(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金電極を設けた圧電素子と、この圧電素子の金電極に接着固定される音響インピーダンスを所定範囲に設定した樹脂層とを具備する超音波振動子において、
前記圧電素子の金電極と前記樹脂層とを接着固定する所定の接着剤に、γ‐メルカプトプロピルトリメトキシシランを主成分とするシランカップリング剤を所定量混入したことを特徴とする超音波振動子。
【請求項２】
金電極を設けた圧電素子と、この圧電素子の金電極に接着固定される音響インピーダンスを所定範囲に設定した樹脂層とを具備する超音波振動子において、
前記圧電素子の金電極と前記樹脂層との接着面の少なくとも一方に、予め、γ‐メルカプトプロピルトリメトキシシランを主成分とするシランカップリング剤を塗布し、前記圧電素子の金電極と樹脂層とを所定の接着剤で接着固定したことを特徴とする超音波振動子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波のエコーを利用して生体内の断層を画像化する超音波内視鏡に主に用いられる超音波振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、超音波を生体に照射し、生体における音響インピーダンスの変化部分で反射された反射超音波を受信して電気信号に変換し、画像化することにより、超音波断層像を得る超音波診断装置が広く用いられるようになった。
【０００３】
そして、体腔内に挿入可能な内視鏡挿入部の先端に超音波振動子を設け、この超音波振動子によって超音波断層画像を得られるようにした超音波内視鏡が実用化されている。
【０００４】
前記超音波内視鏡で使用される超音波振動子の圧電素子は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ），チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3） 等の圧電材料で形成されている。この圧電素子は音響インピーダンスが大きい。このため、被検体に対して効率よく超音波を伝播するために、前記圧電素子に音響整合層として、最適の音響インピーダンスを有する、例えばエポキシ樹脂製の樹脂フィルム或いは、アルミナを混入した樹脂層、ガラスを混入した樹脂層、金属を混入した樹脂層を設けるようにしていた。
【０００５】
しかし、圧電素子に金電極を設けた構成では、この金電極と前記樹脂フィルム或いは樹脂層とを例えばエポキシ系の接着剤を用いて接着しても十分な接着強度を得ることができなかった。このため、金電極の接着面を荒らしたり、有機質材料と無機質材料とを化学的に接合する性質を有する、前記エポキシ樹脂に対応すると一般的に推奨されているγ‐グリシドキシプロピルトリメトキシシランを主成分とするシランカップリング剤を使用していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、金電極の接着面を荒らす接着方法では手間が煩雑であるばかりで、それほど、高い接着強度を得ることができなかった。また、上記シランカップリング剤を用いて、接着を行った場合でも所望の接着強度が得られなかった。このため、樹脂層が電極から部分的に剥離する現象が発生して感度が低下する等の不具合がおこるおそれがあった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、接着強度を改善し、樹脂層が金電極から剥離する等の不具合の発生を防止し、金電極と樹脂層とが確実に一体化して安定した超音波特性の得られる超音波振動子を提供することを目的にしている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波振動子は、金電極を設けた圧電素子と、この圧電素子の金電極に接着固定される音響インピーダンスを所定範囲に設定した樹脂層とを具備する超音波振動子であって、
前記圧電素子の金電極と前記樹脂層とを接着固定する所定の接着剤に、γ‐メルカプトプロピルトリメトキシシランを主成分とするシランカップリング剤を所定量混入している。
【０００９】
又は、金電極を設けた圧電素子と、この圧電素子の金電極に接着固定される音響インピーダンスを所定範囲に設定した樹脂層とを具備する超音波振動子であって、
前記圧電素子の金電極と前記樹脂層との接着面の少なくとも一方に、予め、γ‐メルカプトプロピルトリメトキシシランを主成分とするシランカップリング剤を塗布し、前記圧電素子の金電極と樹脂層とを所定の接着剤で接着固定している。
【００１０】
これらの構成によれば、γ‐メルカプトプロピルトリメトキシシランを主成分とするシランカップリング剤を接着剤とともに使用したことによって、金電極と樹脂層との接着固定強度が大幅に向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
図１ないし図３は本発明の一実施形態に係り、図１は超音波振動子の概略構成を示す斜視図、図２は図１のＡ‐Ａ線断面図、図３は超音波振動子の他の構成を説明する図である。
【００１３】
図１及び図２に示すように本実施形態の超音波振動子１は、超音波変換素子として圧電特性を有する平板で略円形状の圧電素子２と、超音波を放射する或いは超音波を送受する超音波放射面或いは超音波送受面（単に前面とも記す）に金をスパッタによって設けた金電極である前面電極３ａ及び前記圧電素子２の超音波放射面とは反対側の面（前面に対して後面と記す）に金を設けた金電極である後面電極３ｂと、前記圧電素子２の前面電極３ａに第１接着剤４ａによって積層される圧電素子２の音響インピーダンスと生体の音響インピーダンスとの間の隔たりをなくすように音の効率を上げるエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂或いはウルテム樹脂等の樹脂層及びアルミナ入り樹脂層で厚さ寸法を、波長（λ）／４で形成した音響整合層５及び前記圧電素子２から放射された超音波を集束させて超音波ビームを出射させる集束手段となる樹脂製の音響レンズ６と、前記圧電素子２の後面電極３ｂに第２接着剤４ｂによって積層され、後方側への超音波を減衰させる例えばフェライト入りゴムで形成したバッキング材７と、前記圧電素子２，前面電極３ａ，後面電極３ｂ，音響整合層５，音響レンズ６及びバッキング材７の一部のそれぞれの表面を覆う耐水性、耐薬品性に優れたパリレン（ポリパラキシリレン）等で形成した保護膜８とで主に構成されている。
【００１４】
前記第１接着剤４ａは、エポキシ系接着剤に一般的にゴム用に最適であると推奨されている、γ‐メルカプトプロピルトリメトキシシランを主成分とするシランカップリング剤を１〜２％混入したものである。
【００１５】
このシランカップリング剤を混入した第１接着剤４ａを用いて圧電素子２の前面電極３ａに音響整合層５を接着固定することにより、前記γ‐グリシドキシプロピルトリメトキシシランを主成分とするシランカップリング剤を混入したエポキシ系の接着剤、或いはシランカップリング剤を混入していないエポキシ系の接着剤を用いた接着固定に比べ、音響整合層５が圧電素子２の前面電極３ａから部分的に剥離することが改善されて、確実に接着固定される。
【００１６】
なお、前記前面電極３ａにはアース線９ａが電気的に接続され、前記後面電極３ｂには信号線９ｂが電気的に接続されている。そして、これら電線９ａ，９ｂはリード線９としてひとまとめにされて延出し、図示しない超音波観測装置の信号端子及びアース端子にそれぞれ接続される。
【００１７】
また、前記音響整合層５に設けられる音響レンズ６は、所定の厚み寸法に形成した音響整合層５に対して形成配置されるものであり、この音響整合層５と同部材のエポキシ樹脂を音響整合層５の超音波放射面に積層して例えば中央部から周方向にいくにしたがって連続的に厚み寸法が大きくなるように変化する凹んだ曲面形状に形成している。そして、本実施形態においては音響レンズ６の中央部の厚み寸法を、前記音響整合層５の超音波放射面に対して零に設定している。つまり、音響レンズ６の中央部と音響整合層５の超音波放射面とは一致している。この音響レンズ６の音速条件を水（生体）より速く設定している。
【００１８】
このように、圧電素子の前面電極と音響整合層とを接着固定する際、γ‐メルカプトプロピルトリメトキシシランを主成分とするシランカップリング剤を所定量、混入した接着剤を使用することにより、接着強度を大幅に改善することができる。
【００１９】
このことによって、音響整合層を圧電素子の前面電極に製造工程中に剥離することなく、確実に接着固定して、感度、帯域の安定した、即ち、超音波特性の良好な超音波振動子の提供を行える。
【００２０】
なお、前記図１及び図２に示したように圧電素子２と音響整合層５との接着をγ‐メルカプトプロピルトリメトキシシランを主成分とするシランカップリング剤を所定量混入した第１接着剤４ａで行う代わりに、前記音響整合層５の前面電極３ａ側の一面或いは、前記圧電素子２の前面電極３ａの表面の少なくとも一方に、前記シランカップリング剤１０を予め塗布し、その後、前記エポキシ系の接着剤で圧電素子２と音響整合層５とを接着固定するようにしても同様の作用及び効果を得ることができる。
【００２１】
尚、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、接着強度を改善し、樹脂層が金電極から剥離する等の不具合の発生を防止し、金電極と樹脂層とが確実に一体化して安定した超音波特性の得られる超音波振動子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】超音波振動子の概略構成を示す斜視図
【図２】図１のＡ‐Ａ線断面図
【図３】超音波振動子の他の構成を説明する図
【符号の説明】
１…超音波振動子
２…圧電素子
３ａ…前面電極
４ａ…接着剤
５…音響整合層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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