JPH01139041A

JPH01139041A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH01139041A
Application number: JP63200541A
Authority: JP
Inventors: Shiro Saito; 斉藤　史郎; Mamoru Izumi; 守泉; Shuji Suzuki; 修次鈴木; Kazuhide Abe; 和秀阿部
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-08-31
Filing date: 1988-08-11
Publication date: 1989-05-31
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: US4958327A; EP0306288A3; EP0306288A2; JP2692878B2; DE3886630D1; EP0306288B1; DE3886630T2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、積層圧電素子により構成された超音波探触子
を用いる超音波診断装置に関する。

（従来の技術）超音波探触子は圧電素子により構成され、超音波を発生
し、その反射波を受信して対象物内部の状態を検査する
ためのものであり、人体内部の診断、金属溶接部の内部
の探傷等、各種の用途に用いられる。このような超音波
探触子としては、複数の細長い圧電素子を配列したアレ
イ型超音波探触子が多用されている。

超音波探触子を用いて人体内部を検査・診断する超音波
診断装置は、腹部等に関しては断層像（Ｂモード像）を
得るものが主流であるが、心臓や頚動脈等については断
層像の他にドツプラ効果を利用し、血流速を観測するい
わゆるドツプラモードが併用されている。また、血流を
カラー表示するカラーマツピングも急速に普及している
。

しかしながら、血流を観測する際の超音波探触子も含め
た超音波診断装置の感度余裕は、Ｂモード像におけるそ
れに比べて少ないのが現状である。

これはドツプラモードでの信号取得方法が、Ｂモード像
の場合とは異なることによる影響が大きいためである。

従って、超音波探触子の感度増大によるドツプラ像の画
質向上は、Ｂモード像のそれに比べて顕著である。

超音波探触子の感度増大の方法としては■駆動電圧の増
大、 ■圧電材料の改良（結合係数を大きくする）、■音響的
マツチングを図る、の３つが考えられている。これらのうち、まず■の駆動
電圧の増大は限界がある。これは近年もしくは今後の方
向として、超音波探触子のエレメント数が増える傾向が
あるため、駆動源をハイブリッドＩＣで構成することが
多く、ハイブリッドＩＣでは高い電圧を発生することが
困難だからである。

■の方法については、例えば現存する圧電セラミック材
料においてに′１．モードでの結合係数の最も大きな値
は０，７程度である。超音波探触子の感度を２倍とする
には結合係数を約０．９５にする必要があるが、この値
は現実的には不可能である。

次に■の音響的マツチングを図る場合、感度と分解能が
相反する関係にあるため、分解能を犠牲にしないという
条件の下では、音響的マツチングによる大幅な感度アッ
プは望めない。

（発明が解決しようとする課８）このように超音波診断装置においてドツプラモードで血
流を観測する場合には、超音波探触子の感度を大きくす
ることが要求され、そのためには駆動電圧の増大、圧電
材料の結合係数の増大、音響的マツチングを図る等の方
法が考えられているが、駆動電圧の増大は駆動源にハイ
ブリッドＩＣを用いるアレイ型超音波探触子では困難で
あり、また圧電材料の結合係数の増大も限界があり、さ
らに音響的マツチングを図る方法は分解能が犠牲になる
という問題があった。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、超音波探触子で検出された反射波信号が受信部へ
効率的に伝達されるようにして高感度化を達成できる超
音波診断装置を提供することを目的とする。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明は積層圧電素子を配列
して構成したアレイ型超音波探触子を用いるとともに、
動作中心周波数においてこの超音波探触子のインピーダ
ンスを、超音波探触子と受信部とを接続する同軸ケーブ
ルの容量分によるインピーダンスより小さく、より好ま
しくは同軸ケーブルの容量分によるインピーダンスと受
信部の入力インピーダンスとの並列合成インピーダンス
よりも小さくしたものである。

本発明では積層圧電素子を構成する複数の圧電体層をス
イッチを介して並列接続してもよく、その場合はスイッ
チが閉じた時の超音波探触子のインピーダンスを同軸ケ
ーブルの容量分によるインピーダンスより小さくすれば
よい。

（作用）本発明では、動作中心周波数において超音波探触子のイ
ンピーダンスが同軸ケーブルの容量分によるインピーダ
ンスより小さいことによって、超音波探触子て検出され
た反射波信号の受信部の入力インピーダンスへの分圧が
大きくなって、反射波信号の電圧損失が小さく抑えられ
る。この効果は超音波探触子のインピーダンスが、同軸
ケーブルの容量分によるインピーダンスと受信部の入力
インピーダンスとの並列合成インピーダンスより小さい
場合、−層顕著となる。

ドツプラモードでの測定では、アレイ型超音波探触子の
中でも特に電子セクタ走査用超音波探触子が用いられる
。これは観測する血管に対して斜めに超音波ビームを照
射する必要があるということと、それによるグレーティ
ングローブの影響を防止するためには、エレメントピッ
チが電子リニアに比べて小さな電子セクタ走査用超音波
探触子が適しているからである。電子セクタ走査用超音
波探触子の１エレメントの面積は電子リニア走査用超音
波探触子に比べＬ／２〜ｌ／４程度であり、それに伴っ
て１エレメントあたりのインピーダンスは増大する。こ
のインピーダンスの増大は、超音波探触子と受信部とを
接続する同軸ケーブルの容量分によるインピーダンスや
、受信部の入力インピーダンスによる反射波信号の電圧
損失を招く。

すなわち、同軸ケーブルの容量分によるインピーダンス
と受信部の入力インピーダンスとの並列合成インピーダ
ンスと、超音波探触子のインピーダンスとによる反射波
信号の分圧が、反射波信号の電圧損失の程度を表わすと
考えられる。従って、超音波探触子のインピーダンスを
低減させることにより受信感度の増大が期待される。超
音波探触子のインピーダンスを下げる方法としては、圧
電体の比誘電率を増加させる方法と、コイル、トランス
、ＦＥＴ等によるインピーダンス変換手段を用いる方法
も考えられる。しかし、前者の方法では比誘電率を増加
させても高々５０００程度であり、しかも結合係数の低
下、キュリー温度の低下を招いてしまうので好ましくな
く、また後者の方法は数１０もしくは１００以上のエレ
メント数を有する超音波探触子のヘッド部にインピーダ
ンス変換手段を組込むことになるため、探触子が大型に
なり、操作性も低下するし、インピーダンス変換手段の
固有の周波数特性によって超音波探触子の動作帯域を低
下させてしまう。

これに対し、本発明のように積層圧電素子を用いて超音
波探触子を構成した場合は、圧電体層の積層数をｎとし
、また各圧電体層の厚さが等しいとすると、単層構造の
同一共振周波数の圧電素子と比較した時、−層あたりの
厚さは１　／　ｎで、ｎ個が電気的に並列に接続されて
いるから、インピーダンスは１／ｎ２となり、効果的に
インピーダンスが低減され、しかも圧電体の比誘電率を
増加させる方法や、インピーダンス変換手段を用いる方
法に見られるような問題が生じない。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る超音波診断装置の概略
構成を示したもので、超音波探触子１に同軸ケーブル２
を介して駆動源３および受信部４を接続した構成となっ
ている。

第２図は第１図における超音波探触子１と同軸ケーブル
２及び受信部４の等価回路を示したもので、ＺＰは超音
波探触子１のインピーダンス、ｚＣは同軸ケーブル２の
容量分によるインピーダンス、ＺＲは受信部４の入力イ
ンピーダンスをそれぞれ示している。ここで、各部のイ
ンピーダンスの関係は、Ｚｐ＜Ｚｃであり、より好まし
くは更にＺＰ＜ＺＣ／／ＺＲとなっている。なお、ＺＣ
／／ＺＲはｚｃとＺＲとの並列合成インピーダンス、す
なわちＺｃ　−ＺＲ／　（ＺＣ＋ＺＲ）である。

超音波探触子１・は例えば第３図に示すような２層の積
層圧電素子１０を複数個配列して構成されたアレイ型超
音波探触子が使用される。積層圧電素子１０は圧電セラ
ミック材料からなる２層の圧電体層１１ａ、ｌｌｂを相
互間に内部電極層２１を介して積層し、内部電極層２１
を一側面に引出して、引出し電極２５に接続し、圧電体
層１１ａ。

１１ｂの内部電極層２１と反対側の面に形成された外部
電極層２２．２３間を他の一側面に引出して、引出し電
極２４で短絡することによって、圧電体層１１ａ、ｌｌ
ｂを電気的に並列接続したものである。このような積層
圧電素子１０が複数個配列され、その超音波放射面側に
音響マツチング層１２と音響レンズ１３が順次形成され
、背面側には超音波の吸収および支持の役割を果たすバ
ッキング材１４が形成されている。

積層圧電素子１０は、次のようにして製造される。まず
、誘電体層１１ａ、ｌｌｂとして、比誘電率εｒが２０
００の圧電セラミック材料を用い、ドクターブレード法
により厚さが２５０μｍの２枚のグリーンシートを得た
。これらのうちの１枚のグリーンシートの一面に、内部
電極層２１となるｐｔを主成分とするペーストを塗布し
、ペースト塗布面にもう一枚のグリーンシートを重ね合
せて焼成することにより一体化した。この一体止された
圧電体層１１ａ、ｌｌｂの内部電極層２１と反対側の面
上にＡ９を主成分とする外部電極層２２．２３を形成す
るとともに、圧電体層１１ａ。

１１ｂの側面に引出し電極２４．２５を形成し、焼き付
けた。その結果、厚さが４１０μｍの焼結体を得た。次
に、圧電体層１１ａ、ｌｌｂの分極処理を、内部電極層
２１側が正極、外部電極層２２゜２３側が負極となるよ
うに行ない、積層圧電素子１０を得た。

一方、比較例として第６図に示す単層の圧電素子を用い
たアレイ型超音波探触子および第７図に示す３層の積層
圧電素子を用いたアレイ型超音波探触子を同様にして試
作した。これらの超音波探触子を第１図に示した送受信
系に用いて感度の比較を行なった。

積層圧電素子１０における圧電体層の積層数は本実施例
のように、２層が特に好ましい。積層圧電素子１０が２
層の場合、超音波探触子１のインピーダンスは単層の場
合に比べて１７４であり、具体的には動作中心周波数で
約５０〜２５０Ω程度である。この程度のインピーダン
スであれば、駆動源３の内部インピーダンスによる駆動
電圧の低下が顕著になることはない。すなわち、超音波
探触子１のインピーダンスを低下させるために、圧電体
層の積層数°を単純に増やしてゆくと駆動源３の駆動能
力を越える状態となり、超音波探触子１に有効に駆動電
圧が印加されなくなる。これは駆動源３の出力インピー
ダンスと超音波探触子１のインピーダンスとによる分圧
により、超音波探触子１に駆動電圧が印加されにくくな
ることによる。例えば現在用いられている３、５ＭＨｚ
の電子セクタ走査用超音波探触子の共振点近傍のインピ
ーダンスは３００〜５００Ω程度であるが、積層圧電素
子を用いると２層では７０−１２０Ω、３層では３０〜
５０Ω程度になる。一方、駆動源３の出力インピーダン
スは駆動源として用いているトランジスタ等のオン抵抗
できまるため、数Ω〜数ｌＯΩである場合が多く、積層
数によっては駆動パルスが有効に印加されなくなる。従
って、送信感度の面から積層数の増加には限界があり、
２層程度が適当である。

同軸ケーブル２については、医師や技師が超音波探触子
を手で持ち、操作するために１ｍ以上の長さが必要であ
る。また、同軸ケーブル２の静電容量については、８０
ｐＦ／ｍ未満にすると芯線を細くするか、または芯線数
を減らす必要が生じると同時に、芯線を被覆する樹脂の
肉厚が厚くなる。

アレイ型超音波探触子ではエレメント数分の同軸ケーブ
ルを束ねて、これをネオブレンゴム等で被覆したものを
使用するため、芯線が切れやすくなると同時に全体の径
が増して操作性が低下しやすく、正確な診断に悪影響を
及ぼす。これらのことより同軸ケーブル２は長さが１ｍ
以上で、静電容量は６０ｐＰ／ｍ以上が望ましい。この
同軸ケーブル２のインピーダンスＺ。は、静電容量によ
るものであるから、回路的には超音波探触子１のインピ
ーダンスＺＰ及び受信部４のインピーダンスＺ。

と並列となる。

本発明者らが実際に試作した超音波診断装置の各部の具
体的な数値例を示すと、駆動源３の出力インピーダンス
（駆動源３に内蔵されているパルサの出力インピーダン
ス）を３０Ω、駆動信号の基本周波数（超音波探触子１
の共振周波数）を３．５Ｍ　ＨＺ　ｓ受信部４の入力イ
ンピーダンスｚＲを７５０Ωとし、また同軸ケーブル２
には１１０ｐＰ／ｍの静電容量のものを２ｍ用いた。こ
の同軸ケーブル２の３．５ＭＨｚ近傍におけるインピー
ダンスＺｃは約２００Ωである。

このような条件の下で、パルスエコー法により水中に設
置したターゲットからの反射波信号を超音波探触子１で
検出して電気信号として取出し、それを受信部４で受信
して検波・増幅して得られた反射波信号レベルを、第６
図及び第７図に示した比較例の超音波探触子を用いて同
様にして得られた反射波信号レベルと比較した。この反
射波信号レベルは超音波診断装置の送受総合の感度を表
わすものと考えられる。その結果、反射波信号レベルは
第６図に示す単層の超音波探触子（３，５ＭＨｚ近傍の
インピーダンス４００Ω）を用いた場合を基準（ＯｄＢ
）とした時に、第３図に示す２層構成の超音波探触子（
３，５ＭＨｚ近傍のインピーダンス１００Ω）および第
７図に示す３層構成の超音波探触子（３，５ＭＨｚ近傍
のインピーダンス４５Ω）を用いた場合は各々９　ｄＢ
、　８　ｄＢとなった。このように２層構造の圧電素子
からなる第３図に示す超音波探触子を用いた場合に感度
が最良となる理由は、３．５ＭＨｚ近傍において超音波
探触子１のインピーダンスＺｐ（１００Ω）が、同軸ケ
ーブル２の容量分によるインピーダンスＺｃ（２００Ω
）より低く、しかも同軸ケーブル２の容量分によるイン
ピーダンスＺｃ（２００Ω）と受信部４の入力インピー
ダンスＺＲ（７５０Ω）との並列合成インピーダンスＺ
ｃ／／ＺＲ（”；　　１６０Ω）よりモ低イコトニヨリ
、超音波探触子１で検出された反射波信号が効率良く受
信部４に伝達され、それに加えて超音波探触子１のイン
ピーダンスＺＰの低下が、送信感度を著しく低下させな
い程度に抑えられているからである。

因みに、第３図、第６図、第７図の各超音波探触子を用
いた場合について、ハイドロホンを用いて送信感度を比
較したところ、各々４　ｄＢ、　ＯｄＢ。

２　ｄＢとなった。一般的には積層圧電素子の積層数を
増し、１層あたりの電界を大きくすると、積層数に比例
して送信感度も増大する。仮に駆動源３の出力インピー
ダンスと超音波探触子１のインピーダンスＺＰの分圧に
よる駆動電圧の低下がなければ、送信感度は単層を基準
（ＯｄＢ）とすると、２層および３層構成の場合は各々
　８ｄＢ、　　９．５ｄＢとなる筈である。しかし現実
はそうでなく、上述のように特に積層圧電素子が３層層
構成の場合は、２層構成の場合より送信感度が低下した
。これは前述したように、層数を増やすと超音波探触子
のインピーダンスの低下により、駆動電圧が探触子に分
圧されにくくなるためである。

次に、本発明における超音波探触子の他の実施例につい
て説明する。この超音波探触子の基本周波数（動作中心
周波数は５ＭＨｚであり、１エレメント当りの超音波放
射面積は先の実施例の約１７２となっている。比誘電率
２０００の２層圧電素子を用いて超音波探触子を構成し
たところ、基本周波数におけるインピーダンスは１２０
Ωとなった。

この超音波探触子を同軸ケーブル２（静電容量１１０９
Ｆ、長さ２ｍ）を用い、受信部４に接続した。

このとき、動作中心周波数における同軸ケーブル２の容
量によるインピーダンスＺｃは１３０Ω、受信部４のイ
ンピーダンスｚＲは１ｏｏΩとなった。

次に、従来の単層圧電素子を用いて同様の超音波探触子
を構成したところ、動作中心周波数におけるインピーダ
ンスは５００Ωとなった。これら２種の超音波探触子を
用いて感度測定を行なったところ、単層圧電素子からな
る超音波探触子を用いた超音波診断装置の感度を基準（
ＯｄＢ）とした時に、２層圧電素子からなる超音波探触
子を用いた、超音波診断装置の感度は１０ｄＢを示した
。本実施例におけるインピーダンスの関係はＺ　Ｐ　＜
　Ｚ　ＣｓＺＰ＞ＺＣ／／ＺＲであり、この場合におい
ても従来技術に比べて感度向上が達成された。

第４図及び第５図は、本発明の第２及び第３の実施例に
おける超音波探触子の構成を示したものである。第３図
に示した超音波探触子では、圧電体層１１ａ、ｌｌｂの
厚さを等しくしたが、第４図に示す超音波探触子では圧
電体層１１ｇの厚さｔｌを圧電体層１１ｂの厚さｔｌよ
り薄くしている。換言すれば、圧電体層１１ａ、ｌｌｂ
間の内部電極層２１を圧電体層１１ａ上に形成された外
部電極層２２に寄った側に設けている。

このように、積層圧電素子１０を構成する複数の圧電体
層１１ａ、ｌｌｂの厚さｅｌ＋ｉ２を異ならせると、超
音波探触子１のインピーダンスＺ、は、積層圧電素子の
材質及び全体の大きさが等しい場合、第３図に示した超
音波探触子に比較して小さくなる。

この第４図に示す積層圧電素子の製造工程は、第３図に
示した積層圧電素子の製造工程とほぼ同様である。前述
したドクターブレード法は、薄いシートを作製するのに
有効な方法であり、グリーンシートを焼成した状態で３
０〜４０μｍ程度まで薄くできる。本実施例では焼成後
の圧電体層１１ａの厚さ１．（内部電極層２１と外部電
極層２２間の距離）が４０μｍ１圧電体層１１ｂの厚さ
ｔｌ（内部電極層２１と外部電極層２３間の距離）が３
７０μｍとなるように、厚さの異なる２枚のグリーンシ
ートを用意し、内部電極層２１となるｐｔを主成分とす
る導体ペーストの塗布後に焼成を行なった。その後、Ａ
ｇを主成分とするペーストを用い、内部電極層２１と反
対側の面上に外部電極層２２．２３及び−側面上の引出
し電極２５を形成し、焼付けた。次に、圧電体層１ｒａ
、ｌｌｂの分極処理を中間でて層２１側が正極、外部電
極層２２．２３側が負極となるように個別に行なった。

そして、この分極処理の後、引出し電極２４をハンダ付
けにより形成して積層圧電素子１０を得た。

なお、本実施例では厚さの異なる２枚のグリーンシート
を用いたが、例えば３０μｍ厚の薄いグリーンシートを
用意し、複数枚積層することにより、最終的に厚さの異
なる圧電体層１１ａ、ｌｌｂを得てもよいし、研磨によ
って圧電体層１１ａ。

１１ｂの厚さを異ならせてもよい。

この積層圧電素子を用いて第１の実施例と同様に超音波
探触子を製作したところ、基本周波数３．５Ｍ　Ｈｚ近
傍でのインピーダンスは約４７Ωとなり、第１の実施例
における超音波探触子のインピーダンス（■００Ω）の
約１７２以下となった。この超音波探触子を用いて第１
の実施例と同様にパルスエコー法により水中に設置した
ターゲットからの反射波信号を検出し受信部４で受信し
て反射波信号レベルを測定したところ、第６図に示す単
層の超音波探触子（動作中心周波数におけるインピーダ
ンス４００Ω）を用いた場合に比較して８．５ｄ　Ｂ増
大した。この値は第１の実施例における反射波信号レベ
ルの増加分（９ｄＢ）に比べると劣っているが、これは
送信感度の低下に起因している。

但し、超音波探触子の仕様（共振周波数、１エレメント
当りの大きさ等）によっては、第３図、第４図に示した
構造の超音波探触子でもインピーダンスがより高い方向
にシフトする場合がある。そのような場合には、送受総
合の感度を考えたとき第４図の構造の方がより適切なイ
ンピーダンスとなることがある。

第５図に示す超音波探触子は、圧電体層１１ａ。

１１ｂをスイッチ２６を介して並列接続したものである
。すなわち、外部電極２２と引出し電極２４とは常に電
気的に接続されているが、外部電極層２３と引出し電極
２４とはスイッチ２６を介して接続されている。内部電
極層２１は第３図の場合と同様に外部電極層２２．２３
の中間に形成されている。この超音波探触子の製造方法
は、第２の実施例と同様でよい。

圧電体層１１ａ、ｌｌｂにおける音速をＶ、圧電体層１
１ａ、ｌｌｂの厚さをｔとしたとき、スイッチ２６が閉
じた状態ではｆ−Ｖ／２ｔなる共振周波数が得られ、基
本周波数がｆの超音波が放射される。この状態は第１の
実施例の超音波探触子と同様であり、超音波探触子のイ
ンピーダンスＺＰは、このスイッチ２６が閉２じた状態
のとき、同軸ケーブル２の容量分によるインピーダンス
Ｚｃより小さく　（より好ましくはＺＣと受信部４の入
力インピーダンスＺＲとの並列合成インピーダンスＺＣ
／／ＺＲより小さく）なる。

一方、スイッチ２６が開いた状態では、周波数ｆの共振
とは別に、周波数２ｆの共振が新たに生じる。すなわち
、スイッチ２６が開くとスイッチ２６が閉じた状態では
存在しなかった内部電極層２１と外部電極層２２間の圧
電体層１１ａの厚さが半波長となるような周波数の共振
が新たに現われる。この結果、基本周波数がｆの超音波
のほか、基本周波数が２ｆの超音波も放射されることに
なり、２周波の超音波探触子が実現される。

この超音波探触子を用いると、人体内の超音波減衰のた
めに特に高感度・高Ｓ／Ｎが要求されるドツプラ像につ
いては、低周波部で反射波信号を取得し、高分解能が要
求されるＢモード像については、高周波部で反射波信号
を取得することにより、高Ｓ／Ｎのドツプラ像と高分解
能のＢモード像を選択的に、あるいは同時に得ることが
できる。

また、特にＢモード像については深部のような、超音波
の減衰による信号が得にくい部位では、スイッチ２６を
閉じてＢモード像を感度よく得るようにすることもでき
る。

このようにスイッチ２６の操作によって、一つの超音波
探触子て高感度・高Ｓ／Ｎのドツプラ像と、高分解能の
Ｂモード像を取得したり、深部等におけるＢモード像を
高感度に取得する等、同じ超音波探触子を目的や対象部
位に応じて使い分けることができる。

なお、アレイ型超音波探触子の１エレメント当りのイン
ピーダンスは圧電体の比誘電率と積層数及びエレメント
の形状により決まる。この超音波探触子のインピーダン
スと同軸ケーブルの容量分によるインピーダンス、また
は同軸ケーブルの容量分によるインピーダンスと受信部
の入力インピーダンスとの並列合成インピーダンス、及
び駆動源の出力インピーダンスの関係が送信感度と受信
感度に関係する。従って、超音波探触子の圧電素子の積
層数は２層に限定されず、比誘電率や形状により３層あ
るいはそれ以上にしてもよい。

また、前記実施例では超音波探触子１のインピーダンス
ＺＰを、同軸ケーブル２の容量分によるインピーダンス
Ｚｃと受信部４の入力インピーダンスＺＲとの並列合成
インピーダンスＺＣ／／ＺＲよりも小さ（したが、受信
部４の入力インピーダンスＺＲは受信部４の回路形式や
使用素子によって、先に例示した値（７５０Ω）よりか
なり小さくなる可能性もあり、そのような場合、２．が
ＺＣ／／ＺＲより大きくなることもあるが、ＺＰがＺｃ
より大きい従来技術に比較すれば、超音波探触子１で検
出された反射波信号は受信部４に対して格段に効率良く
伝達され、高い受信感度が得られる。

その他、本発明は要旨を逸脱しない範囲で変形して実施
することが可能である。

［発明の効果］本発明によれば、超音波探触子を積層圧電素子により構
成し、そのインピーダンスを同軸ケーブルの容量分によ
るインピーダンスより小さくし、更に好ましくは同軸ケ
ーブルの容量分によるインピーダンスと受信部の入力イ
ンピーダンスとの並列合成インピーダンスより小さくし
たことによって、反射波信号の電圧を大きく損失させず
に極めて効率良く受信部に伝達することができる。

また、本発明では圧電素子の積層により超音波探触子の
インピーダンスを下げているため、圧電材料の比誘電率
を大きくする方法に比べて、より効果的にインピーダン
スを下げることができ、結合係数やキュリー温度の低下
も避けられる。さらに、インピーダンス変換手段を用い
る方法のように超音波探触子が大型化せず、周波数特性
が劣化することもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波診断装置の要部の概略構成
を示す図、第２図はその等価回路を示す図、第３図乃至
第５図は本発明の実施例で用いた超音波探触子の構成を
示す図、第６図及び第７図は比較例に用いた超音波探触
子の構成を示す図である。１・・・アレイ型超音波探触子、２・・・同軸ケーブル
、３・・・駆動源、４・・・受信部、１０・・・積層圧
電素子、１１ａ、ｌｌｂ・・・圧電体層、１２・・・音
響マツチング層、１３・・・音響レンズ、１４・・・バ
ッキング材、２１・・・内部電極層、２２．２３・・・
外部電極層、２４．２５・・・引出し電極、２６・・・
スイッチ。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１　図第２図第３図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の圧電体層を積層し且つ電気的に並列接続し
てなる積層圧電素子を複数個配列した超音波探触子と、この超音波探触子に駆動信号を供給する駆動源と、前記超音波探触子に一端が接続された同軸ケーブルと、この同軸ケーブルの他端に接続され、前記超音波探触子
により検出された反射波信号を受信する受信部とを備え
、動作中心周波数において前記超音波探触子のインピーダ
ンスを前記同軸ケーブルの容量分によるインピーダンス
より小さくしたことを特徴とする超音波診断装置。
（２）複数の圧電体層を積層し且つ電気的に並列接続し
てなる積層圧電素子を複数個配列した超音波探触子と、この超音波探触子に駆動信号を供給する駆動源と、前記超音波探触子に一端が接続された同軸ケーブルと、この同軸ケーブルの他端に接続され、前記超音波探触子
により検出された反射波信号を受信する受信部とを備え
、動作中心周波数において前記超音波探触子のインピーダ
ンスを前記同軸ケーブルの容量分によるインピーダンス
と前記受信部の入力インピーダンスとの並列合成インピ
ーダンスより小さくしたことを特徴とする超音波診断装
置。
（３）前記積層圧電素子を構成する複数の圧電体層の厚
さが異なることを特徴とする請求項１または２記載の超
音波診断装置。
（４）複数の圧電体層を積層してなる積層圧電素子を複
数個配列した超音波探触子と、この超音波探触子に駆動信号を供給する駆動源と、前記超音波探触子に一端が接続された同軸ケーブルと、この同軸ケーブルの他端に接続され、前記超音波探触子
により検出された反射波信号を受信する受信部とを備え
、前記積層圧電素子を構成する複数の圧電体層はスイッチ
を介して電気的に並列接続され、このスイッチが閉じた
時の動作中心周波数における前記超音波探触子のインピ
ーダンスを前記同軸ケーブルの容量分によるインピーダ
ンス、または該同軸ケーブルの容量分によるインピーダ
ンスと前記受信部の入力インピーダンスとの並列合成イ
ンピーダンスより小さくしたことを特徴とする超音波診
断装置。