JP2003339704A - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
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Abstract
熱機能を向上することのできる超音波探触子を提供す
る。 【解決手段】 超音波探触子10の振動子12の超音波
放射面に接触する内部メンブレーン18上に導電性シー
ト20を配置し、振動子12周囲のシールド材16と接
続する。その結果、実質的に振動子12全体を電磁シー
ルドで覆うことになり、外来ノイズの影響を排除し、超
音波探触子10の電磁シールド性を向上する。また、導
電性シート20とシールド材16とを接続することによ
り、音響レンズ14で発生した熱を効率的に振動子12
側に放熱し、音響レンズ14の放熱特性を向上する。
Description
に電磁シールド機能および放熱機能を容易に向上するこ
とのできる超音波探触子の改良に関する。
してくる超音波を取得して生体に関する超音波画像を形
成し観察する超音波診断装置が広く普及している。超音
波診断装置は、実際に超音波の送受波を行う超音波探触
子と本装置とで構成されている。この超音波探触子は、
通常生体表面に接触させ、その生体内部の所定深さに存
在するターゲット(例えば臓器等)の画像を取得するた
めに、放射する超音波の焦点をターゲットの位置に正確
にあわせるフォーカスを行う必要がある。
ンズを用いたものがある。音響レンズによるフォーカス
は、光学レンズと全く同じ考え方で媒体の音波に対する
屈折によるレンズ作用を利用するものである。
子100の概念構造が示されている。なお、図4に示す
構造は、模式的に示したもので、部材相互の寸法的な一
致性は考慮していない。
いる。すなわち、下層側から順にバッキング材、圧電セ
ラミック(例えば、PZT)、第1整合層、第2整合層
を順次積層した構造を呈している。一方、音響レンズ1
04は、生体に対して超音波を使用することを考慮する
と、例えば、1000m/s程度の音速を得ることがで
きる材料が好ましく、一般には、シリコーン等が用いら
れる。
4との間で、良好な超音波の伝搬を実現するためには、
気泡等の空気層は完全に排除する必要があり、完全かつ
強固に接合する必要がある。しかし、シリコーンは、そ
の性質上接着性が弱いため、通常、接着媒体として、内
部メンブレーン106が音響レンズ104の内側部分に
熱融着されている。内部メンブレーン106としては、
超音波の伝搬にあまり影響を及ぼさないポリイミド等が
利用されている。その結果、内部メンブレーン106を
介して、接着力の強いエポキシ系等の接着剤を利用する
ことが可能になり、全体として、振動子102と音響レ
ンズ104との強固な接着を実現している。
波のフォーカスを行うためには、音響レンズ104は重
要な構成部材であるが、超音波が音響レンズ104を通
過する時に減衰が生じ、そのロスしたエネルギーが熱に
変換されてしまう。つまり、音響レンズ104が発熱し
てしまう。音響レンズ自体は、生体に直接接触する部材
であるため、その温度上昇はあまり好ましくなく放熱を
効率的に行いたいという要望がある。
ては、電磁シールドが十分に行われていないという点が
あげられる。一般に、振動子102の側面部分102a
は、金属シールド(例えば、銅箔)で覆われて、外来ノ
イズに対する処理を施してあるが、超音波放射面102
bには、何ら処理が施されていなかった。その結果、僅
かではあるが、超音波放射面102b側から外来ノイズ
の影響を受け、形成する超音波画像の品質を低下させる
原因になるという問題がある。
ものであり、容易な構成により電磁シールド機能および
放熱機能を向上することのできる超音波探触子を提供す
ることを目的とする。
するために、本発明は、放射する超音波を所定の焦点に
フォーカスする超音波探触子であって、超音波を放射す
る振動子と、前記振動子の超音波放射面側に配置され放
射する超音波を屈折させて所定の焦点にフォーカス合わ
せを行う音響レンズと、前記振動子の側面および底面を
電磁シールドするシールド材と、前記振動子の超音波放
射面と音響レンズとの間に配置され、前記シールド材と
接続可能な導電性シートと、を含むことを特徴とする。
ド材を有することにより、振動子全体を電磁シールドで
覆うことになり、外来ノイズの影響を排除することがで
きる。
明は、上記構成において、前記導電性シートの厚みは、
前記振動子が放射する超音波波長に比し所定数分以下で
あることを特徴とする。
超音波波長の1/n、より好適には1/16以下にする
ことが望ましい。この構成によれば、超音波の放射に対
する導電性シートの影響を低減することができる。
明は、上記構成において、前記導電性シートは、前記音
響レンズに接触する金属シートであることを特徴とす
る。
熱をシールド材を介して振動子側面等から効率的に外部
に放熱することができる。
明は、上記構成において、前記金属シートは、メッシュ
形状を呈していることを特徴とする。
の接着性の低下を防止できると共に、金属シートの超音
波放射に対する影響をさらに低減することができる。
(以下、実施形態という)を図面に基づき説明する。
の概念構造が示されている。この超音波探触子10は、
図4に示す従来の超音波探触子100と基本的な部分の
構成は同じである。すなわち、振動子12は、多層構造
を呈し、下層側から順にバッキング材、圧電セラミック
(例えば、PZT)、第1整合層、第2整合層で構成さ
れている。また、音響レンズ14も、生体に対して超音
波を使用することを考慮すると、例えば、1000m/
s程度の音速を得ることができるシリコーン等で形成さ
れている。また、振動子12の周囲には、当該振動子1
2の電磁シールドを行うためのシールド材(例えば、銅
箔)16が配置されている。なお、図1において、シー
ルド材16は側面部分のみを示しているが、振動子12
の底面側にも存在する。
る音響レンズ14は接触性が弱いため、従来と同様に、
中間媒体として、ポリイミド等の材料で形成される内部
メンブレーン18を有している。なお、図1において
も、その構造は、模式的に示したもので、部材相互間の
寸法的一致性は考慮していない。
2の超音波放射面と音響レンズ14との間に導電性シー
トを配置し、超音波探触子10の電磁シールド性の向上
と、放熱性の向上を行うところである。
は、内部メンブレーン18の上面側(音響レンズ14の
接触側)に導電性シート20を配置している。この導電
性シートは、振動子12が放射する超音波の波長より、
遙かに薄いことが望ましく、例えば、超音波の波長の1
/n、より好適には1/16以下にすることが好まし
い。超音波の波長の16分の一以下にすることにより、
導電性シート20の存在が、超音波の伝搬に極力影響し
ないようにすることができる。
箔で構成された金属シートであり、内部メンブレーン1
8の一部に形成されたスルーホール18aを介して、振
動子12の周囲に配置されるシールド材16に電気的お
よび熱伝導的に接続されている。
ンブレーン18と音響レンズ14とは、熱融着され、内
部メンブレーン18と振動子12とは、エポキシ系の接
着剤等で接着固定される。
との間に導電性シート20を配置することにより、導電
性シート20とシールド材16とにより振動子全体を実
質的に覆うことになる。つまり、金属シールドで、振動
子12全体を覆うことになり、外来ノイズの影響を排除
することができる。また、導電性シート20とシールド
材16とがスルーホール18aを介して、熱伝導的に接
続されているので、超音波が音響レンズ14を通過する
際に発生する熱を振動子12の背面側に容易に導くこと
ができるので、効率よく音響レンズ14の放熱を行うこ
とができる。
メンブレーン18の上面に形成されるため、音響レンズ
14に対する接着性を低減させるおそれがある。そこ
で、本実施形態においては、図2に示すように、メッシ
ュ状の導電性シート22を用いることが好ましい。図2
は、振動子12の超音波放射面側から見た状態であり、
導電性シート22のメッシュを介して、従来通り音響レ
ンズ14と内部メンブレーン18とを直接接触させるこ
とが可能になり、両者の熱融着強度を維持することがで
きる。なお、導電性シート22のメッシュピッチは、超
音波探触子10の使用状況時の外来ノイズの波長に応じ
て、その波長より短いメッシュピッチを適宜選択するこ
とにより、好適な外来ノイズの排除ができる。
には、導電性シート20,22や振動子12の周囲のシ
ールド材16にアルミナ等の熱伝導率の大変よい材料を
添加することも好適である。
利用して、超音波探触子10の特性調整を行うことがで
きることを説明するものである。図3(a)は、図2と
同様に、エレべーション方向においてメッシュピッチが
一定のものである。一方、図3(b)に示すメッシュ状
の導電性シート24は、エレべーション方向においてメ
ッシュピッチを変化させたものである。つまり、両サイ
ドは、密なメッシュ、中央付近は粗いメッシュとして、
メッシュピッチをグラディエントに変化させている。こ
のようにメッシュピッチを変化させると、図3(c)に
示すように、エレべーション方向の超音波ビーム特性の
絞り状態を変化させることが可能になり、導電性シート
24を用いることにより、超音波探触子10を用いた診
断において、その診断部位の浅い部位から深い部位に渡
って絞り込みが行われた超音波ビーム特性を得ることが
できる。もちろん、導電性シート24のメッシュピッチ
を調整することにより、超音波ビームの絞り込み量を任
意に調整することが可能となる。
特性の向上および放熱特性の向上を行いつつ、その付随
効果として、超音波ビーム特性の特性調整が可能にな
り、容易な構成により、種々の機能向上を行うことがで
きる。
トが金属シートである場合を説明したが、例えば、炭素
系物質等の導電性物質を含む繊維等でシート状のものを
構成しても本実施形態と同様な効果を得ることができ
る。
18と導電性シート20とを別形成する場合を説明した
が、例えば、FPC(フレキシブルプリントサーキッ
ド)形成技術を用い、ポリイミド等の基材上に銅パター
ンを印刷して、一体構造としてもよい。この場合、メッ
シュピッチの調整等が容易であり、製造の向上にも寄与
することができる。なお、本実施形態において、内部メ
ンブレーン18は、接着性向上のために配置した部材で
あり、音響レンズ14に対する接着性が他の方法で確保
できる場合には、省略することも可能である。
10の構造は、一例であり、振動子の超音波放射面と音
響レンズとの間に導電性シートを配置し、超音波探触子
の電磁シールド性の向上と、放熱性の向上を行うもので
あれば、構成は適宜変更可能であり、本実施形態と同様
な効果を得ることができる。
に導電性シートを配置し、振動子周囲のシールド材と接
続することにより、実質的に振動子全体を電磁シールド
で覆うことになるので、外来ノイズの影響を排除し、超
音波探触子の電磁シールド性を容易に向上することがで
きる。また、導電性シートとシールド材とを接続するこ
とにより、音響レンズで発生した熱を効率的に振動子側
に放熱することが可能になり、音響レンズの放熱特性を
容易に向上することができる。
構成図である。
可能なメッシュ状の導電性シートを説明する説明図であ
る。
可能なメッシュ状の導電性シートを用いて超音波ビーム
の特性調整が可能であることを説明する説明図である。
ズ、16 シールド材、18 内部メンブレーン、20
導電性シート。
Claims (4)
- 【請求項1】 放射する超音波を所定の焦点にフォーカ
スする超音波探触子であって、 超音波を放射する振動子と、 前記振動子の超音波放射面側に配置され放射する超音波
を屈折させて所定の焦点にフォーカス合わせを行う音響
レンズと、 前記振動子の側面および底面を電磁シールドするシール
ド材と、 前記振動子の超音波放射面と音響レンズとの間に配置さ
れ、前記シールド材と接続可能な導電性シートと、 を含むことを特徴とする超音波探触子。 - 【請求項2】 請求項1記載の超音波探触子において、 前記導電性シートの厚みは、前記振動子が放射する超音
波波長に比し所定数分以下であることを特徴とする超音
波探触子。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2記載の超音波探
触子において、 前記導電性シートは、前記音響レンズに接触する金属シ
ートであることを特徴とする超音波探触子。 - 【請求項4】 請求項3記載の超音波探触子において、 前記金属シートは、メッシュ形状を呈していることを特
徴とする超音波探触子。
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