JPS6243640B2 - - Google Patents
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- JPS6243640B2 JPS6243640B2 JP17285980A JP17285980A JPS6243640B2 JP S6243640 B2 JPS6243640 B2 JP S6243640B2 JP 17285980 A JP17285980 A JP 17285980A JP 17285980 A JP17285980 A JP 17285980A JP S6243640 B2 JPS6243640 B2 JP S6243640B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/002—Devices for damping, suppressing, obstructing or conducting sound in acoustic devices
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超音波診断装置に用いられる超音波探
触子に関するものであり、送、受信感度を殆んど
低下させずに、不要振動を制御し、Ｓ／Ｎ比を向
上させ、広い信号のダイナミツクレンジを得るこ
とのできる超音波探触子を提供することを目的と
する。
触子に関するものであり、送、受信感度を殆んど
低下させずに、不要振動を制御し、Ｓ／Ｎ比を向
上させ、広い信号のダイナミツクレンジを得るこ
とのできる超音波探触子を提供することを目的と
する。
従来の超音波探触子、特に医用超音波診断装置
に用いられる探触子は、一般に第１図ａ，ｂに示
されるような構造を有している。同図は短冊状の
圧電振動子を直線上に配列した直線電子走査型超
音波探触子に用いられる一般的構造図を示す。同
図ａは圧電振動子１の上に音響整合層２，３を設
けた構成を有しており、圧電振動子の振動方向に
設けた電極４に外部から制御された電気信号を印
加することによつて、超音波５を整合層側２，３
から放射するもので、圧電振動子１の整合層２，
３と反対側には何も設けず空気負荷としている。
に用いられる探触子は、一般に第１図ａ，ｂに示
されるような構造を有している。同図は短冊状の
圧電振動子を直線上に配列した直線電子走査型超
音波探触子に用いられる一般的構造図を示す。同
図ａは圧電振動子１の上に音響整合層２，３を設
けた構成を有しており、圧電振動子の振動方向に
設けた電極４に外部から制御された電気信号を印
加することによつて、超音波５を整合層側２，３
から放射するもので、圧電振動子１の整合層２，
３と反対側には何も設けず空気負荷としている。
第１図ｂに示す探触子は、圧電振動子１の前面
には整合層２を設け、圧電振動子１の背面には吸
音体６を設けた構成を有している。この吸音体６
は一般にタングステン粉末を混合したエポキシ樹
脂やフエライトゴムなどのような比較的硬く、し
かも音波の吸収が大きいものが用いられている。
このように比較的硬い材料を用いる理由は予じめ
圧電材料を吸音体に接着した後に、短冊状に切断
するために、機械的変形の少ない吸音体材料を用
いる必要があるためである。
には整合層２を設け、圧電振動子１の背面には吸
音体６を設けた構成を有している。この吸音体６
は一般にタングステン粉末を混合したエポキシ樹
脂やフエライトゴムなどのような比較的硬く、し
かも音波の吸収が大きいものが用いられている。
このように比較的硬い材料を用いる理由は予じめ
圧電材料を吸音体に接着した後に、短冊状に切断
するために、機械的変形の少ない吸音体材料を用
いる必要があるためである。
第１図ａに示す空気負荷の探触子では、圧電振
動子１の前面に音響整合層２，３を設け、圧電振
動子１部で励振された超音波が殆んど全て被検体
内に放射されるように設計、製作されているが、
音響整合を完全になし得る材料の使用が困難なた
めに、一般には若干の音響不整合が生じ、圧電振
動子１から出た音波が被検体との境界で反射し、
残留振動として圧電振動子１が長時間振動する。
この振動は、超音波送受信装置の感度が低いとき
は問題にならないが、装置の感度が高くなると、
被検体からの反射音波の信号に重なり、受信装置
の雑音として検出され、例えば反射音波によつて
断層像を構成する場合には画面上に雑音が多く見
られることになる。
動子１の前面に音響整合層２，３を設け、圧電振
動子１部で励振された超音波が殆んど全て被検体
内に放射されるように設計、製作されているが、
音響整合を完全になし得る材料の使用が困難なた
めに、一般には若干の音響不整合が生じ、圧電振
動子１から出た音波が被検体との境界で反射し、
残留振動として圧電振動子１が長時間振動する。
この振動は、超音波送受信装置の感度が低いとき
は問題にならないが、装置の感度が高くなると、
被検体からの反射音波の信号に重なり、受信装置
の雑音として検出され、例えば反射音波によつて
断層像を構成する場合には画面上に雑音が多く見
られることになる。
一方、第１図ｂに示す吸音体を負荷とする探触
子は、送受信信号が吸音体６の方にも伝搬するた
めに感度が低下し、また吸音体６を伝つて隣接振
動子１に信号が漏れ、サイドロープの多い信号と
なつて指向性に欠ける問題を有している。吸音体
と圧電振動子とを固着する方法として、吸音体に
圧電振動子を接着して分割する方法と、分割配列
した圧電振動子上にタングステンエポキシ樹脂を
流し込んで作る方法がある。後者は前者に比して
各分割された圧電振動子と吸音体との接着性が均
一になり、特性が均一になる長所がある反面、エ
ポキシ樹脂の硬化時に歪が入り、長時間の使用の
後には圧電振動子と吸音体との間に剥離や破損、
さらに圧電振動子に結合されたリード線の断線等
の欠点を有している。
子は、送受信信号が吸音体６の方にも伝搬するた
めに感度が低下し、また吸音体６を伝つて隣接振
動子１に信号が漏れ、サイドロープの多い信号と
なつて指向性に欠ける問題を有している。吸音体
と圧電振動子とを固着する方法として、吸音体に
圧電振動子を接着して分割する方法と、分割配列
した圧電振動子上にタングステンエポキシ樹脂を
流し込んで作る方法がある。後者は前者に比して
各分割された圧電振動子と吸音体との接着性が均
一になり、特性が均一になる長所がある反面、エ
ポキシ樹脂の硬化時に歪が入り、長時間の使用の
後には圧電振動子と吸音体との間に剥離や破損、
さらに圧電振動子に結合されたリード線の断線等
の欠点を有している。
本発明は、以上の空気負荷での残留振動の欠点
と、従来の吸音体構造の感度低下、破損の欠点を
除去しうる新しい吸音体構造の超音波探触子を提
供するものであり、以下に本発明の一実施例を図
面を用いて説明する。
と、従来の吸音体構造の感度低下、破損の欠点を
除去しうる新しい吸音体構造の超音波探触子を提
供するものであり、以下に本発明の一実施例を図
面を用いて説明する。
第２図は本発明の一実施例を示す構成図であ
り、圧電振動子１１の被検体に接する側には整合
層１２，１３を設けてあり、必要に応じて更に音
響レンズ１４を設ける場合もある。圧電振動子１
１の反対側には吸音体１５を流しこみによつて形
成する。この吸音体１５はゲル状のシリコーン樹
脂やエポキシ樹脂などの樹脂を用いる。このゲル
状とは、ゾル（コロイド溶液）がゼリー状に固化
したものをいい、一般に分子量などで定量的に定
義することは困難な場合が多い。例えばシリコー
ン樹脂では、けい素（Si）に酸素（Ｏ）と有機基
（例えばメチル基―CH3、ビニル基―CH＝CH2な
ど）が結合したシリコーン主成分に対して、硬化
剤（加橋剤ともいう）を加え、有機基に硬化剤中
の水素基が付加されたりする架橋反応により、シ
リコーン主成分の分子構造を３次元的に結合させ
硬化させる。この架橋反応を中間段階で停止させ
たものが、ゲル状態であり、ゾルのように流動性
がなく、かつゴム弾性体のように硬さをJISの硬
度で表現するのでなく、針入度（JISK2808によ
る1/4インチミクロ稠度計による）で表現するこ
とが適している状態をいう。エポキシ樹脂につい
ても主成分と硬化剤とを混合して架橋反応させる
が、この架橋反応を中間段階で停止させることに
よりゲル状態が得られる。本実施例では針入度20
〜90程度が好ましいことが実験により判明してい
る。この樹脂は吸音効果が少ない場合、例えば使
用周波数で約0.5dB／mm以下の場合には吸音効果
を高めるためにタングステン粉末や酸化アルミ
ナ、シリコンカーボンなどの粉末を混入する。ま
た、この場合に全体の音響インピーダンスが約６
×105g／sec・cm2以下になるようにする。シリコ
ーン樹脂の場合、例えば信越化学工業社製の
KE104GEL（硬化後の針入度約60）やKE1052
（硬化後の針入度約65）を使用し、約10μｍ前後
の粒径の酸化アルミナを重量比で約30％混合して
使用すると、3.5MHzで超音波吸収係数は約
2dB／mmとなり音響インピーダンスも約1.2×
105g／sec・cm2となる。この場合の針入度は約40
と低下する。本実施例の場合、感度低下は空気負
荷に比べて10％程度の低いものであるが、従来の
吸音体材料に比べて約２倍以上の感度上昇とな
る。
り、圧電振動子１１の被検体に接する側には整合
層１２，１３を設けてあり、必要に応じて更に音
響レンズ１４を設ける場合もある。圧電振動子１
１の反対側には吸音体１５を流しこみによつて形
成する。この吸音体１５はゲル状のシリコーン樹
脂やエポキシ樹脂などの樹脂を用いる。このゲル
状とは、ゾル（コロイド溶液）がゼリー状に固化
したものをいい、一般に分子量などで定量的に定
義することは困難な場合が多い。例えばシリコー
ン樹脂では、けい素（Si）に酸素（Ｏ）と有機基
（例えばメチル基―CH3、ビニル基―CH＝CH2な
ど）が結合したシリコーン主成分に対して、硬化
剤（加橋剤ともいう）を加え、有機基に硬化剤中
の水素基が付加されたりする架橋反応により、シ
リコーン主成分の分子構造を３次元的に結合させ
硬化させる。この架橋反応を中間段階で停止させ
たものが、ゲル状態であり、ゾルのように流動性
がなく、かつゴム弾性体のように硬さをJISの硬
度で表現するのでなく、針入度（JISK2808によ
る1/4インチミクロ稠度計による）で表現するこ
とが適している状態をいう。エポキシ樹脂につい
ても主成分と硬化剤とを混合して架橋反応させる
が、この架橋反応を中間段階で停止させることに
よりゲル状態が得られる。本実施例では針入度20
〜90程度が好ましいことが実験により判明してい
る。この樹脂は吸音効果が少ない場合、例えば使
用周波数で約0.5dB／mm以下の場合には吸音効果
を高めるためにタングステン粉末や酸化アルミ
ナ、シリコンカーボンなどの粉末を混入する。ま
た、この場合に全体の音響インピーダンスが約６
×105g／sec・cm2以下になるようにする。シリコ
ーン樹脂の場合、例えば信越化学工業社製の
KE104GEL（硬化後の針入度約60）やKE1052
（硬化後の針入度約65）を使用し、約10μｍ前後
の粒径の酸化アルミナを重量比で約30％混合して
使用すると、3.5MHzで超音波吸収係数は約
2dB／mmとなり音響インピーダンスも約1.2×
105g／sec・cm2となる。この場合の針入度は約40
と低下する。本実施例の場合、感度低下は空気負
荷に比べて10％程度の低いものであるが、従来の
吸音体材料に比べて約２倍以上の感度上昇とな
る。
なお、吸音体１５の一方の端面は、超音波を散
乱させるため凹凸構造を有する固定板１６で支持
し、吸音体１５のゲルが大きく変位しないように
しても良い。
乱させるため凹凸構造を有する固定板１６で支持
し、吸音体１５のゲルが大きく変位しないように
しても良い。
本実施例によれば、隣接振動子へのクロストー
クは、吸音体１５がゲル状であるため機械的Ｑ値
が小さくなり、振動が伝りにくくなるので、従来
のフエライトゴム構造に比べて約1/3に減少す
る。更に空気負荷構造で問題となつた残留振動
は、吸音体１５に吸収されて空気負荷構造に比べ
更に1/10少なくなる。従つてダイナミツクレンジ
を広くすることができる。
クは、吸音体１５がゲル状であるため機械的Ｑ値
が小さくなり、振動が伝りにくくなるので、従来
のフエライトゴム構造に比べて約1/3に減少す
る。更に空気負荷構造で問題となつた残留振動
は、吸音体１５に吸収されて空気負荷構造に比べ
更に1/10少なくなる。従つてダイナミツクレンジ
を広くすることができる。
第３図は本発明の他の実施例を示す構成図であ
る。圧電振動子１１の一方の側には整合層１２，
１３および音響レンズ１４が設けられており、他
方の側にはゲル状の吸音体１５を設け、更にその
上にその他の吸音体１７が設けられている。この
場合、第１の吸音体１５と第２の吸音体１７とは
ほぼ等しい音響インピーダンスを有することが望
ましく、この境界での超音波の反射率は1/100以
下であると良い。更に吸音体１７は硬化した後に
はゲル状でなく比較的硬い材料であることが望ま
しい。これらの吸音効果は先の実施例と同様また
はそれ以上であることが望ましい。すなわち、本
実施例の構造においては、第２の吸音体１７の音
響インピーダンスの選定によつて、ゲル吸音体１
５の厚みを薄くして、感度の低下やクロストーク
を防止し、また残留振動の低減を図ることがで
き、したがつて、ゲル吸音体１５の衝激による変
位が少なくなり、より安定な信号が得られる。
る。圧電振動子１１の一方の側には整合層１２，
１３および音響レンズ１４が設けられており、他
方の側にはゲル状の吸音体１５を設け、更にその
上にその他の吸音体１７が設けられている。この
場合、第１の吸音体１５と第２の吸音体１７とは
ほぼ等しい音響インピーダンスを有することが望
ましく、この境界での超音波の反射率は1/100以
下であると良い。更に吸音体１７は硬化した後に
はゲル状でなく比較的硬い材料であることが望ま
しい。これらの吸音効果は先の実施例と同様また
はそれ以上であることが望ましい。すなわち、本
実施例の構造においては、第２の吸音体１７の音
響インピーダンスの選定によつて、ゲル吸音体１
５の厚みを薄くして、感度の低下やクロストーク
を防止し、また残留振動の低減を図ることがで
き、したがつて、ゲル吸音体１５の衝激による変
位が少なくなり、より安定な信号が得られる。
なお、両実施例共に、従来の吸音体の形成時の
ような硬化時の歪が少なく、長時間の使用におい
ても破損などの劣化が少ない。
ような硬化時の歪が少なく、長時間の使用におい
ても破損などの劣化が少ない。
以上説明したように本発明によれば、圧電振動
子の一方の側にゲル状の吸音体が設けられている
ため、空気負荷構造の探触子に生じていた残留振
動が吸音体に吸収されて低減されると共に、従来
の吸音体に比べて送受信信号が吸音体に伝搬する
ことが少なく、感度の低下、クロストークが防止
でき、また吸音体物質の硬化による破損、リード
線の断線などがなくなり、ダイナミツクレンジの
広い、長寿命の探触子が得られる。
子の一方の側にゲル状の吸音体が設けられている
ため、空気負荷構造の探触子に生じていた残留振
動が吸音体に吸収されて低減されると共に、従来
の吸音体に比べて送受信信号が吸音体に伝搬する
ことが少なく、感度の低下、クロストークが防止
でき、また吸音体物質の硬化による破損、リード
線の断線などがなくなり、ダイナミツクレンジの
広い、長寿命の探触子が得られる。
なお、各実施例においては、圧電振動子を直線
状に配列した場合について述べたが、本発明は、
単一開口型探触子や扇形電子走査形探触子、弧状
配列型探触子などの他の種々の探触子に適用でき
ることはもちろんの事である。
状に配列した場合について述べたが、本発明は、
単一開口型探触子や扇形電子走査形探触子、弧状
配列型探触子などの他の種々の探触子に適用でき
ることはもちろんの事である。
第１図ａ，ｂは従来の超音波探触子の構成図、
第２図、第３図は本発明の一実施例における超音
波探触子の構成図である。 １１……圧電振動子、１２，１３……音響整合
層、１４……音響レンズ、１５……ゲル状吸音
体、１６……固定板、１７……第２の吸音体。
第２図、第３図は本発明の一実施例における超音
波探触子の構成図である。 １１……圧電振動子、１２，１３……音響整合
層、１４……音響レンズ、１５……ゲル状吸音
体、１６……固定板、１７……第２の吸音体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 音波を送、受信する圧電振動子と、前記圧電
振動子の被検体側の反対側に、圧電振動子面と接
して設けられたゲル状の吸音体を含む吸音手段を
設けたことを特徴とする超音波探触子。 ２ 吸音手段が、ゲル状の吸音体とその上部に設
けられた前記ゲル状の吸音体とは異なる吸音体と
からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の超音波探触子。 ３ ゲル状の吸音体がシリコーン樹脂からなるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音
波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17285980A JPS5797300A (en) | 1980-12-08 | 1980-12-08 | Ultrasonic prober |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17285980A JPS5797300A (en) | 1980-12-08 | 1980-12-08 | Ultrasonic prober |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5797300A JPS5797300A (en) | 1982-06-16 |
| JPS6243640B2 true JPS6243640B2 (ja) | 1987-09-16 |
Family
ID=15949611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17285980A Granted JPS5797300A (en) | 1980-12-08 | 1980-12-08 | Ultrasonic prober |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5797300A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003064980A1 (fr) * | 2002-01-28 | 2003-08-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Couche d'adaptation acoustique, emetteur/recepteur ultrasonore, leurs procedes de fabrication, et debitmetre ultrasonore |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3483174D1 (de) * | 1983-06-07 | 1990-10-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ultraschallsende mit einem absorbierenden traeger. |
| JPS6289765A (ja) * | 1985-10-16 | 1987-04-24 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 音響媒体用シリコ−ンゴム組成物 |
| JPH01181300A (ja) * | 1988-01-13 | 1989-07-19 | Toshiba Corp | 超音波プロープ |
| US9211106B2 (en) | 2010-04-29 | 2015-12-15 | Neorad As | Coupling an ultrasound probe to the skin |
-
1980
- 1980-12-08 JP JP17285980A patent/JPS5797300A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003064980A1 (fr) * | 2002-01-28 | 2003-08-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Couche d'adaptation acoustique, emetteur/recepteur ultrasonore, leurs procedes de fabrication, et debitmetre ultrasonore |
| WO2003064981A1 (fr) * | 2002-01-28 | 2003-08-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Couche d'adaptation acoustique, emetteur/recepteur ultrasonore, et debitmetre ultrasonore |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5797300A (en) | 1982-06-16 |
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