JPS5856320B2 - 超音波変換器 - Google Patents

超音波変換器

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JPS5856320B2
JPS5856320B2 JP55044028A JP4402880A JPS5856320B2 JP S5856320 B2 JPS5856320 B2 JP S5856320B2 JP 55044028 A JP55044028 A JP 55044028A JP 4402880 A JP4402880 A JP 4402880A JP S5856320 B2 JPS5856320 B2 JP S5856320B2
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イングマール・フアイクト
ジヤツク・ボルブール
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Siemens Corp
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • 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
    • B06B1/0688—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 with foil-type piezoelectric elements, e.g. PVDF
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、比較的高い誘電率および高い音響インピーダ
ンスを有する材料よりなる発信層と、比較的低い誘電率
および低い音響インピーダンスを有する材料よりなる受
信層とから形成されている超音波変換器に関する。
従来の超音波変換器については、例えば相前後して配列
された多数の単位振動子を備えた配列体形式の超音波も
含めてであるが、とくに医療用途に関しては、高い侵入
深さが要求される。
しかしながら、それと同時に受信時に原音に忠実なパル
ス処理も、例えば組織診断などにおいてますます重要視
されてきている。
通常の超音波変換器は１つだけの圧電材料を送信器とし
てと同時に受信器として使用する。
この場合に要求される条件は、例えば配列構成の場合の
単位振動子の細分などの比較的高い技術的費用でもって
しか得られない。
とくに受信時の改善はすでに試みられた。
例えば送受信用圧電材料の代りにポリ二弗化ビニル（Ｐ
ＶＦ２）が用いられた。
この種の超音波変換器は、例えば１９７６年８月５日発
行の定期刊行物”ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ８ＬＥＴＴＥＲ
８”第１２巻第１６号の第３６３頁および第３６４頁に
掲載された論文”ＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＡＬ ＢＲＯＡ
ＤＢＡＮＤＵＬＴＲＡＳＯＲＩＣＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲ
８ＵＳＩＮＧＰＶＦ２ＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＲＩＣＦＩ
ＬＭ″′の対象である。
この公知の変換器は確かに受信の質を改善する。
しかしながら、それと同時に送信時が悪くなる。
というのは送信時のエネルギー発送が送信層を形成する
ＰＶＦ２層の低い効率のために少なすぎるからである。
送信時と受信時との間のいくらか良好なバランスを与え
るためにすでに別の提案がなされていて、これは、１９
７８年５月２９〜６月２日にフロリダ州のＫｅｙ Ｂ１
５ｃａｙｎｅで開催された”第８回音響イメージング国
際シンポジウム″におけるＲ、 Ｇ、 Ｓｗａ ｒ ｔ
ｓおよびＪ、 Ｄ。
Ｐｌｕｍｍｅｒの両氏による’ＭＯＮＯＬＩＴＨＩＣ８
ＩＬＩＣＯＮＰＶＦ２ＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＲＩＣＡＲ
ＲＡＹＳ ＦＯＲＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣＩＭＡＧＩＮ
Ｇ”というタイトルの論文において推奨されている。
とくに第１５頁における推奨論拠で記述されているいわ
ゆる゛シータ″配列式変換器は送信器として役立つピエ
ゾセラミック製のリングからなり、これの非常に小さい
寸法を有する内部にポリ二弗化ビニル（ＰＶＦ２）の層
からなる受信配夕、り体が配置されている。
空間的に離された送信層と受信層との配置の欠点はコン
パクト性が失なわれることであり、これによりさらに送
受信比が好ましくなくなる。
本発明の目的は、冒頭に述べた形式の超音波変換器を、
できるだりコンパクトな構造で同時に送信時および受信
時にとってできるだけよい結果が得られるように構成す
ることにある。
この目的は、本発明によれば、両層をハイブリッド技術
で平面的に重ね合わせて結合することによって遠戚され
る。
それ故、本発明は変換器の極めてコンパクトな構造を可
能にする。
これと同時に送信時および受信時における条件を最適に
するように考慮がなされている。
本発明のとくに有利な実施態様においては、受信層が同
時に送信時のための調整層とされる。
受信層を同時に調整層として利用することによって構成
がさらに簡単化される。
これによって、さらに短いパルスの励起がとくにうまく
行なわれる。
受信層は身体組織への適合化のための調整層または水区
間前置時の水への適合化のための調整層として構成する
ことができる。
以下、図面を参照しながら本発明をさらに詳細に説明す
る。
第１図は本発明による超音波変換器を横断面図で示し、
第２図は構造を変形された本発明による超音波変換器を
横断面図で示す。
第１図において、サンドイッチ構造の超音波変換器は送
信層２および受信層３を備えた基板１からなる。
すべての層は広い面でノ＼イブリッド技術にて互いに結
合されている。
送信層としては比較的高い誘電率および高い音響インピ
ーダンスを有する材料、例えばピエゾセラミック材料が
用いられる。
この場合に好ましいのは送信層が鉛−ジルコン酸塩−チ
クン酸塩または鉛−メタニオブ酸塩からなることである
。
これに対して、受信層３はより低い誘電率とより低い音
響インピーダンスとを有する材料からなる。
受信層は同時に送信時のための整合層として役立つ。
このために有利な実施形態では約３・１０６Ｐａｓ／ｍ
および約１５のＱを有する圧電合成樹脂フィルムが用い
られる。
受信層３として用いられる圧電合成樹脂フィルムのため
の有利な材料はポリ二弗化ビニル（ＰＶＦ２）テする。
基板１としてはエポキシ樹脂を用いることができる。
しかしながら、この場合に、弾力性のある圧電合成樹脂
フィルムと適当な分割された圧電セラミック材料との関
係で弾力性のある柔軟な変換器構造が可能であるように
、適当な裏張材料として弾力性のあるゴムを使用するこ
ともできる。
第１図の変換器の実施例では送信層２は受信層３とは反
対側の面に送信増幅器４のための接触端子部を有する。
したがって、この送信増幅器４を介して送信層２には超
音波パルスの送信が行なわれるように送信層２の励振の
ための電気的な高周波パルスが導かれる。
受信層３と送信層２との間には例えば薄い接触層または
接触路の如き別の接触部が印刷回路技術で介在させられ
ており、この接触部は受信層３によって受信された送信
パルスの反響パルスのための受信器６のための電気的受
信接続端子を有する。
受信増幅器６と並列にスイッチ５が設けられていて、こ
のスイッチにより送信時に受信増幅器６を短絡すること
ができるようにしである。
このときには送信層２と受信層３との間に基準電位があ
る。
さらに受信層３は送信層側とは反対側の面に基準電位の
ための接続線７を有する。
第１図の実施例の変形である変換器を第２図に示す。
この変換器は、第１図のものと同様に基板１、送信層２
および受信層３からなるサンドインチ構造を有する。
しかしながら、第１図の変換器とは異なり、サンドイン
チ様式により送信層２と受信層３との間に受信回路の構
成部分８、とくに受信増幅器がＩＣ構成にて介挿されて
いる。
この集積化された構成様式は特別にコンパクトな構造形
態をもたらす。
送信層２と受信層３との間のＩＣ構成エレメントの接続
は信号線９を介して行なわれる。
第１図および第２図に横断面だけが示されている超音波
変換器はこの例ではとくに直方体形状を有する。
この形状の配列体は例えばドイツ連邦共和国特許出願公
告第２６２８４９２号に示されている。
もちろん他の形状の変換器配列体、例えば単位エレメン
トのマトリックス形配置を有する変換器配列体も使用す
ることができ、この場合に装置全体の平面形状は任意に
方形または丸形などとすることができる。
また同様に単位エレメントで細分されている超音波配列
体も使用することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図は本発明の互いに異なる実施例の横
断面図である。 １１０６００．基板、２・・・・・・送信層、３・・・
・・・受信層、４・・・・・・送信増幅器、５・・・・
・・スイッチ、６・・・・・・受信増幅器、７・・・・
・・接続線、８・・・・・・受信増幅器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 比較的高い誘電率および高い音響インピーダンスを
    有する材料からなる送信層と、比較的低い誘電率および
    低い音響インピーダンスを有する材料からなる受信層と
    から構成されている超音波変換器において、両層はハイ
    ブリッド技術にて平面的に重ねられて互いに結合されて
    いることを特徴とする超音波変換器。 ２ 受信層は同時に送信時のための調整層であることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波変換器。 ３ 受信層は身体組織への適合のためまたは水区間の前
    置時の水への適合のために形成されていることを特徴と
    する特許請求の範囲第２項記載の超音波変換器。 ４ 受信層は、例えば印刷回路技術による導体路または
    薄い接触層の如き接触層の介在のもとに送信層上に、好
    ましくは接着させられて設けられていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかの項記
    載の超音波変換器。 ５ 接触層は受信器への電気的な受信接続端子を有する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の超音波変
    換器。 ６ 受信層の送信層とは反対側の面に基準電位への接続
    端子を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項な
    いし第５項のいずれかの項記載の超音波変換器。 ７ 送信層は受信層とは反対側の面に送信器への接続端
    子を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
    し第６項のいずれかの項記載の超音波変換器。 ８ サンドインチ構造にて送・受信層間に受信回路構成
    部分、とくに受信増幅器がＩＣ構造にて介挿されている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第７項の
    いずれかの項記載の超音波変換器。 ９ 送信層はピエゾセラミックから、受信層は圧電合成
    樹脂フィルムからできていることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項ないし第８項のいずれかの項記載の超音波
    変換器。 １０ 受信層は約３・１０６Ｐａｓ、／ｍのインピー
    ダンスと約１５のＱとを有する圧電合成樹脂フィルムか
    らなることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の超
    音波変換器。 １１ 送信層は鉛−ジルコン酸塩−チタン酸塩または
    鉛−メタニオブ酸塩からなることを特徴とする特許請求
    の範囲第９項または第１０項記載の超音波変換器。 １２ 受信層の圧電合成樹脂フィルムはポリ二弗化ビニ
    ル（ＰＶＦ２）またはポリ塩化ビニルまたはポリカボネ
    イトからなることを特徴とする特許請求の範囲第９項な
    いし第１１項のいずれかの項記載の超音波変換器。 １３ ハイブリッド技術で互いに結合されている送信
    層および受信層は付加的にかつとくに同様にハイブリッ
    ド技術で、とくに弾性ゴムなどからなるダンピング基板
    上に形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項ないし第１２項のいずれかの項記載の超音波変換器
    。
JP55044028A 1979-04-06 1980-04-03 超音波変換器 Expired JPS5856320B2 (ja)

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EP (1) EP0017216B1 (ja)
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AT (1) ATE2293T1 (ja)
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