JPS60207649A - 超音波映像装置 - Google Patents

超音波映像装置

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JPS60207649A
JPS60207649A JP6285084A JP6285084A JPS60207649A JP S60207649 A JPS60207649 A JP S60207649A JP 6285084 A JP6285084 A JP 6285084A JP 6285084 A JP6285084 A JP 6285084A JP S60207649 A JPS60207649 A JP S60207649A
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JP
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absorbing material
ultrasonic
acoustic
water tank
water
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JP6285084A
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智 斎藤
下城 茂夫
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Toshiba Corp
Momentive Performance Materials Japan LLC
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Toshiba Corp
Toshiba Silicone Co Ltd
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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] 本発明は超音波トランスジュー勺と被検体との間に音響
媒体としての水を介在させて超音波の送受波を行う超音
波診断装置に関する。
[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。このようなトランスジューサのうち、乳腺診断用ト
ランスジユーザなどは、第1図概念図に示すように、水
槽中にトランスジューサ1を配置して、同じく水槽中の
被検体2に向けて超音波3を発射しつつ、その発射方向
3と直角の方向4にトランスジュ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、被検者に
不快感を与えないため、及び測定を一定条件で行うため
に、通常20〜40℃、特に38℃付近の一定温度に設
定される。
[背景技術の問題点] このような水槽中の超音波検診の場合、水槽5が十分に
大きければ問題ないが、そうでないときは、被検体から
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、これが雑音の原因となる。さらに超音波によ
る検診を行う場合には使用される。水槽の大きさには限
界があり、壁面の反射があるので、前述の雑音の問題が
特に大きい。
このため、水槽の内壁には音響吸収材を装着して、水槽
内壁による散乱音波を防止している。しかし、従来市販
の音響吸収材は、第2図の水槽内壁近傍の部分拡大図に
示すように、水6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の吸収減衰率はたしか
に大きいが、境界面7から直接水中に反射する音波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。因に、水槽の内壁面7−(套管吸収材−水
槽内壁の境界面)における反射波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−音響吸収材の境界面7
による反射音波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サを用いるうえで課
題となっている。
[発明の目的] 本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、水と音
響吸収材の境界面における反射音波の発生を押えて散乱
音波による雑音を除去し、超音波画像の画質の向上を図
ることができる超音波診断装置を提供することを目的と
するものである。
[発明の概要] 上記目的を達成するための本発明の概要は、水槽内に超
音波トランスジューサを配置して被検体に対する超音波
の送受波を行う超音波診断装置において、20℃〜40
℃の間のひとつの温度における音響インピーダンスが1
.45〜1.55X106 [K9/−nt−5]であ
る充填剤人シリコーンゴムから成る音響吸収材を、前記
水槽の内壁面に装着したことを特徴とするものである。
[発明の実施例] 以下、本発明の詳細を乳腺診断装置の一実施例に基づい
て説明する。第3図は内部に超音波トランスジューサを
配置した水槽の断面図、第4図は超音波トランスジュー
サの走査機構を示す概略斜視図、第5図は超音波診断装
置のブロック図、第6図は水槽の壁面を示づ断面図であ
る。第3図において、水槽11は内部に音響媒体たる水
を収容している。この水槽11は、下端に送水管12を
連結してポンプ13の作用により送水可能となっている
。また、この水槽11の上部には窓部11aが形成され
、この窓部11aには被検体と当接するシリコーンゴム
等で形成されたカップラー膜14が配置されている。そ
して、前記ポンプ13の作用により送水管12を介して
補給される水は、前記カップラー膜14が外側に膨らむ
程度に調整されている。尚、この水槽11内の水温は、
図示しない水温調整装置によって所定の水温例えば人体
の診断の場合には体温とほぼ同じ温度として38℃付近
に調整されている。前記カップラー!1114と対向す
る水槽11内の低部には、ガイド部16によって支持さ
れて図示六方向に移動可能な超高波トランスジューサ1
5が配置されている。この超音波トランスジューサ15
は音響媒体たる水及び前記カップラー膜14を介して被
検体に対して超音波の送受波を行うものである。超音波
トランスジューサ15は、第4図に示すように、前記ガ
イド部16に取着された2本のガイドレール17.17
に挿通支持され、図示しない駆動装置によって前記ガイ
ドレール17.17に沿って走査移動されるようになっ
ている。尚、18で示すものは超音波トランスジューサ
15の信号引き出し線である。この超音波トランスジュ
ーサ15を含めて、第5図に示す各構成部材より超音波
診断装置が構成されている。即ち、超音波トランスジュ
ーサ15を駆動し、且つ受信信号を伝送する送信回路2
1.受信回路23と、送受信の際の遅延時間の設定等の
制御を行う送信制御回路20.受信制御回路22と、受
信信号に対して加算処理、1og変換、フィルタ処理等
を行う信号処理回路24と、この信号をA/D変換し−
C記憶する記憶回路25と、記憶回路25から読み出さ
れる信号をD/A変換して映像信号に処理しこれを表示
する画像表示系26と、記憶回路25から読み出される
信号に対してCモード変換や開口合成等の演算 −処理
をして表示に供する演算回路2゛7とから成っている。
次に、前記水槽11の内壁面に装着された音響吸収材3
0について説明する。音響吸収材30は、第3図に示す
ように水槽11の内壁面全域に装着されている。この音
響吸収材30は、音響媒体たる水と音響吸収材の音響イ
ンピーダンスの差が±0.03xlO’ [Ny/TI
t−s1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
X106[/(y/Tl1−s]または40℃のとき1
.49〜1゜55X106 [N5F/yd−81の範
囲の充填剤人シリコーンゴムが用いられる。特に、人体
の診断に際しては診断温度である35℃〜40℃の範囲
で音響インピーダンスZ=1.50〜1.55X106
 [Kg/Td−81程度の音響吸収材30が適用され
るのが好ましい。
このようなシリコーンゴムは、右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リ−ンをベー
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1.000を越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ともに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
.000のポリジオルガノシロキサンを、架橋剤及び触
媒の存在下で常温乃至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及び縮合型に大別される。本発
明においては、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 ところで、水の音響インピーダンスZwは20〜40℃
で1.48〜1.52x106 [Ky/尻・S]と温
度の上昇とともに上昇する一方、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。そこ
で、シリコーンゴムにシリカ系充填剤を充填して音響イ
ンピーダンスを調整している。このシリカ系充填剤とし
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
的性質と水中にお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では、所望する音響インピー
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量
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及び上記の粒径の微粉末
シリカのそれぞれの比重から換篩して、はぼ30〜42
容量%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
助剤その伯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、常温乃至必要な温度
の加熱によりゴム状弾性体を得ことができる。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1法に直接成形、加硫してもよいが、加
硫後所望寸法に切取ってもよく、そのようにして得られ
たシリコーンゴムを名菅吸収材30として水槽11の内
壁に装着する。この音響吸収材30を水槽11の内壁に
装着する一例として、第6図に示すように水槽11の内
壁面に凹状の切欠部11bを複数段【ノ、この切欠部1
1bに密嵌する突起部30aを音響吸収材30に設ける
ようにしでもよい。尚、図示31で示すものは、内壁面
と音響吸収材30との境界面である。
以上のように構成された装置の作用について説明する。
乳腺等の被検体をカップラーII!14上に密着して配
置し、超音波トランスジューサを駆動して被検体に対す
る超音波の送受波を行うと共に、超音波トランスジュー
サ15を水平方向に走査することによって超音波画像情
報を収集する。この際、超音波トランスジューサより発
射される超音波は拡がりをもつため、被検体のみならず
水槽11にも達して反射することになる。ここで、水槽
11に達して反射される超音波には2種類のものがあり
、その1つは第6図に示す音響吸収材3゜の表面で反射
する反射波32であり、他のものは音響吸収材30を透
過して境界面31で反射する反射波33である。反射波
33については、音響吸収材30中を往復覆るので、再
び水中に反射してくるものはごくわずかである。ここで
、音響吸収材30の表面における音圧反射率Rは、音響
吸収材30の音響インピーダンスを2とし、水の音響イ
ンピーダンスをZwとすると、 で表わされる。例えば、水温38℃における水の音響イ
ンピーダンスハZw = 1 、50X 106[Kg
/7It−5]トスレバ、R=−40dBとなる。
従って、反射波32もわずかなものとなり超音波トラン
スジューサに入る雑音も極めて低減される。
また、一方音響吸収材30の吸収減衰率を1.0d B
 / 1nts / M Hzとし、音響吸収材30の
厚さを5#、超音波周波数を5.0MHzとすると、音
響吸収材30中を往復することにより超音波が減衰され
る率はT=−50dBとなる。従って前記反射波33も
またさらにわずかなものとなる。このように、吸収減衰
率を1 、0d B/s+/MHz程度としておけば、
所定の減衰率を得るための音響吸収材の厚さを数層程度
に押えることができる効果がある。さらに、超音波の拡
散効果を考慮すれば超音波トランスジューサ15に雑音
として受波される前記反射波32.33は極めて小さい
ものとなり、画像に対する影響はほとんど生ずることが
ない。このような音響吸収材3oの一例を挙げて説明す
る。尚、下記の説明において、部はいずれも重量部を表
ねづ。また反射波の大きさは完全反射体である金属板と
比較したデシベル値で表わす。−例として、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1
30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t−プチルベル
オキシヘキナン0.3部を添加してさらに混練し、深さ
10mmの金型に入れて170℃で30分間プレス成形
し、さらに2゜0℃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量は比重比で62%、
38℃における比重は1.60 [g/α3]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、1.51X106[/(9/′r
It−s]であった。
このシリコーンゴムを水槽11の内壁に装着して音響吸
収材30とした。この水槽に水を満たし、超音波トラン
スジューサをその中に置き、温度を38℃に設定して周
波数5MHzの超音波を発生せしめ、その反射波の大き
さを測定したところ、−50dBであった。
次に、音響吸収材30の音響インピーダンスと水槽11
内の使用水温との関係を第7図を参照して説明する。第
7図は横軸に温度t、縦軸に音響インピーダンスZをと
り、水の音響インピーダンスZwと充填剤の充填率をパ
ラメータとした音響吸収材30の音響インピーダンスZ
t 、 Z2 、 Z、とを示したものである。水の音
響インピーダンスZwは温度と共に上昇する。一方、音
響吸収材30の音響インピーダンスは温度上昇に伴い低
下するが、充填剤の充填率を高める程音響インピーダン
スが高くなでいる。第7図において、図示Z1に対応す
る音響吸収材における充填剤の充填率は最も低く、図示
Z3に対応する音響吸収材における充填剤の充填率は最
も高くなっている。従って、水槽11内の水温がt1+
 t2.j2のように異なる設定温度で診断を行う際に
は、この各水温jx、j2.tz時にお【ノる水の音響
インピーダンスZwに最も近い音響インピーダンスを有
するように、充填率を変化して音響吸収材を作成すれば
よい。ここで、シリカ系の充填剤の量を変化させた一例
を下記に示す。シリカ系の充填剤として平均粒径2μm
の粉砕石英を用い、その配合量を下記の表のように変化
させたほかは前記実施例と同様にして、シリコンゴムシ
ートA−Eを得た。
ただし、A及びE比較例試料である。これらの試料につ
いて、25℃、35℃及び40℃における密度、音響イ
ンピーダンス、及び反射波の大きさをそれぞれ測定した
。試料C及び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。
これらの結果を表に示す。表から明らかのように、試料
Bは25℃、Cは35℃及び38℃、は35〜40℃に
おいて、反射防止剤として用いるの適している。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば水と音響吸収材の
境稈面にお【プる反射音波の発生を押えて散乱音波によ
る雑音を除去し、もって超音波画像の画質の向上を図る
ことができる超音波診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は乳腺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、第3図
は本発明の一実施例を示すもので内部に超音波トランス
ジューサを配置した水槽の断面図、第4図は超音波トラ
ンスジューサの走行機構を示す概略斜視図、第5図は超
音波診断装置のブロック図、第6図は水槽の壁面を示す
断面図、第7図は充填剤の充填率をパラメータとした音
響吸収材と水との音響インピーダンスの温度特性図であ
る。 11・・・水槽、 15・・・超音波トランスジューサ
、30・・・音響吸収材。 代理人 弁理士 三 澤 正 義 第 1 図 第 2 図 弔 5 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)水槽内に超音波トランスジューサを配置して被検
    体に対する超音波の送受波を行う超音波診断装置におい
    て、20℃〜40℃の間のひとつの温度における音響イ
    ンピーダンスが1.45〜1゜55×106 [Kg/
    ゴ・S]である充填剤人シリコーンゴムから成る音響吸
    収材を、前記水槽の内壁面に装着したことを特徴とする
    超音波診断装置。
  2. (2) 音響吸収材は、平均粒径0.5〜20μmのシ
    リカがシリコーンゴム中53〜65重間%充填されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の超音
    波診断装置。
  3. (3) 音響吸収材は、超音波の吸収減衰率が1.0d
    B/mm/MHz程度である特許請求の範囲第1項又は
    第2項に記載の超音波診断装置。
JP6285084A 1984-03-30 1984-03-30 超音波映像装置 Granted JPS60207649A (ja)

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