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超音波振動子及びその製造方法

国内特許コード P110003229
整理番号 V226P006
掲載日 2011年6月17日
出願番号 特願2003-358516
公開番号 特開2005-118394
登録番号 特許第3787725号
出願日 平成15年10月17日(2003.10.17)
公開日 平成17年5月12日(2005.5.12)
登録日 平成18年4月7日(2006.4.7)
発明者
  • 江刺 正喜
  • 芳賀 洋一
  • 水島 昌徳
  • 松永 忠雄
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
  • 江刺 正喜
  • 芳賀 洋一
発明の名称 超音波振動子及びその製造方法
発明の概要

【課題】 簡単な構成により、容易に指向性を制御して高画質の超音波画像を得ることができると共に、微小化して構成し得るようにした、超音波振動子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 カテーテル20の先端面に対して、同軸に装着される円筒状の液晶ポリマーから成るベース部11と、ベース部11の環状の先端面上に並んで配置された複数個の曲率を有する取付部11aと、各取付部11aの表面に配置した第一の電極13と、各取付部の表面にて第一の電極の上に配置した1-3コンポジット構造の圧電セラミックスアレイをポリマーに埋め込んだ構成の超音波素子12と、各超音波素子の上に配置した第二電極14とを含むように、カテーテル用超音波振動子10を構成する。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


従来、例えば動脈硬化病変の診断や、血管内狭窄部拡張後のステント留置の経過観察のために、外径2mm程度の血管内超音波内視鏡が広く利用されている。このような血管内超音波内視鏡はその殆どが海外製品であり、非常に高価であった。



ここで、このような血管内超音波内視鏡は、例えばメカニカルスキャン方式や電子スキャン方式のものが知られている。メカニカルスキャン方式のものは、発振子と受信子を兼用する一個の超音波素子を回転させるように構成されている。しかしながら、このようなメカニカルスキャン方式のものは、音響レンズを使用して超音波を集束させる必要があって構造が複雑となることから、部品コスト及び組立コストが高くなってしまう。



また、電子スキャン方式のものは、例えば32個または64個の振動子アレイを使用して個々の振動子を電気的に切り換えて、見かけ上走査範囲を回転させるように構成されている。しかしながら、このような電子スキャン方式のものは、適宜の指向性を備えた最適なビームを生成するための制御系に負担が大きく、高価になってしまう。



これに対して、例えば特許文献1や非特許文献1及び2に示すような構成の超音波内視鏡も知られている。
特許文献1による超音波振動子は、可撓性のポリマーシート上に複数個の直線状の超音波トランスデューサを平行に並べることにより変形可能に構成されており、このポリマーシートを円筒状に丸めることにより超音波内視鏡が構成され得るようになっている。このような構成によれば、この円筒状の超音波内視鏡を血管内に挿入することによって血管内腔から周囲を観察することが可能になる。



また、非特許文献1による超音波内視鏡は、超音波振動子を凸面形状に形成することによって超音波振動子の指向性を低減するように構成されている。この構成によれば、超音波振動子の凸面から超音波が拡散して放射されることにより、超音波振動子の指向性が拡ることになる。



さらに、非特許文献2による超音波振動子は、可撓性のあるポリマー製の圧電超音波センサーを凹状に形成することにより、指向性を備えるように構成されている。

【特許文献1】米国特許第6238347号明細書

【非特許文献1】南部雅幸、他3名、「凸形表面送波子を用いたリングアレイプローブ」,電気学会論文誌E,121巻3号,2001年刊、107~112頁

【非特許文献2】Aaron Fleischman他5名「Miniature high frequency focused ultrasonic transducers for minimally invasive imaging procedures 」Sensors and Actuaters A:Physical,103巻,2003年刊、76乃至82頁

産業上の利用分野


本発明は、マイクロマシン分野に利用し、複雑な機械や配管に入り込んで検査やメンテナンスなどを行い、さらにカテーテルとして人体の血管や器官などに入り込んで診断又は治療などに利用し得る能動導管に利用することができる超音波振動子とその製造方法に係り、例えば、カテーテルの先端に取り付けられ、血管内の超音波画像を得るための超音波プローブとして使用される超音波振動子及びその製造方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
ベース部と、該ベース部の表面に配置されていて半球状に突出した表面を有する複数個の取付部と、上記各取付部毎にその表面に取り付けた第一電極と、上記各取付部の表面形状の曲率を備えるように上記第一の電極の上に配置された超音波素子と、これらの超音波素子の上に取り付けた共通電極としての第二電極と、を備えた超音波振動子。

【請求項2】
前記ベース部が円筒状に形成されており、前記各取付部が該ベース部の環状の先端面上に並んで配置されている、請求項1に記載の超音波振動子。

【請求項3】
前記ベース部が円柱状或いは角柱状に形成されており、前記各取付部が該ベース部の円状或いは矩形状の先端面上に並んで配置されている、請求項1に記載の超音波振動子。

【請求項4】
前記各取付部が該ベース部の側面上に並んで配置されている、請求項1に記載の超音波振動子。

【請求項5】
前記第一電極と前記第二電極との間で前記超音波素子以外の領域に、絶縁層を配置した、請求項1~4の何れかに記載の超音波振動子。

【請求項6】
前記ベース部をポリマーで形成した、請求項1~5の何れかに記載の超音波振動子。

【請求項7】
前記ベース部を液晶ポリマーで形成した、請求項6に記載の超音波振動子。

【請求項8】
前記超音波素子が、圧電セラミックスアレイをポリマーに埋め込むことにより構成されている、請求項1~7の何れかに記載の超音波振動子。

【請求項9】
前記超音波素子が、1-3コンポジット構造の圧電セラミックスアレイから構成されている、請求項7に記載の超音波振動子。

【請求項10】
前記超音波素子が、直径数十μmの圧電セラミックスを含んでいる、請求項8又は9に記載の超音波振動子。

【請求項11】
カテーテルの先端に、前記請求項1~10の何れかに記載の超音波振動子を取り付けた超音波式内視鏡。

【請求項12】
環状の先端面に沿って複数個の曲率を有する取付部を備えた円筒状のベース部の先端面に対して、第一電極を形成する第一の段階と、
上記ベース部の先端面に備えられた各取付部の表面に対して、平坦に形成された1-3コンポジット構造の圧電セラミックスアレイから成る超音波素子を押し型により押し付けて密着させる第二の段階と、
上記各取付部の表面に密着された各超音波素子の表面に第二電極を形成する第三の段階と、
を含んでいることを特徴とする、超音波振動子の製造方法。

【請求項13】
前記第二の段階の後、ベース部の先端面の各取付部を除いた領域の表面に対して、絶縁層を形成する段階を含んでいることを特徴とする、請求項12に記載の超音波振動子の製造方法。
産業区分
  • 治療衛生
  • 高分子化合物
  • 電子応用機器
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2003358516thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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