JPS61184100A - 超音波探触子 - Google Patents

超音波探触子

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JPS61184100A
JPS61184100A JP60023876A JP2387685A JPS61184100A JP S61184100 A JPS61184100 A JP S61184100A JP 60023876 A JP60023876 A JP 60023876A JP 2387685 A JP2387685 A JP 2387685A JP S61184100 A JPS61184100 A JP S61184100A
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JP
Japan
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powder
piezoelectric vibrator
acoustic
vibrators
rubber
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JP60023876A
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English (en)
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JPH0716280B2 (ja
Inventor
Takayoshi Saito
孝悦 斉藤
Masami Kawabuchi
川淵 正己
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
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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】 産業上の利用分野 本発明は、医用超音波診断装置に用いる超音波探触子に
関するものである。
従来の技術 最近、超音波探触子が超音波診断装置等の分野で盛んに
利用されるようになってきた。従来の超音波探触子とし
ては、例えば特開昭55−35654号公報に記載され
ている構成が知られている。以下、第2図を参照して従
来の超音波探触子について説明する。背面負荷材102
の表面上に細長い矩形に分割された圧電振動子1o1が
複数個配列されており、圧電振動子101には電極(図
示せず)が備えられ、この電極は電気端子(図示せず)
を介して駆動回路に接続されている。この複数個に分割
された圧電振動子101の表面に4分の1波長厚さのガ
ラス材質よりなる音響整合層1o3がエポキシ系接着剤
により接着されている。この接着に際し、エポキシ系接
着剤104を個々の圧電振動子101の側面と背面負荷
材102の表面とによって形成される間隙に十分溝すよ
うに流入し、その接着剤104上に前記音響整合層10
3を接着する。
このように各圧電振動子101の間隙に音響整合層10
3の音響インピーダンスの値よシ小さいエポキシ樹脂系
の接着剤104を充填させ、各圧電振動子1o1間を音
響的に不連続な結合にすることによシ音波の漏洩(音響
的クロストーク)を防止して超音波画像の方位分解能の
向上を図るようになっている。
音響的クロストークをほぼ完全に防止するための理想と
しては、各圧電振動子101の音響インピーダンスを間
隙の音響インピーダンスに極めて大きい相異があること
である。即ち、圧電振動子101の間隙には極めて音響
インピーダンスの小さい空気が介在する構成が理想的で
ある。
困難であるため、何らかの材料が充填されている。
このため、音響的クロストークをほぼ完全に防止するこ
とは困難である。従って各圧電振動子101の音響イン
ピーダンスに対し各圧電振動子101の間隙に充填する
材料の音響インピーダンスの差を大きくすべく、この材
料に音響インピーダンスカ約3 X 10 y/d −
S  とある程度小さいエポキシ系接着剤を用い、これ
により音響的クロス)−りを小さくするようにしている
のが現状である。
音響的クロストークを小さくするための他の方法として
、各圧電振動子1o1の間隙に音波減衰係数の極めて大
きい材料を充填し、この充填材により隣接する圧電振動
子101への音響的クロストークを減衰させてしまい、
隣接する圧電振動子101に漏れのないようKすること
が考えられる。
このように音響的クロストークを防止するため、圧電振
動子1o1の間隙に充填する材料の望ましい特性は、0
)圧電振動子の音響インピーダンスとの差が大きいこと
、即ち音響インピーダンス値が小さいことと、(2)音
波減衰係数が大きいことである。
発明が解決しようとする問題点 しかしながらエポキシ系接着剤を圧電振動子101の間
隙に充填する材料として用いた場合、ガラス材などより
なる音響整合層103を複数個に配列した圧電振動子1
01上に接着すると同時に、前記エポキシ系接着剤を圧
電振動子1o1の間隙に充填できるという製作工程にお
ける長所はあるが、各圧電振動子101間の音響的クロ
ストークを防止するには不十分である。即ち、圧電振動
子101の音響インピーダンス(一般にPZTのような
圧電セラミック振動子の場合、20×105〜36X 
1051/ad −Sである。)の差は約1桁であるが
圧電振動子101からエポキシ系接着剤の音響的なりロ
ストークに係る透過係数は近似的に15〜26%にもな
る。しかもエポキシ系接着剤の音波減衰係数は3.0 
M)l z  で1 dB/m前後と小さいため、透過
してきた音波(クロストーク)を殆んど減衰できず、隣
接する圧電振動子101へ伝搬してしまう。従って所定
の超音波ビームバタンを形成できなくなシ、超音波画像
の画質に要求される方位分解能等の特性が劣化するとい
う問題点を有している。
そこで、本発明は、上記問題点を解決すべく、音響的ク
ロストークを無くし、超音波画像の方位分解能等の特性
劣化を防止することができるようにした超音波探触子を
提供しようとするものである。
問題点を解決するための手段 そして上記問題点を解決するための本発明の技術的な手
段は、圧電振動子と、この圧電振動子の一面側に設けら
れた背面負荷材と、前記圧電振動子の他面側に設けられ
た一層以上の音響整合層とを備え、少なくとも前記圧電
振動子が複数個に分割されており、その間隙に、ゴム材
若しくは合成樹脂等の母材に金属粉若しくは絶縁粉等の
粉体とマイクロバルーンが混入された充填材を充填した
ものである。
作   用 本発明は上記の構成によシ、圧電振動子間の間隙に充填
する材料は従来のエポキシ系接着剤に比べ、更に小さい
音響インピーダンスの範囲で任意に選択することができ
、しかも音波減衰係数も35倍以上と大きいものとなる
。従って圧電振動子と充填材料の音響インピーダンスの
差を大きくすることができ、隣接する圧電振動子に対す
る音響的クロストークを小さくすることができる。また
微量な音響的クロストークがあったとしても、充填材料
の音波減衰係数が大きく、この充填材料で減衰すること
ができる。
実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照して詳細に
説明する。第1図は本発明の超音波探触子の断面図であ
シ、圧電振動子1は両面に電極(図示せず)を有し、一
方の電極より電気端子が取り出されている。この圧電振
動子1の一方の面側に背面負荷材2が流し込み、若しく
は接着等の手段によシ設けられている。圧電振動子1は
機械加工等によシ複数個に分割されている。各圧電振動
子1の間隙には充填材3が充填され、圧電振動子1の他
方の面側に二層の音響整合層4・6が流し込み、若しく
は接着等の手段によって設けられている。なお、必要に
応じて音響整合層5上に音響レンズ6が設けられる。
前記圧電振動子10間隙に充填する充填材3はゴム材に
金属粉または絶縁粉等の粉体とマイクロバルーンの2種
類を混合したものを用いる。例えば、ゴム材にシリコン
ゴムを使用し、タングステン粉とプラスチックマイクロ
バルーンを母材のシリコンゴムに対して重量比でそれぞ
れ200%と1.5チ、混合して充填材3を製作した場
合、音響インピーダンスは1606X10551/d 
−Sで、音波減衰係数は3MHzで約40dB/mとな
る。
而して前記のように隣接する圧電振動子1とその間の音
響インピーダンスの相異により隣接する圧電振動子1へ
音波の伝搬を防止し、クロスト−りを小さくすることが
でき、前記実施例の充填材3のように音響インピーダン
スが1.06X1dノ、にff1−8のものを用い、一
方、圧電振動子1として音響インピーダンスが20X1
0〜35X10りAわSのPZTのセラミック材料を用
いることによシ圧電振動子1と充填材3との音響的な透
過係数は近似的に6〜10%となり、従来のエポキシ系
接着剤を充填材として用いた場合は15〜26%となる
ので、本実施例によれば音響的クロストークを大幅に減
少させることができることが明らかである。
更に前記実施例の充填材3の音波減衰係数が3MHzで
40 d B/wとなり、従来のエポキシ系接着剤を用
いた充填材の音波減衰係数1 dB/a  に比較して
約40倍大きいので、音響的クロストークとなる透過係
数6〜10%分は、はぼ完全に充填材3で減衰させるこ
とができる。従って前記実施例の充填材3を使用するこ
とによって隣接する圧電振動子1間の音響的クロストー
クをほぼ無くすことが可能となり、方位分解能の高い超
音波画像を得ることができる。
なお、シリコンゴムを母材としてタングステン粉をシリ
コンゴムに対する重量比で100%、プラスチックマイ
クロバルーンを同重量比で2%混入した場合の音響イン
ピーダンスと音波減衰係数は、それぞれ0.7 X 1
0 L4トS 、 50dB/wm (3MHz )と
なシ、またタングステン粉とプラスチックマイクロバル
ーンをシリコンゴムに対する重量比でそれぞれ400チ
と0.8%混入した場合の音響インピーダンスと音波減
衰係数はそれぞれ2×1o5P/d−E3,35dB/
aの値となる。このようにシリコンゴムに対し、タング
ステン粉とプラスチックマイクロバルーンの混入量をそ
れぞれ可変することにより、音波減衰係数が35〜5o
dB/+w、音響インピーダンスが0.7×105〜2
×105グ/d−3の範囲の充填材3を得ることができ
、本発明にあってはこの範囲で適宜選択すればよい。
また前記実施例にあっては充填材3の母材にシリコンゴ
ムを用いた場合について述べたが、この他、ウレタンゴ
ム、ブチルゴム、ネオプレンゴムまたは合成樹脂のエポ
キシ樹脂、ウレタン樹脂等を用いることができることは
それらの特性から明らかである。
また前記実施例にあっては金属粉または絶縁粉等の粉体
としてタングステン粉を用いた場合について述べたが、
この他、タンタル粉、フェライト粉、亜鉛粉、シリコン
カーバイト粉、タングステンカーバイト粉、鉄粉等を用
いることができることはそれらの特性から明らかである
。勿論、これら2種以上の金属粉または絶縁粉を用いる
ことができることも明らかである。
また前記実施例における圧電振動子1側の音響整合層4
を圧電振動子と共に複数個に分割し、その間隙に圧電振
動子1と同様に充填材3を充填することも可能である。
更に前記実施例においては、圧電振動子1を直線状に配
列した、所謂アレイ型超音波探触子について述べたが、
本発明にあっては、この他、圧電振動子を弧状に配列し
、若しくは2次元に配列し、若しくはリング型に配列す
るなど、種々の型式に適用することができる。
発明の効果 以上の説明より明らかなように本発明によれば、圧電振
動子と、この圧電振動子の一面側に設けられた背面負荷
材と、前記圧電振動子の他面側に設けられた一層以上の
音響整合層とを備え、少なくとも前記圧電振動子が複数
個に分割されておシ、その間隙に、ゴム材、若しくは合
成樹脂等の母材に金属粉若しくは絶縁粉等の粉体とマイ
クロバルーンが混入された充填材を充填している。この
ように充填材の音響インピーダンスが小さいので、圧電
振動子の音響インピーダンスとの相異が大きくなり、し
かも音波減衰係数も大きいために、複数個に分割した圧
電振動子間の音響的なりロストークを極めて小さくする
ことができる。従って所定の超音波ビームパターンを形
成することができるようになり、超音波画質に要求され
る方位分解能の特性を向上させることができ、高分解能
の特性を有する超音波探触子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の超音波探触子の一実施例を示す断面図
、第2図は従来の超音波探触子の断面図である。 1・・・・・・圧電振動子、2・・・・・・背面負荷材
、3,4・・・・・・音響整合層、5・・・・・・充填
材、6・・・・・・音響レンズ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)圧電振動子と、この圧電振動子の一面側に設けら
    れた背面負荷材と、前記圧電振動子の他面側に設けられ
    た一層以上の音響整合層とを備え、少なくとも前記圧電
    振動子が複数個に分割されており、その間隙に、ゴム材
    、若しくは合成樹脂等の母材に金属粉若しくは絶縁粉等
    の粉体とマイクロバルーンが混入された充填材を充填し
    たことを特徴とする超音波探触子。
  2. (2)母材であるゴム材がシリコンゴム、ウレタンゴム
    、ブチルゴム若しくはネオプレンゴムのいずれかである
    特許請求の範囲第1項記載の超音波探触子。
  3. (3)母材である合成樹脂がエポキシ樹脂若しくはウレ
    タン樹脂のいずれかである特許請求の範囲第1項記載の
    超音波探触子。
  4. (4)粉体がタングステン粉、タンタル粉、フェライト
    、亜鉛、シリコンカーバイト、タングステンカーバイト
    若しくは鉄粉のいずれか若しくは複数種である特許請求
    の範囲第1項記載の超音波探触子。
JP60023876A 1985-02-08 1985-02-08 超音波探触子 Expired - Lifetime JPH0716280B2 (ja)

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EP19860300880 EP0190948B1 (en) 1985-02-08 1986-02-10 Ultrasonic probe
DE8686300880T DE3683509D1 (de) 1985-02-08 1986-02-10 Ultraschallwandler.

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