椎葉 倫久¹, 植村 友樹², 岡田 長也³, 内田 武吉⁴, 菊池 恒男⁴, 黒澤 実⁵, 竹内 真一^{1, 2}

Michihisa SHIIBA¹, Yuuki UEMURA², Nagaya OKADA³, Takeyoshi UCHIDA⁴, Tsuneo KIKUCHI⁴, Minoru KUROSAWA⁵, Shinichi TAKEUCHI^{1, 2}

¹桐蔭横浜大学大学院工学研究科医用工学専攻, ²桐蔭横浜大学医用工学部臨床工学科, ³本多電子株式会社研究部, ⁴産業技術総合研究所計測標準研究部門, ⁵東京工業大学大学院総合理工学研究科

¹Graduate school of Biomedical Engineering, Toin University of Yokohama, ²Faculty of Biomedical Engineering, Toin University of Yokohama, ³Research and Development Division, Honda Electronics Company Limited, ⁴National Metrology Institute of Japan, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, ⁵Interdisciplinary Graduate School of Science and Engineering, Tokyo Institute of Technology

キーワード :

【背景と目的】
近年，ハーモニックイメージングやエラストグラフィをはじめとする新しい超音波診断法やHIFU，ソノポレーション等の高強度超音波を用いた治療法が使用されている．これらの装置や診断法，治療法の安全性を確保するためにはハイドロホンの性能や耐久性の向上が重要である．しかし，HIFU装置のような強力超音波を用いる機器の音場を一般的に市販されているハイドロホンで測定しようとすると，高音圧と音響キャビテーションの影響によりハイドロホンの表面電極や圧電素子自体が破損してしまう．その為，強力超音波音場を従来型ハイドロホンで測定するのは困難であった．今回，我々はキャビテーションの発生を伴う高強度の音場の測定をしても壊れない堅牢な新型ハイドロホンを開発したので報告する．
【方法】
水熱合成法を用いてチタンを受音面とし裏側面に圧電素子であるPZT多結晶膜を成膜しPZT成膜面にバッキング材を取り付けた堅牢型ハイドロホンを作製した．当研究室で開発した従来型の堅牢なハイドロホンの背板は音響特性インピーダンスが約3 Mraylの導電性樹脂であったが，今回は受波感度の周波数特性の改善を目的としてスズ製の背板を使用した．音源として用いた直径100 mmで共振周波数1.78 MHzの凹面型集束超音波振動子の焦点の出力波形を我々が作成した従来型ハイドロホンと新型ハイドロホンで測定した．
【結果と考察】
HIFUのような強力集束超音波音場は非線形音場であるが，Figs.1からは，当研究室の従来型ハイドロホンでは非線形歪を確認することができなかった．しかし，バッキング材の固有音響インピーダンスを変化させた新型ハイドロホンでは非線形歪を確認することができた．我々は錫棒バッキング材を取り付けた堅牢な新型ハイドロホンを開発することによって，HIFUのような集束超音波音場の焦点における非線形歪を含む超音波波形を測定することに成功したので報告する．