亀山 大輔¹, 石田 智美², 大関 誠也², 保崎 誠², 白石 貴久³, 舟窪 弘³, 黒澤 実³, 山口 匡⁴, 石河 睦生²

Daisuke KAMEYAMA¹, Satomi ISHIDA², Seiya OZEKI², Makoto HOSAKI², Takahisa SHIRAISHI³, Hirosi HUNAKUBO³, Minoru KUROSAWA³, Tadashi YMAGUCHI⁴, Mutsuo ISHIKAWA²

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東京工業大学大学院総合理工学研究学科, ⁴千葉大学大学院メディカルシステム工学科

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, ⁴Department of Medical System Engineering, Chiba University

キーワード :

1．はじめに
本研究では，超音波イメージングにおける高分解能化を目指し，高周波超音波トランスデューサ用の圧電薄膜の生成プロセスに関する研究を行っている．今回は，KNbO圧電結晶膜を用いてメカニカルスキャン用高周波超音波プローブを試作し，超音波送受信特性を評価を行った．
2．実験方法
基板にLa-SrTiOを使用し，水熱合成法を用いて表面に厚さ約7mのKNbO結晶膜を製膜した．KNbO結晶膜が製膜された後，導電性接着剤を用いてLa-SrTiO基板からKNbO結晶膜を分離した（1）．上部電極の形成は，φ1mmのKNbO結晶膜の上部に真空蒸着法を用いてAuを製膜した．その後，導電性接着剤によるAg電極を小型同軸（SMA）コネクタに接続し，Au電極を上部電極としてGrandに接続した．なお，Ag電極にはAgペーストを用い，バッキング材としての役割も果している．また，超音波トランスデューサとSMAコネクタの保持機構はステンレスパイプと樹脂と耐熱ゴムからなる構造である．試作した超音波プローブのサイズは全長：37mm，圧電体の開口径：1mm，外径：2.8mmであり，パルサーレシーバとオシロスコープを用い，水中にて超音波の送受信実験を行った．
3．結果
超音波送受信時（伝搬距離：2.7mm）に得られた時間波形とフーリエ変換を行い得られた周波数特性の波形をFig.1に示す．この結果から，試作した超音波プローブは超音波の送受信が可能であり，また，周波数特性のグラフから30MHzと100MHzにピークを持ち，S/N比40dBであることが分かった．
4．今後の予定
試作した超音波プローブの指向性や距離分解能と方位分解能の測定を行い，得られた結果を基にメカニカルスキャン用の高周波超音波プローブの再設計を行う．設計では，Masonの等価回路等を用いて，電極の面積，圧電体の膜厚，音響整合層について検討を行う．
【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