JP2615132B2 - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
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- JP2615132B2 JP2615132B2 JP63122438A JP12243888A JP2615132B2 JP 2615132 B2 JP2615132 B2 JP 2615132B2 JP 63122438 A JP63122438 A JP 63122438A JP 12243888 A JP12243888 A JP 12243888A JP 2615132 B2 JP2615132 B2 JP 2615132B2
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- ultrasonic
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- ultrasonic probe
- piezoelectric vibrator
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- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims description 29
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 18
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 圧電振動子の背面に配設された超音波吸収体まで切り
込みを入れて当該圧電振動子を分割して作成するアレイ
型の超音波探触子に関し、 圧電振動子をアレイ状に分割する際に、超音波吸収体
に切り込む切削溝の深さｄを所定値にして良好な周波数
特性を持つ超音波探触子を作成することを目的とし、 圧電振動子の背面に配設された超音波吸収体に対し
て、放射しようとする超音波の中心周波数f0に対応する
波長λのほぼ1/4の整数倍の深さまで切削溝を切り込む
ように構成する。
込みを入れて当該圧電振動子を分割して作成するアレイ
型の超音波探触子に関し、 圧電振動子をアレイ状に分割する際に、超音波吸収体
に切り込む切削溝の深さｄを所定値にして良好な周波数
特性を持つ超音波探触子を作成することを目的とし、 圧電振動子の背面に配設された超音波吸収体に対し
て、放射しようとする超音波の中心周波数f0に対応する
波長λのほぼ1/4の整数倍の深さまで切削溝を切り込む
ように構成する。
本発明は、圧電振動子の背面に配設された超音波吸収
体まで切り込みを入れて当該圧電振動子を分割して作成
するアレイ型の超音波探触子に関するものである。
体まで切り込みを入れて当該圧電振動子を分割して作成
するアレイ型の超音波探触子に関するものである。
従来、一般的なアレイ型の超音波探触子は、第６図に
示すような構造を持っている。この超音波探触子の製造
は、圧電振動子11の両側に電極12を設け、更に背面に超
音波吸収体13および前面に音響整合層14を図示のように
設ける。その後、音響整合層14の側から当該音響整合層
14、電極12、圧電振動子11、電極12、更に確実にアレイ
状にカッティングするために、必然的に超音波吸収体13
に切削溝16を切り込むようにしていた。
示すような構造を持っている。この超音波探触子の製造
は、圧電振動子11の両側に電極12を設け、更に背面に超
音波吸収体13および前面に音響整合層14を図示のように
設ける。その後、音響整合層14の側から当該音響整合層
14、電極12、圧電振動子11、電極12、更に確実にアレイ
状にカッティングするために、必然的に超音波吸収体13
に切削溝16を切り込むようにしていた。
従来は、切削溝16によって超音波探触子を複数に分割
するようにし、深さｄを特に規定していなかったため、
製造された超音波探触子の周波数特性などにバラツキが
発生してしまうという問題があった。
するようにし、深さｄを特に規定していなかったため、
製造された超音波探触子の周波数特性などにバラツキが
発生してしまうという問題があった。
本発明は、圧電振動子をアレイ状に分割する際に、超
音波吸収体に切り込む切削溝の深さｄを所定値にして良
好な周波数特性を持つ超音波探触子を作成することを目
的としている。
音波吸収体に切り込む切削溝の深さｄを所定値にして良
好な周波数特性を持つ超音波探触子を作成することを目
的としている。
第１図を参照して課題を解決する手段を説明する。
第１図において、圧電振動子１は、超音波を発生する
振動子である。
振動子である。
切削溝６は、超音波吸収体３中に切り込みを入れた溝
である。
である。
超音波吸収体３は、背面に放射された超音波を吸収す
るものである。
るものである。
本発明は、第１図に示すように、圧電振動子１をアレ
イ型の超音波探触子に分割する際に、超音波吸収体３に
対する切削溝６の深さｄとして、放射しようとする超音
波の中心周波数f0に対応する波長λのほぼ1/4の整数倍
まで切り込むようにしている。
イ型の超音波探触子に分割する際に、超音波吸収体３に
対する切削溝６の深さｄとして、放射しようとする超音
波の中心周波数f0に対応する波長λのほぼ1/4の整数倍
まで切り込むようにしている。
これにより、超音波周波数特性（対称形、高効率、高
比帯域など）が良好かつバラツキのないアレイ型の超音
波探触子を作成することが可能となる。
比帯域など）が良好かつバラツキのないアレイ型の超音
波探触子を作成することが可能となる。
次に、第１図ないし第５図を用いて切削溝６の深さｄ
が超音波探触子に与える周波数特性について説明する。
が超音波探触子に与える周波数特性について説明する。
第１図において、超音波吸収体３に対して切削溝６を
切り込むと、この切り込まれた部分７の音速は、切り込
まれない部分の音速よりも遅くなる。これに対応して、
この切り込まれた部分７の音響インピーダンスＺ′は、
切り込まれない部分の音響インピーダンスＺよりも小さ
くなる。このため、深さｄなる切削溝６が超音波吸収体
３に図示のように切り込まれると、圧電振動子１の背面
にこの切り込まれた部分の音響インピーダンスＺ′（Ｚ
よりも小さい）からなる厚さｄの新たな層が形成された
と等価となる。従って、本実施例に係わる超音波探触子
は、圧電振動子１の背面に厚さｄの音響インピーダンス
Ｚ′の背面整合層を新たに一層持つこととなる。この新
たに一層持つこととなった背面整合層の厚みｄを変化さ
せることにより、超音波探触子の周波数特性は、第２図
から第５図に示すように変化する。
切り込むと、この切り込まれた部分７の音速は、切り込
まれない部分の音速よりも遅くなる。これに対応して、
この切り込まれた部分７の音響インピーダンスＺ′は、
切り込まれない部分の音響インピーダンスＺよりも小さ
くなる。このため、深さｄなる切削溝６が超音波吸収体
３に図示のように切り込まれると、圧電振動子１の背面
にこの切り込まれた部分の音響インピーダンスＺ′（Ｚ
よりも小さい）からなる厚さｄの新たな層が形成された
と等価となる。従って、本実施例に係わる超音波探触子
は、圧電振動子１の背面に厚さｄの音響インピーダンス
Ｚ′の背面整合層を新たに一層持つこととなる。この新
たに一層持つこととなった背面整合層の厚みｄを変化さ
せることにより、超音波探触子の周波数特性は、第２図
から第５図に示すように変化する。
第２図は、切削溝６の深さｄをλ/4ないしλ/2（実
線）、およびλ/2ないし３λ/4（点線）の範囲内の値に
した時の、周波数対効率Ｇの関係を示す。これらの曲線
から判明するように、切削溝６の深さｄを２つの範囲内
の値にしたとき、周波数の低い方、あるいは周波数の高
い方のいずれかに効率Ｇがピークとなる非対称形となっ
てしまう。
線）、およびλ/2ないし３λ/4（点線）の範囲内の値に
した時の、周波数対効率Ｇの関係を示す。これらの曲線
から判明するように、切削溝６の深さｄを２つの範囲内
の値にしたとき、周波数の低い方、あるいは周波数の高
い方のいずれかに効率Ｇがピークとなる非対称形となっ
てしまう。
第３図は、切削溝６の深さｄを０、λ/4、λ/2とした
時の、周波数対効率Ｇの関係を示す。これらの曲線から
判明するように、深さｄをλ/4の整数倍（０を含む）に
すると、周波数特性が全て対称形となる。更に、深さｄ
＝λ/4のときに効率Ｇが最も高く、深さｄ＝λ/2のとき
に非帯域が最も広くなっている。
時の、周波数対効率Ｇの関係を示す。これらの曲線から
判明するように、深さｄをλ/4の整数倍（０を含む）に
すると、周波数特性が全て対称形となる。更に、深さｄ
＝λ/4のときに効率Ｇが最も高く、深さｄ＝λ/2のとき
に非帯域が最も広くなっている。
第４図は、切削溝６の深さｄを種々に変えた時の、超
音波探触子の効率Ｇ（中心周波数f0における超音波放射
効率）の関係を示す。この曲線から判明するように、深
さｄをλ/4の奇数倍にしたときに、効率Ｇが最大とな
る。
音波探触子の効率Ｇ（中心周波数f0における超音波放射
効率）の関係を示す。この曲線から判明するように、深
さｄをλ/4の奇数倍にしたときに、効率Ｇが最大とな
る。
第５図は、切削溝６の深さｄを種々に変えた時の、超
音波探触子の比帯域（中心周波数f0の効率Ｇの値から−
6dBだけ小さい位置における帯域幅Δｆをf0で除算した
値）の関係を示す。この曲線から判明するように、深さ
ｄをλ/4の偶数倍にしたときに、比帯域が最大となる。
音波探触子の比帯域（中心周波数f0の効率Ｇの値から−
6dBだけ小さい位置における帯域幅Δｆをf0で除算した
値）の関係を示す。この曲線から判明するように、深さ
ｄをλ/4の偶数倍にしたときに、比帯域が最大となる。
従って、第１図切削溝６の深さｄをλ/4の整数倍にす
ることにより、周波数特性が対称な超音波探触子を作成
することができる。この際、切削溝６の深さｄをλ/4の
奇数倍にすることにより、周波数特性が対称であってか
つ高効率の超音波探触子を作成することができる。ま
た、切削溝６の深さｄをλ/4の偶数倍にすることによ
り、周波数特性が対称であってかつ高比帯域の超音波探
触子を作成することができる。
ることにより、周波数特性が対称な超音波探触子を作成
することができる。この際、切削溝６の深さｄをλ/4の
奇数倍にすることにより、周波数特性が対称であってか
つ高効率の超音波探触子を作成することができる。ま
た、切削溝６の深さｄをλ/4の偶数倍にすることによ
り、周波数特性が対称であってかつ高比帯域の超音波探
触子を作成することができる。
次に、超音波探触子の作成法は、第１図に示すよう
に、圧電振動子１の両面に電極２、更に前面に音響整合
層４および背面に超音波吸収対３を設けた後、前面から
徐々に超音波吸収体３に向かってカッティングし、第１
図（イ）に示すように、放射しようとする超音波の中心
周波数f0に対応する波長λのほぼ1/4の整数倍の深さｄ
となるように切削溝６を設ける。また、第１図（ロ）に
示すように、まず幅の広い切削溝６を設け、次に深さｄ
となるように正確にカッティングするようにしてもよ
い。
に、圧電振動子１の両面に電極２、更に前面に音響整合
層４および背面に超音波吸収対３を設けた後、前面から
徐々に超音波吸収体３に向かってカッティングし、第１
図（イ）に示すように、放射しようとする超音波の中心
周波数f0に対応する波長λのほぼ1/4の整数倍の深さｄ
となるように切削溝６を設ける。また、第１図（ロ）に
示すように、まず幅の広い切削溝６を設け、次に深さｄ
となるように正確にカッティングするようにしてもよ
い。
以上説明したように、本発明によれば、圧電振動子１
をアレイ型の超音波探触子に分割する際に、超音波吸収
体３に対する切削溝６の深さをｄとして、放射しようと
する超音波の中心周波数f0に対応する波長λのほぼ1/4
の整数倍まで切り込む構成を採用しているため、超音波
周波数特性（対称、高効率、高比帯域など）が良好かつ
バラツキのないアレイ型の超音波探触子を作成すること
ができる。
をアレイ型の超音波探触子に分割する際に、超音波吸収
体３に対する切削溝６の深さをｄとして、放射しようと
する超音波の中心周波数f0に対応する波長λのほぼ1/4
の整数倍まで切り込む構成を採用しているため、超音波
周波数特性（対称、高効率、高比帯域など）が良好かつ
バラツキのないアレイ型の超音波探触子を作成すること
ができる。
第１図は本発明の１実施例構成図、第２図、第３図は探
触子の周波数特性例、第４図は探触子の効率特性例、第
５図は探触子の比帯域例、第６図は従来の探触子構造例
を示す。 図中、１は圧電振動子、２は電極、３は超音波吸収体、
４は音響整合層、６は切削溝、ｄは切削した深さ、Ｚは
超音波吸収体の音響インピーダンス、Ｚ′は切削された
部分の音響インピーダンスを表す。
触子の周波数特性例、第４図は探触子の効率特性例、第
５図は探触子の比帯域例、第６図は従来の探触子構造例
を示す。 図中、１は圧電振動子、２は電極、３は超音波吸収体、
４は音響整合層、６は切削溝、ｄは切削した深さ、Ｚは
超音波吸収体の音響インピーダンス、Ｚ′は切削された
部分の音響インピーダンスを表す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川辺 憲二 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−195552（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−73942（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−242841（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−58129（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−12467（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−12466（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−115500（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−77498（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−156712（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】圧電振動子の背面に配設された超音波吸収
体まで切り込みを入れて当該圧電振動子を分割して作成
するアレイ型の超音波探触子において、 圧電振動子（１）の背面に配設された超音波吸収体
（３）に対して、放射しようとする超音波の中心周波数
f0に対応する波長λのほぼ1/4の整数倍の深さまで切削
溝（６）を切り込むように構成したことを特徴とする超
音波探触子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63122438A JP2615132B2 (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | 超音波探触子 |
| US07/346,527 US4992989A (en) | 1988-05-19 | 1989-05-02 | Ultrasound probe for medical imaging system |
| AU34092/89A AU604408B2 (en) | 1988-05-19 | 1989-05-05 | Ultrasound probe for medical imaging system |
| EP89304827A EP0342874B1 (en) | 1988-05-19 | 1989-05-12 | Ultrasound probe for medical imaging system |
| DE68917985T DE68917985T2 (de) | 1988-05-19 | 1989-05-12 | Ultraschallwandler für eine medizinische Abbildungsanordnung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63122438A JP2615132B2 (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | 超音波探触子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01291840A JPH01291840A (ja) | 1989-11-24 |
| JP2615132B2 true JP2615132B2 (ja) | 1997-05-28 |
Family
ID=14835851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63122438A Expired - Fee Related JP2615132B2 (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | 超音波探触子 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4992989A (ja) |
| EP (1) | EP0342874B1 (ja) |
| JP (1) | JP2615132B2 (ja) |
| AU (1) | AU604408B2 (ja) |
| DE (1) | DE68917985T2 (ja) |
Families Citing this family (56)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5010369A (en) * | 1990-07-02 | 1991-04-23 | Xerox Corporation | Segmented resonator structure having a uniform response for electrophotographic imaging |
| US5025291A (en) * | 1990-07-02 | 1991-06-18 | Zerox Corporation | Edge effect compensation in high frequency vibratory energy producing devices for electrophotographic imaging |
| US5611343A (en) * | 1995-04-05 | 1997-03-18 | Loral Aerospace Corp. | High resolution three-dimensional ultrasound imaging |
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| DE29708338U1 (de) * | 1997-05-12 | 1998-09-17 | DWL Elektronische Systeme GmbH, 78354 Sipplingen | Multifrequenz-Ultraschallsonde |
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| US6623430B1 (en) | 1997-10-14 | 2003-09-23 | Guided Therapy Systems, Inc. | Method and apparatus for safety delivering medicants to a region of tissue using imaging, therapy and temperature monitoring ultrasonic system |
| US7914453B2 (en) | 2000-12-28 | 2011-03-29 | Ardent Sound, Inc. | Visual imaging system for ultrasonic probe |
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| US9011336B2 (en) | 2004-09-16 | 2015-04-21 | Guided Therapy Systems, Llc | Method and system for combined energy therapy profile |
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