シングルエレメントの強力集束超音波トランスデューサの振動解析 : 漏洩ラム波の影響

概要

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単一の圧電材料により構成される治療用の強力集束超音波(High Intensity Focused Ultrasound:HIFU)トランスデューサには、厚み縦モード振動に加えて、不要応答である板波がセラミック内を伝播していることが実験により観測されている。本研究では、シングルエレメントの球殻状PZTトランスデューサの振動的挙動を、位相共役法を用いて超音波音場の測定結果から音源振動を再構成し、また、有限要素法(FEM)を用いた数値シミュレーションによって、2通りの方法から解析、検討を行った。音源振動の2次元フーリエ解析の結果、波数スペクトルには比較的大きな第ニピークが観測され、これは球殻状トランスデューサに沿って伝播する漏洩ラム波のような波動を表すものであった。この伝搬モードによって水中へ放射される漏洩波は、伝播方向の音場において幾何学的焦点よりも手前の位置に比較的大きなローブを形成した。これは、集束した音響エネルギーによって、幾何学的焦点付近の治療目的部位ではない健康な組織に対しても、加熱作用を与えてしまうおそれがあることを意味している。
2010-09-22