JP2001258088A

JP2001258088A - 超音波探触子

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Publication number: JP2001258088A
Application number: JP2000067674A
Authority: JP
Inventors: Takashi Azuma; 隆東; Shinichiro Umemura; 晋一郎梅村; Yuichi Miwa; 祐一三和; Hidezo Sano; 秀造佐野; Takaya Osawa; 孝也大澤; Ryuichi Shinomura; ▲隆▼一篠村
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2001-09-21
Anticipated expiration: 2020-03-10
Also published as: JP3916365B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電子走査型２次元円弧状超音波探触子におい
て画像を劣化させることなく簡単に製造可能な探触子構
造を実現する【解決手段】振動子２の両端を音響整合層４，５と背
面吸音材１とで挟んでなる振動子ブロックが音響整合層
側を外側に向けて複数配列され、少なくとも一方の側面
に側面吸音材７が設けられた板状の振動子ブロック列板
を複数枚重ね合わせて探触子を構成する。複数の振動子
ブロック列板は音響整合層側を所定の曲面６に内接させ
て配置されており、振動子ブロックが曲面６と接する側
の側面に側面吸音材７が設けられており、曲面と接する
角部における音の振幅が振動子ブロック表面の音の振幅
に比べて小さい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波によって被
検体内を画像として抽出する超音波撮像装置に用いられ
る超音波探触子に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波撮像装置、例えば医療画像診断に
用いられる超音波診断装置は、超音波パルス反射法を用
いて生体の軟部組織の断層像や生体内を流れる血流像等
をほぼリアルタイムでモニタに画像表示して観察でき、
また、放射線を用いる画像診断装置のような放射線被爆
を被検体に与えないことから安全性も高いとされ、更に
小型で安価なことも加わり、広く医療の分野で用いられ
ている。超音波診断装置では、被検体内への超音波の送
信と被検体内からのエコー信号の受信のために超音波探
触子を用いる。

【０００３】超音波診断装置の走査方式の一つに電子走
査方式がある。電子走査型の装置では細長い棒状の振動
子を配列し、各振動子に所定の遅延時間を与えて駆動す
る。これにより探触子から被検体内の所定の深度、方向
に収束する超音波ビームを送信する。受波は各振動子か
らの受波信号にそれそれ所定の遅延時間を与えて合成す
ることで、所定の深度、方向からの受波信号を捕らえる
ことが可能となる。この収束点を被検体内で走査するこ
とで、超音波画像データが得られる。この走査により良
好な超音波画像を得るには、超音波ビームの走査範囲全
域にわたり、指向性の優れた超音波ビームを形成するこ
とが必要になる。

【０００４】超音波ビームの形成方法としては、指向性
をもった素子を単体もしくは複数で用いる方法と、波長
の半分以下の素子間隔を持つ点音源と見なせるような振
動子を複数配列し、各振動子に異なる位相の信号を送っ
てビームを形成する方法とがある。後者の方法で波長の
半分以下の素子間隔にするのは、素子間隔が波長の半分
より大きいと回折効果によりグレーティングローブが生
じることで所定の焦点以外にビームの副極ができるの
で、それを避けるためである。

【０００５】この２つの方法で前者の方法は、焦点位置
を走査するときにきれいなビームを作れる位置とそうで
ない位置が出来るので、電子走査型の探触子には不適で
ある。特に近年、微細加工技術の進歩や均質な圧電素
子、整合層、背面吸音材が作れるようになって以来、素
子ピッチを波長の半分以下で作り整合層を切り離すこと
で各振動子が無指向な点音源として振る舞うような超音
波探触子を作ることで高精細な診断画像が得られるよう
になった。よって超音波探触子において指向性のよい超
音波ビームを形成するには、理想的な点音源に近い音源
として振る舞う振動子を幅が波長の半分以下で並べるこ
とが必要となる。

【０００６】次に、振動子の配列方法に関して述べる。
振動子の配列方法には、直線に並べる方法と円弧状に並
べる方法とがある。円弧状に並べた場合、所定の照射焦
点は必ずその照射焦点に対応する送波口径の中心に位置
する素子の正面にくることなり、送波口径の両端に位置
する素子は中心に位置する素子からみて対称な位置にく
ることになり遅延時間は両端で等しくなる。このため直
線配列の場合に比べ遅延時間の最大値が小さくて済む。
更には円弧状配列の場合、被検体に押し付ける形になる
ので、被検体との接触性がよいという利点もある。

【０００７】配列方法に関しては直線か円弧状かという
選択に加え、次元の選択性もある。従来の探触子は、振
動子を１次元に並べ２次元画像を撮像するものであっ
た。最近の研究ではウルトラソニックイメージング２０
巻（１９９８）第１項より第１５項（Ultrasonic Imagi
ng）に見られるように、２次元に配列する方法などが試
みられている。探触子を２次元に並べると３次元画像が
撮像可能となるので、超音波診断装置の有用性が飛躍的
に向上する。３次元画像データがあれば、そこから任意
の２次元断面を取り出すことも可能となるし、３次元画
像で診断しないと形を把握することができないことも多
い。また超音波治療の照準とする場合やカテーテルを入
れていくようなときなどにも有用である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように非常に有用
な２次元探触子であるが、未だに１次元探触子に取って
代わっていないのには幾つか理由がある。それは大きく
わけると３つあり、素子数、フレームレート、製造方法
である。素子数の問題とは、画質を１次元探触子の場合
と遜色ないものとするには１次元探触子での素子数に比
べ２次元探触子では素子数が多くなりすぎるという問題
である。代表的な例では１次元探触子で１９２素子であ
るから、そのまま２次元探触子を作ると３６８６４素子
が必要になる。このように素子数が多くなると整相回路
など受波信号の後処理部分が大規模かつ複雑になり、処
理が非常に複雑になるのと装置大きくなり実用的でなく
なる問題がある。

【０００９】２つめはフレームレートが遅くなる問題で
ある。これは走査すべき空間の次元が一つ増えるためで
ある。そして３番目の問題は製造上の問題である。これ
は、１次元の円弧状配列型探触子の長所をそのまま持っ
た２次元円弧状配列型探触子を作成するときに特に大き
な問題となる。現在の１次元円弧状配列型探触子は柔ら
かい平板の上で振動子を切り、それからその平板を曲げ
ることで扇形にしているが、２次元の場合には２方向に
円弧状配列にすることは非常に難しくなる。本発明は、
このような従来技術の問題点に鑑み、２方向円弧状配列
などの自由な曲面を持った超音波探触子を作製する上で
性能を大きく低下させることなく、容易に作製可能な構
造をもつ超音波探触子を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、探触子の各振動子を、図１の模式的断面図に示すよ
うに円弧状の包絡線に内接し、かつ各素子が音響整合層
の付いた側の方向（図中のｚ方向）を向くように配置す
る。このとき各振動子はｚ方向の前後を音響整合層と背
面吸音材で挟まれ、ｚ方向に直交するｘもしくはｙ方向
の４側面のうち少なくとも１つの側面に電極の取り出し
接点、その配線、及びこれらを包むように側面吸音材が
貼り付けられている。以後、これを振動子ブロックと呼
ぶ。この配置が今まで使われてこなかったのは、この配
置にすると各素子が点音源とみなせるようには振る舞わ
ないため奇麗なビームを作ることが出来なかったからで
ある。

【００１１】発明者らは、この段差のある円弧状配列型
探触子の送波音圧の空間分布、及びこの探触子の各部分
における振動モードをシミュレーションで解析した結
果、各振動子ブロックが包絡面と接する角部からの音波
の放射がビーム形成に問題となることが分かった。そこ
で、構造及び材料を変えてシミュレーションを繰り返し
たところ、振動子ブロック間の側面吸音材が超音波をあ
る程度以上に吸収する材料であれば包絡面と接する角部
からの放射が抑えられ、その結果、送波音圧の空間分布
が各振動子を点音源と見なした場合と同じになることを
見出し、本発明を完成するに至った。

【００１２】すなわち、本発明による超音波探触子は、
振動子の両端を音響整合層と背面吸音材とで挟んでなる
振動子ブロックが音響整合層側を外側に向けて複数配列
され少なくとも一方の側面に側面吸音材が設けられた板
状の振動子ブロック列板を複数枚重ね合わせて構成され
た超音波探触子であって、各振動子ブロック列板中にお
いて各振動子ブロックは放射状に配列され、複数の振動
子ブロック列板は音響整合層側を所定の曲面に内接させ
て配置されており、振動子ブロック列板の板面に垂直な
方向には段差があり、振動子ブロック列板の板面方向に
は段差無く曲面を形成していることを特徴とする。

【００１３】振動子ブロック列板は、前記曲面と接する
側の側面に側面吸音材が設けられており、各振動子ブロ
ックは、前記曲面と接する角部における音の振幅が振動
子ブロック表面の音の振幅に比べて、角から放射する音
により振動子ブロック表面から放射する音の波面が影響
を受けない程度に小さい。

【００１４】本発明による超音波探触子は、また、振動
子の両端を音響整合層と背面吸音材とで挟んでなり少な
くとも２側面に側面吸音材が設けられた振動子ブロック
を音響整合層側を外側に向けて２次元的に複数配列した
超音波探触子であって、各振動子ブロックは音響整合層
側が所定の曲面に内接するように軸方向に平行移動した
関係にて配置されており、振動子ブロックの軸方向と直
交する２方向に段差を有することを特徴とする。

【００１５】各振動子ブロックは、前記曲面に接する側
面に側面吸音材が設けられており、前記曲面と接する角
部における音の振幅が振動子ブロック表面の音の振幅に
比べて、角から放射する音により振動子ブロック表面か
ら放射する音の波面が影響を受けない程度に小さい。側
面吸音材は、ポリウレタン樹脂等の樹脂とマイクロバル
ーンとの混合物とすることができる。

【００１６】また、前記所定の曲面は振動子ブロックが
配列している１つの平面及び当該平面に直交し振動子ブ
ロックの軸を含む他の平面で切断した場合に、それぞれ
異なる曲率を持つ円弧状となる曲面とすることができ
る。もしくは、前記所定の曲面は前記振動子ブロックが
配列している１つの平面及び当該平面に直交し振動子ブ
ロックの軸を含む他の平面で切断した場合に、互いに等
しい曲率を持つ円弧状となる曲面とすることができる。

【００１７】本発明によれば、素子間の側面吸音材を工
夫することで各素子が探触子曲面の法線方向に向いてい
る必要があるという制約をとくことが可能となり、任意
の曲面を持った超音波探触子を診断画像の画質を落とす
ことなく簡単に作製することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。なお、以下では具体的数値例を示し
て説明するが、これは発明の理解を容易にするための例
示であり、本発明がこれらの数値に限定されることを意
味するものではない。

【００１９】図１は、本発明による超音波探触子の一例
の断面模式図であり、特に振動子部分を拡大して示した
断面模式図である。背面吸音材１は、バリウムフェライ
トの粉末をゴムに混入して固めたものである。電気信号
を超音波に変換する部分はＰＺＴ圧電材料で作られてお
り、背面吸音材１の上に接着剤を用いて固着されてい
る。このＰＺＴ圧電材料２は中心周波数３．５ＭＨｚで
あり、素子ピッチは０．３８ｍｍである。ＰＺＴ圧電材
料２の側面には側面電極及びフレキシブル基板３が設け
られており、このフレキシブル基板を通って送波電気信
号、受波電気信号が超音波診断装置本体（図示せず）と
超音波探触子間を行き来する。PZT圧電材料２の背面吸
音材１と反対側には、超音波振動子２の音圧を効率的に
生体中に放射するための第１、第２音響整合層４，５が
配置されている。第１音響整合層４は例えばタングステ
ン粉末を混入したエポキシ系樹脂の成形材からなり、第
２音響整合層５は例えばポリウレタン系樹脂の成形材か
らなる。これらの音響整合層は公知のように、各々の材
質の超音波伝播速度から決まる波長の１／４の厚みで形
成されている。第１音響整合層４の音響インピーダンス
は生体の音響インピーダンスとＰＺＴ圧電材料２の音響
インピーダンスの幾何平均程度であり、第２音響整合層
５の音響インピーダンスは第１音響整合層４の音響イン
ピーダンスと生体の音響インピーダンスの幾何平均程度
である。

【００２０】図１には音響整合層を２層音響整合層で構
成した例を示したが、既に公知なように１層音響整合層
を用いることも可能である。その場合の音響整合層材料
は、例えばタングステン粉末とエポキシ系樹脂を混ぜ、
音響インピーダンスがＰＺＴ圧電材料２の音響インピー
ダンスと、生体の音響インピーダンスの幾何平均程度に
なるように調整されたものを用いることが望ましい。厚
さは２層の場合と同様に波長の１／４程度の厚みとす
る。以下、音響整合層が２層からなる例によって本発明
を説明するが、本発明は音響整合層が１層音響整合層で
ある場合にも同様に適用される。

【００２１】図２及び図３は、図１に断面を示した２次
元探触子（長軸段差なし、短軸段差有り）の作製工程の
一例を示す図である。図示した工程のうち工程（ａ）〜
（ｄ）までは、１次元探触子の厚さＤが薄いことと、Ｐ
ＺＴ圧電材料が図の厚さＤ方向及び幅Ｗ方向に直交する
方向に５層重ねてあることを除くと、従来の１次元円弧
状配列形探触子の製造工程とほぼ同じである。厚さＤに
関しては、従来の１次元探触子では９ｍｍから１２ｍｍ
程度であるのに対して、本発明では厚さ２２０μｍで作
製する。ＰＺＴ圧電材料を５層にしてあるのは、２次元
配列にすることで、各チャネルの断面積が小さくなっ
て、電気インピーダンスと静電容量が小さくなった分を
補うためである。ＰＺＴなどの圧電体は、一度キュリー
点より高温で電界を印加し、セラミック内の分極方向を
揃え、その後室温に冷却することで、圧電性をフルにい
かして使うことが出来るようになる。積層の振動子を作
る場合、図１２に示すように、分極方向を上下、交互に
並べる。そうすることで、電圧を正負交互にかけると、
分極方向と電圧の積の符号が常に一定になり、積層振動
子として使用できるようになる。

【００２２】次に、作製工程を順に説明する。まず工程
（ａ）では、厚さＤ＝２２０μｍにスライスした背面吸
音材のシート１と、共振周波数の厚さの５層ＰＺＴ圧電
材料２、それぞれ４分の１波長の長さの第１、第２音響
整合層４及び５を接着剤で接合する。全体の幅Ｗは、各
素子幅３３０μｍと刻みしろ５０μｍの合計３８０μｍ
に、チャンネル数１９２を掛けた７２．９６ｍｍとし
た。次に工程（ｂ）で、３８０μｍおきに幅５０μｍの
刃で、吸音材シート１の一端を残してＰＺＴ圧電材料
２、第１、第２音響整合層４及び５に切り込みを入れ、
各チャネル毎に切断する。工程（ｃ）では、これを外側
Ｒ４０ｍｍの枠９ａ，９ｂで固定し、チャネル間の隙間
にポリウレタン樹脂を流しこむ。こうして振動子ブロッ
ク列板がＲ４０ｍｍに固定されたら、続く工程（ｄ）で
ＰＺＴ圧電材料２の積層境界面の電極に合わせて側面フ
レキシブル基板３をはんだ付けする。

【００２３】この工程（ｄ）では、薄い振動子ブロック
列板の側面にフレキシブル基板をつける際に、反対側の
面にもダミーのフレキシブル基板をつけるようにしても
よい。そうすることで、各振動子ブロック列板の振動の
対称性を良くすることが出来る。積層にしている場合電
極は正負交互に並んでいることから、片側にのみ配線す
ると、一つのフレキシブル基板で、その両極に配線をつ
なぐ必要があった。しかるに２側面で電極と配線をつな
ぐ場合、片方の側面では、正の電極だけに配線をつな
ぎ、反対の側面には負の電極だけを配線につなぐこと
で、側面フレキシブル基板の形状が単純化することも可
能である。

【００２４】次に、図３に示す工程（ｅ）において、側
面フレキシブル基板３をポリウレタン樹脂とマイクロバ
ルーンの混合物からなる側面吸音材７で覆う。ここでの
マイクロバルーンとは、直径がサブμｍから数μｍのサ
イズで中に空気の入った高分子製の粒子である。このマ
イクロバルーンを入れることで音響的に柔らかくなり、
超音波吸収効率も向上する。側面吸音材７の厚さはフレ
キシブル基板３と合わせて厚さ１６０μｍである。今回
作製した２次元探触子はビームパターンの仕様からチャ
ンネル数を１９２ｃｈ×９２ｃｈにしたので、工程
（ｅ）までによって作製された振動子ブロック列板を９
２枚重ねて、工程（ｆ）で外枠（長軸のＲ＝４０ｍｍ、
短軸のＲ＝２５ｍｍ）を使い、外枠との隙間に充填材を
充填することで、各１次元探触子配列の角部が包絡面６
に接するように固定した。

【００２５】図４は、以上の製造工程（ａ）〜（ｆ）を
経て作製された２次元探触子における振動子ブロック列
板の位置関係を略示する斜視図である。２次元探触子を
構成する各振動子ブロック列板は、側面が平行になるよ
うに配置されている。また、振動子ブロック列板は、側
面吸音材７の設けられた側面が振動子ブロックが包絡線
に接する角部側に位置するようにして配置されている。
側面吸音材７は、図３（ｅ）に示すように振動子ブロッ
クの送波面に至るまで設けられている。側面吸音材７の
吸収係数は１MHｚの超音波に対して１００ｄＢ／ｃｍで
ある。

【００２６】この配置では２次元円弧状の包絡面に接す
る各１次元探触子配列の角の部分が尖っているため、そ
こから不要な超音波信号が発生すると考えられる。その
場合、単一ピークをもつ超音波ビームを作らないので、
超音波撮像には不適となる。しかし、この条件で振動モ
ードをシミュレーションで計算したところ、角部分はほ
とんど振動していないことが判明した。

【００２７】図５に、本発明に用いた側面吸音材すなわ
ち吸収係数の大きなポリウレタンとマイクロバルーンの
混合物を用いて振動モードを解析した結果を示す。図に
は振動による変形の様子を強調して表示してある。電気
パルスを加えたのは真中の素子1素子で、振動モードの
うち３．５ＭＨｚ成分を取り出し、位相が０度と１８０
度の時の様子を図の上下に並べて示してある。図から振
動子ブロック列板の列方向と直交する方向の段差の角に
ある側面吸音材の振動の振幅が、送波面の第一整合層の
振動の振幅に比べ十分小さいことが分かる。一方、図６
は、側面吸音材の材料を従来から用いられているポリウ
レタンに変更して同様のシミュレーションを行った結果
を示している。この場合には、振動子ブロック列板の列
方向と直交する方向の段差の角にある側面吸音材の振動
の振幅が、送波面の第一整合層の振動の振幅に比べ十分
大きいことが分かる。

【００２８】次に、図５の配置で送波音圧の空間分布を
計算したところ、１素子の放射特性はほとんど点音源と
同等であることが分かった。一方、従来の側面吸音材を
用いた図６の配置で送波音圧の空間分布を計算すると、
包絡面と振動子ブロックの接する角の部分の音圧振幅が
大きく、この角部からの放射により波面は同心円とはな
らない。その結果、位相が１８０度ずれた部分が出来、
このような振動子ブロックを並べて探触子を作るとビー
ムパターンに副極が生じきれいな画像を得ることはでき
ない。側面吸音材の吸収係数を変えて解析したところ１
ＭＨｚにおける側面吸音材の吸収係数［ｄＢ／ｃｍ］×
側面吸音材の厚さ［ｃｍ］が２ｄＢを超えるあたりから
波面がほぼ同心円になり、点音源として各振動子ブロッ
クが振る舞うことが分かった。

【００２９】この様子をシミュレーション結果によって
説明する。図７から図９は、水中でこの段差付き配列の
超音波探触子の１つの振動子ブロックをパルス駆動し
て、一定時間経過後の水の波面を表示したものである。
観察している断面は、図４（ｂ）に示すように、２次元
探触子の長軸の円弧の頂点で短軸と平行な向きに切った
面である。各図の左下に示すように５つの振動子ブロッ
クからなる段差配列の探触子の真ん中の素子に７．５Ｍ
Ｈｚの単パルスを印加し、パルス印加後２．２マイクロ
秒後の波面をシミュレーションした。７．５MHｚパルス
を用いたのは、観測周波数領域より高いこと。かつあま
り高周波成分を用いると、有限要素法のセルサイズが必
要以上に細かくする必要が生じ、時間コストが大きくな
るためである。この周波数の妥当性は別途実験とシミュ
レーションの比較により確認済みである。なお図の濃淡
が音圧の強さを表している。

【００３０】振動子ブロックの圧電材料は厚さ１００μ
ｍのＰＺＴセラミックスの層を５層に積層したもので、
第１音響整合層は厚さ８０μｍのタングステン入りエポ
キシ樹脂、第２音響整合層は厚さ１２０μｍのポリウレ
タン樹脂、背面吸音材はフェライト入りゴム、側面吸音
材はマイクロバルーン入のポリウレタンである。振動子
幅は２５０μｍ、側面吸音材の幅は１３０μｍで、側面
吸音材は背面吸音材の下部から第２音響整合層の上面に
至るまでの側面につけてある。

【００３１】図７は、側面吸音材の吸収係数［ｄＢ／ｃ
ｍ］×側面吸音材の厚さ［ｃｍ］が１ｄＢのときの波
面、図８は２ｄＢのときの波面、図９は３ｄＢのときの
波面である。図７，図８，図９で、右上方向に向かう波
面と正面に向かう波面とのずれが異なっているのが分か
る。側面吸音材の吸収係数［ｄＢ／ｃｍ］×側面吸音材
の厚さ［ｃｍ］を１ｄＢとした図７では２つの波面の位
相が１８０度ずれているが、３ｄＢとした図９では２つ
の波面の位相のずれは問題とならない程度に抑えられて
いる。

【００３２】以上の結果から、側面吸音材に吸収係数の
十分大きな物質を用いることにより圧電材料＋整合層＋
背面吸音材＋配線＋側面吸音材からなる振動子ブロック
を配列した超音波探触子においては、必ずしも振動子ブ
ロックの送波面が作製したい曲面の法線方向にむいてい
る必要がないことが分かった。このように本発明による
と、任意の曲面をもった超音波探触子を診断画像を損ね
ることなく簡単に作製可能である。

【００３３】図１０は、本発明による２次元探触子の他
の例を示す概略図である。この２次元探触子は、振動子
ブロックを探触子の長軸方向、短軸方向共に平行に並べ
た構造を有する。振動子ブロックは一つ一つを完全に切
り離し、その２側面に側面吸音材をつけた構造を有す
る。図１１は、１個の振動子ブロックを取り出して示し
た概略図である。底面のサイズは２２０μｍ×２２０μ
ｍであり、この底面に直交する方向に下から順に、厚さ
０．５ミリのフェライト入りゴムからなる背面吸音材
１、共振周波数に合わせた厚さの５層圧電材料２、波長
の１／４の厚さの第１音響整合層４、波長の１／４の厚
さの第２音響整合層５が積み上げられている。この１側
面に配線用側面フレキシブル基板３と側面吸音材７を合
計の厚さが１３０μｍになるように貼ってある。隣の２
側面のうち片方に側面吸音材のみを厚さ１３０μｍで貼
ってある。図中、１１は電極である。

【００３４】２次元探触子は、図１０に示すように、各
振動子ブロックの送波面を平行に保って任意の包絡面６
に内接させて作製される。このとき側面吸音材７の貼っ
てある２面が、包絡面６に接する側にくるように配置す
ることで、角部からの放射の影響を押さえる。この２次
元探触子は、前記した１次元探触子配列を積み重ねて構
成した２次元探触子に比べ、角になる部分が増えるので
ビーム特性としては好ましくないが、包絡面の形状に対
する自由度は増える。また、角部の存在によるビーム特
性の劣化は吸収係数の大きな側面吸音材７を用いること
である程度防ぐことができる。このとき４側面にフレキ
シブル基板と側面吸音材をつけることで、振動の対称性
をよくすることも可能である。また、このとき必ずしも
ダミーのフレキシブル基板を使わずに側面によって電極
の正負を分けることも可能である。これら細かい振動子
ブロックにわけて作製することは最近のチップマウント
技術の進歩により可能になった。

【００３５】本発明は上記の実施の形態に限定されるも
のでなく、その技術思想の範囲を逸脱しない範囲で様々
な変形が可能である。また側面吸音材の最適な吸収係数
は、側面吸音材の材質及び圧電振動子の材質によって変
化する。つまり振動子から側面吸音材に伝わる音の強度
は振動子の音響インピーダンスと側面吸音材の音響イン
ピーダンスの比によって決まる。よって側面吸音材もし
くは振動子の圧電材料が変わり、その音響インピーダン
スが変化すると、音の透過率が変わることになる。例え
ば、振動子から側面吸音材に伝わる音の強さが半分にな
れば、側面吸音材中で減衰させる必要がある量は半分で
よくなるので、吸収係数も半分でよくなる。

【００３６】つまり本発明における本質は、側面吸音材
の吸収係数そのものではなく、側面吸音材が包絡面に接
する角部から放射する超音波の強さであるから、包絡面
と振動子ブロックの接点における音圧の振幅に関する条
件が変わらない範囲で吸収係数の最適値は側面吸音材の
材質によって変わるものである。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、任意の曲面を持った超
音波探触子を診断画像の画質を落とすことなく簡単に作
製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超音波探触子の一例の断面模式
図。

【図２】図１に断面を示した探触子の作製工程の一例を
示す図。

【図３】図１に断面を示した探触子の作製工程の一例を
示す図。

【図４】段差配列型探触子の水中送波音圧分布のシミュ
レーションの説明図および２次元探触子（長軸段差な
し、短軸段差有り）の見取り図。

【図５】２次元探触子の角部の振動を表すシミュレーシ
ョン結果の図。

【図６】２次元探触子の角部の振動を表すシミュレーシ
ョン結果の図。

【図７】段差配列型探触子の水中送波音圧分布のシミュ
レーション結果の図。

【図８】段差配列型探触子の水中送波音圧分布のシミュ
レーション結果の図。

【図９】段差配列型探触子の水中送波音圧分布のシミュ
レーション結果の図。

【図１０】２次元探触子（短軸、長軸ともに段差有り）
の見取り図。

【図１１】１個の振動子ブロックを取り出して示した概
略図。

【図１２】積層振動子の説明図。

【符号の説明】

１…背面吸音材２…圧電材料３…配線４…第１音響整合層５…第２音響整合層６…包絡線もしくは包絡面７…側面吸音材８…振動子ブロック９ａ，９ｂ…アルミニウム製の固定用枠型１０…ポリウレタン１１…電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｒ 17/00 ３３２Ｈ０４Ｒ 17/00 ３３２Ｙ (72)発明者三和祐一東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者佐野秀造東京都千代田区内神田一丁目１番14号株式会社日立メディコ内 (72)発明者大澤孝也東京都千代田区内神田一丁目１番14号株式会社日立メディコ内 (72)発明者篠村 ▲隆▼一東京都千代田区内神田一丁目１番14号株式会社日立メディコ内Ｆターム(参考） 2G047 EA16 GB02 GB15 GB23 4C301 EE17 GB12 GB33 5D019 AA13 AA21 AA22 BB02 BB14 BB17 BB20 BB29 EE02 FF04 GG02 GG05 GG11 HH01 HH03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動子の両端を音響整合層と背面吸音材
とで挟んでなる振動子ブロックが前記音響整合層側を外
側に向けて複数配列され少なくとも一方の側面に側面吸
音材が設けられた板状の振動子ブロック列板を複数枚重
ね合わせて構成された超音波探触子であって、前記各振動子ブロック列板中において各振動子ブロック
は放射状に配列され、前記複数の振動子ブロック列板は
音響整合層側を所定の曲面に内接させて配置されてお
り、前記振動子ブロック列板の板面に垂直な方向には段
差があり、前記振動子ブロック列板の板面方向には段差
無く曲面を形成していることを特徴とする超音波探触
子。
【請求項２】請求項１記載の超音波探触子において、
前記振動子ブロック列板が前記曲面と接する側の側面に
前記側面吸音材が設けられており、各振動子ブロック
は、前記曲面と接する角部における音の振幅が、角から
放射する音により振動子ブロック表面から放射する音の
波面が影響を受けない程度に小さいことを特徴とする超
音波探触子。
【請求項３】振動子の両端を音響整合層と背面吸音材
とで挟んでなり少なくとも２側面に側面吸音材が設けら
れた振動子ブロックを前記音響整合層側を外側に向けて
２次元的に複数配列した超音波探触子であって、各振動子ブロックは音響整合層側が所定の曲面に内接す
るように軸方向に平行移動した関係にて配置されてお
り、前記振動子ブロックの軸方向と直交する２方向に段
差を有することを特徴とする超音波探触子。
【請求項４】請求項３記載の超音波探触子において、
各振動子ブロックは前記曲面に接する側面に側面吸音材
が設けられており、前記曲面と接する角部における音の
振幅が、角から放射する音により振動子ブロック表面か
ら放射する音の波面が影響を受けない程度に小さいこと
を特徴とする超音波探触子。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項記載の超音
波探触子において、前記側面吸音材は樹脂とマイクロバ
ルーンとの混合物であることを特徴とする超音波探触
子。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項記載の超音
波探触子において、前記所定の曲面は前記振動子ブロッ
クが配列している１つの平面及び当該平面に直交し振動
子ブロックの軸を含む他の平面で切断した場合に、それ
ぞれ異なる曲率を持つ円弧状となる曲面であることを特
徴とする超音波探触子。
【請求項７】請求項１〜５のいずれか１項記載の超音
波探触子において、前記所定の曲面は前記振動子ブロ
ックが配列している１つの平面及び当該平面に直交し振
動子ブロックの軸を含む他の平面で切断した場合に、互
いに等しい曲率を持つ円弧状となる曲面であることを特
徴とする超音波探触子。