JP2009082385A - 超音波探触子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この超音波探触子は、超音波を送信及び/又は受信する複数の振動子を含む振動子アレイであって、複数の振動子の各々が、第1の電極と第2の電極との間に並列に配置されて互いに異なる周波数定数を有する複数の圧電体を含む振動子アレイと、振動子アレイの第1の面上に配置された少なくとも1層の音響整合層と、振動子アレイの第1の面と反対側の第2の面上に配置されたバッキング材とを具備する。
【選択図】図1
Description
複数の圧電体が走査方向に配列された圧電体層が電極を介して複数積層された圧電振動子部を有し、複数の圧電体層の内で少なくとも1層の圧電体層を構成する圧電体が、圧電材料部と非圧電材料部とが混在する複合圧電体からなることを特徴としている。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る超音波探触子の内部構造を模式的に示す斜視図である。この超音波探触子は、被検体に当接して体腔外走査を行う際に、又は、被検体の体腔内に挿入して体腔内走査を行う際に用いられる。
N=fR×L ・・・(1)
周波数定数は、圧電体の振動モードによって表現が異なり、棒状の圧電体の長手方向の振動モードにおける周波数定数はN33と表現される。
BW(%)=100×(fH−fL)/fC ・・・(2)
ここで、周波数fL及びfHは、音圧がピーク値から6dB減衰する2つの周波数であり(fL<fH)、周波数fCは、次式(3)によって表されるように、周波数fLと周波数fHとの中心周波数である。
fC=(fL+fH)/2 ・・・(3)
図8は、図2に示す振動子の製造方法を説明するための図である。
まず、図8の(a)に示すように、周波数定数の異なる圧電体A及びBの各々をスライス片に加工し、それらを交互に配列して、接着剤又はエポキシ樹脂等の充填材(絶縁体2d)を用いて接着することにより、圧電体層2bが形成される。ここで、圧電体A及びBの長さLA及びLB(Y軸方向)は、例えば、0.30mmであり、圧電体A及びBの厚さt(Z軸方向)は、例えば、0.60mmである。
図12は、図11に示す振動子の製造方法を説明するための図である。
まず、図8の(a)に示すように、周波数定数の異なる板状の圧電体A及びBの各々を、LIGA(Lithographie Galvanoformung Abformung)プロセス又はダイシングソーを用いて加工することにより、複数の角柱が2次元状に配置された構造物が作製される。角柱の底面における一辺の長さLC(X軸方向及びY軸方向)は、例えば、50μmである。
2、6、7 超音波トランスデューサ(圧電振動子)
2a、6a、7a 個別電極
2b、6b、7b 圧電体
2c、6c、7c 共通電極
2d、6d、7d 絶縁体
2e、6e 下部電極層
2f、6f 内部電極層
2g、6g 内部電極層
2h、6h 上部電極層
2i、6i 絶縁膜
2j、6j 第1の側面電極
6k 第2の側面電極
3 充填材
4a、4b 音響整合層
5 音響レンズ
Claims (7)
- 超音波を送信及び/又は受信する複数の振動子を含む振動子アレイであって、前記複数の振動子の各々が、第1の電極と第2の電極との間に並列に配置されて互いに異なる周波数定数を有する複数の圧電体を含む、前記振動子アレイと、
前記振動子アレイの第1の面上に配置された少なくとも1層の音響整合層と、
前記振動子アレイの第1の面と反対側の第2の面上に配置されたバッキング材と、
を具備する超音波探触子。 - 前記少なくとも1層の音響整合層上に配置された音響レンズをさらに具備する、請求項1記載の超音波探触子。
- 前記複数の振動子の各々において、1×1012Ωcm以上の比抵抗を有する接着剤又は充填材が前記複数の圧電体間に充填されている、請求項1又は2記載の超音波探触子。
- 前記複数の圧電体の各々が、圧電単結晶と圧電セラミックとの内のいずれか1つを含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の超音波探触子。
- 前記複数の圧電体が、複数の異なる周波数特性を有する超音波出力をそれぞれ生じ、前記複数の異なる周波数特性の内で隣接する2つの周波数特性が交差する周波数において、前記隣接する2つの周波数特性の各々における超音波出力がそれぞれのピーク値の0.5倍以上である、請求項1〜4のいずれか1項記載の超音波探触子。
- 前記複数の圧電体が、複数の異なる比誘電率をそれぞれ有し、比誘電率が小さい方の圧電体が、比誘電率が大きい方の圧電体よりも、前記第1及び第2の電極との間で大きな接触面を有する、請求項1〜5のいずれか1項記載の超音波探触子。
- 前記複数の振動子の各々が、前記第1の電極と前記第2の電極との間に少なくとも1つの内部電極層を挟んで交互に積層された複数の第1の圧電体と、前記第1の電極と前記第2の電極との間に前記少なくとも1つの内部電極層を挟んで交互に積層された複数の第2の圧電体とを含む、請求項1〜6のいずれか1項記載の超音波探触子。
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