JPH0654859A - Ultrasonic transmitter - Google Patents

Ultrasonic transmitter

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JPH0654859A
JPH0654859A JP4213126A JP21312692A JPH0654859A JP H0654859 A JPH0654859 A JP H0654859A JP 4213126 A JP4213126 A JP 4213126A JP 21312692 A JP21312692 A JP 21312692A JP H0654859 A JPH0654859 A JP H0654859A
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JP
Japan
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piezoelectric element
electrode
piezoelectric
ultrasonic wave
divided
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4213126A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mamoru Izumi
守 泉
Shiro Saito
史郎 斉藤
Shinichi Hashimoto
新一 橋本
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide the ultrasonic transmitter whose integrated output acoustic energy efficiency in a focus is high by preventing electric discharge between adjacent electrodes, and also, suppressing a decrease of a substantial driving area under a driving electrode, in the case a piezoelectric element is divided into plural elements and driven independently. CONSTITUTION:The ultrasonic transmitter is constituted so that a piezoelectric vibrator 4 group is constituted by dividing at least one electrode 2 into plural elements in a piezoelectric element 1 having electrode 2, 3 on both faces, and a strong ultrasonic wave is generated by applying a high voltage pulse from each independent driving power source 5 to each piezoelectric vibrators thereof 4. The electrode 2 is divided by forming at least a dividing groove 10 in the piezoelectric element 1 from the electrode surface along a dividing line, and also, embedding a high insulating material 11 whose insulation breakdown strength is higher than that of the piezoelectric element 1 in the dividing groove 10 so that a part there of swells from the electrode surface.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、結石破砕装置の衝撃波
発生器のように、圧電素子に高電圧を印加して強力超音
波を発生させる超音波送波器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic wave transmitter for generating a strong ultrasonic wave by applying a high voltage to a piezoelectric element, such as a shock wave generator of a calculus breaking device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、体外から衝撃波を照射して腎石や
胆石を微細に砕き、自然排出させて治療する結石破砕装
置等、強力超音波を利用する治療装置が注目されてい
る。このような治療装置に利用される強力超音波の送波
器には、一般に圧電素子が用いられており、その共振周
波数が100kHzを超えるような圧電素子では、両面に電極
を設けた圧電セラミック振動子の厚み縦振動モードが利
用されている。このような圧電素子で構成される超音波
送波器は、圧電素子の両面に設けられた電極に高電圧の
パルスを印加することで、超音波パルスを放射する。
2. Description of the Related Art In recent years, attention has been focused on a therapeutic device utilizing high-intensity ultrasonic waves, such as a calculus crushing device which irradiates a shock wave from outside the body to finely crush renal stones and gallstones and spontaneously discharge them for treatment. Piezoelectric elements are generally used in the transmitter of high-intensity ultrasonic waves used in such treatment devices.Piezoelectric elements whose resonance frequency exceeds 100 kHz have piezoelectric ceramic vibrations with electrodes on both sides. The child thickness longitudinal vibration mode is used. An ultrasonic wave transmitter including such a piezoelectric element emits an ultrasonic pulse by applying a high-voltage pulse to electrodes provided on both surfaces of the piezoelectric element.

【0003】ところで、上述したような治療装置におい
て、患部に照射する衝撃波や超音波は患部のみに集中さ
せて、正常組織へのダメージを低減する必要がある。そ
こで、超音波送波器には、超音波を集束する手段が設け
られており、一般的には圧電素子の超音波放射面を凹面
状に形成している。
By the way, in the above-described treatment apparatus, it is necessary to reduce the damage to normal tissue by concentrating the shock waves and ultrasonic waves applied to the affected area only on the affected area. Therefore, the ultrasonic wave transmitter is provided with a means for focusing ultrasonic waves, and generally, the ultrasonic wave emitting surface of the piezoelectric element is formed in a concave shape.

【0004】また、衝撃波は、放射された超音波の集束
効果による圧力の増大と、伝搬過程での非線形現象とに
よって形成される。焦点領域で高い音圧を有する衝撃波
を形成するためには、電気機械変換効率の大きな圧電材
料を用い、高電圧を印加して圧電素子から放射する超音
波の振幅を大きくすることと、圧電素子の面積を大きく
して焦点でのエネルギー密度を大きくすることが重要で
ある。ここで、圧電素子は、駆動回路からは容量性負荷
となり、大面積の圧電素子になると、駆動制御性のよい
半導体素子からなる駆動回路では、圧電素子の電気イン
ピーダンスが小さくなり過ぎるため、圧電素子を多数に
分割して多数の駆動回路で駆動することが行われてい
る。
The shock wave is formed by an increase in pressure due to the focusing effect of the emitted ultrasonic waves and a non-linear phenomenon in the propagation process. In order to form a shock wave having a high sound pressure in the focal region, a piezoelectric material having a high electromechanical conversion efficiency is used, and a high voltage is applied to increase the amplitude of ultrasonic waves emitted from the piezoelectric element. It is important to increase the area of the beam to increase the energy density at the focal point. Here, the piezoelectric element becomes a capacitive load from the drive circuit, and when it becomes a piezoelectric element having a large area, the electric impedance of the piezoelectric element becomes too small in the drive circuit made of a semiconductor element having good drive controllability. Is divided into a large number and driven by a large number of drive circuits.

【0005】一方、患部への焦点の位置合わせ操作や、
呼吸等による患部の移動に対する追随のために、焦点位
置を電子的に制御する要求がある。その方法としては、
複数の圧電素子を同心円状に配置し、駆動タイミングに
より超音波放射方向の焦点位置を可変するアニュラーア
レイや、圧電素子をマトリクス状に配置して焦点位置を
3次元空間で位置制御する 2次元アレイが考えられてい
る。
On the other hand, a focus position adjusting operation to the affected area,
There is a demand for electronically controlling the focus position in order to follow the movement of the affected part due to breathing or the like. As a method,
A plurality of piezoelectric elements are arranged in a concentric pattern, and an annular array in which the focal position in the ultrasonic wave emission direction is changed by the drive timing, or the piezoelectric elements are arranged in a matrix to set the focal position.
A two-dimensional array whose position is controlled in a three-dimensional space is considered.

【0006】このように、結石破砕装置等の超音波送波
器に用いられる圧電素子は、複数に分割されることが多
い。圧電素子の分割方法としては、超音波放射面の反対
側の面に設けられた電極の一部を削除することによっ
て、分割することが一般的である。ところで、電極には
数kVの高電圧パルスが印加されるため、上記したような
従来の分割方法においては、隣接する電極間で放電しな
いように、電極の分割幅を広くとる必要がある。ここ
で、分割数が少ない場合には問題はないが、等面積分割
したアニュラーアレイの外周部や 2次元アレイ等では分
割線の間隔が狭くなり、電極の分割幅(削除幅)を広く
すると、駆動電極下の駆動領域に対して分割部分である
無効領域の割合が相対的に大きくなり、圧電素子の総面
積に対する実質的な駆動面積が小さくなり、焦点で音圧
減少が生じるという問題を招いてしまう。
As described above, the piezoelectric element used in an ultrasonic wave transmitter such as a calculus breaking device is often divided into a plurality of parts. As a method of dividing the piezoelectric element, it is common to divide the piezoelectric element by removing a part of the electrode provided on the surface opposite to the ultrasonic wave emitting surface. By the way, since a high voltage pulse of several kV is applied to the electrodes, in the above-described conventional division method, it is necessary to widen the division width of the electrodes so as not to discharge between adjacent electrodes. Here, if the number of divisions is small, there is no problem, but in the outer peripheral part of an annular array divided into equal areas or in a two-dimensional array, the spacing between the division lines becomes narrower, and if the division width (removal width) of the electrodes becomes wider, The ratio of the divided invalid area to the drive area under the drive electrode is relatively large, and the effective drive area relative to the total area of the piezoelectric element is reduced, resulting in a problem that the sound pressure is reduced at the focus. I will leave.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、結石
破砕装置の衝撃波発生用等として用いられている、圧電
素子を複数に分割した超音波送波器においては、強力超
音波を得るために駆動パルス電圧を高くする必要があ
り、これに伴って隣接する電極間で放電しないように、
電極間隔を広く設定しなければならない。しかし、電極
分割する間隔が狭い場合には、分割領域を広くすると実
質的に電極を有する駆動領域の割合が減少し、相対的に
焦点での音圧が減少してしまうという問題が生じてい
る。
As described above, in the ultrasonic wave transmitter having a plurality of divided piezoelectric elements, which is used for generating a shock wave in a calculus breaking device, it is necessary to obtain a strong ultrasonic wave. It is necessary to increase the drive pulse voltage, and along with this, to prevent discharge between adjacent electrodes,
The electrode spacing must be set wide. However, in the case where the interval for dividing the electrodes is narrow, widening the divided region substantially reduces the ratio of the drive region having the electrodes, which causes a problem that the sound pressure at the focus relatively decreases. .

【0008】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、圧電素子を複数に分割する場合にお
いて、隣接する電極間での放電を防止した上で、駆動電
極下の実質的な駆動領域の減少を抑制することを可能に
した超音波送波器を提供することを目的としている。
The present invention has been made in order to solve such a problem, and in the case of dividing a piezoelectric element into a plurality of parts, the discharge between adjacent electrodes is prevented, and a substantial portion under the drive electrodes is provided. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic wave transmitter capable of suppressing a decrease in a driving area.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の超音波送波器
は、両面に電極を有する圧電素子の少なくとも一方の電
極を複数に分割して圧電振動子群を構成し、これら各圧
電振動子に駆動電源から高電圧パルスを印加して強力超
音波を発生させる超音波送波器において、前記電極の分
割は、前記電極の分割線に沿って、前記電極表面から前
記圧電素子内に少なくとも分割溝を形成すると共に、前
記分割溝内に前記圧電素子よりも絶縁耐圧の高い高絶縁
性材料を一部が前記電極表面から盛上るように埋め込む
ことにより行われていること特徴としている。
An ultrasonic wave transmitter according to the present invention constitutes a piezoelectric vibrator group by dividing at least one electrode of a piezoelectric element having electrodes on both sides into a plurality of piezoelectric vibrator groups. In an ultrasonic wave transmitter that applies a high voltage pulse from a driving power source to generate a strong ultrasonic wave, the electrodes are divided at least along the dividing line of the electrode from the surface of the electrode into the piezoelectric element. It is characterized in that the groove is formed and a high insulating material having a higher withstand voltage than the piezoelectric element is embedded in the divided groove so that a part thereof rises from the electrode surface.

【0010】[0010]

【作用】本発明の超音波送波器においては、電極の分割
線に沿って電極表面から圧電素子内に少なくとも分割溝
を形成すると共に、その溝内に圧電素子よりも絶縁耐圧
の高い高絶縁性材料を電極表面から盛上るように埋め込
むことによって、電極の分割を行っている。ここで、上
記分割溝の幅を、高絶縁性材料が印加される駆動電圧に
十分に耐え得る範囲で狭くし、かつ分割溝の深さを、駆
動電圧により圧電材料が絶縁破壊を起こす距離以上に溝
表面の最短パス長が設定される深さとすれば、隣接する
電極間の間隔(溝の幅)を充分に小さくした上で、電極
間の絶縁耐圧を十分に満足させることが可能となる。こ
れによって、超音波放射に対して無効部となる分割部の
領域を小さくし、駆動領域となる電極面積の減少を抑制
することが可能となるため、音圧の減少も十分に小さく
抑えることができ、出力効率の良好な分割駆動タイプの
超音波送波器が実現できる。
In the ultrasonic wave transmitter of the present invention, at least a dividing groove is formed in the piezoelectric element from the surface of the electrode along the dividing line of the electrode, and high insulation having a higher withstand voltage than the piezoelectric element is formed in the groove. The electrode is divided by embedding a conductive material so as to rise from the electrode surface. Here, the width of the dividing groove is narrowed within a range in which the high insulating material can sufficiently withstand the driving voltage applied, and the depth of the dividing groove is set to be equal to or larger than a distance at which the piezoelectric material causes dielectric breakdown by the driving voltage. If the depth is set so that the shortest path length on the groove surface is set, it becomes possible to sufficiently satisfy the withstand voltage between the electrodes while sufficiently reducing the interval (width of the groove) between adjacent electrodes. . This makes it possible to reduce the area of the divided portion that becomes an ineffective portion with respect to ultrasonic radiation, and to suppress the reduction of the electrode area that becomes the drive area. It is possible to realize a split drive type ultrasonic wave transmitter with good output efficiency.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】図1は、本発明を分割型の超音波送波器の
一例であるアニュラーアレイ型超音波送波器に適用した
一実施例の要部構成を示す断面図である。同図におい
て、1は圧電セラミックス材料等からなる圧電素子であ
る。なお、図1では平面形状の円板型圧電素子1を示し
たが、一般的には素子自体で収束効果を有する凹面形状
の円弧板型圧電素子が使用される。ここでは図示の容易
な平板素子で代表する。上記圧電素子1の両主面には、
それぞれ電極2、3が設けられている。これら電極のう
ち、上部の電極2は等面積となるようにリング状に分割
(2a、2b、2c、2d、2e、2f)されており、
また下部の電極3は共通電極とされている。そして、上
記したように、上部電極2を分割することによって、圧
電振動子群(4、4…)が形成されている。これら各圧
電振動子4、4…は、それぞれ独立に駆動回路5、5…
を有しており、各素子4の駆動タイミングを制御するこ
とで、超音波放射方向の焦点位置が可変できるように構
成されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the essential structure of an embodiment in which the present invention is applied to an annular array type ultrasonic wave transmitter which is an example of a split type ultrasonic wave transmitter. In the figure, reference numeral 1 is a piezoelectric element made of a piezoelectric ceramic material or the like. Although FIG. 1 shows the disk-shaped piezoelectric element 1 having a planar shape, a circular arc-shaped piezoelectric element having a concave surface, which has a converging effect by the element itself, is generally used. Here, it is represented by an easily illustrated flat plate element. On both main surfaces of the piezoelectric element 1,
Electrodes 2 and 3 are provided respectively. Of these electrodes, the upper electrode 2 is divided into rings (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f) so as to have the same area,
The lower electrode 3 is a common electrode. Then, as described above, the piezoelectric vibrator group (4, 4, ...) Is formed by dividing the upper electrode 2. Each of these piezoelectric vibrators 4, 4 ...
The focus position in the ultrasonic radiation direction can be changed by controlling the drive timing of each element 4.

【0013】また、上記各電極2、3には、駆動回路5
から駆動電圧を供給するために、リード線6、7がそれ
ぞれ接続されている。これらのうち、分割された各上部
電極2a、2b、2c、2d、2e、2fには、それぞ
れ信号リード6、6…が接続されている。これら各信号
リード6、6…を介して、独立した各駆動回路5、5…
から各圧電振動子4、4…に駆動電圧が印加される。駆
動回路5から高電圧パルスを圧電振動子4に印加する
と、圧電素子1がその厚さ方向の共振周波数で振動し、
伝搬媒体に超音波パルスを放射する。また、所定距離に
焦点を形成するため、各圧電振動子4、4…から放射さ
れた超音波パルスの波面が焦点で合成されるように、各
圧電振動子4の駆動時間を制御する。
A drive circuit 5 is provided on each of the electrodes 2 and 3.
Lead wires 6 and 7 are respectively connected to supply a drive voltage from the. Of these, signal leads 6, 6 ... Are connected to the respective divided upper electrodes 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f. Independent drive circuits 5, 5, ... Via these signal leads 6, 6 ,.
Drive voltage is applied to each piezoelectric vibrator 4 ,. When a high voltage pulse is applied from the drive circuit 5 to the piezoelectric vibrator 4, the piezoelectric element 1 vibrates at the resonance frequency in the thickness direction,
Emit an ultrasonic pulse into the propagation medium. Further, in order to form a focus at a predetermined distance, the drive time of each piezoelectric vibrator 4 is controlled so that the wavefront of the ultrasonic pulse emitted from each piezoelectric vibrator 4, 4 ... Is combined at the focus.

【0014】上記圧電素子1では、下部電極3側が超音
波放射面となり、この超音波放射面側には、伝搬媒体で
ある水との音響整合を取るために、音響整合層8が設け
られている。この音響整合層8も、耐水性を有する高絶
縁性材料で形成することが好ましい。圧電素子1の超音
波放射面と反対側の面は、超音波が後方に伝わらないよ
うに、圧電素子1の周辺部のみを支持し、大部分は空気
に接している。また、超音波放射面側となる下部電極3
は、音響整合層8、水、膜を介して人体に接するため、
安全を考慮してアースリード7に接続されている。
In the piezoelectric element 1, the lower electrode 3 side serves as an ultrasonic wave emitting surface, and an acoustic matching layer 8 is provided on the ultrasonic wave emitting surface side for acoustic matching with water as a propagation medium. There is. This acoustic matching layer 8 is also preferably formed of a highly insulating material having water resistance. The surface of the piezoelectric element 1 opposite to the ultrasonic wave emitting surface supports only the peripheral portion of the piezoelectric element 1 so that ultrasonic waves are not transmitted backward, and most of the surface is in contact with air. In addition, the lower electrode 3 on the ultrasonic wave emitting surface side
Touches the human body through the acoustic matching layer 8, water, and the film,
It is connected to the ground lead 7 for safety.

【0015】ここで、図10を参照して、従来のアニュ
ラーアレイの電極分割構造について説明する。結石破砕
等に用いられる超音波送波器には、強力超音波を発生さ
せるために、高電圧パルスを印加する。従って、隣接す
る電極間で絶縁破壊が生じないように、電極間の間隔を
広げる必要がある。例えば、直径 100mm、厚さ 4mmの圧
電素子を同心円状に等面積に 6分割した場合を想定す
る。図10(a)は、上記想定に基く圧電素子の要部を
示す平面図、(b)はその断面図である。ここで、 5つ
の分割線rの半径は、それぞれ 式:rn =(nr0 2 /6)1/2 (式中、r0 は圧電素子の半径を、nは分割線の内側か
らの番号を示す)から求められ、それぞれr1 =20.4mm
、r2 =28.9mm 、r3 =35.4mm 、r4 =40.8mm、r5 =4
5.6mm となる。
Here, referring to FIG. 10, an electrode division structure of a conventional annular array will be described. A high voltage pulse is applied to an ultrasonic wave transmitter used for calculus breaking or the like in order to generate strong ultrasonic waves. Therefore, it is necessary to increase the distance between the electrodes so that dielectric breakdown does not occur between the adjacent electrodes. For example, assume that a piezoelectric element with a diameter of 100 mm and a thickness of 4 mm is concentrically divided into 6 equal areas. FIG. 10A is a plan view showing a main part of the piezoelectric element based on the above assumption, and FIG. 10B is a sectional view thereof. Here, the radius of five dividing lines r each formula: r n = (nr 0 2 /6) 1/2 ( wherein, r 0 is the number of the radius of the piezoelectric element, n represents the inside of the dividing lines , R 1 = 20.4mm
, R 2 = 28.9mm, r 3 = 35.4mm, r 4 = 40.8mm, r 5 = 4
It will be 5.6 mm.

【0016】これらの分割線rを中心に電極2をある幅
で削除して、圧電素子1を分離するが、電極削除部9の
幅は各圧電振動子4への印加電圧に対して十分に絶縁で
きる間隔が必要となる。一般の圧電素子1の絶縁耐圧は
5kV/mm程度であるが、例えば余裕をとって2kV/mm程度に
制限すると、厚さ 4mmでは 8kVの電圧まで印加可能とな
る。
The piezoelectric element 1 is separated by removing the electrode 2 with a certain width around these dividing lines r, but the width of the electrode removing portion 9 is sufficiently large for the voltage applied to each piezoelectric vibrator 4. Insulation distance is required. The withstand voltage of the general piezoelectric element 1 is
It is about 5 kV / mm, but if it is limited to about 2 kV / mm with a margin, for example, a voltage of 8 kV can be applied at a thickness of 4 mm.

【0017】下部の共通電極3と上面の分割電極2との
間に高電圧パルスを印加すると、隣接する分割電極2、
2…間にも電位差が生じる。電極分割部の等価電気回路
を図11に示すが、圧電素子1の電気的等価回路は容量
で代表され、一般に圧電素子1の厚さ方向の容量C1
比べて、分割電極2、2…間の容量C2 は小さいため、
隣接する電極2、2…間の電位差は、印加電圧に近い値
となる。従って、圧電素子1の耐電圧に近い電圧で駆動
する場合には、隣接する分割電極2、2…間の間隔も、
素子厚と同じ幅が必要になる。
When a high voltage pulse is applied between the lower common electrode 3 and the upper divided electrode 2, the adjacent divided electrodes 2,
A potential difference also occurs between 2 ... The equivalent electric circuit of the electrode division portion is shown in FIG. 11. The electric equivalent circuit of the piezoelectric element 1 is represented by a capacitance, and in general, compared with the capacitance C 1 in the thickness direction of the piezoelectric element 1, the divided electrodes 2, 2, ... Since the capacitance C 2 between them is small,
The potential difference between the adjacent electrodes 2, 2 ... Has a value close to the applied voltage. Therefore, when driving at a voltage close to the withstand voltage of the piezoelectric element 1, the interval between the adjacent divided electrodes 2, 2, ...
The same width as the element thickness is required.

【0018】図10は、上記したような電極削除部9の
幅を 4mmとした場合の電極状態を模式的に示している
が、外周側の分割線rの間隔が狭い領域では、分割電極
2の面積がかなり小さなものとなってしまう。印加電圧
を下げれば、電極削除部9の幅も狭くできるが、結石破
砕等のように強力超音波を発生させるためには、高電圧
の印加が必要である。このような電極状態では、圧電素
子1の実質的な駆動領域が減少し、結果として焦点での
音圧が小さくなる。
FIG. 10 schematically shows an electrode state in the case where the width of the electrode removing portion 9 is 4 mm as described above. The area will be quite small. If the applied voltage is lowered, the width of the electrode removing portion 9 can be narrowed, but it is necessary to apply a high voltage in order to generate strong ultrasonic waves such as calculus breaking. In such an electrode state, the substantial drive area of the piezoelectric element 1 is reduced, and as a result, the sound pressure at the focus is reduced.

【0019】これに対して、図1に示した実施例の超音
波送波器においては、素子分割線rに沿って分割溝10
をそれぞれ形成すると共に、これら各分割溝10内に圧
電素子1よりも絶縁耐圧の高い高絶縁性材料11を、電
極2の表面から盛上るように埋め込むことによって、上
部電極(駆動電極)2を分割している。
On the other hand, in the ultrasonic transmitter of the embodiment shown in FIG. 1, the dividing groove 10 is formed along the element dividing line r.
And a high insulating material 11 having a higher withstand voltage than the piezoelectric element 1 is embedded in each of the dividing grooves 10 so as to rise from the surface of the electrode 2 to form the upper electrode (driving electrode) 2. It is divided.

【0020】上記分割溝10の形状としては、図2に示
すように、まず溝幅wは高絶縁性材料11が印加される
駆動電圧に十分に耐え得る幅とすればよく、高絶縁性材
料11の絶縁破壊電圧をakV/mm 、印加電圧をxkVとし
た場合、安全係数を見込んで2x/amm以上とすること
が好ましい。具体的には、例えばシリコーンゴム等の高
絶縁性材料は、 20kV/mm程度の絶縁破壊電圧を有してい
るため、図10に示したアニュラーアレイと同寸法のも
の(直径=100mm、厚さ=4mm)を想定した場合、溝10の
幅(電極間隔)wは、安全係数を見込んでも 1mmとれば
十分である。
As for the shape of the dividing groove 10, as shown in FIG. 2, first, the groove width w may be a width that can sufficiently withstand the driving voltage applied to the highly insulating material 11. When the dielectric breakdown voltage of 11 is akV / mm 2 and the applied voltage is xkV, it is preferable to set it to 2 × / a mm or more in consideration of the safety factor. Specifically, for example, a highly insulating material such as silicone rubber has a breakdown voltage of about 20 kV / mm, and therefore has the same size as the annular array shown in FIG. 10 (diameter = 100 mm, thickness = 4 mm), the width w (electrode interval) w of the groove 10 should be 1 mm even if the safety factor is taken into consideration.

【0021】また、分割溝10の深さdは、駆動電圧に
より圧電素子材料が絶縁破壊を起こす距離以上に、溝表
面の最短パス長が設定されていればよく、圧電材料の絶
縁破壊電圧をbkV/mm 、印加電圧をxkVとした場合、安
全係数を見込んで溝表面の最短パス長が 2x/bmm以上
となるような溝深さ、すなわち( 2x/b− 2x/a)
/2mm 以上の深さとすることが好ましい。図10に示し
たアニュラーアレイと同寸法のものを想定した場合、溝
表面のパス長は、素子厚さの 4mm以上とれば問題なく、
よって分割溝10の深さdは 1.5mm程度にすればよい。
Further, the depth d of the dividing groove 10 may be set so that the shortest path length of the groove surface is set to be equal to or longer than the distance at which the piezoelectric element material causes dielectric breakdown by the driving voltage, and the dielectric breakdown voltage of the piezoelectric material is set. Groove depth where the shortest path length on the groove surface is 2x / bmm or more, that is, (2x / b-2x / a), in consideration of the safety factor, when bkV / mm and applied voltage are xkV.
It is preferable that the depth is not less than / 2 mm. Assuming the same size as the annular array shown in FIG. 10, there is no problem if the path length on the groove surface is 4 mm or more of the element thickness.
Therefore, the depth d of the dividing groove 10 may be about 1.5 mm.

【0022】なお、分割溝10の深さが深くなると、厚
さに対する幅の比が小さい外周側の素子は、幅方向の共
振の影響が現れるが、分割溝10の深さが圧電素子1の
厚さの半分程度であれば、その影響は小さい。さらに、
分割溝10を埋める高絶縁性材料として、硬度の高い
(硬い)材料を用いると、幅振動の影響を低減できる。
また逆に、隣接する各圧電振動子4間の音響的な独立性
が要求されるとき等は、深い溝を形成したり、あるいは
分割溝10を圧電素子1の下面側まで延長し、各圧電振
動子4の圧電素子部分を完全に独立させることも可能で
ある。このような場合には、高絶縁性材料として柔軟性
を有するゴム状材料を用いると効果的である。
As the depth of the dividing groove 10 becomes deeper, the element on the outer peripheral side having a smaller width to thickness ratio is affected by resonance in the width direction, but the depth of the dividing groove 10 is smaller than that of the piezoelectric element 1. If it is about half the thickness, the effect is small. further,
When a material having high hardness (hardness) is used as the highly insulating material filling the dividing groove 10, the influence of width vibration can be reduced.
On the contrary, when acoustic independence between the adjacent piezoelectric vibrators 4 is required, a deep groove may be formed, or the dividing groove 10 may be extended to the lower surface side of the piezoelectric element 1 so that each piezoelectric element 4 is formed. It is also possible to completely separate the piezoelectric element portion of the vibrator 4. In such a case, it is effective to use a flexible rubber-like material as the highly insulating material.

【0023】また、分割溝10内に充填する高絶縁性材
料11は、各分割電極2の端部まで覆い、電極面を越え
て盛上るように形成することが好ましい。これは、高絶
縁性材料11が電極面と同一面までしか埋められていな
いと、空気の絶縁破壊により高絶縁性材料11の表面を
パスする放電路が形成され、この部分で絶縁破壊を生じ
る可能性があるためである。ここで、空気の絶縁破壊電
圧は3kV/mm程度であるが、安全を見込んで1kV/mm程度に
制限し、露出された電極から隣接素子の露出電極までの
高絶縁性材料の最短表面パス長が制限内におさまるよう
に、高絶縁性材料11の盛上り高さhを設定すればよ
い。上記高絶縁性材料11としては、上述したシリコー
ンゴムに限らず、圧電素子材料より絶縁耐圧が高ければ
各種の絶縁材料を用いることができ、例えば接着用のエ
ポキシ樹脂等を用いることが可能である。
Further, it is preferable that the highly insulating material 11 with which the divided grooves 10 are filled is formed so as to cover the end portions of the divided electrodes 2 and rise over the electrode surface. This is because if the high-insulating material 11 is filled up to the same surface as the electrode surface, a discharge path that passes through the surface of the high-insulating material 11 is formed due to dielectric breakdown of air, and dielectric breakdown occurs at this portion. This is because there is a possibility. Here, the dielectric breakdown voltage of air is about 3 kV / mm, but for safety, it is limited to about 1 kV / mm, and the shortest surface path length of the highly insulating material from the exposed electrode to the exposed electrode of the adjacent element. The rising height h of the high-insulating material 11 may be set so that is within the limit. The highly insulating material 11 is not limited to the above-mentioned silicone rubber, and various insulating materials can be used as long as the withstand voltage is higher than that of the piezoelectric element material. For example, an epoxy resin for adhesion can be used. .

【0024】図1と図10とを比較して明らかなよう
に、この実施例によるアニュラーアレイ型の超音波送波
器においては、分割幅(具体的には溝10の幅w)を十
分に小さくすることができるため、外周側の分割線の間
隔が狭い領域においても、駆動電極2(例えば2aや2
b)の面積を充分に大きく設定することが可能となる。
よって、焦点域での音圧低下の問題はほとんど無視する
ことができ、出力効率の良好な分割駆動タイプの超音波
送波器が実現できる。
As is apparent from a comparison between FIG. 1 and FIG. 10, the division width (specifically, the width w of the groove 10) is sufficiently large in the annular array type ultrasonic wave transmitter according to this embodiment. Since it can be made small, even in the region where the distance between the dividing lines on the outer peripheral side is small, the drive electrodes 2 (for example, 2a and 2
It is possible to set the area of b) sufficiently large.
Therefore, the problem of sound pressure drop in the focal region can be almost ignored, and a split drive type ultrasonic wave transmitter with good output efficiency can be realized.

【0025】上述したようなアニュラーアレイ型超音波
送波器は、リング状に成形した圧電素子、もしくはそれ
らをさらに幾つかに分割成形した圧電素子を組合せて構
成することも可能である。
The above-mentioned annular array type ultrasonic wave transmitter can also be constructed by combining a ring-shaped piezoelectric element or a piezoelectric element obtained by dividing them into several pieces.

【0026】このような場合には、例えば図3に示すよ
うに、まず各リング状圧電素子12、12…の両主面
に、それぞれ電極13、14を形成する。そして、これ
らの電極13、14をそれぞれ有するリング状圧電素子
12、12…を接着剤11で接着する際に、接着剤11
の構成材料として、上述した実施例において溝内に充填
した高絶縁性材料と同様な特性を有するものを使用し、
接着剤層11の幅が上述した溝と同等となり、かつ接着
剤11が電極13の表面から盛上るように、接着剤11
の量を調整する。電極14は、共通に短絡してアースリ
ード7に接続し、また電極14の表面に音響整合層8を
形成する。この場合、音響整合層8と接着剤層11は、
同じ高絶縁性材料を用いることが好ましい。
In such a case, as shown in FIG. 3, for example, first, electrodes 13 and 14 are formed on both main surfaces of each ring-shaped piezoelectric element 12, 12 ... When the ring-shaped piezoelectric elements 12, 12 ... Having the electrodes 13 and 14 are bonded with the adhesive 11, the adhesive 11
As the constituent material of the above, one having the same characteristics as the highly insulating material filled in the groove in the above-mentioned embodiment is used,
The width of the adhesive layer 11 becomes the same as the groove described above, and the adhesive 11 is raised so as to rise from the surface of the electrode 13.
Adjust the amount of. The electrodes 14 are commonly short-circuited and connected to the ground lead 7, and the acoustic matching layer 8 is formed on the surface of the electrodes 14. In this case, the acoustic matching layer 8 and the adhesive layer 11 are
It is preferable to use the same highly insulating material.

【0027】このようにして、リング状圧電素子12を
アニュラーアレイとして組立てることによって、上述し
た実施例と同様に、分割幅(具体的には接着剤層11の
幅)を十分に小さくすることができ、電極13、14の
面積を充分に大きく設定することが可能となる。リング
状圧電素子12をさらに半径方向に分割するような場合
も同様である。
As described above, by assembling the ring-shaped piezoelectric element 12 as an annular array, the division width (specifically, the width of the adhesive layer 11) can be made sufficiently small as in the above-described embodiment. Therefore, the areas of the electrodes 13 and 14 can be set sufficiently large. The same applies to the case where the ring-shaped piezoelectric element 12 is further divided in the radial direction.

【0028】上記実施例のアニュラーアレイにおいて
は、圧電素子12の両電極13、14が分割電極とな
る。また、接着剤層11の幅が分割溝と同等の作用を示
し、圧電素子12の一方の面から他方の面に到達する分
割溝と考えることができる。
In the annular array of the above embodiment, both electrodes 13 and 14 of the piezoelectric element 12 serve as divided electrodes. Further, the width of the adhesive layer 11 exhibits the same action as that of the dividing groove, and can be considered as a dividing groove which reaches from the one surface of the piezoelectric element 12 to the other surface.

【0029】なお、上記した実施例のように、リング状
に成形した圧電素子を組合せてアニュラーアレイを構成
した場合には、外周側の幅の狭いリング素子は厚さに対
する幅の比が小さくなるため、幅方向の共振周波数が悪
影響を及ぼすおそれがあるが、接着剤層11として硬度
の高い(硬い)材料を用いることにより、幅方向の共振
周波数を抑制することが可能となる。幅方向の共振に対
しては、図1に示した実施例のように、圧電素子1は一
体とし、一方の電極2のみを分割した超音波送波器の方
が有利である。
When the ring-shaped piezoelectric elements are combined to form an annular array as in the above-described embodiment, the ring element having a narrow outer peripheral side has a small width-to-thickness ratio. Therefore, the resonance frequency in the width direction may have an adverse effect, but by using a material having high hardness (hard) as the adhesive layer 11, it is possible to suppress the resonance frequency in the width direction. For resonance in the width direction, an ultrasonic wave transmitter in which the piezoelectric element 1 is integrated and only one electrode 2 is divided, as in the embodiment shown in FIG. 1, is more advantageous.

【0030】また、駆動回路の容量の関係で圧電素子を
分割する場合や、圧電素子をマトリクス状に配列させた
2次元アレイ(例えば図2に示すような分割線rを有す
るもの)の場合にも、図1または図3と同様な構造とす
ることで、分割領域を最少とし、放射エネルギーの低下
を抑制することができる。
Further, when the piezoelectric elements are divided due to the capacitance of the driving circuit, or the piezoelectric elements are arranged in a matrix.
Even in the case of a two-dimensional array (for example, one having a dividing line r as shown in FIG. 2), by making the structure similar to that of FIG. 1 or 3, the divided region is minimized and the reduction of radiant energy is suppressed. be able to.

【0031】次に、本発明の他の実施例について述べ
る。
Next, another embodiment of the present invention will be described.

【0032】図5は、本発明を適用した衝撃波発生用の
超音波送波器(特願平4-014086号参照)の構造を示す断
面図である。図5に示す超音波送波器は、圧電素子1の
裏面に、圧電素子1とほぼ等しい音響インピーダンスを
有し、かつ厚さと面積もほぼ等しい材料からなる背面素
子15を接着したものである。背面素子15は、通常、
圧電素子1と同一材料を用い、電圧印加で駆動しないよ
うに構成する。
FIG. 5 is a sectional view showing the structure of an ultrasonic wave transmitter for shock wave generation (see Japanese Patent Application No. 4-014086) to which the present invention is applied. In the ultrasonic wave transmitter shown in FIG. 5, a back surface element 15 made of a material having substantially the same acoustic impedance as the piezoelectric element 1 and having substantially the same thickness and area is bonded to the back surface of the piezoelectric element 1. The back element 15 is usually
The same material as that of the piezoelectric element 1 is used so that it is not driven by voltage application.

【0033】このように、背面素子15が圧電素子1と
同一材料、および絶縁材料の場合には、背面素子15の
片面に設けた電極16をもう一方の面に回し込み、背面
素子15の電極16を経由して、圧電素子1の各分割電
極2に電圧パルスをそれぞれ独立した駆動回路5から印
加する。この構造では、背面素子15には電位差が生じ
ないので,駆動されるのは圧電素子1のみである。背面
素子15として分極処理を施さないものを用いればなお
よい。背面素子15側の電極16は、表面全周に形成し
てもよいし、圧電素子1の駆動電極2に接続する微小領
域のみに形成してもよい。
As described above, when the back element 15 is made of the same material as the piezoelectric element 1 and an insulating material, the electrode 16 provided on one surface of the back element 15 is turned to the other surface to form the electrode of the back element 15. A voltage pulse is applied to each divided electrode 2 of the piezoelectric element 1 from each independent driving circuit 5 via 16. In this structure, since the back surface element 15 has no potential difference, only the piezoelectric element 1 is driven. It is more preferable to use the back element 15 that is not subjected to the polarization treatment. The electrode 16 on the back surface element 15 side may be formed on the entire circumference of the surface, or may be formed only on a minute area connected to the drive electrode 2 of the piezoelectric element 1.

【0034】上記した背面素子15は、圧電素子1と同
様に分割されている。図5では、圧電素子1および背面
素子15をそれぞれ 2分割した状態を示している。そし
て、これらの分割は、前述した実施例と同様に、圧電素
子1および背面素子15にそれぞれ分割溝10、17
を、分割部がなるべく小さくなるように形成する。圧電
素子1側の分割溝10は、前述した実施例と同様な条件
を満足するように形成するものとするが、背面素子15
側の分割溝17の幅は、少なくとも圧電素子1の分割溝
10の幅よりも大きく形成し、接着時の位置合せのズレ
により、隣接する電極16間の間隔が圧電素子1の電極
2間の間隔よりも狭まらないようにすることが好まし
い。分割溝10、17を埋める高絶縁性材料11は、 2
つの素子1、15を接着する接着剤でもよいし、また接
着後に別な高絶縁性材料を充填してもよい。
The back element 15 described above is divided similarly to the piezoelectric element 1. In FIG. 5, the piezoelectric element 1 and the back surface element 15 are each divided into two parts. Then, these are divided into the dividing grooves 10 and 17 in the piezoelectric element 1 and the back surface element 15, respectively, as in the above-described embodiment.
Is formed so that the divided portion is as small as possible. The division groove 10 on the piezoelectric element 1 side is formed so as to satisfy the same conditions as those of the above-described embodiment, but the back element 15 is formed.
The width of the divided groove 17 on the side is formed to be at least larger than the width of the divided groove 10 of the piezoelectric element 1, and the gap between the adjacent electrodes 16 causes a gap between the electrodes 2 of the piezoelectric element 1 due to misalignment during bonding. It is preferable not to be narrower than the interval. The high insulating material 11 filling the dividing grooves 10 and 17 is 2
An adhesive may be used to bond the two elements 1 and 15, or another highly insulating material may be filled after the bonding.

【0035】また、背面素子15が金属のように導電材
料の場合には、電極を形成する必要がなくなる。このよ
うな構造にすることで、圧電素子1の電極2からのリー
ド出しが容易にできる。図6は、背面素子15が導電材
料からなる場合を示しており、圧電素子1の分割溝10
の幅よりも、少なくとも広い幅で導電材料からなる背面
素子15を分断し、その間に高絶縁性材料11を充填す
ればよい。
If the back element 15 is made of a conductive material such as metal, it is not necessary to form an electrode. With such a structure, it is possible to easily lead out from the electrode 2 of the piezoelectric element 1. FIG. 6 shows a case where the back surface element 15 is made of a conductive material, and the dividing groove 10 of the piezoelectric element 1 is shown.
It is sufficient to divide the back element 15 made of a conductive material into a width at least wider than the width, and fill the highly insulating material 11 between them.

【0036】上述した各実施例のように、圧電素子1の
超音波反射面と反対側の面に、圧電素子1とほぼ等しい
音響インピーダンスを有する背面素子15を設けること
によって、素子破壊を防ぎつつ、衝撃波音圧を高めるこ
とが可能となる。
As in each of the above-mentioned embodiments, the back surface element 15 having an acoustic impedance substantially equal to that of the piezoelectric element 1 is provided on the surface of the piezoelectric element 1 on the side opposite to the ultrasonic reflection surface, thereby preventing the element from being destroyed. It is possible to increase the shock wave sound pressure.

【0037】次に、上記した背面素子を有する超音波送
波器で、アニュラーアレイを構成する場合について、図
7を参照して説明する。圧電素子1の分割は、図1と同
様に分割溝10を形成すると共に、分割溝10内に高絶
縁性材料11を充填することにより行う。また、絶縁材
料からなる背面素子15は、圧電素子1の溝位置に対応
する位置に、圧電素子1に形成した分割溝10より少な
くとも広い幅を有する分割溝17を形成し、同様に高絶
縁性材料11を充填する。
Next, a case of forming an annular array with the ultrasonic wave transmitter having the above-mentioned back surface element will be described with reference to FIG. The division of the piezoelectric element 1 is performed by forming the division groove 10 as in FIG. 1 and filling the division groove 10 with the highly insulating material 11. Further, the back surface element 15 made of an insulating material is formed with a dividing groove 17 having a width at least wider than that of the dividing groove 10 formed in the piezoelectric element 1 at a position corresponding to the groove position of the piezoelectric element 1, and also has a high insulating property. Fill with material 11.

【0038】背面素子15の電極16は、リング状に分
断されているため、回し込み構造では裏面に引き出せな
い。そのため、圧電素子1の分割電極2に接する側の背
面素子15の各電極16aから、背面素子15の裏面側
の電極16bに導通する導電路18を形成することによ
って、各リング状圧電振動子4から電極を引き出してい
る。図7(b)は、各リング状圧電振動子4の分割電極
2と電気的に接続した各導電路18の平面位置を、駆動
回路からのリード接続用電極16bが密接しないように
配置した場合を示している。
Since the electrode 16 of the back surface element 15 is divided in a ring shape, it cannot be drawn out to the back surface in the wrap-around structure. Therefore, by forming a conductive path 18 from each electrode 16a of the back element 15 on the side in contact with the divided electrode 2 of the piezoelectric element 1 to the electrode 16b on the back surface of the back element 15, each ring-shaped piezoelectric vibrator 4 is formed. The electrode is pulled out from. FIG. 7B shows a case where the plane positions of the conductive paths 18 electrically connected to the divided electrodes 2 of the ring-shaped piezoelectric vibrators 4 are arranged so that the lead connection electrodes 16b from the drive circuit do not come into close contact with each other. Is shown.

【0039】背面素子15を貫通する導電路18の形成
は、例えば圧電素子1と同材料の圧電セラミックスで背
面素子15を形成した場合には、所定位置にレーザー加
工やダイヤモンドドリル等により微小径の貫通孔を設
け、この貫通孔内に表面電極16bの形成と同様な銀ペ
ーストを流し、熱処理することで形成することができ
る。図4のように配列される 2次元アレイも同様な構成
で形成するこができる。
The conductive path 18 penetrating the back surface element 15 is formed at a predetermined position by laser processing or a diamond drill when the back surface element 15 is formed of piezoelectric ceramics of the same material as the piezoelectric element 1. It can be formed by providing a through hole, injecting the same silver paste as in the formation of the surface electrode 16b into the through hole, and performing a heat treatment. A two-dimensional array arranged as shown in FIG. 4 can be formed with the same structure.

【0040】また、図8は積層した圧電素子からなる超
音波送波器を分割構成する場合の構造を示している。 2
枚の圧電素子1を分極方向を対向させるように積層し、
接合面にはリード引き出しのために、金属薄板や複数の
金属ワイヤーからなる導電部材19を挟んで接着してい
る。 2枚の圧電素子1は、対応させて形成した分割溝1
0、10内に充填した高絶縁性材料11によって、 2つ
の領域にそれぞれ分割されている。積層した各圧電素子
1の露出している表面側の各電極3は、共通短絡してア
ースリード7に接続し、接合中央部から引き出した導電
部材19は信号リード5にそれぞれ接続して、図示を省
略した各駆動回路から駆動電圧を印加する。なお、超音
波放射面および反対側の面は、従来と同じ構成である。
Further, FIG. 8 shows a structure in the case where an ultrasonic wave transmitter composed of laminated piezoelectric elements is divided. 2
The piezoelectric elements 1 are laminated so that the polarization directions are opposed to each other,
A conductive member 19 made of a thin metal plate or a plurality of metal wires is sandwiched and adhered to the joint surface for lead extraction. The two piezoelectric elements 1 are divided grooves 1 correspondingly formed.
It is divided into two regions by the highly insulating material 11 filled in 0 and 10. The electrodes 3 on the exposed surface side of each of the laminated piezoelectric elements 1 are commonly short-circuited and connected to the ground lead 7, and the conductive members 19 drawn out from the central portion of the connection are connected to the signal leads 5, respectively, as illustrated. A drive voltage is applied from each drive circuit omitting. The ultrasonic wave emitting surface and the surface on the opposite side have the same structure as the conventional one.

【0041】このように構成した圧電素子は従来のもの
と比べ、全体の厚さが同じならば、共振数波数はほぼ同
じで、 2端子間に印加される電圧が同じであれば、素子
に印加される電界は 2倍となり、放射音圧を高くするこ
とができる。
In comparison with the conventional piezoelectric element, the thus constructed piezoelectric element has substantially the same resonance frequency and wave number if the entire thickness is the same, and if the voltage applied between the two terminals is the same, the element is The applied electric field doubles and the radiated sound pressure can be increased.

【0042】上記積層構造の超音波送波器でアニュラー
アレイを構成することは困難であるが、図9に示すよう
に、例えば円形振動子20を 4分割することは可能であ
る。図9においては、分割線rに沿って図8に示した積
層型超音波送波器と同様に分割溝を形成し、導電部材1
9はリード接続のために一部19aを圧電素子端より引
きだし、分割溝にはみ出さないように圧電素子間に挟ん
で接着している。
It is difficult to form an annular array with the ultrasonic wave transmitter having the above-mentioned laminated structure, but as shown in FIG. 9, for example, the circular vibrator 20 can be divided into four. In FIG. 9, a dividing groove is formed along the dividing line r in the same manner as in the laminated ultrasonic wave transmitter shown in FIG.
For the lead connection, a part 19a is pulled out from the end of the piezoelectric element, and is sandwiched and bonded between the piezoelectric elements so as not to protrude into the dividing groove.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波送
波器によれば、高電圧パルスで駆動される分割駆動タイ
プの超音波送波器において、超音波放射に対して無効部
となる分割部の領域を小さくし、実質的な駆動領域の減
少を抑制することが可能となる。よって、焦点域での音
圧の低下を極力抑えた、出力効率の良好な超音波送波器
を提供することができる。
As described above, according to the ultrasonic wave transmitter of the present invention, in the ultrasonic wave transmitter of the division drive type driven by the high voltage pulse, the ineffective portion is set against the ultrasonic wave radiation. It is possible to reduce the area of the divided portion and suppress the substantial reduction of the driving area. Therefore, it is possible to provide an ultrasonic wave transmitter having a good output efficiency, which suppresses a decrease in sound pressure in the focal region as much as possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例による超音波送波器の概略構
成を示す要部断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of essential parts showing a schematic configuration of an ultrasonic wave transmitter according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す超音波送波器の電極分割部を拡大し
て示す図である。
FIG. 2 is an enlarged view showing an electrode division portion of the ultrasonic wave transmitter shown in FIG.

【図3】本発明の他の実施例による振動子分割型の超音
波送波器の概略構成を示す要部断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of essential parts showing a schematic configuration of a transducer-divided ultrasonic wave transmitter according to another embodiment of the present invention.

【図4】2次元アレイ型の超音波送波器の概念を説明す
るための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the concept of a two-dimensional array type ultrasonic wave transmitter.

【図5】本発明の実施例による背面素子を有する超音波
送波器の概略構成を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a schematic configuration of an ultrasonic wave transmitter having a back surface element according to an embodiment of the present invention.

【図6】背面素子を有する超音波送波器の他の構成例を
示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another configuration example of an ultrasonic wave transmitter having a back surface element.

【図7】本発明の実施例による背面素子を有するアニュ
ラーアレイ型の超音波送波器の概略構成を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of an annular array type ultrasonic wave transmitter having a back surface element according to an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例による積層構造型の超音波送波
器の概略構成を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a laminated structure type ultrasonic wave transmitter according to an embodiment of the present invention.

【図9】積層構造型の超音波送波器の他の構成例を示す
平面図である。
FIG. 9 is a plan view showing another configuration example of a laminated structure type ultrasonic wave transmitter.

【図10】従来のアニュラーアレイの概略構成を示す図
である。
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional annular array.

【図11】超音波送波器における電極分割部の等価電気
回路を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an equivalent electric circuit of an electrode division unit in the ultrasonic wave transmitter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1………圧電素子 2………分割電極 3………共通電極 4………圧電振動子 5………駆動回路 10……分割溝 11……高絶縁性材料 1 ... Piezoelectric element 2 ... Divided electrode 3 ... Common electrode 4 ... Piezoelectric vibrator 5 ... Driving circuit 10 ... Divided groove 11 ... Highly insulating material

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 両面に電極を有する圧電素子の少なくと
も一方の電極を複数に分割して圧電振動子群を構成し、
これら各圧電振動子に駆動電源から高電圧パルスを印加
して強力超音波を発生させる超音波送波器において、 前記電極の分割は、前記電極の分割線に沿って、前記電
極表面から前記圧電素子内に少なくとも分割溝を形成す
ると共に、前記分割溝内に前記圧電素子よりも絶縁耐圧
の高い高絶縁性材料を一部が前記電極表面から盛上るよ
うに埋め込むことにより行われていること特徴とする超
音波送波器。
1. A piezoelectric vibrator group is configured by dividing at least one electrode of a piezoelectric element having electrodes on both sides into a plurality of parts,
In an ultrasonic wave transmitter that applies a high voltage pulse from a driving power supply to each of these piezoelectric vibrators to generate a strong ultrasonic wave, the electrodes are divided from the electrode surface along the division line of the electrodes to the piezoelectric element. At least a dividing groove is formed in the element, and a high insulating material having a higher withstand voltage than the piezoelectric element is embedded in the dividing groove so that a part thereof rises from the electrode surface. And ultrasonic wave transmitter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005169259A (en) * 2003-12-11 2005-06-30 Shigeki Toyama Production method of fine particle and apparatus therefor

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