JP3806349B2 - Ultrasonic probe backing and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波探触子用バッキング及びその製造方法に関し、特にバッキングの音響的特性を向上させるための技術に関する。
【0002】
【従来の技術及びその課題】
超音波振動子としては、単振動子、一次元アレイ振動子、二次元アレイ振動子などの各種の超音波振動子が知られている。そのような超音波振動子の背面側には超音波振動子から後方へ放射される不要な超音波を減衰、吸収するためのバッキング(背面側負荷部材)が設けられる。バッキングが超音波振動子の支持部材として用いられる場合もある。バッキングの音響的特性(物性)が良好でない場合、そのバッキングにおいて十分に超音波の吸収を行えず、その結果、超音波画像の画質の低下を招く。特に、バッキングにおける音響インピーダンスが設計通りの値であり、しかもそれ全体として音響インピーダンスが均一であるのが望ましい。
【0003】
従来、バッキングとしてゴム材にフェライト粉末を混入したものが用いられている。しかし、そのようなバッキングは超音波の減衰率を高くするのが困難であるという問題がある。また、そのようなバッキングは、素子カッティングなどの加工との関係において、十分な剛性を発揮できず、このため、例えば、微細な多数の振動素子からなるアレイ振動子に適用するのは困難であるという問題がある。
【0004】
また、従来、エポキシ樹脂に対して、タングステンなどの粉末(粒子)及びガラスマイクロバルーン(粒子)などを混入してなるバッキングも知られている。このバッキングによれば、高い剛性と高い減衰特性とを得ることができる。しかし、周知のように、タングステンなどの粒子は単位体積当たりの重量(密度)が極めて大きいために、エポキシ樹脂などにそれを混入した際に、その粒子が下部に沈降し、上下方向において(厚み方向において)、単位体積当たりにおける粒子個数が不均一となる。つまり、上下方向において、バッキングの音響的物性(特に音響インピーダンス)を均一にできないという問題がある。また、同様の理由から、設計どおりの音響的物性をもったバッキングを製造し難い(再現性が確保できない)という問題がある。
【0005】
本発明の目的は、バッキングの音響的物性を向上させることにある。
【0006】
本発明の他の目的は、均一な音響的物性をもったバッキング及びその製造方法を提供することにある。
【0007】
本発明の他の目的は、バッキングの製造における再現性を向上することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するために、本発明は、超音波振動子の後方に設けられ、超音波振動子から後方に放射された超音波を減衰する超音波探触子用バッキングであって、母材と、前記母材中に混入された複数の複合体と、を含み、前記各複合体は、第1音響インピーダンスを有する基材としての第1材料と、前記第1材料に入れられた材料であって、前記第1材料とは異なり、第2音響インピーダンスを有する第2材料と、前記第1材料に入れられた材料であって、前記第1材料とは異なり、第3音響インピーダンスを有する第3材料と、を含み、前記第2音響インピーダンス及び前記第3音響インピーダンスはそれぞれ前記第1音響インピーダンスと異なることを特徴とする。
【0009】
上記構成によれば、母材中に複数の複合体が入れられ、その複合体は、基材(第1材料)に対して第2材料及び第3材料を入れたものとして構成される。よって、第2材料及び第3材料を常に一体的に取り扱うことができる。その結果、例えば、第2材料と第3材料の単位体積当たりの重量が異なることなどに起因し、母材中で第2材料と第3材料がそれぞれ偏在してしまうことを防止して、製造の再現性を良好にできる。
【0010】
ましくは、前記第2音響インピーダンスは前記第1音響インピーダンスよりも高く、前記第3音響インピーダンスは前記第1音響インピーダンスよりも低い。
【0011】
望ましくは、前記第2材料の単位体積当たりの重量と前記第3材料の単位体積当たりの重量とが異なる。望ましくは、前記第2材料の単位体積当たりの重量は前記第3材料の単位体積当たりの重量よりも大きい。複合体において各材料の音響インピーダンスの相違をもって効果的な超音波の散乱吸収作用を発揮させることができる。
【0012】
望ましくは、前記複合体の単位体積当たりの重量が前記母材の単位体積当たりの重量に相当する。この構成によれば、母材中に各複合体をより良好に均等分散させることができる。
【0013】
望ましくは、前記第2材料は、タングステン及びタンタルの少なくとも一方の成分をもって組成される。望ましくは、前記第3材料は、微少中空体構造を有する。
【0014】
望ましくは、前記母材は絶縁性を有する材料によって構成され、前記第1材料は絶縁性を有する材料によって構成される。望ましくは、前記母材と前記第1材料は同一材料で構成される。
本発明は、超音波振動子の後方に設けられ、超音波振動子から後方に放射された超音波を減衰する超音波探触子用バッキングであって、母材と、前記母材中に混入された複数の複合体と、を含み、前記各複合体は、第1音響インピーダンスを有する基材としての第1材料と、前記第1材料に入れられた材料であって、前記第1材料とは異なり、第2音響インピーダンスを有する第2材料と、前記第1材料に入れられた材料であって、前記第1材料とは異なり、第3音響インピーダンスを有する第3材料と、を含み、前記第2材料の単位体積当たりの重量と前記第3材料の単位体積当たりの重量とが異なることを特徴とする。また、本発明は、超音波振動子の後方に設けられ、超音波振動子から後方に放射された超音波を減衰する超音波探触子用バッキングであって、母材と、前記母材中に混入された複数の複合体と、を含み、前記各複合体は、第1音響インピーダンスを有する基材としての第1材料と、前記第1材料に入れられた材料であって、第2音響インピーダンスを有する第2材料と、前記第1材料に入れられた材料であって、第3音響インピーダンスを有する第3材料と、を含み、前記複合体の単位体積当たりの重量が前記母材の単位体積当たりの重量に相当することを特徴とする。
【0015】
(2)また、上記目的を達成するために、本発明は、超音波振動子の後方に設けられ、超音波振動子から後方に放射された超音波を減衰する超音波探触子用バッキングにおいて、母材と、前記母材中に均一的に分散混入された複数の複合体と、を含み、前記各複合体が、基材と、前記基材とは別の材料で構成され、音響インピーダンス及び単位体積当たりの重量の両方が互いに異なる複数種類の粒子と、を含むことを特徴とする。
【0016】
(3)また、上記目的を達成するために、本発明は、超音波探触子用バッキングの製造方法において、複数の複合体を製造する前工程と、母材に対して前記複数の複合体を混入することにより前記バッキングを製造する後工程と、を含み、前記前工程は、流動性ある第1材料に対して第2材料及び第3材料を添加する添加工程と、前記第2材料及び前記第3材料が添加された第1材料を硬化させて原複合材料を生成する硬化工程と、前記原複合材料を粉砕して前記複数の複合体を生成する粉砕工程と、を含むことを特徴とする。
【0017】
上記構成によれば、第1材料に第2材料及び第3材料を添加した後に、それを粉砕して、複数の複合体(通常、粉体)を製造し、それを母材に混入してバッキングが製造される。
【0018】
望ましくは、前記原複合材料の硬化後にその上層を除去する除去工程を含み、前記上層が除去された原複合材料が前記粉砕工程において粉砕される。
【0019】
望ましくは、前記粉砕によって生成された複数の複合体の内で所定範囲の大きさを有するものを選別する選別工程を含み、前記後工程では、前記選別工程で選別された複数の複合体が利用される。
【0020】
望ましくは、前記第1材料の単位体積当たりの重量よりも前記第2材料の単位体積当たりの重量の方が大きく、前記第1材料の単位体積当たりの重量よりも前記第3材料の単位体積当たりの重量の方が小さい。
【0021】
望ましくは、前記第1材料の音響インピーダンスよりも前記第2材料の音響インピーダンスの方が高く、前記第1材料の音響インピーダンスよりも前記第3材料の音響インピーダンスの方が低い。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0023】
図1には、本発明に係る超音波探触子の好適な実施形態が示されており、図1はその要部を示す説明図である。図1(A)には、超音波探触子における要部の断面図が示されており、図1(B)には、図1(A)における符号100において示される部分の拡大図が模式的に示されている。図1(A)において、アレイ振動子12は、一次元アレイ振動子あるいは二次元アレイ振動子などである。アレイ振動子12は、複数の振動素子12Aによって構成される。アレイ振動子12の上側には整合層18が形成されている。この整合層18は、具体的には第1整合層14及び第2整合層16によって構成される。第1整合層14は複数の整合要素14Aによって構成され、これと同様に、第2整合層16も複数の整合要素16Aによって構成される。整合層18の上側には必要に応じて音響レンズなどが配置される。
【0024】
一方、アレイ振動子12の下側すなわち背面側にはバッキング10が設けられる。このバッキング10は、背面負荷材として機能し、アレイ振動子12から後方に放射された不要な超音波を散乱・吸収するものである。図1(A)に示す構造自体は公知であるが、本実施形態においては、バッキング10の組成が従来と異なる。ちなみに、図1(A)において、振動素子12Aの上面及び下面に設けられるシグナル電極及びグランド電極などについては図示省略されている。また、バッキング10内に、各振動素子12Aごとにリード20を設けるような場合にも本発明を適用できる。
【0025】
図1(B)には、図1(A)における符号100で示される領域の拡大図が示されている。この図1(B)を用いてバッキング10の組成について説明する。
【0026】
本実施形態においては、母材22内に多数の複合体(粉体)24がほぼ均一に分散して添加されている。複合体24は、第1材料として基材26と、その基材26中に添加された第2材料としての粒子28及び第3材料としての粒子30と、によって構成されている。粒子28の音響インピーダンスは、基材26の音響インピーダンスよりも大きく、また、粒子28の密度(単位体積あたりの重量)は基材26の密度よりも大きい。一方、粒子30の音響インピーダンスは基材26の音響インピーダンスよりも小さく、また、粒子30の密度は基材26の密度よりも小さい。すなわち、このような3つの材料の音響インピーダンス関係により、超音波が散乱されつつ吸収される。本実施形態においては、複合体24内に密度の大きい粒子と密度の小さい粒子とを複合的に添加したため、単に粒子28及び粒子30を母材22中に添加する場合に比べて、分散均一性を向上することができる。つまり、基材の密度に比し、密度の大きい粒子と密度の小さい粒子とを組み合わせることにより、それら単体で存在する場合よりそれらの複合体として存在する場合には、複合体の密度は、基材の密度に近くなる。したがって、それらが単体で存在する場合において生ずる密度勾配といった問題を軽減することができる。望ましくは、複合体24の全体としての密度が母材22の密度に相当するか近いのが望ましい。
【0027】
図2には、各材料の例が示されている。図1に示した母材22としては、例えばエポキシ樹脂などの熱硬化性接着剤といったものを用いることができる。図1に示した第1材料としては、例えばシリコーンゴム、ウレタン樹脂などのゴム弾性をもつ接着剤やエポキシ樹脂などの熱硬化性接着剤を利用することができる。ここで、母材と第1材料とを同じ材料で構成することも可能である。
【0028】
図1に示した粒子28を構成する第2材料としては、例えばタングステン、タングステンカーバイト、珪化タングステン、タンタルなどを用いることができる。また、図1に示した粒子30を構成する第3材料としては、ガラス製マイクロバルーン,樹脂製マイクロバルーンといった微小中空構造体を用いることができる。
【0029】
図1における複合体24は、後に説明するように粉砕処理によって製造され、その粒径は例えば50〜250μmであるのが望ましいが、もちろんそれ以外の値に粒径を設定することもできる。上記の母材及び第1材料は電気的な絶縁性をもった材料であり、バッキング10内に複数のリードを挿入する場合においても各リード間における電機的な絶縁性を確保することができる。
【0030】
母材22に対する複合体24の添加量、および、第1材料に対する第2材料及び第3材料の添加量については所望の量にすることができ、具体的には、バッキングとして必要な音響的物性(音響インピーダンス、減衰係数)などが所望の値となるように各添加量を定めればよい。また、上記のバッキング10は、従来例で説明したようなフェライト粉末を利用していないために、高い剛性を確保することができる。よって、減衰特性を高めつつも剛性を強化し、実用的価値の高いバッキングを構成することができる。
【0031】
次に、図3及び図4を用いて、本実施形態に係るバッキングの製造方法の一例について説明する。図3には、図1に示した複合体24の製造プロセスがフローチャートとして示されており、図4には、母材に対する複合体の添加によるバッキングの製造プロセスがフローチャートとして示されている。なお、図3及び図4に示す例においては、図1に示した母材22としてエポキシ樹脂が用いられ、基材26としてシリコーンゴムが用いられ、第2材料としてタングステン粒子が用いられ、第3材料としてガラスマイクロバルーンが用いられている。
【0032】
図3のS101において、まず流動体としてのシリコーンゴムを作成するため、あらかじめ主剤と硬化剤とを混合し十分に攪拌しておく、この流動体としてのシリコーンゴムに対して、タングステン粒子を所定量添加し、また、ガラスマイクロバルーンを所定量添加する。そして、その添加後にシリコーンゴムに対して十分な攪拌処理を行う。この場合においては、例えば攪拌と共に超音波振動を印加するようにしてもよい。
【0033】
S102では、真空中の環境下においてS101で作成された複合体材料の内部に取り込まれている気泡を追い出す脱泡処理を行う。ちなみに、S101の工程を真空中で実施する場合においては、このS102の工程を省略することも可能である。
【0034】
S103では、脱泡処理後の複合体材料を常温常湿の条件下で薄い層として硬化させる。この場合、その薄い層の厚みは例えば4mmである。
【0035】
S104では、S103における硬化処理の後に、薄い層として固まった複合体材料における上澄み層を例えばカッターなどを利用して除去する。これによって、複合体として利用し難い部分が取り除かれることになる。この場合の除去すべき上澄み層の厚さは例えば1mmである。なお、上記の硬化条件や上澄み層の除去条件などについては複合体の組成あるいはそれに用いられる材料に応じて適宜定めればよい。
【0036】
S105においては、上澄み層が除去された複合体材料が粉砕器にかけられ、粉砕処理が実行される。ここで、その粉砕により得られる粉体の粒径は例えば50〜250μmであるのが望ましい。また、より粒径を揃えるために、S106において、ふるいなどを利用して、ふるい分け処理を行うのが望ましい。以上の工程により、図1に示した複合体24が粉体として製造されることになる。
【0037】
次に、図4において、エポキシ樹脂としての主剤と硬化剤とをあらかじめ混合して十分に攪拌しておく。そして、その流動体としてのエポキシ樹脂に対して図3に示した工程で製造された粉体を所定量添加し、十分に攪拌を行う。ちなみに、バッキング内にリードアレイを設ける場合には、S201の段階において同時にリードアレイを埋設しておくことができる。
【0038】
S202において、S201で作成された材料を真空中におき、上記同様に脱泡処理を行う。もちろん、S201の工程が真空中で行われる場合には、S202の工程を省略することもできる。S203では、脱泡処理後の材料を例えば80℃といった一定の高温下で所定時間(例えば5時間)程度放置し、これによって材料を硬化させる。そして、S204において、その硬化した材料について外形加工を行い、所望の形状に仕上げる。これによって図1に示したバッキング10が作成される。
【0039】
以上のように、本実施形態によれば、バッキング10内において音響インピーダンスや減衰特性といった音響的物性を均一にすることができ、しかも再現性をもってバッキングを容易に作成できるという利点がある。また、バッキングの減衰係数をほぼ維持した上で、必要とされる音響インピーダンスに幅広く対応できるように、容易に変更できるという利点がある。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、バッキングの音響的物性を向上することができる。また、均一な音響的物性をもったバッキングを製造できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るバッキングを説明するための図である。
【図2】 各材料の例を示す説明図である。
【図3】 複合体の製造プロセスを示すフローチャートである。
【図4】 バッキングの製造プロセスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 バッキング、12 アレイ振動子、18 整合層、22 母材、24 複合体、26 基材(第1材料)、28 粒子(第2材料)、30 粒子(第3材料)。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a backing for an ultrasonic probe and a method for manufacturing the same, and more particularly to a technique for improving the acoustic characteristics of the backing.
[0002]
[Prior art and problems]
As the ultrasonic transducer, various ultrasonic transducers such as a single transducer, a one-dimensional array transducer, and a two-dimensional array transducer are known. A backing (back side load member) for attenuating and absorbing unnecessary ultrasonic waves radiated backward from the ultrasonic transducer is provided on the back side of such an ultrasonic transducer. The backing may be used as a support member for the ultrasonic transducer. When the acoustic characteristics (physical properties) of the backing are not good, the ultrasonic wave cannot be sufficiently absorbed in the backing, and as a result, the image quality of the ultrasonic image is deteriorated. In particular, it is desirable that the acoustic impedance in the backing is a value as designed and the acoustic impedance is uniform as a whole.
[0003]
Conventionally, a rubber material in which ferrite powder is mixed is used as a backing. However, such a backing has a problem that it is difficult to increase the attenuation rate of ultrasonic waves. In addition, such a backing cannot exhibit sufficient rigidity in relation to processing such as element cutting, and for this reason, it is difficult to apply it to, for example, an array vibrator composed of a large number of minute vibration elements. There is a problem.
[0004]
Conventionally, a backing formed by mixing powder (particles) such as tungsten and glass microballoons (particles) with an epoxy resin is also known. According to this backing, high rigidity and high damping characteristics can be obtained. However, as is well known, particles such as tungsten have a very large weight (density) per unit volume, so when they are mixed into an epoxy resin or the like, the particles settle to the lower part, and in the vertical direction (thickness In the direction), the number of particles per unit volume is non-uniform. That is, there is a problem that the acoustic properties (especially acoustic impedance) of the backing cannot be made uniform in the vertical direction. For the same reason, there is a problem that it is difficult to manufacture a backing having acoustic properties as designed (reproducibility cannot be ensured).
[0005]
An object of the present invention is to improve acoustic properties of a backing.
[0006]
Another object of the present invention is to provide a backing having uniform acoustic properties and a method for manufacturing the same.
[0007]
Another object of the present invention is to improve reproducibility in the manufacture of backings.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides a backing for an ultrasonic probe that is provided behind an ultrasonic transducer and attenuates the ultrasonic wave radiated backward from the ultrasonic transducer. A base material and a plurality of composites mixed in the base material, each of the composites being put into the first material as a base material having a first acoustic impedance, and the first material Different from the first material , a second material having a second acoustic impedance, and a material contained in the first material, the third material being different from the first material. look including a third material having a second acoustic impedance and the third acoustic impedance is characterized by each different from the first acoustic impedance.
[0009]
According to the said structure, a some composite_body | complex is put in a base material, The composite_body | complex is comprised as what put the 2nd material and the 3rd material with respect to the base material (1st material). Therefore, the second material and the third material can always be handled integrally. As a result, for example, the second material and the third material are prevented from being unevenly distributed in the base material due to the difference in weight per unit volume between the second material and the third material. Reproducibility can be improved.
[0010]
Nozomu Mashiku, said second acoustic impedance is higher than the first acoustic impedance, said third acoustic impedance is lower than said first acoustic impedance.
[0011]
Preferably, the weight per unit volume of the second material is different from the weight per unit volume of the third material. Preferably, the weight per unit volume of the second material is larger than the weight per unit volume of the third material. In the composite, effective scattering and absorption of ultrasonic waves can be exhibited with the difference in acoustic impedance of each material.
[0012]
Desirably, the weight per unit volume of the composite corresponds to the weight per unit volume of the base material. According to this configuration, each composite can be more evenly dispersed in the base material.
[0013]
Preferably, the second material is composed of at least one component of tungsten and tantalum. Preferably, the third material has a minute hollow body structure.
[0014]
Preferably, the base material is made of an insulating material, and the first material is made of an insulating material. Preferably, the base material and the first material are made of the same material.
The present invention is a backing for an ultrasonic probe that is provided behind an ultrasonic transducer and attenuates ultrasonic waves radiated backward from the ultrasonic transducer, and is mixed with the matrix and the matrix. A plurality of composites, wherein each composite is a first material as a base material having a first acoustic impedance, and a material placed in the first material, the first material and A second material having a second acoustic impedance and a material placed in the first material, the third material having a third acoustic impedance unlike the first material, The weight per unit volume of the second material is different from the weight per unit volume of the third material. The present invention also provides an ultrasonic probe backing that is provided behind an ultrasonic transducer and attenuates ultrasonic waves radiated backward from the ultrasonic transducer. A plurality of composites mixed with each other, wherein each composite is a first material as a base material having a first acoustic impedance, and a material placed in the first material, and a second acoustic A second material having an impedance; and a third material having a third acoustic impedance, the material being placed in the first material, wherein a weight per unit volume of the composite is a unit of the base material It corresponds to the weight per volume.
[0015]
(2) Moreover, in order to achieve the said objective, this invention is provided in the back of an ultrasonic transducer | vibrator, and is in the backing for ultrasonic probes which attenuates the ultrasonic wave radiated | emitted back from the ultrasonic transducer | vibrator. A base material and a plurality of composites uniformly dispersed and mixed in the base material, wherein each composite is made of a material different from the base material and the base material, and an acoustic impedance And a plurality of types of particles that are different from each other in weight per unit volume.
[0016]
(3) Moreover, in order to achieve the said objective, in this invention, the manufacturing method of the backing for ultrasonic probes WHEREIN: The pre-process which manufactures several composite_body | complex, and said several composite_body | complex with respect to a base material And a post-process for manufacturing the backing by mixing, wherein the pre-process includes an addition process for adding the second material and the third material to the fluid first material, the second material and A curing step of curing the first material to which the third material is added to generate an original composite material; and a pulverizing step of pulverizing the original composite material to generate the plurality of composites. And
[0017]
According to the above configuration, after adding the second material and the third material to the first material, they are pulverized to produce a plurality of composites (usually powders), which are mixed into the base material. A backing is manufactured.
[0018]
Preferably, the method includes a removing step of removing the upper layer after the raw composite material is cured, and the raw composite material from which the upper layer has been removed is pulverized in the pulverizing step.
[0019]
Preferably, the method includes a sorting step of sorting out a plurality of composites generated by the pulverization and having a size within a predetermined range, and the plurality of composites sorted in the sorting step are used in the subsequent step. Is done.
[0020]
Desirably, the weight per unit volume of the second material is greater than the weight per unit volume of the first material, and per unit volume of the third material than the weight per unit volume of the first material. The weight of is smaller.
[0021]
Desirably, the acoustic impedance of the second material is higher than the acoustic impedance of the first material, and the acoustic impedance of the third material is lower than the acoustic impedance of the first material.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0023]
FIG. 1 shows a preferred embodiment of an ultrasonic probe according to the present invention, and FIG. 1 is an explanatory view showing the main part thereof. FIG. 1A shows a cross-sectional view of the main part of the ultrasonic probe, and FIG. 1B schematically shows an enlarged view of a portion indicated by reference numeral 100 in FIG. Has been shown. In FIG. 1A, the array transducer 12 is a one-dimensional array transducer or a two-dimensional array transducer. The array transducer 12 includes a plurality of transducer elements 12A. A matching layer 18 is formed on the upper side of the array transducer 12. Specifically, the matching layer 18 includes a first matching layer 14 and a second matching layer 16. The first matching layer 14 is constituted by a plurality of matching elements 14A, and similarly, the second matching layer 16 is also constituted by a plurality of matching elements 16A. An acoustic lens or the like is disposed above the matching layer 18 as necessary.
[0024]
On the other hand, a backing 10 is provided below the array transducer 12, that is, on the back side. The backing 10 functions as a back load material and scatters and absorbs unnecessary ultrasonic waves radiated rearward from the array transducer 12. The structure itself shown in FIG. 1A is known, but in this embodiment, the composition of the backing 10 is different from the conventional one. Incidentally, in FIG. 1A, signal electrodes and ground electrodes provided on the upper surface and the lower surface of the vibration element 12A are not shown. The present invention can also be applied to the case where the lead 20 is provided for each vibration element 12A in the backing 10.
[0025]
FIG. 1B shows an enlarged view of a region indicated by reference numeral 100 in FIG. The composition of the backing 10 will be described with reference to FIG.
[0026]
In the present embodiment, a large number of composites (powder) 24 are added in a substantially uniform manner in the base material 22. The composite 24 includes a base material 26 as a first material, and particles 28 as a second material and particles 30 as a third material added to the base material 26. The acoustic impedance of the particles 28 is larger than the acoustic impedance of the substrate 26, and the density (weight per unit volume) of the particles 28 is larger than the density of the substrate 26. On the other hand, the acoustic impedance of the particles 30 is smaller than the acoustic impedance of the substrate 26, and the density of the particles 30 is smaller than the density of the substrate 26. That is, the ultrasonic wave is scattered and absorbed by the acoustic impedance relationship of the three materials. In the present embodiment, particles having a high density and particles having a low density are added in a composite manner in the composite 24, so that the dispersion uniformity is higher than when the particles 28 and the particles 30 are simply added to the base material 22. Can be improved. In other words, the density of the composite is higher than the density of the base material by combining particles with a higher density and particles with a lower density so that the density of the composite is higher than the density of the base. Close to the density of the material. Therefore, the problem of density gradient that occurs when they exist alone can be reduced. Desirably, the density of the composite 24 as a whole corresponds to or close to the density of the base material 22.
[0027]
FIG. 2 shows an example of each material. As the base material 22 shown in FIG. 1, for example, a thermosetting adhesive such as an epoxy resin can be used. As the first material shown in FIG. 1, for example, an adhesive having rubber elasticity such as silicone rubber or urethane resin or a thermosetting adhesive such as epoxy resin can be used. Here, the base material and the first material can be made of the same material.
[0028]
As the second material constituting the particles 28 shown in FIG. 1, for example, tungsten, tungsten carbide, tungsten silicide, tantalum, or the like can be used. Moreover, as a 3rd material which comprises the particle | grains 30 shown in FIG. 1, micro hollow structures, such as glass microballoons and resin microballoons, can be used.
[0029]
The composite 24 in FIG. 1 is manufactured by a pulverization process as will be described later, and its particle size is preferably 50 to 250 μm, for example, but of course, the particle size can be set to other values. The base material and the first material are materials having electrical insulation, and electrical insulation between the leads can be ensured even when a plurality of leads are inserted into the backing 10.
[0030]
The addition amount of the composite 24 with respect to the base material 22 and the addition amounts of the second material and the third material with respect to the first material can be set to desired amounts. Specifically, the acoustic properties necessary for the backing What is necessary is just to determine each addition amount so that (acoustic impedance, attenuation coefficient), etc. may become a desired value. In addition, since the backing 10 does not use the ferrite powder as described in the conventional example, high rigidity can be ensured. Therefore, it is possible to enhance the rigidity while enhancing the damping characteristics, and to configure a backing having a high practical value.
[0031]
Next, an example of the manufacturing method of the backing according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows a manufacturing process of the composite 24 shown in FIG. 1 as a flowchart, and FIG. 4 shows a manufacturing process of the backing by adding the composite to the base material. 3 and 4, epoxy resin is used as the base material 22 shown in FIG. 1, silicone rubber is used as the base material 26, tungsten particles are used as the second material, and third A glass microballoon is used as a material.
[0032]
In step S101 of FIG. 3, first, in order to create a silicone rubber as a fluid, a main agent and a curing agent are mixed in advance and stirred sufficiently. A predetermined amount of tungsten particles is added to the silicone rubber as a fluid. Further, a predetermined amount of glass microballoon is added. After the addition, the silicone rubber is sufficiently stirred. In this case, for example, ultrasonic vibration may be applied together with stirring.
[0033]
In S102, a defoaming process is performed to expel bubbles taken in the composite material created in S101 under a vacuum environment. Incidentally, when the step S101 is performed in a vacuum, the step S102 can be omitted.
[0034]
In S103, the composite material after the defoaming treatment is cured as a thin layer under normal temperature and humidity conditions. In this case, the thickness of the thin layer is 4 mm, for example.
[0035]
In S104, after the hardening process in S103, the supernatant layer in the composite material solidified as a thin layer is removed using, for example, a cutter. As a result, parts that are difficult to use as a complex are removed. In this case, the thickness of the supernatant layer to be removed is 1 mm, for example. In addition, what is necessary is just to determine suitably about said hardening conditions, the removal conditions of a supernatant layer, etc. according to the composition of a composite_body | complex or the material used for it.
[0036]
In S105, the composite material from which the supernatant layer has been removed is applied to a pulverizer, and a pulverization process is performed. Here, the particle size of the powder obtained by the pulverization is preferably, for example, 50 to 250 μm. In order to make the particle diameters more uniform, it is desirable to perform a sieving process using a sieve or the like in S106. Through the above steps, the composite 24 shown in FIG. 1 is manufactured as a powder.
[0037]
Next, in FIG. 4, a main agent as an epoxy resin and a curing agent are mixed in advance and sufficiently stirred. Then, a predetermined amount of the powder produced in the step shown in FIG. 3 is added to the epoxy resin as the fluid and sufficiently stirred. Incidentally, when a lead array is provided in the backing, the lead array can be embedded at the same time in the step S201.
[0038]
In S202, the material created in S201 is placed in a vacuum and the defoaming process is performed in the same manner as described above. Of course, when the process of S201 is performed in a vacuum, the process of S202 can be omitted. In S203, the material after the defoaming treatment is allowed to stand for a predetermined time (for example, 5 hours) at a constant high temperature such as 80 ° C., thereby curing the material. In step S204, the cured material is subjected to outer shape processing and finished in a desired shape. As a result, the backing 10 shown in FIG. 1 is created.
[0039]
As described above, according to the present embodiment, there is an advantage that the acoustic properties such as the acoustic impedance and the attenuation characteristic can be made uniform in the backing 10 and the backing can be easily created with reproducibility. Further, there is an advantage that it can be easily changed so as to be able to cope with a wide range of required acoustic impedances while substantially maintaining the damping coefficient of the backing.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the acoustic properties of the backing can be improved. Further, there is an advantage that a backing having uniform acoustic properties can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a backing according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view showing an example of each material.
FIG. 3 is a flowchart showing a manufacturing process of a composite.
FIG. 4 is a flowchart showing a manufacturing process of a backing.
[Explanation of symbols]
10 backing, 12 array transducer, 18 matching layer, 22 matrix, 24 composite, 26 substrate (first material), 28 particles (second material), 30 particles (third material).

Claims (17)

超音波振動子の後方に設けられ、超音波振動子から後方に放射された超音波を減衰する超音波探触子用バッキングであって、
母材と、
前記母材中に混入された複数の複合体と、
を含み、
前記各複合体は、
第1音響インピーダンスを有する基材としての第1材料と、
前記第1材料に入れられた材料であって、前記第1材料とは異なり、第2音響インピーダンスを有する第2材料と、
前記第1材料に入れられた材料であって、前記第1材料とは異なり、第3音響インピーダンスを有する第3材料と、
を含み、
前記第2音響インピーダンス及び前記第3音響インピーダンスはそれぞれ前記第1音響インピーダンスと異なることを特徴とする超音波探触子用バッキング。
An ultrasonic probe backing that is provided behind the ultrasonic transducer and attenuates the ultrasonic wave radiated backward from the ultrasonic transducer,
With the base material,
A plurality of composites mixed in the base material;
Including
Each of the complexes is
A first material as a substrate having a first acoustic impedance;
A material contained in the first material, unlike the first material , a second material having a second acoustic impedance;
A material contained in the first material, unlike the first material , a third material having a third acoustic impedance;
Only including,
The backing for an ultrasonic probe, wherein the second acoustic impedance and the third acoustic impedance are different from the first acoustic impedance .
請求項記載のバッキングにおいて、
前記第2音響インピーダンスは前記第1音響インピーダンスよりも高く、
前記第3音響インピーダンスは前記第1音響インピーダンスよりも低いことを特徴とする超音波探触子用バッキング。
The backing of claim 1 ,
The second acoustic impedance is higher than the first acoustic impedance;
The backing for an ultrasonic probe, wherein the third acoustic impedance is lower than the first acoustic impedance.
請求項1記載のバッキングにおいて、
前記第2材料の単位体積当たりの重量と前記第3材料の単位体積当たりの重量とが異なることを特徴とする超音波探触子用バッキング。
The backing of claim 1,
The backing for an ultrasonic probe, wherein the weight per unit volume of the second material is different from the weight per unit volume of the third material.
請求項記載のバッキングにおいて、
前記第2材料の単位体積当たりの重量は前記第3材料の単位体積当たりの重量よりも大きいことを特徴とする超音波探触子用バッキング。
The backing of claim 3 ,
The backing for an ultrasonic probe, wherein the weight per unit volume of the second material is larger than the weight per unit volume of the third material.
請求項1記載のバッキングにおいて、
前記第2材料は、タングステン及びタンタルの少なくとも一方の成分をもって組成されたことを特徴とする超音波探触子用バッキング。
The backing of claim 1,
The backing for an ultrasonic probe, wherein the second material is composed of at least one component of tungsten and tantalum.
請求項1記載のバッキングにおいて、
前記第3材料は、微小中空体構造を有することを特徴とする超音波探触子用バッキング。
The backing of claim 1,
The backing for an ultrasonic probe, wherein the third material has a micro hollow body structure.
請求項1記載のバッキングにおいて、
前記母材は絶縁性を有する材料によって構成されたことを特徴とする超音波探触子用バッキング。
The backing of claim 1,
The backing for an ultrasonic probe, wherein the base material is made of an insulating material.
請求項1記載のバッキングにおいて、
前記第1材料は絶縁性を有する材料によって構成されたことを特徴とする超音波探触子用バッキング。
The backing of claim 1,
The backing for an ultrasonic probe, wherein the first material is made of an insulating material.
請求項1記載のバッキングにおいて、
前記母材と前記第1材料は同一材料で構成されたことを特徴とする超音波探触子用バッキング。
The backing of claim 1,
The backing for an ultrasonic probe, wherein the base material and the first material are made of the same material.
超音波振動子の後方に設けられ、超音波振動子から後方に放射された超音波を減衰する超音波探触子用バッキングであって、An ultrasonic probe backing that is provided behind the ultrasonic transducer and attenuates the ultrasonic wave radiated backward from the ultrasonic transducer,
母材と、With the base material,
前記母材中に混入された複数の複合体と、A plurality of composites mixed in the base material;
を含み、Including
前記各複合体は、Each of the complexes is
第1音響インピーダンスを有する基材としての第1材料と、A first material as a substrate having a first acoustic impedance;
前記第1材料に入れられた材料であって、前記第1材料とは異なり、第2音響インピーダンスを有する第2材料と、A material contained in the first material, unlike the first material, a second material having a second acoustic impedance;
前記第1材料に入れられた材料であって、前記第1材料とは異なり、第3音響インピーA material contained in the first material, different from the first material; ダンスを有する第3材料と、A third material having a dance;
を含み、Including
前記第2材料の単位体積当たりの重量と前記第3材料の単位体積当たりの重量とが異なることを特徴とする超音波探触子用バッキング。The backing for an ultrasonic probe, wherein the weight per unit volume of the second material is different from the weight per unit volume of the third material.
超音波振動子の後方に設けられ、超音波振動子から後方に放射された超音波を減衰する超音波探触子用バッキングであって、An ultrasonic probe backing that is provided behind the ultrasonic transducer and attenuates the ultrasonic wave radiated backward from the ultrasonic transducer,
母材と、With the base material,
前記母材中に混入された複数の複合体と、A plurality of composites mixed in the base material;
を含み、Including
前記各複合体は、Each of the complexes is
第1音響インピーダンスを有する基材としての第1材料と、A first material as a substrate having a first acoustic impedance;
前記第1材料に入れられた材料であって、第2音響インピーダンスを有する第2材料と、A material contained in the first material, the second material having a second acoustic impedance;
前記第1材料に入れられた材料であって、第3音響インピーダンスを有する第3材料と、A material contained in the first material, the third material having a third acoustic impedance;
を含み、Including
前記複合体の単位体積当たりの重量が前記母材の単位体積当たりの重量に相当することを特徴とする超音波探触子用バッキング。A backing for an ultrasonic probe, wherein a weight per unit volume of the composite corresponds to a weight per unit volume of the base material.
超音波振動子の後方に設けられ、超音波振動子から後方に放射された超音波を減衰する超音波探触子用バッキングにおいて、
母材と、
前記母材中に均一的に分散混入された複数の複合体と、
を含み、
前記各複合体が、基材と、前記基材とは別の材料で構成され、音響インピーダンス及び単位体積当たりの重量の両方が互いに異なる複数種類の粒子と、を含むことを特徴とする超音波探触子用バッキング。
In the backing for an ultrasonic probe that is provided behind the ultrasonic transducer and attenuates the ultrasonic wave emitted backward from the ultrasonic transducer,
With the base material,
A plurality of composites uniformly dispersed and mixed in the base material;
Including
Each of the composites includes a base material and a plurality of types of particles that are made of a material different from the base material and have different acoustic impedance and weight per unit volume. Backing for the probe.
超音波探触子用バッキングの製造方法において、
複数の複合体を製造する前工程と、
母材に対して前記複数の複合体を混入することにより前記バッキングを製造する後工程と、
を含み、
前記前工程は、
流動性ある第1材料に対して第2材料及び第3材料を添加する添加工程と、
前記第2材料及び前記第3材料が添加された第1材料を硬化させて原複合材料を生成する硬化工程と、
前記原複合材料を粉砕して前記複数の複合体を生成する粉砕工程と、
を含むことを特徴とする超音波探触子用バッキングの製造方法。
In the manufacturing method of the backing for an ultrasonic probe,
A pre-process for producing a plurality of composites;
A post-process for producing the backing by mixing the plurality of composites with a base material;
Including
The pre-process includes
An addition step of adding the second material and the third material to the fluid first material;
A curing step of curing the first material to which the second material and the third material are added to produce an original composite material;
Crushing step of crushing the raw composite material to produce the plurality of composites;
The manufacturing method of the backing for ultrasonic probes characterized by including these.
請求項13記載の方法において、
前記原複合材料の硬化後にその上層を除去する除去工程を含み、
前記上層が除去された原複合材料が前記粉砕工程において粉砕されることを特徴とする超音波探触子用バッキングの製造方法。
14. The method of claim 13, wherein
A removal step of removing the upper layer after curing of the raw composite material,
A method of manufacturing a backing for an ultrasonic probe, wherein the raw composite material from which the upper layer has been removed is pulverized in the pulverizing step.
請求項13記載の方法において、
前記粉砕によって生成された複数の複合体の内で所定範囲の大きさを有するものを選別する選別工程を含み、
前記後工程では、前記選別工程で選別された複数の複合体が利用されることを特徴とする超音波探触子用バッキングの製造方法。
14. The method of claim 13, wherein
Including a sorting step of sorting out a plurality of composites generated by the pulverization having a predetermined range of size,
In the post-process, a plurality of composites selected in the selection process are used. A method for manufacturing an ultrasonic probe backing.
請求項13記載の方法において、
前記第1材料の単位体積当たりの重量よりも前記第2材料の単位体積当たりの重量の方が大きく、
前記第1材料の単位体積当たりの重量よりも前記第3材料の単位体積当たりの重量の方が小さいことを特徴とする超音波探触子用バッキングの製造方法。
14. The method of claim 13, wherein
The weight per unit volume of the second material is greater than the weight per unit volume of the first material;
A method for manufacturing a backing for an ultrasonic probe, wherein the weight per unit volume of the third material is smaller than the weight per unit volume of the first material.
請求項13記載の方法において、
前記第1材料の音響インピーダンスよりも前記第2材料の音響インピーダンスの方が高く、
前記第1材料の音響インピーダンスよりも前記第3材料の音響インピーダンスの方が低いことを特徴とする超音波探触子用バッキングの製造方法。
14. The method of claim 13, wherein
The acoustic impedance of the second material is higher than the acoustic impedance of the first material,
A method for manufacturing a backing for an ultrasonic probe, wherein the acoustic impedance of the third material is lower than the acoustic impedance of the first material.
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JP5741432B2 (en) * 2009-06-08 2015-07-01 コニカミノルタ株式会社 Ultrasonic probe
JP5488036B2 (en) * 2010-02-23 2014-05-14 コニカミノルタ株式会社 Ultrasonic probe backing material, ultrasonic probe using the same, and ultrasonic medical diagnostic imaging apparatus
JP5545056B2 (en) * 2010-06-16 2014-07-09 コニカミノルタ株式会社 Ultrasonic probe backing material, ultrasonic probe using the same, and ultrasonic medical diagnostic imaging apparatus
CN102338777A (en) * 2010-07-15 2012-02-01 广州多浦乐电子科技有限公司 High heat conduction and high attenuation backing material for ultrasonic phased array probe and manufacturing method thereof
JP5672823B2 (en) * 2010-07-30 2015-02-18 コニカミノルタ株式会社 Ultrasonic probe backing material, ultrasonic probe using the same, and ultrasonic medical diagnostic imaging apparatus
KR101753492B1 (en) * 2015-12-02 2017-07-04 동국대학교 산학협력단 The ultrasonic transducer having backing layer comprising materials having different acoustic impedances and method for manufacturing thereof
CN115138547A (en) * 2022-06-30 2022-10-04 中国工程物理研究院电子工程研究所 Piezoelectric micromechanical ultrasonic transducer back lining material, preparation method and filling method

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