中心にリード線３４（直径０．０７ｍｍ）が配置され、そのリード線３４の周囲に、シリコーンゴムなどを基材とした音響減衰材からなる減衰層３６が一定の厚み（０．１２ｍｍ）をもって配置されて形成されている。この複合体３２Ａを配列して、図１（ｂ）に示すバッキング３０が形成される。このバッキング３０は、複数の複合体３２Ａを密集して平行に配置して複合体アレイとし、その複合体３２Ａ間の隙間および周囲をエポキシ樹脂などの結合材３８で固め固定したものである。
【００１３】
このバッキング３０は、次のような手順で製造される。まず、複数の複合体３２Ａが配列された状態で、複数の複合体３２Ａの上端および下端を保持部材（図示せず）で保持する。このとき、複数の複合体３２Ａは、二次元平面上に配列した複数の振動素子２２に対応して配列されている。次に、保持された複数の複合体３２Ａの周囲を囲う型の中に低粘度の結合材３８を流し込み、複合体３２Ａ間の隙間に結合材３８を充填し、そして結合材３８を硬化させる。次に、この型形状に形成されたものの上端面をアレイ振動子２０の背面の形状に合わせて切削する。また、下端面も切削する。なお、この製造方法において、結合材３８を複数の複合体３２Ａ間に流し込まず、複数の複合体３２Ａを配列する前に各複合体３２Ａの表面に十分に結合材３８を付着させ、それからそれぞれの複合体３２Ａを集積配列することで、結合材３８を複合体３２Ａ間の隙間に充填してもよい。
【００１４】
本実施形態では、上述したように、バッキング３０を、リード線３４を減衰層３６で覆った複合体３２Ａを密集配置したものとして構成したため、バッキング３０は各振動素子ごとに均一な音響減衰特性を有し、各振動素子２２の特性にばらつきが生じることを防止できる効果がある。このとき、複合体３２Ａの直径は正方形の振動素子２２の一辺とほぼ同じ長さであり、複合体３２Ａが振動素子２２背面全体を実質的に覆うため、良好な音響減衰特性が得られる。また、タングステンの粉体などの超音波を散乱させる粉末を、減衰層３６や結合剤３８に入れることにより、バッキング３０の音響減衰特性をさらに改良することもできる。
【００１５】
また、上述のバッキング３０において、バッキング３０の音響減衰特性を向上するために、シリコーンゴムなどの非導電性の音響減衰材３６の中に、タングステンなどの導電性の音響散乱粉体を混ぜる場合には、それらの粉体が、隣り合うリード線間を電気的に結合してしまう場合がある。
【００１６】
これに対しては、複合体３２Ａを、図２に示す構成とするとよい。図２（ａ）に示す複合体３２Ｂでは、リード線３４はまず絶縁層４０で覆われ、さらにその外側が音響減衰材３６で覆われている。また、図２（ｂ）に示す複合体３２Ｃでは、リード線３４は音響減衰材３６で覆われ、その外側が絶縁材４０で覆われている。これらのように、リード線３４の周囲に絶縁層４０を配置することで、リード線３４間の電気的結合を防止することができる。
【００１７】
また、バッキングを図３に示す構成とすることも好適である。図３に示すバッキング４６の各複合体３２Ｄでは、リード線３４を断面形状が略矩形の音響減衰材４４で覆って形成されており、複数の複合体３２Ｄをその矩形の辺をそろえて積層することで複合体アレイが構成されている。このように複合体３２Ｄの断面形状を、振動素子２２に対応した略矩形形状とすることで、複合体３２Ｄが覆う振動素子２２背面の面積を大きくし、複合体３２Ｄ間の隙間を小さくしている。これにより、バッキング４６の音響減衰特性をさらに向上することができる効果がある。
【００１８】
次に、第二の実施形態について説明する。図４は、第二の実施形態に係るアレイ振動子用バッキングの構成を示す図である。
【００１９】
図４に示すバッキング５４は、複数の振動素子５２が一次元配列された一次元アレイ振動子５０の背面に取り付けるためのバッキング５４である。このバッキング５４は、複合体３２Ａを振動素子５２と同じ間隔で密集して配列し、この複合体３２Ａの周囲に結合材３８を流し込み、この結合材３８を硬化して複合体３２Ａを固定して形成される。このように一次元的に複合体３２Ａを配列してバッキング５４を構成しても、音響減衰特性を均一にすることができる効果がある。
【００２０】
なお、本実施形態のバッキング５４においても、音響減衰材３６に多量の導電性の粉体を混入したときには、図２に示す絶縁層を有した複合体３２Ｂ，Ｃを用いることが好適である。また、複合体３２Ａの断面を略矩形にすることも好適である。
【００２１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されるものではなく、等価な範囲で様々な変形が可能である。例えば、アレイ振動子が曲面上に配列されるものである場合には、バッキングのアレイ振動子との接合面をそのアレイ振動子の曲面に合わせて成形すればよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、リード線が予め減衰層に覆われ形成された複合体を密集配置してバッキングを構成するため、バッキングの音響減衰特性を均一にすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第一の実施形態に係るアレイ振動子用バッキングを示す構成図である。
【図２】  リード線の周囲に絶縁層を配置した複合体を示す構成図である。
【図３】  矩形の断面形状を有する複合体を配列したアレイ振動子用バッキングを示す構成図である。
【図４】  第二の実施形態に係るアレイ振動子用バッキングを示す構成図である。
【図５】  従来技術のアレイ振動子用バッキングの構成およびその製造工程を説明するための説明図である。
【符号の説明】
２０  アレイ振動子、２２  振動素子、３０  バッキング、３２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ  複合体、３４  リード線、３６  減衰層、３８  結合材。
【図１】
0003908597.tif 000002
【図２】
0003908597.tif 000003
【図３】
0003908597.tif 000004
【図４】
0003908597.tif 000005
【図５】
0003908597.tif 000006