内田 庸助¹, 齋藤 美咲², 亀山 大輔¹, 大関 誠也², 保崎 誠², 白石 貴久³, 舟窪 浩³, 黒澤 実³, 石河 睦生²

Yohsuke UCHIDA¹, Misaki SAITO², Daisuke KAMEYAMA¹, Seiya OZEKI², Makoto HOSAKI², Takahisa SHIRAISHI³, Hiroshi HUNAKUBO³, Minoru KUROSAWA³, Mutsuo ISHIKAWA²

¹桐蔭横浜大学大学院工学研究科医用工学専攻石河研究室, ²桐蔭横浜大学医用工学部臨床工学科, ³東京工業大学総合理工学研究科

¹Graduate School of Biomedical Engineering, Toin University of Yokohama, ²Faculty of Biomedical Engineering, Toin University of Yokohama, ³Interdisciplinary Graduate School of Science and Engineering, Tokyo Institute of Technology

キーワード :

1．はじめに
高周波においての強力超音波に関する検討は少ない．それは，10 MHz以上の高周波においてはキャビテーション発生の閾値が上がること，強力超音波を連続的に放射できる超音波トランスデューサの作製が困難であることが原因と考えられる．そこで我々は，圧電薄膜にKNbO3を用い1），その厚み振動モードを利用することで周波数10 MHz以上において強力超音波の放射が可能な超音波トランスデューサの開発を行っている．その出力特性について報告し，超音波治療の高周波化に向けた検討を行いたいと考えている．
2．実験方法
厚さ約100μmのKNbO3の圧電性結晶膜にφ1.2 mmで金を真空蒸着した上部電極と，銀の下部電極をそれぞれ接続することで超音波トランスデューサを試作した．ファンクションジェネレータ（Tektronix，AFG3252）から周波数16 MHz（厚み振動モードの共振周波数），波蓮長10波のバースト波の信号をパワーアンプ（THAMWAY，T142-4749A，最大出力50 W）で増幅し，超音波トランスデューサに印加することで強力超音波の放射を行った．試作した超音波トランスデューサから放射した超音波を，遠距離音場である4 mmの位置で対向させたハイドロフォン（イーステック，TNU001A，帯域幅1〜20 MHz）で受信した．受信した信号はパルサーレシーバー（PANAMETRICS，5910PR）を介してデジタルオシロスコープ（IWATSU-LeCroy LT344）に表示した．
【3．実験結果】
信号電圧と受信した超音波の音圧の関係をFig.1に示す．超音波トランスデューサの共振周波数16 MHzにおいて，信号電圧に対して音圧は直線的に増加した．また，放射される超音波の音圧が高くなるに連れて，正弦波の波形が歪みだし，偶数奇数倍の高調波が現れた．
4．課題
今後は，KNbO3圧電性結晶膜超音波トランスデューサの送波感度を求める．また，放射可能な音圧の最大値を測定し，更に高電圧を印加し続けた際の耐久性の評価を行う．
謝辞
今回の研究を進めるにあたり，東京工業大学大学院精密工学研究所の中村健太郎教授にハイドロフォンをお貸し頂きました．
【参考文献】
1）Mutsuo ISHIKAWA, Hiro EINISHI, Mitsumasa NAKAJIMA, Tomohito HASEGAWA, Takeshi MORITA, Yoshifumi SAIJO, Minoru KUROSAWA and Hiroshi FUNAKUBO, “Effect of deposition time on film thickness and their properties for hydrothermally-grown epitaxial KNbO3 thick films”, Jpn. J. Appl. Phys., vol. 49 07HF01，2010