JPS625175A - 超音波送受信素子 - 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ＪＬ４＝例」団り年！＝ 本発明は、例えば超音波顕微鏡や超音波診断装置等に使
用される超音波送受信素子に関するものである。

従ｍ胤 従来、超音波顕微鏡等に使用される超音波トランスジュ
ーサは、超音波が集束されるように他端に凹面または球
面レンズ部を形成した超音波伝搬媒体の一方の端に超音
波送受信素子を設けている。

ここで、見たい試料または超音波伝搬媒体を縦横に走査
すると、超音波送受信素子から発生した超音波が超音波
伝搬媒体の凹面または球面レンズ部の焦点位置で面走査
され、この超音波の試料からの反射波を超音波送受信素
子で受信することにより各ポイントでの音響特性を検出
し、ＣＲＴ等の画面上に表示している。

また超音波診断装置に使用される超音波トランスジュー
サは、細長い極薄（数１０ミクロン）の圧電素子を長さ
方向に対して直角方向に数１０ミクロンの幅でカッティ
ングして多数の素子を並べた構造であり、それぞれの電
極に遅延回路を接続し、複数の電極に接がる遅延時間を
選ぶことにより、電気的凹面トランスジューサを形成し
、超音波ビームを集束させ、送受信を行なっており、ま
たこの送受信の段階で素子の長さ方向に順次電気的走査
を行なうことによって、ＣＲＴ画面上に超音波断層像を
表示する。

しかしながら、このように構成した従来の超音波顕微鏡
の超音波送受信素子では、超音波伝搬媒体またはを試料
を縦横に走査するための機械的走査装置が必要となり、
また超音波診断装置の超音波送受信素子では、電極に遅
延回路を接続しなければならず、構成が複雑になるとい
う欠点があった。

■が　゛　しようとする４　占 従って、従来の超音波顕微鏡の超音波送受信素子では、
超音波伝搬媒体またはを試料を縦横に走査するための機
械的走査装置が必要となり、また超音波診断装置の超音
波送受信素子では、電極に遅延回路を接続しなければな
ら′ないので、′ａ成が複雑になるという欠点があった
。

、Ｉｌｌ　　々を　”するための手 本発明は、上記問題点を解決するために、圧電基板の一
方の面に縦横に配列された複数の正方形または長方形電
極と、該正方形または長方形電極からそれぞれ引き出さ
れた端子とからなり、それぞれ所定の端子を駆動して上
記正方形または長方形電極を送信側及び受信側のコ字状
電極、櫛型電極または円弧状電極として順次動作させる
ことを特徴とする。

生爪 本発明は、圧電基板の一方の面または両方の面に形成さ
れた複数の正方形または長方形電極から引き出された端
子を組合わせることにより正方形または長方形電極を所
定の形状にして送信側に電気信号を与えると、所定の角
度で集束された圧縮波が発生する。この圧縮波を試料に
照射すると、所定の角度で順次反射されるので、この反
射信号を圧電基板の一方の面または他方の面に配設され
た受信側電極で順次検出することにより、試料または圧
電基板を移動することなく、試料の各部分の音響特性を
検出することができ、また遅延回路を接続しなくても、
素子の長さ方向に順次電気的走査を行なうことによりＣ
ＲＴの画面上に超音波断層像を表示することができる。

ヌＪ１鮭 第１図は１本発明の詳細な説明するための図で、圧電基
板１の上に棒状電極２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ・・・が平
行に配置され、この棒状電極２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ・
・・に端子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・が接続され
ている。

またこの棒状電極２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、・・・の間
に電極４ａ、４ｂ、４ｃ、　４ｄ、・・・が配置され、
この電極４ａ、４ｂ、４ｃ、　４ｄ、・・・の一端の共
通電極５が接続され、この共通電極５はアースされてい
る。そして、端子３ａと３ｂ及び３ｃと３ｄを対にした
端子Ｔａ、　Ｔｂから所定の周波数の電気信号を供給す
ると、第２図に示すように液体と固体の境界に沿った表
面から音波が発生する。この角度θは、 θ＝　５ｉｎ１Ｖｃ／ｄｆ　＝　ｓｉｎ’λ＋／ｄで与
えられる。但し、ｄは電極４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、・
・・の間隔、　Ｖｃは液体中の音波の伝搬速度、λ、は
周波数ｆでの音波の波長である。

従って、送信側となるある組合せ電極部で発生した音波
が試料に反射され、その反射波が送信側の組合せ電極部
から角度θによって決まる所定距離だけ離れた受信側と
なる組合せ電極部を駆動すれば、入力端子Ｔａ、　Ｔｂ
・・・に電気信号を順次入力するだけで、出力端子から
試料の状態に応じた信号を順次検出することができる。

なお、第２図において、１００ＭＨ以下では「ラム波」
の利用が有効であり、それ以上の高周波では「レイリー
波」の利用が有効である。このラム波の場合は、第３図
（ａ）に示したように基板１の両面に棒状電極２ａ、２
ｂ、２ｃ、・・・、電極４ａ、４ｂ、・・・を接続した
共通電極からなる櫛型電極を配置し、液体６と接触する
部分に誘電体保護膜７を設けた構成によって発生するこ
とができる。またレイリー波の場合は、第３図（ｂ）に
示したように基板１の両面に棒状電極２ａ、　２ｂ、２
ｃ、・・・及び電極４ａ、４ｂ、４ｃ、・・・を接続し
た共通電極からなる櫛型電極をそれぞれ配置し、液体６
と接触する部分に誘電体保護膜７を設け、反対側にガラ
ス基板８を設けた構成によって発生することができる。

なお、基板としては、ＺｎＯ２または高分子圧電被膜が
使用される。

第４図は、本発明の実施例の超音波送受信素子の斜視図
を示したもので、圧電基板１の一方の面上に縦横に多数
の正方形電極９□０．９１２．９□１．９□、・・・、
９□い９□２．９２３．９□４・・・、９．□、９３□
、９３３．９３４・・・が設けられ、これらの正方形電
極９□い９□２．９１３．９１４・・・、９２０．９□
２．９□１．９２４・・・、９３い９，２゜９３３．９
３４・・・にそれぞれ端子１０□いｌＯ□２．１０工、
。

１０１４・・・、１０２□、１０□２、ｌＯ□３，１０
□。・・・、１Ｏ１１，１０３□、１０．、、１０３．
・・・が接続されて引出されている。また、これらの正
方形電極９１い９１２．９１１．９１、・・・、９□４
．９．２，９２３．９□、・・・、９１０．９３２．９
１３．９□、・・・は、第５図（ａ）に示したように圧
電基板１の片面に形成されるか、第５図（ｂ）に示した
ように圧電基板１の両面に設けられる。なお、これらの
正方形電極の上には誘電体保護膜１１が設けられ、圧電
基板１または圧電基板１の正方形電極の下にガラス基板
１２が設けられている。

このように構成した本実施例の超音波送受信素子は、例
えば第６図（ａ）に示したように正方形電極の右斜線を
施した電極１３を棒状電極とし、左斜線を施した電極１
４を櫛型電極として順次動作させると、第１図に示した
構成となる。また第６図（ｂ）に示したように正方形電
極の右斜線の電極１３め棒゛−状電捧の間の電極１３’
を動作させてをコ字状電極としてもよいし、さらに第６
図（ｃ）に示したように正方形電極に右斜線を施した電
極１５によって円弧状電極を構成し、左斜線を施した電
極１６によって円弧状の櫛型電極として、これを送信側
とし、また点線で示したように圧電基板１の他方の面に
形成した正方形電極の右斜線を施した電極１７によって
送信側とは逆向きの円弧状電極を構成し、同様に正方向
電極の左斜線を施した電極１８によって送信側とは逆向
きの円弧状櫛型電極を形成し、これを受信側とすること
により、送信側より絞られた音波が圧電基板１から上記
の角度θで発生する。

この音波が試料に送られると、その音波の反射波が圧電
基板１に戻ってくるので、送信側電極と対向した受信側
電極で検出することができる。

なお、上記実施例では圧電基板に形成される電極を正方
形としたが、長方形としてもよい。

ｍυ弧泉 以上の説明から明らかなように、本発明は、圧電基板に
縦横に配列された多数の正方形または長方形電極を所望
の形状に組合わせて棒状電極、コ字状電極及び櫛型電極
とし、または円弧状電極として送信側電極及び受信側を
圧電基板上に配設しただけの簡単な機構で音波を発生す
ることができるとともに、遅延回路を設けなくても送信
側電極部から発生した音波を順次受信側電極で受信する
ことができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための構成図、第２図
は第１図の構成により音波を発生するための説明図、第
３図はレイリー波を発生するための構成図、第４図は本
発明の第１実施例の超音波送受信素子の平面図、第５図
は本発明の第４図の超音波送受信素子の斜視図、第６図
は第４図の動作説明図である。 １・・・圧電基板、９□い９□２．９□１，９□、・・
・、９□い９□２．９２１．９２４・・・、９３１．９
３□、９，３．９３４・・・正方形電極、１０２い１０
１□、　１０１３．１０，４・・・、　１０２１．１０
２２．１００．１０２．・・・、１０□１．１０１□、
１０１３，１０１４・・・端子。 特許出願人　　本多電子株式会社 戸田耕司 第４図　１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧電基板の一方の面に縦横に配列された複数の正
   方形または長方形電極と、該正方形または長方形電極か
   らそれぞれ引き出された端子とからなり、それぞれ所定
   の端子を駆動して上記正方形または長方形電極を送信側
   及び受信側のコ字状電極、櫛型電極または円弧状電極と
   して順次動作させることを特徴とする超音波送受信素子
   。
2. （２）上記長方形及び正方形電極は上記圧電基板の両方
   の面に設けられていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の超音波送受信素子。