JPH0775199A - 超音波トランスデューサ - Google Patents
超音波トランスデューサInfo
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- JPH0775199A JPH0775199A JP24375193A JP24375193A JPH0775199A JP H0775199 A JPH0775199 A JP H0775199A JP 24375193 A JP24375193 A JP 24375193A JP 24375193 A JP24375193 A JP 24375193A JP H0775199 A JPH0775199 A JP H0775199A
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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】
【目的】 信頼性の高い超音波トランスデューサを得
る。 【構成】 超音波トランスデューサ１０は、圧電体４の
両面に表面電極２および裏面電極３が形成された圧電素
子１と、斜面６が形成されて表面電極２側に一体的に形
成された内部を超音波が伝播する導波部材５と、裏面電
極３側に一体的に形成された背面負荷材７とから構成さ
れている。
る。 【構成】 超音波トランスデューサ１０は、圧電体４の
両面に表面電極２および裏面電極３が形成された圧電素
子１と、斜面６が形成されて表面電極２側に一体的に形
成された内部を超音波が伝播する導波部材５と、裏面電
極３側に一体的に形成された背面負荷材７とから構成さ
れている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、医療用または非破壊検
査用超音波診断装置に用いられる超音波トランスデュー
サに関するものである。
査用超音波診断装置に用いられる超音波トランスデュー
サに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】メカニカル駆動方式の超音波プローブ先
端部としては、例えば日本超音波医学会講演論文集（１
９９１年１１月演題５９−３４５）に記載された技術が
ある。上記技術は、図７に示す様に、超音波トランスデ
ューサ７１と、超音波トランスデューサ７１から発振さ
れる超音波ビームを曲げる音響ミラー７２とを、両者の
保持部材である円筒状のハウジング７３に実装して構成
されている。
端部としては、例えば日本超音波医学会講演論文集（１
９９１年１１月演題５９−３４５）に記載された技術が
ある。上記技術は、図７に示す様に、超音波トランスデ
ューサ７１と、超音波トランスデューサ７１から発振さ
れる超音波ビームを曲げる音響ミラー７２とを、両者の
保持部材である円筒状のハウジング７３に実装して構成
されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術の構造では、ミラーと超音波トランスデューサと
が別体であるため、これらの間の超音波パルス送受の経
路に、液体の超音波媒体が介在することとなる。
来技術の構造では、ミラーと超音波トランスデューサと
が別体であるため、これらの間の超音波パルス送受の経
路に、液体の超音波媒体が介在することとなる。
【０００４】このため、ミラーと超音波トランスデュー
サとの間に、空気の泡や異物が介在する危険性がある。
これらが介在した場合、超音波ビームがここで散乱して
しまうため、画像を観測することが全く出来なくなる
か、または観測画像の画質が極度に劣化するという欠点
があった。
サとの間に、空気の泡や異物が介在する危険性がある。
これらが介在した場合、超音波ビームがここで散乱して
しまうため、画像を観測することが全く出来なくなる
か、または観測画像の画質が極度に劣化するという欠点
があった。
【０００５】因って、本発明は前記従来技術における欠
点に鑑みて開発されたもので、信頼性の高い超音波トラ
ンスデューサの提供を目的とする。
点に鑑みて開発されたもので、信頼性の高い超音波トラ
ンスデューサの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧電素子と、
該圧電素子の一方の面に形成された音響整合層と、該圧
電素子の他方の面に形成された背面負荷材とを基本構成
要素とする超音波トランスデューサにおいて、前記音響
整合層を端部に音響反射面が形成された導波部材として
形成したものである。
該圧電素子の一方の面に形成された音響整合層と、該圧
電素子の他方の面に形成された背面負荷材とを基本構成
要素とする超音波トランスデューサにおいて、前記音響
整合層を端部に音響反射面が形成された導波部材として
形成したものである。
【０００７】
【作用】本発明では、圧電素子を電気的に励振すること
により導波部材内に発振された超音波パルスは、該導波
部材の端部に形成された音響反射面によってその経路が
曲げられた後、トランスデューサの外部に発振される。
また、観測対象により反射された超音波パルスは、トラ
ンスデューサに入射した後に音響放射面によってその向
きを変えられ、導波部材内を伝達されて圧電素子に到達
する。
により導波部材内に発振された超音波パルスは、該導波
部材の端部に形成された音響反射面によってその経路が
曲げられた後、トランスデューサの外部に発振される。
また、観測対象により反射された超音波パルスは、トラ
ンスデューサに入射した後に音響放射面によってその向
きを変えられ、導波部材内を伝達されて圧電素子に到達
する。
【０００８】
【実施例１】図１は本実施例を示す斜視図である。超音
波トランスデューサ１０は、ＰＺＴ圧電セラミックスの
圧電体４の両面に表面電極２および裏面電極３が形成さ
れた圧電素子１と、この圧電素子１の表面電極２側に一
体的に形成された内部を超音波が伝播する導波部材５
と、圧電素子１の裏面電極３側に一体的に形成された背
面負荷材７とから構成されている。
波トランスデューサ１０は、ＰＺＴ圧電セラミックスの
圧電体４の両面に表面電極２および裏面電極３が形成さ
れた圧電素子１と、この圧電素子１の表面電極２側に一
体的に形成された内部を超音波が伝播する導波部材５
と、圧電素子１の裏面電極３側に一体的に形成された背
面負荷材７とから構成されている。
【０００９】導波部材５は、音響インピーダンスが４
〔ＭＲｙａｌ〕程度のエポキシ樹脂から形成されてお
り、その断面積が該圧電素子１の面積と同等かそれ以上
である柱状の形状をしており、該圧電素子１との接合面
と反対側の端面に斜面６が形成されている。斜面６は該
導波部材５の軸方向に対して４５°の角度をもってい
る。
〔ＭＲｙａｌ〕程度のエポキシ樹脂から形成されてお
り、その断面積が該圧電素子１の面積と同等かそれ以上
である柱状の形状をしており、該圧電素子１との接合面
と反対側の端面に斜面６が形成されている。斜面６は該
導波部材５の軸方向に対して４５°の角度をもってい
る。
【００１０】表面電極２および裏面電極３は、それぞれ
リード線１４，１５と電気的に接続されており、これら
のリード線１４，１５を経由してパルサ（図示せず）お
よび観測装置（図示せず）と接続されている。超音波ト
ランスデューサ１０は、回転機構・直動機構等の駆動部
材（図示せず）上に実装されている。
リード線１４，１５と電気的に接続されており、これら
のリード線１４，１５を経由してパルサ（図示せず）お
よび観測装置（図示せず）と接続されている。超音波ト
ランスデューサ１０は、回転機構・直動機構等の駆動部
材（図示せず）上に実装されている。
【００１１】以上の構成から成る超音波トランスデュー
サ１０は、パルサからリード線１４，１５を経由して電
極２，３にパルス電圧を印加し、圧電素子１を加振す
る。該圧電素子１の振動は、超音波パルスとなって発振
される。この時、背面負荷材７が形成された面は、その
負荷により振動が抑制されるため、発振された超音波パ
ルスは導波部材５にのみ伝達される。
サ１０は、パルサからリード線１４，１５を経由して電
極２，３にパルス電圧を印加し、圧電素子１を加振す
る。該圧電素子１の振動は、超音波パルスとなって発振
される。この時、背面負荷材７が形成された面は、その
負荷により振動が抑制されるため、発振された超音波パ
ルスは導波部材５にのみ伝達される。
【００１２】導波部材５中に伝送された超音波パルス
は、該導波部材５に形成された斜面６で反射され、その
向きを変えて音響反射面１９から該導波部材５の外部に
発振される。９で示すのは超音波パルスの経路である。
この時、該導波部材５はその音響インピーダンスを適当
に選択したことにより、音響整合層としても作用する。
超音波トランスデューサ１０を駆動機構（図示せず）に
より駆動することによって、発振された超音波パルスを
任意の経路に沿って走査する。
は、該導波部材５に形成された斜面６で反射され、その
向きを変えて音響反射面１９から該導波部材５の外部に
発振される。９で示すのは超音波パルスの経路である。
この時、該導波部材５はその音響インピーダンスを適当
に選択したことにより、音響整合層としても作用する。
超音波トランスデューサ１０を駆動機構（図示せず）に
より駆動することによって、発振された超音波パルスを
任意の経路に沿って走査する。
【００１３】観測対象から反射された超音波パルスは、
経路９に沿って導波部材５を経て圧電素子１に伝達さ
れ、これを振動させる。該圧電素子１の振動によって発
生した電圧はリード線１４，１５を経由して観測装置に
伝達される。
経路９に沿って導波部材５を経て圧電素子１に伝達さ
れ、これを振動させる。該圧電素子１の振動によって発
生した電圧はリード線１４，１５を経由して観測装置に
伝達される。
【００１４】本実施例によれば、低ロスで超音波パルス
を送受信することができる。また、超音波パルスが外部
に発振されるまでの間に、空気の泡や異物等が介在する
危険性が無いため、常に信頼性の高い観測を行うことが
できる。
を送受信することができる。また、超音波パルスが外部
に発振されるまでの間に、空気の泡や異物等が介在する
危険性が無いため、常に信頼性の高い観測を行うことが
できる。
【００１５】尚、本実施例においては、圧電材としてＰ
ＺＴを使用する場合について例示したが、ＰＴ，ＰＬＺ
Ｔ等の圧電セラミックスや、ＬｉＮｂＯ等の圧電性結晶
が使用可能である。同様に導波部材の材質についても、
エポキシ系樹脂に限定されるものではなく、フェノール
系やポリエチレン等の使用も可能である。また、斜面の
角度についても４５°に限定されるものではなく、超音
波パルスの走査方向によって、任意の角度が設定可能で
ある。
ＺＴを使用する場合について例示したが、ＰＴ，ＰＬＺ
Ｔ等の圧電セラミックスや、ＬｉＮｂＯ等の圧電性結晶
が使用可能である。同様に導波部材の材質についても、
エポキシ系樹脂に限定されるものではなく、フェノール
系やポリエチレン等の使用も可能である。また、斜面の
角度についても４５°に限定されるものではなく、超音
波パルスの走査方向によって、任意の角度が設定可能で
ある。
【００１６】
【実施例２】図２は本実施例を示す斜視図である。基本
的な構成は、前記実施例１と同様であり、差異について
述べる。この事由により、前記実施例１と同一の部材に
は、図中に同一の番号を付記した。本実施例において
は、導波部材５に形成された斜面６上に、ステンレスか
らなる反射板８を一体に固着した。
的な構成は、前記実施例１と同様であり、差異について
述べる。この事由により、前記実施例１と同一の部材に
は、図中に同一の番号を付記した。本実施例において
は、導波部材５に形成された斜面６上に、ステンレスか
らなる反射板８を一体に固着した。
【００１７】上記構成の超音波トランスデューサ１０
は、導波部材５中を伝送されてきた超音波パルスが斜面
６において、該導波部材５の構成部材と反射板８の構成
部材との界面で反射される。
は、導波部材５中を伝送されてきた超音波パルスが斜面
６において、該導波部材５の構成部材と反射板８の構成
部材との界面で反射される。
【００１８】本実施例によれば、反射板８の音響インピ
ーダンスを、導波部材５よりも大きくすることにより、
反射におけるロスが減少する。従って、より効率的に超
音波パルスを伝送することができる。
ーダンスを、導波部材５よりも大きくすることにより、
反射におけるロスが減少する。従って、より効率的に超
音波パルスを伝送することができる。
【００１９】尚、本実施例では反射板の材質としてステ
ンレスを用いたが、タングステン・リン青銅等の音響イ
ンピーダンスが大きい金属や、アルミナ・窒化珪素等の
セラミックスも使用可能である。
ンレスを用いたが、タングステン・リン青銅等の音響イ
ンピーダンスが大きい金属や、アルミナ・窒化珪素等の
セラミックスも使用可能である。
【００２０】
【実施例３】図３は本実施例を示す斜視図である。基本
的な構成は、前記実施例１と同様であり、差異について
述べる。この事由により、前記実施例１と同一の部材に
は、図中に同一の番号を付記した。本実施例において
は、導波部材５をエポキシ樹脂からなるミラーブロック
１８と、該ミラーブロック１８と圧電素子１の間に設け
られたマシナブルセラミックスからなる第１音響整合層
１１と、該ミラーブロック１８の音響放射面１９上にこ
れと一体に設けられた第３音響整合層１３とから構成し
た。
的な構成は、前記実施例１と同様であり、差異について
述べる。この事由により、前記実施例１と同一の部材に
は、図中に同一の番号を付記した。本実施例において
は、導波部材５をエポキシ樹脂からなるミラーブロック
１８と、該ミラーブロック１８と圧電素子１の間に設け
られたマシナブルセラミックスからなる第１音響整合層
１１と、該ミラーブロック１８の音響放射面１９上にこ
れと一体に設けられた第３音響整合層１３とから構成し
た。
【００２１】本実施例では、ミラーブロック１８が第２
音響整合層として作用する。
音響整合層として作用する。
【００２２】本実施例によれば、多層の音響整合が取れ
るため、高帯域の超音波トランスデューサを得ることが
できる。
るため、高帯域の超音波トランスデューサを得ることが
できる。
【００２３】
【実施例４】図４は本実施例を示す斜視図である。基本
的な構成は、前記実施例１と同様であり、差異について
述べる。この事由により、前記実施例１と同一の部材に
は、図中に同一の番号を付記した。本実施例において
は、導波部材５を、マシナブルセラミックスからなるミ
ラーブロック１８と、該ミラーブロック１８の音響放射
面１９上にこれと一体に設けられた第２音響整合層１２
および第３音響整合層１３とから構成した。
的な構成は、前記実施例１と同様であり、差異について
述べる。この事由により、前記実施例１と同一の部材に
は、図中に同一の番号を付記した。本実施例において
は、導波部材５を、マシナブルセラミックスからなるミ
ラーブロック１８と、該ミラーブロック１８の音響放射
面１９上にこれと一体に設けられた第２音響整合層１２
および第３音響整合層１３とから構成した。
【００２４】本実施例では、ミラーブロック１８が第１
音響整合層として作用する。
音響整合層として作用する。
【００２５】本実施例によれば、ミラーブロックがセラ
ミックスとなったため、材料自体の超音波減衰が少なく
なった。このため、超音波パルス伝送中の経路長が最も
長いミラーブロック中における超音波パルスの減衰を極
力少なくすることができ、結果として高感度の超音波ト
ランスデューサを得ることができる。
ミックスとなったため、材料自体の超音波減衰が少なく
なった。このため、超音波パルス伝送中の経路長が最も
長いミラーブロック中における超音波パルスの減衰を極
力少なくすることができ、結果として高感度の超音波ト
ランスデューサを得ることができる。
【００２６】
【実施例５】図５は本実施例を示す斜視図である。基本
的な構成は、前記実施例１と同様であり、差異について
述べる。この事由により、前記実施例１と同一の部材に
は、図中に同一の番号を付記した。本実施例において
は、導波部材５の表面のうち、少なくとも圧電素子表面
電極２と接する面および外周面の少なくとも１面に、金
属薄膜１６を形成した。この金属薄膜１６は形成した面
相互の間で導通が取れており、同電位となっている。上
記金属薄膜１６の形成後、圧電素子１と該導波部材５と
をエポキシ系低粘性接着剤により一体に形成する。
的な構成は、前記実施例１と同様であり、差異について
述べる。この事由により、前記実施例１と同一の部材に
は、図中に同一の番号を付記した。本実施例において
は、導波部材５の表面のうち、少なくとも圧電素子表面
電極２と接する面および外周面の少なくとも１面に、金
属薄膜１６を形成した。この金属薄膜１６は形成した面
相互の間で導通が取れており、同電位となっている。上
記金属薄膜１６の形成後、圧電素子１と該導波部材５と
をエポキシ系低粘性接着剤により一体に形成する。
【００２７】本実施例では、金属薄膜１６と圧電素子表
面電極２とが同電位となる。これにより、表面電極２の
配線を導波部材５上で行うことが可能になる。
面電極２とが同電位となる。これにより、表面電極２の
配線を導波部材５上で行うことが可能になる。
【００２８】本実施例によれば、配線端子の設定につい
ての自由度が増す。
ての自由度が増す。
【００２９】尚、本実施例では導波部材と表面電極につ
いて実施した場合についてのみ記したが、背面負荷材と
裏面電極についても本実施例において解説した手法が適
用できることは明白である。また、本実施例においては
前記実施例１に基づいて具体的に示したが、他の実施例
についても同様に適用できることは言うまでもない。
いて実施した場合についてのみ記したが、背面負荷材と
裏面電極についても本実施例において解説した手法が適
用できることは明白である。また、本実施例においては
前記実施例１に基づいて具体的に示したが、他の実施例
についても同様に適用できることは言うまでもない。
【００３０】
【実施例６】図６は本実施例を示す斜視図である。基本
的な構成は、前記実施例１と同様であり、差異について
述べる。この事由により、前記実施例１と同一の部材に
は、図中に同一の番号を付記した。本実施例において
は、導波部材５の表面のうち、音響放射面１９と同一の
面の表面に、ステンレス等の高音響インピーダンスの材
質からなる遮蔽部材１７を設けた。
的な構成は、前記実施例１と同様であり、差異について
述べる。この事由により、前記実施例１と同一の部材に
は、図中に同一の番号を付記した。本実施例において
は、導波部材５の表面のうち、音響放射面１９と同一の
面の表面に、ステンレス等の高音響インピーダンスの材
質からなる遮蔽部材１７を設けた。
【００３１】本実施例では、観測対象によって反射さ
れ、超音波トランスデューサに戻ってくる超音波パルス
のうち、音響放射面１９以外に到達したものは、遮蔽部
材１７により反射されて圧電素子１には伝達されない。
れ、超音波トランスデューサに戻ってくる超音波パルス
のうち、音響放射面１９以外に到達したものは、遮蔽部
材１７により反射されて圧電素子１には伝達されない。
【００３２】本実施例によれば、画像形成に必要な反射
信号以外のノイズ超音波を遮蔽することができる。この
ため、高品質の観測画像を得ることができる。
信号以外のノイズ超音波を遮蔽することができる。この
ため、高品質の観測画像を得ることができる。
【００３３】尚、本実施例においては、反射板の材質に
ついてステンレスを用いたが、タングステン・リン青銅
等の音響インピーダンスが大きい金属や、アルミナ・窒
化珪素等のセラミックスも使用可能である。
ついてステンレスを用いたが、タングステン・リン青銅
等の音響インピーダンスが大きい金属や、アルミナ・窒
化珪素等のセラミックスも使用可能である。
【００３４】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係る超音波
トランスデューサによれば、信頼性の高い超音波トラン
スデューサを実現することができる。
トランスデューサによれば、信頼性の高い超音波トラン
スデューサを実現することができる。
【図１】実施例１を示す斜視図である。
【図２】実施例２を示す斜視図である。
【図３】実施例３を示す斜視図である。
【図４】実施例４を示す斜視図である。
【図５】実施例５を示す斜視図である。
【図６】実施例６を示す斜視図である。
【図７】従来例を示す斜視図である。
【符号の説明】 １ 圧電素子 ２ 圧電素子表面電極 ３ 圧電素子裏面電極 ４ 圧電体 ５ 導波部材 ６ 斜面 ７ 背面負荷材 ９ 超音波ビーム経路 １０ 超音波トランスデューサ １４ 表面電極側リード線 １５ 裏面電極側リード線 １９ 音響放射面
Claims (1)
- 【請求項１】 圧電素子と、該圧電素子の一方の面に形
成された音響整合層と、該圧電素子の他方の面に形成さ
れた背面負荷材とを基本構成要素とする超音波トランス
デューサにおいて、前記音響整合層を端部に音響反射面
が形成された導波部材として形成したことを特徴とする
超音波トランスデューサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24375193A JPH0775199A (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | 超音波トランスデューサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24375193A JPH0775199A (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | 超音波トランスデューサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0775199A true JPH0775199A (ja) | 1995-03-17 |
Family
ID=17108446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24375193A Withdrawn JPH0775199A (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | 超音波トランスデューサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0775199A (ja) |
-
1993
- 1993-09-03 JP JP24375193A patent/JPH0775199A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001107 |