超音波探触子
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、超音波診断装置などに用いる超音波探触子に関し、特に、放熱特性を改善したものである。
【０００２】
【従来の技術】超音波探触子は、生体を対象とする超音波診断装置などに用いられている。超音波探触子の圧電素子は、電圧を印加すると、電気エネルギーを機械的振動エネルギーに変換するが、この変換に際して熱を発生する。生体に接触する超音波探触子は、生体の安全性を確保するために、探触子の表面の温度を４１℃以下にしなければならないという規格が設けられている。超音波探触子の表面温度は、印加される電圧と比例関係にあり、そのため超音波診断装置本体から超音波探触子に送信する電圧を、超音波探触子が４１℃を超えないように調整している。
【０００３】一方、超音波が届く深さも、圧電素子への送信電圧に比例関係があり、送信電圧を低く抑えることは、診断深さが浅くなるという短所に繋がる。従って、超音波診断装置の診断領域、特に深さ方向を拡大するためには、送信電圧を高める必要がある。
【０００４】このようなことから、送信電圧を抑えなくても済むように、超音波探触子の放熱を促進するための構成が色々と考えられている。
【０００５】例えば、特開平５−２４４６９０号公報に記載された超音波探触子は、図４に示すように、超音波を送受信する、複数個配列された圧電素子11と、被検体（生体）に超音波を効率よく送受信するために圧電素子11の面上に設けられた音響整合層14と、圧電素子11の音響整合層14とは反対側の面に設けられ、圧電素子11から出力される不要な超音波を減衰させ、且つ圧電素子11を機械的に保持する機能を有する背面負荷材15と、圧電素子11の信号用電極12に接続し、信号線に接続するための信号用電気端子18と、圧電素子11の他方の電極に接続する接地用電気端子13とを備えており、接地用電気端子13は、ケーブルの電極導出線に電気接続するとともに、熱伝導材17を経由して、このケーブル内に設けられた伝熱線16にも接続している。
【０００６】この超音波探触子では、圧電素子11の電極に接続する接地用電気端子13を、熱伝導材17を介して伝熱線16に接続し、超音波探触子で発生した熱を、伝熱線16を通じて放熱している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の超音波探触子では、圧電素子11の接地電極の一部から放熱が行なわれているだけであって、十分と言えるものではない。
【０００８】本発明は、こうした従来の問題点を解決するものであり、高い放熱特性を有する超音波探触子を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明の超音波探触子では、圧電素子の一方の面に設けた背面負荷材を、超音波に対して高い減衰特性を有する主材と、この主材に充填した高い熱伝導率を有する充填材とで構成している。
【００１０】そのため、不要な超音波を背面負荷材で減衰し、また、圧電素子の熱を背面負荷材で吸熱して放熱することにより、超音波探触子の表面温度を低く抑えることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明は、圧電素子と、圧電素子の一方の面に設けた背面負荷材とを備える超音波探触子において、背面負荷材を、超音波に対して高い減衰特性を有する主材と、この主材に充填した高い熱伝導率を有する充填材とで構成し、前記主材にニトリルゴム、ブチルゴムまたはウレタンゴムを用い、前記充填材に窒化アルミニウム、銅、ボロンナイトライドまたはグラファイトを用いたものであり、不要な超音波を背面負荷材で減衰し、また、圧電素子の熱を背面負荷材で吸熱して放熱することにより、超音波探触子の表面温度を低く抑えることができる。
【００１２】
【００１３】請求項２に記載の発明は、背面負荷材の主材のニトリルゴム１に対して、窒化アルミニウムの充填重量比を４．３〜１０にしたものであり、超音波減衰特性が高く、熱伝導率が高い背面負荷材を得ることができる。
【００１４】
【００１５】請求項３に記載の発明は、背面負荷材の主材のニトリルゴム１に対して、銅の充填重量比を８．５以上にしたものであり、超音波減衰特性が高く、熱伝導率が高い背面負荷材を得ることができる。
【００１６】
【００１７】請求項４に記載の発明は、背面負荷材の周囲に接して、高分子フィルムをグラファイト化した高配行性のＰＧＳグラファイトシート、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、酸化ベリリウムまたは銅から成る熱伝導材を配置したものであり、背面負荷材が吸収した熱を熱伝導材を通じて逃がすことができる。
【００１８】請求項５に記載の発明は、背面負荷材の圧電素子に接する側と反対側の面に、高分子フィルムをグラファイト化した高配行性のＰＧＳグラファイトシート、ボロンナイトライドまたは酸化ベリリウムから成る保持台を配置したものであり、背面負荷材が吸収した熱を保持台を通じて逃がすことができる。
【００１９】
【００２０】
【００２１】以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２２】（第１の実施形態）第１の実施形態の超音波探触子は、熱伝導率が高く、超音波減衰特性が高い材料で背面負荷材を構成している。
【００２３】この超音波探触子は、図１の断面図に示すように、超音波を送受信する圧電素子１と、圧電素子１の一方の面に設けた接地電極２と、圧電素子１のもう一方の面に設けた信号用電極３と、信号電極３に接続する信号用電気端子４と、接地電極２に接続する接地電極用電気端子５と、圧電素子１を機械的に保持し、圧電素子１の熱を吸熱して放熱し、更に不要な超音波信号を減衰する背面負荷材６とを備えている。
【００２４】圧電素子１には、ＰＺＴ系などの圧電セラミックス、単結晶、またはＰＶＤＦ等の高分子等を用いる。また、接地電極２及び信号用電極３は、圧電素子１の面に金や銀をスパッタリングしたり、あるいは銀を焼き付けて形成する。
【００２５】また、図示しないが、必要に応じて、圧電素子１の接地電極２面上に、超音波を効率よく伝搬させるための音響整合層や、超音波ビームを絞る音響レンズ等を設ける。
【００２６】この超音波探触子では、超音波診断装置などの本体から信号用電気端子４に電気信号が印加されると、圧電素子１が機械振動して超音波を発振する。
【００２７】生体を被検体とする超音波診断装置の超音波探触子では、生体に直接接触して生体に超音波を送信し、生体から反射してきた反射波を受信する。本体は、その信号を処理してモニター上に診断画像を表示する。
【００２８】生体に接触する超音波探触子の表面（超音波を送受信する面）温度は、前述するように、４１℃以下にしなければならない。
【００２９】超音波探触子の表面温度は、生体に接触していない、つまり使用していない状態で、本体から送信信号を送り続けているときに最も発熱し温度が上昇する。この原因は、圧電素子１の誘電損失、及び、探触子内の圧電素子１、音響整合層、音響レンズ間での多重反射によるものと想定される。
【００３０】圧電素子１から送信された超音波は背面負荷材６にも伝搬する。背面負荷材６に伝搬した超音波は不要なものであるので、背面負荷材６内で減衰させ、再び圧電素子１に戻らないようにしなければならない。そのためには、背面負荷材６は超音波の減衰が大きい材料であることが必要である。
【００３１】この実施形態では、背面負荷材６を、主材に充填材を配合して形成しており、主材には超音波の減衰の大きいニトリルゴム材料を用い、また、充填材として、熱伝導率の大きい窒化アルミニウム、炭化珪素、銅を充填することにより、高い熱伝導率と高い超音波減衰特性とを有する背面負荷材６を得ている。
【００３２】表１には、主材のニトリルゴム１に対して、充填重量比で４．８７及び９．７５の割合で窒化アルミニウム、炭化珪素、または銅を充填した時の熱伝導率及び超音波減衰特性の測定結果を示している。
【００３３】
【表１】
【００３４】また、図２には、ニトリルゴムに対して、充填比率を変えて窒化アルミニウム、炭化珪素、または銅を充填した時の熱伝導率及び超音波減衰特性の変化を図示している。
【００３５】また、比較のために、従来から背面負荷材に用いられているウレタンゴム単体の熱伝導率及び超音波減衰特性を表２に示し、また、このゴムにフェライト粉末を充填した、いわゆるフェライトゴムの一般的な熱伝導率及び超音波減衰特性を併せて表２に示している。
【００３６】
【表２】
【００３７】これらの結果から明らかなように、ニトリルゴム材料に熱伝導率の大きい窒化アルミニウム、炭化珪素、銅を充填した背面負荷材は、従来のウレタンゴム単体の背面負荷材に比べて、高い熱伝導率及び超音波減衰特性を有している。また、充填材の組成を限定することにより、従来のフェライトゴムよりも熱伝導率の高いものを得ることができる。
【００３８】超音波探触子の表面温度を低減するために、背面負荷材６の熱伝導率は、少なくとも従来のフェライトゴムより高い値（２．５×１０-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓ℃以上）が望ましいが、具体的な数値として、ここでは１．６倍の４．０×１０-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓ℃に設定する。また、超音波減衰特性は、不要な超音波が圧電素子１に戻らないようにする値が必要である。超音波診断装置本体のダイナミックレンジが、最近１２０ｄＢであることを考慮すると、背面負荷材６の減衰特性も少なくとも１２０ｄＢ必要になってくる。当然、背面負荷材６の厚みを厚くすれば１２０ｄＢ以上にすることはできるが、小型化を考慮した場合、一概に背面負荷材６を厚くすることはできない。この厚みは最大でも１０ｍｍ以下にすることが望まれる。従って、背面負荷材６の減衰は、３ＭＨｚで６ｄＢ／ｍｍ以上必要となる。
【００３９】こうした観点から、熱伝導率４．０×１０-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓ℃以上、３ＭＨｚでの超音波の減衰を６ｄＢ／ｍｍ以上に設定すると、図２から、これらの値を満足する材料を求めると、窒化アルミニウムを充填する場合では、ニトリルゴム１に対する充填重量比は４．３〜１０となり、炭化珪素を充填する場合では、ニトリルゴム１に対する充填重量比は８．２〜１０となり、また、銅を充填する場合では、ニトリルゴム１に対する充填重量比は８．５以上となる。
【００４０】このように、第１の実施形態の超音波探触子は、背面負荷材６として、熱伝導率が高く、且つ超音波減衰特性が高い材料を用いているため、圧電素子１から発生する熱、また、超音波の多重反射により発生する熱が、圧電素子１の全面に設けた背面負荷材６で吸熱され、背面負荷材６から放熱される。その結果、超音波探触子表面の温度を低く保つことができる。従って、超音波診断装置の送信電圧を高めることができ、診断深さを深くすることができる。
【００４１】また、背面負荷材には、超音波減衰が大きい材料を用いているため、不要な超音波を減衰させることができる。
【００４２】なお、第１の実施形態では、背面負荷材６の主材としてニトリルゴムを用いた場合について説明したが、この主材としては、この他、超音波減衰の大きいブチルゴム、ウレタンゴム材料を用いても同様の効果が得られる。
【００４３】また、第１の実施形態では、背面負荷材６の充填材として窒化アルミニウム、炭化珪素、銅を用いた場合について説明したが、この充填材としては、この他、ボロンナイトライド、グラファイト等の熱伝導率の高い材料を用いても同様の効果が得られる。
【００４４】（第２の実施形態）第２の実施形態の超音波探触子は、背面負荷材の側周辺や端面に放熱を促進する熱伝導材を配置している。
【００４５】この超音波探触子は、図３の断面図に示すように、背面負荷材６の側周辺に設けた熱伝導材７と、背面負荷材の端面に設けた、背面負荷材６を保持するための保持台８とを備えている。その他の構成は、第１の実施形態（図１）と変わりがない。
【００４６】この熱伝導材７及び保持台８には、その材料として、高分子フィルムをグラファイト化した高配行性のＰＧＳグラファイトシート（松下電子部品社製）、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、炭化珪素、酸化ベリリウム、銅等の極めて熱伝導率の高い材料を用いる。
【００４７】熱伝導材７は、背面負荷材６が吸熱した熱を更に吸熱し、放熱する。その結果、超音波探触子の表面温度を低減することができる。また、背面負荷材６を保持する保持台８も、高熱伝導率の材料で形成されているため、同様に背面負荷材６の熱の放熱を促進し、超音波探触子の表面温度の引き下げに寄与する。
【００４８】なお、第２の実施形態では、背面負荷材６の側面の周辺に熱伝導材７を設け、端面に保持台８を設けているが、それらのいずれか一方だけを単独で設けてもよい。
【００４９】また、図示していないが、熱伝導材７や保持台８からの放熱を更に促進するため、熱伝導材７や保持台８を、信号用電気端子４や接地用電気端子５に接続するケーブルの接地極線またはシールド線に接続して、超音波探触子の外に放熱するように構成してもよい。
【００５０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明の超音波探触子は、圧電素子から発熱する熱を、圧電素子全面に設けた背面負荷材で吸熱して、放熱することができ、また、背面負荷材の側面に配置した熱伝導材や背面負荷材の端面に設けた保持台を通じて、背面負荷材からの放熱を促進することができる。そのため、超音波探触子表面の温度を低く抑えることができ、その結果、超音波診断装置の送信電圧を高めて、診断深さをより深く設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における超音波探触子の概略断面図、
【図２】本発明の第１の実施形態における背面負荷材の超音波減衰特性と熱伝導率とを示す特性図、
【図３】本発明の第２の実施形態における超音波探触子の概略断面図、
【図４】従来の超音波診断装置用探触子の断面図である。
【符号の説明】
１、11 圧電素子
２ 接地電極、
３、12 信号用電極、
４、18 信号用電気端子、
５、13 接地極用電気端子、
６、15 背面負荷材
７、17 熱伝導材
８ 保持台
14 音響整合層
16 伝熱線
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、超音波診断装置などに用いる超音波探触子に関し、特に、放熱特性を改善したものである。
【０００２】
【従来の技術】超音波探触子は、生体を対象とする超音波診断装置などに用いられている。超音波探触子の圧電素子は、電圧を印加すると、電気エネルギーを機械的振動エネルギーに変換するが、この変換に際して熱を発生する。生体に接触する超音波探触子は、生体の安全性を確保するために、探触子の表面の温度を４１℃以下にしなければならないという規格が設けられている。超音波探触子の表面温度は、印加される電圧と比例関係にあり、そのため超音波診断装置本体から超音波探触子に送信する電圧を、超音波探触子が４１℃を超えないように調整している。
【０００３】一方、超音波が届く深さも、圧電素子への送信電圧に比例関係があり、送信電圧を低く抑えることは、診断深さが浅くなるという短所に繋がる。従って、超音波診断装置の診断領域、特に深さ方向を拡大するためには、送信電圧を高める必要がある。
【０００４】このようなことから、送信電圧を抑えなくても済むように、超音波探触子の放熱を促進するための構成が色々と考えられている。
【０００５】例えば、特開平５−２４４６９０号公報に記載された超音波探触子は、図４に示すように、超音波を送受信する、複数個配列された圧電素子11と、被検体（生体）に超音波を効率よく送受信するために圧電素子11の面上に設けられた音響整合層14と、圧電素子11の音響整合層14とは反対側の面に設けられ、圧電素子11から出力される不要な超音波を減衰させ、且つ圧電素子11を機械的に保持する機能を有する背面負荷材15と、圧電素子11の信号用電極12に接続し、信号線に接続するための信号用電気端子18と、圧電素子11の他方の電極に接続する接地用電気端子13とを備えており、接地用電気端子13は、ケーブルの電極導出線に電気接続するとともに、熱伝導材17を経由して、このケーブル内に設けられた伝熱線16にも接続している。
【０００６】この超音波探触子では、圧電素子11の電極に接続する接地用電気端子13を、熱伝導材17を介して伝熱線16に接続し、超音波探触子で発生した熱を、伝熱線16を通じて放熱している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の超音波探触子では、圧電素子11の接地電極の一部から放熱が行なわれているだけであって、十分と言えるものではない。
【０００８】本発明は、こうした従来の問題点を解決するものであり、高い放熱特性を有する超音波探触子を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明の超音波探触子では、圧電素子の一方の面に設けた背面負荷材を、超音波に対して高い減衰特性を有する主材と、この主材に充填した高い熱伝導率を有する充填材とで構成している。
【００１０】そのため、不要な超音波を背面負荷材で減衰し、また、圧電素子の熱を背面負荷材で吸熱して放熱することにより、超音波探触子の表面温度を低く抑えることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明は、圧電素子と、圧電素子の一方の面に設けた背面負荷材とを備える超音波探触子において、背面負荷材を、超音波に対して高い減衰特性を有する主材と、この主材に充填した高い熱伝導率を有する充填材とで構成し、前記主材にニトリルゴム、ブチルゴムまたはウレタンゴムを用い、前記充填材に窒化アルミニウム、銅、ボロンナイトライドまたはグラファイトを用いたものであり、不要な超音波を背面負荷材で減衰し、また、圧電素子の熱を背面負荷材で吸熱して放熱することにより、超音波探触子の表面温度を低く抑えることができる。
【００１２】
【００１３】請求項２に記載の発明は、背面負荷材の主材のニトリルゴム１に対して、窒化アルミニウムの充填重量比を４．３〜１０にしたものであり、超音波減衰特性が高く、熱伝導率が高い背面負荷材を得ることができる。
【００１４】
【００１５】請求項３に記載の発明は、背面負荷材の主材のニトリルゴム１に対して、銅の充填重量比を８．５以上にしたものであり、超音波減衰特性が高く、熱伝導率が高い背面負荷材を得ることができる。
【００１６】
【００１７】請求項４に記載の発明は、背面負荷材の周囲に接して、高分子フィルムをグラファイト化した高配行性のＰＧＳグラファイトシート、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、酸化ベリリウムまたは銅から成る熱伝導材を配置したものであり、背面負荷材が吸収した熱を熱伝導材を通じて逃がすことができる。
【００１８】請求項５に記載の発明は、背面負荷材の圧電素子に接する側と反対側の面に、高分子フィルムをグラファイト化した高配行性のＰＧＳグラファイトシート、ボロンナイトライドまたは酸化ベリリウムから成る保持台を配置したものであり、背面負荷材が吸収した熱を保持台を通じて逃がすことができる。
【００１９】
【００２０】
【００２１】以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２２】（第１の実施形態）第１の実施形態の超音波探触子は、熱伝導率が高く、超音波減衰特性が高い材料で背面負荷材を構成している。
【００２３】この超音波探触子は、図１の断面図に示すように、超音波を送受信する圧電素子１と、圧電素子１の一方の面に設けた接地電極２と、圧電素子１のもう一方の面に設けた信号用電極３と、信号電極３に接続する信号用電気端子４と、接地電極２に接続する接地電極用電気端子５と、圧電素子１を機械的に保持し、圧電素子１の熱を吸熱して放熱し、更に不要な超音波信号を減衰する背面負荷材６とを備えている。
【００２４】圧電素子１には、ＰＺＴ系などの圧電セラミックス、単結晶、またはＰＶＤＦ等の高分子等を用いる。また、接地電極２及び信号用電極３は、圧電素子１の面に金や銀をスパッタリングしたり、あるいは銀を焼き付けて形成する。
【００２５】また、図示しないが、必要に応じて、圧電素子１の接地電極２面上に、超音波を効率よく伝搬させるための音響整合層や、超音波ビームを絞る音響レンズ等を設ける。
【００２６】この超音波探触子では、超音波診断装置などの本体から信号用電気端子４に電気信号が印加されると、圧電素子１が機械振動して超音波を発振する。
【００２７】生体を被検体とする超音波診断装置の超音波探触子では、生体に直接接触して生体に超音波を送信し、生体から反射してきた反射波を受信する。本体は、その信号を処理してモニター上に診断画像を表示する。
【００２８】生体に接触する超音波探触子の表面（超音波を送受信する面）温度は、前述するように、４１℃以下にしなければならない。
【００２９】超音波探触子の表面温度は、生体に接触していない、つまり使用していない状態で、本体から送信信号を送り続けているときに最も発熱し温度が上昇する。この原因は、圧電素子１の誘電損失、及び、探触子内の圧電素子１、音響整合層、音響レンズ間での多重反射によるものと想定される。
【００３０】圧電素子１から送信された超音波は背面負荷材６にも伝搬する。背面負荷材６に伝搬した超音波は不要なものであるので、背面負荷材６内で減衰させ、再び圧電素子１に戻らないようにしなければならない。そのためには、背面負荷材６は超音波の減衰が大きい材料であることが必要である。
【００３１】この実施形態では、背面負荷材６を、主材に充填材を配合して形成しており、主材には超音波の減衰の大きいニトリルゴム材料を用い、また、充填材として、熱伝導率の大きい窒化アルミニウム、炭化珪素、銅を充填することにより、高い熱伝導率と高い超音波減衰特性とを有する背面負荷材６を得ている。
【００３２】表１には、主材のニトリルゴム１に対して、充填重量比で４．８７及び９．７５の割合で窒化アルミニウム、炭化珪素、または銅を充填した時の熱伝導率及び超音波減衰特性の測定結果を示している。
【００３３】
【表１】
【００３４】また、図２には、ニトリルゴムに対して、充填比率を変えて窒化アルミニウム、炭化珪素、または銅を充填した時の熱伝導率及び超音波減衰特性の変化を図示している。
【００３５】また、比較のために、従来から背面負荷材に用いられているウレタンゴム単体の熱伝導率及び超音波減衰特性を表２に示し、また、このゴムにフェライト粉末を充填した、いわゆるフェライトゴムの一般的な熱伝導率及び超音波減衰特性を併せて表２に示している。
【００３６】
【表２】
【００３７】これらの結果から明らかなように、ニトリルゴム材料に熱伝導率の大きい窒化アルミニウム、炭化珪素、銅を充填した背面負荷材は、従来のウレタンゴム単体の背面負荷材に比べて、高い熱伝導率及び超音波減衰特性を有している。また、充填材の組成を限定することにより、従来のフェライトゴムよりも熱伝導率の高いものを得ることができる。
【００３８】超音波探触子の表面温度を低減するために、背面負荷材６の熱伝導率は、少なくとも従来のフェライトゴムより高い値（２．５×１０-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓ℃以上）が望ましいが、具体的な数値として、ここでは１．６倍の４．０×１０-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓ℃に設定する。また、超音波減衰特性は、不要な超音波が圧電素子１に戻らないようにする値が必要である。超音波診断装置本体のダイナミックレンジが、最近１２０ｄＢであることを考慮すると、背面負荷材６の減衰特性も少なくとも１２０ｄＢ必要になってくる。当然、背面負荷材６の厚みを厚くすれば１２０ｄＢ以上にすることはできるが、小型化を考慮した場合、一概に背面負荷材６を厚くすることはできない。この厚みは最大でも１０ｍｍ以下にすることが望まれる。従って、背面負荷材６の減衰は、３ＭＨｚで６ｄＢ／ｍｍ以上必要となる。
【００３９】こうした観点から、熱伝導率４．０×１０-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓ℃以上、３ＭＨｚでの超音波の減衰を６ｄＢ／ｍｍ以上に設定すると、図２から、これらの値を満足する材料を求めると、窒化アルミニウムを充填する場合では、ニトリルゴム１に対する充填重量比は４．３〜１０となり、炭化珪素を充填する場合では、ニトリルゴム１に対する充填重量比は８．２〜１０となり、また、銅を充填する場合では、ニトリルゴム１に対する充填重量比は８．５以上となる。
【００４０】このように、第１の実施形態の超音波探触子は、背面負荷材６として、熱伝導率が高く、且つ超音波減衰特性が高い材料を用いているため、圧電素子１から発生する熱、また、超音波の多重反射により発生する熱が、圧電素子１の全面に設けた背面負荷材６で吸熱され、背面負荷材６から放熱される。その結果、超音波探触子表面の温度を低く保つことができる。従って、超音波診断装置の送信電圧を高めることができ、診断深さを深くすることができる。
【００４１】また、背面負荷材には、超音波減衰が大きい材料を用いているため、不要な超音波を減衰させることができる。
【００４２】なお、第１の実施形態では、背面負荷材６の主材としてニトリルゴムを用いた場合について説明したが、この主材としては、この他、超音波減衰の大きいブチルゴム、ウレタンゴム材料を用いても同様の効果が得られる。
【００４３】また、第１の実施形態では、背面負荷材６の充填材として窒化アルミニウム、炭化珪素、銅を用いた場合について説明したが、この充填材としては、この他、ボロンナイトライド、グラファイト等の熱伝導率の高い材料を用いても同様の効果が得られる。
【００４４】（第２の実施形態）第２の実施形態の超音波探触子は、背面負荷材の側周辺や端面に放熱を促進する熱伝導材を配置している。
【００４５】この超音波探触子は、図３の断面図に示すように、背面負荷材６の側周辺に設けた熱伝導材７と、背面負荷材の端面に設けた、背面負荷材６を保持するための保持台８とを備えている。その他の構成は、第１の実施形態（図１）と変わりがない。
【００４６】この熱伝導材７及び保持台８には、その材料として、高分子フィルムをグラファイト化した高配行性のＰＧＳグラファイトシート（松下電子部品社製）、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、炭化珪素、酸化ベリリウム、銅等の極めて熱伝導率の高い材料を用いる。
【００４７】熱伝導材７は、背面負荷材６が吸熱した熱を更に吸熱し、放熱する。その結果、超音波探触子の表面温度を低減することができる。また、背面負荷材６を保持する保持台８も、高熱伝導率の材料で形成されているため、同様に背面負荷材６の熱の放熱を促進し、超音波探触子の表面温度の引き下げに寄与する。
【００４８】なお、第２の実施形態では、背面負荷材６の側面の周辺に熱伝導材７を設け、端面に保持台８を設けているが、それらのいずれか一方だけを単独で設けてもよい。
【００４９】また、図示していないが、熱伝導材７や保持台８からの放熱を更に促進するため、熱伝導材７や保持台８を、信号用電気端子４や接地用電気端子５に接続するケーブルの接地極線またはシールド線に接続して、超音波探触子の外に放熱するように構成してもよい。
【００５０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明の超音波探触子は、圧電素子から発熱する熱を、圧電素子全面に設けた背面負荷材で吸熱して、放熱することができ、また、背面負荷材の側面に配置した熱伝導材や背面負荷材の端面に設けた保持台を通じて、背面負荷材からの放熱を促進することができる。そのため、超音波探触子表面の温度を低く抑えることができ、その結果、超音波診断装置の送信電圧を高めて、診断深さをより深く設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における超音波探触子の概略断面図、
【図２】本発明の第１の実施形態における背面負荷材の超音波減衰特性と熱伝導率とを示す特性図、
【図３】本発明の第２の実施形態における超音波探触子の概略断面図、
【図４】従来の超音波診断装置用探触子の断面図である。
【符号の説明】
１、11 圧電素子
２ 接地電極、
３、12 信号用電極、
４、18 信号用電気端子、
５、13 接地極用電気端子、
６、15 背面負荷材
７、17 熱伝導材
８ 保持台
14 音響整合層
16 伝熱線
【特許請求の範囲】
【請求項１】 圧電素子と、前記圧電素子の一方の面に設けた背面負荷材とを備える超音波探触子において、前記背面負荷材が、超音波に対して高い減衰特性を有する主材と、前記主材に充填された高い熱伝導率を有する充填材とで構成され、前記主材がニトリルゴム、ブチルゴムまたはウレタンゴムから成り、前記充填材が窒化アルミニウム、銅、ボロンナイトライドまたはグラファイトから成ることを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】 前記ニトリルゴム１に対して、窒化アルミニウムの充填重量比を４．３〜１０にしたことを特徴とする請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項３】 前記ニトリルゴム１に対して、銅の充填重量比を８．５以上にしたことを特徴とする請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項４】 前記背面負荷材の周囲に接して、高分子フィルムをグラファイト化した高配行性のＰＧＳグラファイトシート、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、酸化ベリリウムまたは銅から成る熱伝導材を配置したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の超音波探触子。
【請求項５】 前記背面負荷材の圧電素子に接する側と反対側の面に、高分子フィルムをグラファイト化した高配行性のＰＧＳグラファイトシート、ボロンナイトライドまたは酸化ベリリウムから成る保持台を配置したことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の超音波探触子。
【請求項１】 圧電素子と、前記圧電素子の一方の面に設けた背面負荷材とを備える超音波探触子において、前記背面負荷材が、超音波に対して高い減衰特性を有する主材と、前記主材に充填された高い熱伝導率を有する充填材とで構成され、前記主材がニトリルゴム、ブチルゴムまたはウレタンゴムから成り、前記充填材が窒化アルミニウム、銅、ボロンナイトライドまたはグラファイトから成ることを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】 前記ニトリルゴム１に対して、窒化アルミニウムの充填重量比を４．３〜１０にしたことを特徴とする請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項３】 前記ニトリルゴム１に対して、銅の充填重量比を８．５以上にしたことを特徴とする請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項４】 前記背面負荷材の周囲に接して、高分子フィルムをグラファイト化した高配行性のＰＧＳグラファイトシート、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、酸化ベリリウムまたは銅から成る熱伝導材を配置したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の超音波探触子。
【請求項５】 前記背面負荷材の圧電素子に接する側と反対側の面に、高分子フィルムをグラファイト化した高配行性のＰＧＳグラファイトシート、ボロンナイトライドまたは酸化ベリリウムから成る保持台を配置したことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の超音波探触子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【特許番号】特許第３４２０９５１号（Ｐ３４２０９５１）
【登録日】平成１５年４月１８日（２００３．４．１８）
【発行日】平成１５年６月３０日（２００３．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１０−３３２９０５
【出願日】平成１０年１１月２４日（１９９８．１１．２４）
【公開番号】特開２０００−１６５９９５（Ｐ２０００−１６５９９５Ａ）
【公開日】平成１２年６月１６日（２０００．６．１６）
【審査請求日】平成１２年１１月２８日（２０００．１１．２８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【参考文献】
【文献】特開 昭６１−１８４０９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６２−１８６８４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 平２−６１３１２（ＪＰ，Ｕ）
【登録日】平成１５年４月１８日（２００３．４．１８）
【発行日】平成１５年６月３０日（２００３．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１０年１１月２４日（１９９８．１１．２４）
【公開番号】特開２０００−１６５９９５（Ｐ２０００−１６５９９５Ａ）
【公開日】平成１２年６月１６日（２０００．６．１６）
【審査請求日】平成１２年１１月２８日（２０００．１１．２８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【参考文献】
【文献】特開 昭６１−１８４０９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６２−１８６８４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 平２−６１３１２（ＪＰ，Ｕ）
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