JPS63180852A - 超音波探触子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、超音波探傷装置や超音波診断装置等に用い
られる主としてセクタ走査形超音波探触子の構造に関す
る。

〔従来の技術〕

第２図は機械セクタ走査形超音波探触子を示す断面図で
あり、例えば合成樹脂製の音響窓２を有するプローブケ
ース１内には、カプラントと呼ばれる液状の音響伝播媒
質３が包蔵されておシ、この音響伝播媒質３中には超音
波の出射面４Ａが音響窓２に対向するよう円形板状の超
音波トランスジューサ４が、超音波トランスジューサを
首振運動させるためのジンバル機構部５を介して電動駆
動部３に連結支持されている。また、電動機構部６およ
び超音波トランスジューサ４はケーブル７を介して本体
装置に導電接続されることによシ、超音波トランスジュ
ーサの首振（セクタ）運動と超音波の出射および受信の
制御が行われる。

第３図は第２図における首振運動を説明するための要部
の斜視図であフ、超音波トランスジューサ４の外周面を
支点Ｘ１．Ｘ２で支承するジンバル機構部５は、電動駆
動部６によシ駆動される回転板５Ａと、この回転板５Ａ
に連結されたジンバル機構５Ｂとからなり、支点Ｘ１．
Ｘ２が図中矢印で示すように互いに逆向きに交互に方向
を変えて運動することによシ、超音波トランスジューサ
はその中心Ｏに対してｘｌ、ｘ２方向に角度θなる首振
シ運動を行う。したがって、音響窓２を介して被検体に
打込まれた超音波は、超音波トランスジューサ４の首振
運動によって扇形面上を移動し、焦点近傍からの反射超
音波が超音波トランスジューサ４によシ受信され、この
受信超音波信号を再構成することによシ、例えば被検体
の断層像を可視化することができる。ところで、例えば
断層像をモニタテレビを用いて可視化しようとする場合
、毎秒１０ないし数１０回におよぶフレームレートを必
要とする。したがって、超音波トランスジューサは高速
で首振運動をすることになり、超音波トランスジューサ
４は軽量で慣性モーメントが小さく、かつ薄く形成され
て液状の音響伝播媒質３との流体抵抗が小さいことが求
められる０ 第４図は従来の超音波トランスジューサを示す断面図で
ある。図において、超音波トランスジューサ４には、超
音波を収束させるために超音波の出射面４Ａが凹面状に
形成され出射面側に音響整合層を有する振動子１４が用
いられておシ、振動子１４の背面側を中空部を保持して
覆うよう振動子１４の外周面に固着されたホルダー１１
が設けられ、その中空部にはダンパー１３が充填されて
いる。ダンパー１３は、金属粉末を充填材とする注形樹
脂の硬化物等からなシ、振動子１４に強固に固着して振
動子の余分な振動を抑さえてＱ値を下げることにより、
１個の励振パルス電圧信号によって振動子１４から出射
された超音波１００の減衰振動およびその持続時間を抑
制し、パルス性を向上させるとともに、振動子１４の反
出射面側に放射される超音波のエネルギーを吸収する役
割をはたす。

第５図は従来の異なる超音波トランスジューサを示す断
面図であり、振動子１４とホルダー１１とに包囲された
中空部１２にダンパーを充填せず、空気層を残すように
したもので、空気層はホルダー１１等を形成する固体と
音響インピーダンスが非常に大きく異なシ、振動子１４
の背面側に放射された超音波はホルダー１１の内壁面で
そのほとんどが反射されて伝播が阻止されるとともに、
超音波の減衰が極めて大きいだめに、伝播をよりよく阻
止することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第４図に示す従来の超音波トランスジューサにおいては
、超音波トランスジューサが固体との音響インピーダン
スの差が少い液中に浸漬されているので、ダンパー１３
の厚みを厚くしておかないと振動子の背面側に進んだ超
音波を十分減衰することができず、ホルダー１１を通っ
て超音波が後方に放射される。この放射された超音波は
探触子ケース１内で多重反射して振動子１４の前方に出
射され、出射超音波１００に対して不要エコーとして作
用することになシ、超音波信号のＳ／’Ｎ比を低下させ
たり、得られた断層像に虚像が生ずるなどの悪影響を及
ぼす。また、ダンパー１３は振動子１４のＱ値を下げる
ために比重が大きく剛性を有する材料を用いる必要があ
り、ダンパーの厚みを増すことによシ超音波トランスジ
ューサ４の慣性や流体抵抗が増大し、首振走査運動に支
障をきたす欠点がある。

一方第５図に示す従来の超音波トランスジューサにおい
ては、上記欠点は排除されるものの、ダンパーを有しな
いために振動子１４のＱ値が大きく、超音波のパルス性
が劣るという欠点がある０この発明の目的は、従来の超
音波トランスシュ一すの互いに相反する問題点を排除す
ることにより、首振走査性能およびパルス性に優れ不要
エコーの少い超音波トランスジューサを備えた超音波探
触子を得ることにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

上記問題を解決するために１この発明によれば、超音波
トランスジューサの振動子の反出射面側を中空部を介し
て覆うホルダーと、前記中空部内の振動子側に形成され
たダンパー層と、このダンパー層と前記ホルダーとの対
向部に形成された空隙部とを備えるものとする。

〔作　用〕 振動子とホルダーとの間の中空部に、振動子側に形成さ
れるダンパー層と、ホルダー側に形成される空隙部とを
設けたことによシ、振動子のＱ値はダンパー層によシ低
減されて超音波パルスのパルス性が改善され、振動子の
反出射面側に放射された超音波はダンパー層と空隙部と
の音響インピーダンスが著しく異なることによシ、両者
の界面でダンパー層側に反射されて減衰するので不要エ
コーの発生を阻止することができ、かつダンパー層の厚
みを振動子のＱ値の低減に必要な寸法とすることが可能
になシ、かつ空隙部の厚みは小さくてよく、超音波トラ
ンスジューサを薄く軽量にできるので、慣性が少く首振
性能の優れた超音波探触子を得ることができる。

〔実施例〕

以下この発明を実施例に基づいて説明する。

第１図は実施例を示す超音波トランスジューサ部分の断
面図である。振動子１４と振動子１４の外周面に固着さ
れたホルダー１１とで包囲された中空部内には、振動子
１４の背面４Ｂに固着して覆うよう形成されたダンパー
層２３と、ダンパー層２３の背面とホルダー１１との間
に形成された所定の厚みの空隙部２２とが設けられてい
る。なおダンパー層２３には、例えばエポキシ樹脂に金
属粉末を配合した組成物を用い、振動子１４側を下向き
にして中空部内に所定量注入し固化することによシ、比
重が４ないし７程度のダンパー層２３と、所定のギャッ
プ長の空隙部２２とを同時に形成することができる。

このように形成された超音波トランスジューサにおいて
は、振動子１４をパルス電圧信号によって励振したとき
、振動子１４の背面１４Ｂからダンパー層２３側に放射
された超音波は、ダンパー層２３中で減衰しつつ空隙部
２２との界面に到達するが、ダンパー層２３と空隙部２
２との音響インピーダンスが著しく異なるために、超音
波は界面でほとんど全反射されてダンパー層に戻シ再び
減衰する。したがって、超音波トランスジューサが液状
の音響伝播媒質中に浸漬されていても、ボルダ−を介し
てトランスジューサの背後に漏れる超音波エネルギーは
極めて少くな勺、グローブケース１内で乱反射されるこ
とによって生ずる不要エコーをほとんど排除することが
でき、Ｓ／Ｎ比の低下や虚像の発生を阻止することがで
きる。また、超音波はダンパー層２３内で往復減衰する
ので、ダンパー層２３の厚みは従来装置のそれに比べて
薄くてよく、振動子のＱ値を抑さえるに必要な厚みとす
ることが可能であシ、出射超音波１００のパルス性を良
好に保持できる。さらに、ダンパー層側に放射された超
音波は、空隙部２２との界面で全反射されるので空隙部
２２のギャップ長を大きくする必要はなく、ギャップ長
を１簡以下とすることができる。したがって、超音波ト
ランスジューサの厚みおよび重量を従来技術に比べて小
さくすることが可能であり、これに基づいて慣性モーメ
ントおよび流体抵抗を低減できるので、首振走査性能の
よい超音波探触子を得ることができる。

なお、振動子は凹面状でなく、平面状であってもよく、
また空隙部には空気あるいは他の気体を封入してもよく
、あるいは真空であってもよい。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように、液状の音響伝播媒体を包蔵し
たグローブケース内にジンバル４ＨＲによって支承され
た超音波トランスジューサの、振動子とホルダーによシ
包囲された中空部内に１振動子側に形成されたダンパー
層とホルダー側に配された空隙部とを設けるよう構成し
た。その結果、パルス電圧信号によって励振された振動
子からダンパー層方向に放射された超音波はダンパー層
で減衰し、空隙部との界面でほぼ全反射し、ダンパー層
で再び減衰するという過程を径て空隙部の後方への放射
が阻止されることによシ、従来装置で問題となった不要
エコーの発生とこれに基づくＳ／Ｎ比の低下および虚像
の発生を阻止できるとともに、ダンパー層の厚みを振動
子のＱ値を低減するに必要な寸法に低減できることによ
り、不要エコーが少く、出射超音波のパルス性に優れ、
かつ低慣性で首振走査性能に優れた超音波トランスジュ
ーサを備えた超音波探触子を提供することができる。こ
とＫ、首振走査を行う探触子においては、トランスジュ
ーサの慣性および流体抵抗の低減によシ駆動力を低減で
きるので、電動駆動部を小容化することが可能であシ、
したがって超音波探触子全体を小形軽量化できる利点が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の超音波トランスジューサ部分を示す断
面図、第２図はセクタ走査形超音波探触子を示す断面図
、第３図は第２図における要部の＝１０− 斜視図、第４図は従来の超音波トランスジューサを示す
断面図、第５図は従来の異なる超音波トランスジューサ
を示す断面図である。 １・・・・・・プローブケース、２・・・・・・音響窓
、３・・・・・・音響伝播媒体、４・・・・・・超音波
トランスジューサ、５・・・・・・ジンバル機構部、６
・・・・・・電動駆動部、１１・・・・・・ホルダー、
１２・・・・・・中空部、１３．２３・・・・・・ダン
パー層、２２・・・・・・空隙部、１００・・・・・・
出射超音波。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）超音波トランスジューサの振動子の反出射面側を中
   空部を介して覆うホルダーと、前記中空部内の振動子側
   に形成されたダンパー層と、このダンパー層と前記ホル
   ダーとの対向部に形成された空隙部とを備えたことを特
   徴とする超音波探触子。