JPS60186894A - 水中音響無反射吸収材 - Google Patents

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、水中にＪ５いて畠臂を反則スることなく吸収
する吸収材に関し、特に客響インピーダンスが水と等し
いシリコーンゴムからなることを特徴とりる上記の音冑
無反射吸収材に関づ゛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１〜ランスジユーサのうち、孔線診断
用１〜ランスジューサなどは、第１図概念図に示すよう
に、水槽中に１〜ランスジユーサ１を配置して、同じく
水槽中の被験体２に向りて超音波３を発射しつつ、その
発側方向３と直角の方向４に１〜ランスジユーサを移動
させながら超音波の送受を行うものである。

水温は通常、被験者に不快感を与えないため、および測
定を一定条件で行うために、通常２５〜４０℃、特に３
８℃イ」近の一定温度に設定される。

［背景技術の問題点］ このにうな水槽中の超音波検診の場合、水槽５が十分に
大きければ問題がないが、そうでないとぎは、被験体か
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Ｑ　ｇ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ぎさに
限界があり、壁面の反射があるので前述の雑音の問題が
発生する。

このため、水槽の内壁には音響吸収材を装着して、水槽
内壁による敗乱昌波を防止している。

しかし、従来出限の音響吸収材は、第２図の水槽内壁近
傍の部分拡大口（第１図の破線で凹んだ部分）に示ずＪ
、うに、水６の中から水−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の吸収減貞率はたしか
に大きいが、境界面７から直接水中に反則づる＠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。

囚に、水槽の内壁面７′　（音響吸収材−水（ａ内壁の
境界面）にお〔ブる及躬波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−＠費吸収拐の境界面７によ
る反則音波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１）を用いるうえで課題
となっている。

［発明の目的］ 本発明は、上記のような課題を解決Ｊ゛るために、シリ
コーンゴム中に配合する充填剤の種類と量を制御するこ
とにより、測定湿度にお１ノる’１１　＜”Ｊインピー
ダンスが水に等しい加硫シリコーンゴムを得て、これを
音響吸収材として用いることにより、水−音響吸収材の
境界面にお（プる音波の反射率を極度に低減さけ、水槽
内壁による音波の散乱を防止するものである。

［発明の概要］ 音響インピーダンス２は、次式のごとく、その材料の中
の音速Ｖ［ｍ／Ｓ］（音速■は物質により固有である）
と材料の密度ρ［ｌｔｃ＋／Ｉｌｌ　３１との積で示さ
れる。

Ｚ冨■×ρ 水の音響インピーダンスＺｍは２０〜４０℃で１．４８
〜１．５２　ＸＩＯ’　［ｋｇ／ｍ　２−　Ｓ　］と温
度の上昇とともに上昇刃−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ので
、水と高分子音響吸収材の音響インピーダンスをづべて
の使用温度範囲で一致ざゼることは困難である。　また
ポリスチレン、ナイロン樹脂のようなプラスチックおよ
びブチルゴム、フッ素ゴムのような一般の有機ゴムにお
ける音速Ｖは１．５００〜１．９００ｍ／　Ｓと、水中
の音速ｖ、よりはるかに速いので、これらをベースに用
いて水に近い音響インピーダンスの吸収材を得ることが
不可能である。これに対し、■が９７０〜９８０ｍ／　
ｓと他のプラスチックや有機ゴムに比べて非常に低い音
速を与えるポリジメチルシロキサンをベースポリマーに
選び、これにシリカを充填剤として配合することにより
、水と等しい音響インピーダンスのものを得ることがで
きる。

本発明者らは、このような材料を用いて音波の反射につ
いて調査した結果、水と音響吸収材の音響インピーダン
スの差が±０．０３　ｘ１０６［ｋｇ／ｍ２　・６１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　ｘ１０’
　［ｋｇ／　ｍ　２　・Ｓ］、または４０℃のとき１．
４９〜１．５５　ｘ１０６［ｋｏ／ｍ　２−　ｓコの範
囲のものであれば、本発明の目的である音波の反則の少
ない水中音響吸収材を得ることができることを見出して
、本発明をなすに至った。

すなわち本発明は、２０〜４０℃の間のひとつの温度に
（１５ける音響インピーダンスが１．４５〜１．５５ｘ
１０６［ｋｇ／ｍ　’　・Ｓ］である充填剤人シリコー
ンゴムからなることを特徴とする水中音響無反射吸収材
でおる。

このようなシリコーンゴムは、有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サンをペース
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ｉ　、　ｏｏｏを超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．　（＋００のポリジオルガノシロキサンを、架橋剤
および触媒の存在下で常温ないし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および縮合型に大別
される。　本発明おいては、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。

シリコーンゴムに充填して音響インピーダンスを調整Ｊ
−るための充填剤としては、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ｄ３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ぐ
は、所望するｆｆｌ　Ｗ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儀は、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
ルシロキサンおよび上記の粒径の微粉末シリカのそれぞ
れの比重から換算して、はぼ３０〜４２容呈％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
助剤その他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、常温ないし必要な温
度の加熱によりゴム状弾性体を得ることができる。　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寸法に直接成形、加硫してもよ
いが、加硫後所望の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シー１−を音響吸収材８と
して水槽５の内壁に装着することにより、本発明の目的
を達することができる。

［発明の実施例］ 以下、本発明を実施例によって説明する。　実施例およ
び比較例中、部はいずれも重量部を表わす。　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ｄＢ
値で表わす。

実施例　１ 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１６０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−ジーし一ブチルペルオキシヘキサン０．
３部を添加してざらに混練し、深さ１０ｍｍの金型に入
れて１７０℃で３０分間プレス成形し、さらに２００℃
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拒は重量
比で６１．５％、３８℃における密度は１．６０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、１．５１　Ｘ１０’　［ｋｇ／１
１１２　・Ｓ］であった。

このシリコーンゴムを水１５の内壁に装着して音響吸収
材７とした。　この水槽に水６を満たし、トランスジュ
ー＋ｌ−１をその中に置き、温度を３８℃に設定して周
波数５Ｍ１−１ｚの超音波を発生けしめ。

その反射波の大きさを測定したところ、−５０ｄＢであ
った。

実施例　２ 両末端のケイ素原子に結合した水酸基をもち、２５℃に
おける粘度が１０，０００ｃＰのポリジメチルシロキサ
２１００部に、平均粒径１μｍの粉砕石英１３０部を配
合して十分に混合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部をビーカーにとって、架
橋剤としてエチルシリケートの部分縮合物１．１部、触
媒として水酸化ジメチルスズモノオレエート　０，１部
を添加して混合し、ガラスの真空容器中で脱泡したもの
を深さ１０ｍｍの金型に注入し、１昼夜室温で放置して
取出し、さらに２昼夜放置して完全に硬化させてシリコ
ーンゴムシートを得た。　充填剤の重量比は５６．５％
。

２５℃における密度は１．５０であった。

このシリコーンゴムを用いて、実施例１と同様の実験を
行ったところ、２５℃において、音響インピーダンスは
ｉ、５０　Ｘ１０６［ｋ（１部ｍ　２−　Ｓ　］　、反
射波の大きさは−３８ｄＢであった。

比較例　］ 実施例１で用いたものと同様のポリジオルガノシロキサ
ン１００部に、ポリジメチルシロキサンで焼付処理を行
って疎水化した平均粒径２５μｍの煙霧質シリカ４７部
、平均粒径１５μｍのケイ藻土２４部、平均粒径１μｍ
の粉砕石英４０部、および両末端がメトキシ基で閉塞さ
れた平均重合度１８のポリメチルフェニルシロキサン４
部を配合して混練し、ベースコンパウンドを得た。　こ
のベースコンパウンドを、実施例１と同様の方法で加硫
して、加硫ゴムシートを得た。　このシリコーンゴム中
の充填剤の堡は重量比で４８．４％、３８℃における密
度は１．３９であった。

このシリコーンゴムを用いて実施例１と同様の実験を行
ったところ、３８℃における音響インピーダンスは１．
３７×１０６［ｋｇ／ｌ１１２　・Ｓｌ、反射波の大ぎ
さは一２３ｄＢであった。

実施例　３ 平均粒径２μｍの粉砕石英を用い、その配合量を第１表
のように変化させたほかは実施例１と同様にして、シリ
コーンゴムシートΔ〜Ｅを得た。

ただし、ＡおよびＥは比較例試料である。　これらの試
料について、２５℃、３５℃および４０℃における密度
、音響インピーダンス、および反射波の大きさをそれぞ
れ測定した。　試料Ｃおよび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
を第１表に示す。　第１表から明らかなように、試料Ｂ
は２５℃、Ｃは３５℃および３８℃、Ｄは３５〜４０℃
において、反射防止剤として用いるのに適している。

第１表 ［発明の効果コ 本発明により、実用的な温度にａ３いて水と等しい音響
インピーダンス１．４６へ・１．５５　Ｘ　１０６［ｋ
り／ＬＩ１２　・Ｓｌの値をもつシリコーンゴムを容易
に得ることができる。　これにより、水槽内壁などに散
乱する超音波の反射量を大幅に低減することができ、乳
腺などの診断に用いる超音波装置の水槽内壁に用いて有
効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は孔線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である。 １・・・超音波トランスジューサ、　２・・・被験体、
５・・・水槽、　８・・・音響吸収材、　９’、１０・
・・反射音波。 特許出願人　東芝シリコーン株式会社 同　東京２浦電気　株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １２０〜４０℃の間のひとつの温度にお【ノる音響イン
   ピーダンスが１．４５〜１．５５　Ｘ　１０Ｇ［ｋｇ／
   ｍ２・Ｓ］である充填剤人シリコーンゴムからなること
   を特徴とする水中音響無反射吸収材。 ２　シリコーンゴムの充填剤として、平均粒径０．５〜
   ２０μｎ１のシリカがシリコーンゴム９５３〜６５重量
   ％充填されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の水中音響無反射吸収材。