JPH0630933A - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
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- JPH0630933A JPH0630933A JP19093792A JP19093792A JPH0630933A JP H0630933 A JPH0630933 A JP H0630933A JP 19093792 A JP19093792 A JP 19093792A JP 19093792 A JP19093792 A JP 19093792A JP H0630933 A JPH0630933 A JP H0630933A
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- JP
- Japan
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- acoustic
- ultrasonic
- acoustic impedance
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- layer
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- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ダンパ層の音響インピーダンスと音響整合層
の厚さおよび音響インピーダンスとの組み合わせを適切
に設定して、容易に適切なパルス幅および振幅の超音波
パルスを放射できる超音波探触子を提供する。 【構成】 圧電素子２の音響媒質側に音響整合層４を、
反対側にダンパ層３を具える超音波探触子１において、
音響整合層４の音響インピーダンス ZM を、｛ Z O ×(Z
T )2｝1/3 ×0.8 ≦ ZM ≦｛ ZO ×(ZT )2｝1/3 ×1.2
（ただし、 ZO は圧電素子２の音響インピーダンス、 Z
T は音響媒質の音響インピーダンス）とし、ダンパ層３
の音響インピーダンス ZD 、音響整合層４の厚さＬおよ
び超音波の波長λの関係を、（-2×10-9 ZD ＋0.14）≦
Ｌ／λ≦（-2×10-9 ZD ＋0.21）とする。
の厚さおよび音響インピーダンスとの組み合わせを適切
に設定して、容易に適切なパルス幅および振幅の超音波
パルスを放射できる超音波探触子を提供する。 【構成】 圧電素子２の音響媒質側に音響整合層４を、
反対側にダンパ層３を具える超音波探触子１において、
音響整合層４の音響インピーダンス ZM を、｛ Z O ×(Z
T )2｝1/3 ×0.8 ≦ ZM ≦｛ ZO ×(ZT )2｝1/3 ×1.2
（ただし、 ZO は圧電素子２の音響インピーダンス、 Z
T は音響媒質の音響インピーダンス）とし、ダンパ層３
の音響インピーダンス ZD 、音響整合層４の厚さＬおよ
び超音波の波長λの関係を、（-2×10-9 ZD ＋0.14）≦
Ｌ／λ≦（-2×10-9 ZD ＋0.21）とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、パルスエコー法に用
いる超音波探触子に関するものである。
いる超音波探触子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超音波探触子から超音波パルスを発射
し、音響媒体からの反射パルスを受信して音響媒質内の
情報を映像化するパルスエコー法は、超音波診断の分野
において広く利用されている。かかるパルスエコー法に
おいて、距離分解能の高い鮮明な画像を得るためには、
発射する超音波のパルス幅を短くする必要がある。ま
た、深部の病変まで診断できる深達度の高い画像を得る
ためには、発射する超音波の振幅が大きいこと、および
受信感度が高いことが必要である。
し、音響媒体からの反射パルスを受信して音響媒質内の
情報を映像化するパルスエコー法は、超音波診断の分野
において広く利用されている。かかるパルスエコー法に
おいて、距離分解能の高い鮮明な画像を得るためには、
発射する超音波のパルス幅を短くする必要がある。ま
た、深部の病変まで診断できる深達度の高い画像を得る
ためには、発射する超音波の振幅が大きいこと、および
受信感度が高いことが必要である。
【０００３】パルスエコー法に用いる従来の超音波探触
子では、音響媒体との音響インピーダンスのマッチング
を良くし、音響媒体内に効率良く超音波パルスを放射さ
せるために、１／４波長の厚さを持つ音響整合層が一般
に用いられている。
子では、音響媒体との音響インピーダンスのマッチング
を良くし、音響媒体内に効率良く超音波パルスを放射さ
せるために、１／４波長の厚さを持つ音響整合層が一般
に用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単に音
響整合層の厚さを１／４波長にしただけでは、パルス幅
が短く、かつ発射する超音波の振幅が大きい探触子は実
現できず（特公平１−１７３２０号公報、特開昭５８−
１６５８３０号公報参照）、これを実現するためには、
圧電素子の背面のダンパ層の音響インピーダンスや、音
響整合層の音響インピーダンスも考慮する必要がある。
響整合層の厚さを１／４波長にしただけでは、パルス幅
が短く、かつ発射する超音波の振幅が大きい探触子は実
現できず（特公平１−１７３２０号公報、特開昭５８−
１６５８３０号公報参照）、これを実現するためには、
圧電素子の背面のダンパ層の音響インピーダンスや、音
響整合層の音響インピーダンスも考慮する必要がある。
【０００５】すなわち、ダンパ層としては、圧電素子の
振動を速やかに減衰させ、超音波パルス幅を短くするた
めに、超音波の減衰の大きい材料で形成したものが知ら
れている（例えば特開昭６１−２１９８５８号公報参
照）が、ダンパ層の音響インピーダンスは、大きくする
と、放射される超音波パルス幅を短くできる反面、超音
波の振幅が小さくなり、感度が低くなるという問題が生
じることになる。
振動を速やかに減衰させ、超音波パルス幅を短くするた
めに、超音波の減衰の大きい材料で形成したものが知ら
れている（例えば特開昭６１−２１９８５８号公報参
照）が、ダンパ層の音響インピーダンスは、大きくする
と、放射される超音波パルス幅を短くできる反面、超音
波の振幅が小さくなり、感度が低くなるという問題が生
じることになる。
【０００６】また、音響整合層の音響インピーダンス
（ ZM ）の値については、種々の選び方が提案されてい
るが、一層の場合には、Desileteら（Desilete,C.S.et
al.:The design of efficient piezoelectric transduc
ers,IEEE Trans. Sonics Ultras.,SU-25(3).115 1978)
による、 ZM ＝｛ ZO ×(ZT )2｝1/3 の値（ただし、 Z
O は圧電素子の音響インピーダンス、 ZT は音響媒質の
音響インピーダンス）を採用すれば、パルス幅の短いパ
ルスを得ることが可能となる。
（ ZM ）の値については、種々の選び方が提案されてい
るが、一層の場合には、Desileteら（Desilete,C.S.et
al.:The design of efficient piezoelectric transduc
ers,IEEE Trans. Sonics Ultras.,SU-25(3).115 1978)
による、 ZM ＝｛ ZO ×(ZT )2｝1/3 の値（ただし、 Z
O は圧電素子の音響インピーダンス、 ZT は音響媒質の
音響インピーダンス）を採用すれば、パルス幅の短いパ
ルスを得ることが可能となる。
【０００７】以上のことから、良好な超音波探触子を得
るためには、ダンパ層の音響インピーダンスを超音波パ
ルスのパルス幅と振幅とのバランスを取るように使用目
的に応じて選ぶ必要があると共に、音響整合層に関して
も、適切な音響インピーダンスを選ぶ必要がある。
るためには、ダンパ層の音響インピーダンスを超音波パ
ルスのパルス幅と振幅とのバランスを取るように使用目
的に応じて選ぶ必要があると共に、音響整合層に関して
も、適切な音響インピーダンスを選ぶ必要がある。
【０００８】この発明は、上述した点に鑑みてなされた
もので、ダンパ層の音響インピーダンスと音響整合層の
厚さおよび音響インピーダンスとの組み合わせを適切に
設定することにより、容易に適切なパルス幅および振幅
の超音波パルスを放射できるよう構成した超音波探触子
を提供することを目的とする。
もので、ダンパ層の音響インピーダンスと音響整合層の
厚さおよび音響インピーダンスとの組み合わせを適切に
設定することにより、容易に適切なパルス幅および振幅
の超音波パルスを放射できるよう構成した超音波探触子
を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明では、圧電素子の音響媒質側に音響整合層
を、反対側にダンパ層を具える超音波探触子において、
前記音響整合層の音響インピーダンス ZM を、
め、この発明では、圧電素子の音響媒質側に音響整合層
を、反対側にダンパ層を具える超音波探触子において、
前記音響整合層の音響インピーダンス ZM を、
【数３】 ｛ ZO ×(ZT )2｝1/3 ×0.8 ≦ ZM ≦｛ ZO ×(ZT )2｝1/3 ×1.2 （ただし、 ZO は圧電素子の音響インピーダンス、 ZT
は音響媒質の音響インピーダンス）とし、前記ダンパ層
の音響インピーダンス ZD 、前記音響整合層の厚さＬお
よび該音響整合層中の超音波の波長λの関係を、
は音響媒質の音響インピーダンス）とし、前記ダンパ層
の音響インピーダンス ZD 、前記音響整合層の厚さＬお
よび該音響整合層中の超音波の波長λの関係を、
【数４】 （-2×10-9 ZD ＋0.14）≦Ｌ／λ≦（-2×10-9 ZD ＋0.21） とする。
【００１０】
【作用】超音波を発生する圧電素子を圧電セラミックス
（音響インピーダンス ZO ＝33×106 kg/m2s）とし、超
音波を放射される伝達媒体を水（音響インピーダンス Z
T ＝1.5 ×106 kg/m2s）として、Desileteらによる式、
ZM ＝｛ ZO ×(ZT )2｝ 1/3 により音響整合層の音響イ
ンピーダンス ZM を求めると、 ZM ≒4.2 ×106kg/m2s
となる。このとき、付加するダンパ層の音響インピーダ
ンスを種々変化させて、整合層厚さの波長λに対する比
と、放射される超音波のパルス幅（-6dB）との関係をコ
ンピュータシミュレーションにより求めると、図１に示
すようになる。なお、図１において、ダンパ層の音響イ
ンピーダンスは、イが５×106 kg/m 2s、ロが10×106 kg
/m2s、ハが15×106 kg/m2s、ニが20×106 kg/m2s、ホが
30×106 kg/m2sを示す。
（音響インピーダンス ZO ＝33×106 kg/m2s）とし、超
音波を放射される伝達媒体を水（音響インピーダンス Z
T ＝1.5 ×106 kg/m2s）として、Desileteらによる式、
ZM ＝｛ ZO ×(ZT )2｝ 1/3 により音響整合層の音響イ
ンピーダンス ZM を求めると、 ZM ≒4.2 ×106kg/m2s
となる。このとき、付加するダンパ層の音響インピーダ
ンスを種々変化させて、整合層厚さの波長λに対する比
と、放射される超音波のパルス幅（-6dB）との関係をコ
ンピュータシミュレーションにより求めると、図１に示
すようになる。なお、図１において、ダンパ層の音響イ
ンピーダンスは、イが５×106 kg/m 2s、ロが10×106 kg
/m2s、ハが15×106 kg/m2s、ニが20×106 kg/m2s、ホが
30×106 kg/m2sを示す。
【００１１】図１によれば、ダンパ層の音響インピーダ
ンスは同じであっても、音響整合層の厚さによって、超
音波のパルス幅が変化することがわかると共に、各音響
インピーダンスにおいて、パルス幅が最も短くなる音響
整合層厚さがあることがわかる。
ンスは同じであっても、音響整合層の厚さによって、超
音波のパルス幅が変化することがわかると共に、各音響
インピーダンスにおいて、パルス幅が最も短くなる音響
整合層厚さがあることがわかる。
【００１２】また、図１と同じ条件で、整合層厚さの波
長λに対する比と、最大振幅との関係を求めると、図２
のようになる。ここで、縦軸の振幅が大きい程、感度の
高い超音波探触子となる。
長λに対する比と、最大振幅との関係を求めると、図２
のようになる。ここで、縦軸の振幅が大きい程、感度の
高い超音波探触子となる。
【００１３】図１および図２から、上述したように、ダ
ンパ層の音響インピーダンスが大きいと、パルス幅は短
くなるが、同時に感度が低くなることがわかる。したが
って、ダンパ層の音響インピーダンスは、その超音波探
触子の使用目的に応じて選ぶ必要がある。
ンパ層の音響インピーダンスが大きいと、パルス幅は短
くなるが、同時に感度が低くなることがわかる。したが
って、ダンパ層の音響インピーダンスは、その超音波探
触子の使用目的に応じて選ぶ必要がある。
【００１４】図３は、図１に基づいてダンパ層の音響イ
ンピーダンスと、パルス幅が最小となる音響整合層厚さ
（波長λに対する比）との関係を表したものである。図
３から、パルス幅を最小にするダンパ層の音響インピー
ダンス ZD と、音響整合層厚さＬとの関係は、
ンピーダンスと、パルス幅が最小となる音響整合層厚さ
（波長λに対する比）との関係を表したものである。図
３から、パルス幅を最小にするダンパ層の音響インピー
ダンス ZD と、音響整合層厚さＬとの関係は、
【数５】（-2×10-9 ZD ＋0.176 ）≒Ｌ／λ で近似できることがわかる。なお、以上の説明におい
て、波長λは、超音波探触子の中心周波数における音響
整合層材料中の波長を示す。
て、波長λは、超音波探触子の中心周波数における音響
整合層材料中の波長を示す。
【００１５】したがって、製作誤差を20％とすると、音
響整合層の音響インピーダンス ZMは、上記の数３の条
件を、またダンパ層の音響インピーダンス ZD 、音響整
合層の厚さＬおよび該音響整合層中の超音波の波長λ
は、上記の数４の条件を満足させることにより、パルス
幅の短い超音波パルスを放射でき、必要とする感度を持
つ超音波探触子を得ることが可能となる。
響整合層の音響インピーダンス ZMは、上記の数３の条
件を、またダンパ層の音響インピーダンス ZD 、音響整
合層の厚さＬおよび該音響整合層中の超音波の波長λ
は、上記の数４の条件を満足させることにより、パルス
幅の短い超音波パルスを放射でき、必要とする感度を持
つ超音波探触子を得ることが可能となる。
【００１６】
【実施例】図４は、この発明の第１実施例を示すもので
ある。この超音波探触子１は、圧電素子２の一方の面に
ダンパ層３を、他方の面に音響整合層４を、それぞれ薄
く塗布した接着剤（図示せず）で貼り合わせて構成した
ものである。圧電素子２は、厚さ０．１ｍｍの圧電セラ
ミックスから成り、中心周波数が２０ＭＨｚ、音響イン
ピーダンス ZO が33×106 kg/m2sの特性を有する。この
圧電素子２には、その両面に図示しない電極が設けら
れ、信号および駆動パルスを伝達するための同軸ケーブ
ルが接続されるようになっている。
ある。この超音波探触子１は、圧電素子２の一方の面に
ダンパ層３を、他方の面に音響整合層４を、それぞれ薄
く塗布した接着剤（図示せず）で貼り合わせて構成した
ものである。圧電素子２は、厚さ０．１ｍｍの圧電セラ
ミックスから成り、中心周波数が２０ＭＨｚ、音響イン
ピーダンス ZO が33×106 kg/m2sの特性を有する。この
圧電素子２には、その両面に図示しない電極が設けら
れ、信号および駆動パルスを伝達するための同軸ケーブ
ルが接続されるようになっている。
【００１７】ダンパ層３は、エポキシ樹脂中にタングス
テン粉末を重量比で９５％混入した材料から成り、厚さ
が０．９ｍｍ、音響インピーダンス ZD が20×106 kg/m
2sとなっている。また、音響整合層４は、ＳＴＹＣＡＳ
Ｔ３０５０製で、厚さが２２μｍ（Ｌ／λ＝０．１
４）、音響インピーダンス ZM が 4.7×106 kg/m2sとな
っている。
テン粉末を重量比で９５％混入した材料から成り、厚さ
が０．９ｍｍ、音響インピーダンス ZD が20×106 kg/m
2sとなっている。また、音響整合層４は、ＳＴＹＣＡＳ
Ｔ３０５０製で、厚さが２２μｍ（Ｌ／λ＝０．１
４）、音響インピーダンス ZM が 4.7×106 kg/m2sとな
っている。
【００１８】かかる超音波探触子１は、超音波伝達媒体
が水で、その音響インピーダンス Z T を 1.5×106 kg/m
2sとすると、音響整合層４の音響インピーダンス Z
M は、上記の数３から、3.36×106 kg/m2s＜ ZM ＜ 5.0
5 ×106 kg/m2sにあれば良いことになるので、この条件
を満足することになる。また、ダンパ層３の音響インピ
ーダンス ZD は 20 ×106 kg/m2sであるから、Ｌ／λは
上記数４を満足することになる。したがって、この超音
波探触子１によれば、比較的低感度ではあるが、パルス
幅の短い超音波パルスを放射できる。
が水で、その音響インピーダンス Z T を 1.5×106 kg/m
2sとすると、音響整合層４の音響インピーダンス Z
M は、上記の数３から、3.36×106 kg/m2s＜ ZM ＜ 5.0
5 ×106 kg/m2sにあれば良いことになるので、この条件
を満足することになる。また、ダンパ層３の音響インピ
ーダンス ZD は 20 ×106 kg/m2sであるから、Ｌ／λは
上記数４を満足することになる。したがって、この超音
波探触子１によれば、比較的低感度ではあるが、パルス
幅の短い超音波パルスを放射できる。
【００１９】図５は、図４に示す超音波探触子１を用い
る内視鏡用超音波プローブの先端部拡大断面図である。
図５において、超音波探触子１はハウジング５内に、音
響整合層４が露出するように組み込まれる。ハウジング
５は、回転シャフト６に連結され、図示しない駆動部を
介して超音波観測装置に接続される。回転シャフト６
は、中空で、その内部に信号および駆動パルスを伝達す
るための同軸ケーブルが挿通され、圧電素子２の電極に
接続されている。これらの構造体は、超音波伝達媒体を
封入した可撓性のシース７内に収納されている。なお、
シース７の先端は、アレイ型の封止部材８と形状記憶材
料よりなる止め具９とにより封止され、超音波伝達媒体
の体腔内への流出や、シース７内への体液の流入を防い
でいる。
る内視鏡用超音波プローブの先端部拡大断面図である。
図５において、超音波探触子１はハウジング５内に、音
響整合層４が露出するように組み込まれる。ハウジング
５は、回転シャフト６に連結され、図示しない駆動部を
介して超音波観測装置に接続される。回転シャフト６
は、中空で、その内部に信号および駆動パルスを伝達す
るための同軸ケーブルが挿通され、圧電素子２の電極に
接続されている。これらの構造体は、超音波伝達媒体を
封入した可撓性のシース７内に収納されている。なお、
シース７の先端は、アレイ型の封止部材８と形状記憶材
料よりなる止め具９とにより封止され、超音波伝達媒体
の体腔内への流出や、シース７内への体液の流入を防い
でいる。
【００２０】図５に示す超音波プローブを組み立てるに
あたっては、先ず、ハウジング５に超音波探触子１を実
装すると共に、回転シャフト６を連結し、次に、超音波
伝達媒体中で、シース７内に封止部材８およびハウジン
グ５を挿入する。その後、シース７の外側から封止部材
８に止め具９を嵌め、その形状記憶効果を利用して封止
部材８をシース７に固定する。このようにして組み立て
ることにより、シース７の内部全体に超音波伝達媒体を
封入することができる。
あたっては、先ず、ハウジング５に超音波探触子１を実
装すると共に、回転シャフト６を連結し、次に、超音波
伝達媒体中で、シース７内に封止部材８およびハウジン
グ５を挿入する。その後、シース７の外側から封止部材
８に止め具９を嵌め、その形状記憶効果を利用して封止
部材８をシース７に固定する。このようにして組み立て
ることにより、シース７の内部全体に超音波伝達媒体を
封入することができる。
【００２１】この超音波プローブにおいては、超音波探
触子１を回転シャフト６により回転させながら、観測装
置からの駆動パルスを、駆動部および回転シャフト６内
に挿通した同軸ケーブルを経て圧電素子２に印加するこ
とにより、該圧電素子２から音響整合層４、超音波伝達
媒体およびシース７を通過させて体腔内に超音波パルス
を放射させ、その生体組織でのエコーを圧電素子２で電
気信号に変換して、同軸ケーブルおよび駆動部を経て観
測装置に伝達することにより、ラジアル走査による超音
波画像を得ることができる。このように、パルス幅の短
い超音波パルスを放射する超音波探触子１を用いること
により、生体組織の表面部を詳細に観察することができ
る。
触子１を回転シャフト６により回転させながら、観測装
置からの駆動パルスを、駆動部および回転シャフト６内
に挿通した同軸ケーブルを経て圧電素子２に印加するこ
とにより、該圧電素子２から音響整合層４、超音波伝達
媒体およびシース７を通過させて体腔内に超音波パルス
を放射させ、その生体組織でのエコーを圧電素子２で電
気信号に変換して、同軸ケーブルおよび駆動部を経て観
測装置に伝達することにより、ラジアル走査による超音
波画像を得ることができる。このように、パルス幅の短
い超音波パルスを放射する超音波探触子１を用いること
により、生体組織の表面部を詳細に観察することができ
る。
【００２２】図６は、この発明の第２実施例を示すもの
である。この超音波探触子１１は、圧電素子１２の一方
の面にダンパ層１３を、他方の面に音響整合層１４を、
それぞれ薄く塗布した接着剤（図示せず）で貼り合わせ
て構成したものである。圧電素子１２は、厚さ０．２ｍ
ｍの圧電セラミックスから成り、中心周波数が１０ＭＨ
ｚ、音響インピーダンス ZO が33×106 kg/m2sの特性を
有する。この圧電素子１２には、その両面に図示しない
電極が設けられ、信号および駆動パルスを伝達するため
の同軸ケーブルが接続されるようになっている。
である。この超音波探触子１１は、圧電素子１２の一方
の面にダンパ層１３を、他方の面に音響整合層１４を、
それぞれ薄く塗布した接着剤（図示せず）で貼り合わせ
て構成したものである。圧電素子１２は、厚さ０．２ｍ
ｍの圧電セラミックスから成り、中心周波数が１０ＭＨ
ｚ、音響インピーダンス ZO が33×106 kg/m2sの特性を
有する。この圧電素子１２には、その両面に図示しない
電極が設けられ、信号および駆動パルスを伝達するため
の同軸ケーブルが接続されるようになっている。
【００２３】ダンパ層１３は、エポキシ樹脂中にアルミ
ナ粉末を重量比で９０％混入した材料から成り、厚さが
２ｍｍ、音響インピーダンス ZD が５×106 kg/m2sとな
っている。また、音響整合層１４は、ＳＴＹＣＡＳＴ３
０５０製で音響レンズを兼ね、中心部の厚さが５５μｍ
（Ｌ／λ＝０．１８）、音響インピーダンス ZM が 4.7
×106 kg/m2sとなっている。
ナ粉末を重量比で９０％混入した材料から成り、厚さが
２ｍｍ、音響インピーダンス ZD が５×106 kg/m2sとな
っている。また、音響整合層１４は、ＳＴＹＣＡＳＴ３
０５０製で音響レンズを兼ね、中心部の厚さが５５μｍ
（Ｌ／λ＝０．１８）、音響インピーダンス ZM が 4.7
×106 kg/m2sとなっている。
【００２４】かかる超音波探触子１１は、超音波伝達媒
体が水で、その音響インピーダンスZT を 1.5×106 kg/
m2sとすると、音響整合層１４の音響インピーダンス Z
M は、上記の数３の条件を満足することになる。また、
ダンパ層１３の音響インピーダンス ZD は、５×106 kg
/m2sと小さく、かつＬ／λは上記数４を満足する。した
がって、この超音波探触子１１によれば、振幅が大き
く、かつパルス幅の短い超音波パルスを放射することが
できるので、組織深部を観察するのに有効に用いること
ができる。
体が水で、その音響インピーダンスZT を 1.5×106 kg/
m2sとすると、音響整合層１４の音響インピーダンス Z
M は、上記の数３の条件を満足することになる。また、
ダンパ層１３の音響インピーダンス ZD は、５×106 kg
/m2sと小さく、かつＬ／λは上記数４を満足する。した
がって、この超音波探触子１１によれば、振幅が大き
く、かつパルス幅の短い超音波パルスを放射することが
できるので、組織深部を観察するのに有効に用いること
ができる。
【００２５】また、音響整合層１４は、音響レンズを兼
ねているので、指向性の高い超音波パルスを放射するこ
とができ、これにより方位分解能の高い超音波画像を得
ることができると共に、この音響レンズの曲率を適宜選
択することにより、用途に合わせた焦点距離を得ること
ができる。
ねているので、指向性の高い超音波パルスを放射するこ
とができ、これにより方位分解能の高い超音波画像を得
ることができると共に、この音響レンズの曲率を適宜選
択することにより、用途に合わせた焦点距離を得ること
ができる。
【００２６】図７は、この発明の第３実施例を示すもの
である。この超音波探触子２１は、絶縁製のハウジング
２５に圧電素子２２を接着し、その一方の面にダンパ層
２３を、他方の面に音響整合層２４をそれぞれ設けたも
のである。圧電素子２２は、厚さ０．１３ｍｍの圧電セ
ラミックスから成り、中心周波数が１５ＭＨｚ、音響イ
ンピーダンス ZO が33×106 kg/m2sの特性を有する。こ
の圧電素子２２には、その両面に図示しない電極が設け
られ、信号および駆動パルスを伝達するための同軸ケー
ブルが接続されるようになっている。
である。この超音波探触子２１は、絶縁製のハウジング
２５に圧電素子２２を接着し、その一方の面にダンパ層
２３を、他方の面に音響整合層２４をそれぞれ設けたも
のである。圧電素子２２は、厚さ０．１３ｍｍの圧電セ
ラミックスから成り、中心周波数が１５ＭＨｚ、音響イ
ンピーダンス ZO が33×106 kg/m2sの特性を有する。こ
の圧電素子２２には、その両面に図示しない電極が設け
られ、信号および駆動パルスを伝達するための同軸ケー
ブルが接続されるようになっている。
【００２７】ダンパ層２３は、シリコン樹脂中に酸化チ
タン粉末を重量比で９４％混入した材料から成り、厚さ
が２ｍｍ、音響インピーダンス ZD が15×106 kg/m2sと
なっている。また、音響整合層２４は、ＳＴＹＣＡＳＴ
３０５０製で音響レンズを兼ね、中心部の厚さが３０μ
ｍ（Ｌ／λ＝０．１５）、音響インピーダンス ZM が4.
7×106 kg/m2sとなっている。
タン粉末を重量比で９４％混入した材料から成り、厚さ
が２ｍｍ、音響インピーダンス ZD が15×106 kg/m2sと
なっている。また、音響整合層２４は、ＳＴＹＣＡＳＴ
３０５０製で音響レンズを兼ね、中心部の厚さが３０μ
ｍ（Ｌ／λ＝０．１５）、音響インピーダンス ZM が4.
7×106 kg/m2sとなっている。
【００２８】この実施例では、絶縁製のハウジング２５
に予め接着した圧電素子２２の、一方の面側に酸化チタ
ンを混入したシリコン樹脂を、他方の面側にＳＴＹＣＡ
ＳＴをそれぞれ直接注入して硬化させることにより、ダ
ンパ層２３および音響レンズを兼ねる音響整合層２４を
形成する。
に予め接着した圧電素子２２の、一方の面側に酸化チタ
ンを混入したシリコン樹脂を、他方の面側にＳＴＹＣＡ
ＳＴをそれぞれ直接注入して硬化させることにより、ダ
ンパ層２３および音響レンズを兼ねる音響整合層２４を
形成する。
【００２９】かかる超音波探触子２１によれば、図６の
超音波探触子１１におけると同様の効果を得ることがで
きる他、ダンパ層２３および音響整合層２４を、接着剤
を用いることなく、圧電素子２２上に直接設けるように
したので、接着層の厚さやムラによる性能の低下やバラ
ツキを避けることができ、安定した性能を得ることがで
きる。
超音波探触子１１におけると同様の効果を得ることがで
きる他、ダンパ層２３および音響整合層２４を、接着剤
を用いることなく、圧電素子２２上に直接設けるように
したので、接着層の厚さやムラによる性能の低下やバラ
ツキを避けることができ、安定した性能を得ることがで
きる。
【００３０】なお、この発明にかかる超音波探触子は、
内視鏡用超音波プローブに限らず、超音波内視鏡や対外
式超音波プローブに用いることもできるし、医療以外の
超音波探傷用の探触子として用いることもできる。
内視鏡用超音波プローブに限らず、超音波内視鏡や対外
式超音波プローブに用いることもできるし、医療以外の
超音波探傷用の探触子として用いることもできる。
【００３１】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ダン
パ層の音響インピーダンスと音響整合層の厚さおよび音
響インピーダンスとの組み合わせを適切に設定したの
で、適切なパルス幅および振幅の超音波パルスを放射で
きる超音波探触子を容易に得ることができる。
パ層の音響インピーダンスと音響整合層の厚さおよび音
響インピーダンスとの組み合わせを適切に設定したの
で、適切なパルス幅および振幅の超音波パルスを放射で
きる超音波探触子を容易に得ることができる。
【図１】音響整合層の厚さと、放射される超音波パルス
のパルス幅との関係を示す図である。
のパルス幅との関係を示す図である。
【図２】同じく、音響整合層の厚さと、放射される超音
波パルスの最大振幅との関係を示す図である。
波パルスの最大振幅との関係を示す図である。
【図３】ダンパ層の音響インピーダンスと、パルス幅が
最小となる音響整合層の厚さとの関係を示す図である。
最小となる音響整合層の厚さとの関係を示す図である。
【図４】この発明の第１実施例を示す断面図である。
【図５】図４に示す超音波探触子を用いる内視鏡用超音
波プローブの先端部の構成を示す図である。
波プローブの先端部の構成を示す図である。
【図６】この発明の第２実施例を示す図である。
【図７】この発明の第３実施例を示す図である。
１，１１，２１ 超音波探触子 ２，１２，２２ 圧電素子 ３，１３，２３ ダンパ層 ４，１４，２４ 音響整合層 ５，２５ ハウジング ６ 回転シャフト ７ シース ８ 封止部材 ９ 止め具
Claims (1)
- 【請求項１】 圧電素子の音響媒質側に音響整合層を、
反対側にダンパ層を具える超音波探触子において、 前記音響整合層の音響インピーダンス ZM を、 【数１】 ｛ ZO ×(ZT )2｝1/3 ×0.8 ≦ ZM ≦｛ ZO ×(ZT )2｝1/3 ×1.2 （ただし、 ZO は圧電素子の音響インピーダンス、 ZT
は音響媒質の音響インピーダンス）とし、 前記ダンパ層の音響インピーダンス ZD 、前記音響整合
層の厚さＬおよび該音響整合層中の超音波の波長λの関
係を、 【数２】 （-2×10-9 ZD ＋0.14）≦Ｌ／λ≦（-2×10-9 ZD ＋0.21） と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 |
|---|---|---|---|
| JP19093792A JPH0630933A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19093792A JPH0630933A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 超音波探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0630933A true JPH0630933A (ja) | 1994-02-08 |
Family
ID=16266163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19093792A Withdrawn JPH0630933A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0630933A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005095946A1 (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 超音波トランスデューサの駆動方法 |
| JP2015105914A (ja) * | 2013-12-02 | 2015-06-08 | 株式会社日立パワーソリューションズ | 超音波探触子及び超音波探傷システム |
-
1992
- 1992-07-17 JP JP19093792A patent/JPH0630933A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005095946A1 (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 超音波トランスデューサの駆動方法 |
| KR100762087B1 (ko) * | 2004-03-31 | 2007-10-01 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 초음파 트랜스듀서의 구동방법 |
| US7638924B2 (en) | 2004-03-31 | 2009-12-29 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method of driving ultrasonic transducer |
| JP2015105914A (ja) * | 2013-12-02 | 2015-06-08 | 株式会社日立パワーソリューションズ | 超音波探触子及び超音波探傷システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991005 |