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水熱合成法 / PZT多結晶膜 / アレイ形超音波探触子 / エレメントファクタ / グループファクタ / ニードル型ハイドロホン / 低侵襲カテーテル形超音波照射装置 / チタンワイヤ / 水熱合成PZT多結晶膜 / 合成回数 / 材料特性 / 比誘電率 / 超小型一次元アレイプローブ / 電子セクタ走査 / テーパー型のチタンワイヤ / PZT圧電多結晶膜 / 超小型超音波探触子 / ニードルタイプハイドロ / チタンワイヤ音響導波路 / 分解能 / 超音波 / PZT / 超音波アレイプローブ / 超音波照射装置 / ハイドロフォン / BNT / PTFE

水熱合成法で成膜したPZT多結晶膜の材料定数を測定すると共に、合成回数と結晶径、膜厚、組成比などの関係について調査した。結晶径は、合成一回あたり約2ミクロン、15回の合成で約30ミクロンに成長し膜厚は50ミクロンに達し、合成回数にほぼ比例することがわかった。
この水熱合成PZT多結晶膜を用いて、素子幅35μm、長さ4mmの極微小振動子を配列ピッチ70μmで8素子の配列したアレイ形超音波探触子を試作して、音響整合層無しでも高い距離分解能を確認できた。また、指向性測定の結果、エレメントファクタが+/-65°、8素子を同時駆動した場合のグループファクタが約+/-10°であることがわかった。ファイズドアレイ技術を用いることで超音波ビームを電子セクタ走査できることも示した。また、直径0.2〜1.0mmのチタンワイヤに水熱合成PZT多結晶膜を成膜して、小型ニードル型ハイドロホンを試作し、IMHz〜2MHzの範囲で使用可能な事を明らかにした。ただし、周波数特性中にチタンワイヤの径方向振動によると考えられるピークとディップが見られた。この径方向の共振を抑圧するとともに、ワイヤ端面(PZT成膜面と反対の面)からのバックエコーを抑圧可能なテーパー型のチタンワイヤを用いたハイドロホンの試作も行った。低浸襲治療用超音波照射装置の機能モデルとして、直径0.125mm、0.3mmおよび0.6mmの細経チタンワイヤを音響導波路として用い、これらのワイヤの一端にPZT多結晶膜を成膜した低侵襲カテーテル形超音波照射装置を試作した。チタンワイヤの他端面を水中に挿入してこの音響放射端から超音波パルスを放射可能なことを確認した。体外の圧電振動子で発生した超音波を音響伝送線路として用いるチタンワイヤ状に伝搬させて体内の患部付近まで伝送して患部に照射することを目的としている。

【研究分担者】
黒澤実	東京工業大学	大学院	准教授	(Kakenデータベース)
川島徳道	桐蔭横浜大学	医用工学部	教授	(Kakenデータベース)