JPH06253394A - 配列型の超音波探触子 - Google Patents
配列型の超音波探触子Info
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- JPH06253394A JPH06253394A JP6347293A JP6347293A JPH06253394A JP H06253394 A JPH06253394 A JP H06253394A JP 6347293 A JP6347293 A JP 6347293A JP 6347293 A JP6347293 A JP 6347293A JP H06253394 A JPH06253394 A JP H06253394A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 製造を容易にして、指向特性を良好に維持し
た配列型の超音波探触子を提供する。 【構成】 微小圧電素子群上に音響整合層を２層構造と
して形成し、音響整合層の一層目は各微小圧電素子毎に
それぞれ独立し、音響整合層の二層目は一層目上に連続
して形成された配列型の超音波探触子において、前記音
響整合層の二層目を各微小圧電素子間の音響結合を防止
する弾性体とし、各微小圧電素子から放射される超音波
における指向特性のサイドロブを抑圧した構成とする。
た配列型の超音波探触子を提供する。 【構成】 微小圧電素子群上に音響整合層を２層構造と
して形成し、音響整合層の一層目は各微小圧電素子毎に
それぞれ独立し、音響整合層の二層目は一層目上に連続
して形成された配列型の超音波探触子において、前記音
響整合層の二層目を各微小圧電素子間の音響結合を防止
する弾性体とし、各微小圧電素子から放射される超音波
における指向特性のサイドロブを抑圧した構成とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は配列型の超音波探触子
（配列型探触子とする）を利用分野とし、特に音響整合
層を二層構造とした配列型探触子に関する。
（配列型探触子とする）を利用分野とし、特に音響整合
層を二層構造とした配列型探触子に関する。
【０００２】
【発明の背景】配列型探触子は複数の圧電素子を列設
し、医用等の超音波診断装置にリニアあるいはセクタ駆
動される超音波送受波部として有用される。圧電素子
は、一般には、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）等の圧
電セラミックスが用いられ、送受波面に二層構造の音響
整合層を形成する。すなわち、圧電セラミックスの音響
インピーダンスがかなり大きいことから、音響整合層を
用いて人体のそれに順次に接近させ、超音波の反射によ
る伝搬損失を少なくして送受波効率を高める。近年で
は、圧電素子の幅及びピッチを小さくして、分解能を向
上する傾向にあり、これに伴って、後述するようにその
製作を困難とする背景があった。
し、医用等の超音波診断装置にリニアあるいはセクタ駆
動される超音波送受波部として有用される。圧電素子
は、一般には、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）等の圧
電セラミックスが用いられ、送受波面に二層構造の音響
整合層を形成する。すなわち、圧電セラミックスの音響
インピーダンスがかなり大きいことから、音響整合層を
用いて人体のそれに順次に接近させ、超音波の反射によ
る伝搬損失を少なくして送受波効率を高める。近年で
は、圧電素子の幅及びピッチを小さくして、分解能を向
上する傾向にあり、これに伴って、後述するようにその
製作を困難とする背景があった。
【０００３】
【従来技術】第３図は従来例を説明する超音波探触子の
断面図である。超音波探触子は、バッキング材１上に微
小圧電素子（圧電素子２とする）群を設け、さらにその
表面に互いに独立した二層構造の音響整合層３（ａｂ）
を形成してなる。具体的には、ＰＺＴからなる圧電板を
バッキング材１上に固着し、連続した音響整合層３（ａ
ｂ）を積層する。音響整合層の一層目３ａは例えば音響
インピーダンスを約１５×１０6Ｋg／ｍ2ｓとするガラ
ス系として貼着し、その合計の厚みをλ／４とする。二
層目３ｂは同インピーダンスを３×１０6Ｋg／ｍ2ｓと
するエポキシ樹脂を一層目３ａ上に塗布し、コーティン
グによりその厚みをλ／４とする。そして、二層目３ｂ
上から、バッキング材１に到達する切込みを設け、音響
整合層３（ａｂ）ともども一体的に切断分割する。この
ようなものでは、一層目３ａと二層目３ｂがともに分割
して独立するので、音響整合層３（ａｂ）を経由して
の、隣接する圧電素子２の音響的結合（干渉）を防止し
て指向性等の音響的特性を良好とする。
断面図である。超音波探触子は、バッキング材１上に微
小圧電素子（圧電素子２とする）群を設け、さらにその
表面に互いに独立した二層構造の音響整合層３（ａｂ）
を形成してなる。具体的には、ＰＺＴからなる圧電板を
バッキング材１上に固着し、連続した音響整合層３（ａ
ｂ）を積層する。音響整合層の一層目３ａは例えば音響
インピーダンスを約１５×１０6Ｋg／ｍ2ｓとするガラ
ス系として貼着し、その合計の厚みをλ／４とする。二
層目３ｂは同インピーダンスを３×１０6Ｋg／ｍ2ｓと
するエポキシ樹脂を一層目３ａ上に塗布し、コーティン
グによりその厚みをλ／４とする。そして、二層目３ｂ
上から、バッキング材１に到達する切込みを設け、音響
整合層３（ａｂ）ともども一体的に切断分割する。この
ようなものでは、一層目３ａと二層目３ｂがともに分割
して独立するので、音響整合層３（ａｂ）を経由して
の、隣接する圧電素子２の音響的結合（干渉）を防止し
て指向性等の音響的特性を良好とする。
【０００４】
【従来技術の問題点】しかしながら、上記構成の配列型
探触子では、音響整合層３（ａｂ）を二層構造とし、圧
電板と一体的に切断するので、その高さ寸法Ｔが大きく
なる。また、圧電素子２、音響整合層の一層目３ａはそ
の材質を概ね脆性とし、二層目３ｂは粘着性とする。そ
して、各材質に対するダイシングソ−等の回転速度や送
り速度等の最適切断条件が異なるにも拘らず、同一条件
で一体的に切断する。したがって、切断時に負荷を大き
くして圧電素子２等に破損を招く。特に、高分解能とす
るために圧電素子２の幅ｗと厚みｔの比ｗ／ｔを０．２
〜０．３程度に小さくする（ピッチｐを微細にする）ほ
ど、幅ｗに対する全体の高さＴの比Ｔ／ｗが大きくな
る。そのため、切断時の負荷も増し、破損の増加のみな
らず、圧電素子２自体が飛び散り、圧電素子２郡から欠
落する。あるいは、ダイシングソウの刃が固定部から脱
離する。したがって、破損による音響的特性の劣化を招
く以前の問題として、圧電素子２が１個でも欠落しても
超音波探触子としての機能を満足しないなどから、その
製造を困難にすると同時に歩留りの悪い問題があった。
このようなことから、第４図に示したように、一層目３
ａのみを圧電板とともに切断分割し、その後、二層目３
ｂを連続的に形成して、製造を容易にし得る点に着目し
た（参照：実公昭６１−３３９２３号公報）。しかし、
この場合は、近年の高性能化に伴い、製造を容易にし得
ても、連続した二層目３ｂにより音響的結合を生ずる結
果、サイドロブ等を生じて指向特性を良好に維持できな
い問題があった。特に、セクタ駆動の場合は、各々の圧
電素子２による指向特性が進行波面の優劣を決定するの
で問題となる。なお、二層目３ｂを再度切断分割するこ
とも考えられるが、この場合は二度手間となり、作業性
を低下させる。
探触子では、音響整合層３（ａｂ）を二層構造とし、圧
電板と一体的に切断するので、その高さ寸法Ｔが大きく
なる。また、圧電素子２、音響整合層の一層目３ａはそ
の材質を概ね脆性とし、二層目３ｂは粘着性とする。そ
して、各材質に対するダイシングソ−等の回転速度や送
り速度等の最適切断条件が異なるにも拘らず、同一条件
で一体的に切断する。したがって、切断時に負荷を大き
くして圧電素子２等に破損を招く。特に、高分解能とす
るために圧電素子２の幅ｗと厚みｔの比ｗ／ｔを０．２
〜０．３程度に小さくする（ピッチｐを微細にする）ほ
ど、幅ｗに対する全体の高さＴの比Ｔ／ｗが大きくな
る。そのため、切断時の負荷も増し、破損の増加のみな
らず、圧電素子２自体が飛び散り、圧電素子２郡から欠
落する。あるいは、ダイシングソウの刃が固定部から脱
離する。したがって、破損による音響的特性の劣化を招
く以前の問題として、圧電素子２が１個でも欠落しても
超音波探触子としての機能を満足しないなどから、その
製造を困難にすると同時に歩留りの悪い問題があった。
このようなことから、第４図に示したように、一層目３
ａのみを圧電板とともに切断分割し、その後、二層目３
ｂを連続的に形成して、製造を容易にし得る点に着目し
た（参照：実公昭６１−３３９２３号公報）。しかし、
この場合は、近年の高性能化に伴い、製造を容易にし得
ても、連続した二層目３ｂにより音響的結合を生ずる結
果、サイドロブ等を生じて指向特性を良好に維持できな
い問題があった。特に、セクタ駆動の場合は、各々の圧
電素子２による指向特性が進行波面の優劣を決定するの
で問題となる。なお、二層目３ｂを再度切断分割するこ
とも考えられるが、この場合は二度手間となり、作業性
を低下させる。
【０００５】
【発明の目的】本発明は、製造を容易にして、指向特性
を良好に維持した配列型探触子を提供することを目的と
する。
を良好に維持した配列型探触子を提供することを目的と
する。
【０００６】
【解決手段】本発明は、音響整合層の一層目は各圧電素
子毎にそれぞれ独立し、音響整合層の二層目は一層目上
に連続して形成するとともに、二層目を音響的結合を防
止する弾性体とし、指向特性のサイドロブを抑圧したこ
とを解決手段とする。以下、本発明の一実施例を作用と
ともに説明する。
子毎にそれぞれ独立し、音響整合層の二層目は一層目上
に連続して形成するとともに、二層目を音響的結合を防
止する弾性体とし、指向特性のサイドロブを抑圧したこ
とを解決手段とする。以下、本発明の一実施例を作用と
ともに説明する。
【０００７】
【実施例】第１図は本発明の一実施例を説明する配列型
探触子の図で、同図（ａ）は音響整合層の一層目を付し
た状態、同図（ｂ）は一層目上に二層目を付した状態の
断面図である。なお、前従来例図と同一部分には同番号
を付与してその説明は簡略する。配列型探触子は、前第
４図と同様に、バッキング材１上に圧電素子２群を設
け、その表面に互いに独立した音響整合層の一層目３ａ
を有する。そして、一層目３ａ上に連続した音響整合層
の二層目３ｂを積層してなる。具体的には、圧電板（Ｐ
ＺＴ）をバッキング材１上に固着し、一層目（ガラス
系）３ａを接着剤を用いて貼着する。そして、所定のピ
ッチｐで、ダイシングソウにより一層目３ａ上から切断
する。切断後の間隙にはポリウレタン樹脂系の充填材を
埋設する。次に、一層目３ａ上に二層目３ｂを連続して
形成する。二層目３ｂはゴム弾性材とし、例えば硬度約
６０（ＪＩＳ−Ａ）とするポリウレタン樹脂とする。そ
して、コーティングによりその厚みを制御する。なお、
超音波周波数は約２．５ＭＨｚ、厚みｔは０．６ｍｍ、
幅ｗは０．１２ｍｍ、ピッチｐは０．１５ｍｍとする。
探触子の図で、同図（ａ）は音響整合層の一層目を付し
た状態、同図（ｂ）は一層目上に二層目を付した状態の
断面図である。なお、前従来例図と同一部分には同番号
を付与してその説明は簡略する。配列型探触子は、前第
４図と同様に、バッキング材１上に圧電素子２群を設
け、その表面に互いに独立した音響整合層の一層目３ａ
を有する。そして、一層目３ａ上に連続した音響整合層
の二層目３ｂを積層してなる。具体的には、圧電板（Ｐ
ＺＴ）をバッキング材１上に固着し、一層目（ガラス
系）３ａを接着剤を用いて貼着する。そして、所定のピ
ッチｐで、ダイシングソウにより一層目３ａ上から切断
する。切断後の間隙にはポリウレタン樹脂系の充填材を
埋設する。次に、一層目３ａ上に二層目３ｂを連続して
形成する。二層目３ｂはゴム弾性材とし、例えば硬度約
６０（ＪＩＳ−Ａ）とするポリウレタン樹脂とする。そ
して、コーティングによりその厚みを制御する。なお、
超音波周波数は約２．５ＭＨｚ、厚みｔは０．６ｍｍ、
幅ｗは０．１２ｍｍ、ピッチｐは０．１５ｍｍとする。
【０００８】このようなものでは、一層目上３ａから圧
電板を切断するので、その負荷を小さくする。すなわ
ち、高さ寸法Ｔ及びＴ／ｗを小さくし、しかもいずれも
同一材質（脆性）として最適な切断条件を同様にする。
したがって、切断時の負荷を軽減して切断を容易にす
る。このことから、圧電素子２の破損や欠落を防止して
歩留りを向上できる。また、二層目３ｂはゴム弾性体と
したので、板面方向（横方向）での超音波の減衰が大き
く、隣接する圧電素子２の音響的的結合を防止する。し
たがって、指向特性等を良好に維持できる。なお、超音
波の送出方向（厚み方向）でも同様に減衰して感度を低
下させる虞があったが、実験の結果では異常は認められ
なかった。すなわち、その厚みがλ／４（約２００μ
ｍ）ときわめて小さいので、超音波の極端な減衰がな
く、感度への影響は少ないと考えられる。
電板を切断するので、その負荷を小さくする。すなわ
ち、高さ寸法Ｔ及びＴ／ｗを小さくし、しかもいずれも
同一材質（脆性）として最適な切断条件を同様にする。
したがって、切断時の負荷を軽減して切断を容易にす
る。このことから、圧電素子２の破損や欠落を防止して
歩留りを向上できる。また、二層目３ｂはゴム弾性体と
したので、板面方向（横方向）での超音波の減衰が大き
く、隣接する圧電素子２の音響的的結合を防止する。し
たがって、指向特性等を良好に維持できる。なお、超音
波の送出方向（厚み方向）でも同様に減衰して感度を低
下させる虞があったが、実験の結果では異常は認められ
なかった。すなわち、その厚みがλ／４（約２００μ
ｍ）ときわめて小さいので、超音波の極端な減衰がな
く、感度への影響は少ないと考えられる。
【０００９】第２図（ａｂｃ）は、本実施例による指向
特性を従来例と比較して示す、実験結果図である。な
お、第２図（ａ）は本実施例、同図（ｂ）は二層目をエ
ポキシとした従来例、同図（ｃ）は一層目、二層目とも
に分割した従来例の指向特性図である。但し、この場合
の指向特性は、各圧電素子２における指向特性の平均的
特性である。この図から明らかなように、本実施例
（ａ）のものは、従来例（ｂ）に比してサイドロブを抑
圧した無指向性に近くなる指向特性となり、従来例
（ｃ）と遜色ない指向特性を得る。したがって、本実施
例では、製造を容易にしてしかも指向特性等の音響的特
性を良好に維持し、特にセクタ駆動の場合に、波面を揃
えることができて診断性能を向上する。
特性を従来例と比較して示す、実験結果図である。な
お、第２図（ａ）は本実施例、同図（ｂ）は二層目をエ
ポキシとした従来例、同図（ｃ）は一層目、二層目とも
に分割した従来例の指向特性図である。但し、この場合
の指向特性は、各圧電素子２における指向特性の平均的
特性である。この図から明らかなように、本実施例
（ａ）のものは、従来例（ｂ）に比してサイドロブを抑
圧した無指向性に近くなる指向特性となり、従来例
（ｃ）と遜色ない指向特性を得る。したがって、本実施
例では、製造を容易にしてしかも指向特性等の音響的特
性を良好に維持し、特にセクタ駆動の場合に、波面を揃
えることができて診断性能を向上する。
【００１０】
【他の事項】上記実施例では、音響整合層の二層目をそ
の弾性強度が約６０のポリウレタン樹脂としたが、要は
硬度がこれに近接した値の弾性体、すなわち減衰による
音響的結合を防止してサイドロブを抑圧し得る程度の弾
性体であればよい。また、一層目３ａは貼着、二層目３
ｂはコーティングとしたが、いずれであってもよい。そ
して、セクタ駆動に最適としたが、リニア駆動等におい
てもその効果は奏するもので、駆動方式やコンベックス
等の形態にも拘らず適用できることは勿論である。
の弾性強度が約６０のポリウレタン樹脂としたが、要は
硬度がこれに近接した値の弾性体、すなわち減衰による
音響的結合を防止してサイドロブを抑圧し得る程度の弾
性体であればよい。また、一層目３ａは貼着、二層目３
ｂはコーティングとしたが、いずれであってもよい。そ
して、セクタ駆動に最適としたが、リニア駆動等におい
てもその効果は奏するもので、駆動方式やコンベックス
等の形態にも拘らず適用できることは勿論である。
【００１１】
【発明の効果】本発明は、音響整合層の一層目は各圧電
素子毎にそれぞれ独立し、音響整合層の二層目は一層目
上に連続して形成するとともに、二層目を音響的結合を
防止してサイドロブを抑圧する弾性体としたので、製造
を容易にして、指向特性を良好に維持した配列型探触子
を提供でき、その実際上の効果は大きいものがある。
素子毎にそれぞれ独立し、音響整合層の二層目は一層目
上に連続して形成するとともに、二層目を音響的結合を
防止してサイドロブを抑圧する弾性体としたので、製造
を容易にして、指向特性を良好に維持した配列型探触子
を提供でき、その実際上の効果は大きいものがある。
【第１図】本発明の一実施例を説明する配列型探触子の
図で、同図（ａ）は音響整合層の一層目を付した状態、
同図（ｂ）は一層目上に二層目を付した状態の断面図で
ある。
図で、同図（ａ）は音響整合層の一層目を付した状態、
同図（ｂ）は一層目上に二層目を付した状態の断面図で
ある。
【第２図】本発明の一実施例による配列型探触子の作用
効果を説明する指向特性図である。
効果を説明する指向特性図である。
【第３図】従来例を説明する配列型探触子の断面図であ
る。
る。
【第４図】従来例を説明する配列型探触子の断面図であ
る。
る。
１ バッキング材、２ 圧電素子、３（ａｂ） 音響整
合層．
合層．
Claims (1)
- 【請求項１】 微小圧電素子群上に音響整合層を２層構
造として形成し、音響整合層の一層目は各微小圧電素子
毎にそれぞれ独立し、音響整合層の二層目は一層目上に
連続して形成された配列型の超音波探触子において、前
記音響整合層の二層目を各微小圧電素子間の音響結合を
防止する弾性体とし、各微小圧電素子から放射される超
音波における指向特性のサイドロブを抑圧したことを特
徴とする超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6347293A JPH06253394A (ja) | 1993-02-27 | 1993-02-27 | 配列型の超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6347293A JPH06253394A (ja) | 1993-02-27 | 1993-02-27 | 配列型の超音波探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06253394A true JPH06253394A (ja) | 1994-09-09 |
Family
ID=13230214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6347293A Pending JPH06253394A (ja) | 1993-02-27 | 1993-02-27 | 配列型の超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06253394A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002305793A (ja) * | 2001-04-06 | 2002-10-18 | Ueda Japan Radio Co Ltd | アレイ型超音波発信装置 |
| JP5037362B2 (ja) * | 2006-01-31 | 2012-09-26 | パナソニック株式会社 | 超音波探触子 |
| JP2016052531A (ja) * | 2012-02-07 | 2016-04-14 | 富士フイルム株式会社 | 超音波探触子 |
| CN105726059A (zh) * | 2014-12-26 | 2016-07-06 | 三星麦迪森株式会社 | 探头及其制造方法 |
-
1993
- 1993-02-27 JP JP6347293A patent/JPH06253394A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002305793A (ja) * | 2001-04-06 | 2002-10-18 | Ueda Japan Radio Co Ltd | アレイ型超音波発信装置 |
| JP5037362B2 (ja) * | 2006-01-31 | 2012-09-26 | パナソニック株式会社 | 超音波探触子 |
| US8454518B2 (en) | 2006-01-31 | 2013-06-04 | Panasonic Corporation | Ultrasonic probe |
| US8986213B2 (en) | 2006-01-31 | 2015-03-24 | Konica Minolta, Inc. | Ultrasonic probe |
| JP2016052531A (ja) * | 2012-02-07 | 2016-04-14 | 富士フイルム株式会社 | 超音波探触子 |
| CN105726059A (zh) * | 2014-12-26 | 2016-07-06 | 三星麦迪森株式会社 | 探头及其制造方法 |
| CN105726059B (zh) * | 2014-12-26 | 2021-05-04 | 三星麦迪森株式会社 | 探头及其制造方法 |
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