(57)【要約】【課題】  全般的に放熱効果を高め、より一層良好な超音波画像が得られるようにする。【解決手段】  振動子ユニット１００のバッキング部１３０を、バッキング材１３１中に、熱伝導体薄板１３２が間隔を置いて複数枚、その板面が振動子配列面に平行な面、及び振動子隣接接合面の延長面に交差するように埋設された構造とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子ユニットのバッキング部材中に、熱伝導体の薄板が間隔を置いて複数枚、その板面が振動子配列面に平行な面、および振動子隣接接合面の延長面に交差するようにして埋設されていることを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
振動子ユニットのバッキング部材中に、熱伝導体の線状部材が間隔を置いて複数本、振動子隣接接合面の延長面と交差する方向に向けて埋設されていることを特徴とする超音波探触子。
【請求項３】
振動子ユニットのバッキング部材中に、振動子配列面に平行な面に沿って熱伝導体の線状部材複数本が平行に、更に線状部材複数本が前記平行な面と間隔を置いた平面に沿って前記複数本と交差する方向に平行に埋設されたことを特徴とする超音波探触子。
【請求項４】
振動子ユニットのバッキング部の側面に、熱伝導体の薄板または線状部材の一部が露出するように配置し、この露出した薄板または線状部材に、熱伝導体の板を接合したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の超音波探触子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波探触子に関し、特に複数の振動子を配列した振動子ユニットを含む超音波探触子に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波探触子に用いられる振動子ユニットの、従来型の典型的な一例を図３（ａ）〜（ｃ）に示す。
この振動子ユニット１００ｘは、圧電素子１１１の上下（図３（ａ）における上下）に電極１１２，１１３が設けられた振動子１１０を複数個、振動子間充填部材１２０で分離して、その超音波送受波面（電極１１２が設けられた上面側）が一つの面内に入るように配置し、その超音波送受波面側には、積層された２つの整合層１５０ｘ，１６０ｘを介して、音響レンズ１７０ｘが設けられ、その反対側には、バッキング部１３０ｘが設けられている。
【０００３】
複数個の振動子は、音響レンズ１７０ｘから放射される超音波信号の、目的のパターンが得られるように駆動される。整合層１５０ｘ，１６０ｘは、この超音波信号を音響レンズ１７０ｘに効率よく伝達し、バッキング部１３０ｘは、複数の振動子１１０の、裏面側（電極１１３側）から放射される超音波を吸収、減衰させるように働く。バッキング部１３０ｘの材料としては、通常、ニトリルゴムなどのゴム材やエポキシ樹脂などの合成樹脂が用いられる。
【０００４】
圧電素子１１１に高周波電圧を印加して超音波を発生する（振動子１１０を駆動させる、ともいう）際、その弾性損失や誘電損失などにより、圧電素子１１１は発熱する。また、圧電素子１１１（振動子１１０）の近傍においても、これら圧電素子１１１（振動子１１０）から発生した超音波が一部熱エネルギーに変化して発熱する。この発熱は振動子１１０の超音波放射面の温度を上げることになり、被検査者に不快感を与えたり低温やけどをさせることにもなる。
【０００５】
また、バッキング部１３０ｘや、振動子間充填部材１２０は、一般的には合成樹脂やゴム材が用いられているので、熱伝導率が低く、圧電素子１１１やその近傍で発生した熱は周囲に伝わりにくい。この放熱性の悪さから複数の振動子１１０は、その駆動した部分の温度が他の部分より上がりやすく、ヒートスポットを発生しやすい。国際規格により、空中放置時の音響放射面の温度上昇は、室温より２０℃以上上回ってはならないと決められており、ヒートスポット部分の温度を下げるために駆動電力を抑えることになるが、これは、超音波の出力低下、つまり、得られる超音波画像の質の低下をもたらす。
【０００６】
以上の問題を解決するために、現在まで振動子の放熱性改善のための様々な発明がなされており、その２つの例を以下に示す。
第１の例は、図４（ａ）に示された図において、背面負荷材としてのバッキング部１３０ｙが、ニトリルゴムなどの基材に窒化アルミニウム、炭化珪素、銅などを混入、充填して、熱伝導率を高めるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、図４（ｂ）に示された第２の例では、振動子１１０ｚとバッキング部１３０ｚとの間に熱伝導材１９０を配置し、更にバッキング部１３０ｚの側面には一端がこの熱伝導材１９０とつながった放熱材１９５を配置して放熱効果を高めるようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−１６５９９５号公報（図１）
【特許文献２】特開２０００−１８４４９７号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した背景技術においては、バッキング部の材料として、第１の例では、ゴム材や合成樹脂の基材に、高熱伝導部材を混入、充填して、熱伝導率を高めているものの、高熱伝導部材の周囲は基板に囲まれてしまうためその値は２〜４Ｗ／ｍＫ程度であり、また、第２の例では、高熱伝導部材である熱伝導材１９０を、振動子１１０とバッキング部１３０ｚとの間にはさみ込み、かつ、バッキング部１３０ｚの側面には一端をこの熱伝導材１９０とつないだ放熱材１９５を配置した構造としているので、振動子１１０の発熱はこれら熱伝導材１９０及び放熱材１９５で放熱することができるが、振動子１１０の発熱が熱伝導材１９０を通してバッキング部１３０ｚにも伝達され、この熱は、熱伝導性の悪いバッキング部１３０ｚから放熱されることなく、逆に蓄積されて、この部分が高温になってしまう、という問題点がある。
【０００９】
本発明の目的とするところは、上記背景技術における問題点に鑑みて、全般的に放熱効果をより一層高めることができて良好な超音波画像を得ることができる超音波探触子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の超音波探触子は、振動子ユニットのバッキング部材中に、熱伝導体の薄板が間隔を置いて複数枚、その板面が振動子配列面に平行な面、および振動子隣接接合面の延長面に交差するようにして埋設されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、振動子ユニットのバッキング部材中に、熱伝導体の線状部材が間隔を置いて複数本、振動子隣接接合面の延長面と交差する方向に向けて埋設されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、振動子ユニットのバッキング部材中に、振動子配列面に平行な面に沿って熱伝導体の線状部材複数本が平行に、更に線状部材複数本が前記平行な面と間隔を置いた平面に沿って前記複数本と交差する方向に平行に埋設されたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、振動子ユニットのバッキング部の側面に、熱伝導体の薄板または線状部材の一部が露出するように配置し、この露出した薄板または線状部材に、熱伝導体の板を接合したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の超音波探触子は、第１に、振動子ユニットのバッキング部材中に、熱伝導体の薄板が間隔を置いて複数枚配置され、または熱伝導体の線状部材複数本複数層に配置されているので、振動子及びその周辺で発生した熱を、これら熱伝導体の薄板又は線状部材によってバッキング部材全体にわたって外部へ放出することができるので、放熱効果を全般的により一層高めることができ、従って、超音波出力を抑圧する必要がなく、良好な超音波画像を得ることができる。また、バッキング部材の側面に熱伝導体の薄板又は線状部材の一部を露出させて、この側面に熱伝導体の板を密着、配備することにより、更に放熱効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の形態は、
振動子ユニットのバッキング部材中に、熱伝導体の薄板が間隔を置いて複数枚、その板面が振動子配列面に平行な面、および振動子隣接接合面の延長面に交差するようにして埋設されており、
振動子ユニットのバッキング部の側面に、熱伝導体の薄板の一部が露出するように配置して、上記バッキング部の側面に、熱伝導体の板を密着、配備し、
更に、振動子ユニットの整合層材中に、熱伝導体の薄板が間隔を置いて複数枚、その板面が振動子配列面に平行な面、および振動子隣接接合面の延長面に交差するようにして埋設されている
構造、構成を有してる。
【実施例１】
【００１６】
次に本発明の実施例１について図面を参照して説明する。
図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例１を説明するための、超音波探触子に用いられる振動子ユニット部分の斜視図及び一側面図、並びにバッキング部部分の斜視図である。
この実施例１における振動子ユニット１００は、圧電素子１１１の上下（図３（ａ）における上下）に電極１１２，１１３が設けられた振動子１１０を複数個、振動子間充填部材１２０（振動子隣接接合面を形成する）で分離して、その超音波送受波面（電極１１２が設けられている上面側）が一つの面内に入るように配置し、その超音波送受波面側には、積層された２つの整合層１５０，１６０を介して、音響レンズ１７０が設けられ、その反対側には、バッキング部１３０が、その長手方向の両側面に放熱板１４０を密着、配備して設けられている。
【００１７】
この実施例１における振動子ユニット１００のバッキング部１３０は、従来からバッキング部を構成する部材として用いられている熱伝導率の低いバッキング材１３１と、熱伝導率の高い熱伝導体薄板１３２とで構成され、熱伝導体薄板１３２は、バッキング部材中に（バッキング材１３１の中に）、間隔を置いて複数枚、その板面が振動子配列面に平行な面、及び振動子隣接接合面の延長面に交差するよう埋設されている。
【００１８】
また、このバッキング部１３０は、その熱伝導体薄板１３２の両端が、その長手方向の両側面に露出しており、この両側面には熱伝導体の板が放熱板１４０として密着、配備されている。なおその上面側は振動子１１０の電極１１３と電気的に絶縁されるよう絶縁薄膜で覆われている。
【００１９】
この実施例１において、基材（バッキング材１３１）としてニトリルゴム（熱伝導率０．２５Ｗ／ｍＫ）、熱伝導体薄板１３２として銅板（熱伝導率４００Ｗ／ｍＫ）を使用し、この熱伝導体薄板１３２の厚さを０．０５mmとして１mmピッチでニトリルゴム（バッキング材１３１）中に埋め込んだ場合、振動子隣接接合面方向の熱伝導率は基材とほぼ同じ０．２５Ｗ／ｍＫであるが、振動子配列方向、深さ方向（図１（ａ）の上下方向）の実効的に熱伝導率は２０Ｗ／ｍＫとなって、基材の約８０倍となる。この実効的な熱伝導率は熱伝導体薄板１３２（銅板）の厚さを厚くするほど、また埋め込む間隔を狭くするほど大きくなる。
【００２０】
この熱伝導体薄板１３２によって、振動子１１０及びその周辺で発生した熱をバッキング部１３０全体で外部へ放熱することができ、ヒートスポットは解消され、温度上昇も低下して、超音波パワーを低下させずに済み、良好な超音波画像を得ることができる。
【００２１】
なお、振動子隣接接合面延在方向の熱伝導率は改善されないが、この方向は圧電素子１１１によりほぼ一様に加熱されるので、熱伝導率の悪さは他の方向ほど大きな問題とはならない。
【実施例２】
【００２２】
次に本発明の他の実施例について図面を参照して説明する。
図２（ａ），（ｂ）はバッキング部の構造、構成の２例を示す斜視図である。
第１の例（図２（ａ））の、バッキング部１３０ａは、そのバッキング部材中（バッキング部１３１ａの中）に、熱伝導体線状部材１３３ａが間隔を置いて複数本、振動子隣接接合面の延長面と交差する方向に向けて埋設されている。
この第１の例では、熱伝導体線状部材１３３ａとして、銅よりも細く、熱伝導率の高いカーボンファイバ（熱伝導率５００Ｗ／ｍＫ）を使用することができ、熱伝導体の体積率をバッキング材の１０％になるように作成した場合、振動子配列方向の実効熱伝導率は２５Ｗ／ｍＫと基材（バッキング材１３１ａ）の約１００倍となる。また同時に、熱伝導体線状部材を振動子隣接接合面方向、深さ方向と平行に埋め込むことで、これらの方向についても熱伝導率を改善することができる。
【００２３】
第２の例は図２（ｂ）に示すように、バッキング部１３０ｂが、バッキング部材中（バッキング材１３１ｂ中）に、振動子配列面に平行な面に沿って熱伝導体線状部材１３３ｂ複数本が平行に、更に熱伝導体線状部材１３３ｂ複数本が、前述の平行な面と間隔を置いた平面に沿って、前述の複数本と交差する方向に平行に埋設されている。
【００２４】
この第２の例においても前述の第１の例と同様の効果が得られる。
この２例では、共に、バッキング部１３０ａ，１３０ｂ中の熱伝導体線状部材１３３ａ，１３３ｂは、その両端部分が、バッキング部側面に露出していて図１で示されたような放熱板１４０に接合されており、高い放熱効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例１を説明するための超音波探触子に用いられる振動子ユニット部分の斜視図及び側面図、並びにそのうちのバッキング部部分の斜視図である。
【図２】本発明の実施例２を説明するためのバッキング部部分の２つの例の斜視図である。
【図３】従来の超音波探触子に用いられる振動子ユニット部分の斜視図及び側面図、並びにその中のバッキング部部分の斜視図である。
【図４】従来の超音波探触子に用いられる振動子ユニット部分の２例の断面側面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１００，１００ｘ〜１００ｚ  振動子ユニット
１１０，１１０ｙ，１１０ｚ  振動子
１２０  振動子間充填部材
１３０，１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｘ〜１３０ｚ  バッキング部
１３１，１３１ａ，１３１ｂ  バッキング材
１３２  熱伝導体薄板
１３３ａ，１３３ｂ  熱伝導体線状部材
１４０  放熱板
１５０，１５０ｘ  整合層
１６０，１６０ｘ  整合層
１７０，１７０ｘ  音響レンズ
１９０  熱伝導材
１９５  放熱材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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