JPH0221253B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0221253B2 JPH0221253B2 JP58102026A JP10202683A JPH0221253B2 JP H0221253 B2 JPH0221253 B2 JP H0221253B2 JP 58102026 A JP58102026 A JP 58102026A JP 10202683 A JP10202683 A JP 10202683A JP H0221253 B2 JPH0221253 B2 JP H0221253B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- back load
- probe
- acoustic impedance
- sec
- acoustic
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、医用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る。
音波探触子に関するものである。
従来例の構成とその問題点
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図に示すよう
な構造を有している。第１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を示す。
に用いられる探触子は、一般に第１図に示すよう
な構造を有している。第１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を示す。
第１図のものは圧電振動子１の上に一層以上の
音響整合層２を設けた構成をしており、圧電振動
子１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６
を音響整合層２側から放射するもので、かつ圧電
振動子１の音響整合層２と反対側に背面負荷材５
を設けた構成を有している。この背面負荷材５に
は一般に、タングステン粉末を充填したプラスチ
ツク材やフエライトゴムなどのような比較的硬く
（硬度（JIS−Ａ）で85以上）、音響インピーダン
スが６×105ｇ／cm2・sec以上でしかも、音波の吸
収が大きい材料が用いられる場合と、シリコンゴ
ムに酸化アルミナ等を充填したゲル状でかつ、音
響インピーダンスが1.5×105ｇ／cm2・sec以下の
材料を用いている。なお、これらの材料のもつ音
波吸収係数は約1.5dB／mm（3MHz）以上である。
音響整合層２を設けた構成をしており、圧電振動
子１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６
を音響整合層２側から放射するもので、かつ圧電
振動子１の音響整合層２と反対側に背面負荷材５
を設けた構成を有している。この背面負荷材５に
は一般に、タングステン粉末を充填したプラスチ
ツク材やフエライトゴムなどのような比較的硬く
（硬度（JIS−Ａ）で85以上）、音響インピーダン
スが６×105ｇ／cm2・sec以上でしかも、音波の吸
収が大きい材料が用いられる場合と、シリコンゴ
ムに酸化アルミナ等を充填したゲル状でかつ、音
響インピーダンスが1.5×105ｇ／cm2・sec以下の
材料を用いている。なお、これらの材料のもつ音
波吸収係数は約1.5dB／mm（3MHz）以上である。
前者のような材料を背面負荷材５とした場合
は、硬度が高いため機械的強度が大きく探触子振
動子面の破損が少ないという長所はあるが、音響
インピーダンスが６×105ｇ／cm2・sec以上であ
り、圧電振動子１の音響インピーダンス（圧電セ
ラミツクの場合、音響インピーダンスは30×105
ｇ／cm2・sec前後である。）に近くなるため、音響
的整合が後者に比較的良く、したがつて、背面負
荷材５側にも音波が伝搬してしまうために感度が
低下するという欠点を有している。一方、後者の
ような材料を背面負荷材５とした場合は、前者と
は逆に音響インピーダンスが１〜1.5×105ｇ／
cm2・secであり、圧電振動子１との音響的な不整
合により、背面負荷材５側への音波の伝搬が小さ
くなる。したがつて、前者と比較して感度の低下
が少ないという長所はある。しかし背面負荷材５
が軟いため探触子振動子面に加えられた機械的衝
撃、圧力により、探触子が破損しやすいという欠
点を有している。
は、硬度が高いため機械的強度が大きく探触子振
動子面の破損が少ないという長所はあるが、音響
インピーダンスが６×105ｇ／cm2・sec以上であ
り、圧電振動子１の音響インピーダンス（圧電セ
ラミツクの場合、音響インピーダンスは30×105
ｇ／cm2・sec前後である。）に近くなるため、音響
的整合が後者に比較的良く、したがつて、背面負
荷材５側にも音波が伝搬してしまうために感度が
低下するという欠点を有している。一方、後者の
ような材料を背面負荷材５とした場合は、前者と
は逆に音響インピーダンスが１〜1.5×105ｇ／
cm2・secであり、圧電振動子１との音響的な不整
合により、背面負荷材５側への音波の伝搬が小さ
くなる。したがつて、前者と比較して感度の低下
が少ないという長所はある。しかし背面負荷材５
が軟いため探触子振動子面に加えられた機械的衝
撃、圧力により、探触子が破損しやすいという欠
点を有している。
発明の目的
本発明は以上のような従来の問題点を解決する
ためになされたもので、感度低下を少なくし、し
かも機械的強度を大きくして破損の欠点を除去し
た新しい背面負荷材料を備えた超音波探触子を提
供することを目的とするものである。
ためになされたもので、感度低下を少なくし、し
かも機械的強度を大きくして破損の欠点を除去し
た新しい背面負荷材料を備えた超音波探触子を提
供することを目的とするものである。
発明の構成
この目的を達成するために、本発明に係る超音
波探触子は、圧電振動子、単層あるいは多層の音
響合層、背面負荷より少なくとも構成され、かつ
当該背面負荷が所定の硬度、音波吸収係数、音響
インピーダンスを有している事を特徴とした構成
となつている。
波探触子は、圧電振動子、単層あるいは多層の音
響合層、背面負荷より少なくとも構成され、かつ
当該背面負荷が所定の硬度、音波吸収係数、音響
インピーダンスを有している事を特徴とした構成
となつている。
実施例の説明
以下に本発明の実施例について図面を用いて説
明する。第２図は本発明の実施例を示す斜視図で
あり、圧電振動子１１の被検体に接する側には単
層もしくは多層の音響整合層１２，１３を設けて
あり、必要に応じて更に音響レンズ１７を設け
る。圧電振動子１１の反対側には背面負荷材１５
を流し込みによつて形成、あるいは成形した背面
負荷材１５を接着する。なお、背面負荷材１５の
一方の端面は超音波を散乱させるため、凹凸の構
造にしても良いこの背面負荷材１５はウレタンゴ
ムあるいは、ウレタンゴムにガラス中空体やプラ
スチツク中空体などの粉末を充填したものを用い
る。例えば、アダプトＥ−No.１（国際ケミカル製）
のウレタンゴムの場合は、音響インピーダンスは
2.1×105ｇ／cm2・secで、硬度（JIS−Ａ）は98
で、音波吸数係数は3MHzで2dB／mmである。ま
た上記のウレタンゴムを使用し、100μｍ前後の
粒径のガラス中空体を重量比で15％充填した場
合、音響インピーダンスは1.7×105ｇ／cm2・sec
で、硬度（JIS−Ａ）は98〜99で、音波吸収係数
は3MHzで2.5dB／mmとなる。
明する。第２図は本発明の実施例を示す斜視図で
あり、圧電振動子１１の被検体に接する側には単
層もしくは多層の音響整合層１２，１３を設けて
あり、必要に応じて更に音響レンズ１７を設け
る。圧電振動子１１の反対側には背面負荷材１５
を流し込みによつて形成、あるいは成形した背面
負荷材１５を接着する。なお、背面負荷材１５の
一方の端面は超音波を散乱させるため、凹凸の構
造にしても良いこの背面負荷材１５はウレタンゴ
ムあるいは、ウレタンゴムにガラス中空体やプラ
スチツク中空体などの粉末を充填したものを用い
る。例えば、アダプトＥ−No.１（国際ケミカル製）
のウレタンゴムの場合は、音響インピーダンスは
2.1×105ｇ／cm2・secで、硬度（JIS−Ａ）は98
で、音波吸数係数は3MHzで2dB／mmである。ま
た上記のウレタンゴムを使用し、100μｍ前後の
粒径のガラス中空体を重量比で15％充填した場
合、音響インピーダンスは1.7×105ｇ／cm2・sec
で、硬度（JIS−Ａ）は98〜99で、音波吸収係数
は3MHzで2.5dB／mmとなる。
圧電振動子１１の付着している面と対向してい
る背面負荷材１５の端面からの不要な音波の反射
をなくし、更に、広い信号のダイナミツクレンジ
を得るためには、音波吸収係数の大きい背面負荷
材が望ましい。例えば、ダイナミツクレンジを
100dB必要とした場合、上記の音波吸収係数
2.5dB／mmの本実施例の材料では、背面負荷材端
面から音波の反射をなくすためには、厚みを20mm
以上にすれば良く、従来の煙音波探触子のそれと
遜色はない。
る背面負荷材１５の端面からの不要な音波の反射
をなくし、更に、広い信号のダイナミツクレンジ
を得るためには、音波吸収係数の大きい背面負荷
材が望ましい。例えば、ダイナミツクレンジを
100dB必要とした場合、上記の音波吸収係数
2.5dB／mmの本実施例の材料では、背面負荷材端
面から音波の反射をなくすためには、厚みを20mm
以上にすれば良く、従来の煙音波探触子のそれと
遜色はない。
なおウレタンゴムには硬度が約85で、音響イン
ピーダンスが約３×105ｇ／cm2・secで、音波吸収
係数が3MHzで1.5〜2dB／mm程度のものもあり、
これはそのまま本実施例の背面負荷材１５として
使用できる。もちろん感度に関しては、背面負荷
の音響インピーダンスが低いほど望ましいが、前
述したウレタンゴムをベースにガラス中空体の充
填量を可変することにより、硬度および音波吸収
係数をほぼ上記程度に維持したまま音響インピー
ダンスを１×105ｇ／cm2・sec程度まで下げること
ができた。この場合粘性等を考慮すると工業的に
は１×105ｇ／cm2・secが音響インピーダンスの下
限値であり、背面負荷材１５の音響インピーダン
スとしては１〜３×105ｇ／cm2・secであることが
望ましい。これは背面負荷の無い場合に比べて、
最大約2dBの感度低下となるが、装置設計上ある
いは臨床応用上、約2dBの感度低下は許容し得る
し、また従来のフユライトゴム等を用いたものに
比べ４〜9dB高く、シリコン等のゲル状の背面負
荷材を用いた場合とほぼ同等な感度を実現でき
た。
ピーダンスが約３×105ｇ／cm2・secで、音波吸収
係数が3MHzで1.5〜2dB／mm程度のものもあり、
これはそのまま本実施例の背面負荷材１５として
使用できる。もちろん感度に関しては、背面負荷
の音響インピーダンスが低いほど望ましいが、前
述したウレタンゴムをベースにガラス中空体の充
填量を可変することにより、硬度および音波吸収
係数をほぼ上記程度に維持したまま音響インピー
ダンスを１×105ｇ／cm2・sec程度まで下げること
ができた。この場合粘性等を考慮すると工業的に
は１×105ｇ／cm2・secが音響インピーダンスの下
限値であり、背面負荷材１５の音響インピーダン
スとしては１〜３×105ｇ／cm2・secであることが
望ましい。これは背面負荷の無い場合に比べて、
最大約2dBの感度低下となるが、装置設計上ある
いは臨床応用上、約2dBの感度低下は許容し得る
し、また従来のフユライトゴム等を用いたものに
比べ４〜9dB高く、シリコン等のゲル状の背面負
荷材を用いた場合とほぼ同等な感度を実現でき
た。
また背面負荷材１５の硬度は、探触子の機械的
強度に直接関係し、硬い程望ましいが、振動子面
の機械的破損が実用上問題とならない値は85（JIS
−Ａ）以上である。ちなみに、本実施例の場合、
硬度的には、機械的破損に強いとされるフエライ
トゴム等とほぼ等しいか、それ以上であり、また
シリコンゴムのようなゲル状の背面負荷材を用い
た場合に比べ約10倍の機械的強度向上が実現でき
た。
強度に直接関係し、硬い程望ましいが、振動子面
の機械的破損が実用上問題とならない値は85（JIS
−Ａ）以上である。ちなみに、本実施例の場合、
硬度的には、機械的破損に強いとされるフエライ
トゴム等とほぼ等しいか、それ以上であり、また
シリコンゴムのようなゲル状の背面負荷材を用い
た場合に比べ約10倍の機械的強度向上が実現でき
た。
さらに背面負荷材１５の音波吸収係数は大であ
ればあるほど背面負荷材１５の厚さを薄くするこ
とができる事は言うまでもないが、前述した音響
インピーダンス、硬度等の他の主要なパラメータ
を同時に満足させることが難しくなる。これらの
点を考慮して音波吸収係数が1.5dB／mm以上
（3MHz）であることが実用上望ましく、たとえば
前記実施例で述べた、音波吸収係数が1.5〜
2.5dB／mm（3MHz）の背面負荷材１５を用いた
探触子を100dBの表示ダイナミツクレンジをもつ
超音波診断装置に接続して使用する場合、背面負
荷の端面からの反射を無くするための厚さは20〜
34mmとなり、超音波探触子の外形寸法を著しく大
きくすることなく構成できる。
ればあるほど背面負荷材１５の厚さを薄くするこ
とができる事は言うまでもないが、前述した音響
インピーダンス、硬度等の他の主要なパラメータ
を同時に満足させることが難しくなる。これらの
点を考慮して音波吸収係数が1.5dB／mm以上
（3MHz）であることが実用上望ましく、たとえば
前記実施例で述べた、音波吸収係数が1.5〜
2.5dB／mm（3MHz）の背面負荷材１５を用いた
探触子を100dBの表示ダイナミツクレンジをもつ
超音波診断装置に接続して使用する場合、背面負
荷の端面からの反射を無くするための厚さは20〜
34mmとなり、超音波探触子の外形寸法を著しく大
きくすることなく構成できる。
更に、本実施例に係る背面負荷材料は、圧電振
動子、音響整合層、音響レンジ等を全て構成した
後、当該材料を流し込んで製作することもでき、
またあらかじめ、当該背面負荷材料を所定の形状
の型で成形しておき、その成形された背面負荷材
（ブロツク）を圧電振動子に接着して製作するこ
とも可能である。
動子、音響整合層、音響レンジ等を全て構成した
後、当該材料を流し込んで製作することもでき、
またあらかじめ、当該背面負荷材料を所定の形状
の型で成形しておき、その成形された背面負荷材
（ブロツク）を圧電振動子に接着して製作するこ
とも可能である。
なお上記実施例はウレタンゴムにガラス中空体
を充填して音響インピーダンスを制御する場合に
ついて述べたが、プラスチツク中空体を充填した
場合においても同様の効果が得られた。
を充填して音響インピーダンスを制御する場合に
ついて述べたが、プラスチツク中空体を充填した
場合においても同様の効果が得られた。
また、実施例においては、圧電振動子を直線状
に配列した、いわゆるアレイ型超音波探触子に適
用した場合について述べたが、本発明は圧電振動
子が１枚の単一型超音波探触子や、弧状配列型超
音波探触子などの種々の超音波探触子に適用でき
ることは明らかである。
に配列した、いわゆるアレイ型超音波探触子に適
用した場合について述べたが、本発明は圧電振動
子が１枚の単一型超音波探触子や、弧状配列型超
音波探触子などの種々の超音波探触子に適用でき
ることは明らかである。
発明の効果
以上のように本発明によれば、音波を送受信す
る圧電振動子の一方の音波送受信側に、音響イン
ピーダンスが、1.0×105〜３×105ｇ／cm2・sec、
硬度（JIS−Ａ）が85以上、及び超音波吸収係数
が3MHzの周波数で1.5dB／mm以上の材料を背面
負荷として設けたことを特徴とする超音波探触子
を提供するもので、送受信信号が背面負荷材に伝
搬することが少なく、感度の低下を防止でき、ダ
イナミツクレンジが広くとれる。また硬度が高い
ため、機械的強度が大きく探触子の振動子面の破
損も防止できる。したがつて信頼性の高い探触子
が得られる等の利点を有する。
る圧電振動子の一方の音波送受信側に、音響イン
ピーダンスが、1.0×105〜３×105ｇ／cm2・sec、
硬度（JIS−Ａ）が85以上、及び超音波吸収係数
が3MHzの周波数で1.5dB／mm以上の材料を背面
負荷として設けたことを特徴とする超音波探触子
を提供するもので、送受信信号が背面負荷材に伝
搬することが少なく、感度の低下を防止でき、ダ
イナミツクレンジが広くとれる。また硬度が高い
ため、機械的強度が大きく探触子の振動子面の破
損も防止できる。したがつて信頼性の高い探触子
が得られる等の利点を有する。
第１図は従来の超音波探触子の斜視図、第２図
は本発明の実施例における超音波探触子の斜視図
である。 １１……圧電振動子、１２，１３……音響整合
層、１５……背面負荷材、１７……音響レンズ。
は本発明の実施例における超音波探触子の斜視図
である。 １１……圧電振動子、１２，１３……音響整合
層、１５……背面負荷材、１７……音響レンズ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 音波を送受信する圧電振動子の一方の音波送
受信側に音響インピーダンスが1.0×105〜３×
105ｇ／cm2・sec、硬度（JIS−Ａ）が85以上、超
音波吸収係数が3MHzの周波数で1.5dB／mm以上
の材料を背面負荷として設けたことを特徴とする
超音波探触子。 ２ ウレタンゴムを背面負荷に用いたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の超音波探触
子。 ３ ウレタンゴムにガラス中空体またはプラスチ
ツク中空体を充填した材料を背面負荷に用いたこ
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 (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58102026A JPS59225045A (ja) | 1983-06-07 | 1983-06-07 | 超音波探触子 |
| US06/618,369 US4571520A (en) | 1983-06-07 | 1984-06-07 | Ultrasonic probe having a backing member of microballoons in urethane rubber or thermosetting resin |
| EP84303872A EP0128049B1 (en) | 1983-06-07 | 1984-06-07 | Ultrasonic probe having a backing member |
| DE8484303872T DE3483174D1 (de) | 1983-06-07 | 1984-06-07 | Ultraschallsende mit einem absorbierenden traeger. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58102026A JPS59225045A (ja) | 1983-06-07 | 1983-06-07 | 超音波探触子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59225045A JPS59225045A (ja) | 1984-12-18 |
| JPH0221253B2 true JPH0221253B2 (ja) | 1990-05-14 |
Family
ID=14316239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58102026A Granted JPS59225045A (ja) | 1983-06-07 | 1983-06-07 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59225045A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04352950A (ja) * | 1991-05-30 | 1992-12-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波探触子 |
| WO2005055195A1 (en) * | 2003-12-04 | 2005-06-16 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Implementing ic mounted sensor with high attenuation backing |
| EP2348503B1 (de) * | 2010-01-19 | 2015-03-11 | Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Ultraschallsensor zum Erfassen und/ oder Abtasten von Objekten und entsprechendes Herstellungsverfahren |
| JP6188335B2 (ja) * | 2013-01-31 | 2017-08-30 | 積水化学工業株式会社 | 漏洩検出器、漏洩位置特定方法および配管装置 |
| JP7067218B2 (ja) * | 2018-04-09 | 2022-05-16 | コニカミノルタ株式会社 | 超音波探触子および超音波診断装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU529113B2 (en) * | 1978-04-19 | 1983-05-26 | Commonwealth Of Australia, The | Ultrasonic transducer array |
-
1983
- 1983-06-07 JP JP58102026A patent/JPS59225045A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59225045A (ja) | 1984-12-18 |
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