JPS60113598A - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
- Publication number
- JPS60113598A JPS60113598A JP22095883A JP22095883A JPS60113598A JP S60113598 A JPS60113598 A JP S60113598A JP 22095883 A JP22095883 A JP 22095883A JP 22095883 A JP22095883 A JP 22095883A JP S60113598 A JPS60113598 A JP S60113598A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrator
- ultrasonic wave
- acoustic impedance
- probe
- density
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (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】
本発明は有機圧電フィルムを用いた超音波探触子に係り
、特に複数の通過帯域を有し、こ扛ら複数通過帯域の和
が実効的に広帯域特性実現する医用超音波探触子に関す
るものである。
、特に複数の通過帯域を有し、こ扛ら複数通過帯域の和
が実効的に広帯域特性実現する医用超音波探触子に関す
るものである。
超音波診断装置では２〜１０ ＭＨｚ帯の超音波信号が
使用され、柚検体でおる人体に周波数成分の異なる複数
の超音波パルスを超音波探触子で送受信し、適当な信号
処理を受けた後、超音波断層像を得ている。
使用され、柚検体でおる人体に周波数成分の異なる複数
の超音波パルスを超音波探触子で送受信し、適当な信号
処理を受けた後、超音波断層像を得ている。
このため超音波探触子に関して極めて広い帯域通過特性
を有するものか、あるいは探触子に複数の通過帯域を持
たせて、実効的に極めて周波数帯域幅を広くしたものか
要求される。
を有するものか、あるいは探触子に複数の通過帯域を持
たせて、実効的に極めて周波数帯域幅を広くしたものか
要求される。
従来このような超音波診断装置に使用される探触子は、
ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）０３系あるいはｐｂＴｉ０３系圧電
セラミックスからなる圧！、素子と、被検体と圧電素子
との間の音響インピーダンスを整合する整合層と圧電素
子裏面に配置されるバッキング等から構成されている。
ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）０３系あるいはｐｂＴｉ０３系圧電
セラミックスからなる圧！、素子と、被検体と圧電素子
との間の音響インピーダンスを整合する整合層と圧電素
子裏面に配置されるバッキング等から構成されている。
しかしながらこの圧電セラミックスを電気音響交換手段
とした超音波探触子においては、電気音響変換効率は大
きいが、人体及び水などとの音物整合性が悪く、そのた
め周波数帯域幅が狭いという欠点がある。
とした超音波探触子においては、電気音響変換効率は大
きいが、人体及び水などとの音物整合性が悪く、そのた
め周波数帯域幅が狭いという欠点がある。
このような欠点を解消するために、第１図に示すような
圧電セラミック振動子１ｏとポリフッ化ビニリデン（Ｐ
ＶＩ）Ｆ’）などの有機圧電材でできた振動子１１を厚
さ方向に重ね合せた探触子が提案されている。
圧電セラミック振動子１ｏとポリフッ化ビニリデン（Ｐ
ＶＩ）Ｆ’）などの有機圧電材でできた振動子１１を厚
さ方向に重ね合せた探触子が提案されている。
第１図においては１５はバッキングであり、圧電セラミ
ック振動子１ｏの後方に抜は出た超音波を吸収する役割
をもつ仙に、探触子自身の支持も兼ねている。また１、
２ 、１３ 、及び１４は送、受信電極を示す。
ック振動子１ｏの後方に抜は出た超音波を吸収する役割
をもつ仙に、探触子自身の支持も兼ねている。また１、
２ 、１３ 、及び１４は送、受信電極を示す。
この場合、振動子１ｏけ２分の１波長共振を行い、振］
１＋子】１は圧電セラミックスの音響インピーダンス密
度が有機圧電材料のそれに比べて極めて大きい理由によ
り、４分の１波長共振を行い、各振動子１０．１１の共
振周波数を大幅に異ならせ二つの通過域を実現させてい
る。
１＋子】１は圧電セラミックスの音響インピーダンス密
度が有機圧電材料のそれに比べて極めて大きい理由によ
り、４分の１波長共振を行い、各振動子１０．１１の共
振周波数を大幅に異ならせ二つの通過域を実現させてい
る。
しかしながら、振動子１ｏで超音波を励振し、被検体１
６に超音波を送、受波する場合、振動子１０と振動子１
１の共振周波数が大幅に異っているため、換言すれば振
動子１１が振動１０の共振周波数に対して４分の１波長
から大幅にすれているため音響インピーダンス整合性が
特に優れているとは認められない。
６に超音波を送、受波する場合、振動子１０と振動子１
１の共振周波数が大幅に異っているため、換言すれば振
動子１１が振動１０の共振周波数に対して４分の１波長
から大幅にすれているため音響インピーダンス整合性が
特に優れているとは認められない。
また振動子１１のみ４分の１波長共振を行い、このとき
振動子１０が全く振動しなければ琲想的であるが、実際
には二つの振動子１０．１１かは接、接触しているため
、これら駒撮動子１０゜１１の複合振動が発生し、探触
子の感度が低下するばかりかパルスの尾引きが長くなり
、分解能を悪くするといつた欠点がある。
振動子１０が全く振動しなければ琲想的であるが、実際
には二つの振動子１０．１１かは接、接触しているため
、これら駒撮動子１０゜１１の複合振動が発生し、探触
子の感度が低下するばかりかパルスの尾引きが長くなり
、分解能を悪くするといつた欠点がある。
本発明は上記従来タイプの探触子の欠点を解消するため
になされたわけであり、本発明の目的は探触子に複数の
通過帯域特性をもたせ、しかもそれぞれの通過帯域を広
く設定でき、実効的に送受波可能な周波数帯域帯を大幅
に広くした高分解能を有する超音波探触子を得ることに
ある。
になされたわけであり、本発明の目的は探触子に複数の
通過帯域特性をもたせ、しかもそれぞれの通過帯域を広
く設定でき、実効的に送受波可能な周波数帯域帯を大幅
に広くした高分解能を有する超音波探触子を得ることに
ある。
すなわち本発明は複数の周波数帯域を有づ−る縮度が４
．、ＯＸ １０６〜８．ＯＸ １０ Ｋｇ／Ｓ−一であ
る振動子と、該振動子の音場側に音嘴〉インピーダンス
整合層が形成され、さらに該整合層の音場側に水る振動
子が形成され、前記２つの振動子の送受信する周波数帯
が異なっていることを特徴とする超音波探触子である。
．、ＯＸ １０６〜８．ＯＸ １０ Ｋｇ／Ｓ−一であ
る振動子と、該振動子の音場側に音嘴〉インピーダンス
整合層が形成され、さらに該整合層の音場側に水る振動
子が形成され、前記２つの振動子の送受信する周波数帯
が異なっていることを特徴とする超音波探触子である。
すなわち２個の振動子の間に整合層を１層設けることに
よシ、振動子相互の干渉を弱め、それぞれが極めて広帯
域であるニつの周波数帯域を有する超音波探触子である
。
よシ、振動子相互の干渉を弱め、それぞれが極めて広帯
域であるニつの周波数帯域を有する超音波探触子である
。
以下本発明を第２図に基づいて詳述する。
第２図において２０は有機圧電材料Ｐ Ｖ Ｄ Ｆある
いはＰＶＩ）Ｆの共重合体、あるいは高分子材料とＰ
Ｚ Ｔ ＠末からなる複合材料などからなる振動子で、
これらは盲管インピータンス密度が４０〜８ｏ Ｘ １
０６ Ｋｙ／Ｓ−ｍ’ の材料である。２３゜２４は送
受（６電極である。２７はバッキングであり、振動子２
０において励振された超音波信号が後側に抜けていかな
いように、振動子２０に比べて音響インピーダンス密度
が極めて大きな材料（例えばＣｏ、Ｆｅ、樹脂にタング
ステン粉末を適量配合した複合材料など）あるいは音響
インピーダンス密度の極めて小さな材料（例えば シリ
コンコム、コルク、ツナイト、オニオンスキンペーパー
など）が一般に用いられる。
いはＰＶＩ）Ｆの共重合体、あるいは高分子材料とＰ
Ｚ Ｔ ＠末からなる複合材料などからなる振動子で、
これらは盲管インピータンス密度が４０〜８ｏ Ｘ １
０６ Ｋｙ／Ｓ−ｍ’ の材料である。２３゜２４は送
受（６電極である。２７はバッキングであり、振動子２
０において励振された超音波信号が後側に抜けていかな
いように、振動子２０に比べて音響インピーダンス密度
が極めて大きな材料（例えばＣｏ、Ｆｅ、樹脂にタング
ステン粉末を適量配合した複合材料など）あるいは音響
インピーダンス密度の極めて小さな材料（例えば シリ
コンコム、コルク、ツナイト、オニオンスキンペーパー
など）が一般に用いられる。
バッキング２７に音響インピーダンス密度が極めて大き
な材料を用いた場合には振動子２０は４分の１波長共振
モードで振動し、同じく２７に音響インピーダンス密度
の小さな拐料を用いた場合には振動子２０は２分の１波
長モードで振動する。
な材料を用いた場合には振動子２０は４分の１波長共振
モードで振動し、同じく２７に音響インピーダンス密度
の小さな拐料を用いた場合には振動子２０は２分の１波
長モードで振動する。
また振動子２２は、被検体である人体あるいは水１６と
ほとんど同じ１．５ Ｘ １０６〜２．０Ｘ１０６Ｋｖ
／ Ｓ−一程度の音響インピーダンス密度を有する有機
圧電材料、例えばビニリデンザイアナイドーヒニルアセ
テート共重合体（Ｖｌ）ＯＮ−ＶＡＯ共重合体）もしく
はゴムと圧電セラミック粉末の複合制料等が用いられ、
振動子２０と同様に送受信電極２５，２６が設けられて
いる。
ほとんど同じ１．５ Ｘ １０６〜２．０Ｘ１０６Ｋｖ
／ Ｓ−一程度の音響インピーダンス密度を有する有機
圧電材料、例えばビニリデンザイアナイドーヒニルアセ
テート共重合体（Ｖｌ）ＯＮ−ＶＡＯ共重合体）もしく
はゴムと圧電セラミック粉末の複合制料等が用いられ、
振動子２０と同様に送受信電極２５，２６が設けられて
いる。
２１は整合層であり、振動子２０と２２の中間的なイン
ピーダンスを有しているが、探触子の通過域の損失変動
を小さくするために特性音響インビータンス密度が２．
ＯＸ １０６〜３．４ Ｘ １０６ Ｋｆ／Ｓ−η？の
範囲に選ばれ整合層２１の厚さは振動子２０自身の共振
周波数に対し、４分の１波長程度に選ばれている。
ピーダンスを有しているが、探触子の通過域の損失変動
を小さくするために特性音響インビータンス密度が２．
ＯＸ １０６〜３．４ Ｘ １０６ Ｋｆ／Ｓ−η？の
範囲に選ばれ整合層２１の厚さは振動子２０自身の共振
周波数に対し、４分の１波長程度に選ばれている。
上記構成によれば、振動子２２と被検体１６とはほとん
ど同じ音響インピーダンス密度を有しているわけである
から、振動子２０で励振され送信された超音波は振動子
２２に入射されるが、一度振動子２２に入射した超音波
はほとんど完全に被検体１６に放射される。
ど同じ音響インピーダンス密度を有しているわけである
から、振動子２０で励振され送信された超音波は振動子
２２に入射されるが、一度振動子２２に入射した超音波
はほとんど完全に被検体１６に放射される。
す々わち、この場合振動子２２は音響的に透明となり、
整合層２１から直接被検体１６に超毛波が放射される場
合と等価である。
整合層２１から直接被検体１６に超毛波が放射される場
合と等価である。
また、この振動子２２は音響インピーダンス密度が被検
体１６のそれとほとんど同じであるから、探触子と被検
体１６との音響インピーダンス整合の条件は、大部分振
動子２０と整合層２１によってきまり、振動子２２の厚
さにより被検体１６とのインピーダンス整合が乱される
ことは皆無である。
体１６のそれとほとんど同じであるから、探触子と被検
体１６との音響インピーダンス整合の条件は、大部分振
動子２０と整合層２１によってきまり、振動子２２の厚
さにより被検体１６とのインピーダンス整合が乱される
ことは皆無である。
従って振動子２２の厚さは、振動子２０と無関係に任意
に変えることができ、振動子２２の共振周波数は厚さに
反比例するわけであるから、振動子２２０％：＆２５．
２６に電圧を加え超音波を被検体１６に送信する場合に
は、送信する超音波の中心周波数を振動子２２の厚さを
変えるだけで自由に設定することができるという長所を
有する。
に変えることができ、振動子２２の共振周波数は厚さに
反比例するわけであるから、振動子２２０％：＆２５．
２６に電圧を加え超音波を被検体１６に送信する場合に
は、送信する超音波の中心周波数を振動子２２の厚さを
変えるだけで自由に設定することができるという長所を
有する。
従って本発明の探触子は振動子２０．２２により、同一
位置から同時に異なる周波数の超音波信号を送受するこ
とができ、被検体１６から、それだけ多くの情報を得る
ことができるわけである。
位置から同時に異なる周波数の超音波信号を送受するこ
とができ、被検体１６から、それだけ多くの情報を得る
ことができるわけである。
次に本発明の実施例について具体的に説明する。
振動子２０は高分子材料と圧電セラミック粉末からなる
被合材料で、音響インピーダンス密度５．２ Ｘ １
ｏｚ Ｋｆ／Ｓ−一で３．０ＭＨｚ近傍で動作する。
被合材料で、音響インピーダンス密度５．２ Ｘ １
ｏｚ Ｋｆ／Ｓ−一で３．０ＭＨｚ近傍で動作する。
また振動子２２はゴムと圧電セラミック粉末の被合材料
で音響インピーダンス密度は ｉ、９ ｘ １０ｅ Ｋ、／Ｓ−ぜである。
で音響インピーダンス密度は ｉ、９ ｘ １０ｅ Ｋ、／Ｓ−ぜである。
整合層は音響インピーダンスが２．６ Ｘ １０６Ｋｇ
／Ｓ・ｔｎ２のエポキシ樹脂、バッキング２７にはエポ
キシにタングステン粉末を配合した棲合拐判が用いられ
ている。
／Ｓ・ｔｎ２のエポキシ樹脂、バッキング２７にはエポ
キシにタングステン粉末を配合した棲合拐判が用いられ
ている。
また振動子２２には振動子２０と電圧利得を同じにする
為、増幅器が接続されている。
為、増幅器が接続されている。
第３図に、不発明の超音波探触子の電圧利得特性を示す
。
。
図においてＯｄＢ据動子２０が動作したときの最大利得
を示しており、実線は振動子２０が動作したときの特性
、点鞘は振動子２２が動作したときの特性を示す。
を示しており、実線は振動子２０が動作したときの特性
、点鞘は振動子２２が動作したときの特性を示す。
第３図から明らかカように、本探触子はそれぞれ周波数
帯域が分離されて、しかも各周波数帯域が広帯域とな−
っており、値数の異なる周波数の超音波を同時に送受信
可能である。
帯域が分離されて、しかも各周波数帯域が広帯域とな−
っており、値数の異なる周波数の超音波を同時に送受信
可能である。
このような広帯域特性を得ることは従来の超音波トラン
スジューサでは極めて困難なものであり、本発明に従っ
た超音波探触子では超広帯域特性が容易に実現でき、複
数の異なる周波数を有する超音波パルスを同時に送受波
可能であり工業的価値も多大である。
スジューサでは極めて困難なものであり、本発明に従っ
た超音波探触子では超広帯域特性が容易に実現でき、複
数の異なる周波数を有する超音波パルスを同時に送受波
可能であり工業的価値も多大である。
なお、前述の圧電材料及び整合層の各音物インピーダン
ス密度値の範囲をこえる場合は通過帯域にリップルが生
じ実用的価値が減少する。捷だ実施例で１−ｔ２種の振
動子に用いる圧電材料として高分子材料又はゴムと圧電
セラミック粉末の混合材料を用いたが、ＰＶＤＦ又はこ
の共重体を用いる場合でも、前記音響インピーダンス密
度値の範囲内であれは問題がないことは明らかである。
ス密度値の範囲をこえる場合は通過帯域にリップルが生
じ実用的価値が減少する。捷だ実施例で１−ｔ２種の振
動子に用いる圧電材料として高分子材料又はゴムと圧電
セラミック粉末の混合材料を用いたが、ＰＶＤＦ又はこ
の共重体を用いる場合でも、前記音響インピーダンス密
度値の範囲内であれは問題がないことは明らかである。
Claims (1)
- からなり音響インピーダンス密度が４．ＯＸ １０６〜
８、ＯＸ １０６Ｋｑ／８−ｎｒ？である振動子と、該
振動子の音場側に音響インピーダンス整合層が形成され
、さらに該整合層の音＠、１ｌｊｌに水と同程度の音響
イン前記２つの振り０１子の送受信する周波数帯が異な
っていることを植機とする超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22095883A JPS60113598A (ja) | 1983-11-24 | 1983-11-24 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22095883A JPS60113598A (ja) | 1983-11-24 | 1983-11-24 | 超音波探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60113598A true JPS60113598A (ja) | 1985-06-20 |
Family
ID=16759217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22095883A Pending JPS60113598A (ja) | 1983-11-24 | 1983-11-24 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60113598A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JPS63172600A (ja) * | 1987-01-12 | 1988-07-16 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 多周波型超音波探触子 |
| JP2016052531A (ja) * | 2012-02-07 | 2016-04-14 | 富士フイルム株式会社 | 超音波探触子 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56138399A (en) * | 1980-03-31 | 1981-10-28 | Fujitsu Ltd | Ultrasonic wave prober |
-
1983
- 1983-11-24 JP JP22095883A patent/JPS60113598A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56138399A (en) * | 1980-03-31 | 1981-10-28 | Fujitsu Ltd | Ultrasonic wave prober |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JPS63172600A (ja) * | 1987-01-12 | 1988-07-16 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 多周波型超音波探触子 |
| JP2016052531A (ja) * | 2012-02-07 | 2016-04-14 | 富士フイルム株式会社 | 超音波探触子 |
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