水熱合成法により成膜した圧電多結晶膜を用いた小型医用超音波プローブの開発

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今年度は、引き続き昨年度までに作製した小型で広帯域な周波数特性を有する超音波プローブの特性評価を行った。評価項目は送波感度、受波感度の測定を行った。超音波プローブの評価において送波、受波感度は重要な項目であるが測定に用いる市販の校正済みハイドロホンは1～60MHzまでの校正となっている。現在のハイドロホン校正においての周波数範囲は、日本の産業技術総合研究所では1-20MHzまで、イギリスのNPL(National Physical Laboratory)では1-60MHzまでとなっている。また、本研究室で使用しているONDA製のハイドロホンにおいても1-60MHzまでである。このため、60MHz以上の周波での送波、受波感度は、未知となっている。そこで、我々はハイドロホンを使用せず、3個の変換器を用いる相互校正法により送波、受波感度の測定を1-110MHzの範囲で行った。市販の超音波プローブでは小型かつ高感度で広い周波数帯域で超音波を照射することが難しいため、相互校正法はあまり使用されていないが、水熱合成法では小型高感度広帯域な超音波プローブが作製可能であるため、相互校正に使用する超音波プローブに最適であると考えた。また、等価回路によるシミュレーションを行いそれぞれの結果を比較した。その結果、感度校正を1-110MHzまでの周波数で行うことが可能となった。相互校正で測定した送波感度、受波感度はシミュレーションともほぼ一致した。これにより、水熱PZTを使用した超音波プローブで相互校正法により校正したプローブを用いてその他のハイドロホンを比較校正することで、感度校正可能は周波数の範囲を大幅に広げることが可能であると考えられる。