JP2005110792A - 超音波トランスデューサアレイ及び超音波送受信装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 印加される電圧に基づいて伸縮することにより超音波を発生する複数の超音波トランスデューサ10と、該複数の超音波トランスデューサの間に配置されている圧電性の充填材11と、該充填材の対向する2つの面に配置されている少なくとも1組の電極12及び13とを含む。
【選択図】 図1
Description
或いは、複数の振動子の間に配置される充填材の材料を最適化するという方法も考えられる。非特許文献1には、1−3コンポジット(1−3型複合圧電材料)における素子間充填材料について記載されている。例えば、ポリウレタン系の樹脂は軟らかいので、機械的にフレキシブルであると共に、機械的アイソレーションが良いと述べられている。一方、ポリウレタン系の樹脂を用いる場合には、複合材料が圧電振動体としてホモジニアスとみなせる条件を満たすためには、問題点が残されているとも述べられている。このように、十分な振幅を有する超音波を発信させるために素子を振動し易くする材料と、クロストークを低減させるための材料とでは、材料の特性が背反するので、最適な材料の選定が困難である。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る超音波トランスデューサアレイを示す斜視図である。この超音波トランスデューサアレイは、2次元に配置された複数の超音波トランスデューサ(以下において、「素子」ともいう)10と、複数の素子10の間及び周囲に配置された充填材11と、充填材11の上面及び下面に配置された電極12及び13とを含んでいる。また、この超音波トランスデューサアレイは、超音波送受信装置本体に含まれる素子駆動部14と、制御部15とに接続されている。素子駆動部14は、複数の素子10にそれぞれ対応する複数の駆動回路を含んでおり、複数の素子10を駆動するための複数の駆動信号を発生する。また、制御部15は、素子駆動部14の動作を制御する。
本実施形態に係る超音波トランスデューサアレイは、本発明の第3の実施形態に係る超音波トランスデューサと同様に、複数の素子10と、圧電性充填材料によって形成されている充填材11とを含んでいる。また、図4に示すように、充填材11の上面及び下面には、複数の素子10の2つの端面の周囲をそれぞれ囲むように、複数組の電極41及び42が配置されている。複数組の電極41及び42の各々には、素子10と電極41及び42との間における電気的な接続を切り替えるスイッチ回路43及び44がそれぞれ接続されている。スイッチ回路43及び44は、素子10を駆動するために供給される駆動信号に同期して動作するように、制御部40によって制御されている。なお、通常の状態(素子を駆動する前)においては、電極41及び42の各々と素子10との接続はオフになっている。
d=n×(λ/4) …(1)
ここで、λは超音波の波長であり、音速v及び振動周波数fを用いて、λ=v/fで与えられる。また、n=1、2、3、…である。例えば、生体内部における音速vを約1580m/s、振動周波数fを15MHzとすると、生体内部における超音波の波長λは約105μmとなる。従って、この場合には、素子の端部からd=λ/4=26.3μmの位置、又は、その整数倍の位置にアース用電極50を配置すれば良い。
11 充填材(圧電性充填材料)
12、13、31、32、41、42、50 電極(アース用電極)
14 素子駆動部
15、21、40 制御部
20 充填材駆動部
43、44 スイッチ回路
102 充填材
Claims (7)
- 印加される電圧に基づいて伸縮することにより超音波を発生する複数の超音波トランスデューサと、
前記複数の超音波トランスデューサの間に配置されている圧電性の充填材と、
前記充填材の対向する2つの面に配置されている少なくとも1組の電極と、
を具備する超音波トランスデューサアレイ。 - 前記少なくとも1組の電極が接地電位に電気的に接続されている、請求項1記載の超音波トランスデューサアレイ。
- 前記少なくとも1組の電極が短絡されている、請求項1記載の超音波トランスデューサアレイ。
- 前記充填材の対向する2つの面において、複数の電極が、前記複数の超音波トランスデューサの2つの端面の周囲をそれぞれ囲むように配置されている、請求項1〜3のいずれか1項記載の超音波トランスデューサアレイ。
- 前記充填材の対向する2つの面において、前記少なくとも1組の電極が、前記複数の超音波トランスデューサの端部から、超音波の発振波長の概1/4の整数倍となる位置に配置されている、請求項1〜4のいずれか1項記載の超音波トランスデューサアレイ。
- 前記複数の超音波トランスデューサに電圧を印加するための駆動信号と同期して動作し、前記複数の電極と、前記複数の超音波トランスデューサの2つの端面との間の接続状態をそれぞれ切り替える複数の切り替え手段をさらに具備する請求項4記載の超音波トランスデューサアレイ。
- 請求項1〜5のいずれか1項記載の超音波トランスデューサアレイと、
前記超音波トランスデューサアレイに含まれる複数の超音波トランスデューサをそれぞれ駆動するための複数の駆動信号を生成する駆動手段と、
前記複数の超音波トランスデューサにおける振動と逆位相になるように、前記少なくとも1組の電極を介して前記充填材に電圧を印加するための電圧印加手段と、
前記電圧印加手段から出力される電圧の位相を制御する制御手段と、
具備する超音波送受信装置。
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