JPS5875057A - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
- Publication number
- JPS5875057A JPS5875057A JP56174001A JP17400181A JPS5875057A JP S5875057 A JPS5875057 A JP S5875057A JP 56174001 A JP56174001 A JP 56174001A JP 17400181 A JP17400181 A JP 17400181A JP S5875057 A JPS5875057 A JP S5875057A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- piezoelectric material
- ultrasonic
- frequency
- transmitted
- Prior art date
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- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/24—Probes
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- 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】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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（１） 発明の技術分野
本発明は人体、或は金属等、検体の断層情報を得る装置
に適用される超音波探触子に関し“。
に適用される超音波探触子に関し“。
特に、同時に複数周波数の超音波信号を送信又は受信し
得る超音波探触子に関するものである。
得る超音波探触子に関するものである。
−（２）技術の背景
人体の断層診断或は金属探傷を行うために超音波信号を
利用することは一般に行われている。
利用することは一般に行われている。
こうした超音波信号を送受するものとして一般に探触子
が使用されている。
が使用されている。
一方、検体に対し、各々異る周波数の検数Ｏ超音波を送
受信して、検体を同時に種々の方向から観測する事、或
社、各周波数に対する検体の特性の周波数依存性を測定
する事が知られている。
受信して、検体を同時に種々の方向から観測する事、或
社、各周波数に対する検体の特性の周波数依存性を測定
する事が知られている。
（３）従来技術と問題点
従来、こうした超音波装置に使用される探触子は、超音
波周波数を動作周波数とする単一の一圧電素子と、検体
と圧電素子との閏の音響インピーダンスを整合する整合
層と、裏面に送出される超音波信号を吸収するため、単
一の圧電素子の裏面に配置されるバッキング等で構成さ
れてｈる〇 しかしながら、こうしえ従来の単一層の圧電素子を持つ
探触子鉱同−位置から同時に異る周波数の超音波信号を
送受信できない欠点を有している。
波周波数を動作周波数とする単一の一圧電素子と、検体
と圧電素子との閏の音響インピーダンスを整合する整合
層と、裏面に送出される超音波信号を吸収するため、単
一の圧電素子の裏面に配置されるバッキング等で構成さ
れてｈる〇 しかしながら、こうしえ従来の単一層の圧電素子を持つ
探触子鉱同−位置から同時に異る周波数の超音波信号を
送受信できない欠点を有している。
一方、１つの探触子に有機圧電素子と無機圧電素子を積
層し、この欠点を解決する試みもなされているが、各、
圧電素子で送受され得る信号が乱れ１時間分解能が十分
とれないという欠点を有している。
層し、この欠点を解決する試みもなされているが、各、
圧電素子で送受され得る信号が乱れ１時間分解能が十分
とれないという欠点を有している。
即ち、有機圧電材の音響インピーダンスは。
無機圧電材のそれよにはるかに小さい事、これら各圧電
材を積層した鳩舎、有機圧電材は、厚みが波長の１／４
となる周波数において共振する。所謂λ／４共振とな）
、無機圧電材社、λ／２共振を起こす事が従来より知ら
れている。このため積層した各圧電材によって超音波信
号を送受する場合、有機圧電材の送受する超音波信号に
対し、無機圧電材が、共振するという問題点及び、無機
圧電材の送受する超音波信号に対し。
材を積層した鳩舎、有機圧電材は、厚みが波長の１／４
となる周波数において共振する。所謂λ／４共振とな）
、無機圧電材社、λ／２共振を起こす事が従来より知ら
れている。このため積層した各圧電材によって超音波信
号を送受する場合、有機圧電材の送受する超音波信号に
対し、無機圧電材が、共振するという問題点及び、無機
圧電材の送受する超音波信号に対し。
有機圧電材が共振するという問題点を有する。
しか４．この場合、一方の共振に、他方の共振が重な多
信号の再生時に悪影響を及埋すだ砂でなく、結果として
帯域を狭め、パルス継続時間を長くシ１時間分解能を□
′悪くするという欠点を有している。
信号の再生時に悪影響を及埋すだ砂でなく、結果として
帯域を狭め、パルス継続時間を長くシ１時間分解能を□
′悪くするという欠点を有している。
特に、有機圧電材から送信する際有機圧電材の送受帯域
が広いため、この影響が顕著に現われ、無機圧電材のλ
／２共振、およびその整数倍の周波数位置で、送受信感
度が悪化する。まえ、これを防ぐ手法として、バッキン
グ材の音響インピーダンスを高め、無機圧電材の音響イ
ンピーダンスと同＠度にすることによシ、無機圧電材を
バッキング材としする手法も考え１られる０ 有機圧電材から送受信の時間分解能を嵐好にできるもの
の、無機圧電体から送受信する時。
が広いため、この影響が顕著に現われ、無機圧電材のλ
／２共振、およびその整数倍の周波数位置で、送受信感
度が悪化する。まえ、これを防ぐ手法として、バッキン
グ材の音響インピーダンスを高め、無機圧電材の音響イ
ンピーダンスと同＠度にすることによシ、無機圧電材を
バッキング材としする手法も考え１られる０ 有機圧電材から送受信の時間分解能を嵐好にできるもの
の、無機圧電体から送受信する時。
有機圧電体の厚みによる共振のための時間分解能の悪さ
れ、依然として残る。さらに、バッキング材の音響イン
ピーダンスを高めたことによシ、結果として無機圧電材
の音響パワーを、裏面に逃がす事とな）、無機圧電材の
送受信感度が大φに低下する。
れ、依然として残る。さらに、バッキング材の音響イン
ピーダンスを高めたことによシ、結果として無機圧電材
の音響パワーを、裏面に逃がす事とな）、無機圧電材の
送受信感度が大φに低下する。
（４） 発明の目的
本発明の目的Ｗ、同時に、同一位置より超音波を送受で
き、且つ、感度を低下させずに９時間分解能を向上でき
る探触子を提供することにある。
き、且つ、感度を低下させずに９時間分解能を向上でき
る探触子を提供することにある。
（５）発明の構成
上記目的を達成するため９本発明で線１時間分解能は、
探触子から得られる超音波信号の波数に依存し、波数差
が少なく、且つ、規定の信号に対し、各圧電素子から受
信される波数の絶対値の低い領域であれば時間分解能が
向上される事を利用したものである０即ち単に９両圧電
素子の動作周波数の比を規定するだけで、これら９時間
分解能が向上する事を発見したものである。
探触子から得られる超音波信号の波数に依存し、波数差
が少なく、且つ、規定の信号に対し、各圧電素子から受
信される波数の絶対値の低い領域であれば時間分解能が
向上される事を利用したものである０即ち単に９両圧電
素子の動作周波数の比を規定するだけで、これら９時間
分解能が向上する事を発見したものである。
従って９本発明によれば、バッキング材の音響インピー
ダンス社、単一層の圧電素子のバッキング材と同じもの
を利用でき、感度は低下せず、ま丸缶々の圧電素子の波
数差が少＆％／’ｍ領域を使用するので均一化された特
性で超音波を送受でき、しかも、波数の絶対値が少ない
領域であるので１時間分解能を向上できるという効果を
奏し得るものである。
ダンス社、単一層の圧電素子のバッキング材と同じもの
を利用でき、感度は低下せず、ま丸缶々の圧電素子の波
数差が少＆％／’ｍ領域を使用するので均一化された特
性で超音波を送受でき、しかも、波数の絶対値が少ない
領域であるので１時間分解能を向上できるという効果を
奏し得るものである。
（６） 発明の実施例
以下本発明を実施例を基に詳述する。
第１図は本発明の一実施例の探触子の断面図である。
図中ＩＦｉ探触子、１０社検体、１１．１２゜１３紘電
極、２，３は圧電材料、４社バッキング材である６ 電極、１１．１２．１３は１図示されない送信駆動回路
、受（Ｉｌｌ路に接続される。ま九圧電材２及び３は、
検体ｌＯの音響インピーダンスが低い点を考慮し、検体
ｌＯ側に、音響インピーダンスの低い有機圧電材２９例
えばＰ Ｕ Ｆ ！が、その後側に、ＰＺＴ等の無機圧
電材３が配置され、更に各々異る中心周波数で動作する
如く、されている。
極、２，３は圧電材料、４社バッキング材である６ 電極、１１．１２．１３は１図示されない送信駆動回路
、受（Ｉｌｌ路に接続される。ま九圧電材２及び３は、
検体ｌＯの音響インピーダンスが低い点を考慮し、検体
ｌＯ側に、音響インピーダンスの低い有機圧電材２９例
えばＰ Ｕ Ｆ ！が、その後側に、ＰＺＴ等の無機圧
電材３が配置され、更に各々異る中心周波数で動作する
如く、されている。
検体１０に超音波信号を送出する場合、電極１１．１２
間及び／又祉、電極１１−１２間にインパルス等、超音
波の周献数帯域の信号成分を有する信号を印加する。こ
れに′よ如圧電素子２．３は超音波信号を発生する。こ
の超音波信号は、検体１０側及びバッキング材４側に送
出され、バッキング材４側に送信され九超音波信号は、
バッキング材４によシ吸収減衰される。
間及び／又祉、電極１１−１２間にインパルス等、超音
波の周献数帯域の信号成分を有する信号を印加する。こ
れに′よ如圧電素子２．３は超音波信号を発生する。こ
の超音波信号は、検体１０側及びバッキング材４側に送
出され、バッキング材４側に送信され九超音波信号は、
バッキング材４によシ吸収減衰される。
一方、検体１０側に送出された各々異る中心周波数の超
音波信号は、検体内部の青畳的な境界面（断層）にて反
射、散乱される。反射、散乱された超音波が探触子１に
入射すると、各圧電材断を挾む電極間に電気信号（受信
信号）が発生する。各電極間に発生する電気信号は、各
々測定器１分析器等に供給される。
音波信号は、検体内部の青畳的な境界面（断層）にて反
射、散乱される。反射、散乱された超音波が探触子１に
入射すると、各圧電材断を挾む電極間に電気信号（受信
信号）が発生する。各電極間に発生する電気信号は、各
々測定器１分析器等に供給される。
第２図〜第７図は探触子の周波数−ゲイン特性図であり
、圧電素子の送受信感度を示している０ を使用した場合の感度を、集線は有機圧電材２としてＰ
ＶＦ、を使用した場合の感度を示す。
、圧電素子の送受信感度を示している０ を使用した場合の感度を、集線は有機圧電材２としてＰ
ＶＦ、を使用した場合の感度を示す。
また同図において横軸は周波数（ＭＨ２）。
縦軸はゲイン（ｄＢ）を示し、１！に、第２ＦｊＡ〜第
７図は、各々無機圧電材の動作周波数を。
７図は、各々無機圧電材の動作周波数を。
２．５ＭＨ２に固定しておき、各ｐｖｐｔの動作周波数
を、ＰＶＦ、の厚さを１式（周波数）冨２図）、２．．
５ＭＨ２（第３図）、３．７５ＭＨｚ（第４図）、５Ｍ
Ｈ２（第５図）、７．５ＭＨ２（第６図）、０．６２５
ＭＨ２（第７１）と変化させた際の各圧電材の感度を示
す。
を、ＰＶＦ、の厚さを１式（周波数）冨２図）、２．．
５ＭＨ２（第３図）、３．７５ＭＨｚ（第４図）、５Ｍ
Ｈ２（第５図）、７．５ＭＨ２（第６図）、０．６２５
ＭＨ２（第７１）と変化させた際の各圧電材の感度を示
す。
ここで各図を検討する。
第２図について。
・本探触子であるとＰＶＦ、の動作周波数である１、２
５ＭＨ２及び、その害数倍の位置（３，７５ＭＨ２，６
，２５ＭＨ２，８ＭＨｚ、 ・ ）に有機圧電材の感度
が存在する。
５ＭＨ２及び、その害数倍の位置（３，７５ＭＨ２，６
，２５ＭＨ２，８ＭＨｚ、 ・ ）に有機圧電材の感度
が存在する。
Ｏ同様に、ＰＺＴＯ動作周波数２．５ＭＨ２゜＾Ｎ妓７
．５ＭＨ２近辺に感度の高い領域が存在する。
．５ＭＨ２近辺に感度の高い領域が存在する。
０ＰＺＴの動作周波数２．５ Ｍ Ｈ２周辺の感度分布
がＰＶＦの動作周波数、及びその高調波周波数位置近傍
で乱れている。
がＰＶＦの動作周波数、及びその高調波周波数位置近傍
で乱れている。
第３図について。
−ＰＶＦＩの動作周波数及び高調練周波数近傍の感度分
布が不均一であＪ）、ＰＺＴＯ動作周波数に影響され、
感度の谷を作っている０ 以下第４図〜第７図共同様に、一方の圧電材も共振周波
数、（動作周波数、高調波周波数）が、他方の感度に悪
影響を及ばずことが判る。
布が不均一であＪ）、ＰＺＴＯ動作周波数に影響され、
感度の谷を作っている０ 以下第４図〜第７図共同様に、一方の圧電材も共振周波
数、（動作周波数、高調波周波数）が、他方の感度に悪
影響を及ばずことが判る。
第８図は動作周波数比−波Ｊ１４＄性である。
図中横軸は１次式で示す周波数比Ｋを示すＯＫ ＝Ｐ
Ｖ Ｆ ＊の動作周波数／ＰＺＴの動作周波数、を九、
縦軸は、受信信号の最大振巾の１／１Ｇ（−２０ｄＢ）
以上の波の数を示す０同図の測定条件として、第１図に
訃ける各圧電素子として音響インピーダンスｔＯＸ１０
＠峠７７１” ” Ｓ ＊音速２２６０ｍ／８．厚み０
．２２ＯｆＩＩＩＩＭの有機圧電材Ｐ Ｖ Ｆ ＊と。
Ｖ Ｆ ＊の動作周波数／ＰＺＴの動作周波数、を九、
縦軸は、受信信号の最大振巾の１／１Ｇ（−２０ｄＢ）
以上の波の数を示す０同図の測定条件として、第１図に
訃ける各圧電素子として音響インピーダンスｔＯＸ１０
＠峠７７１” ” Ｓ ＊音速２２６０ｍ／８．厚み０
．２２ＯｆＩＩＩＩＭの有機圧電材Ｐ Ｖ Ｆ ＊と。
音響インピーダンス３２．０Ｘ１０＠匈／♂・Ｓ。
音速４３００ｍ／８であシ、厚さが周波数ｆに応じ１次
式ｆ＝４３００（ｍ／８）／２Ｘ（厚さ〕で決まる無機
圧電材ＰＺＴと、を使用し。
式ｆ＝４３００（ｍ／８）／２Ｘ（厚さ〕で決まる無機
圧電材ＰＺＴと、を使用し。
バッキング材としてタングステン粉入りエポキシ樹脂（
音響インピーダンス １０．０Ｘ１０’（ｋｌ ／ ｍ
”・Ｓ））を、各電極として金をメッキしたものを条件
とした。
音響インピーダンス １０．０Ｘ１０’（ｋｌ ／ ｍ
”・Ｓ））を、各電極として金をメッキしたものを条件
とした。
更に、動作信号として、２周期（２波分）のサイン波（
ｓｉｎ ｗａｖｅ ）を使用した。
ｓｉｎ ｗａｖｅ ）を使用した。
ここで同図について検討する。
有機圧電材ＰＶＦ、の波数は、 Ｐ Ｖ Ｆ ｔの動作
周波数が、ＰＺＴの動作周波数より大きい。
周波数が、ＰＺＴの動作周波数より大きい。
即ち９周波数比Ｋが値１より小さい場合少なく。
逆に、値ｌよ）増加すると大きくなる。
特に特徴的な点は、ＰＶＦ＊と、ＰＺＴとの周波数が一
致、即ち比ｋが値１１＃となる地点で。
致、即ち比ｋが値１１＃となる地点で。
一旦極大点を持ち、比Ｋが値Ｊ４＃近辺で、極小点を有
する。３次−纏に類似することである０また無機圧電材
の波数は、比Ｋが、値１１＃の所で、最小点を持ってい
る。
する。３次−纏に類似することである０また無機圧電材
の波数は、比Ｋが、値１１＃の所で、最小点を持ってい
る。
更に各々の圧電材の極大値、最少値を持つ比Ｋが、１．
０の各圧電材の波数の差は、２．５個である。
０の各圧電材の波数の差は、２．５個である。
従って、各圧電材の比Ｋを０．４〜２．４０範囲とする
と、各圧電材の波数は少なく、且つ、少なくとも、２．
５個の範囲に抑制でき、各圧電素子の時間分解能を均一
にできる。
と、各圧電材の波数は少なく、且つ、少なくとも、２．
５個の範囲に抑制でき、各圧電素子の時間分解能を均一
にできる。
比Ｋｉｔ更に好ましくは１両者の波数が６．５以下とな
る値０．５〜２．０の範囲においては２両圧電素子で送
受できる信号の波数を極めて少なくてきる。
る値０．５〜２．０の範囲においては２両圧電素子で送
受できる信号の波数を極めて少なくてきる。
（７）発明の効果
以上、記載し丸裸に本発明によれば、無機圧電材及び有
機圧電材の波数が少ない領域に選定しているので、少な
い波数、従って短い信号のみで、超音波信号を検出でき
時間各号解能が向上する。
機圧電材の波数が少ない領域に選定しているので、少な
い波数、従って短い信号のみで、超音波信号を検出でき
時間各号解能が向上する。
ま九両圧電素子の波数をほは均一にできるから１両者に
ほぼ均一な時間分解能を持九せることがてきる。
ほぼ均一な時間分解能を持九せることがてきる。
しかも、バッキング材を無機圧電材と同一のインピーダ
ンスとせず、無機圧電材より低い音ない。
ンスとせず、無機圧電材より低い音ない。
という種々の・効果を奏し得る。
第１図は９本発明の一実施例の探触子の断面図。
Ｊｉ２図〜第７図は９本発明の実施例の周波数、利得特
性を示す図。 第８図は９本発明の一実施例の探触子による周波数比対
波数特性を示す。 図中、１０は検体、２は有機圧電材、３は無機圧電材、
４はバッキング材であ南。
性を示す図。 第８図は９本発明の一実施例の探触子による周波数比対
波数特性を示す。 図中、１０は検体、２は有機圧電材、３は無機圧電材、
４はバッキング材であ南。
Claims (1)
- （１）検体に対し、超音波信号を送信又は受信する超音
波探触子において。 無機圧電材と、＃無機圧電材より検体側に積層され九有
磯圧電材とを有するとともに無機圧電材の動作ｌｉｉ皺
数の０．４倍〜２．４倍の周波数Ｏ関に該有機圧電材の
動作周波数が位置するものであることを特徴とする超音
波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56174001A JPS5875057A (ja) | 1981-10-30 | 1981-10-30 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56174001A JPS5875057A (ja) | 1981-10-30 | 1981-10-30 | 超音波探触子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5875057A true JPS5875057A (ja) | 1983-05-06 |
| JPH0534880B2 JPH0534880B2 (ja) | 1993-05-25 |
Family
ID=15970907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56174001A Granted JPS5875057A (ja) | 1981-10-30 | 1981-10-30 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5875057A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60194700A (ja) * | 1984-03-16 | 1985-10-03 | Toshiba Corp | 超音波探触子 |
| JPS6241643A (ja) * | 1985-08-19 | 1987-02-23 | 横河メディカルシステム株式会社 | 複合周波超音波診断装置 |
| JP2003531649A (ja) * | 2000-02-23 | 2003-10-28 | アキューソン コーポレイション | 調波画像化のための超音波変換器システム及び方法 |
| JP2008042611A (ja) * | 2006-08-08 | 2008-02-21 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | 超音波探触子の製造方法 |
-
1981
- 1981-10-30 JP JP56174001A patent/JPS5875057A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60194700A (ja) * | 1984-03-16 | 1985-10-03 | Toshiba Corp | 超音波探触子 |
| JPS6241643A (ja) * | 1985-08-19 | 1987-02-23 | 横河メディカルシステム株式会社 | 複合周波超音波診断装置 |
| JP2003531649A (ja) * | 2000-02-23 | 2003-10-28 | アキューソン コーポレイション | 調波画像化のための超音波変換器システム及び方法 |
| JP2008042611A (ja) * | 2006-08-08 | 2008-02-21 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | 超音波探触子の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0534880B2 (ja) | 1993-05-25 |
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