JPH0239251B2 - - Google Patents

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JPH0239251B2
JPH0239251B2 JP58210103A JP21010383A JPH0239251B2 JP H0239251 B2 JPH0239251 B2 JP H0239251B2 JP 58210103 A JP58210103 A JP 58210103A JP 21010383 A JP21010383 A JP 21010383A JP H0239251 B2 JPH0239251 B2 JP H0239251B2
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JP
Japan
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piezoelectric vibrator
acoustic matching
acoustic
ultrasonic probe
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Takayoshi Saito
Keisaku Yamaguchi
Masami Kawabuchi
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
    • B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/02—Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は医用超音波診断装置に用いられ音波の
送受波を司る超音波探触子に関するものである。
従来例の構成とその問題点 医用超音波診断装置には、その目的により種々
の形式のものがあり、当然の事ながらそれに用い
られる超音波探触子にも種々の形式がある。
代表的な超音波探触子としては、１枚の円形圧
電振動子を用いる単一型超音波探触子と短冊状の
微小圧電振動子を多数個直線上に配列した、アレ
イ型超音波探触子などがある。これらの探触子の
構成は基本的には同一であるため、アレイ型超音
波探触子を例に、従来例を説明する。
第１図は、アレイ型超音波探触子の構成例を示
したもので、圧電セラミツク等を用いた圧電振動
子１の被検体側と反対側には、圧電振動子１のＱ
を下げ周波数特性の広帯域化および機械的強度を
向上させるための背面負荷材５が電極２ａを介し
て設けられている。背面負荷材５としてはフエラ
イトゴムやタングステン粉末を充填したプラスチ
ツク材が用いられている。一方圧電振動子１の被
検体側には音波を能率よく被検体に導くための１
層もしくは２層の音響整合層３，４が電極２ｂ、
接着層８を介して設けられている。更にその上に
音響レンズ９が設けられている。なお６，７は電
気端子、１０は圧電振動子１を分割する加工溝で
ある。２層の音響整合層３，４の材料として、圧
電振動子１側の音響整合層３には、ガラスあるい
はタングステン粉末を充填したプラスチツク材、
被検体側の音響整合層４にはエポキシ樹脂等が用
いられている。これらの材料の音響インピーダン
スは、一般的には、圧電振動子１側の音響整合層
（以下第１整合層と略す）３で８〜15×105ｇ／
cm2・ｓ、被検体側の音響整合層（以下第２整合層
と略す）４で２〜４×105ｇ／cm2・ｓで、第１、
第２整合層の厚みは、一般に各音響整合層を伝搬
する音波の波長の1/4の値が用いられている。
第１整合層３の材料としてガラスを用いた場合
は、音響インピーダンスは11〜15×105ｇ／cm2・
ｓとなり、音警インピーダンス整合の面では適当
な値となる反面、機械的強度が弱い。また、製作
上では圧電振動子１と接着剤例えばエポキシ樹脂
のようなものを介し５〜10ミクロンに亘り薄くか
つ均一に接着しなければならない。接着層８の厚
みは超音波探触子の特性（効率、分解能）に大き
く影響し、接着層厚が厚くかつ不均一な場合は均
一でかつ良好な超音波探触子の特性を得ることが
困難であるため、製造が困難、歩留りの劣下など
の欠点を有している。これに対しタングステン粉
末を充填したプラスチツク材の場合は、音響イン
ピーダンスは任意に選択（８〜15×105ｇ／cm2・
ｓ）でき機械的強度も強いという利点を有する
が、この材料の作成条件は、温度100℃以上で加
圧する必要があるため、材料を作成した後、圧電
振動子１上に接着することが必要であり、前述し
たガラスの場合と同様の欠点を有している。更に
この材料の音波は、1600ｍ／sec以下と遅いため、
超音波探触子が高周波化してくると非常に薄く、
例えば5MHzの周波数では80ミクロンとなり製作
が困難になるという欠点も有している。
発明の目的 本発明は以上のような従来の問題点を解消する
ためになされたもので、２層の音響整合層のう
ち、圧電振動子側の第１整合層材料として、機械
的強度が強く、かつ圧電振動子上に異種材料を介
さず直接形成でき、均一な高効率、高分解能特性
を有する超音波探触子を提供するものである。
発明の構成 本発明は上記目的を達成するためになされたも
ので、両面に電極を設けた圧電振動子と、前記圧
電振動子の一方の電極面上に設けられた第１の音
響整合層と、前記第１の音響整合層の上に設けら
れた第２の音響整合層とを備え、前記第１の音響
整合層が磁性材料を充填した熱硬化性樹脂であ
り、前記第１の音響整合層が圧電振動子の電極面
上に異種材料を介さずに直接形成したことを特徴
とする超音波探触子を提供するものである。
実施例の説明 以下本発明の実施例について図面を用いて説明
する。第２図は本発明の実施例に基づく超音波探
触子の斜視図である。
圧電振動子１の一方の電極２ａから半田付けな
どにより電気端子６を取り出し、フエライトゴム
のような背面負荷材５をその面上に接着する。次
に圧電振動子１を機械加工あるいはレーザ加工に
より、複数個に分割し、加工溝１０に音響インピ
ーダンスが小さく音波減衰の大きい材料、例え
ば、シリコンゴムにプラスチツク中空体（マイク
ロバルーン）を混合したものを充填する。次に第
１整合層３となる材料を共通電極２ｂ面上に流し
込み、1/4波長の厚みに形成する。この第１整合
層３の材料としては、磁性材料を充填したエポキ
シ樹脂を用いる。一例として、エマーソン・アン
ド・カミング社製電波吸収材料
（ECCOSORBCR124）の場合、音響インピーダ
ンスは11×105ｇ／cm2・ｓ、音波は2550ｍ／secで
60℃、12時間で硬化するものである。
次に共通電極２ｂから半田付けなどで端子７を
取り出して、第２整合層４例えばエポキシ樹脂を
前記第１整合層３と同じ形成法の流し込みによつ
て、1/4波長の厚めに形成する。そしてその上に、
シリコンゴムのような音響レンズ９を設ける。
以上のように本実施例によれば、２層音響整合
層のうち、第１整合層３の材料として、音響イン
ピーダンスが11×105ｇ／cm2・ｓの磁性材料を充
填したエポキシ樹脂で、しかも、100℃以下の温
度で流し込み、硬化できるものを導入したため、
高性能で特性の均一な超音波探触子を容易に得る
ことができる。すなわち、第１図に示す従来の超
音波探触子のように、圧電振動子１と第１整合層
３の間に接着層８がないため、接着層８による特
性の不均一性および劣下が全くなくなり、均一で
かつ高性能の探触子を実現することが容易にで
き、また音響インピーダンスも11×105ｇ／cm2・
ｓで音響整合条件を満し、高効率が得られる。し
かも音速が2500ｍ／secであるため5MHzの周波数
の超音波探触子でも128ミクロンの厚みとなり十
分形成が可能である。更には、従来のガラスの場
合のような機械強度が弱いという欠点もなくな
り、機械的信頼性が高くなる。
本実施例に係る第１整合層３の材料は、圧電振
動子１上に形成した後、圧電振動子１と一緒に複
数個に分割してもよく、また、第２整合層４の材
料を予めシートに形成しておき、圧電振動子１上
に第１整合層３の材料を流しこれを接着剤に兼ね
て、第２整合層４を接着して製作することも可能
である。また本実施例においては、加工溝１０に
はシリコンゴムにプラスチツク中空体を充填した
が、第１整合層３に用いる材料を充填しても良
い。
なお、実施例においては、圧電振動子を直線上
に配列した、いわゆるアレイ型超音波探触子に適
用した場合について述べたが、本発明は、圧電振
動子が一枚の単一型超音波探触子や弧状配列型超
音波探触子などの種々の超音波探触子に適用でき
ることは明らかである。
発明の効果 以上要するに本発明は両面に電極を設けた圧電
振動子と、前記圧電振動子の一方の電極面上に設
けられた第１の音響整合層と、前記第１の音響整
合層の上に設けられた第２の音響整合層とを備
え、前記第１の音響整合層が磁性材料を充填した
熱硬化性樹脂であることを特徴とする超音波探触
子を提供するもので従来導入されていたガラスあ
るいはタングステン粉末を充填したエポキシ樹脂
の第１整合層材料にかわる新しい第１整合層材料
の導入および前記新材料を流し込みにより、圧電
振動子上に異種材料を介さずに形成できるため、
均一でかつ高効率、高分解能の特性を容易に得る
ことができ、かつ機械的強度向上を図れ高い機械
的信頼性を有した超音波探触子が実現できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来のアレイ型超音波探触子の斜視
図、第２図は本発明の一実施例によるアレイ型超
音波探触子の斜視図である。 １……圧電振動子、２ａ，２ｂ……電極、３，
４……音響整合層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 両面に電極を設けた圧電振動子と、前記圧電
    振動子の一方の電極面上に設けられた第１の音響
    整合層と、前記第１の音響整合層の上に設けられ
    た第２の音響整合層とを備え、前記第１の音響整
    合層が磁性材料を充填した熱硬化性樹脂であり、
    前記第１の音響整合層が前記圧電振動子の電極面
    上に異種材料を介さずに直接形成したことを特徴
    とする超音波探触子。 ２ 熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波探触
    子。
JP58210103A 1983-11-09 1983-11-09 超音波探触子 Granted JPS60100950A (ja)

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EP84307616A EP0142318A3 (en) 1983-11-09 1984-11-05 Ultrasonic probe
US06/668,214 US4616152A (en) 1983-11-09 1984-11-05 Piezoelectric ultrasonic probe using an epoxy resin and iron carbonyl acoustic matching layer

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