Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3808415B2 - Ultrasonic probe - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3808415B2 - Ultrasonic probe - Google Patents

Ultrasonic probe Download PDF

Info

Publication number
JP3808415B2
JP3808415B2 JP2002263333A JP2002263333A JP3808415B2 JP 3808415 B2 JP3808415 B2 JP 3808415B2 JP 2002263333 A JP2002263333 A JP 2002263333A JP 2002263333 A JP2002263333 A JP 2002263333A JP 3808415 B2 JP3808415 B2 JP 3808415B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor
phase
rotor
ultrasonic probe
sensor element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002263333A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004097492A (en
Inventor
清 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2002263333A priority Critical patent/JP3808415B2/en
Publication of JP2004097492A publication Critical patent/JP2004097492A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3808415B2 publication Critical patent/JP3808415B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、超音波の走査を電気的あるいは機械的に走査し超音波診断画像を描出する超音波診断装置に装着される超音波探触子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の超音波探触子は、下記特許文献1の図1に記載されている技術が知られている。以下、従来の超音波探触子について説明する。超音波の信号を送受信する素子(トランスデューサ)はロータに固定され、モータを駆動源として素子を回転させながら超音波の送受信を行うことにより、超音波の走査を実現している。具体的には、ロータの側面に取りつけられた1回転300程度の磁気パターンドラムと、それと対向するMRセンサーを用いた位置情報検出器でロータの位置すなわち素子の位置を検出している。この超音波の断層像を描出するには、ロータの回転位置を検出して回転位置の情報を図示していない超音波診断装置本体にフィードバックして、素子からの超音波信号とロータの回転位置情報をもとに、超音波診断装置本体に超音波の断層像を描出している。従来の技術では、位置検出手段として磁気ドラムと、それと対向する磁気抵抗効果を備えたセンサ素子としては、MR(磁気抵抗)センサー、GMR(巨大磁気抵抗)センサーなどが用いられている。
【0003】
すなわち、図7は従来の超音波探触子を簡略化して図示したものである。図において磁気ドラム1は、図示していない超音波を送受信する素子を固定したロータ11の側面に取り付けられている。ウインドウ5は超音波素子の送受信信号を減衰なく生体に伝達するための音響結合液体3を封止している。MRセンサー2は磁気抵抗素子で構成され、一般にガラスを材料としたMRセンサー基板15の上に蒸着技術でパターンを形成されている。MRセンサー基板15の上に形成されたMRセンサー2は、磁気ドラム1と対向して配置され、フレーム5に固定されていて、磁気ドラム1に形成された磁化パターンによってMRセンサー2に交差する磁束の変化によって抵抗値が変化する。
【0004】
図5は磁気ドラムを展開しMRセンサー2のパターンとの位置関係をあらわした図面で、磁気ドラムのN極とS極に発生する磁束が、MRセンサー2のパターンを交差することを示している。一般にMRセンサー2は、図6に示したように2つのMRセンサーパターンの中点を取りだし、この2つのMRセンサーが交差する磁束によって抵抗値が変化することを利用して、磁気ドラムの位置を検出している。図6はMRセンサーのパターンを等価的に抵抗に置き換えたものをあらわしている。図6のA1とA4は磁気ドラムのN極とS極のパターンピッチに対して、A1がS極の中心に有るときはA4がN極とS極の中間の位置になるように配置されており、A1に交差する磁束が最小の時にA4に交差する磁束が最大となるようにしている。A1の一方は電源に接続されており、A4のもう一方はグランドに接続されている。
【0005】
以上のように接続されたMRセンサーは、図5の位置関係ではA4に交差する磁束が最大となり、A1に交差する磁束が最小となることによって、A4の抵抗値が最小となって、結果として2つのMRセンサーパターンの中点電位が変化する。MRセンサーを用いた位置検出の場合に出力を大きく取る場合には、A1とA4の中点から出力されるA相の信号と、A相信号と180度位相のずれた、つまり反転したAバー信号得て、この2つの出力信号を差動アンプで増幅する。また、回転方向を検出するためには、上記A信号と同様の原理で90度位相のずれたB信号を得て、A相とB相信号から回転方向を検出している。
【0006】
図5にはAとAバーおよびBとBバーを得るためのMRセンサーパターンと磁気ドラムのN極とS極のパターンの位置関係を表している。
【0007】
実際の磁気ドラム1は、図7に示すように円筒形となっており、MRセンサーと磁気ドラムの隙間は回転中心位置からフレームへの垂線を最小として、この垂線の両側では隙間が大きくなっている。よって図7に示した隙間に存在する音響結合液体の流速は隙間の大きさに反比例する。
【0008】
図7に示したMRセンサー2は磁気抵抗素子であって、図6の等価回路に示したように常に電流が流れ、MRセンサーパターンはオームの法則による発熱が起こる。このMRセンサーパターンからの発熱は、接触している音響結合液体3やMRセンサー基板に放熱される。
【0009】
ここで音響結合液体への伝熱が支配的であるとすれば、磁気ドラムとMRセンサーの隙間を流れる音響結合液体の流速が速ければ冷却効果が大きく、流速が遅ければ冷却効果が小さくなり、MRセンサーパターンそのものの温度が磁気ドラムとの隙間、すなわち磁気ドラムとの相対的な位置関係によって異なる。固体の抵抗は温度により変化する事は周知の事実であり、本来は磁気ドラムのパターンにより発生する磁束のみによって変化すべきMRセンサーパターンの抵抗値が、上記温度変化によって異なった値となる。図5からも明らかなようにAとAバーの配置上の中間位置はBとBバーの中間位置とは異なり、回転軸を中心とした垂線上に両者を配置することは物理的に不可能であり、必ず音響結合液体の流速がアンバランスになる。すなわち、このMRセンサーを用いた位置検出手段は音響結合液体の中にあって、磁気ドラムとMRセンサーの間には音響結合液体が存在する。磁気ドラムの回転により上記音響結合液体は、磁気ドラムとMRセンサーの隙間を流れる。円筒形のドラムと平面であるMRセンサーとの隙間が均一で無いことから、音響結合液体の流速が不均一となる。
【0010】
【特許文献1】
特許第2876510号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の超音波探触子においては、MRセンサーは一般にガラス基板の上に強磁性体である磁気抵抗素子蒸着して形成されている。熱伝導率の低いガラス基板の上に形成された抵抗体であるMRセンサーパターンは、放熱が不均一となることがわかった。そして、MRセンサーパターンの温度が不均一となるとMRセンサーの抵抗値が変化し、結果としてMRセンサーの出力信号がロータの回転速度や回転方向により変化し、正確な位置情報が得られないという問題を有していた。
【0012】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、MRセンサーパターンの放熱を均一にし、ロータと一体となって回転する磁気ドラムの回転速度や回転方向によるMRセンサー出力の変化を低減し、正確な位置情報を検出する超音波探触子を提供することを第1番目の目的とする。
【0013】
本発明の第2番目の目的は、液体流速の不均一により発生する放熱の不均一性を軽減し、磁気ドラムの回転速度や回転方向によるMRセンサーの出力変化を軽減し正確な位置情報を検出することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の超音波探触子は、超音波を送受信する圧電素子と、前記圧電素子を回転可能に保持するロータと、前記ロータを収納する液体封止室と、前記液体封止室に充填された音響結合液体と、前記ロータの位置を検出するために前記液体封止室内に設けられた磁気抵抗効果を備えたセンサ素子と、前記ロータに取りつけられた磁気ドラムとを備え、前記センサ素子が、A相及びB相を含み、前記各相が、それぞれ2つ以上の磁気抵抗素子で構成されその中点電位を出力するものであり、前記2つ以上の磁気抵抗素子の中間位置が、前記A相と前記B相で異なる位置に配置される超音波探触子であって、前記センサ素子のパターンを形成する基板が、窒化珪素であることを特徴とする。
【0015】
これにより、MRセンサーパターンの放熱を均一にし、ロータと一体となって回転する磁気ドラムの回転速度や回転方向によるMRセンサー出力の変化を低減し、正確な位置情報を検出できる。とくに窒化珪素は、熱伝導率が150W/m・K以上であり、MRセンサーパターンの放熱を均一にし、ロータと一体となって回転する磁気ドラムの回転速度や回転方向によるMRセンサー出力の変化を低減し、正確な位置情報を検出できる。
【0016】
次に本発明の別の超音波探触子は、超音波を送受信する圧電素子と、前記圧電素子を回転可能に保持するロータと、前記ロータを収納する液体封止室と、前記液体封止室に充填された音響結合液体と、前記ロータの位置を検出するために前記液体封止室内に設けられた磁気抵抗効果を備えたセンサ素子と、前記ロータに取りつけられた磁気ドラムとを備え、前記センサ素子が、A相及びB相を含み、前記各相が、それぞれ2つ以上の磁気抵抗素子で構成され、その中点電位を出力するものであり、前記2つ以上の磁気抵抗素子の中間位置が、前記A相と前記B相で異なる位置に配置される超音波探触子であって、前記センサ素子が、その上面を熱伝導率が0.01W/m・K以上5W/m・K以下である材料でコーティングされたセンサ素子であることを特徴とする。
【0017】
これにより、MRセンサーパターンの放熱を均一にし、ロータと一体となって回転する磁気ドラムの回転速度や回転方向によるMRセンサー出力の変化を低減し、正確な位置情報を検出できる。
【0018】
前記熱伝導率の低い材料が、エポキシ樹脂であることが好ましい。また、前記熱伝導率の低い材料が、ガラスウールのコーティング膜と、その上のエポキシ樹脂のコーティング膜であることが好ましい。また、前記コーティング膜の膜厚が、5〜30μmの範囲であることが好ましい。
【0019】
【発明の実施の形態】
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。
【0020】
従来例で説明した図4〜7の構成は、下記を除いて本発明も同様である。
【0021】
(第一の実施の形態)
図1は本発明の第一の実施の形態における超音波探触子の断面図であり、MRセンサー基板4は窒化珪素を材料としたシリコン基板である。他の符号は図7の従来例と共通するので、説明を省略する。
【0022】
図2(a)(b)は、図1のMRセンサー基板4とMRセンサー2の部分を抜き出した図であり、図2(a)はMRセンサー2の概略斜視図、図2(b)はMRセンサー2の概略断面図である。なお、図2(b)の断面図内の配線は、MRセンサーパターン2aを模式的に表わしたものである。
【0023】
従来はMRセンサー基板にガラスを使用していたが、光学ガラスの熱伝導率は0.55から1.13W/m・kと小さい。MRセンサーパターン2aを蒸着した基板がガラスである場合には、MRセンサーパターン2aの発熱がガラスを経由して伝熱しにくく、MRセンサーパターン2a上面の音響結合液体にほとんどが放熱される。
【0024】
本発明の第一の実施例ではMRセンサー基板4に熱伝導率が150から200W/m・kと大きな材料を用いており、MRセンサーパターン2aの発熱は窒化珪素を材料とするシリコン基板を通して伝熱され、その結果としてMRセンサーの各パターンの温度差が極端に軽減され、MRセンサーパターン上面の音響結合液体の流速の差による温度差が軽減できる。よって、磁気ドラムすなわち素子を固定したロータ11の回転速度や回転方向によるMRセンサー出力信号の影響を軽減することができる。前記において、シリコン基板の厚みは0.8mmであり、シリコン基板を含めたMRセンサー2の大きさは、縦3.3mm、横7.1mmであった。
【0025】
本実施形態によれば、MRセンサーパターンの放熱が均一となり、磁気ドラムすなわちロータの回転速度や回転方向による変化が少なく正確な素子の位置を検出することができる。
【0026】
(第二の実施の形態)
図3は第二の実施例であり、MRセンサー基板がガラス基板8であっても、MRセンサー2の表面に熱伝導率が0.19W/m・kと低いエポキシ樹脂7を、厚み30μmでコーティングすることによって、MRセンサーパターンからの発熱が音響結合液体側に伝熱しにくくし、その結果として音響結合液体の流速変化すなわち音響素子を固定したロータ11の回転速度および回転方向によるセンサー出力信号への影響を軽減できる。
【0027】
また、MRセンサーを形成する基板が熱伝導率の低いガラスであっても、MRセンサーの表面に、熱伝導率の低い材料、例えばエポキシやガラスウール等をコーティングすることによって、MRセンサー表面に接触する音響結合液体への放熱を軽減し、結果としてMRセンサーのパターンの位置による放熱量の変化が少なく、MRセンサーパターンの温度を均一にする事が可能となり、その結果として、磁気ドラムすなわちロータの回転速度や回転方向による変化が少なく、正確な位置を検出することが可能となる。
【0028】
(第三の実施の形態)
図4は第三の実施例であり、第二の実施例の効果をさらに高めたものである。すなわち、ガラス基板8からなるMRセンサー基板表面のMRセンサー2上にグラスウール10で被覆し、その上にエポキシ樹脂7を被覆したものである。
【0029】
グラスウール10の熱伝導率は0.03から0.05W/m・kとエポキシ樹脂の熱伝導率よりさらに低い値である。グラスウール10は材料の中に熱伝導率の小さい空気を含有したものであって、その材料そのものだけでは音響結合液体の浸入により熱伝導率が大きくなるため、空気を含有したグラスウール10の表面にはエポキシなどのコーティングを行っている。グラスウールの厚みは30μm、エポキシ樹脂の厚みは10μmとした。
【0030】
以上のように3つの実施例を列挙したが、第一の実施例に加えて第二あるいは第三の実施例を組み合わせることにより、その効果は更に高めることも可能である。
【0031】
上記実施の形態によれば、液体の中にMRセンサーを用いた位置検出手段を設けても、素子を固定したロータ11の位置を、回転速度や回転方向による誤差を少なく、確実に検出することが可能となる。
【0032】
【発明の効果】
以上のように、MRセンサーの基板に熱伝導率の高い材料を用いることにより、回転速度や回転方向による変化の少ない、正確な位置を検出する事が出来る。また、MRセンサーの表面に熱伝導率の低い材料をコーティングする事によっても同様の効果が得られる。
【0033】
なお、本発明の位置検出手段としてはMRセンサーを用いたが、GMRセンサーでもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例における超音波探触子の断面図。
【図2】(a)は本発明の第一実施例におけるMRセンサーの概略斜視図、(b)は同、MRセンサーの概略断面図。
【図3】本発明の第二実施例におけるMRセンサーの断面図。
【図4】本発明の第三実施例におけるMRセンサーの断面図。
【図5】従来例の円筒形の磁気ドラムを展開しMRセンサーとの相対位置関係を説明した図。
【図6】同、MRセンサーの等価回路を説明した図。
【図7】従来例の超音波探触子の断面図。
【符号の説明】
1 磁気ドラム
2 MRセンサー
3 音響結合液体
4 MRセンサー基板
5 フレーム
6 液の流速
7 エポキシ樹脂
8 ガラス基板
9 シリコン基板
10 ガラスウール
11 ロータ
[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to an ultrasonic probe attached to an ultrasonic diagnostic apparatus that renders an ultrasonic diagnostic image by electrically or mechanically scanning an ultrasonic wave.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the technology described in FIG. 1 of Patent Document 1 below is known for this type of ultrasonic probe. Hereinafter, a conventional ultrasonic probe will be described. An element (transducer) that transmits and receives an ultrasonic signal is fixed to a rotor, and ultrasonic scanning is realized by transmitting and receiving an ultrasonic wave while rotating the element using a motor as a drive source. Specifically, the position of the rotor, that is, the position of the element is detected by a position information detector using a magnetic pattern drum of about 300 per rotation attached to the side surface of the rotor and an MR sensor facing it. In order to depict this ultrasonic tomographic image, the rotational position of the rotor is detected, and information on the rotational position is fed back to the ultrasonic diagnostic apparatus body (not shown), and the ultrasonic signal from the element and the rotational position of the rotor Based on the information, an ultrasonic tomogram is drawn on the ultrasonic diagnostic apparatus body. In the prior art, an MR (magnetoresistive) sensor, a GMR (giant magnetoresistive) sensor, or the like is used as a sensor element having a magnetoresistive effect facing the magnetic drum as a position detecting means.
[0003]
That is, FIG. 7 is a simplified illustration of a conventional ultrasonic probe. In the figure, a magnetic drum 1 is attached to a side surface of a rotor 11 to which an element (not shown) for transmitting and receiving ultrasonic waves is fixed. The window 5 seals the acoustic coupling liquid 3 for transmitting the transmission / reception signal of the ultrasonic element to the living body without attenuation. The MR sensor 2 is composed of a magnetoresistive element, and a pattern is generally formed on the MR sensor substrate 15 made of glass by a vapor deposition technique. The MR sensor 2 formed on the MR sensor substrate 15 is arranged to face the magnetic drum 1, is fixed to the frame 5, and the magnetic flux intersects the MR sensor 2 by the magnetization pattern formed on the magnetic drum 1. The resistance value changes due to the change of.
[0004]
FIG. 5 is a drawing showing the positional relationship between the magnetic drum and the MR sensor 2 pattern, and shows that the magnetic flux generated at the N pole and S pole of the magnetic drum intersects the MR sensor 2 pattern. . In general, the MR sensor 2 takes out the midpoint of two MR sensor patterns as shown in FIG. 6, and uses the fact that the resistance value changes due to the magnetic flux intersected by the two MR sensors, thereby adjusting the position of the magnetic drum. Detected. FIG. 6 shows an MR sensor pattern equivalently replaced with a resistor. A1 and A4 in FIG. 6 are arranged such that when A1 is at the center of the S pole with respect to the pattern pitch of the N pole and the S pole of the magnetic drum, A4 is positioned between the N pole and the S pole. Thus, when the magnetic flux crossing A1 is minimum, the magnetic flux crossing A4 is maximized. One of A1 is connected to the power source, and the other of A4 is connected to the ground.
[0005]
In the MR sensor connected as described above, the magnetic flux crossing A4 is the maximum in the positional relationship of FIG. 5, and the magnetic flux crossing A1 is the minimum, thereby minimizing the resistance value of A4. The midpoint potential of the two MR sensor patterns changes. In the case of taking a large output in the case of position detection using the MR sensor, the A phase signal output from the midpoint of A1 and A4 and the A bar that is 180 degrees out of phase with the A phase signal, that is, inverted. A signal is obtained, and the two output signals are amplified by a differential amplifier. In order to detect the rotation direction, a B signal having a phase difference of 90 degrees is obtained on the same principle as the A signal, and the rotation direction is detected from the A phase and B phase signals.
[0006]
FIG. 5 shows the positional relationship between the MR sensor pattern for obtaining the A and A bars and the B and B bars and the N pole and S pole patterns of the magnetic drum.
[0007]
The actual magnetic drum 1 has a cylindrical shape as shown in FIG. 7, and the gap between the MR sensor and the magnetic drum is minimized from the rotation center position to the frame, and the gap increases on both sides of the perpendicular line. Yes. Therefore, the flow velocity of the acoustic coupling liquid existing in the gap shown in FIG. 7 is inversely proportional to the size of the gap.
[0008]
The MR sensor 2 shown in FIG. 7 is a magnetoresistive element, and a current always flows as shown in the equivalent circuit of FIG. 6, and the MR sensor pattern generates heat according to Ohm's law. Heat generated from the MR sensor pattern is radiated to the acoustic coupling liquid 3 and the MR sensor substrate that are in contact with each other.
[0009]
If the heat transfer to the acoustic coupling liquid is dominant here, the cooling effect is large if the flow velocity of the acoustic coupling liquid flowing through the gap between the magnetic drum and the MR sensor is fast, and the cooling effect is small if the flow velocity is slow, The temperature of the MR sensor pattern itself varies depending on the gap with the magnetic drum, that is, the relative positional relationship with the magnetic drum. It is a well-known fact that the resistance of a solid changes with temperature. Originally, the resistance value of an MR sensor pattern that should be changed only by the magnetic flux generated by the pattern of the magnetic drum becomes a different value depending on the temperature change. As is clear from FIG. 5, the intermediate position on the arrangement of A and A bar is different from the intermediate position of B and B bar, and it is physically impossible to arrange the two on a perpendicular line with the rotation axis as the center. The flow rate of the acoustic coupling liquid is always unbalanced. That is, the position detecting means using the MR sensor is in the acoustic coupling liquid, and the acoustic coupling liquid exists between the magnetic drum and the MR sensor. The acoustic coupling liquid flows through the gap between the magnetic drum and the MR sensor by the rotation of the magnetic drum. Since the gap between the cylindrical drum and the planar MR sensor is not uniform, the flow rate of the acoustic coupling liquid is not uniform.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2876510 [0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional ultrasonic probe, the MR sensor is generally formed by vapor-depositing a magnetoresistive element as a ferromagnetic material on a glass substrate. It was found that the MR sensor pattern, which is a resistor formed on a glass substrate with low thermal conductivity, has non-uniform heat dissipation. When the temperature of the MR sensor pattern becomes non-uniform, the resistance value of the MR sensor changes, and as a result, the output signal of the MR sensor changes depending on the rotational speed and direction of the rotor, and accurate position information cannot be obtained. Had.
[0012]
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, makes the heat dissipation of the MR sensor pattern uniform, reduces the change in MR sensor output due to the rotational speed and direction of the magnetic drum that rotates integrally with the rotor, and is accurate. The first object is to provide an ultrasonic probe for detecting accurate position information.
[0013]
The second object of the present invention is to reduce the non-uniformity of heat dissipation caused by the non-uniform liquid flow velocity, reduce the change in output of the MR sensor due to the rotational speed and direction of the magnetic drum, and detect accurate position information. It is to be.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, an ultrasonic probe of the present invention includes a piezoelectric element that transmits and receives ultrasonic waves, a rotor that rotatably holds the piezoelectric element, a liquid sealing chamber that houses the rotor, An acoustic coupling liquid filled in the liquid sealing chamber; a sensor element having a magnetoresistive effect provided in the liquid sealing chamber for detecting the position of the rotor; and a magnetic drum attached to the rotor; The sensor element includes an A phase and a B phase, and each of the phases is composed of two or more magnetoresistive elements and outputs a midpoint potential thereof, and the two or more magnetoresistive elements An ultrasonic probe is arranged at an intermediate position of the element at different positions in the A phase and the B phase, and a substrate on which a pattern of the sensor element is formed is silicon nitride.
[0015]
Thereby, the heat radiation of the MR sensor pattern is made uniform, the change in the MR sensor output due to the rotational speed and direction of the magnetic drum rotating integrally with the rotor is reduced, and accurate position information can be detected. In particular, silicon nitride has a thermal conductivity of 150 W / m · K or more, makes the heat dissipation of the MR sensor pattern uniform, and changes the MR sensor output according to the rotational speed and direction of the magnetic drum that rotates integrally with the rotor. Reduced and accurate position information can be detected.
[0016]
Next, another ultrasonic probe of the present invention includes a piezoelectric element that transmits and receives ultrasonic waves, a rotor that rotatably holds the piezoelectric element, a liquid sealing chamber that houses the rotor, and the liquid sealing An acoustic coupling liquid filled in a chamber; a sensor element having a magnetoresistive effect provided in the liquid sealing chamber for detecting the position of the rotor; and a magnetic drum attached to the rotor; The sensor element includes an A phase and a B phase, and each phase is composed of two or more magnetoresistive elements and outputs a midpoint potential thereof. The ultrasonic probe is arranged at an intermediate position at a different position between the A phase and the B phase, and the sensor element has a thermal conductivity of 0.01 W / m · K to 5 W / m on the upper surface thereof. · K coated with at which material less sensor element Characterized in that there.
[0017]
Thereby, the heat radiation of the MR sensor pattern is made uniform, the change in the MR sensor output due to the rotational speed and direction of the magnetic drum rotating integrally with the rotor is reduced, and accurate position information can be detected.
[0018]
The material having a low thermal conductivity is preferably an epoxy resin. Further, the material having low thermal conductivity is preferably a glass wool coating film and an epoxy resin coating film thereon. Moreover, it is preferable that the film thickness of the said coating film is the range of 5-30 micrometers.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
4 to 7 described in the conventional example is the same as the present invention except for the following.
[0021]
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of the ultrasonic probe in the first embodiment of the present invention, and the MR sensor substrate 4 is a silicon substrate made of silicon nitride. Since other reference numerals are common to the conventional example of FIG.
[0022]
2A and 2B are diagrams in which portions of the MR sensor substrate 4 and the MR sensor 2 in FIG. 1 are extracted, FIG. 2A is a schematic perspective view of the MR sensor 2, and FIG. 2 is a schematic sectional view of an MR sensor 2. FIG. The wiring in the cross-sectional view of FIG. 2B schematically represents the MR sensor pattern 2a.
[0023]
Conventionally, glass was used for the MR sensor substrate, but the thermal conductivity of optical glass is as small as 0.55 to 1.13 W / m · k. When the substrate on which the MR sensor pattern 2a is deposited is glass, the heat generated by the MR sensor pattern 2a is difficult to transfer through the glass, and most of the heat is radiated to the acoustic coupling liquid on the upper surface of the MR sensor pattern 2a.
[0024]
In the first embodiment of the present invention, a material having a large thermal conductivity of 150 to 200 W / m · k is used for the MR sensor substrate 4, and the heat generated by the MR sensor pattern 2 a is transmitted through the silicon substrate made of silicon nitride. As a result, the temperature difference of each pattern of the MR sensor is extremely reduced, and the temperature difference due to the difference in the flow velocity of the acoustic coupling liquid on the upper surface of the MR sensor pattern can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the influence of the MR sensor output signal due to the rotation speed and rotation direction of the rotor 11 to which the magnetic drum, ie, the element is fixed. In the above, the thickness of the silicon substrate was 0.8 mm, and the size of the MR sensor 2 including the silicon substrate was 3.3 mm in length and 7.1 mm in width.
[0025]
According to the present embodiment, the heat radiation of the MR sensor pattern becomes uniform, and an accurate element position can be detected with little change due to the rotational speed and direction of the magnetic drum, that is, the rotor.
[0026]
(Second embodiment)
FIG. 3 shows a second embodiment. Even if the MR sensor substrate is a glass substrate 8, an epoxy resin 7 having a low thermal conductivity of 0.19 W / m · k is formed on the surface of the MR sensor 2 with a thickness of 30 μm. By coating, heat generated from the MR sensor pattern is less likely to be transferred to the acoustic coupling liquid side, and as a result, changes in the flow rate of the acoustic coupling liquid, that is, sensor output signals depending on the rotational speed and rotational direction of the rotor 11 to which the acoustic element is fixed. Can reduce the effects of
[0027]
In addition, even if the substrate on which the MR sensor is formed is a glass having low thermal conductivity, the MR sensor surface is contacted with the MR sensor surface by coating the surface of the MR sensor with a material having low thermal conductivity, such as epoxy or glass wool. The heat radiation to the acoustic coupling liquid is reduced. As a result, there is little change in the heat radiation amount due to the position of the MR sensor pattern, and the temperature of the MR sensor pattern can be made uniform. It is possible to detect an accurate position with little change due to the rotation speed and the rotation direction.
[0028]
(Third embodiment)
FIG. 4 shows a third embodiment, which further enhances the effect of the second embodiment. That is, the MR sensor 2 on the surface of the MR sensor substrate made of the glass substrate 8 is coated with glass wool 10 and the epoxy resin 7 is coated thereon.
[0029]
The thermal conductivity of the glass wool 10 is 0.03 to 0.05 W / m · k, which is a value lower than the thermal conductivity of the epoxy resin. The glass wool 10 contains air having a low thermal conductivity in the material, and the thermal conductivity of the glass wool 10 containing air increases due to the penetration of the acoustic coupling liquid. Epoxy coatings are applied. The thickness of glass wool was 30 μm, and the thickness of the epoxy resin was 10 μm.
[0030]
As described above, the three embodiments are listed. However, the effect can be further enhanced by combining the second embodiment or the third embodiment in addition to the first embodiment.
[0031]
According to the above embodiment, even if the position detection means using the MR sensor is provided in the liquid, the position of the rotor 11 to which the element is fixed can be reliably detected with little error due to the rotation speed and the rotation direction. Is possible.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, by using a material having high thermal conductivity for the substrate of the MR sensor, it is possible to detect an accurate position with little change due to the rotation speed and the rotation direction. The same effect can be obtained by coating the surface of the MR sensor with a material having low thermal conductivity.
[0033]
Although the MR sensor is used as the position detecting means of the present invention, a GMR sensor may be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an ultrasonic probe in a first embodiment of the present invention.
2A is a schematic perspective view of an MR sensor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a schematic cross-sectional view of the MR sensor.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an MR sensor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an MR sensor according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining a relative positional relationship with an MR sensor by developing a conventional cylindrical magnetic drum.
FIG. 6 is a diagram illustrating an equivalent circuit of the MR sensor.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional ultrasonic probe.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic drum 2 MR sensor 3 Acoustic coupling liquid 4 MR sensor board 5 Frame 6 Liquid flow velocity 7 Epoxy resin 8 Glass substrate 9 Silicon substrate 10 Glass wool 11 Rotor

Claims (5)

超音波を送受信する圧電素子と、前記圧電素子を回転可能に保持するロータと、前記ロータを収納する液体封止室と、前記液体封止室に充填された音響結合液体と、前記ロータの位置を検出するために前記液体封止室内に設けられた磁気抵抗効果を備えたセンサ素子と、前記ロータに取りつけられた磁気ドラムとを備え、
前記センサ素子が、A相及びB相を含み、前記各相が、それぞれ2つ以上の磁気抵抗素子で構成されその中点電位を出力するものであり、
前記2つ以上の磁気抵抗素子の中間位置が、前記A相と前記B相で異なる位置に配置される超音波探触子であって、
前記センサ素子のパターンを形成する基板が、窒化珪素であることを特徴とする超音波探触子。
Piezoelectric element that transmits and receives ultrasonic waves, a rotor that rotatably holds the piezoelectric element, a liquid sealing chamber that houses the rotor, an acoustic coupling liquid that is filled in the liquid sealing chamber, and a position of the rotor A sensor element having a magnetoresistive effect provided in the liquid sealed chamber for detecting the magnetic field, and a magnetic drum attached to the rotor,
The sensor element includes an A phase and a B phase, and each phase is composed of two or more magnetoresistive elements and outputs a midpoint potential thereof.
An ultrasonic probe in which an intermediate position between the two or more magnetoresistive elements is arranged at different positions in the A phase and the B phase,
An ultrasonic probe, wherein a substrate on which the sensor element pattern is formed is silicon nitride.
超音波を送受信する圧電素子と、前記圧電素子を回転可能に保持するロータと、前記ロータを収納する液体封止室と、前記液体封止室に充填された音響結合液体と、前記ロータの位置を検出するために前記液体封止室内に設けられた磁気抵抗効果を備えたセンサ素子と、前記ロータに取りつけられた磁気ドラムとを備え、
前記センサ素子が、A相及びB相を含み、前記各相が、それぞれ2つ以上の磁気抵抗素子で構成されその中点電位を出力するものであり、
前記2つ以上の磁気抵抗素子の中間位置が、前記A相と前記B相で異なる位置に配置される超音波探触子であって、
前記センサ素子が、その上面を熱伝導率が0.01W/m・K以上5W/m・K以下である材料でコーティングされたセンサ素子であることを特徴とする超音波探触子。
Piezoelectric element that transmits and receives ultrasonic waves, a rotor that rotatably holds the piezoelectric element, a liquid sealing chamber that houses the rotor, an acoustic coupling liquid that is filled in the liquid sealing chamber, and a position of the rotor A sensor element having a magnetoresistive effect provided in the liquid sealed chamber for detecting the magnetic field, and a magnetic drum attached to the rotor,
The sensor element includes an A phase and a B phase, and each phase is composed of two or more magnetoresistive elements and outputs a midpoint potential thereof.
An ultrasonic probe in which an intermediate position between the two or more magnetoresistive elements is arranged at different positions in the A phase and the B phase,
Ultrasound probe, wherein the sensor element is a sensor element and the upper surface thermal conductivity coated with the material is below 0.01 W / m · K or higher 5W / m · K.
前記コーティングの材料が、エポキシ樹脂である請求項2に記載の超音波探触子。 The ultrasonic probe according to claim 2 , wherein the coating material is an epoxy resin. 前記コーティングの材料が、さらに、ガラスウールを含み、エポキシ樹脂のコーティング膜の下にガラスウールのコーティング膜が形成された請求項3に記載の超音波探触子。The ultrasonic probe according to claim 3, wherein the coating material further includes glass wool, and a glass wool coating film is formed under the epoxy resin coating film. 前記センサ素子にコーティングされたコーティング膜の膜厚が、1〜500μmである請求項2〜4のいずれかに記載の超音波探触子。 The ultrasonic probe according to claim 2, wherein a film thickness of the coating film coated on the sensor element is 1 to 500 μm.
JP2002263333A 2002-09-09 2002-09-09 Ultrasonic probe Expired - Fee Related JP3808415B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002263333A JP3808415B2 (en) 2002-09-09 2002-09-09 Ultrasonic probe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002263333A JP3808415B2 (en) 2002-09-09 2002-09-09 Ultrasonic probe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004097492A JP2004097492A (en) 2004-04-02
JP3808415B2 true JP3808415B2 (en) 2006-08-09

Family

ID=32263106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002263333A Expired - Fee Related JP3808415B2 (en) 2002-09-09 2002-09-09 Ultrasonic probe

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3808415B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109715063A (en) * 2016-07-13 2019-05-03 埃罗菲特丹麦有限公司 For tempering and analyzing the breathing equipment and system of subject's breathing

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4485870B2 (en) * 2004-07-21 2010-06-23 アロカ株式会社 Ultrasonic probe
JP2006212051A (en) * 2005-02-01 2006-08-17 Yamaha Corp Capsule type imaging device, in vivo imaging system and in vivo imaging method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109715063A (en) * 2016-07-13 2019-05-03 埃罗菲特丹麦有限公司 For tempering and analyzing the breathing equipment and system of subject's breathing

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004097492A (en) 2004-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4880011A (en) Ultrasonic endoscope apparatus
JP4936299B2 (en) Magnetic field direction detection sensor
JPH03175684A (en) Magnetic resistive converter and its manufacture
EP0106455B1 (en) Mass airflow sensor
CN101490513B (en) Oval gear meter
US6782766B2 (en) Apparatus for detecting torque, axial position and axial alignment of a rotating shaft
JPH0252807B2 (en)
JP2000028312A (en) Low profile non-contacting position sensor
JPS5886405A (en) Angle detector
JP3808415B2 (en) Ultrasonic probe
JP3367230B2 (en) Position detection device
US4875008A (en) Device for sensing the angular position of a shaft
US5959217A (en) Fluid flow measuring device as a microphone and system comprising such a microphone
JP3702658B2 (en) Wind direction and wind speed measuring device
JP2977821B1 (en) Rotation amount measuring device
JP2008506122A (en) Integrated magnetoresistive speed and direction sensor
JP2001133210A (en) Non-contact type position sensor
US20040232906A1 (en) High temperature magnetoresistive sensor
JP3186656B2 (en) Speed sensor
US6885189B1 (en) Measuring instrument for contactless detection of an angle of rotation
JP3211040B2 (en) Heat transfer type angular velocity detector
JPH0921668A (en) Flow sensor
JPH0334827B2 (en)
JPS625284B2 (en)
JPS6038615A (en) Magnetic rotary encoder

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20031226

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20051107

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20051115

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060221

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060515

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060517

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100526

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110526

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110526

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120526

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120526

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130526

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130526

Year of fee payment: 7

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees