JP6948216B2 - Ultrasonic transmitter / receiver and ultrasonic transducer - Google Patents

Ultrasonic transmitter / receiver and ultrasonic transducer Download PDF

Info

Publication number
JP6948216B2
JP6948216B2 JP2017199137A JP2017199137A JP6948216B2 JP 6948216 B2 JP6948216 B2 JP 6948216B2 JP 2017199137 A JP2017199137 A JP 2017199137A JP 2017199137 A JP2017199137 A JP 2017199137A JP 6948216 B2 JP6948216 B2 JP 6948216B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
matching layer
control unit
voltage
cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017199137A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019075646A (en
Inventor
啓太 玉川
啓太 玉川
光彦 南利
光彦 南利
慎祐 佐藤
慎祐 佐藤
俊太郎 町田
俊太郎 町田
田中 宏樹
宏樹 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2017199137A priority Critical patent/JP6948216B2/en
Publication of JP2019075646A publication Critical patent/JP2019075646A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6948216B2 publication Critical patent/JP6948216B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、超音波送受信装置および超音波トランスデュ−サに関する。 The present invention relates to an ultrasonic transmitter / receiver and an ultrasonic transducer.

従来、ソ−ナ−や医療用超音波診断装置をはじめとする様々な超音波送受信装置が存在する。これらの超音波送受信装置では、通常、圧電素子と被検体との音響インピ−ダンスの整合をとるための整合層が設けられる。例えば、特許文献1では、エポキシ樹脂等の材料により積層された音響整合層を有した超音波トランスデュ−サが記載されている。 Conventionally, there are various ultrasonic transmission / reception devices such as a sonar and a medical ultrasonic diagnostic device. In these ultrasonic transmission / reception devices, a matching layer for matching the acoustic impedance of the piezoelectric element and the subject is usually provided. For example, Patent Document 1 describes an ultrasonic transducer having an acoustic matching layer laminated with a material such as an epoxy resin.

特開2016−219662号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-2196662

超音波送受信装置の音響素子の性能を向上させるためには、音波の異種材料間での反射をできるだけ抑制する必要があり、物質界面での音響インピ−ダンスの整合が非常に重要となる。特許文献1では、音響インピ−ダンスの整合をとるために、整合層を複数層で構成した整合層の厚さを使用周波数の1/4波長にするように調整している。 In order to improve the performance of the acoustic element of the ultrasonic transmitter / receiver, it is necessary to suppress the reflection of sound waves between different materials as much as possible, and matching the acoustic impedance at the material interface is very important. In Patent Document 1, in order to match the acoustic impedance, the thickness of the matching layer composed of a plurality of matching layers is adjusted to be 1/4 of the working frequency.

しかしながら、特許文献1に記載されている整合層の場合、被検体の材質に応じて整合層の厚みや使用材料を変える必要があり、広周波数帯域で音響インピ−ダンスの整合をとることが困難であった。また、積層数が増えるほど精度よく音響インピ−ダンスの整合をとることができる一方、整合層の厚さが増してしまうため、装置の小型化が困難になってしまうという問題があった。 However, in the case of the matching layer described in Patent Document 1, it is necessary to change the thickness of the matching layer and the material used according to the material of the subject, and it is difficult to match the acoustic impedance in a wide frequency band. Met. Further, while the acoustic impedance can be matched more accurately as the number of layers increases, the thickness of the matching layer increases, which makes it difficult to miniaturize the device.

本発明は、小型化を実現しつつ、精度よく広周波数帯域での音響インピ−ダンスの整合をとることが可能な超音波送受信装置および超音波トランスデュ−サを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an ultrasonic transmitter / receiver and an ultrasonic transducer capable of accurately matching acoustic impedance in a wide frequency band while realizing miniaturization.

本発明にかかる超音波送受信装置は、第1の電極を有した第1の部材と、第2の電極を有した第2の部材と、前記第1の部材と前記第2の部材とを支持する支持部材とにより空隙が形成されたセルを有した整合層と、印加電圧を制御して前記第1の部材と前記第2の部材とが接触する面積を変える制御部と、を備えることを特徴とする超音波送受信装置として構成される。 The ultrasonic transmission / reception device according to the present invention supports a first member having a first electrode, a second member having a second electrode, the first member, and the second member. It is provided with a matching layer having a cell in which a gap is formed by the supporting member, and a control unit that controls the applied voltage to change the contact area between the first member and the second member. It is configured as a characteristic ultrasonic transmitter / receiver.

また、本発明は上記超音波送受信装置に用いられる超音波トランスデュ−サとしても把握される。 The present invention is also understood as an ultrasonic transducer used in the ultrasonic transmitter / receiver.

本発明によれば、小型化を実現しつつ、精度よく広周波数帯域での音響インピ−ダンスの整合をとることができる。 According to the present invention, it is possible to accurately match the acoustic impedance in a wide frequency band while realizing miniaturization.

超音波送受信装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the configuration example of the ultrasonic wave transmission / reception device. 超音波トランスデュ−サの構造例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of an ultrasonic transducer. 図2に示した整合層の構造例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the matching layer shown in FIG. 図3に示したセルの構造例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the cell shown in FIG. 電圧制御時におけるセルの構造例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a cell at the time of voltage control. 電圧制御時におけるセルの接触面積の変化の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the change of the contact area of a cell at the time of voltage control. 図3に示したセルの構造例を示す図である(他の例)。It is a figure which shows the structural example of the cell shown in FIG. 3 (another example). 電圧制御時におけるセルの構造例を示す図である(他の例)。It is a figure which shows the structural example of a cell at the time of voltage control (another example). 電圧制御時におけるセルの接触面積の変化の例を示す図である(他の例)。It is a figure which shows the example of the change of the contact area of a cell at the time of voltage control (another example). 印加電圧の制御方法を定めた印加電圧制御テ−ブルの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the applied voltage control table which defined the control method of the applied voltage. 超音波送受信装置の構成例を示す図である(1つの電源を設けた場合)。It is a figure which shows the configuration example of the ultrasonic wave transmission / reception device (when one power source is provided). 超音波送受信装置の構成例を示す図である(セルごとに電源を設けた場合)。It is a figure which shows the configuration example of the ultrasonic wave transmission / reception device (when the power source is provided for each cell). 超音波送受信装置の構成例を示す図である(フィ−ドバック制御する場合)。It is a figure which shows the configuration example of the ultrasonic wave transmission / reception device (in the case of feedback control).

以下に添付図面を参照して、超音波送受信装置および超音波トランスデュ−サの実施の形態を詳細に説明する。以下では、一例として、音響素子から構成される整合層に、静電容量型デバイス(CMUT(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer)デバイス)の超音波トランスデュ−サに適用した超音波送受信装置について説明しているが、同様の機能を有した機器や装置に適用することができる。また、以下では、特に説明する場合を除き、同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。 Hereinafter, embodiments of the ultrasonic transmitter / receiver and the ultrasonic transducer will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following, as an example, an ultrasonic transmitter / receiver applied to an ultrasonic transducer of a capacitance type device (CMUT (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer) device) is described in a matching layer composed of acoustic elements. However, it can be applied to devices and devices having similar functions. Further, in the following, unless otherwise specified, the same components are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

図1は、超音波送受信装置100の構成例を示す図である。図1に示すように、超音波送受信装置100は、超音波トランスデュ−サ12と、回路部13と、制御表示部14とを有して構成されている。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the ultrasonic wave transmission / reception device 100. As shown in FIG. 1, the ultrasonic transmission / reception device 100 includes an ultrasonic transformer 12, a circuit unit 13, and a control display unit 14.

超音波トランスデュ−サ12は、超音波を送信するとともに反射波を受信する超音波探触子である。超音波トランスデュ−サ12は、回路部13に電気的に接続され、回路部13が有する送信回路133から供給される駆動信号に基づき超音波を発生するとともに、図示しない被検体からの反射波を受信して、受信した反射波を電気信号に変換する。 The ultrasonic transducer 12 is an ultrasonic probe that transmits ultrasonic waves and receives reflected waves. The ultrasonic transducer 12 is electrically connected to the circuit unit 13, generates ultrasonic waves based on a drive signal supplied from the transmission circuit 133 of the circuit unit 13, and reflects waves from a subject (not shown). Is received and the received reflected wave is converted into an electric signal.

超音波トランスデュ−サ12から被検体に超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体の音響インピ−ダンスの不連続面で次々と反射され、当該超音波トランスデュ−サ12がその反射波を受信する。反射波は、当該反射波を受信した超音波トランスデュ−サ12で電気信号である反射波信号に変換される。反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピ−ダンスの差に依存する。 When ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic transducer 12 to the subject, the transmitted ultrasonic waves are reflected one after another on the discontinuous surface of the acoustic impedance of the subject, and the transmitted ultrasonic waves are reflected one after another by the ultrasonic transducer. 12 receives the reflected wave. The reflected wave is converted into a reflected wave signal, which is an electric signal, by the ultrasonic transducer 12 that has received the reflected wave. The amplitude of the reflected wave signal depends on the difference in acoustic impedance in the discontinuity where the ultrasonic waves are reflected.

図1に示すように、超音波トランスデュ−サ12は、1または複数の整合層121と、圧電素子122とを有して構成される。図1では、第1整合層から第N整合層までのN個の整合層が設けられているが、超音波送受信装置の使用環境や被検体等の媒質に応じて、適宜その数を定めることができる。 As shown in FIG. 1, the ultrasonic transducer 12 includes one or a plurality of matching layers 121 and a piezoelectric element 122. In FIG. 1, N matching layers from the first matching layer to the Nth matching layer are provided, and the number thereof should be appropriately determined according to the usage environment of the ultrasonic transmitter / receiver and the medium such as the subject. Can be done.

各整合層121は、圧電素子122から放射される超音波が効率よく被検体内に入射されるように、圧電素子122と被検体との間の音響インピ−ダンスの不整合を緩和する部材を有して構成され、圧電素子122の音響放射面(圧電素子122の超音波を放射する面)側に設けられている。各整合層121の部材としては、例えば、エポキシ樹脂やシリコ−ン樹脂などの樹脂、あるいはアルミニウムなどの金属またはその合金や、半導体であるシリコンやその化合物などの無機材料を用いることができる。各整合層121は、回路部13に設けられた各整合層121に対応する電源131から印加された電圧の値の大きさに応じて、その構造を変化させる。各整合層121の具体的な構成や構造の変化については後述する。 Each matching layer 121 is a member that alleviates the mismatch of acoustic impedance between the piezoelectric element 122 and the subject so that the ultrasonic waves radiated from the piezoelectric element 122 are efficiently incident on the subject. It is provided on the acoustic radiation surface side of the piezoelectric element 122 (the surface of the piezoelectric element 122 that emits ultrasonic waves). As the member of each matching layer 121, for example, a resin such as an epoxy resin or a silicone resin, a metal such as aluminum or an alloy thereof, or an inorganic material such as silicon which is a semiconductor or a compound thereof can be used. The structure of each matching layer 121 is changed according to the magnitude of the value of the voltage applied from the power supply 131 corresponding to each matching layer 121 provided in the circuit unit 13. The specific configuration and structural changes of each matching layer 121 will be described later.

圧電素子122は、例えば、圧電セラミクス等の圧電素子や電歪素子から構成される。圧電素子122の部材としては、圧電性を有した、例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛/Pb(Zr,Ti)O3)、PMN−PT(マグネシウムニオブ酸鉛−チタン酸鉛/Pb(Mg1/3Nb2/3)O3−PbTiO3)を用いることができる。圧電素子122は、回路部13の送信回路133から供給される駆動信号にしたがって超音波を放射するとともに、被検体から受信した反射波を反射波信号(電圧信号)に変換し、変換した反射波信号を回路部13の受信回路134に出力する。超音波トランスデュ−サ12の具体的な物理的構造については後述する。続いて、回路部13について説明する。 The piezoelectric element 122 is composed of, for example, a piezoelectric element such as piezoelectric ceramics or an electrostrictive element. As a member of the piezoelectric element 122, for example, PZT (lead zirconate titanate / Pb (Zr, Ti) O3) and PMN-PT (lead magnesium niobate-lead titanate / Pb (Mg1 /)) have piezoelectricity. 3Nb2 / 3) O3-PbTiO3) can be used. The piezoelectric element 122 emits ultrasonic waves according to the drive signal supplied from the transmission circuit 133 of the circuit unit 13, and converts the reflected wave received from the subject into a reflected wave signal (voltage signal), and the converted reflected wave. The signal is output to the receiving circuit 134 of the circuit unit 13. The specific physical structure of the ultrasonic transducer 12 will be described later. Subsequently, the circuit unit 13 will be described.

回路部13は、超音波トランスデュ−サ12による超音波の送受信の制御、および各整合層121に印加する電圧を制御する回路である。図1に示すように、回路部13は、各整合層121に対応して設けられた1または複数の電源131と、それぞれの電源131の印加電圧を制御する電圧制御部132と、制御表示部14からの指示にしたがって超音波トランスデュ−サ12に駆動信号を供給する送信回路133と、超音波トランスデュ−サ12において発生した反射波信号に対して各種処理を行なって反射波デ−タを生成し、制御表示部14に出力する受信回路134とを有して構成される。 The circuit unit 13 is a circuit that controls the transmission and reception of ultrasonic waves by the ultrasonic transformer 12 and controls the voltage applied to each matching layer 121. As shown in FIG. 1, the circuit unit 13 includes one or a plurality of power supplies 131 provided corresponding to each matching layer 121, a voltage control unit 132 that controls the applied voltage of each power supply 131, and a control display unit. The transmission circuit 133 that supplies the drive signal to the ultrasonic transformer 12 according to the instruction from 14, and the reflected wave data generated by the ultrasonic transformer 12 are subjected to various processing. Is configured to include a receiving circuit 134 for generating and outputting to the control display unit 14.

各電源131は、例えば、直流電源回路から構成され、電圧制御部132からの指示にしたがって、それぞれの電源131に対応する整合層121に電圧を印加する。 Each power supply 131 is composed of, for example, a DC power supply circuit, and applies a voltage to the matching layer 121 corresponding to each power supply 131 according to an instruction from the voltage control unit 132.

電圧制御部132は、例えば、電圧制御回路から構成され、制御表示部14の制御演算部141からの指示にしたがって、各電源131に対して印加する電圧を制御する。各電源131および電圧制御部132は、1つの回路として構成されていてもよい。 The voltage control unit 132 is composed of, for example, a voltage control circuit, and controls the voltage applied to each power supply 131 according to an instruction from the control calculation unit 141 of the control display unit 14. Each power supply 131 and voltage control unit 132 may be configured as one circuit.

送信回路133は、例えば、トリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路等の各種回路を有して構成され、超音波トランスデュ−サ12に駆動信号を供給する。 The transmission circuit 133 includes various circuits such as a trigger generation circuit, a delay circuit, and a pulsar circuit, and supplies a drive signal to the ultrasonic transformer 12.

受信回路134は、アンプ回路、A/D変換器、加算器等の各種回路を有して構成され、超音波トランスデュ−サ12において発生した反射波信号に対して各種処理を行なって反射波デ−タを生成する。続いて、制御表示部14について説明する。 The receiving circuit 134 is configured to include various circuits such as an amplifier circuit, an A / D converter, and an adder, and performs various processing on the reflected wave signal generated by the ultrasonic transducer 12 to perform various processing on the reflected wave. Generate data. Subsequently, the control display unit 14 will be described.

制御表示部14は、回路13に対する電圧制御を含む各種指示や超音波トランスデュ−サ12に対する駆動指示を出力し、当該駆動指示にしたがって得られた反射波デ−タを出力するコンピュ−タにより構成される。図1に示すように、制御表示部14は、制御演算部141と、操作表示部142と、記憶部143とを有して構成されている。制御表示部14と回路部13とは、1つのコンピュ−タに内蔵されていてもよい。 The control display unit 14 outputs various instructions including voltage control to the circuit 13 and drive instructions to the ultrasonic transformer 12, and outputs the reflected wave data obtained according to the drive instructions by a computer. It is composed. As shown in FIG. 1, the control display unit 14 includes a control calculation unit 141, an operation display unit 142, and a storage unit 143. The control display unit 14 and the circuit unit 13 may be built in one computer.

制御演算部141は、超音波トランスデュ−サ12による超音波の送受信の制御、および回路部13への電圧制御を指示するとともに、超音波トランスデュ−サ12が受信した反射波に基づいて超音波画像を生成する回路である。また、制御演算部141は、回路部13の受信回路134から出力された反射波デ−タから超音波画像を生成する。 The control calculation unit 141 instructs the ultrasonic transformer 12 to control the transmission and reception of ultrasonic waves and the voltage control to the circuit unit 13, and also superimposes based on the reflected wave received by the ultrasonic transducer 12. It is a circuit that generates an ultrasonic image. Further, the control calculation unit 141 generates an ultrasonic image from the reflected wave data output from the reception circuit 134 of the circuit unit 13.

制御演算部141は、情報処理装置(計算機)としての機能を実現する制御プロセッサであり、表示制御部14および超音波送受信装置100の処理全体を制御する。具体的には、制御演算部141は、操作表示部142を介して操作者から入力された各種設定要求や、記憶部143から読込んだ各種制御プログラム及び各種デ−タに基づき、回路部13の処理を制御する。また、制御演算部141は、記憶部143が記憶する超音波画像等の各種画像、又は、制御演算部141による処理を行なうためのGUI(Graphical User Interface)、処理結果等を操作表示部142に表示する制御を実行する。 The control calculation unit 141 is a control processor that realizes a function as an information processing device (computer), and controls the entire processing of the display control unit 14 and the ultrasonic wave transmission / reception device 100. Specifically, the control calculation unit 141 is based on various setting requests input from the operator via the operation display unit 142, various control programs read from the storage unit 143, and various data, and is based on the circuit unit 13. Control the processing of. Further, the control calculation unit 141 displays various images such as ultrasonic images stored in the storage unit 143, a GUI (Graphical User Interface) for performing processing by the control calculation unit 141, processing results, and the like on the operation display unit 142. Perform display control.

制御演算部141は、例えば、CPU(central preprocess unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィ−ルドプログラマブルゲ−トアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路により構成される。なお、記憶部143にプログラムを記憶することに代えて、制御演算部141の回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、制御演算部141は回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。 The control calculation unit 141 is, for example, a CPU (central preprocess unit), a GPU (Graphics Processing Unit), an integrated circuit for a specific application (ASIC), or a programmable logic device (for example, a simple programmable logic device (Simple)). It is composed of circuits such as a Programmable Logic Device (SPLD), a Complex Programmable Logic Device (CPLD), and a Field Programmable Gate Array (FPGA). Instead of storing the program in the storage unit 143, the program may be directly incorporated in the circuit of the control calculation unit 141. In this case, the control calculation unit 141 realizes the function by reading and executing the program incorporated in the circuit.

操作表示部142は、超音波送受信装置100の操作者からの操作を受け付けて、各種設定要求を入力するためのGUIを表示したり、制御演算部141において生成された超音波画像等を表示する表示装置を有している。また、操作表示部142は、トラックボ−ル、スイッチ、ダイヤル、タッチコマンドスクリ−ン等により構成される入力装置3を有している。 The operation display unit 142 receives an operation from the operator of the ultrasonic wave transmission / reception device 100, displays a GUI for inputting various setting requests, and displays an ultrasonic image or the like generated by the control calculation unit 141. It has a display device. Further, the operation display unit 142 has an input device 3 including a track ball, a switch, a dial, a touch command screen, and the like.

操作表示部142は、超音波送受信装置100の操作者から、超音波トランスデュ−サ12を制御するための各種設定要求を受け付け、受け付けた各種設定要求を制御演算部141に出力する。 The operation display unit 142 receives various setting requests for controlling the ultrasonic transducer 12 from the operator of the ultrasonic transmission / reception device 100, and outputs the received various setting requests to the control calculation unit 141.

記憶部143は、制御演算部141が生成した超音波画像を記憶するメモリである。記憶部143は、例えば、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハ−ドディスク、光ディスク等により実現される。以下では特に説明していないが、記憶部143に、超音波送受信、画像処理及び表示処理を行なうためのプログラムや、診断情報(例えば、患者ID、医師の所見等)や、診断プロトコルや各種ボディ−マ−ク等の各種デ−タが記憶されてもよい。 The storage unit 143 is a memory for storing the ultrasonic image generated by the control calculation unit 141. The storage unit 143 is realized by, for example, a RAM (Random Access Memory), a semiconductor memory element such as a flash memory, a hard disk, an optical disk, or the like. Although not particularly described below, a program for performing ultrasonic wave transmission / reception, image processing, and display processing, diagnostic information (for example, patient ID, doctor's findings, etc.), diagnostic protocol, and various bodies are stored in the storage unit 143. -Various data such as marks may be stored.

図2は、超音波トランスデュ−サ12の構造例を示す図である。図2に示すように、超音波トランスデュ−サ12は、物理的には、上記整合層121と、上記圧電素子122と、バッキング123と、カバ−124とを有して構成されている。バッキング123は、圧電素子122による超音波パルスの送波の際に、超音波の照射方向と反対側に放射される超音波パルスを吸収し、圧電素子122の余分な振動を抑えるために設けられた部材である。カバ−124は、上記整合層121、上記圧電素子122、バッキング123の収納空間を形成する部材である。図2では、整合層121が、第1整合層121−1から第3整合層121−3までの3つの整合層により構成されている例を示している。 FIG. 2 is a diagram showing a structural example of the ultrasonic transducer 12. As shown in FIG. 2, the ultrasonic transducer 12 is physically configured to include the matching layer 121, the piezoelectric element 122, the backing 123, and the cover 124. The backing 123 is provided to absorb the ultrasonic pulse radiated in the direction opposite to the ultrasonic irradiation direction when the ultrasonic pulse is transmitted by the piezoelectric element 122, and suppress the extra vibration of the piezoelectric element 122. It is a member. The cover-124 is a member that forms a storage space for the matching layer 121, the piezoelectric element 122, and the backing 123. FIG. 2 shows an example in which the matching layer 121 is composed of three matching layers from the first matching layer 121-1 to the third matching layer 121-3.

図3は、図2に示した整合層121の構造例を示す図である。図3に示すように、整合層121は、第1層を形成する第1整合層121−1から第N層を形成する第N整合層121−nにより形成される積層構造により構成される。以下では、整合層121に、このような積層構造を適用した場合を例示しているが、単層構造により構成されていてもよい。また、上記積層構造を形成する整合層121の各層は、1または複数のセル31を有して構成される。図3では、例えば、第1層として形成される第1整合層121−1は8つのセル31−1により構成され、第N層として形成される第N整合層121−nは2つのセル31−nにより構成されていることを示している。図3では、各整合層121が複数のセル31により構成される例を示しているが、1つのセル31により構成されていてもよい。すなわち、それぞれの整合層121を構成するセル31の数、セル31の大きさ、整合層121の積層順序は、超音波送受信装置100の使用環境や被検体等の媒質に応じて任意に組み合わせることができる。 FIG. 3 is a diagram showing a structural example of the matching layer 121 shown in FIG. As shown in FIG. 3, the matching layer 121 is composed of a laminated structure formed by the first matching layer 121-1 forming the first layer and the Nth matching layer 121-n forming the Nth layer. In the following, a case where such a laminated structure is applied to the matching layer 121 is illustrated, but it may be configured by a single layer structure. Further, each layer of the matching layer 121 forming the laminated structure is configured to have one or a plurality of cells 31. In FIG. 3, for example, the first matching layer 121-1 formed as the first layer is composed of eight cells 31-1 and the Nth matching layer 121-n formed as the Nth layer is composed of two cells 31. It is shown that it is composed of −n. Although FIG. 3 shows an example in which each matching layer 121 is composed of a plurality of cells 31, it may be composed of one cell 31. That is, the number of cells 31 constituting each matching layer 121, the size of the cells 31, and the stacking order of the matching layers 121 are arbitrarily combined according to the usage environment of the ultrasonic transmission / reception device 100 and the medium such as the subject. Can be done.

したがって、図3に例示したように、必ずしも下層の整合層から順にセル31の大きさを大きくして異ならせる必要はなく、これとは逆に上層の整合層から順にセル31の大きさを小さくして異ならせたり、各整合層のセル31の大きさを同じにする等、適宜組み合わせればよい。 Therefore, as illustrated in FIG. 3, it is not always necessary to increase the size of the cells 31 in order from the lower matching layer to make them different, and conversely, to decrease the size of the cells 31 in order from the upper matching layer. The cells 31 of each matching layer may have the same size, and may be combined as appropriate.

図4は、図3に示したセル31の構造例を示す図である。図4に示すように、セル31は、上面電極311a(第1の電極)を有した平板状の上面板311((第1の部材)と、下面電極312a(第2の電極)を有した平板状の下面板312(第2の部材)と、上面板311と下面板312とを支持する支持部材313とを有して構成されている。すなわち、セル31は、上面板311と下面板312と支持部材313とにより、空隙Xを形成するように構成されている。 FIG. 4 is a diagram showing a structural example of the cell 31 shown in FIG. As shown in FIG. 4, the cell 31 has a flat upper surface plate 311 ((first member)) having an upper surface electrode 311a (first electrode) and a lower surface electrode 312a (second electrode). It is configured to have a flat plate-shaped lower surface plate 312 (second member) and a support member 313 that supports the upper surface plate 311 and the lower surface plate 312. That is, the cell 31 is composed of the upper surface plate 311 and the lower surface plate. The 312 and the support member 313 are configured to form a gap X.

具体的には後述するが、発明者らは、上記のようにセル31が空隙を有する構造とし、上面板311と下面板312との接触面積の大きさを変化させることにより、音響インピ−ダンスを可変とする整合層を実現した。従来、整合層は、無機材料を用いているが、精度よく音響インピ−ダンスを整合させるために、被検体の種類等応じて整合層の厚みや積層数を変えて周波数帯域を調整しなければならず、広範囲の周波数帯域での調整が困難であった。このような従来の問題点に鑑み、発明者らは、空隙を有した静電容量型のセルを採用して整合層を構成し、当該セルに印加される電圧を制御することで音響インピ−ダンスを整合させる着想に至った。 Specifically, as will be described later, the inventors have made the cell 31 have a gap as described above, and by changing the size of the contact area between the upper surface plate 311 and the lower surface plate 312, the acoustic impedance We have realized a matching layer that makes it variable. Conventionally, an inorganic material is used for the matching layer, but in order to accurately match the acoustic impedance, the frequency band must be adjusted by changing the thickness and the number of layers of the matching layer according to the type of subject and the like. Therefore, it was difficult to adjust in a wide frequency band. In view of such conventional problems, the inventors have adopted a capacitance type cell having a gap to form a matching layer, and control the voltage applied to the cell to perform acoustic impedance. I came up with the idea of matching the dance.

CMUTデバイスは、2つの電極に印加された電圧により生じる静電気力が、2つの電極を引っ張る引力で上面板または下面板が振動して電極間の静電容量が変化するデバイスである。したがって、通常は、電極を有した上面板と下面板とを接触させるのではなく、振動させることにより、音波を発生させるように電圧を制御する。しかし、本発明者らは、このようなCMUTデバイスの構造に着目し、このような従来の制御方法とは逆に、電極を有した上面板と下面板とを接触させることによって振動を抑え、音波の反射を極力抑制して音響インピ−ダンスを整合させる方法を採用するに至った。以下、本実施例におけるセル31の構造およびセル31の制御について説明する。 The CMUT device is a device in which the electrostatic force generated by the voltage applied to the two electrodes vibrates the upper surface plate or the lower surface plate due to the attractive force pulling the two electrodes, and the capacitance between the electrodes changes. Therefore, normally, the voltage is controlled so as to generate sound waves by vibrating the upper surface plate having the electrodes and the lower surface plate instead of bringing them into contact with each other. However, the present inventors have focused on the structure of such a CMUT device, and, contrary to such a conventional control method, suppress vibration by bringing the upper surface plate having an electrode and the lower surface plate into contact with each other. We have come to adopt a method of matching the acoustic impedance by suppressing the reflection of sound waves as much as possible. Hereinafter, the structure of the cell 31 and the control of the cell 31 in this embodiment will be described.

なお、本実施例では、CMUTデバイスをセル31に適用した場合について説明しているが、PMUT(Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducers)デバイスをセル31に適用した場合も同様に考えることができる。 In this embodiment, the case where the CMUT device is applied to the cell 31 is described, but the same can be considered when the PMUT (Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducers) device is applied to the cell 31.

図5Aは、電圧制御時におけるセル31の構造例を示す図である。図5Aに示すように、セル31は、回路部13の電源131により、上面板311の上面電極311aに対して電圧が印加されると、上面が空隙X側に折れ曲がって変形して下面に接触する。このとき、空隙Xは、下面板312と下面板312に接触した上面板311と支持部材313とにより、2つの空隙X1に分割される。印加される電圧が大きくなるほど、その接触面積Cは、図5Bに示すグラフのように徐々に大きくなる。図5Aでは上面板311に電圧を印加した例を示しているが、下面板312に電圧を印加したときについても同様に考えることができる。このように、セル31に対する印加電圧の大きさを制御することにより、上記接触面積Cの大きさを増減させ、整合層の構造を変えることなく音響インピ−ダンスを変化させることができる。接触面積Cの大きさをどの程度に制御するのかについては、超音波送受信装置100の使用環境や被検体等の媒質に応じて適宜定めればよい。 FIG. 5A is a diagram showing a structural example of the cell 31 during voltage control. As shown in FIG. 5A, when a voltage is applied to the upper surface electrode 311a of the upper surface plate 311 by the power supply 131 of the circuit unit 13, the upper surface of the cell 31 is bent toward the gap X side and deformed to come into contact with the lower surface. do. At this time, the gap X is divided into two gaps X1 by the bottom plate 312, the top plate 311 in contact with the bottom plate 312, and the support member 313. As the applied voltage increases, the contact area C gradually increases as shown in the graph shown in FIG. 5B. Although FIG. 5A shows an example in which a voltage is applied to the upper surface plate 311, the same can be considered when a voltage is applied to the lower surface plate 312. By controlling the magnitude of the applied voltage to the cell 31 in this way, the magnitude of the contact area C can be increased or decreased, and the acoustic impedance can be changed without changing the structure of the matching layer. The extent to which the size of the contact area C is controlled may be appropriately determined according to the usage environment of the ultrasonic transmission / reception device 100 and the medium such as the subject.

図6は、図3に示したセル31の他の構造例を示す図である。図6では、下面板312の内面側である空隙X側に突出した複数の突起Pが階段状に設けられている。突起Pは、空隙Xの中央から支持部材313の方向に離れるにつれて、徐々に高さが高くなるように、等間隔で下面板312に設けられている。図6では、突起Pが下面板312に設けられた例を示しているが、各突起Pが上面板311に設けられていてもよい。 FIG. 6 is a diagram showing another structural example of the cell 31 shown in FIG. In FIG. 6, a plurality of protrusions P protruding toward the gap X side, which is the inner surface side of the lower surface plate 312, are provided in a staircase pattern. The protrusions P are provided on the lower surface plate 312 at equal intervals so that the height gradually increases as the distance from the center of the gap X toward the support member 313 increases. Although FIG. 6 shows an example in which the protrusions P are provided on the lower surface plate 312, each protrusion P may be provided on the upper surface plate 311.

また、図6では、複数の突起Pが上記のように階段状に配置されているが、各突起Pの高さ同じ高さであってもよい。さらに、各突起Pは必ずしも等間隔に並べられている必要はなく、ある突起間の幅と、他の突起間の幅とを変えて配置されてもよい。また、各突起Pの支持部材313方向の幅は必ずしも同じ幅である必要はなく、ある突起Pの幅と他の突起Pの幅とを変えて配置されていてもよい。さらに、各突起Pと電圧印加時における上面板311または下面板312との接触面が平面である必要はなく、他の形状であってもよい。すなわち、突起Pは、電圧印加時に、上面板311または下面板312が、後述するような多段階で接触可能な立体形状として配置されていればよい。 Further, in FIG. 6, a plurality of protrusions P are arranged in a staircase pattern as described above, but the height of each protrusion P may be the same. Further, the protrusions P do not necessarily have to be arranged at equal intervals, and the width between certain protrusions and the width between other protrusions may be changed. Further, the width of each protrusion P in the support member 313 direction does not necessarily have to be the same width, and the width of one protrusion P and the width of another protrusion P may be different from each other. Further, the contact surface between each protrusion P and the upper surface plate 311 or the lower surface plate 312 when a voltage is applied does not have to be flat, and may have other shapes. That is, the protrusion P may be arranged so that the upper surface plate 311 or the lower surface plate 312 can be contacted in multiple stages as described later in a three-dimensional shape when a voltage is applied.

図7Aは、電圧制御時におけるセル31の他の構造例を示す図である。図7Aに示すように、セル31は、回路部13の電源131により、上面板311の上面電極311aに対して電圧が印加されると、上面板311が空隙X側に折れ曲がって変形して突起Pに接触する。図7Aでは、上面板311がすべての突起P(P1〜P7)に接触している例を示している。この場合、空隙Xは突起Pと突起Pに接触した上面板311と下面板312と支持部材313とにより8つの空隙X2に分割される。図7Aに示す例では、印加される電圧が大きくなるほど、上面板311が接触する突起Pの数が多くなる。具体的には、印加される電圧が大きくなるにつれて、上面板311は、突起P1およびP7の2つの突起→突起P1、2およびP6、7の4つの突起→突起P1、2、3およびP5、6、7の6つの突起→突起P1からP7までの7つのすべての突起に対してこの順序で接触することにより接触する突起の数が変わり、接触面積Cが、図7Bに示すグラフのように段階的に大きくなる。 FIG. 7A is a diagram showing another structural example of the cell 31 during voltage control. As shown in FIG. 7A, when a voltage is applied to the upper surface electrode 311a of the upper surface plate 311 by the power supply 131 of the circuit unit 13, the upper surface plate 311 is bent toward the gap X side and deformed to protrude. Contact P. FIG. 7A shows an example in which the top plate 311 is in contact with all the protrusions P (P1 to P7). In this case, the gap X is divided into eight gaps X2 by the protrusion P, the upper surface plate 311 in contact with the protrusion P, the lower surface plate 312, and the support member 313. In the example shown in FIG. 7A, the larger the applied voltage, the larger the number of protrusions P with which the top plate 311 comes into contact. Specifically, as the applied voltage increases, the top plate 311 has two protrusions P1 and P7 → four protrusions P1, 2 and P6, 7 → protrusions P1, 2, 3 and P5, 6 protrusions of 6 and 7 → By contacting all 7 protrusions from protrusions P1 to P7 in this order, the number of protrusions in contact changes, and the contact area C becomes as shown in the graph shown in FIG. 7B. It grows gradually.

このように、セル31に対する印加電圧の大きさを制御することにより、上面板311が接触する突起Pの数を変化させて、段階的に接触面積Cの大きさを増減させる。したがって、図5Aの場合に比べて、さらに、音響インピ−ダンスの変化を容易に調整することができる。 In this way, by controlling the magnitude of the applied voltage to the cell 31, the number of protrusions P that the top plate 311 contacts is changed, and the magnitude of the contact area C is increased or decreased stepwise. Therefore, as compared with the case of FIG. 5A, the change in acoustic impedance can be easily adjusted.

図8は、印加電圧の制御方法を定めた印加電圧制御テ−ブルの例を示す図である。当該テ−ブルは記憶部143にあらかじめ記憶されているものとして説明するが、制御演算部141や電圧制御部132に記憶されていてもよい。図8に示すように、印加電圧制御テ−ブル1431は、整合層を構成する各層と、被検体である伝搬媒体ごとに定められた電圧値とが対応付けて記憶されている。 FIG. 8 is a diagram showing an example of an applied voltage control table that defines a method for controlling the applied voltage. Although the table will be described as being stored in the storage unit 143 in advance, it may be stored in the control calculation unit 141 or the voltage control unit 132. As shown in FIG. 8, the applied voltage control table 1431 stores each layer constituting the matching layer and a voltage value determined for each propagation medium as a subject in association with each other.

図8では、例えば、1層目の整合層である第1整合層121−1は、被検体が伝搬媒体1である場合には印加電圧の値が(A)に設定され、被検体が伝搬媒体2である場合には印加電圧の値が(E)に設定され、被検体が伝搬媒体3である場合には印加電圧の値が(I)に設定されることを示している。他の各層の整合層についても同様に、伝搬媒体ごとに印加電圧の値が設定されている。このように、整合層を構成する各層ごとに、被検体の種類に応じて印加電圧を定めることにより、1つの超音波トランスデュ−サ12を用いて様々な種類の被検体に対して超音波を送受信することができる。図8に示す印加電圧制御テ−ブル1431で定められた印加電圧の値は、例えば、制御演算部141が記憶部143に記憶された印加電圧制御テ−ブル1431を読み出して操作表示部142に表示し、操作表示部142が、操作者から整合層ごとおよび伝搬媒体ごとの印加電圧の値の選択を受け付けることにより、設定される。なお、図8では、整合層の各層ごとおよび伝搬媒体ごとに印加電圧の値を定めているが、上記各層を構成するセル31ごとおよび伝搬媒体ごとに印加電圧の値を定めてもよい。 In FIG. 8, for example, in the first matching layer 121-1 which is the first matching layer, the value of the applied voltage is set to (A) when the subject is the propagation medium 1, and the subject propagates. It shows that the value of the applied voltage is set to (E) when the medium is 2, and the value of the applied voltage is set to (I) when the subject is the propagation medium 3. Similarly, the value of the applied voltage is set for each propagation medium for the matching layer of each of the other layers. In this way, by determining the applied voltage according to the type of the subject for each layer constituting the matching layer, one ultrasonic transformer 12 is used to ultrasonic waves for various types of subjects. Can be sent and received. The value of the applied voltage defined by the applied voltage control table 1431 shown in FIG. 8 is, for example, read from the applied voltage control table 1431 stored in the storage unit 143 by the control calculation unit 141 and displayed on the operation display unit 142. The display is set by the operation display unit 142 receiving the selection of the applied voltage value for each matching layer and each propagation medium from the operator. Although the value of the applied voltage is determined for each layer of the matching layer and for each propagation medium in FIG. 8, the value of the applied voltage may be determined for each cell 31 constituting each of the above layers and for each propagation medium.

このように、本実施例では、整合層121を構成するセル31に空隙を設け、例えば、セル31が当該空隙を挟む上面板131および下面板132のそれぞれの電極に電圧を印加することにより、少なくとも1つのセル31の上面板131と下面板132とが接触し、被検体等の媒質に応じて印加電圧の大きさを制御することにより、上面板131と下面板132との接触面積を可変とする構成を採用している。したがって、超音波トランスデュ−サ12の構造を変えることなく、様々な被検体に応じて容易に音響インピ−ダンスを変更することができ、超音波トランスデュ−サ12の小型化を実現することができる。 As described above, in this embodiment, a gap is provided in the cell 31 constituting the matching layer 121, and for example, a voltage is applied to the electrodes of the upper surface plate 131 and the lower surface plate 132 in which the cell 31 sandwiches the gap. The upper surface plate 131 and the lower surface plate 132 of at least one cell 31 are in contact with each other, and the contact area between the upper surface plate 131 and the lower surface plate 132 can be changed by controlling the magnitude of the applied voltage according to the medium such as the subject. The configuration is adopted. Therefore, the acoustic impedance can be easily changed according to various subjects without changing the structure of the ultrasonic transducer 12, and the ultrasonic transducer 12 can be miniaturized. Can be done.

図1では、整合層121ごとに電源131が設けられている場合について例示した。しかし、さらなる超音波トランスデュ−サ12の小型化が必要となる場合には、例えば、図9に示すように、超音波送受信装置200の回路部13Aに設けられた1つの電源131Aが、超音波トランスデュ−サ12のそれぞれの整合層121に対して電圧を印加する構成としてもよい。この場合、電源131Aから各整合層に対して同じ電圧が印加されるため、例えば、図3に示したように、整合層121が各層のセル31の大きさを変えている場合には、印加電圧の大きさによって反応するセル31が異なることとなる。 FIG. 1 illustrates a case where a power supply 131 is provided for each matching layer 121. However, when further miniaturization of the ultrasonic transformer 12 is required, for example, as shown in FIG. 9, one power supply 131A provided in the circuit unit 13A of the ultrasonic transmitter / receiver 200 is super-powered. A voltage may be applied to each matching layer 121 of the ultrasonic transformer 12. In this case, since the same voltage is applied to each matching layer from the power supply 131A, for example, when the matching layer 121 changes the size of the cell 31 of each layer as shown in FIG. 3, the voltage is applied. The cell 31 that reacts differs depending on the magnitude of the voltage.

したがって、整合層121の各層ごとおよび各セルごとに上記接触面積の大きさを可変とすることができる。もちろん、図1に示した構成において、各電源131が、対応する各整合層121に対して同じ大きさの電圧を印加した場合も同様に考えることができる。 Therefore, the size of the contact area can be made variable for each layer of the matching layer 121 and for each cell. Of course, in the configuration shown in FIG. 1, the same case can be considered when each power supply 131 applies a voltage of the same magnitude to each corresponding matching layer 121.

図10は、セル31ごとに電源131を設けた超音波送受信装置300の構成例を示す図である。図10に示すように、超音波送受信装置300の回路部13Bは、整合層121を構成するセル31ごとに電源131Bを設け、セル31単位に印加する電圧の大きさを制御する構成となっている。図10では、第1整合層121−1を構成する複数のセル31(セルA〜セルM)のそれぞれに対応して電源131Bが設けられた場合の構成を例示している。このような構成とすることにより、セル単位で印加電圧を制御することができるため、音響インピ−ダンスをより細やかに変化させることができる。図10では第1整合層121−1の構成を例示しているが、整合層121を構成するすべての層について、セル31ごとに電源を設けてもよいし、整合層121の一部の層について、セル31ごとに電源を設けてもよい。 FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of an ultrasonic wave transmission / reception device 300 provided with a power supply 131 for each cell 31. As shown in FIG. 10, the circuit unit 13B of the ultrasonic transmission / reception device 300 is configured to provide a power supply 131B for each cell 31 constituting the matching layer 121 and control the magnitude of the voltage applied to each cell 31 unit. There is. FIG. 10 illustrates a configuration in which a power supply 131B is provided corresponding to each of a plurality of cells 31 (cells A to M) constituting the first matching layer 121-1. With such a configuration, the applied voltage can be controlled on a cell-by-cell basis, so that the acoustic impedance can be changed more finely. Although the configuration of the first matching layer 121-1 is illustrated in FIG. 10, a power supply may be provided for each cell 31 for all the layers constituting the matching layer 121, or a part of the matching layer 121. A power source may be provided for each cell 31.

すなわち、整合層121を構成する各層のうち、セル単位で印加電圧が制御される層と、層単位で印加電圧が制御される層とを組み合わせてもよい。このような組み合わせは、超音波送受信装置の使用環境や被検体等の媒質に応じて定めることができる。 That is, among the layers constituting the matching layer 121, a layer in which the applied voltage is controlled in the cell unit and a layer in which the applied voltage is controlled in the layer unit may be combined. Such a combination can be determined according to the usage environment of the ultrasonic transmission / reception device and a medium such as a subject.

図11は、超音波トランスデュ−サ12から受信した反射波信号を解析し、その解析結果を電圧制御部132にフィ−ドバックする超音波送受信装置400の構成例を示す図である。図11に示すように、超音波送受信装置400の制御表示部14は、制御演算部141Aを有し、当該制御演算部141Aには、フィ−ドバック回路1411と、信号処理部1412とが設けられている。 FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of an ultrasonic transmitter / receiver 400 that analyzes the reflected wave signal received from the ultrasonic transducer 12 and feeds back the analysis result to the voltage control unit 132. As shown in FIG. 11, the control display unit 14 of the ultrasonic transmission / reception device 400 has a control calculation unit 141A, and the control calculation unit 141A is provided with a feedback circuit 1411 and a signal processing unit 1412. ing.

フィ−ドバック回路1411は、信号処理部1412から受け取った反射波信号の値と、当該反射波信号の最適値とに基づいて、印加電圧の大きさを制御し、当該制御の結果を回路部13の電圧制御部132に出力してフィ−ドバックする。例えば、フィ−ドバック回路1411は、被検体が人体の骨である場合にはその骨を透過する程度の大きさの電圧を印加してセルの接触面積を変えるように、電圧制御部132に指示する。また、例えば、反射波信号の値が最適値を下回っている場合、フィ−ドバック回路1411は、印加する電圧を大きくしてセルの接触面積を増やすように、電圧制御部132に指示する。 The feedback circuit 1411 controls the magnitude of the applied voltage based on the value of the reflected wave signal received from the signal processing unit 1412 and the optimum value of the reflected wave signal, and outputs the result of the control to the circuit unit 13. It is output to the voltage control unit 132 of the above and fed back. For example, the feedback circuit 1411 instructs the voltage control unit 132 to change the contact area of the cell by applying a voltage large enough to pass through the bone of the human body when the subject is a bone of the human body. do. Further, for example, when the value of the reflected wave signal is less than the optimum value, the feedback circuit 1411 instructs the voltage control unit 132 to increase the applied voltage to increase the contact area of the cell.

信号処理部1412は、回路部13の受信回路134から受信した反射波信号に基づく反射波デ−タを受信すると、当該反射波デ−タに含まれる反射波信号の値と、被検体ごとに定められた反射信号の最適値とをフィ−ドバック回路1411に出力する。上記反射信号の最適値は、あらかじめ記憶部143や、制御演算部141、電圧制御部132に記憶しておけばよい。なお、図11では、図1に示した超音波送受信装置100にフィ−ドバック回路1411および信号処理部1412を適用した例を示しているが、図9に示した超音波送受信装置200や図10に示した超音波送受信装置300についても同様に適用することができる。 When the signal processing unit 1412 receives the reflected wave data based on the reflected wave signal received from the receiving circuit 134 of the circuit unit 13, the value of the reflected wave signal included in the reflected wave data and each subject. The optimum value of the determined reflected signal is output to the feedback circuit 1411. The optimum value of the reflected signal may be stored in advance in the storage unit 143, the control calculation unit 141, and the voltage control unit 132. Although FIG. 11 shows an example in which the feedback circuit 1411 and the signal processing unit 1412 are applied to the ultrasonic wave transmission / reception device 100 shown in FIG. 1, the ultrasonic wave transmission / reception device 200 and FIG. 10 shown in FIG. 9 show. The same can be applied to the ultrasonic transmission / reception device 300 shown in the above.

なお、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化したり、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせて実施することができる。例えば、図6に示した突起Pを有したセル31により構成される整合層121を、図9や図10に示した超音波送受信装置に適用したり、図8に示した印加電圧制御テ−ブルを、図9や図10に示した超音波送受信装置に適用してもよい。 It should be noted that the present embodiment is not limited to the present embodiment, and at the implementation stage, the components may be modified and embodied within a range that does not deviate from the gist thereof, or a plurality of components disclosed in the above embodiment may be appropriately used. It can be carried out in combination. For example, the matching layer 121 composed of the cell 31 having the protrusion P shown in FIG. 6 can be applied to the ultrasonic transmission / reception device shown in FIGS. 9 and 10, or the applied voltage control test shown in FIG. 8 can be applied. The bull may be applied to the ultrasonic transmitter / receiver shown in FIGS. 9 and 10.

100、200、300、400 超音波送受信装置
12 超音波トランスデュ−サ
121 整合層
122 圧電素子
13、13A、13B 回路部
131、131A、131B 電源
132 電圧制御部
133 送信回路
134 受信回路
14 制御表示部
141、141A 制御演算部
1411 フィ−ドバック回路
1412 信号処理部
142 操作表示部
143 記憶部
1431 印加電圧制御テ−ブル
31 セル
X、X1、X2 空隙
P、P1〜P7 突起
100, 200, 300, 400 Ultrasonic transmitter / receiver 12 Ultrasonic transformer 121 Matching layer 122 Piezoelectric element 13, 13A, 13B Circuit unit 131, 131A, 131B Power supply 132 Voltage control unit 133 Transmission circuit 134 Reception circuit 14 Control display Units 141, 141A Control calculation unit 1411 Piezoelectric circuit 1412 Signal processing unit 142 Operation display unit 143 Storage unit 1431 Applied voltage control table 31 Cell X, X1, X2 Void P, P1 to P7 Protrusions

Claims (9)

第1の電極を有した第1の部材と、第2の電極を有した第2の部材と、前記第1の部材と前記第2の部材とを支持する支持部材とにより空隙が形成されたセルを有した整合層と、
印加電圧を制御して前記第1の部材と前記第2の部材とが接触する面積を変える制御部と、
を備えることを特徴とする超音波送受信装置。
A gap was formed by the first member having the first electrode, the second member having the second electrode, and the support member supporting the first member and the second member. A matching layer with cells and
A control unit that controls the applied voltage to change the area of contact between the first member and the second member.
An ultrasonic transmitter / receiver characterized by being equipped with.
前記整合層は、大きさが異なる複数の前記セルを有して構成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波送受信装置。
The matching layer is configured to have a plurality of the cells having different sizes.
The ultrasonic wave transmission / reception device according to claim 1.
前記セルには、前記空隙に突出した複数の突起が設けられ、
前記制御部は、印加電圧を制御して前記第1の部材または前記第2の部材が前記突起に接触する数を変えることにより、前記接触する面積を変える、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波送受信装置。
The cell is provided with a plurality of protrusions protruding into the gap, and the cell is provided with a plurality of protrusions.
The control unit changes the contact area by controlling the applied voltage and changing the number of contacts of the first member or the second member with the protrusions.
The ultrasonic wave transmission / reception device according to claim 1.
前記制御部は、被検体の種類に応じて前記印加電圧を制御し、前記接触する面積を変える、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波送受信装置。
The control unit controls the applied voltage according to the type of the subject and changes the contact area.
The ultrasonic wave transmission / reception device according to claim 1.
前記整合層は、複数の整合層から構成される積層構造により構成され、
前記制御部は、前記整合層ごとに設けられた電源が印加する電圧を制御し、前記接触する面積を変える、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波送受信装置。
The matching layer is composed of a laminated structure composed of a plurality of matching layers.
The control unit controls the voltage applied by the power supply provided for each matching layer and changes the contact area.
The ultrasonic wave transmission / reception device according to claim 1.
前記整合層は、複数の整合層から構成される積層構造により構成され、
前記制御部は、前記複数の整合層について設けられた一つの電源が印加する電圧を制御し、前記接触する面積を変える、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波送受信装置。
The matching layer is composed of a laminated structure composed of a plurality of matching layers.
The control unit controls the voltage applied by one power supply provided for the plurality of matching layers, and changes the contact area.
The ultrasonic wave transmission / reception device according to claim 1.
前記整合層は、複数の前記セルを有して構成され、
前記制御部は、複数の前記セルごとに設けられた電源が印加する電圧を制御し、前記接触する面積を変える、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波送受信装置。
The matching layer is configured to have a plurality of the cells.
The control unit controls the voltage applied by the power supply provided for each of the plurality of cells, and changes the contact area.
The ultrasonic wave transmission / reception device according to claim 1.
前記制御部は、前記整合層から受信した反射波信号に基づいて印加する電圧をフィードバックするフィードバック回路を備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波送受信装置。
The control unit includes a feedback circuit that feeds back a voltage to be applied based on a reflected wave signal received from the matching layer.
The ultrasonic wave transmission / reception device according to claim 1.
第1の電極を有した第1の部材と、第2の電極を有した第2の部材と、前記第1の部材と前記第2の部材とを支持する支持部材とにより空隙が形成されたセルを有し、制御部により制御される印加電圧に基づいて前記第1の部材と前記第2の部材とが接触する面積を変える整合層と、
前記制御部からの指示にしたがって超音波を放射し、被検体から受信した反射波に基づく反射波信号を前記制御部に出力する圧電素子と、
を備えることを特徴とする超音波トランスデューサ。
A gap was formed by the first member having the first electrode, the second member having the second electrode, and the support member supporting the first member and the second member. A matching layer having a cell and changing the contact area between the first member and the second member based on an applied voltage controlled by a control unit.
A piezoelectric element that radiates ultrasonic waves according to instructions from the control unit and outputs a reflected wave signal based on the reflected wave received from the subject to the control unit.
An ultrasonic transducer characterized in that it comprises.
JP2017199137A 2017-10-13 2017-10-13 Ultrasonic transmitter / receiver and ultrasonic transducer Active JP6948216B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017199137A JP6948216B2 (en) 2017-10-13 2017-10-13 Ultrasonic transmitter / receiver and ultrasonic transducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017199137A JP6948216B2 (en) 2017-10-13 2017-10-13 Ultrasonic transmitter / receiver and ultrasonic transducer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019075646A JP2019075646A (en) 2019-05-16
JP6948216B2 true JP6948216B2 (en) 2021-10-13

Family

ID=66543313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017199137A Active JP6948216B2 (en) 2017-10-13 2017-10-13 Ultrasonic transmitter / receiver and ultrasonic transducer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6948216B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7218233B2 (en) 2019-04-11 2023-02-06 株式会社日立製作所 Program operation system, program operation method
CN113703614B (en) * 2021-08-30 2024-03-26 苏州清听声学科技有限公司 Directional ultrasonic touch device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5477736A (en) * 1994-03-14 1995-12-26 General Electric Company Ultrasonic transducer with lens having electrorheological fluid therein for dynamically focusing and steering ultrasound energy
JP2010268262A (en) * 2009-05-15 2010-11-25 Panasonic Corp Acoustic matching body, and ultrasonic wave transmitter-receiver having the same
EP2629549B1 (en) * 2010-10-15 2019-01-23 Hitachi, Ltd. Ultrasonic transducer and ultrasonic diagnostic equipment using the same
EP3191233B1 (en) * 2014-09-11 2022-11-23 Koninklijke Philips N.V. Wide band through-body ultrasonic communication system
JP6424736B2 (en) * 2015-05-22 2018-11-21 コニカミノルタ株式会社 Piezoelectric body, method for manufacturing the same, piezoelectric composition, ultrasonic transducer and ultrasonic imaging apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019075646A (en) 2019-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5659564B2 (en) Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus
WO2004064643A1 (en) Ultrasonic probe and ultrasonic diagnosing device
JP5966621B2 (en) Ultrasonic device, ultrasonic probe, and ultrasonic diagnostic apparatus
US11024796B2 (en) Method of manufacturing an ultrasonic probe
JP2012015680A (en) Ultrasonic probe and ultrasonic diagnosis apparatus
US10441974B2 (en) Ultrasonic transducer and ultrasonic probe including the same
US9246077B2 (en) Ultrasonic transducer device, head unit, probe, and ultrasonic imaging apparatus
JP6948216B2 (en) Ultrasonic transmitter / receiver and ultrasonic transducer
JP7028013B2 (en) Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic equipment
US11826199B2 (en) Ultrasound probe and ultrasound diagnostic apparatus
JP7306042B2 (en) Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic equipment
JP6849483B2 (en) Ultrasonic transducer and ultrasonic probe
JP6922651B2 (en) Ultrasonic device and ultrasonic measuring device
JP6206033B2 (en) Ultrasonic transducer device and ultrasonic measurement apparatus
US9252352B2 (en) Ultrasonic transducer device, head unit, probe, and ultrasonic imaging apparatus
JP2006122344A (en) Ultrasonographic picture diagnostic device
JP7137632B2 (en) Ultrasonic emitting instruments and ultrasonic devices
JP7361795B2 (en) Ultrasonic radiation instruments and ultrasonic devices
WO2015174047A1 (en) Tactile display device
JP7316924B2 (en) Ultrasonic emitting instruments and ultrasonic devices
JP6875970B2 (en) Drive control device
JP2021190870A (en) Ultrasonic transducer, ultrasonic probe, and electrode structure of ultrasonic transducer
US20180161007A1 (en) Probe for ultrasonic diagnostic apparatus
JP2014188148A (en) Ultrasonic measuring apparatus, ultrasonic transducer device, and ultrasonic image system
JP2016172112A (en) Ultrasonic device, ultrasonic probe, and ultrasonic diagnostic device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201013

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210823

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210831

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210917

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6948216

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150