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JPH03133300A - Composite piezoelectric ultrasonic probe - Google Patents

Composite piezoelectric ultrasonic probe

Info

Publication number
JPH03133300A
JPH03133300A JP1272136A JP27213689A JPH03133300A JP H03133300 A JPH03133300 A JP H03133300A JP 1272136 A JP1272136 A JP 1272136A JP 27213689 A JP27213689 A JP 27213689A JP H03133300 A JPH03133300 A JP H03133300A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric material
ceramic
polymer
ultrasonic
ultrasonic probe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1272136A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuteru Aragai
和照 新貝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP1272136A priority Critical patent/JPH03133300A/en
Publication of JPH03133300A publication Critical patent/JPH03133300A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24Probes
    • G01N29/2437Piezoelectric probes
    • G01N29/245Ceramic probes, e.g. lead zirconate titanate [PZT] probes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • 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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、高分子圧電体とセラミック圧電体とを積層し
て構成される複合圧電型超音波探触子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a composite piezoelectric ultrasonic probe constructed by laminating a polymer piezoelectric material and a ceramic piezoelectric material.

(従来の技術) 従来より、リニア電子走査やフェイズド・アレイ電子走
査に使用されるリニア・アレイ型超音波探触子、コンベ
ックス・アレイ型超音波探触子やフェーズド・アレイ型
超音波探触子は、チタン・ジルコン酸鉛、チタン酸鉛等
のセラミック圧電体を短冊状に形成したアレイ型のもの
が、送受信兼用で用いられてきた。これらの材料は、電
気−機械結合係数が大きいため最も広く用いられている
(Prior art) Linear array type ultrasound probes, convex array type ultrasound probes, and phased array type ultrasound probes have been conventionally used for linear electronic scanning and phased array electronic scanning. An array-type device in which a ceramic piezoelectric material such as titanium/lead zirconate or lead titanate is formed into a rectangular shape has been used for both transmitting and receiving purposes. These materials are the most widely used because of their high electro-mechanical coupling coefficients.

一方、ポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFと略す)
やポリスフ化ビニリデン−三フフ化エチレン共重合体(
同PVDF−TrFE)で代表される高分子圧電体を用
いた超音波探触子も、近年研究が進んできている。これ
らの高分子圧電体は、−般にQ値(共振の尖鋭度)が小
さいため超音波パルス波形にいわゆる尾引きが生じに<
<、パルス長が短くて分解能がよいことや、固有音響イ
ンピーダンス(=密度X音速)が4〜5 X 10’ 
kg/ rd ・taecと生体のそれ(1,5X 1
0’ kg/−・5ec)に比較的近いので、音響的整
合がとりやすいという利点がある。
On the other hand, polyvinylidene fluoride (hereinafter abbreviated as PVDF)
and polyvinylidene sulfide-ethylene trisulfide copolymer (
Research has also progressed in recent years on ultrasonic probes using polymeric piezoelectric materials, such as PVDF-TrFE. These polymer piezoelectric materials generally have a small Q value (resonance sharpness), so they do not cause so-called tailing in the ultrasonic pulse waveform.
<、The pulse length is short and the resolution is good, and the specific acoustic impedance (=density x sound velocity) is 4 to 5 x 10'
kg/rd ・TAEC and that of living organisms (1.5X 1
Since it is relatively close to 0' kg/-.5ec), it has the advantage of being easy to achieve acoustic matching.

前述のセラミック圧電体は電気−機械結合係数が大きい
が、Q値が高いために超音波パルス波形に尾引きを生じ
てパルス長が長くなり分解能が低下することや、固有音
響インピーダンスが生体のそれのio倍以上(約30X
10’kgz曜・5ac)もあるために音響的整合がと
りにくいという欠点がある。
The aforementioned ceramic piezoelectric material has a large electro-mechanical coupling coefficient, but its high Q value causes tailing in the ultrasonic pulse waveform, lengthening the pulse length and reducing resolution, and its inherent acoustic impedance is higher than that of a living body. more than io times (approximately 30X
10'kgz/5ac), it has the disadvantage that it is difficult to achieve acoustic matching.

そこで従来では、これらの欠点を補うべく、第7図に示
すようにQ値を下げるためにセラミック圧電体21の背
面にゴム等を主成分とするバッキング材22を付加した
り、セラミック圧電体21の表面側に音響整合層として
の第1整合層23や第2整合層24等を多層状に付加し
、音響インピーダンスをできるだけ生体に近付けて整合
させる等の工夫がなされているが、未だ十分ではない。
Conventionally, in order to compensate for these shortcomings, as shown in FIG. Efforts have been made to match the acoustic impedance as close to the living body as possible by adding a first matching layer 23, a second matching layer 24, etc. as acoustic matching layers to the surface side of the body, but this is still not sufficient. do not have.

ここで、前記バッキング材22は振動の制動と音波の吸
収とを目的として設けられるが、制動性能を上げてQ値
を下げるほど感度が低下することは免れ得ず、制動性能
やQ値はいわば感度とのトレード・オフとなっている。
Here, the backing material 22 is provided for the purpose of damping vibrations and absorbing sound waves, but as the braking performance is increased and the Q value is lowered, the sensitivity inevitably decreases, so that the braking performance and the Q value are There is a trade-off with sensitivity.

一方、高分子圧電体は電気−機械結合係数が小さいため
感度が低いという欠点が著しく、今のところ単独で使用
するには十分ではない。
On the other hand, polymer piezoelectric materials have a significant disadvantage of low sensitivity due to their small electro-mechanical coupling coefficients, and are currently not suitable for use alone.

このようにセラミック圧電体や高分子圧電体を単独で使
用した際の欠点を克服するため、特開昭59−1370
39号として公知の超音波プローブが存在している。こ
の超音波プローブは、送信用トランスデユーサとしてセ
ラミック圧電体を、また、受信用トランスデユーサとし
て高分子圧電体を用いたものであり、このような複合的
な構成とすることにより、各圧電体が有する長所のみを
補完し合って高感度な超音波プローブを実現しようとす
るものである。
In order to overcome the drawbacks of using a ceramic piezoelectric material or a polymer piezoelectric material alone, Japanese Patent Laid-Open No. 59-1370
There is an ultrasonic probe known as No. 39. This ultrasonic probe uses a ceramic piezoelectric material as a transmitting transducer and a polymer piezoelectric material as a receiving transducer.With such a composite configuration, each piezoelectric The aim is to create a highly sensitive ultrasound probe by complementing only the strengths of the body.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記特開昭59−137039号に示さ
れた超音波プローブにおいては、例えば同一平面上の隣
合った位置にセラミック圧電体及び高分子圧電体が配置
され、セラミック圧電体から発射された超音波のエコー
を隣接する高分子圧電体により受信する構成であるため
、所望の焦点深度からのエコーを受信しにくく、指向性
が悪いという問題があると共に、プローブの構成が概し
て複雑で製造が困難であり、コストも高くなる等の問題
を有していた。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in the ultrasonic probe disclosed in JP-A-59-137039, for example, a ceramic piezoelectric material and a polymer piezoelectric material are arranged at adjacent positions on the same plane. Since the structure is such that the echoes of the ultrasound emitted from the ceramic piezoelectric material are received by the adjacent polymeric piezoelectric material, there are problems in that it is difficult to receive echoes from the desired depth of focus and the directivity is poor. Generally, the configuration is complicated, making it difficult to manufacture and increasing costs.

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、その目的とするところは、高分子圧電体とセラミッ
ク圧電体とを積層し、これらを全体として送受信兼用に
用いることにより、セラミック圧電体や高分子圧電体が
個々に有する長所を備え、しかも特開昭59−1370
39号に示された複合型の超音波プローブが有するよう
な指向性の悪さや製造上の欠点を解消して高感度、かつ
広帯域でパルス長が短く分解能の高い複合圧電型超音波
探触子を提供することにある。
The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to create a ceramic piezoelectric material by laminating a polymer piezoelectric material and a ceramic piezoelectric material and using them as a whole for both transmission and reception. It has the individual advantages of body and polymer piezoelectric material, and is
A compound piezoelectric ultrasonic probe that eliminates the poor directivity and manufacturing defects of the compound ultrasonic probe shown in No. 39, and has high sensitivity, wide band, short pulse length, and high resolution. Our goal is to provide the following.

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、第1の発明は、両面にそれぞ
れ電極が形成された高分子圧電体とセラミック圧電体と
を分極方向を対向させて積層し、積層面の電極を共通接
続すると共に各他方の面側の電極同志も共通接続し、こ
れらの積層された高分子圧電体及びセラミック圧電体を
超音波の送受信に兼用したものである。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, a first invention provides a first invention in which a polymer piezoelectric material and a ceramic piezoelectric material each having an electrode formed on both surfaces are laminated with their polarization directions facing each other, and the laminated The electrodes on the surfaces are commonly connected, and the electrodes on the other side are also commonly connected, and the laminated polymer piezoelectric material and ceramic piezoelectric material are used for transmitting and receiving ultrasonic waves.

また、第2の発明は、前記高分子圧電体とセラミック圧
電体とを、超音波波長のほぼ1/4の厚さを有する音響
整合層を介して積層することにより超音波の送受信に兼
用したものであり、超音波の送信及び受信時には、上記
整合層内での超音波の伝搬時間を考慮して、高分子圧電
体に接続される送信回路及び受信回路の信号伝送系に時
間遅延をもたせたものである。
Further, a second invention provides a device which can also be used for transmitting and receiving ultrasonic waves by laminating the polymer piezoelectric body and the ceramic piezoelectric body through an acoustic matching layer having a thickness that is approximately 1/4 of the ultrasonic wavelength. When transmitting and receiving ultrasonic waves, a time delay is created in the signal transmission system of the transmitting circuit and receiving circuit connected to the polymer piezoelectric material, taking into account the propagation time of the ultrasonic waves within the matching layer. It is something that

(作用) 第1または第2の発明によれば、高分子圧電体とセラミ
ック圧電体とを積層させて送受信兼用とすることにより
、各圧電体の有する長所を生かすことができ、感度を低
下させずにQ値が比較的小さく、シかも広帯域の周波数
特性を有することによって送受信波形の尾引きがなく、
分解能や指向性の高い探触子を実現することができる。
(Function) According to the first or second invention, by laminating the polymer piezoelectric material and the ceramic piezoelectric material to serve both as transmitting and receiving functions, the advantages of each piezoelectric material can be utilized, and the sensitivity can be reduced. It has a relatively small Q value and wideband frequency characteristics, so there is no tailing in the transmitted and received waveforms.
A probe with high resolution and directivity can be realized.

(実施例) 以下、図に沿って各発明の詳細な説明する。(Example) Hereinafter, each invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、第1図は第1の発明にかかる一実施例の主要部を
示すもので、同図において1はチタン・ジルコン酸鉛等
からなる短冊状のセラミック圧電体であり、これらのセ
ラミック圧電体1はギャップ4を介してアレイ状に配置
されている。また、セラミック圧電体1の表面側には、
PVDF等の高分子圧電体2が積層接着されている。
First, FIG. 1 shows the main parts of an embodiment according to the first invention. In the figure, 1 is a rectangular ceramic piezoelectric body made of titanium, lead zirconate, etc. 1 are arranged in an array with gaps 4 interposed therebetween. Moreover, on the surface side of the ceramic piezoelectric body 1,
A polymeric piezoelectric material 2 such as PVDF is laminated and bonded.

ここで、ギャップ4は、短冊状のセラミック圧電体1同
志の電気的・音響的結合を分離するために設けられてお
り、空気層や超音波減衰の大きい樹脂等が用いられる。
Here, the gap 4 is provided to separate the electrical and acoustic coupling between the rectangular ceramic piezoelectric bodies 1, and is made of an air layer, a resin with high ultrasonic attenuation, or the like.

更に、セラミック圧電体1の背面には、ゴム等を主成分
とするバッキング材3が接着されている。
Furthermore, a backing material 3 mainly composed of rubber or the like is adhered to the back surface of the ceramic piezoelectric body 1.

なお、この超音波探触子は高分子圧電体2側を診断対象
としての生体側に向けて使用されるもので1図示されて
いないが、高分子圧電体2の表面側には超音波を集束さ
せるための音響レンズが設けられる。更に、生体との間
の音響的整合をよくするため一1高分子圧電体2の表面
側に必要に応じて音響整合層を設けてもよい。
Note that this ultrasonic probe is used with the polymer piezoelectric material 2 side facing the living body as a diagnosis target, and although not shown in the figure, the ultrasonic probe is used on the surface side of the polymer piezoelectric material 2. An acoustic lens is provided for focusing. Furthermore, an acoustic matching layer may be provided on the surface side of the 11-polymer piezoelectric material 2, if necessary, in order to improve the acoustic matching with the living body.

また、高分子圧電体2として使用されるPVDFは比較
的柔軟であり、しかもアレイ方向(セラミック圧電体1
の隣接方向)の音響的結合を小さくできるので、図のセ
ラミック圧電体1のように短冊状に切断分離することは
必らずしも要求されない。
In addition, PVDF used as the polymer piezoelectric material 2 is relatively flexible, and moreover, the array direction (ceramic piezoelectric material 1
Since the acoustic coupling in the adjacent direction) can be reduced, it is not necessarily necessary to cut and separate the ceramic piezoelectric body 1 into strips as in the case of the ceramic piezoelectric body 1 shown in the figure.

しかるにアレイ方向の音響的結合を更に低下させたい場
合には、第2図に示す他の実施例のように、高分子圧電
体2aをもセラミック圧電体1と同様に短冊状に切断分
離し、ギャップ4aを介在させる構造としてもよい、そ
して、この実施例においても、必要に応じて高分子圧電
体2a側に音響整合層を設けてもよい。
However, if it is desired to further reduce the acoustic coupling in the array direction, as in another embodiment shown in FIG. A structure may be used in which a gap 4a is interposed, and also in this embodiment, an acoustic matching layer may be provided on the polymer piezoelectric body 2a side if necessary.

第3図は、第2図におけるA−A部分断面図であり、各
圧電体1,2aに接続される電極の様子を説明したもの
である。なお、これらの電極の構成は第1図の実施例に
ついても実質的に同様である。
FIG. 3 is a partial sectional view taken along the line AA in FIG. 2, and illustrates the state of the electrodes connected to each piezoelectric body 1, 2a. Note that the configuration of these electrodes is substantially the same in the embodiment shown in FIG.

第3図において、各圧電体1,2aは各々の分極方向P
、、P、が対向するように積層されており、その積層面
S上には両者の一方の共通電極6が形成され、また、積
層面5でない側の各面には他方の共通電極7が形成され
ている。そして、これらの電極6,7間に送信高電圧、
パルスを印加することにより、各圧電体1,2aがアレ
イ方向に順次励振されて生体方向に超音波が発射され、
また、生体からのエコーが振動として各圧電体1,2a
により受信感知され、面電極6,7間に発生した電圧が
受信増帳回路(図示せず)に導かれることになる。
In FIG. 3, each piezoelectric body 1, 2a has its own polarization direction P.
, , P are stacked to face each other, one common electrode 6 is formed on the stacked surface S, and the other common electrode 7 is formed on each surface other than the stacked surface 5. It is formed. Then, a high voltage is transmitted between these electrodes 6 and 7.
By applying a pulse, each piezoelectric body 1, 2a is sequentially excited in the array direction, and ultrasonic waves are emitted in the direction of the living body.
In addition, echoes from the living body are generated as vibrations in each piezoelectric body 1, 2a.
The voltage generated between the plane electrodes 6 and 7 is guided to a reception add-on circuit (not shown).

なお、第4図は送受信電圧の振幅から求めた感度の周波
数特性を示している。同図において、bはセラミック圧
電体のみを用いた探触子の特性であり、感度は高いがQ
値が十分に小さくなく、周波数帯域が狭い。また、Cは
高分子圧電体のみを用いた探触子の特性であり、感度は
低いがQ値が小さく、周波数帯域も広くなっている。
Note that FIG. 4 shows the frequency characteristics of the sensitivity determined from the amplitudes of the transmitted and received voltages. In the same figure, b is the characteristic of a probe using only a ceramic piezoelectric material, and although the sensitivity is high, the Q
The value is not small enough and the frequency band is narrow. Further, C is a characteristic of a probe using only a polymeric piezoelectric material, and has a low sensitivity, a small Q value, and a wide frequency band.

一方、aはこの発明による複合圧電型超音波探触子の特
性であり、全体として感度が高いと共にQ値もそれほど
大きくなく、十分に広い周波数帯域を有していることが
明らかである。このように周波数スペクトル上で広帯域
の特性が得られることは、時間軸上では送受信パルスが
短パルス状になることを意味しており、波形に尾引きが
なく分解能の高い探触子を得ることができる。このため
、本発明にかかる探触子は、パルスエコー法による探触
子として極めて優れているということができる。
On the other hand, a is a characteristic of the composite piezoelectric ultrasonic probe according to the present invention, and it is clear that the overall sensitivity is high, the Q value is not so large, and it has a sufficiently wide frequency band. Obtaining broadband characteristics on the frequency spectrum means that the transmitted and received pulses become short pulse-like on the time axis, making it possible to obtain a probe with high resolution and no tailing in the waveform. Can be done. Therefore, the probe according to the present invention can be said to be extremely excellent as a probe using the pulse echo method.

次に、第5図は第2の発明にかかる一実施例の主要部を
示すもので、先の第3図に相当する部分断面図である。
Next, FIG. 5 shows the main part of an embodiment according to the second invention, and is a partial sectional view corresponding to the previous FIG. 3.

この発明は、セラミック圧電体と高分子圧電体とを音響
整合層を介して積層したものである。
In this invention, a ceramic piezoelectric body and a polymer piezoelectric body are laminated with an acoustic matching layer interposed therebetween.

すなわち第5図において、バッキング材3に積層された
セラミック圧電体1にはその両面に電極9a、10aが
蒸着や焼き付は法により形成されており、一方の電極9
aの上面には、音響的な整合をとる目的で超音波波長の
ほぼ1/4の厚さを有する音響整合層8が接着されてい
る。更に、その上面には両面に電極9b、10bが形成
された高分子圧電体2bが接着により積層されている。
That is, in FIG. 5, electrodes 9a and 10a are formed on both sides of the ceramic piezoelectric body 1 laminated on the backing material 3 by vapor deposition or baking, and one electrode 9
An acoustic matching layer 8 having a thickness approximately 1/4 of the ultrasonic wavelength is adhered to the upper surface of a for the purpose of acoustic matching. Furthermore, a polymer piezoelectric material 2b having electrodes 9b and 10b formed on both surfaces is laminated by adhesive on its upper surface.

ここで、各圧電体1,2bの分極方向P −P aは一
致していると共に、電極10a、lObはグラウンド電
極として、また、電極9a 、 9bは正の高電圧が印
加される電極として用いられる。この場合、電極10a
、10bは共通接続することも可能であるが、電極9a
、9bについては後述するように送受信時に信号に時間
遅延を与える必要があるため、共通接続することは好ま
しくない。勿論、生体との音響的な整合を一層良好にし
たい場合には、高分子圧電体2bの上方に更に第2の音
響整合層を付加すればよい。
Here, the polarization directions P - P a of the piezoelectric bodies 1 and 2b are the same, and the electrodes 10a and 1Ob are used as ground electrodes, and the electrodes 9a and 9b are used as electrodes to which a positive high voltage is applied. It will be done. In this case, the electrode 10a
, 10b can be connected in common, but the electrode 9a
, 9b, it is not preferable to connect them in common because it is necessary to give a time delay to the signal during transmission and reception as will be described later. Of course, if it is desired to further improve the acoustic matching with the living body, a second acoustic matching layer may be added above the polymeric piezoelectric material 2b.

なお、高分子圧電体2bとしては、第1図または第2図
に示したように平板状、短冊状の何れであってもよい。
The polymer piezoelectric body 2b may be either flat or strip-shaped as shown in FIG. 1 or 2.

この実施例において、音響整合層8は、セラミック圧電
体1の音響インピーダンスZoと高分子圧電体2bのそ
れZ、との中間の音響インピーダンスZ。を有し、例え
ば。
In this embodiment, the acoustic matching layer 8 has an acoustic impedance Z intermediate between the acoustic impedance Zo of the ceramic piezoelectric body 1 and that of the polymeric piezoelectric body 2b. For example.

Zn=f「−n なる値が用いられる。−例として、10’kg/nf・
see単位で、Zo=30、Z、=4とすると、Z、l
=迦双τ 〜11.0となる。
The value Zn=f'-n is used.-For example, 10'kg/nf・
In see units, if Zo=30, Z,=4, then Z, l
= Kasou τ ~11.0.

これにより、第1の発明に比べてセラミック圧電体1と
高分子圧電体2bとは音響的な整合が一層とれることに
なり、超音波の反射等がなくエネルギーの伝達効率がよ
り向上して周波数特性も広帯域なものとなる。
As a result, compared to the first invention, the acoustic matching between the ceramic piezoelectric body 1 and the polymer piezoelectric body 2b is further improved, and there is no reflection of ultrasonic waves, and the energy transmission efficiency is further improved. The characteristics are also broadband.

但し1両圧電体1,2bにより同時に超音波を送信ある
いは受信させたのでは、両者間に介在する音響整合層8
中の超音波の伝搬時間tだ寸両者の波形がズしてしまい
、合成波形は劣化してしまう。
However, if ultrasonic waves are simultaneously transmitted or received by both piezoelectric bodies 1 and 2b, the acoustic matching layer 8 interposed between them
The waveforms of the two waveforms are shifted by an amount equal to the propagation time t of the ultrasonic waves inside, and the combined waveform is deteriorated.

従ってこれを防ぐには、第6図に示すように、生体に近
い側にある高分子圧電体2bに接続された送信回路及び
受信回路の信号伝送系に時間遅延を与えればよい。ここ
で、最適な時間遅延Tはほぼtに等しい値であるが、実
際には送受信する電圧波形に合わせて若干の相違がある
Therefore, in order to prevent this, a time delay may be applied to the signal transmission system of the transmitting circuit and the receiving circuit connected to the polymer piezoelectric material 2b on the side closer to the living body, as shown in FIG. Here, although the optimal time delay T is approximately equal to t, there is actually a slight difference depending on the voltage waveforms to be transmitted and received.

第6図において、超音波の送信時には、送信トリガー発
生器11から出力されたトリガーパルスが、前記時間遅
延Tを与える遅延回路12を介して高分子圧電体2bを
駆動するパルサー13に加えられ、また、セラミック圧
電体1を駆動するパルサー14には、前記トリガーパル
スが直接加えられる。これにより、間圧電体1,2bか
ら呂た超音波は同時位相で合成されることになる。
In FIG. 6, when transmitting ultrasonic waves, a trigger pulse output from a transmission trigger generator 11 is applied to a pulser 13 that drives a polymer piezoelectric body 2b via a delay circuit 12 that provides the time delay T, Furthermore, the trigger pulse is directly applied to the pulser 14 that drives the ceramic piezoelectric body 1 . As a result, the ultrasonic waves from the piezoelectric bodies 1 and 2b are synthesized in the same phase.

一方、エコーの受信時にも、遅延回路15により同様の
時間遅延を与え、加算アンプ16にて同時位相で加算合
成されるものである。
On the other hand, when echoes are received, a delay circuit 15 applies a similar time delay, and an addition amplifier 16 adds and synthesizes the echoes with the same phase.

この実施例においても、第4図に示すような周波数特性
aを得ることができ、Q値がそれほど高くなく、広帯域
で高感度の探触子を実現することができる。
In this embodiment as well, a frequency characteristic a as shown in FIG. 4 can be obtained, the Q value is not so high, and a probe with a wide band and high sensitivity can be realized.

なお、以上の各実施例では、第1及び第2の発明をリニ
ア・アレイ型探触子に適用した場合について説明したが
、各発明はフェーズド・アレイ型探触子やコンベックス
・アレイ型探触子等にも同様に適用可能である。
In each of the above embodiments, the case where the first and second inventions are applied to a linear array type probe has been described, but each invention is applicable to a phased array type probe or a convex array type probe. The same applies to children, etc.

(発明の効果) 以上のように第1または第2の発明によれば、感度の高
いセラミック圧電体と、Q値が小さく周波数帯域の広い
高分子圧電体とを積層してこれらを送受信兼用のトラン
スデユーサとして用いるため、感度が高くパルス長の短
い超音波の送信・受信を行なうことができ、分解能が極
めて高い高感度の超音波探触子及び超音波診断装置を提
供することができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the first or second invention, a highly sensitive ceramic piezoelectric material and a polymeric piezoelectric material having a small Q value and a wide frequency band are laminated and can be used for both transmitting and receiving purposes. Since it is used as a transducer, it is possible to transmit and receive ultrasonic waves with high sensitivity and short pulse length, and it is possible to provide a highly sensitive ultrasonic probe with extremely high resolution and an ultrasonic diagnostic apparatus.

また、構造上、超音波の送受信面が同一であるから、指
向性にも優れており、しかも構成が概して簡単で製造が
容易であると共に低コストにて提供可能である等の効果
を有する。
In addition, since the ultrasonic wave transmitting and receiving surfaces are structurally the same, it has excellent directivity, has a generally simple structure, is easy to manufacture, and can be provided at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は第1の発明の一実施例を示す斜視図、第2図は
同じく他の実施例を示す部分断面図、第3図は第2図に
おけるA−A部分断面図、第4図は第1及び第2の発明
における感度−周波数特性図、第5図は第2の発明の一
実施例を示す部分断面図、 第6図は送受信回路のブロック図、 第7図 は従来の超音波探触子の一例を示す斜視図である。 1・・・セラミック圧電体 2.2a、2b・・・高分子圧電体 3・・・バッキング材 4.4a・・・ギャップ 5・・・積層面 6 、7.9a、9b、10a、10b−電極8・・・
音響整合層 p、、p2・・・分極方向
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of the first invention, FIG. 2 is a partial sectional view showing another embodiment, FIG. 3 is a partial sectional view taken along line A-A in FIG. 2, and FIG. FIG. 5 is a partial sectional view showing an embodiment of the second invention, FIG. 6 is a block diagram of a transmitting/receiving circuit, and FIG. 7 is a sensitivity-frequency characteristic diagram of the first and second inventions. FIG. 2 is a perspective view showing an example of a sonic probe. 1... Ceramic piezoelectric body 2.2a, 2b... Polymer piezoelectric body 3... Backing material 4.4a... Gap 5... Lamination surface 6, 7.9a, 9b, 10a, 10b- Electrode 8...
Acoustic matching layer p,, p2...polarization direction

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)両面に電極がそれぞれ形成された高分子圧電体と
セラミック圧電体とを備えた複合圧電型超音波探触子に
おいて、 前記高分子圧電体及びセラミック圧電体を各々の分極方
向を互いに対向させて積層し、これらの積層された高分
子圧電体及びセラミック圧電体を超音波の送受信に兼用
することを特徴とする複合圧電型超音波探触子。
(1) In a composite piezoelectric ultrasonic probe equipped with a polymer piezoelectric material and a ceramic piezoelectric material each having electrodes formed on both sides, the polymer piezoelectric material and the ceramic piezoelectric material are arranged so that their respective polarization directions face each other. A composite piezoelectric ultrasonic probe characterized in that the laminated polymer piezoelectric material and ceramic piezoelectric material are used for transmitting and receiving ultrasonic waves.
(2)両面に電極がそれぞれ形成された高分子圧電体と
セラミック圧電体とを備えた複合圧電型超音波探触子に
おいて、 前記高分子圧電体及びセラミック圧電体を、両者間に超
音波波長のほぼ1/4の厚さを有する音響整合層を介し
て積層し、これらの積層された高分子圧電体及びセラミ
ック圧電体を超音波の送受信に兼用することを特徴とす
る複合圧電型超音波探触子。
(2) In a composite piezoelectric ultrasonic probe equipped with a polymer piezoelectric material and a ceramic piezoelectric material each having electrodes formed on both sides, the polymer piezoelectric material and the ceramic piezoelectric material are placed between them at an ultrasonic wavelength. Composite piezoelectric type ultrasound characterized by laminating layers through acoustic matching layers having a thickness of approximately 1/4 of probe.
JP1272136A 1989-10-19 1989-10-19 Composite piezoelectric ultrasonic probe Pending JPH03133300A (en)

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