JPH04273699A - 超音波検査装置 - Google Patents
超音波検査装置Info
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- JPH04273699A JPH04273699A JP3034711A JP3471191A JPH04273699A JP H04273699 A JPH04273699 A JP H04273699A JP 3034711 A JP3034711 A JP 3034711A JP 3471191 A JP3471191 A JP 3471191A JP H04273699 A JPH04273699 A JP H04273699A
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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】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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、圧電振動子を用いて
超音波を送受し対象物を検査する超音波検査装置に係り
、特に超音波探触子とその駆動回路に関する。
超音波を送受し対象物を検査する超音波検査装置に係り
、特に超音波探触子とその駆動回路に関する。
【0002】
【従来の技術】超音波検査装置は、圧電振動子を主体と
して構成された超音波探触子を用い、超音波を対象物に
向けて送信し、音響インピーダンスの異なる界面からの
反射波を受信して、対象物の内部状態を画像化すること
により対象物を検査する装置である。このような超音波
検査装置としては、人体内部を検査するための医用診断
装置や、金属溶接内部などの探傷を目的とした超音波探
傷装置などが実用化されている。
して構成された超音波探触子を用い、超音波を対象物に
向けて送信し、音響インピーダンスの異なる界面からの
反射波を受信して、対象物の内部状態を画像化すること
により対象物を検査する装置である。このような超音波
検査装置としては、人体内部を検査するための医用診断
装置や、金属溶接内部などの探傷を目的とした超音波探
傷装置などが実用化されている。
【0003】医用超音波診断装置においては、Bモード
像すなわち人体の断層像を取得して表示する動作が基本
となっている。この動作モード(Bモードという)では
、病変による身体の微妙な変化や空隙が深部まで明瞭に
観測できるような高分解能の画像が高感度に得ることが
要求されている。
像すなわち人体の断層像を取得して表示する動作が基本
となっている。この動作モード(Bモードという)では
、病変による身体の微妙な変化や空隙が深部まで明瞭に
観測できるような高分解能の画像が高感度に得ることが
要求されている。
【0004】一方、最近ではBモードに加え、心臓、肝
臓、頸動脈などを対象にドップラ効果を利用して血流速
などの血流情報を2次元でカラー表示するカラーフロー
マッピング(CFM)法の開発により、診断能は飛躍的
に上がってきている。このようなCFM像などを得るド
プラモードにおいては、例えば直径数ミクロンといった
小さな血球からのエコー信号を用いることから、Bモー
ドに比べて得られる信号レベルは小さいため、高感度化
が特に要求されている。
臓、頸動脈などを対象にドップラ効果を利用して血流速
などの血流情報を2次元でカラー表示するカラーフロー
マッピング(CFM)法の開発により、診断能は飛躍的
に上がってきている。このようなCFM像などを得るド
プラモードにおいては、例えば直径数ミクロンといった
小さな血球からのエコー信号を用いることから、Bモー
ドに比べて得られる信号レベルは小さいため、高感度化
が特に要求されている。
【0005】Bモードにおいて高分解能の画像を得るた
めには、超音波ビームの距離分解能および方位分解能を
上げることが必要となる。これらの分解能を最も容易に
向上させる方法としては、超音波周波数帯域の高周波化
が挙げられる。しかし、生体内においては超音波減衰定
数が大きいために、高周波化をすると超音波減衰による
S/Nの劣化やペネトレーションの低下が問題となって
くる。そこで、特に高感度が要求されるドプラモードに
おいては、リファレンス周波数は超音波探触子の持つ周
波数帯域の中心周波数よりも低い周波数に設定される。 この理由は、低周波ほど生体内での超音波の減衰が少な
いため、超音波減衰によるS/N低下の影響をドプラ像
が受けにくいからである。
めには、超音波ビームの距離分解能および方位分解能を
上げることが必要となる。これらの分解能を最も容易に
向上させる方法としては、超音波周波数帯域の高周波化
が挙げられる。しかし、生体内においては超音波減衰定
数が大きいために、高周波化をすると超音波減衰による
S/Nの劣化やペネトレーションの低下が問題となって
くる。そこで、特に高感度が要求されるドプラモードに
おいては、リファレンス周波数は超音波探触子の持つ周
波数帯域の中心周波数よりも低い周波数に設定される。 この理由は、低周波ほど生体内での超音波の減衰が少な
いため、超音波減衰によるS/N低下の影響をドプラ像
が受けにくいからである。
【0006】以上のような事情から、現実には被検体の
状況によってBモード像の分解能が要求される場合には
高周波用の超音波探触子を使用し、ドプラモードの感度
が必要な場合には低周波用の超音波探触子を使用すると
いった操作が一般に行われている。
状況によってBモード像の分解能が要求される場合には
高周波用の超音波探触子を使用し、ドプラモードの感度
が必要な場合には低周波用の超音波探触子を使用すると
いった操作が一般に行われている。
【0007】仮に一つの超音波探触子で2種類の周波数
帯域成分の超音波を送受信することができれば、一つの
プローブで高分解能のBモード像と高感度のドプラ像を
選択的に得ることが可能となる。この発想に近いものと
して、一つのプローブ内に共振周波数の異なる2種類の
振動子を設置したデュプレクス型超音波探触子がいくつ
かのメーカーから製造販売されている。
帯域成分の超音波を送受信することができれば、一つの
プローブで高分解能のBモード像と高感度のドプラ像を
選択的に得ることが可能となる。この発想に近いものと
して、一つのプローブ内に共振周波数の異なる2種類の
振動子を設置したデュプレクス型超音波探触子がいくつ
かのメーカーから製造販売されている。
【0008】しかし、この種の超音波探触子は共振周波
数の異なる振動子を異なる位置に配置して用いているた
め、Bモード像、ドプラ像それぞれの場合で超音波の送
受波面が異なる。従って、Bモードおよびドプラモード
の両モードにおいて同一断層面を観察することはできず
、より良い診断を行う上では好ましくない。
数の異なる振動子を異なる位置に配置して用いているた
め、Bモード像、ドプラ像それぞれの場合で超音波の送
受波面が異なる。従って、Bモードおよびドプラモード
の両モードにおいて同一断層面を観察することはできず
、より良い診断を行う上では好ましくない。
【0009】一方、積層圧電素子を用いることにより、
同一の圧電振動子で2つの異なる周波数帯域を持つ超音
波を送受する超音波探触子が提案されている(例えば特
開昭60−41399号公報参照)。このような超音波
探触子を用いれば、分離された2つの周波数帯域の高周
波側でBモード信号、低周波側でドプラ信号をそれぞれ
得ることができ、両モードで同一断層面を観察すること
が可能となる。
同一の圧電振動子で2つの異なる周波数帯域を持つ超音
波を送受する超音波探触子が提案されている(例えば特
開昭60−41399号公報参照)。このような超音波
探触子を用いれば、分離された2つの周波数帯域の高周
波側でBモード信号、低周波側でドプラ信号をそれぞれ
得ることができ、両モードで同一断層面を観察すること
が可能となる。
【0010】この超音波探触子では一つの圧電振動子の
持つ電気−機械変換効率を2つの周波数帯域で二分して
使用しているため、通常の単一周波数特性の超音波探触
子に比較して各々の周波数帯域が狭くなってしまう。こ
のため、Bモード像では波連長(エコー信号の尾引き)
が長くなることによる分解能の低下や、S/Nの劣化お
よびペネトレーションの低下といった問題が生じてくる
。
持つ電気−機械変換効率を2つの周波数帯域で二分して
使用しているため、通常の単一周波数特性の超音波探触
子に比較して各々の周波数帯域が狭くなってしまう。こ
のため、Bモード像では波連長(エコー信号の尾引き)
が長くなることによる分解能の低下や、S/Nの劣化お
よびペネトレーションの低下といった問題が生じてくる
。
【0011】また、ドプラモードにおいては一般にリフ
ァレンス周波数が固定されているために、この超音波探
触子ではドプラモードに使用できる周波数帯域が狭いこ
とにより、僅かな周波数帯域のずれが感度に大きく影響
するという問題もある。
ァレンス周波数が固定されているために、この超音波探
触子ではドプラモードに使用できる周波数帯域が狭いこ
とにより、僅かな周波数帯域のずれが感度に大きく影響
するという問題もある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の技術では一つの超音波探触子で2つの周波数帯域を得
るために共振周波数の異なる複数の圧電振動子を用いる
と、各周波数帯域で同一部位を観察することができず、
また一つの積層型圧電振動子を2つの周波数帯域で動作
させるようにした超音波探触子では、それぞれの周波数
帯域の比帯域が狭く、良好な画像が得られないという問
題があった。
の技術では一つの超音波探触子で2つの周波数帯域を得
るために共振周波数の異なる複数の圧電振動子を用いる
と、各周波数帯域で同一部位を観察することができず、
また一つの積層型圧電振動子を2つの周波数帯域で動作
させるようにした超音波探触子では、それぞれの周波数
帯域の比帯域が狭く、良好な画像が得られないという問
題があった。
【0013】本発明は、同一送受波面で2つの異なる周
波数帯域を持つ超音波を各々独立して送受することがで
き、且つ各々の周波数帯域の比帯域が十分に広い超音波
探触子を用いて、Bモードやドプラモードでの検査を良
好に行うことができる超音波検査装置を提供することを
目的とする。
波数帯域を持つ超音波を各々独立して送受することがで
き、且つ各々の周波数帯域の比帯域が十分に広い超音波
探触子を用いて、Bモードやドプラモードでの検査を良
好に行うことができる超音波検査装置を提供することを
目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波検査
装置は、圧電セラミック層と、圧電セラミック材料およ
び高分子材料からなる複合圧電体層とが電極層を介して
積層された積層圧電振動子を用いて超音波探触子を構成
し、これを圧電セラミック層単体と積層圧電振動子全体
とに選択的に駆動電圧を印加する駆動回路によって駆動
するようにしたものである。また、複合圧電体層は圧電
セラミック層単体の駆動時に音響マッチング層として働
くような厚さおよび音響インピーダンスを有することが
望ましい。
装置は、圧電セラミック層と、圧電セラミック材料およ
び高分子材料からなる複合圧電体層とが電極層を介して
積層された積層圧電振動子を用いて超音波探触子を構成
し、これを圧電セラミック層単体と積層圧電振動子全体
とに選択的に駆動電圧を印加する駆動回路によって駆動
するようにしたものである。また、複合圧電体層は圧電
セラミック層単体の駆動時に音響マッチング層として働
くような厚さおよび音響インピーダンスを有することが
望ましい。
【0015】
【作用】圧電セラミック層と複合圧電体層からなる積層
圧電振動子により構成される超音波探触子のうち、圧電
セラミック層のみを駆動すると、比較的高い周波数成分
の振動が得られる。一方、積層圧電振動子全体を駆動す
ると、圧電セラミック層と複合圧電体層の総合厚さによ
り、比較的低い周波数成分の振動が得られる。この結果
、同一の超音波探触子によって2つの異なる周波数帯域
の超音波が同じ送受波面で各々独立して送受され、例え
ばBモードとドプラモードのような異なる動作モードに
おいて、対象物の同じ部位の観察が可能となる。
圧電振動子により構成される超音波探触子のうち、圧電
セラミック層のみを駆動すると、比較的高い周波数成分
の振動が得られる。一方、積層圧電振動子全体を駆動す
ると、圧電セラミック層と複合圧電体層の総合厚さによ
り、比較的低い周波数成分の振動が得られる。この結果
、同一の超音波探触子によって2つの異なる周波数帯域
の超音波が同じ送受波面で各々独立して送受され、例え
ばBモードとドプラモードのような異なる動作モードに
おいて、対象物の同じ部位の観察が可能となる。
【0016】この場合、両周波数帯域で圧電セラミック
層の電気−機械変換効率が二分されることはないので、
高周波側および低周波側のいずれの周波数帯域とも、一
般的な単一周波数帯域の超音波探触子と同程度の比帯域
が得られる。圧電セラミック層単層での振動時に、複合
圧電体層が音響マッチング層として動作するように条件
を選んでおけば、不要振動の発生が防止されるので、特
に高周波側の周波数特性を良好にする上で有利となる。
層の電気−機械変換効率が二分されることはないので、
高周波側および低周波側のいずれの周波数帯域とも、一
般的な単一周波数帯域の超音波探触子と同程度の比帯域
が得られる。圧電セラミック層単層での振動時に、複合
圧電体層が音響マッチング層として動作するように条件
を選んでおけば、不要振動の発生が防止されるので、特
に高周波側の周波数特性を良好にする上で有利となる。
【0017】従って、例えば高い周波数の超音波を用い
るBモードにおいては、高分解能、高S/NのBモード
信号が得られ、ペネトレーションも十分に確保される。 低い周波数の超音波を用いるドプラモードでは、周波数
帯域が多少ずれても、もともと帯域幅が広いため、リフ
ァレンス周波数に対する周波数帯域のずれによる感度の
低下は避けられる。
るBモードにおいては、高分解能、高S/NのBモード
信号が得られ、ペネトレーションも十分に確保される。 低い周波数の超音波を用いるドプラモードでは、周波数
帯域が多少ずれても、もともと帯域幅が広いため、リフ
ァレンス周波数に対する周波数帯域のずれによる感度の
低下は避けられる。
【0018】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1は本発明の一実施例に係る超音波検査装置の
構成図であり、超音波探触子と送受信系を示している。
する。図1は本発明の一実施例に係る超音波検査装置の
構成図であり、超音波探触子と送受信系を示している。
【0019】図1において、超音波探触子10はバッキ
ング材11上に外部電極層12を介して圧電セラミック
層13を設け、その上に内部電極層14を介して複合圧
電体層15および外部電極層16を積層して構成された
積層圧電振動子の構造を有する。圧電セラミック層13
は、圧電セラミック材料のみからなる。複合圧電体層1
5は、圧電セラミック材料部17と高分子材料部18に
よって形成される。
ング材11上に外部電極層12を介して圧電セラミック
層13を設け、その上に内部電極層14を介して複合圧
電体層15および外部電極層16を積層して構成された
積層圧電振動子の構造を有する。圧電セラミック層13
は、圧電セラミック材料のみからなる。複合圧電体層1
5は、圧電セラミック材料部17と高分子材料部18に
よって形成される。
【0020】このような積層圧電振動子は、両面に電極
を有する圧電セラミック振動子と、両面に電極を有する
1−3型複合圧電体を用いた振動子とを予め所定厚さに
製作し、これらを接着積層することで得られる。
を有する圧電セラミック振動子と、両面に電極を有する
1−3型複合圧電体を用いた振動子とを予め所定厚さに
製作し、これらを接着積層することで得られる。
【0021】また、他の方法として例えば特開昭60−
41339号公報に開示された構成の積層圧電振動子の
ような、内部電極を一体に形成した積層圧電セラミック
振動子を製作し、ダイヤモンドブレードで内部電極を残
して一方のセラミック層にのみ縦横に樹脂材料を充填し
た後、表面に電極を形成しても、同様の積層圧電振動子
を得ることができる。
41339号公報に開示された構成の積層圧電振動子の
ような、内部電極を一体に形成した積層圧電セラミック
振動子を製作し、ダイヤモンドブレードで内部電極を残
して一方のセラミック層にのみ縦横に樹脂材料を充填し
た後、表面に電極を形成しても、同様の積層圧電振動子
を得ることができる。
【0022】電極層12,14,16は、超音波探触子
10の外部に引き出されたケーブルを介して超音波検査
装置本体20に接続されている。超音波検査装置本体2
0には、スイッチ21と駆動回路である送信回路22お
よび受信回路23が設けられている。下側の外部電極層
12は送信回路22および受信回路23に接続され、内
部電極層14と上側の外部電極層16はスイッチ21に
より選択的に送信回路22および受信回路23に接続さ
れる。
10の外部に引き出されたケーブルを介して超音波検査
装置本体20に接続されている。超音波検査装置本体2
0には、スイッチ21と駆動回路である送信回路22お
よび受信回路23が設けられている。下側の外部電極層
12は送信回路22および受信回路23に接続され、内
部電極層14と上側の外部電極層16はスイッチ21に
より選択的に送信回路22および受信回路23に接続さ
れる。
【0023】次に、この実施例の動作を説明する。図1
の構成において、スイッチ21をA側に切り替えて、送
信回路22および受信回路23を電極層12−16間に
接続すると、電極層12,14,16と圧電セラミック
層13及び複合圧電体層15で構成される積層圧電振動
子全体に送信回路22から駆動電圧が印加される。従っ
て、積層圧電振動子全体が振動子として動作するため、
その共振周波数は圧電セラミック層13および複合圧電
体層15の総合厚さと、これら各層13,15の平均音
速に依存する値となる。
の構成において、スイッチ21をA側に切り替えて、送
信回路22および受信回路23を電極層12−16間に
接続すると、電極層12,14,16と圧電セラミック
層13及び複合圧電体層15で構成される積層圧電振動
子全体に送信回路22から駆動電圧が印加される。従っ
て、積層圧電振動子全体が振動子として動作するため、
その共振周波数は圧電セラミック層13および複合圧電
体層15の総合厚さと、これら各層13,15の平均音
速に依存する値となる。
【0024】一方、スイッチ21をB側に切り替えて、
送信回路22および受信回路23を電極層14−16間
に接続した場合は、圧電セラミック層13に駆動電圧が
印加されるため、圧電セラミック層13のみが振動子と
して動作する。このときの共振周波数は、圧電セラミッ
ク層13の厚さとその音速で決まる。この場合、発振さ
れる超音波の中心周波数に対して、複合圧電体層15が
音響マッチング層を形成するように、複合圧電体層15
の厚さおよび音響インピーダンスを選んでおくと、後述
するように複合圧電体層15は共振周波数に影響を与え
ない。
送信回路22および受信回路23を電極層14−16間
に接続した場合は、圧電セラミック層13に駆動電圧が
印加されるため、圧電セラミック層13のみが振動子と
して動作する。このときの共振周波数は、圧電セラミッ
ク層13の厚さとその音速で決まる。この場合、発振さ
れる超音波の中心周波数に対して、複合圧電体層15が
音響マッチング層を形成するように、複合圧電体層15
の厚さおよび音響インピーダンスを選んでおくと、後述
するように複合圧電体層15は共振周波数に影響を与え
ない。
【0025】上記のそれぞれの場合の振動子の共振周波
数は、超音波探触子の中心周波数を一義的に決めるもの
であるから、結局スイッチ21の切替えで超音波探触子
の中心周波数を可変できることになる。
数は、超音波探触子の中心周波数を一義的に決めるもの
であるから、結局スイッチ21の切替えで超音波探触子
の中心周波数を可変できることになる。
【0026】具体的な例を示すと、例えば縦波音速が4
,500m/secの圧電セラミック層のみからなる共
振周波数5MHzの振動子(厚さ450μm)と、これ
に縦波音速が3,800m/secの1−3型複合圧電
体層(厚さ190μm)の振動子を積層した超音波探触
子を製作した。複合圧電体層の厚さ190μmは、周波
数5MHzでの複合圧電体層内の波長1/4に相当する
値であり、λ/4音響マッチング条件(λ:波長)から
決まる値である。
,500m/secの圧電セラミック層のみからなる共
振周波数5MHzの振動子(厚さ450μm)と、これ
に縦波音速が3,800m/secの1−3型複合圧電
体層(厚さ190μm)の振動子を積層した超音波探触
子を製作した。複合圧電体層の厚さ190μmは、周波
数5MHzでの複合圧電体層内の波長1/4に相当する
値であり、λ/4音響マッチング条件(λ:波長)から
決まる値である。
【0027】ここで、圧電セラミック層のみを駆動した
場合、超音波探触子の中心周波数は5MHzである。圧
電セラミック層と複合圧電体層との積層体からなる積層
振動子全体を駆動した場合は、積層体の総合厚さが64
0μmであり、平均音速が約4,290m/secであ
るから、共振周波数は3.35MHzとなる。
場合、超音波探触子の中心周波数は5MHzである。圧
電セラミック層と複合圧電体層との積層体からなる積層
振動子全体を駆動した場合は、積層体の総合厚さが64
0μmであり、平均音速が約4,290m/secであ
るから、共振周波数は3.35MHzとなる。
【0028】また、上の条件で音響マッチング条件を3
λ/4とすると、複合圧電体層の厚さは570μmとな
り、複合圧電体層と圧電セラミック層との積層体の総合
厚さは1,020μm、平均音速は4,100m/se
cとなるから、積層振動子全体を駆動した場合の共振周
波数は2MHzとなる。
λ/4とすると、複合圧電体層の厚さは570μmとな
り、複合圧電体層と圧電セラミック層との積層体の総合
厚さは1,020μm、平均音速は4,100m/se
cとなるから、積層振動子全体を駆動した場合の共振周
波数は2MHzとなる。
【0029】以上のように、スイッチ21によって送信
回路22からの駆動電圧を印加する電極位置を切り替え
ることにより、送受信される超音波の中心周波数を2種
選択することができる。従って、例えばBモードとドプ
ラモードを有する超音波診断装置においては、Bモード
ではスイッチ21をB側に切り替えて圧電セラミック層
13のみを駆動し、ドプラモードではスイッチ21をA
側に切り替えて積層圧電素子全体を駆動することで、両
モードの動作を一つの超音波探触子10で実現すること
ができる。
回路22からの駆動電圧を印加する電極位置を切り替え
ることにより、送受信される超音波の中心周波数を2種
選択することができる。従って、例えばBモードとドプ
ラモードを有する超音波診断装置においては、Bモード
ではスイッチ21をB側に切り替えて圧電セラミック層
13のみを駆動し、ドプラモードではスイッチ21をA
側に切り替えて積層圧電素子全体を駆動することで、両
モードの動作を一つの超音波探触子10で実現すること
ができる。
【0030】この場合、圧電セラミック層13単独での
振動時には、複合圧電体層15が音響マッチング層とし
て動作するため、複合圧電体層15による不要振動を生
じることがなく、良好な振動が得られる。従って、高分
解能のBモード像を得るための高い周波数で、且つペネ
ストレーションを十分に確保できる広帯域の超音波を送
受することができる。また、中心周波数の高い場合も低
い場合もそれぞれ独立に振動子を駆動することで、通常
の振動子と同等の感度と比帯域幅が確保されるので、積
層圧電素子全体を駆動するドプラモードにおいては、リ
ファレンス周波数に対する超音波探触子の周波数帯域の
ずれによる感度の低下を少なくすることができる。
振動時には、複合圧電体層15が音響マッチング層とし
て動作するため、複合圧電体層15による不要振動を生
じることがなく、良好な振動が得られる。従って、高分
解能のBモード像を得るための高い周波数で、且つペネ
ストレーションを十分に確保できる広帯域の超音波を送
受することができる。また、中心周波数の高い場合も低
い場合もそれぞれ独立に振動子を駆動することで、通常
の振動子と同等の感度と比帯域幅が確保されるので、積
層圧電素子全体を駆動するドプラモードにおいては、リ
ファレンス周波数に対する超音波探触子の周波数帯域の
ずれによる感度の低下を少なくすることができる。
【0031】図2に本発明の他の実施例に係る超音波探
触子を示す。この超音波探触子は、図1に示した超音波
探触子10の上に更に音響マッチング層19を設けたも
のである。一般に、音響マッチング層は層数によって最
適な条件が異なるが、振動子と被検体の中間の音響イン
ピーダンス値を有する材料が選ばれ、多層構成の場合そ
の音響インピーダンス値は順次変化するように選ばれる
。この音響マッチング層19は、超音波探触子の中心周
波数を変えずにその周波数帯域を広くし、感度を高くす
る効果を持つ。音響マッチング層19の層数は単層に限
られず、2層、3層…と増やしても構わない。
触子を示す。この超音波探触子は、図1に示した超音波
探触子10の上に更に音響マッチング層19を設けたも
のである。一般に、音響マッチング層は層数によって最
適な条件が異なるが、振動子と被検体の中間の音響イン
ピーダンス値を有する材料が選ばれ、多層構成の場合そ
の音響インピーダンス値は順次変化するように選ばれる
。この音響マッチング層19は、超音波探触子の中心周
波数を変えずにその周波数帯域を広くし、感度を高くす
る効果を持つ。音響マッチング層19の層数は単層に限
られず、2層、3層…と増やしても構わない。
【0032】ここで、音響マッチング層19を単層とす
ると、低周波駆動である積層振動子を振動子として駆動
した場合、音響マッチング層は音響マッチング層19の
みの単層である。これに対し、高周波駆動である圧電セ
ラミック層13を単独で振動子として駆動した場合、音
響マッチング層は複合圧電体層15と音響マッチング層
19の2層構成となる。以下、同様に音響マッチング層
19を2層とすれば、実質的な音響マッチング層は低周
波駆動の場合2層構成、高周波駆動の場合3層構成とな
る。
ると、低周波駆動である積層振動子を振動子として駆動
した場合、音響マッチング層は音響マッチング層19の
みの単層である。これに対し、高周波駆動である圧電セ
ラミック層13を単独で振動子として駆動した場合、音
響マッチング層は複合圧電体層15と音響マッチング層
19の2層構成となる。以下、同様に音響マッチング層
19を2層とすれば、実質的な音響マッチング層は低周
波駆動の場合2層構成、高周波駆動の場合3層構成とな
る。
【0033】前述した音速4,500m/secの圧電
セラミック層13と音速3,800m/secの複合圧
電体層15の音響インピーダンスは、それぞれ35Mr
aylsと15Mrayls である。一方、超音波診
断装置の場合の被検体である人体の音響インピーダンス
は一般に1.5Mrayls である。音響マッチング
層19の音響インピーダンスは、両側の媒質の音響イン
ピーダンスである15Mrayls と1.5Mray
ls との中間の値に選ばれる。この場合、本実施例の
積層圧電素子の積層構造の配列は、人体のそれにより近
い音響インピーダンスを持つ複合圧電体層15が超音波
送受波面側に位置しているため、音響マッチング条件を
とるのに適している。なお、複合圧電体層15の材質は
前記の条件を満たす限りにおいて任意に選択でき、場合
によっては高分子材料のみで構成されていてもよい。
セラミック層13と音速3,800m/secの複合圧
電体層15の音響インピーダンスは、それぞれ35Mr
aylsと15Mrayls である。一方、超音波診
断装置の場合の被検体である人体の音響インピーダンス
は一般に1.5Mrayls である。音響マッチング
層19の音響インピーダンスは、両側の媒質の音響イン
ピーダンスである15Mrayls と1.5Mray
ls との中間の値に選ばれる。この場合、本実施例の
積層圧電素子の積層構造の配列は、人体のそれにより近
い音響インピーダンスを持つ複合圧電体層15が超音波
送受波面側に位置しているため、音響マッチング条件を
とるのに適している。なお、複合圧電体層15の材質は
前記の条件を満たす限りにおいて任意に選択でき、場合
によっては高分子材料のみで構成されていてもよい。
【0034】また、実施例ではスイッチ21を超音波検
査装置本体20に設けたが、超音波探触子10に内蔵さ
せることも可能である。その他、本発明は要旨を逸脱し
ない範囲で種々変形して実施することができる。
査装置本体20に設けたが、超音波探触子10に内蔵さ
せることも可能である。その他、本発明は要旨を逸脱し
ない範囲で種々変形して実施することができる。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、圧電セラミック層と複
合圧電体層とからなる積層圧電振動子により構成された
超音波探触子を用い、圧電セラミック層単体と積層圧電
振動子全体とをそれぞれ独立して選択的に駆動する構成
としたことにより、同一送受波面で比帯域幅が広い2つ
の異なる周波数帯域の超音波を独立して送受できる。従
って、例えば医用診断装置に適用した場合、同じ断層面
内の部位についてBモード像やCFM像を良好に得るこ
とができる。
合圧電体層とからなる積層圧電振動子により構成された
超音波探触子を用い、圧電セラミック層単体と積層圧電
振動子全体とをそれぞれ独立して選択的に駆動する構成
としたことにより、同一送受波面で比帯域幅が広い2つ
の異なる周波数帯域の超音波を独立して送受できる。従
って、例えば医用診断装置に適用した場合、同じ断層面
内の部位についてBモード像やCFM像を良好に得るこ
とができる。
【0036】すなわち、高分解能のBモード像を得ると
きには、圧電セラミック層のみを駆動して中心周波数の
高い超音波を送受し、またペネトレーションのあるBモ
ード像などの画像や高感度のCFM像を得るときには、
圧電セラミック層と複合圧電体層とからなる積層圧電振
動子全体を駆動して中心周波数の低い超音波を送受信す
る。これによりBモードにおいては、分解能の低下やS
/Nの劣化が少なく、ペネトレーションのある画像を得
ることが可能となり、またドプラモードにおいては、リ
ファレンス周波数に対する周波数帯域のずれによる感度
の低下を少なくすることができる。
きには、圧電セラミック層のみを駆動して中心周波数の
高い超音波を送受し、またペネトレーションのあるBモ
ード像などの画像や高感度のCFM像を得るときには、
圧電セラミック層と複合圧電体層とからなる積層圧電振
動子全体を駆動して中心周波数の低い超音波を送受信す
る。これによりBモードにおいては、分解能の低下やS
/Nの劣化が少なく、ペネトレーションのある画像を得
ることが可能となり、またドプラモードにおいては、リ
ファレンス周波数に対する周波数帯域のずれによる感度
の低下を少なくすることができる。
【図1】本発明の一実施例に係る超音波検査装置の構成
図
図
【図2】本発明の他の実施例における超音波探触子の断
面図
面図
10…超音波探触子
11…バッキング材 12…外部電極層
13…圧電セラミック層 14…内部電極層
15…複合圧電体層 16…外部電極層
17…圧電セラミック材料部 18…高分子材料部
19…音響マッチング層
11…バッキング材 12…外部電極層
13…圧電セラミック層 14…内部電極層
15…複合圧電体層 16…外部電極層
17…圧電セラミック材料部 18…高分子材料部
19…音響マッチング層
Claims (1)
- 【請求項1】 超音波を送受して対象物を検査する超
音波検査装置において、圧電セラミック層と、圧電セラ
ミック材料および高分子材料からなる複合圧電体層とが
電極層を介して積層された積層圧電振動子を有する超音
波探触子と、前記圧電セラミック層単体と前記積層圧電
振動子全体に対して選択的に駆動電圧を印加する駆動手
段とを具備することを特徴とする超音波検査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3034711A JPH04273699A (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 超音波検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3034711A JPH04273699A (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 超音波検査装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04273699A true JPH04273699A (ja) | 1992-09-29 |
Family
ID=12421929
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3034711A Pending JPH04273699A (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 超音波検査装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04273699A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003531649A (ja) * | 2000-02-23 | 2003-10-28 | アキューソン コーポレイション | 調波画像化のための超音波変換器システム及び方法 |
WO2007013814A2 (en) * | 2005-07-26 | 2007-02-01 | Angelsen Bjoern A J | Dual frequency band ultrasound transducer arrays |
US8182428B2 (en) | 2005-07-26 | 2012-05-22 | Surf Technology As | Dual frequency band ultrasound transducer arrays |
WO2015016342A1 (ja) * | 2013-08-02 | 2015-02-05 | 国立大学法人九州大学 | 超音波治療装置 |
-
1991
- 1991-02-28 JP JP3034711A patent/JPH04273699A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003531649A (ja) * | 2000-02-23 | 2003-10-28 | アキューソン コーポレイション | 調波画像化のための超音波変換器システム及び方法 |
WO2007013814A2 (en) * | 2005-07-26 | 2007-02-01 | Angelsen Bjoern A J | Dual frequency band ultrasound transducer arrays |
WO2007013814A3 (en) * | 2005-07-26 | 2007-07-26 | Bjoern A J Angelsen | Dual frequency band ultrasound transducer arrays |
JP2009503990A (ja) * | 2005-07-26 | 2009-01-29 | アー.ヤー. アンゲルセン、ビョルン | 二重周波数帯域の超音波送受波器アレイ |
EA013166B1 (ru) * | 2005-07-26 | 2010-02-26 | Бьорн А.Й. Ангельсен | Решетки ультразвуковых преобразователей с двумя частотными диапазонами |
US7727156B2 (en) | 2005-07-26 | 2010-06-01 | Angelsen Bjoern A J | Dual frequency band ultrasound transducer arrays |
US8182428B2 (en) | 2005-07-26 | 2012-05-22 | Surf Technology As | Dual frequency band ultrasound transducer arrays |
WO2015016342A1 (ja) * | 2013-08-02 | 2015-02-05 | 国立大学法人九州大学 | 超音波治療装置 |
JP2015029664A (ja) * | 2013-08-02 | 2015-02-16 | 国立大学法人九州大学 | 超音波治療装置 |
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