JPS60186894A - 水中音響無反射吸収材 - Google Patents

水中音響無反射吸収材

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JPS60186894A
JPS60186894A JP59042183A JP4218384A JPS60186894A JP S60186894 A JPS60186894 A JP S60186894A JP 59042183 A JP59042183 A JP 59042183A JP 4218384 A JP4218384 A JP 4218384A JP S60186894 A JPS60186894 A JP S60186894A
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silicone rubber
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acoustic
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下城 茂夫
智 斉藤
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、水中にJ5いて畠臂を反則スることなく吸収
する吸収材に関し、特に客響インピーダンスが水と等し
いシリコーンゴムからなることを特徴とりる上記の音冑
無反射吸収材に関づ゛る。
[発明の技術的背景] 超音波診断装置などにおいては、超音波トランスジュー
サにより電気信号を超音波に変換してその超音波を生体
内に発射するとともに、生体内から反射してきた超音波
を再び電気信号に変換して、生体内からの情報を得てい
る。 このような1〜ランスジユーサのうち、孔線診断
用1〜ランスジューサなどは、第1図概念図に示すよう
に、水槽中に1〜ランスジユーサ1を配置して、同じく
水槽中の被験体2に向りて超音波3を発射しつつ、その
発側方向3と直角の方向4に1〜ランスジユーサを移動
させながら超音波の送受を行うものである。
水温は通常、被験者に不快感を与えないため、および測
定を一定条件で行うために、通常25〜40℃、特に3
8℃イ」近の一定温度に設定される。
[背景技術の問題点] このにうな水槽中の超音波検診の場合、水槽5が十分に
大きければ問題がないが、そうでないとぎは、被験体か
らの反射音波だけでなく、水槽の内壁からの反射音波も
生ずるので、これがQ gの原因となる。 さらに超音
波による検診を行う場合には使用される水槽の大ぎさに
限界があり、壁面の反射があるので前述の雑音の問題が
発生する。
このため、水槽の内壁には音響吸収材を装着して、水槽
内壁による敗乱昌波を防止している。
しかし、従来出限の音響吸収材は、第2図の水槽内壁近
傍の部分拡大口(第1図の破線で凹んだ部分)に示ずJ
、うに、水6の中から水−音響吸収材の境界面7を通っ
て音響吸収材8を透過した音波9の吸収減貞率はたしか
に大きいが、境界面7から直接水中に反則づる@波10
が非常に大きいため、雑音を生ずるという問題は解決さ
れていない。
囚に、水槽の内壁面7′ (音響吸収材−水(a内壁の
境界面)にお〔ブる及躬波9′も問題になるが、これは
再び音響吸収材8の層を通るので減衰して小さくなる。
 これに比べると前述の水−@費吸収拐の境界面7によ
る反則音波10の影響が特に大きな問題であって、その
対策がこの種のトランスジュー1)を用いるうえで課題
となっている。
[発明の目的] 本発明は、上記のような課題を解決J゛るために、シリ
コーンゴム中に配合する充填剤の種類と量を制御するこ
とにより、測定湿度にお1ノる’11 <”Jインピー
ダンスが水に等しい加硫シリコーンゴムを得て、これを
音響吸収材として用いることにより、水−音響吸収材の
境界面にお(プる音波の反射率を極度に低減さけ、水槽
内壁による音波の散乱を防止するものである。
[発明の概要] 音響インピーダンス2は、次式のごとく、その材料の中
の音速V[m/S](音速■は物質により固有である)
と材料の密度ρ[ltc+/Ill 31との積で示さ
れる。
Z冨■×ρ 水の音響インピーダンスZmは20〜40℃で1.48
〜1.52 XIO’ [kg/m 2− S ]と温
度の上昇とともに上昇刃−る一方、一般の高分子材料の
音響インピーダンスは温度の上昇とともに低下するので
、水と高分子音響吸収材の音響インピーダンスをづべて
の使用温度範囲で一致ざゼることは困難である。 また
ポリスチレン、ナイロン樹脂のようなプラスチックおよ
びブチルゴム、フッ素ゴムのような一般の有機ゴムにお
ける音速Vは1.500〜1.900m/ Sと、水中
の音速v、よりはるかに速いので、これらをベースに用
いて水に近い音響インピーダンスの吸収材を得ることが
不可能である。これに対し、■が970〜980m/ 
sと他のプラスチックや有機ゴムに比べて非常に低い音
速を与えるポリジメチルシロキサンをベースポリマーに
選び、これにシリカを充填剤として配合することにより
、水と等しい音響インピーダンスのものを得ることがで
きる。
本発明者らは、このような材料を用いて音波の反射につ
いて調査した結果、水と音響吸収材の音響インピーダン
スの差が±0.03 x106[kg/m2 ・61以
内、すなわち使用温度に応じて音響吸収材の音響インピ
ーダンスが20℃のとき1.45〜1.51 x10’
 [kg/ m 2 ・S]、または40℃のとき1.
49〜1.55 x106[ko/m 2− sコの範
囲のものであれば、本発明の目的である音波の反則の少
ない水中音響吸収材を得ることができることを見出して
、本発明をなすに至った。
すなわち本発明は、20〜40℃の間のひとつの温度に
(15ける音響インピーダンスが1.45〜1.55x
106[kg/m ’ ・S]である充填剤人シリコー
ンゴムからなることを特徴とする水中音響無反射吸収材
でおる。
このようなシリコーンゴムは、有機基の大部分ないし全
部がメチル基であるポリジオルガノシロキサンをペース
ポリマーとし、無機質充填剤を配合して、適当な方法で
硬化(加硫)することにより、ゴム状弾性体を形成する
。 すなわち、ミラブル型シリコーンゴムは、ケイ素原
子に結合する少量のビニル基と残余のメチル基をもち平
均重合度がi 、 oooを超えるポリジオルガノシロ
キサンを、有機過酸化物の作用により、またはポリオル
ガノハイドロジエンシロキサンと白金系触媒の存在下に
反応することにより硬化する。 また、液状シリコーン
ゴムは、分子末端に反応基をもつ平均重合度が100〜
1. (+00のポリジオルガノシロキサンを、架橋剤
および触媒の存在下で常温ないし加熱によって硬化する
もので、その硬化機構により付加型および縮合型に大別
される。 本発明おいては、これらのシリコーンゴムの
いずれのタイプのものも使用可能である。
シリコーンゴムに充填して音響インピーダンスを調整J
−るための充填剤としては、煙霧質シリカ、沈澱シリカ
、粉砕石英、溶融シリカなどのシリカのほか、ケイ藻土
、炭酸カルシウムなどが挙げられるが、加硫したシリコ
ーンゴムに必要な機械的性質と水中にd3ける安定した
特性を付与するためには微粉末シリカが好ましく、その
中でも、所望する音響インピーダンスを得るのに必要な
充填量を得るために、平均粒径0.5〜20μmの微粉
末シリカが適している。 これより小さい粒径のものぐ
は、所望するffl Wインピーダンスを得るために必
要な量を配合することができず、これより大きい粒径の
ものはゴムの表面が荒れ、また十分な機械的強度が得ら
れない。 このような微粉末シリカとしては、粉砕石英
、溶融シリカのものなどが挙げられる。 シリコーンゴ
ム中に配合する微粉末シリカの配合儀は、シリコーンゴ
ム中53〜65重量%が適しており、これはポリジメチ
ルシロキサンおよび上記の粒径の微粉末シリカのそれぞ
れの比重から換算して、はぼ30〜42容呈%となる。
前述のベースポリマーと充填剤とは、必要に応じて加工
助剤その他の添加剤とともに第一段階の混線をしておき
、次に硬化機構に応じて架橋剤、触媒などを配合して十
分に混和し、シート状に成形して、常温ないし必要な温
度の加熱によりゴム状弾性体を得ることができる。 そ
の混和に際して、架橋剤または触媒は、その一方を第一
段階の混線の際に加えておくこともある。 またシート
は、上記のように所望の寸法に直接成形、加硫してもよ
いが、加硫後所望の寸法に切取ってもよく、そのように
して得られたシリコーンゴムシー1−を音響吸収材8と
して水槽5の内壁に装着することにより、本発明の目的
を達することができる。
[発明の実施例] 以下、本発明を実施例によって説明する。 実施例およ
び比較例中、部はいずれも重量部を表わす。 また反射
波の大きさは、完全反射体である金属板と比較したdB
値で表わす。
実施例 1 ケイ素原子に結合した有機基のうち0.1モル%がビニ
ル基で残余がメチル基である平均重合度5.500のポ
リジオルガノシロキサン100部に、平均粒径3μmの
粉砕石英160部を二本ロールによって十分に混練して
、ベースコンパウンドを得た。
このベースコンパウンド100部をとり、2,5−ジメ
チル−2,5−ジーし一ブチルペルオキシヘキサン0.
3部を添加してざらに混練し、深さ10mmの金型に入
れて170℃で30分間プレス成形し、さらに200℃
で4時間加熱することにより、加硫シリコーンゴムシー
トを得た。 このシリコーンゴム中の充填剤の拒は重量
比で61.5%、38℃における密度は1.60であっ
た。
このシリコーンゴムの38℃における音響インピーダン
スを測定したところ、1.51 X10’ [kg/1
112 ・S]であった。
このシリコーンゴムを水15の内壁に装着して音響吸収
材7とした。 この水槽に水6を満たし、トランスジュ
ー+l−1をその中に置き、温度を38℃に設定して周
波数5M1−1zの超音波を発生けしめ。
その反射波の大きさを測定したところ、−50dBであ
った。
実施例 2 両末端のケイ素原子に結合した水酸基をもち、25℃に
おける粘度が10,000cPのポリジメチルシロキサ
2100部に、平均粒径1μmの粉砕石英130部を配
合して十分に混合してベースコンパウンドを得た。 こ
のベースコンパウンド100部をビーカーにとって、架
橋剤としてエチルシリケートの部分縮合物1.1部、触
媒として水酸化ジメチルスズモノオレエート 0,1部
を添加して混合し、ガラスの真空容器中で脱泡したもの
を深さ10mmの金型に注入し、1昼夜室温で放置して
取出し、さらに2昼夜放置して完全に硬化させてシリコ
ーンゴムシートを得た。 充填剤の重量比は56.5%
25℃における密度は1.50であった。
このシリコーンゴムを用いて、実施例1と同様の実験を
行ったところ、25℃において、音響インピーダンスは
i、50 X106[k(1部m 2− S ] 、反
射波の大きさは−38dBであった。
比較例 ] 実施例1で用いたものと同様のポリジオルガノシロキサ
ン100部に、ポリジメチルシロキサンで焼付処理を行
って疎水化した平均粒径25μmの煙霧質シリカ47部
、平均粒径15μmのケイ藻土24部、平均粒径1μm
の粉砕石英40部、および両末端がメトキシ基で閉塞さ
れた平均重合度18のポリメチルフェニルシロキサン4
部を配合して混練し、ベースコンパウンドを得た。 こ
のベースコンパウンドを、実施例1と同様の方法で加硫
して、加硫ゴムシートを得た。 このシリコーンゴム中
の充填剤の堡は重量比で48.4%、38℃における密
度は1.39であった。
このシリコーンゴムを用いて実施例1と同様の実験を行
ったところ、38℃における音響インピーダンスは1.
37×106[kg/l112 ・Sl、反射波の大ぎ
さは一23dBであった。
実施例 3 平均粒径2μmの粉砕石英を用い、その配合量を第1表
のように変化させたほかは実施例1と同様にして、シリ
コーンゴムシートΔ〜Eを得た。
ただし、AおよびEは比較例試料である。 これらの試
料について、25℃、35℃および40℃における密度
、音響インピーダンス、および反射波の大きさをそれぞ
れ測定した。 試料CおよびDについては、さらに38
℃においても上記特性の測定を行った。 これらの結果
を第1表に示す。 第1表から明らかなように、試料B
は25℃、Cは35℃および38℃、Dは35〜40℃
において、反射防止剤として用いるのに適している。
第1表 [発明の効果コ 本発明により、実用的な温度にa3いて水と等しい音響
インピーダンス1.46へ・1.55 X 106[k
り/LI12 ・Slの値をもつシリコーンゴムを容易
に得ることができる。 これにより、水槽内壁などに散
乱する超音波の反射量を大幅に低減することができ、乳
腺などの診断に用いる超音波装置の水槽内壁に用いて有
効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は孔線診断用プローブのスキャンの概念図、第2
図は音響吸収材が貼られた水槽内壁部の断面図である。 1・・・超音波トランスジューサ、 2・・・被験体、
5・・・水槽、 8・・・音響吸収材、 9’、10・
・・反射音波。 特許出願人 東芝シリコーン株式会社 同 東京2浦電気 株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 120〜40℃の間のひとつの温度にお【ノる音響イン
    ピーダンスが1.45〜1.55 X 10G[kg/
    m2・S]である充填剤人シリコーンゴムからなること
    を特徴とする水中音響無反射吸収材。 2 シリコーンゴムの充填剤として、平均粒径0.5〜
    20μn1のシリカがシリコーンゴム953〜65重量
    %充填されていることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の水中音響無反射吸収材。
JP59042183A 1984-03-07 1984-03-07 水中音響無反射吸収材 Granted JPS60186894A (ja)

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JPH0451034B2 JPH0451034B2 (ja) 1992-08-17

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5573250A (en) * 1978-11-30 1980-06-02 Tokyo Shibaura Electric Co Fantom for ultrasoniccwave diagnosis device performance test
JPS58216294A (ja) * 1982-06-10 1983-12-15 松下電器産業株式会社 音響レンズ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5573250A (en) * 1978-11-30 1980-06-02 Tokyo Shibaura Electric Co Fantom for ultrasoniccwave diagnosis device performance test
JPS58216294A (ja) * 1982-06-10 1983-12-15 松下電器産業株式会社 音響レンズ

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