JPH09215094A - 超音波プローブ - Google Patents
超音波プローブInfo
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- JPH09215094A JPH09215094A JP8020972A JP2097296A JPH09215094A JP H09215094 A JPH09215094 A JP H09215094A JP 8020972 A JP8020972 A JP 8020972A JP 2097296 A JP2097296 A JP 2097296A JP H09215094 A JPH09215094 A JP H09215094A
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Landscapes
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電材料を複合させて超音波の送信および受
信の特性が優れた素子であって、素子を凹面化するとき
に成形性にも優れた超音波プローブを得る。 【解決手段】 凹面１ａを有する基台１と、該凹面１ａ
に積層される圧電セラミックス材料および有機圧電材料
の複合膜である複合体反射体２と、該複合体反射体２に
積層された有機圧電膜である高分子圧電体３と、を有
し、超音波の発振には複合体反射体２を用い、受信には
高分子圧電体３を用いることで、超音波の送信および受
信の特性を向上させ、凹面１ａを有する基台１上に設け
られるので、さらに特性が向上する。
信の特性が優れた素子であって、素子を凹面化するとき
に成形性にも優れた超音波プローブを得る。 【解決手段】 凹面１ａを有する基台１と、該凹面１ａ
に積層される圧電セラミックス材料および有機圧電材料
の複合膜である複合体反射体２と、該複合体反射体２に
積層された有機圧電膜である高分子圧電体３と、を有
し、超音波の発振には複合体反射体２を用い、受信には
高分子圧電体３を用いることで、超音波の送信および受
信の特性を向上させ、凹面１ａを有する基台１上に設け
られるので、さらに特性が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電膜を複合化し
て超音波の送信および受信の特性を向上した超音波プロ
ーブに関する。
て超音波の送信および受信の特性を向上した超音波プロ
ーブに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】従来、例えば実開平４
−１２８４９９号公報には、ＰＺＴ等の圧電セラミック
ス材料とＰＶＤＦ等からなる有機圧電材料とを組合せた
超音波探触子が開示されていて、圧電セラミックス材料
が超音波の送信に、有機圧電材料が超音波の受信に優れ
ていることが示されている。
−１２８４９９号公報には、ＰＺＴ等の圧電セラミック
ス材料とＰＶＤＦ等からなる有機圧電材料とを組合せた
超音波探触子が開示されていて、圧電セラミックス材料
が超音波の送信に、有機圧電材料が超音波の受信に優れ
ていることが示されている。
【０００３】近年、超音波を検出する素子の利用が進
み、検査対象の内部の状態が非破壊的に検出できること
から、医療の分野においては人体内部の状態や腫瘍の大
きさ等を検出している。このように近年使用されている
素子は、特定の位置の出力を十分に検出する必要があ
り、素子の面を凹面化して焦点を絞っている。また、凹
面化された素子をリング状に分割して焦点距離を個々に
ずらしたアニュラー型の素子も使用されている。このよ
うに、素子の面を凹面化しようとすると、セラミックス
材料は成形性に問題がある。
み、検査対象の内部の状態が非破壊的に検出できること
から、医療の分野においては人体内部の状態や腫瘍の大
きさ等を検出している。このように近年使用されている
素子は、特定の位置の出力を十分に検出する必要があ
り、素子の面を凹面化して焦点を絞っている。また、凹
面化された素子をリング状に分割して焦点距離を個々に
ずらしたアニュラー型の素子も使用されている。このよ
うに、素子の面を凹面化しようとすると、セラミックス
材料は成形性に問題がある。
【０００４】本発明は、圧電材料を複合させて超音波の
送信および受信の特性が優れた素子であって、素子の面
を凹面化するときに成形性にも優れた素子を用いた超音
波プローブを得ることを目的とする。
送信および受信の特性が優れた素子であって、素子の面
を凹面化するときに成形性にも優れた素子を用いた超音
波プローブを得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、凹面を有する
基台と、該凹面に積層される圧電セラミックス材料およ
び有機圧電材料の複合膜と、該複合膜に積層された有機
圧電膜と、を有するものである。この複合膜は、圧電セ
ラミックス材料の粉体を混入して有機圧電材料の成膜を
行うものでよく、圧電セラミックス材料としては、ＰＺ
Ｔ、チタン酸バリウムまたはチタン酸鉛等が用いられ、
有機圧電材料としては、ＰＶＤＦやＶＤＦ／ＴｒＦＥの
コポリマ等を用いることができる。
基台と、該凹面に積層される圧電セラミックス材料およ
び有機圧電材料の複合膜と、該複合膜に積層された有機
圧電膜と、を有するものである。この複合膜は、圧電セ
ラミックス材料の粉体を混入して有機圧電材料の成膜を
行うものでよく、圧電セラミックス材料としては、ＰＺ
Ｔ、チタン酸バリウムまたはチタン酸鉛等が用いられ、
有機圧電材料としては、ＰＶＤＦやＶＤＦ／ＴｒＦＥの
コポリマ等を用いることができる。
【０００６】この複合膜を設けることにより、強度が大
きいので、有機圧電材料のみでは柔軟すぎて必要となる
反射板が不要になる。また、複合膜の代わりに直接圧電
セラミックス材料を基台に設けるには、凹面に形成する
のが困難である。
きいので、有機圧電材料のみでは柔軟すぎて必要となる
反射板が不要になる。また、複合膜の代わりに直接圧電
セラミックス材料を基台に設けるには、凹面に形成する
のが困難である。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について、図
１および図２を用いて説明する。
１および図２を用いて説明する。
【０００８】図において、基台としての凹面１ａを有す
るフェノール樹脂等によるバッキング材１と、凹面１ａ
に積層される圧電セラミックス材料としてＰＺＴ（チタ
ンジルコン酸鉛）および有機圧電材料としてＰＶＤＦ
（ポリフッ化ビニリデン）やそれを主材とする共重合体
（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ（テトラフルオロエチレン））の複
合膜である複合体反射板２と、複合体反射板２に積層さ
れた有機圧電膜である同上のＶＤＦ／ＴｒＦＥによる高
分子圧電体３とが示されている。
るフェノール樹脂等によるバッキング材１と、凹面１ａ
に積層される圧電セラミックス材料としてＰＺＴ（チタ
ンジルコン酸鉛）および有機圧電材料としてＰＶＤＦ
（ポリフッ化ビニリデン）やそれを主材とする共重合体
（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ（テトラフルオロエチレン））の複
合膜である複合体反射板２と、複合体反射板２に積層さ
れた有機圧電膜である同上のＶＤＦ／ＴｒＦＥによる高
分子圧電体３とが示されている。
【０００９】そして、複合体反射板２と高分子圧電体３
の間および上下面にはそれぞれ金等の蒸着により電極
４、５、６が形成されている。また、図１はシングル
型、図２はアニュラー型であるので、電極４、５は図１
では一体でよいが、図２ではリング状に分割され、個々
に出力が得られるような構造になっている。そして、各
電極４、５、６は、詳細な説明を行わないが、発振回路
ＴＸと受信回路ＲＸに接続され、発振回路ＴＸにより電
極４、５を介して複合体反射体２から超音波が発振さ
れ、受信回路ＲＸにより複合体反射体２を介した高分子
圧電体３による受信出力が電極４、６を介して得られ
る。
の間および上下面にはそれぞれ金等の蒸着により電極
４、５、６が形成されている。また、図１はシングル
型、図２はアニュラー型であるので、電極４、５は図１
では一体でよいが、図２ではリング状に分割され、個々
に出力が得られるような構造になっている。そして、各
電極４、５、６は、詳細な説明を行わないが、発振回路
ＴＸと受信回路ＲＸに接続され、発振回路ＴＸにより電
極４、５を介して複合体反射体２から超音波が発振さ
れ、受信回路ＲＸにより複合体反射体２を介した高分子
圧電体３による受信出力が電極４、６を介して得られ
る。
【００１０】この複合体反射板２は、圧電セラミックス
材料の粉体を混入して有機圧電材料の重合を行い成膜さ
れ、圧電セラミックス材料単体に比べて成形性を持たせ
ている。圧電セラミックス材料としては、最適のＰＺＴ
が用いられ、有機圧電材料としては、高分子圧電体３も
同様に、圧電性に優れたＶＤＦ／ＴｒＦＥが用いられて
いる。また、圧電セラミックス材料としては、ＰＺＴ以
外にチタン酸バリウムまたはチタン酸鉛等を、有機圧電
材料としては、ＰＶＤＦやＶＤＦ／ＴｒＦＥ以外にポリ
テトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン／ヘ
キサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチ
レン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、
ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビニルフルオラ
イド等を用いることができる。
材料の粉体を混入して有機圧電材料の重合を行い成膜さ
れ、圧電セラミックス材料単体に比べて成形性を持たせ
ている。圧電セラミックス材料としては、最適のＰＺＴ
が用いられ、有機圧電材料としては、高分子圧電体３も
同様に、圧電性に優れたＶＤＦ／ＴｒＦＥが用いられて
いる。また、圧電セラミックス材料としては、ＰＺＴ以
外にチタン酸バリウムまたはチタン酸鉛等を、有機圧電
材料としては、ＰＶＤＦやＶＤＦ／ＴｒＦＥ以外にポリ
テトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン／ヘ
キサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチ
レン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、
ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビニルフルオラ
イド等を用いることができる。
【００１１】そして、複合体反射板２の成膜には、例え
ばキャスト法により行うことができる。ガラス製のキャ
スト板にＰＺＴの粉体を混合させたＶＤＦ／ＴｒＦＥの
溶液（溶剤ＤＭＦ）を注入し、真空乾燥器（５０℃、２
００ｍｍＨｇ）中で窒素ガスを導入しながら３０時間吸
引乾燥後、キャスト板を冷媒中で急冷して複合体膜を剥
離させ、ポーリング後に所定の大きさに切り出せばよ
い。このとき、ＰＺＴ粉体が有機質になじむ必要がある
ので、ＭＭＡ（メタメチルアクリル酸）等で予め粉体表
面を処理しておくか、溶媒中に混合することが好まし
い。ただし、ＭＭＡが両者の界面を阻害しない少量とす
る必要がある。ここで、ＶＤＦ／ＴｒＦＥの溶液を用い
ているが、モノマ溶液として重合させるようにしてもよ
い。 また、この複合体の成形性について図３に結果の
表を、比重および電気機械変換定数Ｋｔとともに示す。
ＰＺＴにＶＤＦ／ＴｒＦＥを混合していくと、９：１の
割合（重量比）でも成形性がよくなるが、ＶＤＦ／Ｔｒ
ＦＥの量が増えるにつれ音響インピーダンスが小さくな
り、反射板としての効果が減少する。基本的にこの点か
らはＰＺＴにＶＤＦ／ＴｒＦＥの割合が６：４程度まで
使用できる。また、受信波形λ／４の点でもＰＺＴのみ
では１１４μｍ／１０ＭＨｚに対して、６：４のものは
８８μｍ／１０ＭＨｚである。さらに、割合を変えて柔
らかすぎて形状保持が困難な場合であっても図１のバッ
キング材１等の基台に接着することによって目的を達成
することができる。
ばキャスト法により行うことができる。ガラス製のキャ
スト板にＰＺＴの粉体を混合させたＶＤＦ／ＴｒＦＥの
溶液（溶剤ＤＭＦ）を注入し、真空乾燥器（５０℃、２
００ｍｍＨｇ）中で窒素ガスを導入しながら３０時間吸
引乾燥後、キャスト板を冷媒中で急冷して複合体膜を剥
離させ、ポーリング後に所定の大きさに切り出せばよ
い。このとき、ＰＺＴ粉体が有機質になじむ必要がある
ので、ＭＭＡ（メタメチルアクリル酸）等で予め粉体表
面を処理しておくか、溶媒中に混合することが好まし
い。ただし、ＭＭＡが両者の界面を阻害しない少量とす
る必要がある。ここで、ＶＤＦ／ＴｒＦＥの溶液を用い
ているが、モノマ溶液として重合させるようにしてもよ
い。 また、この複合体の成形性について図３に結果の
表を、比重および電気機械変換定数Ｋｔとともに示す。
ＰＺＴにＶＤＦ／ＴｒＦＥを混合していくと、９：１の
割合（重量比）でも成形性がよくなるが、ＶＤＦ／Ｔｒ
ＦＥの量が増えるにつれ音響インピーダンスが小さくな
り、反射板としての効果が減少する。基本的にこの点か
らはＰＺＴにＶＤＦ／ＴｒＦＥの割合が６：４程度まで
使用できる。また、受信波形λ／４の点でもＰＺＴのみ
では１１４μｍ／１０ＭＨｚに対して、６：４のものは
８８μｍ／１０ＭＨｚである。さらに、割合を変えて柔
らかすぎて形状保持が困難な場合であっても図１のバッ
キング材１等の基台に接着することによって目的を達成
することができる。
【００１２】そして、上記複合体の圧電特性に関し、縦
軸を電気機械変換定数Ｋｔ、横軸を重量比としてグラフ
を図４に示す。図４からＰＺＴにＶＤＦ／ＴｒＦＥの割
合が７：３以上であると、特性に大きな差はない。な
お、高分子圧電体としてＶＤＦ／ＴｒＦＥを用いている
ので、ＰＶＤＦ単独のようにフィルムの延伸を必要とせ
ず、熱処理後に厚さ１μ当たり印加電圧１００Ｖでポー
リングすれば圧電性が得られる。
軸を電気機械変換定数Ｋｔ、横軸を重量比としてグラフ
を図４に示す。図４からＰＺＴにＶＤＦ／ＴｒＦＥの割
合が７：３以上であると、特性に大きな差はない。な
お、高分子圧電体としてＶＤＦ／ＴｒＦＥを用いている
ので、ＰＶＤＦ単独のようにフィルムの延伸を必要とせ
ず、熱処理後に厚さ１μ当たり印加電圧１００Ｖでポー
リングすれば圧電性が得られる。
【００１３】このように形成される各素子が図示しない
本体に装着され、超音波プローブが形成される。そのと
きに、各素子の上側が検査対象の当接面に配置されるよ
うになるが、その際には図示しないＰＥＴ等による保護
フィルムまたは保護ペースト等の保護膜が形成される。
また、本発明の各実施形態において、複合体反射体２
は、圧電セラミックス単体でないので柔軟性を有してい
るので、基台１の凹面１ａに当接させることができる
が、反射体の役割を行うためには厚さが必要であるが、
不足の場合には通常の銅による反射板を用いる場合と同
様にすることができる。さらに、素子の凹面化は平面に
比べて特性がよく、特にアニュラー型として用いる場合
には平面では利用できない。
本体に装着され、超音波プローブが形成される。そのと
きに、各素子の上側が検査対象の当接面に配置されるよ
うになるが、その際には図示しないＰＥＴ等による保護
フィルムまたは保護ペースト等の保護膜が形成される。
また、本発明の各実施形態において、複合体反射体２
は、圧電セラミックス単体でないので柔軟性を有してい
るので、基台１の凹面１ａに当接させることができる
が、反射体の役割を行うためには厚さが必要であるが、
不足の場合には通常の銅による反射板を用いる場合と同
様にすることができる。さらに、素子の凹面化は平面に
比べて特性がよく、特にアニュラー型として用いる場合
には平面では利用できない。
【００１４】以上のように、凹面１ａを有する基台１
と、該凹面１ａに積層される圧電セラミックス材料およ
び有機圧電材料の複合膜である複合体反射体２と、該複
合体反射体２に積層された有機圧電膜である高分子圧電
体３と、を有するものであって、超音波の発振には圧電
セラミックス材料および有機圧電材料の複合膜である複
合体反射体２を用い、受信には有機圧電膜である高分子
圧電体３を用いることで、超音波の送信および受信の特
性を向上させることができ、凹面１ａを有する基台１上
に設けられるので、さらに特性が向上し、アニュラー型
に用いる場合にも有利である。
と、該凹面１ａに積層される圧電セラミックス材料およ
び有機圧電材料の複合膜である複合体反射体２と、該複
合体反射体２に積層された有機圧電膜である高分子圧電
体３と、を有するものであって、超音波の発振には圧電
セラミックス材料および有機圧電材料の複合膜である複
合体反射体２を用い、受信には有機圧電膜である高分子
圧電体３を用いることで、超音波の送信および受信の特
性を向上させることができ、凹面１ａを有する基台１上
に設けられるので、さらに特性が向上し、アニュラー型
に用いる場合にも有利である。
【００１５】この複合体反射体２は、圧電セラミックス
材料の粉体を混入して有機圧電材料の重合を行い成膜さ
れることにより、圧電セラミックス材料単体よりも成形
性に優れ基台１の凹面１ａに当接させることができる。
圧電セラミックス材料としては、ＰＺＴ、チタン酸バリ
ウムまたはチタン酸鉛等が用いられ、有機圧電材料とし
ては、ＰＶＤＦ、ＶＤＣＮ／ＶＡｃまたはＶＤＦ／Ｔｒ
ＦＥのコポリマ等を用いることができる。有機圧電材料
としてはＶＤＦ／ＴｒＦＥが圧電性に優れ、圧電セラミ
ックス材料としてはＰＺＴが最良である。
材料の粉体を混入して有機圧電材料の重合を行い成膜さ
れることにより、圧電セラミックス材料単体よりも成形
性に優れ基台１の凹面１ａに当接させることができる。
圧電セラミックス材料としては、ＰＺＴ、チタン酸バリ
ウムまたはチタン酸鉛等が用いられ、有機圧電材料とし
ては、ＰＶＤＦ、ＶＤＣＮ／ＶＡｃまたはＶＤＦ／Ｔｒ
ＦＥのコポリマ等を用いることができる。有機圧電材料
としてはＶＤＦ／ＴｒＦＥが圧電性に優れ、圧電セラミ
ックス材料としてはＰＺＴが最良である。
【００１６】また、複合体反射体２により、有機圧電材
料では必要となる反射板が不要になる。また、複合膜の
代わりに直接圧電セラミックス材料を設けるには凹面に
形成するのが困難である。
料では必要となる反射板が不要になる。また、複合膜の
代わりに直接圧電セラミックス材料を設けるには凹面に
形成するのが困難である。
【図１】本発明の一実施形態（シングル型）を示す断面
図。
図。
【図２】本発明の他の実施形態（アニュラー型）を示す
断面図。
断面図。
【図３】複合体の成形性に関する表。
【図４】複合体の圧電特性に関するグラフ。
１ 基台 ２ 複合体反射体 ３ 高分子圧電体
Claims (3)
- 【請求項１】 凹面を有する基台と、該凹面に積層され
る圧電セラミックス材料および有機圧電材料の複合膜
と、該複合膜に積層された有機圧電膜と、を有すること
を特徴とする超音波プローブ。 - 【請求項２】 前記複合膜は、圧電セラミックス材料の
粉体を混入して有機圧電材料の成膜を行ったものである
請求項１の超音波プローブ。 - 【請求項３】 前記複合膜に用いられる有機圧電材料
は、フッ化ビニリデンを主材とする共重合体である請求
項２の超音波プローブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8020972A JPH09215094A (ja) | 1996-02-07 | 1996-02-07 | 超音波プローブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8020972A JPH09215094A (ja) | 1996-02-07 | 1996-02-07 | 超音波プローブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09215094A true JPH09215094A (ja) | 1997-08-15 |
Family
ID=12042090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8020972A Pending JPH09215094A (ja) | 1996-02-07 | 1996-02-07 | 超音波プローブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09215094A (ja) |
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- 1996-02-07 JP JP8020972A patent/JPH09215094A/ja active Pending
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