JPS6272332A - Probe for ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents

Probe for ultrasonic diagnostic apparatus

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JPS6272332A
JPS6272332A JP21211485A JP21211485A JPS6272332A JP S6272332 A JPS6272332 A JP S6272332A JP 21211485 A JP21211485 A JP 21211485A JP 21211485 A JP21211485 A JP 21211485A JP S6272332 A JPS6272332 A JP S6272332A
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JP
Japan
Prior art keywords
acoustic
probe
acoustic impedance
adhesive
acoustic lens
Prior art date
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Pending
Application number
JP21211485A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
智 斎藤
比企 進
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP21211485A priority Critical patent/JPS6272332A/en
Publication of JPS6272332A publication Critical patent/JPS6272332A/en
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  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、超音波を生体内に送り、体内組織による超音
波の反射、吸収特性を利用して診断を行なう超音波診断
装置に使用される超音波探触子、特にその音響レンズの
接着手段に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention is used in an ultrasonic diagnostic device that sends ultrasonic waves into a living body and performs diagnosis using the reflection and absorption characteristics of the ultrasonic waves by body tissues. The present invention relates to an ultrasonic probe, and in particular to an adhesive means for an acoustic lens thereof.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

一般に、超音波診断装置用探触子は第1図に示すように
、電気信号(パルス信号)を超音波に変換する圧電振動
子1と、その後方に配設された後面音響吸収材2と、前
記圧電振動子1からの超音波を効率よく生体に放射する
ためのλ/4音響整合層3、及び該整合層3の前面に接
着剤5で接着された音響レンズ4等により構成されてい
る。そして、通常圧電振動子1の音響インピーダンスが
30〜40 (X 106kg/s −m” )と非常
に高いのに対し、生体の音響インピーダンスが1.5〜
1.6  (X 10’ kg/ s −m” )程度
とかなり低いことから、これら両者間における音響イン
ピーダンスの整合性を図るべく、前記λ/4音響整合層
3としてはその音響インピーダンスが3.0〜7.0(
X 10’ kg/s−m” )程度のものを挿入し、
また音響レンズとしては、その音響インピーダンスが1
.25〜1.50 (x 10’ kg/s−m”)程
度のシリコーンゴムを採用している。
Generally, as shown in Fig. 1, a probe for an ultrasonic diagnostic device includes a piezoelectric vibrator 1 that converts an electric signal (pulse signal) into an ultrasonic wave, and a rear acoustic absorber 2 disposed behind the piezoelectric vibrator 1. , a λ/4 acoustic matching layer 3 for efficiently radiating ultrasonic waves from the piezoelectric vibrator 1 to a living body, and an acoustic lens 4 bonded to the front surface of the matching layer 3 with an adhesive 5. There is. While the acoustic impedance of the piezoelectric vibrator 1 is usually very high at 30 to 40 (X 106 kg/s-m"), the acoustic impedance of a living body is 1.5 to 40.
1.6 (X 10' kg/s - m"), which is quite low. Therefore, in order to achieve acoustic impedance matching between the two, the λ/4 acoustic matching layer 3 has an acoustic impedance of 3. 0-7.0(
Insert a material of about 10'kg/s-m"),
Also, as an acoustic lens, its acoustic impedance is 1
.. Silicone rubber of about 25 to 1.50 (x 10'kg/s-m") is used.

さて、このような探触子にあっては、その超音波診断装
置におけるパルスの時間軸方向の分解能(距離分解能)
の向上を図る上で、探触子の音響インピーダンスが、第
2図に示すように振動子1の表面から生体方向に向うに
つれてλ/4音響整合層3′、3“、音響レンズ4を経
て滑らかに生体6の音響インピーダンスに近づいて行く
ことが望まれ、またそのパルス応答波形は第3図(a)
に示すように第2波(第5図8参照)が発生せず、かつ
その周波数応答特性としては第3図(b)に示すように
リップル(第5図7参照)が生じないものが望まれてい
る。
Now, with such a probe, the resolution of the pulse in the time axis direction (distance resolution) of the ultrasonic diagnostic equipment is
In order to improve the acoustic impedance of the probe, as shown in FIG. It is desired that the acoustic impedance smoothly approaches the acoustic impedance of the living body 6, and its pulse response waveform is shown in Figure 3 (a).
It is desirable that the second wave (see Fig. 5, 8) does not occur as shown in Fig. 5, and the frequency response characteristic should not produce ripples (see Fig. 5, 7) as shown in Fig. 3 (b). It is rare.

ところが従来の探触子は、前記音響レンズ4の接着剤5
として音響インピーダンスが1.0(X 106kg/
s−m” )で比重が1.0.音速1000 (m/S
)の液状材料を使用しており、その音響インピーダンス
が低いことから、探触子における音響インピーダンスの
分布が生体の音響インピーダンスに向けて滑らかになら
ず、第4図に示すように接着剤5の位置で著しく落ち込
んでしまうという問題点があった。
However, in the conventional probe, the adhesive 5 of the acoustic lens 4 is
The acoustic impedance is 1.0 (X 106kg/
s-m") and the specific gravity is 1.0. The speed of sound is 1000 (m/S
) is used, and its acoustic impedance is low, so the distribution of acoustic impedance in the probe does not become smooth toward the acoustic impedance of the living body, and as shown in Figure 4, the adhesive 5 There was a problem that the position was significantly depressed.

このように、接着剤5の音響インピーダンスが低い場合
であっても、接着剤の厚さが20μ以下と非常に薄く無
視できるような場合であれば問題はないのであるが、現
実には接着剤の厚さを20μ以下とすることは極めて困
難で20μ以上の厚さく即ち超音波の波長λに対して無
視できない厚さ)となってしまい、その場合には音波の
反射を生じ、しかも接着剤の厚さは波長λに対して十分
に厚いわけではないので、反射率に周波数特性を生じて
、探触子の周波数特性に於いて第5図(b)に示すよう
なりソプル7を生じ、またパルス応答波形に於いても、
第5図(a)に示すような第2波8が発生し、これによ
ってパルスの時間方向の分解能が著しく劣化するという
難点があった。すなわち、例えば接着剤の音響インピー
ダンスが1.0 (X 10’ kg/ s−m” )
で厚さが10μ、振動子1の音響インピーダンスが35
(xlO’kg/ s −m” )で厚さがλ/2 (
λは波長)、第1音響整合層の音響インピーダンスが7
(XIO6kg/s−m”)厚さがλ/4、第2音響整
合層の音響インピーダンスが3 (X 106kg/s
・mz)で厚さがλ/4、音響レンズの音響インピーダ
ンスが1.28 (XI O’ kg/s−m” )の
ような場合であれば、接着剤の厚さが小さいのでこれを
無視することができ、第3図(a)  (b)のような
応答特性が得られるのであるが、現実には、接着剤の厚
さlが20μを超えるため、例えば]=40μ (0,
15λ)程度になってしまう。この場合、接着剤5と音
響レンズ4との境界面10(第1図参照)より振動子1
側を見た音響インピーダンスZ、。は、 として表わされ、従って音響レンズ4の音響インピーダ
ンスを24とすると、接着剤5と音響レンズ4との境界
面10に於ける反射率Rは、Z4 +ZS となり、反射率に周波数特性を生じて前述の第5図(a
)(b)に示したような応答特性を示すようになってし
まい、パルス時間方向の分解能が劣化するという難点が
あったのである。
In this way, even if the acoustic impedance of the adhesive 5 is low, there is no problem if the thickness of the adhesive is very thin, 20μ or less, and can be ignored. It is extremely difficult to reduce the thickness of the adhesive to 20μ or less, and it becomes thicker than 20μ, that is, a thickness that cannot be ignored with respect to the wavelength λ of the ultrasonic wave.In that case, the sound waves are reflected, and the adhesive Since the thickness of the probe is not sufficiently thick with respect to the wavelength λ, a frequency characteristic occurs in the reflectance, and a sopple 7 as shown in FIG. 5(b) occurs in the frequency characteristic of the probe. Also, regarding the pulse response waveform,
There is a problem in that a second wave 8 as shown in FIG. 5(a) is generated, which significantly deteriorates the resolution of the pulse in the time direction. That is, for example, if the acoustic impedance of the adhesive is 1.0 (X 10'kg/s-m")
The thickness is 10μ, and the acoustic impedance of vibrator 1 is 35.
(xlO'kg/s - m") and the thickness is λ/2 (
λ is the wavelength), and the acoustic impedance of the first acoustic matching layer is 7.
(XIO6kg/s-m”) thickness is λ/4, acoustic impedance of the second acoustic matching layer is 3 (X 106kg/s
・If the thickness is λ/4 and the acoustic impedance of the acoustic lens is 1.28 (XI O'kg/s-m"), ignore this because the thickness of the adhesive is small. However, in reality, the thickness l of the adhesive exceeds 20μ, so for example ]=40μ (0,
15λ). In this case, the vibrator 1 is
Acoustic impedance Z, looking to the side. is expressed as: Therefore, if the acoustic impedance of the acoustic lens 4 is 24, the reflectance R at the interface 10 between the adhesive 5 and the acoustic lens 4 is Z4 + ZS, which causes a frequency characteristic in the reflectance. Figure 5 (a)
) (b), and the resolution in the pulse time direction deteriorated.

このため、従来の探触子にあっては、事実上第3図(a
)(b)に示したような良好な応答特性を得ることは困
難であり、パルスの時間軸方向の分解能の向上を図るこ
とができず、その改善策が要望されていた。
For this reason, in the conventional probe, it is virtually impossible to
) It is difficult to obtain good response characteristics as shown in (b), and it is not possible to improve the resolution of the pulse in the time axis direction, and an improvement measure has been desired.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、接着剤の音響インピーダ
ンスを音響レンズの音響インピーダンスに整合させ、良
好なパルス応答波形及び周波数応答特性を得ることので
きる超音波診断装置用探触子を従供するとにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to match the acoustic impedance of an adhesive to the acoustic impedance of an acoustic lens, and to obtain good pulse response waveforms and frequency response characteristics. The present invention provides a probe for an ultrasonic diagnostic device that can be obtained.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

−F記目的を達成するための本発明の概要は、電気信号
を超音波に変換する圧電振動子を具え、λ/4音響整合
層の前面に音響レンズが接着された超音波診断装置用探
触子において、前記音響レンズを該音響レンズとほぼ等
しい音響インピーダンスを有する液状シリコーンゴム系
接着剤で接着したことを特徴とするものである。
- The outline of the present invention for achieving the object described in F is as follows. The tentacle is characterized in that the acoustic lens is bonded with a liquid silicone rubber adhesive having approximately the same acoustic impedance as the acoustic lens.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明は、前述した第1図における音響レンズ4を、そ
の音響レンズとほぼ等しい音響インピーダンスを有する
液状シリコーンゴム系接着剤5′で接着するものである
。この場合、音響レンズ4は、その使用目的により音響
インピーダンスが1.25〜1.50 (X 10’ 
kg/5−m2)のものを使用するので、接着剤5′も
これに合せてほぼ等しい音響インピーダンスのものを選
択する。このようにして音響レンズ4を接着した結果、
前述の第3図(a)(b)に示すような良好な応答特性
が得られた。
In the present invention, the acoustic lens 4 shown in FIG. 1 described above is bonded with a liquid silicone rubber adhesive 5' having approximately the same acoustic impedance as the acoustic lens. In this case, the acoustic lens 4 has an acoustic impedance of 1.25 to 1.50 (X 10'
kg/5-m2), the adhesive 5' is also selected to have approximately the same acoustic impedance. As a result of adhering the acoustic lens 4 in this way,
Good response characteristics as shown in FIGS. 3(a) and 3(b) above were obtained.

これは、音響レンズ4の音響インピーダンスZ4と接着
剤の音響インピーダンスZ、とを非常に近いものにした
ことにより、0式の分子Z a  Z sが極めて小さ
くなり、また、0式は、 と変形することもできるが、この0式においても、音響
レンズの音響インピーダンスと接着剤の音響インピーダ
ンスとをほぼ等しくしたことによって、接着剤の音響イ
ンピーダンスZ5と、前記接着剤とλ/4音響整合層と
の境界面9より振動子1側をみた音響インピーダンスZ
、も非常に近いものとなり、0式の分子にある“Zq 
 Zs  ”も極めて小さなものとなって、接着剤と音
響レンズとの境界面10に於ける反射率Rも極めて小さ
くなり、反射による影響が無視されるほど少なくなった
ためである。
This is because by making the acoustic impedance Z4 of the acoustic lens 4 and the acoustic impedance Z of the adhesive very close, the numerator Z a Z s of the 0 formula becomes extremely small, and the 0 formula is transformed into However, in this formula 0 as well, by making the acoustic impedance of the acoustic lens and the acoustic impedance of the adhesive almost equal, the acoustic impedance Z5 of the adhesive and the relationship between the adhesive and the λ/4 acoustic matching layer are Acoustic impedance Z when looking at the vibrator 1 side from the boundary surface 9 of
, are also very close, and “Zq” in the numerator of formula 0
This is because Zs'' has also become extremely small, and the reflectance R at the interface 10 between the adhesive and the acoustic lens has also become extremely small, and the influence of reflection has become so small that it can be ignored.

次に、接着性液状シリコーンゴムの音響インピーダンス
Zは、その音速■と密度ρとの積、すなわち、Z=v・
ρとして得られるが、速度Vは密度にかかわらずほぼ一
定(v= 1000m/S)であるので、Zとρの関係
は第6図に示すようになる。そこで、本実施例にあって
は、接着性液体シリコーンゴムの密度を1.25〜1.
50に調整することによって所望の音響インピーダンス
Zを得る。そして、接着性液状シリコーンゴムの密度を
調整する手段としては、第7図に示すように密度とシリ
カ系充填剤の量とが比例関係にあることに着目し、シリ
カ系充填剤の量を調整することによって所定密度の接着
性液状シリコーンゴムを得る。
Next, the acoustic impedance Z of adhesive liquid silicone rubber is the product of its sound velocity ■ and density ρ, that is, Z=v・
However, since the velocity V is almost constant (v=1000 m/s) regardless of the density, the relationship between Z and ρ is as shown in FIG. Therefore, in this example, the density of the adhesive liquid silicone rubber was set to 1.25-1.
50 to obtain the desired acoustic impedance Z. As a means of adjusting the density of the adhesive liquid silicone rubber, we focused on the fact that the density and the amount of silica filler are in a proportional relationship as shown in Figure 7, and adjusted the amount of silica filler. By doing this, an adhesive liquid silicone rubber having a predetermined density is obtained.

このようにして得られた接着性液体シリコーンゴムの配
合例を掲げれば次のとおりである。
Examples of formulations of the adhesive liquid silicone rubber thus obtained are as follows.

末端反応性ポリシロキサン   64.1部シリカ系充
填剤        32.1部架橋剤       
      3.8部接着性向上剤         
 若干硬化剤             若干比重(2
5℃)1.27 以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は
上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の
範囲内で適宜に変形実施可能であることはいうまでもな
い。例えば、接着性液体シリコーンゴムの密度を調整す
るための充填剤は、シリカ系以外のものを用いてもよい
Terminal reactive polysiloxane 64.1 parts Silica filler 32.1 parts Crosslinking agent
3.8 parts adhesion improver
Slight hardening agent Slight specific gravity (2
5°C) 1.27 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and it is understood that modifications can be made as appropriate within the scope of the gist of the present invention. Needless to say. For example, fillers other than silica-based fillers may be used to adjust the density of the adhesive liquid silicone rubber.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上、詳述したように、本発明によれば音響レンズを該
音響レンズとほぼ等しい音響インピーダンスを有する液
状シリコーンゴム系接着剤で接着したので、良好なパル
ス応答波形及び周波性特性が得られるという効果があり
、これによって超音波診断装置におけるパルスの時間軸
方向の分解能を向上させることができるという効果があ
る。
As detailed above, according to the present invention, since the acoustic lens is bonded with a liquid silicone rubber adhesive having almost the same acoustic impedance as the acoustic lens, it is possible to obtain good pulse response waveforms and frequency characteristics. This has the effect that the resolution of the pulse in the time axis direction of the ultrasonic diagnostic apparatus can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は超音波探触子の概略図、 第2図及び第4図はそれぞれ超音波探触子の音響インピ
ーダンス分布を示す図面、第3図(a)(b)及び第5
図(a)(b)は、それぞれ超音波探触子のパルス応答
波形と周波数特性を示す図面、第6図は液状シリコーン
ゴムの音響インピーダンスと密度の関係を示すグラフ、
第7図は液状シリコーンゴムの密度と充填剤量の関係を
示すグラフである。 1・・・圧電振動子、4・・・音響レンズ5.5′・・
・接着剤。 代理人 弁理士  則 近 憲 相 同  大胡典夫
Figure 1 is a schematic diagram of the ultrasonic probe, Figures 2 and 4 are diagrams showing the acoustic impedance distribution of the ultrasound probe, respectively, Figures 3 (a), (b) and 5
Figures (a) and (b) are diagrams showing the pulse response waveform and frequency characteristics of the ultrasonic probe, respectively, and Figure 6 is a graph showing the relationship between acoustic impedance and density of liquid silicone rubber.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the density of liquid silicone rubber and the amount of filler. 1... Piezoelectric vibrator, 4... Acoustic lens 5.5'...
·glue. Agent Patent Attorney Ken Nori Chika Sodo Norio Ogo

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電気信号を超音波に変換する圧電振動子を具え、
λ/4音響整合層の前面に音響レンズが接着された超音
波診断装置用探触子において、前記音響レンズを該音響
レンズとほぼ等しい音響インピーダンスを有する液状シ
リコーンゴム系接着剤で接着したことを特徴とする超音
波診断装置用探触子。
(1) Equipped with a piezoelectric vibrator that converts electrical signals into ultrasonic waves,
In a probe for an ultrasonic diagnostic device in which an acoustic lens is bonded to the front surface of a λ/4 acoustic matching layer, the acoustic lens is bonded with a liquid silicone rubber adhesive having approximately the same acoustic impedance as the acoustic lens. Characteristic probe for ultrasonic diagnostic equipment.
(2)比重が1.25〜1.50の液状シリコーンゴム
接着剤で音響レンズを接着した特許請求の範囲第1項記
載の超音波診断装置用探触子。
(2) The probe for an ultrasonic diagnostic device according to claim 1, wherein an acoustic lens is bonded with a liquid silicone rubber adhesive having a specific gravity of 1.25 to 1.50.
(3)シリカ系充填剤の含有量を調整することにより比
重を調整した液状シリコーンゴム接着剤で音響レンズを
接着した特許請求の範囲第2項記載の超音波診断装置用
探触子。
(3) A probe for an ultrasonic diagnostic device according to claim 2, in which an acoustic lens is bonded with a liquid silicone rubber adhesive whose specific gravity is adjusted by adjusting the content of a silica-based filler.
JP21211485A 1985-09-27 1985-09-27 Probe for ultrasonic diagnostic apparatus Pending JPS6272332A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1127798A (en) * 1997-07-04 1999-01-29 S C:Kk Method for generating ultrasonic vibration
JP2008119318A (en) * 2006-11-14 2008-05-29 Hitachi Medical Corp Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus
JP2016025612A (en) * 2014-07-24 2016-02-08 コニカミノルタ株式会社 Ultrasonic transducer, ultrasonic probe, and ultrasonic imaging apparatus

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