吉住 夏輝¹, 斎藤 繁実², 秋山 いわき¹

Natsuki YOSHIZUMI¹, Shigemi SAITO², Iwaki AKIYAMA¹

¹湘南工科大学工学部, ²東海大学海洋学部

¹faculty of technology, Shonan institute of technology, ²school of marine science and technology, Tokai university

キーワード :

【目的】
画像診断の信頼性向上には，スペックルのノイズ低減等によって画像を改善することが肝心である．そのためには，測定に用いる超音波の帯域を広げる必要があることから，本研究では，超音波振動子を広帯域化することを目的としている．
【対象】
超音波振動子は共振現象を利用しているため一般に峡帯域である．また，振動子の感度と帯域はトレードオフの関係にあるため，帯域を広げたとしても感度は低くなってしまう．この問題に対して，著者らは感度を低下させずに帯域を拡大することが可能な新しい積層構造の振動子を提案する．
【方法】
従来の振動子では，共振の基本周波数とその奇数倍の高調波しか取り扱うことが出来なかった．これは電極が圧電振動子の両端に設置された構造となっているために生じる問題である．そこで内部電極を設けた構造，即ち，薄い駆動用圧電素子と厚い共振用素子から成る二層構造とすれば，偶数倍の高調波も利用した広帯域化が可能となる．更に，感度を落とさないためには，整合層やバッキング層等も含めた積層構造として考慮しなければならない．提案する積層構造の振動を設計するにあたっては，等価回路を用いて解析した．また，実際に振動子の試作を行い，これを用いた性能の評価とファントム等の映像化によって検討を行って，提案手法の有効性について検証を行った．
【結果】
等価回路による解析で，整合層の有無，バッキング層の有無，材料のQ値，各構成要素の形状及び配置等の影響について検討した結果，1/4波長整合層，バッキング層が必要であること，Q値は10以下が望ましいこと，利用できる周波数帯域は，高域側は薄い圧電素子，低域側は厚い圧電素子の共振周波数によって決まることが示された．
【結論】
試作された振動子を用いてファントムの映像化を行った．得られた広帯域データから映像を構成した結果，従来の広帯域の場合に比べスペックルノイズが低減して，画像が改善された．以上から提案手法の有効性が示された．