声透镜组份、超声探头和超声诊断设备制造技术

本发明专利技术提供了一种包括４０ｗｔ％或更多的硅橡胶和１５至６０ｗｔ％的氧化锌粉末的声透镜组份，这种声透镜组份能够抑制超声衰减并具有优良的模制特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及声透镜组份、超声探头和超声诊断设备。
技术介绍
超声探头例如使用在鱼群探测器和诊断活体的超声诊断设备中。这些超声探头使用声透镜以通过聚焦超声束来增加分辨率。具体地说，希望并入在诊断活体的超声诊断设备(例如医疗诊断设备)的超声探头中的声透镜具有凸形以改善到活体的附着。此外，希望这种声透镜主要满足如下的六个特征。(1)理想地，声透镜使从来自活体的超声波的反射最小。为此，声透镜优选以这样的材料制成，该透镜的声阻抗(AI＝声速×密度)接近于1.53兆雷耳(MRayls)，1.53兆雷耳是活体的声阻抗。(2)理想地，声透镜以较高的速度发射并接收超声波。因此，声透镜优选由降低在使用频率上的衰减比率的材料制成。(3)为实现凸形，理想地，声透镜由这样的材料制成，其中在透镜中的声速低于在活体中的声速(大约1,500m/s)。具体地，声透镜的曲率半径从在透镜中的声速和在活体中的声速之间的关系中计算。通过使用使透镜的声速低于在活体中的声速的材料可以增加声透镜的这个曲率半径。因此，声透镜的厚度可以降低。(4)理想地，声透镜由具有良好的模制特性(具体地说具有较高的撕裂强度)的材料制成。即，在具有大约2至13MHz的中心频率的超声探头中使用的声透镜具有大约0.5至1.5mm的厚度。为将这种声透镜模制成高度精确的凸形，理想地，基于橡胶的材料具有较高的流动性。特别在其中心频率超过7MHz的超声探头中，理想的是使用具有良好的模制特性的基于橡胶的材料以便降低声透镜的厚度到1.0mm或更小。此外，具有复杂形状比如帽形的声透镜最近经常使用，因此希望不仅具有良好的模制特性而且还具有高的撕裂强度的基于橡胶的材料。(5)理想地，包含添加剂的声透镜的组成材料对活体无害。此外，理想地，声透镜由在通常用作声耦合凝胶或消毒剂的甘油水溶液、乙醇、橄榄油或蓖麻油中化学和物理稳定的材料制成。(6)在使用时，以相当大的压力将声透镜对着活体推进。如果声透镜的橡胶硬度不够，则声透镜变形而移动了焦点，并降低了图像质量。因此，理想地声透镜由具有50°或更大的硬度计A硬度的材料制成。声透镜的衰减材料主要取决于不仅在(2)中描述的衰减比率，而且还取决于衰减比率和声速的乘积。因此，优选声透镜由在FOM(品质因素)中有优势的材料制成。有利地，FOM的值尽可能地与相同的声阻抗一样地低。常规的声透镜由通过在硅橡胶中混合二氧化硅粉末获得的基于橡胶的材料制成。此外，日本专利申请KOKOKU出版物No.1-34396公开了一种通过在自然硅橡胶中混合具有预定颗粒直径的预定量的氧化钛粉末获得的声透镜。日本专利申请KOKOKU出版物No.5-9039公开了一种由硅橡胶化合物、具有预定颗粒直径的铝粉和氧化钛粉末和具有80℃或更高熔点的热塑性树脂(比如尼龙)组成的声透镜组份。日本专利申请KOKAI出版物No.8-615公开了一种通过将作为硫化辅助剂的氧化锌添加到基于硅树脂的橡胶和丁二烯橡胶的混合物中获得的声透镜。然而，在具有通过将二氧化硅粉末添加到硅橡胶中获得的组份的声透镜中，二氧化硅粉末的添加量必须增加到使声阻抗接近活体的声阻抗的1.53兆雷耳。二氧化硅粉末的密度大约为2.2g/cm3。因此，为设定整个声透镜的密度在大约1.4至1.6g/cm3，具有大约15至30nm的平均颗粒直径的细微的二氧化硅粉末(即具有较大的特定的面积)必须混合以具有大约40至50wt％的重量和大约24至32vol％的体积。这不仅使这种量的二氧化硅粉末混入到硅橡胶中变得困难，而且还使在混入之后脱气困难。此外，由于硅橡胶的流动性在声透镜的模制的过程中降低了，因此容易形成裂纹和孔。声透镜的撕裂强度也降低了。在另一方面，虽然由这种二氧化硅粉末的添加引起硅橡胶的衰减比率相对较低，但是在(3)中描述的声速大约1,000m/s或更大。因此，即使声透镜的衰减比率较低，但是厚度仍然不能降低。这降低了上文描述的FOM的值(衰减比率×声速)，并增加了衰减。在日本专利申请KOKOKU出版物No.1-34396和5-9039描述的声透镜中，在与二氧化硅粉末相比时，增加的氧化钛粉末和氧化铝粉末具有降低声速的效果。然而，为使这些声透镜的声阻抗接近作为活体的声阻抗的1.53兆雷耳，相对硅橡胶，在二氧化硅粉末的情况下氧化钛和氧化铝的添加量必须增加。结果，这些声透镜不仅增加了在(2)中描述的衰减比率，而且也使在(4)中描述的模制特性劣化。此外，在日本专利申请KOKAI出版物No.8-615中描述的声透镜包含了基于硅的橡胶和基于丁二烯的橡胶的混合物。这使得在使用橄榄油或蓖麻油作为声耦合材料时溶胀并降低了长期的可靠性。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种声透镜组份，包括40wt％或更多的硅橡胶和15至60wt％的氧化锌粉末。根据本专利技术的第二方面，提供一种声透镜组份，包括40wt％或更多的硅橡胶和10至52wt％的从下面的组中选择的至少一种基于铂的粉末铂粉末、在至少一个表面上具有氧化铂的铂粉末和氧化铂粉末。根据本专利技术的第三方面，提供一种声透镜组份，包括40wt％或更多的硅橡胶和12至56wt％的氧化镱粉末。根据本专利技术的第四方面，提供一种超声探头，包括背衬材料；形成在背衬材料上的压电元件，该压电元件具有压电体和形成在面对着背衬材料的压电体的第一表面上和在与第一表面相对的压电体的第二表面上的一对电极；形成在压电元件的电极表面上的声匹配层；和形成在声匹配层上的声透镜，该声透镜包含40wt％或更多的硅橡胶和15至60wt％的氧化锌粉末。根据本专利技术的第五方面，提供一种超声探头，包括背衬材料；形成在背衬材料上的压电元件，该压电元件具有压电体和形成在面对着背衬材料的压电体的第一表面上和在与第一表面相对的压电体的第二表面上的一对电极；形成在压电元件的电极表面上的声匹配层；和形成在声匹配层上的声透镜，该声透镜包括40wt％或更多的硅橡胶和10至52wt％的从下面的组中选择的至少一种基于铂的粉末铂粉末、在至少一个表面上具有氧化铂的铂粉末和氧化铂粉末。根据本专利技术的第六方面，提供一种超声探头，包括背衬材料；形成在背衬材料上的压电元件，该压电元件具有压电体和形成在面对着背衬材料的压电体的第一表面上和在与第一表面相对的压电体的第二表面上的一对电极；形成在压电元件的电极表面上的声匹配层；和形成在声匹配层上的声透镜，该声透镜包含40wt％或更多的硅橡胶和12至56wt％的氧化镱粉末。根据本专利技术的第七方面，提供一种超声诊断设备，包括具有经由声匹配层形成在压电元件上的声透镜的超声探头，该声透镜包含40wt％或更多的硅橡胶和15至60wt％的氧化锌粉末；具有屏幕的超声诊断设备主体；和连接超声探头和超声诊断设备主体的电缆。根据本专利技术的第八方面，提供一种超声诊断设备，包括具有经由声匹配层形成在压电元件上的声透镜的超声探头，该声透镜包括40wt％或更多的硅橡胶和10至52wt％的从下面的组中选择的至少一种基于铂的粉末铂粉末、在至少一个表面上具有氧化铂的铂粉末和氧化铂粉末；具有屏幕的超声诊断设备主体；和连接超声探头和超声诊断设备主体的电缆。根据本专利技术的第九方面，提供一种超声诊断设备，包括具有经由声匹配层形成在压电元件上的声透镜的超声探头，该声透镜包含40wt％或更多的硅橡胶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声透镜组份，包含不少于４０ｗｔ％的硅橡胶和１５至６０ｗｔ％的氧化锌粉末。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山下洋八，细野靖晴，四方浩之，武内俊，牧田裕久，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]