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
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For 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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