JP2000165995A - Ultrasonic wave probe - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明が属する技術分野】本発明は、超音波診断装置な
どに用いる超音波探触子に関し、特に、放熱特性を改善
したものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic probe used for an ultrasonic diagnostic apparatus and the like, and more particularly to an ultrasonic probe having improved heat radiation characteristics.
【０００２】[0002]
【従来の技術】超音波探触子は、生体を対象とする超音
波診断装置などに用いられている。超音波探触子の圧電
素子は、電圧を印加すると、電気エネルギーを機械的振
動エネルギーに変換するが、この変換に際して熱を発生
する。生体に接触する超音波探触子は、生体の安全性を
確保するために、探触子の表面の温度を４１℃以下にし
なければならないという規格が設けられている。超音波
探触子の表面温度は、印加される電圧と比例関係にあ
り、そのため超音波診断装置本体から超音波探触子に送
信する電圧を、超音波探触子が４１℃を超えないように
調整している。2. Description of the Related Art An ultrasonic probe is used in an ultrasonic diagnostic apparatus for a living body. The piezoelectric element of the ultrasonic probe converts electric energy into mechanical vibration energy when a voltage is applied, and generates heat during this conversion. For an ultrasonic probe that comes into contact with a living body, there is a standard that the temperature of the surface of the probe must be 41 ° C. or lower in order to ensure the safety of the living body. The surface temperature of the ultrasonic probe is proportional to the applied voltage, so that the voltage transmitted from the ultrasonic diagnostic apparatus body to the ultrasonic probe should not exceed 41 ° C. Has been adjusted.
【０００３】一方、超音波が届く深さも、圧電素子への
送信電圧に比例関係があり、送信電圧を低く抑えること
は、診断深さが浅くなるという短所に繋がる。従って、
超音波診断装置の診断領域、特に深さ方向を拡大するた
めには、送信電圧を高める必要がある。On the other hand, the depth at which ultrasonic waves reach is proportional to the transmission voltage to the piezoelectric element, and keeping the transmission voltage low leads to a disadvantage that the diagnostic depth becomes shallow. Therefore,
In order to enlarge the diagnostic area of the ultrasonic diagnostic apparatus, particularly in the depth direction, it is necessary to increase the transmission voltage.
【０００４】このようなことから、送信電圧を抑えなく
ても済むように、超音波探触子の放熱を促進するための
構成が色々と考えられている。[0004] In view of the above, various configurations for promoting heat radiation of the ultrasonic probe have been considered so as not to suppress the transmission voltage.
【０００５】例えば、特開平５−２４４６９０号公報に
記載された超音波探触子は、図４に示すように、超音波
を送受信する、複数個配列された圧電素子11と、被検体
（生体）に超音波を効率よく送受信するために圧電素子
11の面上に設けられた音響整合層14と、圧電素子11の音
響整合層14とは反対側の面に設けられ、圧電素子11から
出力される不要な超音波を減衰させ、且つ圧電素子11を
機械的に保持する機能を有する背面負荷材15と、圧電素
子11の信号用電極12に接続し、信号線に接続するための
信号用電気端子18と、圧電素子11の他方の電極に接続す
る接地用電気端子13とを備えており、接地用電気端子13
は、ケーブルの電極導出線に電気接続するとともに、熱
伝導材17を経由して、このケーブル内に設けられた伝熱
線16にも接続している。For example, as shown in FIG. 4, an ultrasonic probe described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-244690 has a plurality of piezoelectric elements 11 for transmitting and receiving ultrasonic waves, and a subject (biological body). Piezoelectric element for efficient transmission and reception of ultrasonic waves
The acoustic matching layer 14 provided on the surface of the piezoelectric element 11 and the acoustic matching layer 14 of the piezoelectric element 11 opposite to the acoustic matching layer 14 attenuate unnecessary ultrasonic waves output from the piezoelectric element 11, and A back load material 15 having a function of mechanically holding 11, connected to the signal electrode 12 of the piezoelectric element 11, a signal electrical terminal 18 for connecting to a signal line, and the other electrode of the piezoelectric element 11. And a grounding electrical terminal 13 for connection.
Are electrically connected to the electrode lead wires of the cable, and also connected to the heat transfer wires 16 provided in the cable via the heat conductive material 17.
【０００６】この超音波探触子では、圧電素子11の電極
に接続する接地用電気端子13を、熱伝導材17を介して伝
熱線16に接続し、超音波探触子で発生した熱を、伝熱線
16を通じて放熱している。In this ultrasonic probe, a grounding electric terminal 13 connected to an electrode of the piezoelectric element 11 is connected to a heat transfer wire 16 via a heat conductive material 17, and heat generated by the ultrasonic probe is transferred. , Heat transfer wire
Heat is dissipated through 16.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の超
音波探触子では、圧電素子11の接地電極の一部から放熱
が行なわれているだけであって、十分と言えるものでは
ない。However, in this conventional ultrasonic probe, only a part of the ground electrode of the piezoelectric element 11 radiates heat, which is not sufficient.
【０００８】本発明は、こうした従来の問題点を解決す
るものであり、高い放熱特性を有する超音波探触子を提
供することを目的としている。An object of the present invention is to solve such a conventional problem and to provide an ultrasonic probe having high heat radiation characteristics.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明の超音波
探触子では、圧電素子の一方の面に設けた背面負荷材
を、超音波に対して高い減衰特性を有する主材と、この
主材に充填した高い熱伝導率を有する充填材とで構成し
ている。Therefore, in the ultrasonic probe of the present invention, the back load member provided on one surface of the piezoelectric element is made of a main material having a high attenuation characteristic against ultrasonic waves, And a filler having a high thermal conductivity filled in the main material.
【００１０】そのため、不要な超音波を背面負荷材で減
衰し、また、圧電素子の熱を背面負荷材で吸熱して放熱
することにより、超音波探触子の表面温度を低く抑える
ことができる。Therefore, the surface temperature of the ultrasonic probe can be kept low by attenuating unnecessary ultrasonic waves with the back load material and absorbing and radiating the heat of the piezoelectric element with the back load material. .
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、圧電素子と、圧電素子の一方の面に設けた背面負荷
材とを備える超音波探触子において、背面負荷材を、超
音波に対して高い減衰特性を有する主材と、この主材に
充填した高い熱伝導率を有する充填材とで構成したもの
であり、不要な超音波を背面負荷材で減衰し、また、圧
電素子の熱を背面負荷材で吸熱して放熱することによ
り、超音波探触子の表面温度を低く抑えることができ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention according to claim 1 of the present invention is directed to an ultrasonic probe including a piezoelectric element and a back load material provided on one surface of the piezoelectric element, wherein the back load material is It is composed of a main material having a high attenuation property against ultrasonic waves and a filler having a high thermal conductivity filled in the main material, and unnecessary ultrasonic waves are attenuated by a back load material, By absorbing and radiating the heat of the piezoelectric element with the back load material, the surface temperature of the ultrasonic probe can be kept low.
【００１２】請求項２に記載の発明は、背面負荷材の主
材にニトリルゴム、ブチルゴムまたはウレタンゴムを用
い、充填材に窒化アルミニウム、炭化珪素、銅、ボロン
ナイトライドまたはグラファイトを用いたものであり、
背面負荷材の超音波減衰特性を高め、また、熱伝導率を
高めることができる。According to a second aspect of the present invention, the main material of the back load material is nitrile rubber, butyl rubber or urethane rubber, and the filler is aluminum nitride, silicon carbide, copper, boron nitride or graphite. Yes,
The ultrasonic attenuating characteristics of the back load member can be enhanced, and the thermal conductivity can be enhanced.
【００１３】請求項３に記載の発明は、背面負荷材の主
材のニトリルゴム１に対して、窒化アルミニウムの充填
重量比を４．３〜１０にしたものであり、超音波減衰特
性が高く、熱伝導率が高い背面負荷材を得ることができ
る。According to the third aspect of the present invention, the filling weight ratio of aluminum nitride to the nitrile rubber 1 as the main material of the back load material is set to 4.3 to 10, and the ultrasonic attenuation characteristics are high. Thus, a back load material having high thermal conductivity can be obtained.
【００１４】請求項４に記載の発明は、背面負荷材の主
材のニトリルゴム１に対して、炭化珪素の充填重量比を
８．２〜１０にしたものであり、超音波減衰特性が高
く、熱伝導率が高い背面負荷材を得ることができる。According to a fourth aspect of the present invention, the filling weight ratio of silicon carbide to the nitrile rubber 1 as the main material of the back load material is set to 8.2 to 10, and the ultrasonic attenuation characteristics are high. Thus, a back load material having high thermal conductivity can be obtained.
【００１５】請求項５に記載の発明は、背面負荷材の主
材のニトリルゴム１に対して、銅の充填重量比を８．５
以上にしたものであり、超音波減衰特性が高く、熱伝導
率が高い背面負荷材を得ることができる。According to a fifth aspect of the present invention, the filling weight ratio of copper to the nitrile rubber 1 as the main material of the back load material is 8.5.
As described above, it is possible to obtain a back load member having high ultrasonic attenuation characteristics and high thermal conductivity.
【００１６】請求項６に記載の発明は、背面負荷材が、
４×1０-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓ℃以上の熱伝導率を有し、
３ＭＨｚで６ｄＢ／ｍｍ以上の超音波減衰特性を有する
ようにしたものであり、不要な超音波を減衰し、また、
圧電素子からの熱を背面負荷材で吸熱して放熱し、超音
波探触子の表面温度を低く抑えることができる。According to a sixth aspect of the present invention, the back load member is
Having a thermal conductivity of 4 × 10 −3 cal / cm · s ° C. or more,
It has an ultrasonic attenuation characteristic of 6 dB / mm or more at 3 MHz, and attenuates unnecessary ultrasonic waves.
The heat from the piezoelectric element is absorbed by the back-side load material and radiated, so that the surface temperature of the ultrasonic probe can be kept low.
【００１７】請求項７に記載の発明は、背面負荷材の周
囲に接して高い熱伝導率を有する熱伝導材を配置したも
のであり、背面負荷材が吸収した熱を熱伝導材を通じて
逃がすことができる。According to a seventh aspect of the present invention, a heat conductive material having a high thermal conductivity is disposed in contact with the periphery of the back load material, and the heat absorbed by the back load material is released through the heat conductive material. Can be.
【００１８】請求項８に記載の発明は、背面負荷材の圧
電素子に接する側と反対側の面に高い熱伝導率を有する
保持台を配置したものであり、背面負荷材が吸収した熱
を保持台を通じて逃がすことができる。According to an eighth aspect of the present invention, a holding table having a high thermal conductivity is disposed on a surface of the back load material opposite to a side in contact with the piezoelectric element, and the heat absorbed by the back load material is provided. Can be released through the holding table.
【００１９】請求項９に記載の発明は、熱伝導材を、高
分子フィルムをグラファイト化した高配行性のＰＧＳグ
ラファイトシート、窒化アルミニウム、ボロンナイトラ
イド、炭化珪素、酸化ベリリウムまたは銅で形成したも
のであり、高い熱伝導率の熱伝導材を得ることができ
る。According to a ninth aspect of the present invention, the thermal conductive material is formed of a high-arrangement PGS graphite sheet obtained by graphitizing a polymer film, aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, beryllium oxide or copper. Thus, a heat conductive material having a high heat conductivity can be obtained.
【００２０】請求項１０に記載の発明は、保持台を、高
分子フィルムをグラファイト化した高配行性のＰＧＳグ
ラファイトシート、窒化アルミニウム、ボロンナイトラ
イド、炭化珪素、酸化ベリリウムまたは銅で形成したも
のであり、高い熱伝導率の保持台を得ることができる。According to a tenth aspect of the present invention, the holding table is formed of a high-arrangement PGS graphite sheet obtained by graphitizing a polymer film, aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, beryllium oxide or copper. Yes, it is possible to obtain a holding table with high thermal conductivity.
【００２１】以下、本発明の実施の形態について、図面
を用いて説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００２２】（第１の実施形態）第１の実施形態の超音
波探触子は、熱伝導率が高く、超音波減衰特性が高い材
料で背面負荷材を構成している。(First Embodiment) The ultrasonic probe according to the first embodiment comprises a back load member made of a material having high thermal conductivity and high ultrasonic attenuation characteristics.
【００２３】この超音波探触子は、図１の断面図に示す
ように、超音波を送受信する圧電素子１と、圧電素子１
の一方の面に設けた接地電極２と、圧電素子１のもう一
方の面に設けた信号用電極３と、信号電極３に接続する
信号用電気端子４と、接地電極２に接続する接地電極用
電気端子５と、圧電素子１を機械的に保持し、圧電素子
１の熱を吸熱して放熱し、更に不要な超音波信号を減衰
する背面負荷材６とを備えている。As shown in the sectional view of FIG. 1, the ultrasonic probe comprises a piezoelectric element 1 for transmitting and receiving ultrasonic waves, and a piezoelectric element 1 for transmitting and receiving ultrasonic waves.
, A signal electrode 3 provided on the other surface of the piezoelectric element 1, a signal electric terminal 4 connected to the signal electrode 3, and a ground electrode connected to the ground electrode 2. And a back load member 6 that mechanically holds the piezoelectric element 1, absorbs heat of the piezoelectric element 1 and radiates heat, and attenuates unnecessary ultrasonic signals.
【００２４】圧電素子１には、ＰＺＴ系などの圧電セラ
ミックス、単結晶、またはＰＶＤＦ等の高分子等を用い
る。また、接地電極２及び信号用電極３は、圧電素子１
の面に金や銀をスパッタリングしたり、あるいは銀を焼
き付けて形成する。The piezoelectric element 1 is made of a piezoelectric ceramic such as PZT, a single crystal, or a polymer such as PVDF. The ground electrode 2 and the signal electrode 3 are connected to the piezoelectric element 1.
The surface is formed by sputtering gold or silver or baking silver.
【００２５】また、図示しないが、必要に応じて、圧電
素子１の接地電極２面上に、超音波を効率よく伝搬させ
るための音響整合層や、超音波ビームを絞る音響レンズ
等を設ける。Although not shown, an acoustic matching layer for efficiently transmitting ultrasonic waves and an acoustic lens for narrowing the ultrasonic beam are provided on the surface of the ground electrode 2 of the piezoelectric element 1 as necessary.
【００２６】この超音波探触子では、超音波診断装置な
どの本体から信号用電気端子４に電気信号が印加される
と、圧電素子１が機械振動して超音波を発振する。In this ultrasonic probe, when an electric signal is applied to the signal electric terminal 4 from a main body of an ultrasonic diagnostic apparatus or the like, the piezoelectric element 1 mechanically vibrates and oscillates ultrasonic waves.
【００２７】生体を被検体とする超音波診断装置の超音
波探触子では、生体に直接接触して生体に超音波を送信
し、生体から反射してきた反射波を受信する。本体は、
その信号を処理してモニター上に診断画像を表示する。An ultrasonic probe of an ultrasonic diagnostic apparatus using a living body as a subject transmits ultrasonic waves to the living body in direct contact with the living body and receives reflected waves reflected from the living body. The body is
The signal is processed and a diagnostic image is displayed on a monitor.
【００２８】生体に接触する超音波探触子の表面（超音
波を送受信する面）温度は、前述するように、４１℃以
下にしなければならない。The temperature of the surface of the ultrasonic probe (the surface for transmitting and receiving ultrasonic waves) that comes into contact with the living body must be 41 ° C. or lower as described above.
【００２９】超音波探触子の表面温度は、生体に接触し
ていない、つまり使用していない状態で、本体から送信
信号を送り続けているときに最も発熱し温度が上昇す
る。この原因は、圧電素子１の誘電損失、及び、探触子
内の圧電素子１、音響整合層、音響レンズ間での多重反
射によるものと想定される。The surface temperature of the ultrasonic probe is highest and rises when the transmission signal is continuously transmitted from the main body in a state where the ultrasonic probe is not in contact with the living body, that is, when the ultrasonic probe is not in use. It is assumed that the cause is dielectric loss of the piezoelectric element 1 and multiple reflections among the piezoelectric element 1, the acoustic matching layer, and the acoustic lens in the probe.
【００３０】圧電素子１から送信された超音波は背面負
荷材６にも伝搬する。背面負荷材６に伝搬した超音波は
不要なものであるので、背面負荷材６内で減衰させ、再
び圧電素子１に戻らないようにしなければならない。そ
のためには、背面負荷材６は超音波の減衰が大きい材料
であることが必要である。The ultrasonic wave transmitted from the piezoelectric element 1 also propagates to the back load member 6. Since the ultrasonic wave transmitted to the back load member 6 is unnecessary, it must be attenuated in the back load member 6 so as not to return to the piezoelectric element 1 again. For this purpose, the back load member 6 needs to be a material having a large attenuation of ultrasonic waves.
【００３１】この実施形態では、背面負荷材６を、主材
に充填材を配合して形成しており、主材には超音波の減
衰の大きいニトリルゴム材料を用い、また、充填材とし
て、熱伝導率の大きい窒化アルミニウム、炭化珪素、銅
を充填することにより、高い熱伝導率と高い超音波減衰
特性とを有する背面負荷材６を得ている。In this embodiment, the back loading material 6 is formed by mixing a filler with a main material, and a nitrile rubber material having a large ultrasonic attenuation is used as the main material. By filling aluminum nitride, silicon carbide, and copper having high thermal conductivity, back load material 6 having high thermal conductivity and high ultrasonic attenuation characteristics is obtained.
【００３２】表１には、主材のニトリルゴム１に対し
て、充填重量比で４．８７及び９．７５の割合で窒化ア
ルミニウム、炭化珪素、または銅を充填した時の熱伝導
率及び超音波減衰特性の測定結果を示している。Table 1 shows the thermal conductivity and the superconductivity when aluminum nitride, silicon carbide, or copper was filled at a filling weight ratio of 4.87 and 9.75 with respect to the main material nitrile rubber 1. The measurement result of a sound attenuation characteristic is shown.
【００３３】[0033]
【表１】 [Table 1]
【００３４】また、図２には、ニトリルゴムに対して、
充填比率を変えて窒化アルミニウム、炭化珪素、または
銅を充填した時の熱伝導率及び超音波減衰特性の変化を
図示している。FIG. 2 shows that nitrile rubber is
FIG. 5 illustrates changes in thermal conductivity and ultrasonic attenuation characteristics when aluminum nitride, silicon carbide, or copper is filled at different filling ratios.
【００３５】また、比較のために、従来から背面負荷材
に用いられているウレタンゴム単体の熱伝導率及び超音
波減衰特性を表２に示し、また、このゴムにフェライト
粉末を充填した、いわゆるフェライトゴムの一般的な熱
伝導率及び超音波減衰特性を併せて表２に示している。For comparison, Table 2 shows the thermal conductivity and ultrasonic attenuation characteristics of a single urethane rubber which has been conventionally used as a back load material. Table 2 also shows general thermal conductivity and ultrasonic attenuation characteristics of the ferrite rubber.
【００３６】[0036]
【表２】 [Table 2]
【００３７】これらの結果から明らかなように、ニトリ
ルゴム材料に熱伝導率の大きい窒化アルミニウム、炭化
珪素、銅を充填した背面負荷材は、従来のウレタンゴム
単体の背面負荷材に比べて、高い熱伝導率及び超音波減
衰特性を有している。また、充填材の組成を限定するこ
とにより、従来のフェライトゴムよりも熱伝導率の高い
ものを得ることができる。As is apparent from these results, the back load material in which the nitrile rubber material is filled with aluminum nitride, silicon carbide and copper having high thermal conductivity is higher than the back load material of the conventional urethane rubber alone. It has thermal conductivity and ultrasonic attenuation characteristics. In addition, by limiting the composition of the filler, it is possible to obtain a filler having a higher thermal conductivity than a conventional ferrite rubber.
【００３８】超音波探触子の表面温度を低減するため
に、背面負荷材６の熱伝導率は、少なくとも従来のフェ
ライトゴムより高い値（２．５×１０-3ｃａｌ／ｃｍ・
ｓ℃以上）が望ましいが、具体的な数値として、ここで
は１．６倍の４．０×１０-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓ℃に設定
する。また、超音波減衰特性は、不要な超音波が圧電素
子１に戻らないようにする値が必要である。超音波診断
装置本体のダイナミックレンジが、最近１２０ｄＢであ
ることを考慮すると、背面負荷材６の減衰特性も少なく
とも１２０ｄＢ必要になってくる。当然、背面負荷材６
の厚みを厚くすれば１２０ｄＢ以上にすることはできる
が、小型化を考慮した場合、一概に背面負荷材６を厚く
することはできない。この厚みは最大でも１０ｍｍ以下
にすることが望まれる。従って、背面負荷材６の減衰
は、３ＭＨｚで６ｄＢ／ｍｍ以上必要となる。In order to reduce the surface temperature of the ultrasonic probe, the thermal conductivity of the back load member 6 should be at least higher than that of the conventional ferrite rubber (2.5 × 10 −3 cal / cm · cm).
(s ° C. or more) is desirable, but as a specific numerical value, it is set to 1.6 × 10 −3 cal / cm · s ° C., which is 1.6 times here. Further, the ultrasonic attenuation characteristics need to have a value that prevents unnecessary ultrasonic waves from returning to the piezoelectric element 1. Considering that the dynamic range of the ultrasonic diagnostic apparatus main body is 120 dB in recent years, the attenuation characteristic of the back load member 6 also needs to be at least 120 dB. Naturally, back load material 6
Can be increased to 120 dB or more by increasing the thickness, but in consideration of miniaturization, the thickness of the back load member 6 cannot be generally increased. It is desired that this thickness be at most 10 mm or less. Therefore, the attenuation of the back load member 6 needs to be 6 dB / mm or more at 3 MHz.
【００３９】こうした観点から、熱伝導率４．０×１０
-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓ℃以上、３ＭＨｚでの超音波の減衰
を６ｄＢ／ｍｍ以上に設定すると、図２から、これらの
値を満足する材料を求めると、窒化アルミニウムを充填
する場合では、ニトリルゴム１に対する充填重量比は
４．３〜１０となり、炭化珪素を充填する場合では、ニ
トリルゴム１に対する充填重量比は８．２〜１０とな
り、また、銅を充填する場合では、ニトリルゴム１に対
する充填重量比は８．５以上となる。From this viewpoint, the thermal conductivity is 4.0 × 10
When the attenuation of the ultrasonic wave at -3 cal / cm · s ° C. or more and 3 MHz is set to 6 dB / mm or more, from FIG. 2, materials satisfying these values are obtained. When aluminum nitride is filled, nitrile is used. The filling weight ratio with respect to the rubber 1 is 4.3 to 10. When silicon carbide is filled, the filling weight ratio with respect to the nitrile rubber 1 is 8.2 to 10. When filling with copper, the filling weight ratio with respect to the nitrile rubber 1 is. The filling weight ratio is 8.5 or more.
【００４０】このように、第１の実施形態の超音波探触
子は、背面負荷材６として、熱伝導率が高く、且つ超音
波減衰特性が高い材料を用いているため、圧電素子１か
ら発生する熱、また、超音波の多重反射により発生する
熱が、圧電素子１の全面に設けた背面負荷材６で吸熱さ
れ、背面負荷材６から放熱される。その結果、超音波探
触子表面の温度を低く保つことができる。従って、超音
波診断装置の送信電圧を高めることができ、診断深さを
深くすることができる。As described above, in the ultrasonic probe according to the first embodiment, since the material having high thermal conductivity and high ultrasonic attenuation characteristics is used as the back load member 6, the piezoelectric element 1 The generated heat and the heat generated by the multiple reflection of the ultrasonic waves are absorbed by the back load member 6 provided on the entire surface of the piezoelectric element 1 and are radiated from the back load member 6. As a result, the temperature of the ultrasonic probe surface can be kept low. Therefore, the transmission voltage of the ultrasonic diagnostic apparatus can be increased, and the diagnostic depth can be increased.
【００４１】また、背面負荷材には、超音波減衰が大き
い材料を用いているため、不要な超音波を減衰させるこ
とができる。Further, since a material having high ultrasonic attenuation is used for the back load member, unnecessary ultrasonic waves can be attenuated.
【００４２】なお、第１の実施形態では、背面負荷材６
の主材としてニトリルゴムを用いた場合について説明し
たが、この主材としては、この他、超音波減衰の大きい
ブチルゴム、ウレタンゴム材料を用いても同様の効果が
得られる。In the first embodiment, the back load material 6
The case where nitrile rubber is used as the main material has been described. However, similar effects can be obtained by using butyl rubber or urethane rubber material having large ultrasonic attenuation as this main material.
【００４３】また、第１の実施形態では、背面負荷材６
の充填材として窒化アルミニウム、炭化珪素、銅を用い
た場合について説明したが、この充填材としては、この
他、ボロンナイトライド、グラファイト等の熱伝導率の
高い材料を用いても同様の効果が得られる。In the first embodiment, the back load member 6
The case where aluminum nitride, silicon carbide, or copper is used as the filler has been described, but the same effect can be obtained by using a material having a high thermal conductivity such as boron nitride or graphite as the filler. can get.
【００４４】（第２の実施形態）第２の実施形態の超音
波探触子は、背面負荷材の側周辺や端面に放熱を促進す
る熱伝導材を配置している。(Second Embodiment) In an ultrasonic probe according to a second embodiment, a heat conductive material for promoting heat radiation is arranged around the side of the back load member or at the end face.
【００４５】この超音波探触子は、図３の断面図に示す
ように、背面負荷材６の側周辺に設けた熱伝導材７と、
背面負荷材の端面に設けた、背面負荷材６を保持するた
めの保持台８とを備えている。その他の構成は、第１の
実施形態（図１）と変わりがない。As shown in the cross-sectional view of FIG. 3, the ultrasonic probe comprises a heat conductive material 7 provided around the back load material 6 and
A holding base 8 provided on an end face of the back load member for holding the back load member 6 is provided. Other configurations are the same as those of the first embodiment (FIG. 1).
【００４６】この熱伝導材７及び保持台８には、その材
料として、高分子フィルムをグラファイト化した高配行
性のＰＧＳグラファイトシート（松下電子部品社製）、
窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、炭化珪素、酸
化ベリリウム、銅等の極めて熱伝導率の高い材料を用い
る。The heat conductive material 7 and the holding table 8 are made of a high-arrangement PGS graphite sheet (manufactured by Matsushita Electronic Parts Co., Ltd.) obtained by graphitizing a polymer film.
A material having extremely high thermal conductivity such as aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, beryllium oxide, or copper is used.
【００４７】熱伝導材７は、背面負荷材６が吸熱した熱
を更に吸熱し、放熱する。その結果、超音波探触子の表
面温度を低減することができる。また、背面負荷材６を
保持する保持台８も、高熱伝導率の材料で形成されてい
るため、同様に背面負荷材６の熱の放熱を促進し、超音
波探触子の表面温度の引き下げに寄与する。The heat conductive material 7 further absorbs the heat absorbed by the back load member 6 and radiates the heat. As a result, the surface temperature of the ultrasonic probe can be reduced. Further, since the holding table 8 for holding the back load member 6 is also formed of a material having a high thermal conductivity, heat radiation of the back load member 6 is similarly promoted, and the surface temperature of the ultrasonic probe is reduced. To contribute.
【００４８】なお、第２の実施形態では、背面負荷材６
の側面の周辺に熱伝導材７を設け、端面に保持台８を設
けているが、それらのいずれか一方だけを単独で設けて
もよい。In the second embodiment, the back load material 6
Although the heat conductive material 7 is provided around the side surface of the above and the holding table 8 is provided on the end surface, only one of them may be provided alone.
【００４９】また、図示していないが、熱伝導材７や保
持台８からの放熱を更に促進するため、熱伝導材７や保
持台８を、信号用電気端子４や接地用電気端子５に接続
するケーブルの接地極線またはシールド線に接続して、
超音波探触子の外に放熱するように構成してもよい。Although not shown, the heat conductive material 7 and the holding table 8 are connected to the signal electric terminal 4 and the grounding electric terminal 5 in order to further promote heat radiation from the heat conductive material 7 and the holding table 8. Connect to the ground pole or shield of the cable to be connected,
You may comprise so that heat may be radiated out of an ultrasonic probe.
【００５０】[0050]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の超音波探触子は、圧電素子から発熱する熱を、圧電素
子全面に設けた背面負荷材で吸熱して、放熱することが
でき、また、背面負荷材の側面に配置した熱伝導材や背
面負荷材の端面に設けた保持台を通じて、背面負荷材か
らの放熱を促進することができる。そのため、超音波探
触子表面の温度を低く抑えることができ、その結果、超
音波診断装置の送信電圧を高めて、診断深さをより深く
設定することができる。As is clear from the above description, the ultrasonic probe of the present invention can absorb heat generated from the piezoelectric element by the back load material provided on the entire surface of the piezoelectric element and radiate the heat. In addition, heat dissipation from the back load material can be promoted through a heat conductive material disposed on a side surface of the back load material or a holding table provided on an end surface of the back load material. Therefore, the temperature of the ultrasonic probe surface can be kept low, and as a result, the transmission voltage of the ultrasonic diagnostic apparatus can be increased, and the diagnostic depth can be set deeper.
【図１】本発明の第１の実施形態における超音波探触子
の概略断面図、FIG. 1 is a schematic sectional view of an ultrasonic probe according to a first embodiment of the present invention;
【図２】本発明の第１の実施形態における背面負荷材の
超音波減衰特性と熱伝導率とを示す特性図、FIG. 2 is a characteristic diagram showing an ultrasonic attenuation characteristic and a thermal conductivity of the back load member according to the first embodiment of the present invention;
【図３】本発明の第２の実施形態における超音波探触子
の概略断面図、FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an ultrasonic probe according to a second embodiment of the present invention;
【図４】従来の超音波診断装置用探触子の断面図であ
る。FIG. 4 is a sectional view of a conventional probe for an ultrasonic diagnostic apparatus.
１、11 圧電素子 ２ 接地電極、 ３、12 信号用電極、 ４、18 信号用電気端子、 ５、13 接地極用電気端子、 ６、15 背面負荷材 ７、17 熱伝導材 ８ 保持台 14 音響整合層 16 伝熱線 1, 11 Piezoelectric element 2 Ground electrode, 3, 12 Signal electrode, 4, 18 Signal electric terminal, 5, 13 Ground electrode electric terminal, 6, 15 Back load material 7, 17 Thermal conductive material 8 Holder 14 Sound Matching layer 16 Heat transfer wire
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G047 EA11 GA10 GB22 4C301 EE12 GB20 5D019 AA17 BB02 BB04 FF04 GG05 GG06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2G047 EA11 GA10 GB22 4C301 EE12 GB20 5D019 AA17 BB02 BB04 FF04 GG05 GG06
Claims (10)
設けた背面負荷材とを備える超音波探触子において、 前記背面負荷材が、超音波に対して高い減衰特性を有す
る主材と、前記主材に充填された高い熱伝導率を有する
充填材とで構成されていることを特徴とする超音波探触
子。1. An ultrasonic probe comprising a piezoelectric element and a back load member provided on one surface of the piezoelectric element, wherein the back load member has a main material having a high attenuation property against ultrasonic waves. And a filler filled in the main material and having a high thermal conductivity.
ブチルゴムまたはウレタンゴムであり、前記充填材が窒
化アルミニウム、炭化珪素、銅、ボロンナイトライドま
たはグラファイトであることを特徴とする請求項１に記
載の超音波探触子。2. The main material of the back load material is nitrile rubber,
The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the probe is butyl rubber or urethane rubber, and the filler is aluminum nitride, silicon carbide, copper, boron nitride, or graphite.
ミニウムの充填重量比を４．３〜１０にしたことを特徴
とする請求項２に記載の超音波探触子。3. The ultrasonic probe according to claim 2, wherein a filling weight ratio of aluminum nitride to said nitrile rubber 1 is set to 4.3 to 10.
の充填重量比を８．２〜１０にしたことを特徴とする請
求項２に記載の超音波探触子。4. The ultrasonic probe according to claim 2, wherein a filling weight ratio of silicon carbide to said nitrile rubber 1 is set to 8.2 to 10.
重量比を８．５以上にしたことを特徴とする請求項２に
記載の超音波探触子。5. The ultrasonic probe according to claim 2, wherein a filling weight ratio of copper to said nitrile rubber 1 is 8.5 or more.
ｃｍ・ｓ℃以上の熱伝導率を有し、６ｄＢ／ｍｍ以上の
超音波減衰特性を有することを特徴とする請求項１に記
載の超音波探触子。6. The back load material is 4 × 10 −3 cal /
The ultrasonic probe according to claim 1, having a thermal conductivity of not less than cm · s ° C and having an ultrasonic attenuation characteristic of not less than 6 dB / mm.
導率を有する熱伝導材を配置したことを特徴とする請求
項１乃至６に記載の超音波探触子。7. The ultrasonic probe according to claim 1, wherein a heat conductive material having a high heat conductivity is arranged in contact with a periphery of the back load material.
反対側の面に高い熱伝導率を有する保持台を配置したこ
とを特徴とする請求項１乃至７に記載の超音波探触子。8. The ultrasonic probe according to claim 1, wherein a holding table having a high thermal conductivity is arranged on a surface of the back load member opposite to a surface in contact with the piezoelectric element. .
ファイト化した高配行性のＰＧＳグラファイトシート、
窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、炭化珪素、酸
化ベリリウムまたは銅から成ることを特徴とする請求項
７に記載の超音波探触子。9. A high-arrangement PGS graphite sheet in which the heat conductive material is a polymer film made of graphite,
The ultrasonic probe according to claim 7, wherein the ultrasonic probe is made of aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, beryllium oxide, or copper.
ファイト化した高配行性のＰＧＳグラファイトシート、
窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、炭化珪素、酸
化ベリリウムまたは銅から成ることを特徴とする請求項
８に記載の超音波探触子。10. The high-arrangement PGS graphite sheet obtained by graphitizing a polymer film, wherein the holding table is made of graphite.
The ultrasonic probe according to claim 8, wherein the ultrasonic probe is made of aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, beryllium oxide, or copper.
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