JPS5894839A - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
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- JPS5894839A JPS5894839A JP19226981A JP19226981A JPS5894839A JP S5894839 A JPS5894839 A JP S5894839A JP 19226981 A JP19226981 A JP 19226981A JP 19226981 A JP19226981 A JP 19226981A JP S5894839 A JPS5894839 A JP S5894839A
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- Japan
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- damping layer
- ultrasonic probe
- epoxy resin
- alumina particles
- particles
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Links
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Landscapes
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はダンピング層を改良した超音波探触子に関する
。
。
従来、超音波診断装置など医用に使用する超音波探触子
は、たとえば第１図で示すように圧電振動子１、ダンピ
ング層２、マツチング層３を主要な構成要素とする。圧
電振１１子ノはその両面に、 Ａｇ＋Ｎｉでできたｔ極
４ａ、４ｂ２付着して分極していて、その厚みに対応し
た共振周波数を持っている。そして、同軸ケーブル５の
芯ＩＷ６とシールド森７からワイヤ８，９を通して送信
電圧ノ母ルスが印加されると、共振周波船に対応した超
音波減衰振動を行なうのである。
は、たとえば第１図で示すように圧電振動子１、ダンピ
ング層２、マツチング層３を主要な構成要素とする。圧
電振１１子ノはその両面に、 Ａｇ＋Ｎｉでできたｔ極
４ａ、４ｂ２付着して分極していて、その厚みに対応し
た共振周波数を持っている。そして、同軸ケーブル５の
芯ＩＷ６とシールド森７からワイヤ８，９を通して送信
電圧ノ母ルスが印加されると、共振周波船に対応した超
音波減衰振動を行なうのである。
この超音波は、音響的マツチングｒ＊ ｓ を透過し、
被検体に入射したのち、この被検体内の組織境界で反射
される。この反射した超音波は再び音響的マツチングｈ
ｓｔ通って圧電振動子１に到達し、その圧電振動子１′
ｆ：振動させ、電気信ぢに変換する。
被検体に入射したのち、この被検体内の組織境界で反射
される。この反射した超音波は再び音響的マツチングｈ
ｓｔ通って圧電振動子１に到達し、その圧電振動子１′
ｆ：振動させ、電気信ぢに変換する。
この音譬的マツチング層３は通常エポキシ柚脂が用いら
れ、使用する超音波の１７４波長になるようにその厚さ
が定められている。これにより送受信する超音波の減衰
が急峻にして・ぐルス幅ができるだけ短かくなるように
する。そして、このパルス幅は使用周波数とともに分解
能に影畳ヲ及ぼすので、さらに送受信する超音波の減衰
が急峻にする方法として、上記ダンピング層ｚを設けて
おり、その効果としてはこのダンピング層２の方が大き
い。
れ、使用する超音波の１７４波長になるようにその厚さ
が定められている。これにより送受信する超音波の減衰
が急峻にして・ぐルス幅ができるだけ短かくなるように
する。そして、このパルス幅は使用周波数とともに分解
能に影畳ヲ及ぼすので、さらに送受信する超音波の減衰
が急峻にする方法として、上記ダンピング層ｚを設けて
おり、その効果としてはこのダンピング層２の方が大き
い。
ところで、ダンピング層２の理想的な性質は圧ｔ＆動子
１の振動によるそのダンピング層２側への超音波送出に
おいてこの界面で全く反射がないことである。つまり、
第１にはダンピング層２の音響インピーダンスが圧電振
動子１の音響インピーダンス（３０ｘｌＯ’ ｋｇ−ｍ
−２・５ｅｃ−’）と等しいことであり、第２には界面
で反射せずにダンピング層２へ入射した超音波がそのダ
ンピング層２によって減衰され、ハウジング１１の底部
などで反射されて再び圧電振動子１に戻ってくることが
ないことである。しかし、以上の２つの栄件を満足する
材料はいまのところ皆無であり、そこで、それに近いも
のとしてエポキシ樹脂にタングステン粒子を混合したも
のが一般に使用されている。
１の振動によるそのダンピング層２側への超音波送出に
おいてこの界面で全く反射がないことである。つまり、
第１にはダンピング層２の音響インピーダンスが圧電振
動子１の音響インピーダンス（３０ｘｌＯ’ ｋｇ−ｍ
−２・５ｅｃ−’）と等しいことであり、第２には界面
で反射せずにダンピング層２へ入射した超音波がそのダ
ンピング層２によって減衰され、ハウジング１１の底部
などで反射されて再び圧電振動子１に戻ってくることが
ないことである。しかし、以上の２つの栄件を満足する
材料はいまのところ皆無であり、そこで、それに近いも
のとしてエポキシ樹脂にタングステン粒子を混合したも
のが一般に使用されている。
タングステンは比重が１９．１で通常容易に入手できる
とともに、比較的コストの安い金属として＃′ｉ最も重
く音響インピーダンスも大きい。
とともに、比較的コストの安い金属として＃′ｉ最も重
く音響インピーダンスも大きい。
このタングステン粒子をエポキシ樹脂中に分散させるこ
とによってエポキシ樹脂とタングステン粒子の界面での
ランダムな方向に大きな反射が得られる。この各反射は
ランダムな方向を向いているので、互いに干渉し合い、
全体的に見るとダンピングｆｆ１ｔ Ｘ内において超音
波は大きく減衰することＫなる。ところで使用する超音
波の周波数は通常２〜１０ ＭＨｚであるので、タング
ステン内での波長は１ｍｍ にもなる。したがって、上
記タングステン粒子はそれに応じてできるだけ大きいこ
とが望まれることになるが、タングステン粒子を大きく
すると、以下のような不都合が生じる。
とによってエポキシ樹脂とタングステン粒子の界面での
ランダムな方向に大きな反射が得られる。この各反射は
ランダムな方向を向いているので、互いに干渉し合い、
全体的に見るとダンピングｆｆ１ｔ Ｘ内において超音
波は大きく減衰することＫなる。ところで使用する超音
波の周波数は通常２〜１０ ＭＨｚであるので、タング
ステン内での波長は１ｍｍ にもなる。したがって、上
記タングステン粒子はそれに応じてできるだけ大きいこ
とが望まれることになるが、タングステン粒子を大きく
すると、以下のような不都合が生じる。
すなわち、タングステン粒子を大きくすると、成形硬化
時においてエポキシ樹脂内を沈降し、均一な分散をせず
、その粒子同志が集って互いに接触することによりダン
ピング層２の絶縁性が悪くなり、絶縁破壊を起すことが
ある。また、タングステン粒子が余り大きすぎると、タ
ングステンーエＩキシ樹脂の界面の面積が小さくなり、
その界面での反射沖１数が少なくなって超音ｖｉ、ヲ効
果的に減衰させることができなくなるという欠点が生じ
ることである。
時においてエポキシ樹脂内を沈降し、均一な分散をせず
、その粒子同志が集って互いに接触することによりダン
ピング層２の絶縁性が悪くなり、絶縁破壊を起すことが
ある。また、タングステン粒子が余り大きすぎると、タ
ングステンーエＩキシ樹脂の界面の面積が小さくなり、
その界面での反射沖１数が少なくなって超音ｖｉ、ヲ効
果的に減衰させることができなくなるという欠点が生じ
ることである。
第２図（ａ） （ｂ）は第１図の超音波探触子のうちダ
ンピングｊ曽２のみを取り出して示すものであり、１２
はそれぞれタングステン粒子である。前述したようにタ
ングステン粒子１２は比重、が大きいので、エポキシ樹
脂に分散させても成形硬化時に沈降して圧電振動子１の
電極ｔｈｉ４１上に堆積し、従って電極面４ａ近辺での
抵抗は低下してしまう。一般に医用超音波探触子に印加
する電圧は６００ Ｖｐｐ 〜１０００Ｖｐｐと高く、
その為に圧電振動子１の両電極４ｍ、４ｂ間はダンピン
グ層２全通して絶鰍破ｊｌｌ金してしまう。また、エポ
キシ樹脂への分散が不充分で第２図（ｂ）のようにタン
グステン粒子間１３がある場合にも、ダンピングｒｍ
２は絶縁破壊をおこし易く、また、このタングステン粒
子間１３で大きな反射をおこし、ノイズの原因ともなる
、以上のような理刊 由から、タンゲス粒子１２は通常数μｍ〜１０μｍ程度
で混合比とせいぜい数１０％である。従ってタングステ
ンという音響インピーダンスが非常に大きな金ｐｊｉ４
を使用しても、その効果はフルに発揮されていない。
ンピングｊ曽２のみを取り出して示すものであり、１２
はそれぞれタングステン粒子である。前述したようにタ
ングステン粒子１２は比重、が大きいので、エポキシ樹
脂に分散させても成形硬化時に沈降して圧電振動子１の
電極ｔｈｉ４１上に堆積し、従って電極面４ａ近辺での
抵抗は低下してしまう。一般に医用超音波探触子に印加
する電圧は６００ Ｖｐｐ 〜１０００Ｖｐｐと高く、
その為に圧電振動子１の両電極４ｍ、４ｂ間はダンピン
グ層２全通して絶鰍破ｊｌｌ金してしまう。また、エポ
キシ樹脂への分散が不充分で第２図（ｂ）のようにタン
グステン粒子間１３がある場合にも、ダンピングｒｍ
２は絶縁破壊をおこし易く、また、このタングステン粒
子間１３で大きな反射をおこし、ノイズの原因ともなる
、以上のような理刊 由から、タンゲス粒子１２は通常数μｍ〜１０μｍ程度
で混合比とせいぜい数１０％である。従ってタングステ
ンという音響インピーダンスが非常に大きな金ｐｊｉ４
を使用しても、その効果はフルに発揮されていない。
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的
とするところはダンピング層の加工性がよく、かつ信頼
性の高い安価な超音波探触子を提供することにあり、超
音波探触子のダンピング層におけるエポキシ樹脂に分散
させる粒子としてアルミナ粒子を使用することを持家と
する。
とするところはダンピング層の加工性がよく、かつ信頼
性の高い安価な超音波探触子を提供することにあり、超
音波探触子のダンピング層におけるエポキシ樹脂に分散
させる粒子としてアルミナ粒子を使用することを持家と
する。
以下、本発明の一実施例を貌明する。第３図１は超音波
探触子のダンピング層２１を示し、超音波探触子のその
他の構造は上記編１図でボしたものと同じと考えてよい
。このダンピング層２１はエポキシ樹脂２２中にアルミ
ナ粒子２３を均一に分散させ九ものである。アルミナは
メングステンに比べてその音響インピーダンスが約１１
５と小さいが、反面その比重が約１１５と小さいので、
４０〜５０μｍ株度の大きな粒径をもつアルミナ粒子２
３をエポキシ樹脂２２中に容鳩に分散できる。したがっ
て、成形中に沈降し、第２図（ａｔで示すようにｔ極面
倶１に集中して堆積してしまったり、Ｗ、２図（ｂ）で
示すように粒子間を形成したすすることがない。また、
ダンピング層２ノの電気抵抗に影１１１を及ばずことが
少ないので、絶縁破ＩＩｓ′ｆｔ心配することがなく、
混合１を増やせる。
探触子のダンピング層２１を示し、超音波探触子のその
他の構造は上記編１図でボしたものと同じと考えてよい
。このダンピング層２１はエポキシ樹脂２２中にアルミ
ナ粒子２３を均一に分散させ九ものである。アルミナは
メングステンに比べてその音響インピーダンスが約１１
５と小さいが、反面その比重が約１１５と小さいので、
４０〜５０μｍ株度の大きな粒径をもつアルミナ粒子２
３をエポキシ樹脂２２中に容鳩に分散できる。したがっ
て、成形中に沈降し、第２図（ａｔで示すようにｔ極面
倶１に集中して堆積してしまったり、Ｗ、２図（ｂ）で
示すように粒子間を形成したすすることがない。また、
ダンピング層２ノの電気抵抗に影１１１を及ばずことが
少ないので、絶縁破ＩＩｓ′ｆｔ心配することがなく、
混合１を増やせる。
次：ｔｊｃはエポキシ樹脂にアルミナ粒子を混合した混
合体を他の混合体とを比較したものである。
合体を他の混合体とを比較したものである。
これによると前書インピーダンスｆｉ５ｑ／ｂ程度しか
差がない。しかも、大きな粒径のアルミナ粒子を適音、
均一に分散できるので、大きなに＆が得られることがわ
かる。
差がない。しかも、大きな粒径のアルミナ粒子を適音、
均一に分散できるので、大きなに＆が得られることがわ
かる。
第４図はアルミナ混合比に対する廿響インピーダンスと
減衰量の関係を示したものである。
減衰量の関係を示したものである。
これによると、アルミナ混合比を増やす根、前会インピ
ーダンスや減衰量が大きくなり、超音波探触子のダンピ
ング材としては好ましい方向拠なることがわかる。
ーダンスや減衰量が大きくなり、超音波探触子のダンピ
ング材としては好ましい方向拠なることがわかる。
第５図はアルミナ粒子の粒径に対する＆臀インピーダン
スと減衰量の関係を示したものである。これによると、
アルミナ粒子の粒径に対して音響インピーダンスは余シ
変化しないが、減衰１はその粒径が大きくなるにつれ、
増大するることがわかる。
スと減衰量の関係を示したものである。これによると、
アルミナ粒子の粒径に対して音響インピーダンスは余シ
変化しないが、減衰１はその粒径が大きくなるにつれ、
増大するることがわかる。
一方、実際に行なって得た受信超音波形の減衰カー！（
−例を第６図で示す。）から判断した結果によると、ア
ルミナの混合量が１０１”参％から７ ｏｉｔｊ、また
アルミナ粒子の粒径は５１１ｒｎから８０ ｌＩｍの範
囲が特に、好ましいことがわかった。混合１ｉｌｉ１０
饅以下では、ダンピング効果が小さく、また７０％以上
となると粘度が尚〈なり、脱泡や、−・ウジングへの注
型がむずかしくなる。粒径に於て５μｍ以下だとダンピ
ングの効果は少く、８０ ａｍ以上だと雑音が多くなり
、又超音波パルスの減衰も悪くなる。々おここで減衰量
と表現したのはオフｏスコーグ上で送信電圧を一定にし
て受信波形ｔ−観測した時のオシロスコープの目盛の逆
数で一般的に用いるＷｃ衰量の定義とは関係ないもので
ある。また前記表とＷ、４図、第５図でエポキシ樹脂と
アルミナ粒子の混合物の音番インピーダンスに差があっ
たのは１史用したエポキシ樹脂に差かあシ第４．第５図
の実験に用いたエポキシ樹脂がもともと密度が１．２８
１／ｃｍ’音響インピーダンスが２．６６ Ｘ １０−
’ ｋｇｍ−２ｓｅｃ−’と小さいものを用いた為であ
る。
−例を第６図で示す。）から判断した結果によると、ア
ルミナの混合量が１０１”参％から７ ｏｉｔｊ、また
アルミナ粒子の粒径は５１１ｒｎから８０ ｌＩｍの範
囲が特に、好ましいことがわかった。混合１ｉｌｉ１０
饅以下では、ダンピング効果が小さく、また７０％以上
となると粘度が尚〈なり、脱泡や、−・ウジングへの注
型がむずかしくなる。粒径に於て５μｍ以下だとダンピ
ングの効果は少く、８０ ａｍ以上だと雑音が多くなり
、又超音波パルスの減衰も悪くなる。々おここで減衰量
と表現したのはオフｏスコーグ上で送信電圧を一定にし
て受信波形ｔ−観測した時のオシロスコープの目盛の逆
数で一般的に用いるＷｃ衰量の定義とは関係ないもので
ある。また前記表とＷ、４図、第５図でエポキシ樹脂と
アルミナ粒子の混合物の音番インピーダンスに差があっ
たのは１史用したエポキシ樹脂に差かあシ第４．第５図
の実験に用いたエポキシ樹脂がもともと密度が１．２８
１／ｃｍ’音響インピーダンスが２．６６ Ｘ １０−
’ ｋｇｍ−２ｓｅｃ−’と小さいものを用いた為であ
る。
以上説明したように本発明によれば、圧電振動子、ダン
ピング層、マツチング層を主１’構成豐素とする超音波
探触子において、ダンピング層としてエポキシ樹脂に分
散させることにより、超音波ノ母ルスの減衰を急峻忙し
、しかも高電圧による絶縁破壊の心配もなく、信軸性の
高い安価な超音波探触子を提供することができるという
効果が得られる。
ピング層、マツチング層を主１’構成豐素とする超音波
探触子において、ダンピング層としてエポキシ樹脂に分
散させることにより、超音波ノ母ルスの減衰を急峻忙し
、しかも高電圧による絶縁破壊の心配もなく、信軸性の
高い安価な超音波探触子を提供することができるという
効果が得られる。
第１図は従来の超音波探触子の断面図、第２図（ａ）
（ｂ）は同じくその超音波探触子におけるダンピング層
の構造全示す説明図、第３図は本発明の一実施例におけ
るダンピング層の構造を示す説明図、第４図は本発明の
実施例におけるアルミナ混合比に対するｆ臀インピーダ
ンスと減衰量の関係全示す図、第５図＃：を同じく本発
明の実胸声ｔおけるアルミナ粒径に対する前書インピー
ダンスと減衰量との関係を示す図、第６図は本発明の実
施例において受信超音波の波形の減衰カーブの一例を示
す図である。 ２・・・ １・・・圧電振動子、ダンピング層、３・・・マ、チ出
願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２歯 （ａ）（ｂ） ３ ｊ 第３図 ７ 第１図 一へ愛２０３（ｗｔ’１０） 第５図 ＡＩ！２０３１１ｔＬｔｌ＜Ｐｍ） 荊６図 時間
（ｂ）は同じくその超音波探触子におけるダンピング層
の構造全示す説明図、第３図は本発明の一実施例におけ
るダンピング層の構造を示す説明図、第４図は本発明の
実施例におけるアルミナ混合比に対するｆ臀インピーダ
ンスと減衰量の関係全示す図、第５図＃：を同じく本発
明の実胸声ｔおけるアルミナ粒径に対する前書インピー
ダンスと減衰量との関係を示す図、第６図は本発明の実
施例において受信超音波の波形の減衰カーブの一例を示
す図である。 ２・・・ １・・・圧電振動子、ダンピング層、３・・・マ、チ出
願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２歯 （ａ）（ｂ） ３ ｊ 第３図 ７ 第１図 一へ愛２０３（ｗｔ’１０） 第５図 ＡＩ！２０３１１ｔＬｔｌ＜Ｐｍ） 荊６図 時間
Claims (2)
- （１） 圧電振動子と、ダンピング層とマツチング１
−からなる超音波探触子において、上記ダンピング層と
して、工４キシ樹脂にアルミナ粒子を混ぜた複合材料を
用いること全特徴とする超音波探触子。 - （２）特許論求範囲第１項に記載した超音波探触子にお
いて、上記ダンピング層を構成する、エボキン側崩とア
ルミナ粒子のうちアルミナ粒子の大きさは５〜８０μｍ
であり、かつ、エポキシ樹脂に対するアルミナ粒子の混
合比は１０〜７０重量パーセントの範囲内にあることを
特命とする超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19226981A JPS5894839A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19226981A JPS5894839A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 超音波探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5894839A true JPS5894839A (ja) | 1983-06-06 |
Family
ID=16288464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19226981A Pending JPS5894839A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5894839A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6099236A (ja) * | 1983-11-04 | 1985-06-03 | 株式会社東芝 | 超音波プロ−ブ |
| JPS60100952A (ja) * | 1983-11-09 | 1985-06-04 | 松下電器産業株式会社 | 超音波振動子 |
-
1981
- 1981-11-30 JP JP19226981A patent/JPS5894839A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6099236A (ja) * | 1983-11-04 | 1985-06-03 | 株式会社東芝 | 超音波プロ−ブ |
| JPS60100952A (ja) * | 1983-11-09 | 1985-06-04 | 松下電器産業株式会社 | 超音波振動子 |
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