JPH0410280B2 - - Google Patents
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- JPH0410280B2 JPH0410280B2 JP61096549A JP9654986A JPH0410280B2 JP H0410280 B2 JPH0410280 B2 JP H0410280B2 JP 61096549 A JP61096549 A JP 61096549A JP 9654986 A JP9654986 A JP 9654986A JP H0410280 B2 JPH0410280 B2 JP H0410280B2
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/42—Details of probe positioning or probe attachment to the patient
- A61B8/4272—Details of probe positioning or probe attachment to the patient involving the acoustic interface between the transducer and the tissue
- A61B8/4281—Details of probe positioning or probe attachment to the patient involving the acoustic interface between the transducer and the tissue characterised by sound-transmitting media or devices for coupling the transducer to the tissue
-
- 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
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、医用乃至工業用等の広帯域超音波ト
ランスデユーサに関し、更に詳しくは、超音波振
動子の音響インピーダンスと、被検体表面におけ
るインピーダンスとのマツチングを工夫した超音
波トランスデユーサに関する。
ランスデユーサに関し、更に詳しくは、超音波振
動子の音響インピーダンスと、被検体表面におけ
るインピーダンスとのマツチングを工夫した超音
波トランスデユーサに関する。
（従来の技術）
第５図は従来の超音波トランスデユーサの一例
を示す構成断面図である。図において、１は超音
波振動子であり、２はその前面に設けた音響マツ
チング部材、３は音響ダンパ部材、４は被検体で
ある。従来、音響マツチング層２としては、単一
乃至は３層の1/4波長板に相当する厚さの部材が
用いられている。この層の数やその物質の音響学
的インピーダンスを適切に設計することにより、
エネルギーの透過効率が向上すると共に、帯域幅
も改善されることが知られている。しかるに、ｎ
層の1/4波長板による音響マツチング層は、層の
数ｎをｎ≧３としても、ｎ＝２に比べて大きな付
加効果が得られないことも知られている。
を示す構成断面図である。図において、１は超音
波振動子であり、２はその前面に設けた音響マツ
チング部材、３は音響ダンパ部材、４は被検体で
ある。従来、音響マツチング層２としては、単一
乃至は３層の1/4波長板に相当する厚さの部材が
用いられている。この層の数やその物質の音響学
的インピーダンスを適切に設計することにより、
エネルギーの透過効率が向上すると共に、帯域幅
も改善されることが知られている。しかるに、ｎ
層の1/4波長板による音響マツチング層は、層の
数ｎをｎ≧３としても、ｎ＝２に比べて大きな付
加効果が得られないことも知られている。
そこで、音響マツチング層２として、その音響
インピーダンスが超音波振動子１に接する位置
と、被検体４の表面に接する位置との間で連続的
に変化するようにしたものが提案されている（特
公昭58−18095号）。
インピーダンスが超音波振動子１に接する位置
と、被検体４の表面に接する位置との間で連続的
に変化するようにしたものが提案されている（特
公昭58−18095号）。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、音響インピーダンスが漸変する
ような組成物質を実際に作ることは容易ではない
し、仮に出来たとしても再現性が不十分であると
いう問題点があつた。
ような組成物質を実際に作ることは容易ではない
し、仮に出来たとしても再現性が不十分であると
いう問題点があつた。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされた
もので、その目的は、音響インピーダンスが漸変
する音響マツチング層を再現性良く実現し、超音
波振動子と被検体とのマツチングが良好な超音波
トランスデユーサを提供することにある。
もので、その目的は、音響インピーダンスが漸変
する音響マツチング層を再現性良く実現し、超音
波振動子と被検体とのマツチングが良好な超音波
トランスデユーサを提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
前記した目的を達成する本発明は、超音波振動
子と、超音波振動子上に設けられたマツチング部
材とを備えた超音波トランスデユーサにおいて、
前記マツチング部材は、1/4波長より十分薄い層
を多数重層して構成されれ、各層の単位構造は、
重金属層とプラスチツク類の層とからなり、且つ
被検体に接触する一端側から前記超音波振動子に
接触する他端側にかけて、前記重金属層のプラス
チツク層に対する占積比が順々に大きくなるよう
に選定されていることを特徴とするものである。
子と、超音波振動子上に設けられたマツチング部
材とを備えた超音波トランスデユーサにおいて、
前記マツチング部材は、1/4波長より十分薄い層
を多数重層して構成されれ、各層の単位構造は、
重金属層とプラスチツク類の層とからなり、且つ
被検体に接触する一端側から前記超音波振動子に
接触する他端側にかけて、前記重金属層のプラス
チツク層に対する占積比が順々に大きくなるよう
に選定されていることを特徴とするものである。
（作 用）
各層を形成している重金属層は質量或いはイン
ダクタンスと等価の作用を行い、プラスチツク類
の層はコンプライアンス或いはコンデンサと等価
の作用を行うもので、多数重層で構成されるマツ
チング部材は、その音響インピーダンスが超音波
振動子に接触する側から被検体に接触する側に向
けて、順々に小さく漸変することになる。
ダクタンスと等価の作用を行い、プラスチツク類
の層はコンプライアンス或いはコンデンサと等価
の作用を行うもので、多数重層で構成されるマツ
チング部材は、その音響インピーダンスが超音波
振動子に接触する側から被検体に接触する側に向
けて、順々に小さく漸変することになる。
（実施例）
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。第１図は本発明の超音波トランスデユ
ーサの一例を示す構成断面図である。図におい
て、１はPZT等で構成された超音波振動子、２
はこの超音波振動子１の前面（超音波放射面）に
設けた本発明で特徴としているところの音響マツ
チング部材、３は超音波振動子１の背面側に設け
られた音響ダンパ部材、４は被検体である。
説明する。第１図は本発明の超音波トランスデユ
ーサの一例を示す構成断面図である。図におい
て、１はPZT等で構成された超音波振動子、２
はこの超音波振動子１の前面（超音波放射面）に
設けた本発明で特徴としているところの音響マツ
チング部材、３は超音波振動子１の背面側に設け
られた音響ダンパ部材、４は被検体である。
音響マツチング部材２は、1/4波長より十分薄
い（例えばλ／10〜λ／20程度）層を、２１，２
２，…２ｎのように多数重層して構成されてい
る。各層の間は、通常手法で接着或いは熱接着等
によつて重層している。
い（例えばλ／10〜λ／20程度）層を、２１，２
２，…２ｎのように多数重層して構成されてい
る。各層の間は、通常手法で接着或いは熱接着等
によつて重層している。
第２図及び第３図は、音響マツチング部材を構
成している各層の更に詳細構成を示す要部断面図
で、第２図は超音波振動子１に接触する側に近い
層を、第３図は被検体４に接触する側に近い層付
近をそれぞれ代表して示している。
成している各層の更に詳細構成を示す要部断面図
で、第２図は超音波振動子１に接触する側に近い
層を、第３図は被検体４に接触する側に近い層付
近をそれぞれ代表して示している。
これらの図において、５１はマイラー、ポリエ
ステル、ポリオレフイン等のプラスチツク膜層、
５２はプラスチツク膜層５１上に被着した重金属
層で、例えば金属（銅、クロム、アルミ、ニツケ
ル、鉄、コバルト等）乃至その酸化物、窒化物等
の重い物質（原子又は分子）で構成されている。
ここで、重金属５２のプラスチツク膜層５１に対
する占有比は、被検体４に接触する一端側から、
超音波振動子１に接触する他端側にかけて、順々
に大きくなるように、換言すれば、重金属５２の
厚さt1，t2，…toが超音波振動子１から遠ざかる
に従つて小さくなる。（t1＞t2＞t3＞…＞to-1＞to
＝０）ように構成されている。尚、被検体４に接
触する層２ｎは、プラスチツク膜層５１によつて
のみ構成されている。
ステル、ポリオレフイン等のプラスチツク膜層、
５２はプラスチツク膜層５１上に被着した重金属
層で、例えば金属（銅、クロム、アルミ、ニツケ
ル、鉄、コバルト等）乃至その酸化物、窒化物等
の重い物質（原子又は分子）で構成されている。
ここで、重金属５２のプラスチツク膜層５１に対
する占有比は、被検体４に接触する一端側から、
超音波振動子１に接触する他端側にかけて、順々
に大きくなるように、換言すれば、重金属５２の
厚さt1，t2，…toが超音波振動子１から遠ざかる
に従つて小さくなる。（t1＞t2＞t3＞…＞to-1＞to
＝０）ように構成されている。尚、被検体４に接
触する層２ｎは、プラスチツク膜層５１によつて
のみ構成されている。
このように構成した超音波トランスデユーサの
動作を第４図を参照しながら説明すれば以下の通
りである。
動作を第４図を参照しながら説明すれば以下の通
りである。
第４図は音響マツチング部材２部分の音響学的
等価回路を機械的及び電気的に示したものであ
る。
等価回路を機械的及び電気的に示したものであ
る。
機械的には、質量ｍ１，ｍ２，ｍ３…とバネ
（コンプライアンス）Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…の直列
接続で表わされ、又、電気的には、インダクタン
スＬ１，Ｌ２，Ｌ３…と、コンデンサＣ１，Ｃ
２，Ｃ３…からなるフイルタ回路で表わされる。
ここで、質量ｍ１，ｍ２，ｍ３…をインダクタン
スＬ１，Ｌ２，Ｌ３…は重金属５２の部分であ
り、バネ（コンプライアンス）Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３
…と、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３…はプラスチ
ツク膜層５１の部分であり、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３…
＞Ln及びＣ１＜Ｃ２＜Ｃ３…＜Cnの関係になつ
ている。
（コンプライアンス）Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…の直列
接続で表わされ、又、電気的には、インダクタン
スＬ１，Ｌ２，Ｌ３…と、コンデンサＣ１，Ｃ
２，Ｃ３…からなるフイルタ回路で表わされる。
ここで、質量ｍ１，ｍ２，ｍ３…をインダクタン
スＬ１，Ｌ２，Ｌ３…は重金属５２の部分であ
り、バネ（コンプライアンス）Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３
…と、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３…はプラスチ
ツク膜層５１の部分であり、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３…
＞Ln及びＣ１＜Ｃ２＜Ｃ３…＜Cnの関係になつ
ている。
このような等価回路で示される系の特性インピ
ーダンス（音響インピーダンス）は、質量ｍとコ
ンプライアンスＢの比或いはインダクタンスＬと
コンデンサＣの比によつて決まるもので、音響イ
ンピーダンスZ0は、超音波振動子１側に向かつて
次第に大きく、被検体に接触する面に向かつて次
第に小さくなる。従つて、超音波振動子１と被検
体４とのマツチングが良好になり、エネルギー透
過効率が向上するとともに、帯域幅が大巾に改善
される。
ーダンス（音響インピーダンス）は、質量ｍとコ
ンプライアンスＢの比或いはインダクタンスＬと
コンデンサＣの比によつて決まるもので、音響イ
ンピーダンスZ0は、超音波振動子１側に向かつて
次第に大きく、被検体に接触する面に向かつて次
第に小さくなる。従つて、超音波振動子１と被検
体４とのマツチングが良好になり、エネルギー透
過効率が向上するとともに、帯域幅が大巾に改善
される。
尚、上記の説明において、マツチング部材を構
成している多数重層の単位構造は、プラスチツク
膜上に重金属層を蒸着やスパツタ等で付けたり、
プラスチツク膜と重金属層とを重層し接着したり
する等の手法によつて実現できる。
成している多数重層の単位構造は、プラスチツク
膜上に重金属層を蒸着やスパツタ等で付けたり、
プラスチツク膜と重金属層とを重層し接着したり
する等の手法によつて実現できる。
尚、実施例では、超音波振動子１は単板のもの
について示したが、この超音波振動子としては、
１次元又は２次元的にダイシングして構成される
１次元乃至２次元のアレイでもよい。
について示したが、この超音波振動子としては、
１次元又は２次元的にダイシングして構成される
１次元乃至２次元のアレイでもよい。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明は、マツチング部
材を多数重層構成とし、各層の単位構造を、重金
属層とプラスチツク層とからなり、両者の占積比
を順次変えて実現するものである。従つて、音響
インピーダンスが漸変する音響マツチング層を容
易に、しかも、再現性良く作ることができ、超音
波振動子と被検体のマツチングが良好な超音波ト
ランスデユーサを効率良く、安価に提供できる。
材を多数重層構成とし、各層の単位構造を、重金
属層とプラスチツク層とからなり、両者の占積比
を順次変えて実現するものである。従つて、音響
インピーダンスが漸変する音響マツチング層を容
易に、しかも、再現性良く作ることができ、超音
波振動子と被検体のマツチングが良好な超音波ト
ランスデユーサを効率良く、安価に提供できる。
第１図は本発明の超音波トランスデユーサの一
例を示す構成断面図、第２図及び第３図は第１図
において音響マツチング部材を構成している各層
の要部断面図、第４図は音響マツチング部材部分
の音響学的等価回路図、第５図は従来の超音波ト
ランスデユーサの構成断面図である。 １…超音波振動子、２…音響マツチング部材、
３…音響ダンパ部材、４…被検体、５１…プラス
チツク膜層、５…２重金属層。
例を示す構成断面図、第２図及び第３図は第１図
において音響マツチング部材を構成している各層
の要部断面図、第４図は音響マツチング部材部分
の音響学的等価回路図、第５図は従来の超音波ト
ランスデユーサの構成断面図である。 １…超音波振動子、２…音響マツチング部材、
３…音響ダンパ部材、４…被検体、５１…プラス
チツク膜層、５…２重金属層。
Claims (1)
- １ 超音波振動子と、この超音波振動子上に設け
られたマツチング部材とを備えた超音波トランス
デユーサにおいて、前記マツチング部材は、1/4
波長より十分薄い層を多数重層して構成され、各
層の単位構造は、重金属層とプラスチツク類の層
とからなり、且つ被検体に接触する一端側から前
記超音波振動子に接触する他端側にかけて、前記
重金属層のプラスチツク層に対する占積比が順々
に大きくなるように選定されていることを特徴と
する超音波トランスデユーサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61096549A JPS62258597A (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | 超音波トランスデユ−サ |
| PCT/JP1987/000265 WO1987006790A1 (en) | 1986-04-25 | 1987-04-24 | Ultrasonic transducer |
| US07/270,157 US4881212A (en) | 1986-04-25 | 1987-04-24 | Ultrasonic transducer |
| EP87902754A EP0305519A1 (en) | 1986-04-25 | 1987-04-24 | Ultrasonic transducer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61096549A JPS62258597A (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | 超音波トランスデユ−サ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62258597A JPS62258597A (ja) | 1987-11-11 |
| JPH0410280B2 true JPH0410280B2 (ja) | 1992-02-24 |
Family
ID=14168167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61096549A Granted JPS62258597A (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | 超音波トランスデユ−サ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4881212A (ja) |
| EP (1) | EP0305519A1 (ja) |
| JP (1) | JPS62258597A (ja) |
| WO (1) | WO1987006790A1 (ja) |
Families Citing this family (69)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4028315A1 (de) * | 1990-09-06 | 1992-03-12 | Siemens Ag | Ultraschallwandler fuer die laufzeitmessung von ultraschall-impulsen in einem gas |
| WO1993002623A1 (de) * | 1991-08-01 | 1993-02-18 | Krautkrämer GmbH & Co | Messverfahren und messvorrichtung für die schleimhautdicke eines kieferknochenkamms |
| US5381385A (en) * | 1993-08-04 | 1995-01-10 | Hewlett-Packard Company | Electrical interconnect for multilayer transducer elements of a two-dimensional transducer array |
| US6150752A (en) * | 1998-04-17 | 2000-11-21 | Face International Corp. | Acoustic transducer with liquid-immersed, pre-stressed piezoelectric actuator in acoustic impedance matched transducer housing |
| US6075310A (en) * | 1998-04-17 | 2000-06-13 | Face International Corp. | Acoustic transducer with liquid-immersed, pre-stressed piezoelectric actuator in acoustic impedance matched transducer housing |
| US6371915B1 (en) * | 1999-11-02 | 2002-04-16 | Scimed Life Systems, Inc. | One-twelfth wavelength impedence matching transformer |
| EP1332343B1 (en) * | 2000-11-10 | 2004-12-22 | BAE Systems PLC | A loading probe for testing an acoustic transducer |
| US6936009B2 (en) * | 2001-02-27 | 2005-08-30 | General Electric Company | Matching layer having gradient in impedance for ultrasound transducers |
| CN100460871C (zh) * | 2003-03-04 | 2009-02-11 | 茹瓦·皮尔斯·琼斯 | 制造换能器的方法和声能传输装置以及使声能匹配的制品 |
| US8444562B2 (en) | 2004-10-06 | 2013-05-21 | Guided Therapy Systems, Llc | System and method for treating muscle, tendon, ligament and cartilage tissue |
| US10864385B2 (en) | 2004-09-24 | 2020-12-15 | Guided Therapy Systems, Llc | Rejuvenating skin by heating tissue for cosmetic treatment of the face and body |
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