JPS6258800A - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
- Publication number
- JPS6258800A JPS6258800A JP19713585A JP19713585A JPS6258800A JP S6258800 A JPS6258800 A JP S6258800A JP 19713585 A JP19713585 A JP 19713585A JP 19713585 A JP19713585 A JP 19713585A JP S6258800 A JPS6258800 A JP S6258800A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acoustic
- acoustic matching
- piezoelectric ceramics
- matching layer
- ultrasonic wave
- 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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Landscapes
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は医療用あるいは水中探索用等として用いられる
超音波探触子に関し、特に振動子として圧電セラミック
スを使用した探触子の音響整合層の改良に関する。
超音波探触子に関し、特に振動子として圧電セラミック
スを使用した探触子の音響整合層の改良に関する。
振動子として圧電セラミックスを使用した超音波探触子
は既に実用化されている。この超音波探触子を医療用あ
るいは水中探索用として用いる場合には、振動子として
の圧電！セラミックスと外部との間の音響インピーダン
スの整合をはかることにより、超音波の損失を最小限に
抑制す秘要がある。圧電セラミックスの音響インピーダ
ンスをｚｐとし、人体あるいは水の音響インピーダンス
をＺｏとすると、音響整合層の音響インピーダンスＺＭ
はｚ ｗ ＝ Ｆ石＝１− と表わせる。通常Ｚｐは３３ Ｘ １０＠Ａｙｍ″″”
５ｅｅ−’。
は既に実用化されている。この超音波探触子を医療用あ
るいは水中探索用として用いる場合には、振動子として
の圧電！セラミックスと外部との間の音響インピーダン
スの整合をはかることにより、超音波の損失を最小限に
抑制す秘要がある。圧電セラミックスの音響インピーダ
ンスをｚｐとし、人体あるいは水の音響インピーダンス
をＺｏとすると、音響整合層の音響インピーダンスＺＭ
はｚ ｗ ＝ Ｆ石＝１− と表わせる。通常Ｚｐは３３ Ｘ １０＠Ａｙｍ″″”
５ｅｅ−’。
Ｚｏは１．５ Ｘ １０＠＠ｒｎ−８ｓｅｃ−’なので
、ＺＭは７ Ｘ １０’Ａｙｍ−”ｓｅｅとなる。しか
し上記ＺＭに近い音響インピーダンスを有する材料は存
在していない。そこで複数の音響整合層を組合わせるこ
とにより、所要の整合性を得るようにしたものが考えら
れている。例えばＧ Ｏｆ １ （ＩＥ”ｌ’ｒｏｎｓ
３ｏｍｉｃｓ ＆ ｖｌ ｒａｓｏｍｉｃｓ ５Ｕ−２
６［１１〕１９７７Ｐ３８５）には 第１層： ＺＭ １ ＝４Ｗ ：１５ Ｘ １０’ ｈ
ｍ−” ５ｅｅ−”第２層： Ｚ Ｍ２ ＝ ４ｕ ：
３．２ Ｘ １０ ” Ａｙ ｍ−２５ａニー ’とし
たものが示されている。ＺＭＩは石英ガラスや一部の結
晶化ガラスの音響インピーダンスに近＜、ＺＭ！は工Ｉ
キン樹脂の音響インピーダンスと同じである。従来はこ
れらの材料を組合せた音響整合層を用いたものが多かっ
た。
、ＺＭは７ Ｘ １０’Ａｙｍ−”ｓｅｅとなる。しか
し上記ＺＭに近い音響インピーダンスを有する材料は存
在していない。そこで複数の音響整合層を組合わせるこ
とにより、所要の整合性を得るようにしたものが考えら
れている。例えばＧ Ｏｆ １ （ＩＥ”ｌ’ｒｏｎｓ
３ｏｍｉｃｓ ＆ ｖｌ ｒａｓｏｍｉｃｓ ５Ｕ−２
６［１１〕１９７７Ｐ３８５）には 第１層： ＺＭ １ ＝４Ｗ ：１５ Ｘ １０’ ｈ
ｍ−” ５ｅｅ−”第２層： Ｚ Ｍ２ ＝ ４ｕ ：
３．２ Ｘ １０ ” Ａｙ ｍ−２５ａニー ’とし
たものが示されている。ＺＭＩは石英ガラスや一部の結
晶化ガラスの音響インピーダンスに近＜、ＺＭ！は工Ｉ
キン樹脂の音響インピーダンスと同じである。従来はこ
れらの材料を組合せた音響整合層を用いたものが多かっ
た。
音響整合層として結晶化ガラスを用いると、その熱膨脹
係数が約９ Ｘ １０−’であるため圧電セラミックス
の熱膨脹係数４ Ｘ １ （ｒ’と大きく異なることに
なる。したがって上記材料を用いて形成した超音波探触
子においては、加工時や消毒時において加熱処理を施し
た際に熱的歪を発生させることになる。その結果、圧電
セラミックスと接合されている第１の音響整合層が圧電
セラミックスから剥離してしまうという問題があった。
係数が約９ Ｘ １０−’であるため圧電セラミックス
の熱膨脹係数４ Ｘ １ （ｒ’と大きく異なることに
なる。したがって上記材料を用いて形成した超音波探触
子においては、加工時や消毒時において加熱処理を施し
た際に熱的歪を発生させることになる。その結果、圧電
セラミックスと接合されている第１の音響整合層が圧電
セラミックスから剥離してしまうという問題があった。
特にアレイ状探触子においては、各エレメントの超音波
送受断面積が小さいため、接合面積も小さい。このため
圧電セラミックスとの間の接着強度が弱く前記剥離現象
が起こり易い。
送受断面積が小さいため、接合面積も小さい。このため
圧電セラミックスとの間の接着強度が弱く前記剥離現象
が起こり易い。
そこで、本発明は、音響整合性および切削加工性を損な
わずに、振動子形成部材である圧電セラミックスと音響
整合層との間の熱的歪による剥離現象を防止できると共
に、製作が容易で安価に製作可能な超音波探触子を提供
することを目的とする。 ′ 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は上記問題点を解決し目的を達成するために、次
のような手段を講じたことを特徴としている。すなわち
音響整合層として、圧電セラミックスと同等の熱膨脹係
数を有し、圧電セラミックスの音響インピーダンスをＺ
Ｐ、人体の音響インピーダンスＺｏとしたとき ４ｎ５７巧τ にほぼ等しい音響インピーダンスを有し、かつ機械的加
工性にすぐれた結晶化ガラスを用いる。
わずに、振動子形成部材である圧電セラミックスと音響
整合層との間の熱的歪による剥離現象を防止できると共
に、製作が容易で安価に製作可能な超音波探触子を提供
することを目的とする。 ′ 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は上記問題点を解決し目的を達成するために、次
のような手段を講じたことを特徴としている。すなわち
音響整合層として、圧電セラミックスと同等の熱膨脹係
数を有し、圧電セラミックスの音響インピーダンスをＺ
Ｐ、人体の音響インピーダンスＺｏとしたとき ４ｎ５７巧τ にほぼ等しい音響インピーダンスを有し、かつ機械的加
工性にすぐれた結晶化ガラスを用いる。
このような手段を講じたことにより、振動子を構成する
圧電セラミックスと音響整合層を構成する結晶化ガラス
との熱膨脹係数１ｊ４が近似したものとなることから、
外部から熱が加りても両者の接合部位に熱的歪が生じな
いものとなる。また音響整合層の音響インピーダンスは
、十分なインピーダンス整合が得られる値をもつものと
なる。さらに加工がし易くアレイ状探触子等を容易につ
くり得るものとなる。
圧電セラミックスと音響整合層を構成する結晶化ガラス
との熱膨脹係数１ｊ４が近似したものとなることから、
外部から熱が加りても両者の接合部位に熱的歪が生じな
いものとなる。また音響整合層の音響インピーダンスは
、十分なインピーダンス整合が得られる値をもつものと
なる。さらに加工がし易くアレイ状探触子等を容易につ
くり得るものとなる。
第１図は本発明の一実施例を示す斜視図である。１はダ
ンノ譬−であり、このダンパー１上に圧電セラミックス
からなる超音波振動子２．第１の音響整合層３ａ、第２
の音響整合、＠ ３ ｂ 。
ンノ譬−であり、このダンパー１上に圧電セラミックス
からなる超音波振動子２．第１の音響整合層３ａ、第２
の音響整合、＠ ３ ｂ 。
音響レンズ４が順次積層されている。
第２図は第１図の一部を切断して示した断面図である。
第２図に示すように、圧電セラミックスからなる超音波
振動子２は、各々独立したエレメントを構成するように
多数個に分割されかつアレイ状に配列されている。第１
、第２の音響整合層３ｄ、３ｂも同様に分割されかつア
レイ状に配列されている。
振動子２は、各々独立したエレメントを構成するように
多数個に分割されかつアレイ状に配列されている。第１
、第２の音響整合層３ｄ、３ｂも同様に分割されかつア
レイ状に配列されている。
上記第１の音響整合層３ａは、超音波振動子２を構成し
ている圧電セラミックス２と同等の熱膨脹係数および、
所要の音響インピーダンスを有し、かつ切削加工性にす
ぐれた結晶化ガラスにて形成されている。
ている圧電セラミックス２と同等の熱膨脹係数および、
所要の音響インピーダンスを有し、かつ切削加工性にす
ぐれた結晶化ガラスにて形成されている。
上記結晶化ガラスは次のように作成される。
第１表に示すパッチ組成・に原料を混合し、１３００〜
１４００℃で溶融してガラスを得る。
１４００℃で溶融してガラスを得る。
第 １ 表
次にそのガラス試料を６００〜１０００℃で熱処理する
ことにより、結晶化ガラスを得る。
ことにより、結晶化ガラスを得る。
上記熱処理によって結晶を析出するに当っては、組成と
結晶化スケジユールを選択制御することにより、良好な
切削加工性を示すマイカ（Ｎａ −ＭＩ ３ （Ｓ １
ａＡＪＯｔｏ） Ｆｓ ）と、低熱膨張物質として知ら
れるβ−ス、ｓ−、ｙ、ウメン（Ｌｉ意０・ＡＩ！’
０２・４ＳｉＯｚ）とを所定の割合で同時に析出させる
。こうすることにより、切削加工性にすこれ、圧電セラ
ミックスに近い熱膨脹係数を有し、所要の音響インピー
ダンスを有する結晶化がラスを作成できる。
結晶化スケジユールを選択制御することにより、良好な
切削加工性を示すマイカ（Ｎａ −ＭＩ ３ （Ｓ １
ａＡＪＯｔｏ） Ｆｓ ）と、低熱膨張物質として知ら
れるβ−ス、ｓ−、ｙ、ウメン（Ｌｉ意０・ＡＩ！’
０２・４ＳｉＯｚ）とを所定の割合で同時に析出させる
。こうすることにより、切削加工性にすこれ、圧電セラ
ミックスに近い熱膨脹係数を有し、所要の音響インピー
ダンスを有する結晶化がラスを作成できる。
第２表は上記のようにした得られた結晶化ガラスの諸物
性を、従来品と比較して示した表である。
性を、従来品と比較して示した表である。
第 ２ 表
第２表から明らかなように、本実施例品は所要の諸物性
を同時に備えたものとなる。
を同時に備えたものとなる。
このように本実施例によれば組成および結晶化条件を適
当に選択して得た結晶ガラスが、音響整合層として要求
され・る条件に適合したものとなる。したがって上記結
晶化ガラスを音響整合層として用いたアレイ状探触子に
おいては、超音波探触子として所要の機能を発揮できる
のは勿論、熱膨脹係数が振動子２としての圧電セラミッ
クスに近いため、熱処理時あるいは消毒時等において熱
が加りても、熱的歪は生じないものとなる。その結果、
従来問題となっていたよう表剥離現象の発生を防止でき
ることになる。
当に選択して得た結晶ガラスが、音響整合層として要求
され・る条件に適合したものとなる。したがって上記結
晶化ガラスを音響整合層として用いたアレイ状探触子に
おいては、超音波探触子として所要の機能を発揮できる
のは勿論、熱膨脹係数が振動子２としての圧電セラミッ
クスに近いため、熱処理時あるいは消毒時等において熱
が加りても、熱的歪は生じないものとなる。その結果、
従来問題となっていたよう表剥離現象の発生を防止でき
ることになる。
また上記結晶化ガラスは生体にとって有害な毒性を全く
含んでいないので、人体等に使用される医療用超音波探
触子として好適なものとなる。
含んでいないので、人体等に使用される医療用超音波探
触子として好適なものとなる。
さらに安価な原料を用い、簡易な製法によって容易に作
製できるので、生産コストの低減をはかれる利点もある
。
製できるので、生産コストの低減をはかれる利点もある
。
本発明によれば、振動子形成部材である圧電セラミック
スとほぼ等しい熱膨脹係数を有する結晶化ガラスを、音
響整合層に用いるようにしたので、音響整合性および切
削加工性を損なわずに、圧電セラミックスと音響整合層
との間の熱的歪による剥離現象を防止できると共に、製
作が容易で安価に製作可能な超音波探触子を提供できる
。
スとほぼ等しい熱膨脹係数を有する結晶化ガラスを、音
響整合層に用いるようにしたので、音響整合性および切
削加工性を損なわずに、圧電セラミックスと音響整合層
との間の熱的歪による剥離現象を防止できると共に、製
作が容易で安価に製作可能な超音波探触子を提供できる
。
第１図は本発明の一実施例の外観を示す斜視図、第２図
は第１図の主要部を切断して示した断面図である。 １・・・ダン／４’−１２・・・超音波振動子（圧電セ
ラミックス）、３８１３ｂ・・・第１、第２の音響整合
層、４・・・音響レンズ。 出願人代理人 弁理士 坪 井 淳ｆＩ！に１図 第２図 手続補正書 ＋＋ｉｕｎ ＜Ｐｏ”♀、２３゜ 特許庁長官 宇賀道即 殿 １、事件の表示 特願昭６０−１９７１３５号 ２、発明の名称 超音波探触子 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称（０３７）オリンパス光学工業株式会社４、代理人 手続補正書 昭和 年６１Ａ２・−も 特許庁長官 黒 １）明 雄 殿 １、事件の表示 特願昭６０−１９７１３５号 ２、発明の名称 超音波探触子 ３、補正をする者 事件との関係 特゛許出願人 （０３７）オリンパス光学工業株式会社４、代理人 東京都千代田区霞が関３丁目７番２号 ＵＢＥビル７、
補正の内容 （１）特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 （２）明細書第２ページ第９行〜第２０行の「通常ｚｐ
は〜示されている。」を下記の通り訂正する。 記 「通常ｚｐは３３Ｘ １０６ｋｇ１ｌｌｌ−２ｓｅｃ
−’ 、 Ｚｏは１．５ Ｘ １０６ｋｇｍ−２ｓｅ
ｃ−’なので、ＺＭは７ Ｘ １０６ｋｇｍ−２ｓｅｃ
となる。しかし上記ＺＭに近い音響インピーダンスを有
する好ましい音響材料は存在していない。そこで複数の
音響整合層を組合わせることにより、所要の整合性を得
るようにしたものが考えられている。例えばＧｏｌｆ
（ＩＥＥＥＴｒａｎｓ ５ｏｎｉｃｓ ＆ Ｕｌ
ｔｒａｓｏｎｉｃｓ ５Ｕ−２６［１１コ１９７７゜
Ｐ、３８５ ）には 第１層： Ｚ ＭＬ−ｒ” Ｌ ５ ×１０６ｋ ｇ
ｍ−”Ｓ （３Ｃ″第２層： ＺＭ ２−６ ＝ ３，
２Ｘ １０６ｋｇｍ−２ｓｅｃ−’としたものが示され
ている。」 を「ゾＨ７乙」と訂正する。 （４）同書第５ページ第１７行の「音響整合層３ｄ、３
ｂＪを「音響整合層３ａ、３ｂＪと訂正する。 （５） 同書第７ページ第１１行〜末行の「第２表」
を下記の通り訂正する。 第 ２ 表 （６） 同書第８ページ第４行の「結晶ガラス」を結
晶化ガラス」と訂正する。 ２、特許請求の範囲 圧電セラミックスと同等の熱膨脹係数を存し、圧電セラ
ミックスの音響インピーダンスをＺｐ。 人体の音響インピーダンスをＺｏとしたときシフココ−
７７７
は第１図の主要部を切断して示した断面図である。 １・・・ダン／４’−１２・・・超音波振動子（圧電セ
ラミックス）、３８１３ｂ・・・第１、第２の音響整合
層、４・・・音響レンズ。 出願人代理人 弁理士 坪 井 淳ｆＩ！に１図 第２図 手続補正書 ＋＋ｉｕｎ ＜Ｐｏ”♀、２３゜ 特許庁長官 宇賀道即 殿 １、事件の表示 特願昭６０−１９７１３５号 ２、発明の名称 超音波探触子 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称（０３７）オリンパス光学工業株式会社４、代理人 手続補正書 昭和 年６１Ａ２・−も 特許庁長官 黒 １）明 雄 殿 １、事件の表示 特願昭６０−１９７１３５号 ２、発明の名称 超音波探触子 ３、補正をする者 事件との関係 特゛許出願人 （０３７）オリンパス光学工業株式会社４、代理人 東京都千代田区霞が関３丁目７番２号 ＵＢＥビル７、
補正の内容 （１）特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 （２）明細書第２ページ第９行〜第２０行の「通常ｚｐ
は〜示されている。」を下記の通り訂正する。 記 「通常ｚｐは３３Ｘ １０６ｋｇ１ｌｌｌ−２ｓｅｃ
−’ 、 Ｚｏは１．５ Ｘ １０６ｋｇｍ−２ｓｅ
ｃ−’なので、ＺＭは７ Ｘ １０６ｋｇｍ−２ｓｅｃ
となる。しかし上記ＺＭに近い音響インピーダンスを有
する好ましい音響材料は存在していない。そこで複数の
音響整合層を組合わせることにより、所要の整合性を得
るようにしたものが考えられている。例えばＧｏｌｆ
（ＩＥＥＥＴｒａｎｓ ５ｏｎｉｃｓ ＆ Ｕｌ
ｔｒａｓｏｎｉｃｓ ５Ｕ−２６［１１コ１９７７゜
Ｐ、３８５ ）には 第１層： Ｚ ＭＬ−ｒ” Ｌ ５ ×１０６ｋ ｇ
ｍ−”Ｓ （３Ｃ″第２層： ＺＭ ２−６ ＝ ３，
２Ｘ １０６ｋｇｍ−２ｓｅｃ−’としたものが示され
ている。」 を「ゾＨ７乙」と訂正する。 （４）同書第５ページ第１７行の「音響整合層３ｄ、３
ｂＪを「音響整合層３ａ、３ｂＪと訂正する。 （５） 同書第７ページ第１１行〜末行の「第２表」
を下記の通り訂正する。 第 ２ 表 （６） 同書第８ページ第４行の「結晶ガラス」を結
晶化ガラス」と訂正する。 ２、特許請求の範囲 圧電セラミックスと同等の熱膨脹係数を存し、圧電セラ
ミックスの音響インピーダンスをＺｐ。 人体の音響インピーダンスをＺｏとしたときシフココ−
７７７
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 圧電セラミックスと同等の熱膨脹係数を有し、圧電セ
ラミックスの音響インピーダンスをＺｐ、人体の音響イ
ンピーダンスをＺ＿ｏとしたとき４√（Ｚ＿ｐ＾２・Ｚ
＿ｏ） にほぼ等しい音響インピーダンスを有し、機械的加工性
にすぐれた結晶化ガラスを音響整合層として用いたこと
を特徴とする超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19713585A JPS6258800A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19713585A JPS6258800A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | 超音波探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6258800A true JPS6258800A (ja) | 1987-03-14 |
Family
ID=16369332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19713585A Pending JPS6258800A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6258800A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5623084B2 (ja) * | 2007-11-29 | 2014-11-12 | 株式会社日立メディコ | 超音波探触子及びこれを用いた超音波診断装置 |
-
1985
- 1985-09-06 JP JP19713585A patent/JPS6258800A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5623084B2 (ja) * | 2007-11-29 | 2014-11-12 | 株式会社日立メディコ | 超音波探触子及びこれを用いた超音波診断装置 |
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