(57)【要約】      （修正有）【課題】２層構造の音響整合層を有する超音波用探触子において、それぞれの音響整合層における音響インピーダンスの理想値を見直すことにより、従来よりも周波数特性を広帯域化する。【解決手段】超音波用探触子は、圧電セラミックによって形成された圧電体１１及び該圧電体の両端に形成された電極１２及び１３を有し、印加される電圧に従って超音波を送信し、超音波を受信して電圧を発生する振動子と、振動子の主面上に形成され、振動子の音響インピーダンスに対する比率が０．２６５〜０．２９４である音響インピーダンスを有する第１の音響整合層１４と、第１の音響整合層上に形成され、振動子の音響インピーダンスに対する比率が０．０６９〜０．０７９である音響インピーダンスを有する第２の音響整合層１５とを具備する。【選択図】図１
2007288397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加される電圧に従って超音波を送信し、超音波を受信して電圧を発生する振動子と、
前記振動子の主面上に形成され、前記振動子の音響インピーダンスに対する比率が０．２６５〜０．２９４である音響インピーダンスを有する第１の音響整合層と、
前記第１の音響整合層上に形成され、前記振動子の音響インピーダンスに対する比率が０．０６９〜０．０７９である音響インピーダンスを有する第２の音響整合層と、
を具備する超音波用探触子。
【請求項２】
印加される電圧に従って超音波を送信し、超音波を受信して電圧を発生する振動子と、
前記振動子の主面上に形成され、前記振動子の音響インピーダンスに対する比率が０．３０９〜０．３３８である音響インピーダンスを有する第１の音響整合層と、
前記第１の音響整合層上に形成され、前記振動子の音響インピーダンスに対する比率が０．０６２〜０．０８８である音響インピーダンスを有する第２の音響整合層と、
を具備する超音波用探触子。
【請求項３】
印加される電圧に従って超音波を送信し、超音波を受信して電圧を発生する振動子と、
前記振動子の主面上に形成され、前記振動子の音響インピーダンスに対する比率が０．３５３〜０．４５６である音響インピーダンスを有する第１の音響整合層と、
前記第１の音響整合層上に形成され、前記振動子の音響インピーダンスに対する比率が０．０６２〜０．１０６である音響インピーダンスを有する第２の音響整合層と、
を具備する超音波用探触子。
【請求項４】
前記振動子の主面と反対の面上に形成され、振動子との音響インピーダンスの比が０．０５〜０．５９の音響インピーダンスを有するバッキング層をさらに具備する、請求項１〜３のいずれか１項の超音波用探触子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を送受信する圧電振動子と、音響インピーダンスの整合を図るための音響整合層とを有し、医療用の超音波診断装置等において用いられる超音波用探触子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、超音波の送信及び／又は受信に用いられる超音波トランスデューサにおいて、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Pb(lead) zirconate titanate）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン：polyvinyliden difluoride）に代表される高分子圧電材料等の圧電体の両端に電極を形成した振動子（圧電振動子）が、一般的に用いられてきた。
【０００３】
このような振動子の電極に電圧を印加すると、圧電効果により圧電素子が伸縮して超音波が発生する。さらに、複数の振動子を１次元又は２次元状に配列し、所定の遅延を与えた複数の駆動信号によって駆動することにより、超音波ビームを所望の方向に向けて形成することができる。一方、振動子は、伝播する超音波を受信することによって伸縮し、電気信号を発生する。この電気信号は、超音波の受信信号として用いられる。
【０００４】
超音波診断装置は、被検体に超音波を送信し、被検体からの反射波を受信して、その受信信号に基づいて画像を表示することにより、体内の臓器や血管の検査を行っている。しかしながら、圧電セラミックを振動子に用いる場合には、振動子の音響インピーダンス（音響媒質密度と音速との積で表される）と、被検体（人体等）との音響インピーダンスとの間には大きな差があり、そのような音響インピーダンスの差がある境界面においては、超音波の反射が生じて超音波の伝播損失となる。
【０００５】
音響インピーダンスとは、音響媒質密度と音速との積で表される物質固有の定数であり、その単位としては、一般にＭＲａｙｌ（メガ・レイル）が用いられ、１ＭＲａｙｌ＝１×１０６ｋｇ・ｍ−２・ｓ−１である。一般的な圧電セラミックの音響インピーダンスは、約２３ＭＲａｙｌ〜約３５ＭＲａｙｌであり、人体の音響インピーダンスは、約１．５ＭＲａｙｌである。
【０００６】
圧電振動子を人体に直接接触させると、それらの音響インピーダンスの差により、ほとんどの超音波は接触界面で反射してしまう。圧電振動子の音響インピーダンスをＺ０とし、人体の音響インピーダンスをＺＭとすると、接触界面における超音波の反射率ＲＰは、次式（１）で与えられる。
ＲＰ＝（Ｚ０−ＺＭ）／（Ｚ０＋ＺＭ）  ・・・（１）
式（１）において、Ｚ０＝３５ＭＲａｙｌ、ＺＭ＝１．５ＭＲａｙｌとすると、ＲＰ＝０．９２となり、超音波は１割も伝播しないことが分る。
【０００７】
この問題を解決するために、振動子と被検体との間に音響整合層を挿入して、音響インピーダンスの整合を図ることが行われている。さらに、音響整合層を多層構造とすることにより、超音波の伝播効率が改善される。ここで、超音波の伝播効率を最大にするために、それぞれの音響整合層における音響インピーダンスの理想値を理論的に求めることが可能である。非特許文献１には、エネルギー伝送論に基づいて求められた最適音響インピーダンスが掲載されている（図７参照）。
【０００８】
音響整合層を設けることにより、超音波の伝播効率が向上して感度は上昇するが、一方、発振周波数帯域が狭まるという弊害も存在する。そこで、非特許文献１に従って、２層の音響整合層を有する超音波用探触子における周波数帯域幅を計算してみた。ここでは、一般的な圧電セラミック（Ｚ０＝３５ＭＲａｙｌ程度、電気機械結合定数Ｋ３３＝０．７程度）と、一般的なバッキング材料（音響インピーダンスが１．７５ＭＲａｙｌ〜２０．０ＭＲａｙｌ程度）とを用いるものとする。
【０００９】
一般的には、ダンピング（制動）性のある樹脂に高密度粉末を混ぜることによって、高音響インピーダンスのバッキング材料を作製するが、音響減衰能力とのバランスを考慮して、２０ＭＲａｙｌが音響インピーダンスの上限値とされている。また、圧電振動子を保持する観点から、エポキシ・ポリスチレン樹脂等の樹脂材料を用いることによって作製された場合の１．７５ＭＲａｙｌが音響インピーダンスの下限値とされている。
【００１０】
また、非特許文献２には、音響整合層の界面における超音波の反射に鑑みて、各音響整合層の厚さを発振波長の１／４に設定することが開示されているので、ここでも同様の条件とする。
【００１１】
その結果、周波数帯域幅ｆＢＷ（％）は、およそ６０％〜６５％程度となった。なお、周波数帯域幅ｆＢＷ（％）は、次式（２）によって表される。
ｆＢＷ（％）＝１００×（ｆＨ−ｆＬ）／ｆＣ  ・・・（２）
ここで、周波数ｆＨ及びｆＬは、音圧がピーク値から６ｄＢ減衰する２つの周波数であり（ｆＬ＜ｆＨ）周波数ｆＣは、周波数ｆＨと周波数ｆＬとの中心周波数である。
【００１２】
一般に、低周波数領域の超音波は減衰率が小さいので、それにより得られる画像は、輝度は高いが粗い画像となり、高周波領域の超音波は減衰率が大きいので、それにより得られる画像は、輝度は低いが細かい画像となる。それらの特性を生かすように、診断対象によって超音波用探触子が選択的に用いられている。
【００１３】
しかしながら、消化器官に挿入される内視鏡タイプの探触子や、血管に挿入されるカテーテルタイプの探触子においては、低周波領域から高周波領域までの広い周波数帯域を網羅できる性能が求められている。これにより、人体内に探触子を挿入する回数を減らすことができる。このように人体内に挿入される探触子においては、周波数帯域幅ｆＢＷ（％）が６５％程度以上であることが望ましい。さらに、一般的な超音波用探触子においても、広帯域の周波数特性を実現することにより、得られる超音波画像の画質を高めることができる。
【００１４】
そのような事情により、音響整合層の音響インピーダンスを設定する際には、その結果得られる周波数特性も考慮すべきである。音響整合層を多層構造とする場合において、それぞれの音響整合層における音響インピーダンスの理想値は、超音波の伝播効率を最大にするように設定されている。しかしながら、その結果得られる周波数帯域は、広帯域の周波数特性を実現するためには必ずしも適していない。
【００１５】
関連する技術として、下記の特許文献１には、複数の通過帯域を有し、これら複数の通過帯域の和が実効的に広帯域特性と高感度化を実現する超音波用探触子が開示されている。この超音波用探触子においては、２つの振動子の共振周波数を大幅に異ならせることによって、２つの通過帯域を実現させている。
【００１６】
また、下記の特許文献２〜４には、３層構造の音響整合層を有し、それらの音響整合層における音響インピーダンスを特定の範囲とした超音波用探触子が開示されている。この超音波用探触子によれば、低損失かつ低リップルで、２層構造の音響整合層を有する超音波用探触子より広い周波数帯域特性を有し、優れた超音波パルス応答特性を実現させることができる。
【００１７】
さらに、下記の特許文献５には、バッキング層の音響インピーダンスと音響整合層の厚さ及び音響インピーダンスとの組み合わせを適切に設定して、容易に適切なパルス幅及び振幅の超音波パルスを放射できる超音波用探触子が開示されている。
【００１８】
このように、超音波用探触子において広帯域の周波数特性を実現するために、様々な技術が開発されている。しかしながら、近年における高度の要求に応じて、超音波用探触子における周波数特性をさらに広帯域化することが求められている。
【特許文献１】特開昭６０−１１３５９９号公報（第４頁、図７）
【特許文献２】特開昭６０−１１３６００号公報（第５頁、図７）
【特許文献３】特開昭６０−１８５４９９号公報（第７頁、図７０）
【特許文献４】特開昭６０−２２３２９９号公報（第７頁、図７０、図７１）
【特許文献５】特開平６−３０９３３号公報（第５頁、図３）
【非特許文献１】「超音波便覧」、丸善、ｐ．１１６
【非特許文献２】伊東正安、望月剛  著「超音波診断装置」、コロナ社、ｐ．３０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、２層構造の音響整合層を有する超音波用探触子において、それぞれの音響整合層における音響インピーダンスの理想値を見直すことにより、従来よりも周波数特性を広帯域化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点に係る超音波用探触子は、圧電セラミックによって形成された圧電体及び該圧電体の両端に形成された電極を有し、印加される電圧に従って超音波を送信し、超音波を受信して電圧を発生する振動子と、振動子の主面上に形成され、振動子の音響インピーダンスに対する比率が０．２６５〜０．２９４である音響インピーダンスを有する第１の音響整合層と、第１の音響整合層上に形成され、振動子の音響インピーダンスに対する比率が０．０６９〜０．０７９である音響インピーダンスを有する第２の音響整合層とを具備する。
【００２１】
また、本発明の第２の観点に係る超音波用探触子は、圧電セラミックによって形成された圧電体及び該圧電体の両端に形成された電極を有し、印加される電圧に従って超音波を送信し、超音波を受信して電圧を発生する振動子と、振動子の主面上に形成され、振動子の音響インピーダンスに対する比率が０．３０９〜０．３３８である音響インピーダンスを有する第１の音響整合層と、第１の音響整合層上に形成され、振動子の音響インピーダンスに対する比率が０．０６２〜０．０８８である音響インピーダンスを有する第２の音響整合層とを具備する。
【００２２】
さらに、本発明の第３の観点に係る超音波用探触子は、圧電セラミックによって形成された圧電体及び該圧電体の両端に形成された電極を有し、印加される電圧に従って超音波を送信し、超音波を受信して電圧を発生する振動子と、振動子の主面上に形成され、振動子の音響インピーダンスに対する比率が０．３５３〜０．４５６である音響インピーダンスを有する第１の音響整合層と、第１の音響整合層上に形成され、振動子の音響インピーダンスに対する比率が０．０６２〜０．１０６である音響インピーダンスを有する第２の音響整合層とを具備する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、超音波用探触子の周波数特性を広帯域化するのに適した第１及び第２の音響整合層の音響インピーダンスの範囲を新たに規定したことにより、従来よりも周波数特性を広帯域化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態に係る超音波用探触子の内部構造を示す斜視図である。図１に示すように、超音波用探触子１は、圧電効果により伸縮して超音波を発生する圧電体１１と、圧電体１１に圧電効果を発生させるための電圧が印加される電極１２及び１３と、圧電体１１と電極１２及び１３とによって構成される圧電振動子と人体等の被検体との間で音響インピーダンスを整合させることにより、超音波の伝播効率を高める第１の音響整合層１４及び第２の音響整合層１５と、圧電体１１から発生した不要な超音波を減衰させるバッキング層１６とを含んでいる。
【００２５】
さらに、超音波用探触子１は、複数の圧電振動子の間における干渉を低減し、圧電振動子の横方向の振動を抑えて圧電振動子が縦方向のみに振動するようにするために、充填材１７を含んでいても良い。また、超音波用探触子１は、超音波を収束させるための音響レンズ１８を含んでいても良いが、以下においては音響レンズ１８が無い場合について説明する。
【００２６】
本実施形態においては、圧電体１１の材料として圧電セラミックが用いられる。圧電セラミックは、電気・機械エネルギー変換能力が高いので、体内の深部まで到達可能な強力な超音波を発生することができ、また、受信感度も高い。具体的な材料としては、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ３）や、同様のペロブスカイト系結晶構造を有する変成組成の材料や、一般にリラクサ系材料と呼ばれている材料等を用いることができる。
【００２７】
圧電体１１の材料として圧電セラミックを用いる場合には、圧電振動子の音響インピーダンスと被検体（人体等）との音響インピーダンスとの間に大きな差があるので、圧電振動子と人体との間に、それらの中間の音響インピーダンスを有する音響整合層を設けることにより、音響インピーダンスの整合を図って、超音波の伝播効率を上げることが必要となる。ここで、音響整合層を多層構造とする程、超音波の伝播効率が良くなるが、製造上の観点から、２層構造又は３層構造とすることが多い。なお、本発明において、圧電体の材料は、圧電セラミックに限定されない。例えば、圧電振動子の音響インピーダンスと被検体（人体等）の音響インピーダンスとの差が小さい材料を用いた場合にも、本発明は適用される。
【００２８】
本実施形態において、第１の音響整合層１４の材料としては、例えば、石英ガラスや、有機材料（エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂等）に高い音響インピーダンスを有する材料粉末（タングステン、フェライト紛等）を混ぜ合わせた材料を用いることができる。第２の音響整合層１５の材料としては、例えば、有機材料（エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂等）を用いることができる。また、バッキング層１６の材料としては、音響減衰の大きい材料であるエポキシ樹脂やゴム等を用いることができる。
【００２９】
音響整合層の層数と音響インピーダンスを設定する際には、その結果として得られる周波数帯域特性も重要であることから、周波数特性を広帯域化するために、本実施形態においては次のような設計方法を用いている。
【００３０】
まず、超音波用探触子の周波数特性を算出する方法について説明する。超音波用探触子に含まれている各構成要素を等価的な四端子回路に置き換えることにより、超音波の伝送系を、バッキング層、圧電振動子、音響整合層が直列に接続された四端子回路網と考える。各構成要素は固有の音響インピーダンスを有しており、超音波の伝送系を介して超音波を送信又は受信する際に、特有の周波数特性が生じる。従って、この四端子回路網の一端に電圧を入力し、他端を被検体の等価回路によって終端することにより、超音波用探触子の発振性能を、送受波特性ＶＴＧ（Voltage Transfer Gain）として計算して予測することができる。
【００３１】
伝送系の入力インピーダンスＺは、下記（３）のように表され、その入力インピーダンスＺに基づいて、送受波特性ＶＴＧが計算される。
【数１】
2007288397.tif 000003
ここで、
【数２】
2007288397.tif 000004
【数３】
2007288397.tif 000005
とする。また、Ｋは電気機械結合定数を表し、Ｚ０は圧電振動子の音響インピーダンスを表し、ＺＡは音響整合層の音響インピーダンスを表し、ＺＢはバッキング層の音響インピーダンスを表している。また、ｍＡは、前記ＺＡとＺ０との比を表し、ｍＢは、前記ＺＢとＺ０との比を表している。ｆ０は設計上の中心周波数（圧電振動子の機械共振周波数）を表し、Ｃ０は容量値を表している。角周波数ω０は、周波数ｆ０を用いて、２πｆ０と表される。また、γは伝送位相を表し、ｖＬは圧電振動子内部における縦波の音速を表し、ｄは圧電振動子の厚さを表している。
【００３２】
さらに、この等価回路を２層構造の音響整合層に適用したシミュレーションを行うために、超音波の伝送系を、バッキング層、圧電振動子、第１の音響整合層、第２の音響整合層が直列に接続された四端子回路網と考える。この伝送モデルにおいて、送信音圧と受信音圧とが等しいものとすると、伝送系の入力インピーダンス及び四端子回路網の定数に基づいて、信号伝達関数Ｔが求められる。この信号伝達関数Ｔに対して、各周波数において２０・ｌｏｇ（Ｔ）を計算することにより、送受波特性ＶＴＧが求められる。
【００３３】
図２に、送受波特性のシミュレーションにおける計算条件を従来例と比較して示す。本実施形態においては、２層構造の音響整合層を用いるので、第１の音響整合層の音響インピーダンスと、第２の音響整合層の音響インピーダンスと、圧電振動子の音響インピーダンス及び電気機械結合定数と、バッキング層の音響インピーダンスと、圧電振動子の設計上の中心周波数とを示している。
【００３４】
従来例においては、第１の音響インピーダンスを８．９２ＭＲａｙｌとし、第２の音響インピーダンスを２．３４ＭＲａｙｌとしている（図７と同じ）。これに対し、本実施形態においては、第１の音響インピーダンスを１２ＭＲａｙｌとし、第２の音響インピーダンスを２．７ＭＲａｙｌとしている。その他の計算条件は同一である。即ち、圧電セラミックの音響インピーダンスＺ０を３４ＭＲａｙｌとし、電気機械結合定数Ｋ３３を０．６５とし、バッキング層の音響インピーダンスを５．５ＭＲａｙｌとしている。
【００３５】
図３に、本実施形態における送受波特性のシミュレーション結果を従来例と比較して示す。図３において、横軸は周波数（ＭＨｚ）を表し、縦軸は送受波特性ＶＴＧ（ｄＢ）を表している。また、実線は本実施形態における計算結果を示しており、破線は従来例における計算結果を示している。
【００３６】
図３において、音圧がピーク値から６ｄＢ減衰する２つの周波数ｆＨ及びｆＬに基づいて、式（２）を用いて周波数帯域幅ｆＢＷ（％）を求めると、従来例においては、ｆＨ＝８．６ＭＨｚ、ｆＬ＝４．５ＭＨｚ、ｆＣ＝６．５５ＭＨｚであり、周波数帯域幅ｆＢＷ（％）は６３％となる。一方、本実施形態においては、ｆＨ＝８．６ＭＨｚ、ｆＬ＝４．１ＭＨｚ、ｆ０＝６．３５ＭＨｚであるため、周波数帯域幅ｆＢＷ（％）は７１％となる。このように、従来においては最適とされていた第１及び第２の音響整合層の音響インピーダンスの値を変更することにより、従来の設計条件よりも周波数帯域幅を改善することができた。
【００３７】
超音波は、高い周波数になる程、体内や水中における減衰が大きいという性質があることから、従来の設計指針によって作成された超音波用探触子においては、減衰を考慮していない計算値と比較して高周波成分が低くなり、周波数帯域幅が狭くなることが多かった。これに対し、本実施形態によれば、周波数帯域幅の拡大に加えて、ＶＴＧ特性を高周波領域において高く設計することが可能であり、高周波成分の減衰を補償することができる。
【００３８】
次に、上記の計算結果に基づいて試作された実施例について説明する。この実施例においては、図１に示す圧電体１１としてＰＺＴを用い、第１の音響整合層１４として石英ガラスを用い、第２の音響整合層１５としてポリイミドシートを用い、バッキング層１６としてフェライト入りゴム材料を用いている。
【００３９】
ここで、圧電体１１の音響インピーダンスは約３４ＭＲａｙｌであり、第１の音響整合層１４の音響インピーダンスは１２ＭＲａｙｌであり、第２の音響整合層１５の音響インピーダンスは、２．７ＭＲａｙｌであり、バッキング層１６の音響インピーダンスは、約５．５ＭＲａｙｌである。従って、各音響インピーダンスは、図３に示すシミュレーションにおけるのと同一条件である。また、設計上の中心周波数は、６．５ＭＨｚであり、これに基づいて超音波波長が定まる。ここでは、圧電体の厚さを超音波波長の１／２に設定すると共に、音響整合層の界面における超音波の反射に鑑みて、各音響整合層の厚さを超音波波長の１／４に設定した。
【００４０】
図４に、本実施例における送受波特性の実測結果を示す。図４において、横軸は周波数（ＭＨｚ）を表し、縦軸は送受波特性ＶＴＧ（ｄＢ）を表している。図４に示す送受波特性の実測結果は、図３において実線で示す送受波特性のシミュレーション結果に近い曲線となっている。従って、上記のシミュレーションに妥当性があることが証明された。
【００４１】
図５及び図６は、上記のシミュレーションにおいて、第１及び第２の音響整合層の音響インピーダンスを変化させた場合の周波数帯域幅を示す図である。横方向には、振動子に対する第１の音響整合層の音響インピーダンス比を変化させており、縦方向には、振動子に対する第２の音響整合層の音響インピーダンス比を変化させている。
【００４２】
例えば、図５において、振動子に対する第１の音響整合層の音響インピーダンス比が０．２６２であり、かつ、振動子に対する第２の音響整合層の音響インピーダンス比が０．０６９であるときには、その超音波用探触子の周波数帯域幅ｆＢＷ（％）は、６３．１６％となる。
【００４３】
ここで、振動子の音響インピーダンスが３４ＭＲａｙｌであるとすると、振動子に対する第１の音響整合層の音響インピーダンス比が０．２６２であるということは、第１の音響整合層の音響インピーダンスが８．９１ＭＲａｙｌであることを意味する。また、振動子に対する第２の音響整合層の音響インピーダンス比が０．０６９であるということは、第２の音響整合層の音響インピーダンスが２．３５ＭＲａｙｌであることを意味する。即ち、この条件は、図３に示す従来例の条件とほぼ同一であり、周波数帯域幅の値もほぼ同一となっている。
【００４４】
図５及び図６において、周波数帯域幅の値が従来例における６３．１６％を超えて比較的大きくなるための条件を選別すると、その周波数帯域幅は、概ね、太線で囲まれた領域で表される。即ち、図５においては、振動子に対する第１の音響整合層の音響インピーダンス比が０．２６５〜０．２９４であり、かつ、振動子に対する第２の音響整合層の音響インピーダンス比が０．０６９〜０．０７９である組み合わせが該当する。
【００４５】
また、図６においては、振動子に対する第１の音響整合層の音響インピーダンス比が０．３０９〜０．３３８であり、かつ、振動子に対する第２の音響整合層の音響インピーダンス比が０．０６２〜０．０８８である組み合わせと、振動子に対する第１の音響整合層の音響インピーダンス比が０．３５３〜０．４５６であり、かつ、振動子に対する第２の音響整合層の音響インピーダンス比が０．０６２〜０．１０６である組み合わせが該当する。なお、バッキング層の音響インピーダンスが１．７５ＭＲａｙｌ〜２０．０ＭＲａｙｌ程度の範囲にある場合において、概ね同様の結果が得られる。なお、実用上は、バッキング層の音響インピーダンスが、１．７５ＭＲａｙｌ〜６．０ＭＲａｙｌの範囲と、さらに好ましくは、３．５ＭＲａｙｌ〜６．０ＭＲａｙｌの範囲が適している。
【００４６】
このように、本発明によれば、音響整合層を２層構造とする場合に、第１の音響整合層の音響インピーダンスと第２の音響整合層の音響インピーダンスとの組み合わせを選択することにより、超音波用探触子の周波数帯域幅を広帯域化することができる。なお、本発明は、セクタ型、リニア型、コンベックス型、ラジアル型等、いずれの形状の超音波用探触子にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、超音波を送受信する圧電振動子と、音響インピーダンスの整合を図るための音響整合層とを有し、医療用の超音波診断装置等において用いられる超音波用探触子において利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波用探触子の内部構造を示す斜視図である。
【図２】送受波特性のシミュレーションにおける計算条件を従来例と比較して示す図である。
【図３】本発明の一実施形態における送受波特性のシミュレーション結果を従来例と比較して示す図である。
【図４】本発明の一実施例における送受波特性の実測結果を示す図である。
【図５】第１及び第２の音響整合層の音響インピーダンスを変化させた場合の周波数帯域幅を示す図である。
【図６】第１及び第２の音響整合層の音響インピーダンスを変化させた場合の周波数帯域幅を示す図である。
【図７】エネルギー伝送論に基づいて求められた従来の最適音響インピーダンスを示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  超音波用探触子
１１  圧電体
１２、１３  電極
１４  第１の音響整合層
１５  第２の音響整合層
１６  バッキング層
１７  充填材
１８  音響レンズ
【図１】
2007288397.tif 000006
【図２】
2007288397.tif 000007
【図３】
2007288397.tif 000008
【図４】
2007288397.tif 000009
【図５】
2007288397.tif 000010
【図６】
2007288397.tif 000011
【図７】
2007288397.tif 000012