JP2017063928A - Ultrasonic measurement apparatus and ultrasonic probe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波測定装置及び超音波プローブに関する。 The present invention relates to an ultrasonic measurement device and an ultrasonic probe.
従来、超音波を送受信して超音波画像を取得する超音波測定装置として、当該超音波の送受信方向を機械的に変更可能、すなわち機械走査(メカニカルスキャン)方式を採用した超音波プローブを備える超音波測定装置が知られている(例えば特許文献1参照)。
特許文献1には、圧電素子を密閉容器内に収容し、当該密閉容器内において圧電素子を搖動可能に構成され、かつ、密閉容器内にオイルが充填され構成された超音波探触子(超音波プローブ)が記載されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an ultrasonic measurement device that transmits and receives ultrasonic waves to acquire an ultrasonic image, the ultrasonic transmission / reception direction of the ultrasonic waves can be mechanically changed. An acoustic wave measuring device is known (see, for example, Patent Document 1).
In
この特許文献1に記載の超音波プローブでは、筐体に対して圧電素子を搖動可能に取り付けるために、圧電素子と筐体内壁との間に空間が形成されており、当該空間にオイルが充填されている。このオイルとして、測定対象である生体に音響インピーダンスが近いものを用いることにより、超音波の伝搬損失を低減させている。
In the ultrasonic probe described in
しかしながら、特許文献1に記載の超音波プローブでは、筐体内に気泡が混入すると、当該気泡により超音波が減衰し、超音波測定の測定精度が低下する。したがって、高精度の超音波測定を実施するには、例えば、脱気工程及びオイルの注入工程を繰り返し実施する等により、オイルの充填時の気泡の混入を防ぐ必要があり、組み立てに手間がかかるという課題があった。また、組み立て後も、温度変化等の理由により気泡が混入したりオイルが漏れたりするおそれがある。この場合、混入した気泡を除去したり、オイルを再充填したりする必要があるため、メンテナンスにも手間がかかるという課題があった。したがって、高精度の超音波測定を容易に実施することができなかった。
However, in the ultrasonic probe described in
本発明は、高精度の超音波測定を容易に実施可能なメカニカルスキャン方式の超音波測定装置及び超音波プローブを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a mechanical scan type ultrasonic measuring apparatus and an ultrasonic probe capable of easily performing high-accuracy ultrasonic measurement.
本発明の一適用例に係る超音波測定装置は、一面側から超音波の送信及び受信の少なくともいずれか一方を行う超音波デバイスと、前記超音波デバイスの前記一面側に配置され、前記一面とは反対側の第一面を有する第一音響整合部と、前記第一音響整合部の前記第一面側に配置され、前記第一面に当接する第二面を有する第二音響整合部と、前記超音波デバイス及び前記第一音響整合部と前記第二音響整合部とを、前記第一面及び前記第二面の面内方向に相対的に移動させる移動機構と、を備えることを特徴とする。 An ultrasonic measurement apparatus according to an application example of the present invention includes an ultrasonic device that performs at least one of transmission and reception of ultrasonic waves from one surface side, and is disposed on the one surface side of the ultrasonic device. Is a first acoustic matching portion having a first surface on the opposite side, and a second acoustic matching portion having a second surface disposed on the first surface side of the first acoustic matching portion and in contact with the first surface; A moving mechanism that relatively moves the ultrasonic device, the first acoustic matching unit, and the second acoustic matching unit in an in-plane direction of the first surface and the second surface. And
本適用例では、第一音響整合の第一面が、第二音響整合部の第二面に当接するように配置され、移動機構が、超音波デバイス及び第一音響整合部と第二音響整合部とを、第一面及び第二面の面内方向に相対移動させる。すなわち、本適用例では、測定対象に第二音響整合部が当接された状態で、第一音響整合部及び超音波デバイスが、第二音響整合部に対して一体的に相対移動され、第一音響整合部と第二音響整合部とが摺動される。
このような構成では、測定対象と超音波デバイスの音響インピーダンスに応じて、第一音響整合部及び第二音響整合部の音響インピーダンスを適宜設定することにより、測定対象と超音波デバイスとの間において、効率良く超音波を伝搬させることができる。
また、第二音響整合部の第二面に対して第一音響整合部を摺動させるため、第一音響整合部及び第二音響整合部の間に空間が形成されない。このため、超音波デバイスから測定対象に至るまでに空間が形成される、従来のメカニカルスキャン方式の超音波測定装置のように、当該空間にオイルを充填する必要がないため、組み立てやメンテナンスも容易である。
以上のように本適用例の超音波測定装置によれば、高精度の超音波測定を容易に実施することができる。
In this application example, the first surface of the first acoustic matching unit is disposed so as to contact the second surface of the second acoustic matching unit, and the moving mechanism includes the ultrasonic device, the first acoustic matching unit, and the second acoustic matching unit. The part is relatively moved in the in-plane direction of the first surface and the second surface. That is, in this application example, the first acoustic matching unit and the ultrasonic device are integrally moved relative to the second acoustic matching unit while the second acoustic matching unit is in contact with the measurement target. The one acoustic matching portion and the second acoustic matching portion are slid.
In such a configuration, the acoustic impedance of the first acoustic matching unit and the second acoustic matching unit is appropriately set according to the acoustic impedance of the measurement target and the ultrasonic device, so that The ultrasonic wave can be propagated efficiently.
Further, since the first acoustic matching portion is slid with respect to the second surface of the second acoustic matching portion, no space is formed between the first acoustic matching portion and the second acoustic matching portion. For this reason, there is no need to fill the space with oil unlike conventional mechanical scanning ultrasonic measurement devices, where a space is formed from the ultrasonic device to the measurement target, making assembly and maintenance easy. It is.
As described above, according to the ultrasonic measurement apparatus of this application example, it is possible to easily perform highly accurate ultrasonic measurement.
本適用例の超音波測定装置において、前記超音波デバイス、前記第一音響整合部、及び前記第二音響整合部の順に、音響インピーダンスが小さく又は大きくなることが好ましい。
本適用例では、超音波デバイス、第一音響整合部、及び第二音響整合部の順に音響インピーダンスが小さく又は大きくなる。すなわち、超音波デバイスの音響インピーダンスが、測定対象の音響インピーダンスよりも大きい場合、音響インピーダンスが順に小さくなるように、超音波デバイス、第一音響整合部、及び第二音響整合部の音響インピーダンスを設定することにより、超音波を効率良く伝搬させることができる。また、超音波デバイスの音響インピーダンスが、測定対象の音響インピーダンスよりも小さい場合、逆に、順に小さくなるように音響インピーダンスを設定することにより、超音波を効率良く伝搬させることができる。
In the ultrasonic measurement apparatus according to this application example, it is preferable that the acoustic impedance becomes smaller or larger in the order of the ultrasonic device, the first acoustic matching unit, and the second acoustic matching unit.
In this application example, the acoustic impedance decreases or increases in the order of the ultrasonic device, the first acoustic matching unit, and the second acoustic matching unit. That is, when the acoustic impedance of the ultrasonic device is larger than the acoustic impedance to be measured, the acoustic impedances of the ultrasonic device, the first acoustic matching unit, and the second acoustic matching unit are set so that the acoustic impedance becomes smaller in order. By doing so, ultrasonic waves can be propagated efficiently. Further, when the acoustic impedance of the ultrasonic device is smaller than the acoustic impedance of the measurement target, the ultrasonic wave can be efficiently propagated by setting the acoustic impedance so that the acoustic impedance becomes smaller in turn.
ここで、超音波デバイス側の第一音響整合層と、測定対象に当接する第二音響整合層との間に空間が形成され、当該空間にオイルが充填されている場合において、生体を測定対象とすると、通常、オイル(鉱物油)の音響インピーダンス(例えば1.3MRayls)の方が生体よりも小さく、超音波の伝搬経路中において、オイルの音響インピーダンスが最小となる。このため、オイルと隣接する他の媒質との間での超音波の伝搬効率が低下し、測定精度が低下するおそれがある。これに対して、本適用例では、超音波デバイスから第二音響整合部に向かって順に大きく又は小さくなるように音響インピーダンスが変化するため、上述の伝搬効率の低下による測定精度の低下を抑制することができる。 Here, when a space is formed between the first acoustic matching layer on the ultrasonic device side and the second acoustic matching layer in contact with the measurement target, and the space is filled with oil, the living body is measured. Then, the acoustic impedance (for example, 1.3 MRayls) of oil (mineral oil) is usually smaller than that of a living body, and the acoustic impedance of oil is minimized in the ultrasonic wave propagation path. For this reason, the propagation efficiency of ultrasonic waves between the oil and another adjacent medium may be reduced, and the measurement accuracy may be reduced. On the other hand, in this application example, since the acoustic impedance changes so as to increase or decrease in order from the ultrasonic device toward the second acoustic matching unit, the decrease in measurement accuracy due to the decrease in the propagation efficiency is suppressed. be able to.
本適用例の超音波測定装置において、前記第一音響整合部を前記第二音響整合部側に向かって付勢する付勢部を備えることが好ましい。
本適用例では、付勢部によって第一音響整合部を第二音響整合部側に向かって付勢することにより、第一音響整合部と第二音響整合部とを密着させることができる。また、第一音響整合部と第二音響整合部とが相対移動される際にも、第一音響整合部と第二音響整合部とが密着された状態をより確実に維持することができる。これにより、第一音響整合部と第二音響整合部との密着性が低下することによる測定精度の低下を抑制できる。
In the ultrasonic measurement apparatus according to this application example, it is preferable that a biasing unit that biases the first acoustic matching unit toward the second acoustic matching unit is provided.
In this application example, the first acoustic matching portion and the second acoustic matching portion can be brought into close contact with each other by biasing the first acoustic matching portion toward the second acoustic matching portion by the biasing portion. In addition, even when the first acoustic matching unit and the second acoustic matching unit are relatively moved, the state in which the first acoustic matching unit and the second acoustic matching unit are in close contact with each other can be more reliably maintained. Thereby, the fall of the measurement precision by the adhesiveness of a 1st acoustic matching part and a 2nd acoustic matching part falls can be suppressed.
本適用例の超音波測定装置において、前記第一音響整合部及び前記第二音響整合部が相対移動される際の、前記第一面と前記第二面との間の摩擦を低減する音響整合材料を供給する整合材供給部を備えることが好ましい。
本適用例では、第一面と第二面との間、すなわち、第一音響整合部と第二音響整合部との間の摩擦を低減させる音響整合材料を供給する整合材供給部を備える。これにより、第一音響整合部と第二音響整合部とが摺動される際の摩擦を低減させることができる。したがって、第一音響整合部と第二音響整合部とを滑らかに相対移動させることができ、移動機構による移動を適切に実施できる。また、第一音響整合部と第二音響整合部との摩耗を抑制できる。
In the ultrasonic measurement apparatus according to this application example, the acoustic matching that reduces friction between the first surface and the second surface when the first acoustic matching unit and the second acoustic matching unit are relatively moved. It is preferable to provide an alignment material supply unit for supplying material.
In this application example, a matching material supply unit that supplies an acoustic matching material that reduces friction between the first surface and the second surface, that is, between the first acoustic matching unit and the second acoustic matching unit is provided. Thereby, the friction at the time of a 1st acoustic matching part and a 2nd acoustic matching part being slid can be reduced. Therefore, the first acoustic matching unit and the second acoustic matching unit can be smoothly moved relative to each other, and the movement by the moving mechanism can be appropriately performed. Moreover, abrasion with a 1st acoustic matching part and a 2nd acoustic matching part can be suppressed.
本適用例の超音波測定装置において、前記整合材供給部は、前記第二音響整合部に対する前記超音波デバイス及び前記第一音響整合部の相対移動の移動方向における、前記第一音響整合部よりも前方側に、前記音響整合材料を供給する供給口を有することが好ましい。
本適用例では、整合材供給部は、上記第二音響整合部に対する相対移動の移動方向における、第一音響整合部よりも前方側に位置する、供給口から音響整合材料を供給する。これにより、第二音響整合部の第二面に対して、ジェルを供給した後に、第一音響整合部の第一面を摺動させることができる。
In the ultrasonic measurement apparatus according to this application example, the matching material supply unit is more than the first acoustic matching unit in a moving direction of relative movement of the ultrasonic device and the first acoustic matching unit with respect to the second acoustic matching unit. It is preferable to have a supply port for supplying the acoustic matching material on the front side.
In this application example, the matching material supply unit supplies the acoustic matching material from the supply port that is located in front of the first acoustic matching unit in the movement direction of the relative movement with respect to the second acoustic matching unit. Thereby, after supplying a gel with respect to the 2nd surface of a 2nd acoustic matching part, the 1st surface of a 1st acoustic matching part can be slid.
本適用例の超音波測定装置において、前記第一音響整合部の前記第一面は、前記第二面に摺接する摺接面と、前記移動方向に沿って前記摺接面から離れるにしたがって、前記第二面から離れるように湾曲する湾曲面と、を有することが好ましい。
本適用例では、第一音響整合部の第一面は、摺接面と湾曲面とを有する。これにより、第一音響整合部と第二音響整合部との摺動部分よりも移動方向における前方側に供給された音響整合材料を、第一音響整合部と第二音響整合部との間の摺接部分に効果的に供給できる。
In the ultrasonic measurement apparatus according to this application example, the first surface of the first acoustic matching unit is slidably contacted with the second surface, and the distance from the slidable contact surface along the moving direction is as follows. It is preferable to have a curved surface that curves away from the second surface.
In this application example, the first surface of the first acoustic matching unit has a sliding surface and a curved surface. Thereby, the acoustic matching material supplied to the front side in the movement direction with respect to the sliding portion between the first acoustic matching portion and the second acoustic matching portion is changed between the first acoustic matching portion and the second acoustic matching portion. It can be effectively supplied to the sliding part.
本適用例の超音波測定装置において、前記移動機構は、前記超音波デバイス及び前記第一音響整合部を第一方向に沿って相対移動させ、前記超音波デバイスは、前記第一方向に沿って複数の超音波トランスデューサー部が配列されるアレイ領域を有する一次元アレイ構造を有し、前記第二音響整合部は、前記第二面とは反対側の面に設けられる音響レンズを有し、前記音響レンズは、前記超音波デバイス側から見た平面視において、前記移動機構による前記超音波デバイスの移動に応じた前記アレイ領域の移動範囲と重なる位置に設けられ、前記アレイ領域の中心を通り、当該アレイ領域に直交し、かつ、前記第一方向に平行な仮想面内に、前記超音波デバイスから送信された超音波を収束させる焦点位置を有することが好ましい。
ここで、超音波トランスデューサー部は、超音波トランスデューサーを少なくとも一つ備え、一次元アレイにおける、1つの送信チャンネル、受信チャンネル、及び送受信チャンネルのいずれかとして機能する。また、本適用例において、第一方向は、一次元アレイにおける所謂スキャン方向である。
本適用例では、超音波デバイスは、一次元アレイ構造を有し、スキャン方向が、第一方向に一致するように配置される。そして、音響レンズが、上記平面視において、超音波デバイスの移動に応じたアレイ領域の移動範囲と重なる位置に、第一方向に沿って設けられ、アレイ領域の中心を通り、アレイ領域に直交し、かつ、第一方向に平行な仮想面内に焦点位置を有する。
このような構成では、超音波デバイスを第一方向に沿って相対移動させ、複数の測定位置で超音波測定を実施することにより、各測定位置にて上記仮想面に沿った断面に関する測定結果(例えば断層画像)を取得することができる。
In the ultrasonic measurement apparatus according to this application example, the moving mechanism relatively moves the ultrasonic device and the first acoustic matching unit along a first direction, and the ultrasonic device moves along the first direction. Having a one-dimensional array structure having an array region in which a plurality of ultrasonic transducer units are arranged, the second acoustic matching unit has an acoustic lens provided on a surface opposite to the second surface; The acoustic lens is provided at a position overlapping a moving range of the array region according to the movement of the ultrasonic device by the moving mechanism in a plan view seen from the ultrasonic device side, and passes through the center of the array region. It is preferable to have a focal position for converging the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic device in a virtual plane orthogonal to the array region and parallel to the first direction.
Here, the ultrasonic transducer unit includes at least one ultrasonic transducer and functions as one of a transmission channel, a reception channel, and a transmission / reception channel in the one-dimensional array. In the application example, the first direction is a so-called scan direction in the one-dimensional array.
In this application example, the ultrasonic device has a one-dimensional array structure, and is arranged so that the scan direction coincides with the first direction. The acoustic lens is provided along the first direction at a position overlapping the moving range of the array region in accordance with the movement of the ultrasonic device in the plan view, passes through the center of the array region, and is orthogonal to the array region. And a focal position in a virtual plane parallel to the first direction.
In such a configuration, the ultrasonic device is relatively moved along the first direction, and ultrasonic measurement is performed at a plurality of measurement positions, whereby measurement results regarding the cross section along the virtual plane at each measurement position ( For example, a tomographic image) can be acquired.
本適用例の超音波測定装置において、前記移動機構は、前記超音波デバイス及び前記第一音響整合部を第一方向に沿って相対移動させ、前記超音波デバイスは、前記第一方向に直交する第二方向に沿って複数の超音波トランスデューサー部が配列されるアレイ領域を有する一次元アレイ構造を有し、前記第二音響整合部は、前記第二面とは反対側の面に、前記第一方向に沿って配列された複数の音響レンズを有し、前記音響レンズは、前記第一方向の寸法が、前記アレイ領域の寸法以上の寸法であり、前記超音波デバイス側から見た平面視における前記音響レンズの中心を通り、かつ、前記第一方向に直交する仮想面内に、前記超音波デバイスから送信された超音波を収束させる焦点位置を有することが好ましい。
ここで、本適用例において、第二方向は、一次元アレイにおける所謂スキャン方向である。
本適用例では、超音波デバイスは、一次元アレイ構造を有し、スキャン方向が、第二方向に一致するように配置される。そして、音響レンズは、その第一方向の寸法が、アレイ領域の寸法以上の寸法である。また、音響レンズは、上記平面視において、音響レンズの中心を通り、かつ、第一方向に直交する仮想面内に、超音波デバイスから送信された超音波を収束させる焦点位置を有する。
このような構成では、超音波デバイスを第一方向に沿って移動させ、上記平面視において、音響レンズの中心にアレイ領域の中心が重なる位置を測定位置として超音波測定を実施することにより、上記仮想面に沿った断面に関する測定結果を取得することができる。そして、第一方向に沿って設けられた複数の音響レンズのそれぞれに対応する測定位置にて上述の測定結果を取得することにより、第一方向に沿って複数の断面に関する測定結果を取得することができる。
In the ultrasonic measurement apparatus according to this application example, the moving mechanism relatively moves the ultrasonic device and the first acoustic matching unit along a first direction, and the ultrasonic device is orthogonal to the first direction. A one-dimensional array structure having an array region in which a plurality of ultrasonic transducer portions are arranged along a second direction, and the second acoustic matching portion is disposed on a surface opposite to the second surface, A plurality of acoustic lenses arranged along a first direction, wherein the acoustic lens has a dimension in the first direction equal to or larger than the dimension of the array region, and is a plane viewed from the ultrasonic device side; It is preferable to have a focal position for converging the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic device in a virtual plane that passes through the center of the acoustic lens in vision and is orthogonal to the first direction.
Here, in this application example, the second direction is a so-called scan direction in the one-dimensional array.
In this application example, the ultrasonic device has a one-dimensional array structure, and is arranged so that the scan direction coincides with the second direction. The acoustic lens has a dimension in the first direction equal to or larger than the dimension of the array region. Further, the acoustic lens has a focal position for converging the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic device in a virtual plane passing through the center of the acoustic lens and orthogonal to the first direction in the plan view.
In such a configuration, the ultrasonic device is moved along the first direction, and the ultrasonic measurement is performed with the position where the center of the array region overlaps the center of the acoustic lens in the planar view as a measurement position. The measurement result regarding the cross section along the virtual plane can be acquired. And acquiring the above-mentioned measurement result in the measurement position corresponding to each of a plurality of acoustic lenses provided along the 1st direction, and acquiring the measurement result about a plurality of sections along the 1st direction Can do.
本適用例の超音波測定装置において、前記超音波デバイス、前記第一音響整合部、及び前記移動機構を少なくとも収納する筐体を備え、前記第二音響整合部は、前記筐体に着脱自在に取り付けられることが好ましい。
本適用例では、第二音響整合部は、超音波デバイス、第一音響整合部、及び移動機構を少なくとも収納する筐体に、着脱自在に取り付けられる。このような構成では、第二音響整合部に対して第一音響整合部が摺動することによる第二音響整合部の摩耗や、経時変化によって第二音響整合部が劣化したとしても、第二音響整合部の交換が容易でありメンテンナンス容易性を向上させることができる。
In the ultrasonic measurement apparatus according to this application example, the ultrasonic measurement apparatus, the first acoustic matching unit, and a housing that houses at least the moving mechanism are provided, and the second acoustic matching unit is detachable from the casing. Preferably it is attached.
In this application example, the second acoustic matching unit is detachably attached to a housing that houses at least the ultrasonic device, the first acoustic matching unit, and the moving mechanism. In such a configuration, even if the second acoustic matching portion deteriorates due to wear of the second acoustic matching portion due to the sliding of the first acoustic matching portion relative to the second acoustic matching portion or a change with time, the second acoustic matching portion It is easy to replace the acoustic matching portion, and the ease of maintenance can be improved.
本発明の一適用例に係る超音波プローブは、一面側から超音波の送信及び受信の少なくともいずれか一方を行う超音波デバイスと、前記超音波デバイスの前記一面側に配置され、前記一面とは反対側の第一面を有する第一音響整合部と、前記第一音響整合部の前記第一面側に配置され、前記第一面に当接する第二面を有する第二音響整合部と、前記超音波デバイス及び前記第一音響整合部と前記第二音響整合部とを、前記第一面及び前記第二面の面内方向に相対的に移動させる移動機構と、を備えることを特徴とする。 An ultrasonic probe according to an application example of the present invention is an ultrasonic device that performs at least one of transmission and reception of ultrasonic waves from one surface side, and is disposed on the one surface side of the ultrasonic device. A first acoustic matching portion having a first surface on the opposite side; a second acoustic matching portion having a second surface disposed on the first surface side of the first acoustic matching portion and in contact with the first surface; A moving mechanism that relatively moves the ultrasonic device, the first acoustic matching unit, and the second acoustic matching unit in an in-plane direction of the first surface and the second surface, To do.
本適用例では、第一音響整合の第一面が、第二音響整合部の第二面に当接するように配置され、移動機構が、超音波デバイス及び第一音響整合部と第二音響整合部とを、第一面及び第二面の面内方向に相対移動させる。すなわち、本適用例では、測定対象に第二音響整合部が当接された状態で、第一音響整合部及び超音波デバイスが、第二音響整合部に対して一体的に相対移動され、第一音響整合部と第二音響整合部とが摺動される。
このような構成では、測定対象と超音波デバイスの音響インピーダンスに応じて、第一音響整合部及び第二音響整合部の音響インピーダンスを適宜設定することにより、測定対象と超音波デバイスとの間において、効率良く超音波を伝搬させることができる。
また、第二音響整合部の第二面に対して第一音響整合部を摺動させるため、第一音響整合部及び第二音響整合部の間に空間が形成されない。このため、超音波デバイスから測定対象に至るまでに空間が形成される、従来のメカニカルスキャン方式の超音波プローブのように、当該空間にオイルを充填する必要がないため、組み立てやメンテナンスも容易である。
以上のように本適用例の超音波プローブによれば、高精度の超音波測定を容易に実施することができる。
In this application example, the first surface of the first acoustic matching unit is disposed so as to contact the second surface of the second acoustic matching unit, and the moving mechanism includes the ultrasonic device, the first acoustic matching unit, and the second acoustic matching unit. The part is relatively moved in the in-plane direction of the first surface and the second surface. That is, in this application example, the first acoustic matching unit and the ultrasonic device are integrally moved relative to the second acoustic matching unit while the second acoustic matching unit is in contact with the measurement target. The one acoustic matching portion and the second acoustic matching portion are slid.
In such a configuration, the acoustic impedance of the first acoustic matching unit and the second acoustic matching unit is appropriately set according to the acoustic impedance of the measurement target and the ultrasonic device, so that The ultrasonic wave can be propagated efficiently.
Further, since the first acoustic matching portion is slid with respect to the second surface of the second acoustic matching portion, no space is formed between the first acoustic matching portion and the second acoustic matching portion. For this reason, it is not necessary to fill the space with oil unlike conventional mechanical scanning ultrasonic probes, where a space is formed from the ultrasonic device to the measurement object, and assembly and maintenance are easy. is there.
As described above, according to the ultrasonic probe of this application example, highly accurate ultrasonic measurement can be easily performed.
[第一実施形態]
以下、本発明に係る第一実施形態の電子機器としての超音波測定装置について、図面に基づいて説明する。
[超音波測定装置1の構成]
図1は、超音波測定装置1の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の超音波測定装置1は、図1に示すように、超音波プローブ2と、超音波プローブ2の後述する摺動部分における潤滑性や密着性を向上させるための音響整合材料としてのジェルを供給するジェル供給装置6と、ケーブル7(図2参照)の内部に設けられた信号線を介して超音波プローブ2に電気的に接続された制御装置10と、を備えている。この超音波測定装置1は、超音波プローブ2を測定対象X(図3参照)としての例えば人体等の生体の表面に当接させ、超音波プローブ2から生体内に超音波を送出する。また、生体内の器官にて反射された超音波を超音波プローブ2にて受信し、その受信信号に基づいて、例えば生体内の内部断層画像を取得したり、生体内の器官の状態(例えば血流等)を測定したりする。
[First embodiment]
Hereinafter, an ultrasonic measurement device as an electronic apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Configuration of Ultrasonic Measuring Apparatus 1]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the
As shown in FIG. 1, the
[超音波プローブ2の構成]
図2は、超音波プローブ2の概略構成を示す斜視図であり、図3は、超音波プローブ2の概略構成を示す断面図であり、図4は、超音波プローブ2の内部の概略構成を示す斜視図である。なお、図2において超音波プローブを水平に配置した際の上方から見た斜視図を示し、以下の説明において、鉛直上方をZ方向とし、Z方向に直交する方向をX方向とし、X方向及びZ方向に直交する方向をY方向とする。
超音波プローブ2は、超音波センサー3と、第一音響整合層21と、第二音響整合層22と、移動機構23と、これらを収納するプローブ筐体24と、を備える。この超音波プローブ2は、移動機構23によって、超音波センサー3及び第一音響整合層21を、±Y方向に第二音響整合層22に沿って移動させ、超音波センサー3による測定位置を変更可能に構成される、いわゆるメカニカルスキャン方式の超音波プローブである。
[Configuration of Ultrasonic Probe 2]
2 is a perspective view showing a schematic configuration of the
The
[超音波センサー3の構成]
超音波センサー3は、図3に示すように、センサー筐体31と、センサー筐体31内部に設けられた超音波デバイス32と、超音波デバイス32を制御するためのドライバ回路等が設けられた配線基板33と、を備えている。
図3及び図4に示すセンサー筐体31は、Z方向から見た平面視において矩形の箱状に形成されている。このセンサー筐体31の−Z側には、図3に示すように開口部31Aが形成される。超音波デバイス32は、後述する送受信面32Aが開口部31Aの端面に臨むように配置される。また、開口部31Aの端面に第一音響整合層21が固定されている。
[Configuration of ultrasonic sensor 3]
As shown in FIG. 3, the
The
[超音波デバイス32の構成]
図5は、超音波デバイス32における素子基板41を、封止板42側から見た平面図である。図6は、図5におけるB-B線で切断した超音波センサー3の断面図である。
超音波デバイス32は、図5及び図6に示すように、素子基板41と、封止板42と、音響整合部材43(図6参照)と、を備え、−Z側の送受信面32A(図6参照)から−Z方向に超音波を送信し、生体内にて反射され+Z方向に伝搬する超音波を受信する。この送受信面32Aは、本発明の超音波デバイスの一面に相当する。
[Configuration of Ultrasonic Device 32]
FIG. 5 is a plan view of the
As shown in FIGS. 5 and 6, the
(素子基板41の構成)
素子基板41は、基板本体部411と、基板本体部411に積層された支持膜412と、支持膜412に積層された圧電素子413(振動子)と、を備えている。
素子基板41は、厚み方向から見た平面視において、基板中心部にアレイ領域Ar1が設けられている。このアレイ領域Ar1には、複数の超音波トランスデューサー51がアレイ状に配置され、超音波トランスデューサーアレイ50を構成している。また、素子基板41のアレイ領域Ar1の外側には、端子領域Ar2が設けられており、各超音波トランスデューサー51に接続された電極線が引き出されている。
(Configuration of element substrate 41)
The
The
基板本体部411は、例えばSi等の半導体基板である。この基板本体部411のアレイ領域Ar1内には、各々の超音波トランスデューサー51に対応した開口部411Aが設けられている。また、基板本体部411の一方の面には、支持膜412が設けられており、この支持膜412により、各開口部411Aが閉塞されている。
支持膜412は、例えばSiO2や、SiO2及びZrO2の積層体等より構成され、上記のように、開口部411Aの一方端を閉塞する。
The
The
圧電素子413は、各開口部411Aを閉塞する支持膜412上に設けられ、それぞれ下部電極414、圧電膜415、及び上部電極416の積層体により構成されている。ここで、支持膜412及び圧電素子413により、本発明の超音波トランスデューサー51が構成される。
このような超音波トランスデューサー51では、下部電極414及び上部電極416の間に所定周波数の矩形波電圧が印加されることで、開口部411Aの開口領域内の支持膜412を振動させて超音波が送出することができる。また、反射超音波により支持膜412が振動されると、圧電膜415の上下で電位差が発生し、下部電極414及び上部電極416間に発生する前記電位差を検出することで、受信した超音波を検出することが可能となる。
The
In such an
また、本実施形態では、図5に示すように、上記のような超音波トランスデューサー51が、素子基板41のアレイ領域Ar1内に、X方向(第二方向)及びY方向(第一方向)に沿って複数配置されている。
ここで、下部電極414は、X方向に沿う直線状に形成され、X方向に沿って並ぶ複数の超音波トランスデューサー51に跨って設けられている。また、下部電極414の端部は、端子領域Ar2まで延出し、端子領域Ar2において、配線基板33に電気接続されている。
一方、上部電極416は、Y方向に沿って並ぶ複数の超音波トランスデューサー51に跨って設けられた第一上部電極416Aと、第一上部電極416Aの端部同士を連結する第二上部電極416Bとを備えている。第二上部電極416Bの端部は、端子領域Ar2まで延出し、端子領域Ar2において、配線基板33に電気的に接続されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the
Here, the
On the other hand, the
上記のような超音波トランスデューサーアレイ50では、下部電極414で連結されたX方向に並ぶ超音波トランスデューサー51により、1つの超音波トランスデューサー群51A(本発明の超音波トランスデューサー部に相当)すなわち送受信チャンネルが構成され、当該超音波トランスデューサー群51AがY方向に沿って複数並ぶ一次元アレイ構造を構成する。すなわち、本実施形態では、超音波デバイス32が、一つの送受信チャンネルがX方向に沿い、かつ、複数の送受信チャンネルがY方向に沿うように配置される。換言すると、超音波デバイス32は、超音波トランスデューサーアレイ50におけるスライス方向がX方向に沿い、かつ、スキャン方向がY方向に沿うように配置される。
In the
(封止板42の構成)
封止板42は、素子基板41の強度を補強するために設けられ、例えば42アロイ等の金属板や、半導体基板等により構成され、素子基板41に接合されている。封止板42の材質や厚みは、超音波トランスデューサー51の周波数特性に影響を及ぼすため、超音波トランスデューサー51にて送受信する超音波の中心周波数に基づいて設定することが好ましい。
(Configuration of sealing plate 42)
The sealing
そして、この封止板42には、平面視において、素子基板41の各開口部411Aと重なる位置に、それぞれ凹溝421が設けられている。この凹溝421は、支持膜412の振動により発生する超音波の背面波による影響を抑制するために設けられている。すなわち、各凹溝421は、1つの超音波トランスデューサー51で発生した背面波が隣接する他の超音波トランスデューサー51に入力する不都合(クロストーク)を抑制する。また、凹溝421の溝深さは、超音波の波長λの4分の1(λ/4)の奇数倍となるように設定されている。これにより、封止板42にて反射された背面波が再び超音波トランスデューサー51に入力された際に、超音波トランスデューサー51から生体側(封止板42とは逆側)に放出される超音波との位相ずれが抑制され、超音波の減衰を抑制する。
The sealing
(音響整合部材43の構成)
音響整合部材43は、図6に示すように、素子基板41の−Z側に設けられている。具体的には、音響整合部材43は、素子基板41の開口部411A内に充填され、かつ、開口部411Aの底面側から所定の厚み寸法で形成される。なお、音響整合部材43の−Z側には、後述するように第一音響整合層21が設けられている。
これらの音響整合部材43は、超音波トランスデューサー51から送信された超音波を第一音響整合層21に効率良く伝搬させ、また、生体内で反射した超音波を効率良く超音波トランスデューサー51に伝搬させる。このため、音響整合部材43は、素子基板41の超音波トランスデューサー51の音響インピーダンスと、生体の音響インピーダンスとの中間の音響インピーダンスに設定されている。
(Configuration of acoustic matching member 43)
As shown in FIG. 6, the
These
[配線基板33の構成]
配線基板33は、素子基板41及び封止板42が固定される基板であり、素子基板41の端子領域Ar2に引き出された各電極線(下部電極414、上部電極416)に接続される端子部(図示略)を有する。各電極線と端子部との接続は、例えばFPC(Flexible Printed Circuits)や、封止板42を貫通して設けられた貫通電極等による接続を例示できる。
また、配線基板33は、超音波デバイス32を駆動させるためのドライバ回路等が設けられており、超音波デバイス32と電気的に接続される。具体的には、配線基板33は、図1に示すように、選択回路331、送信回路332、及び受信回路333を備えている。
[Configuration of Wiring Board 33]
The
The
選択回路331は、制御装置10の制御に基づいて、超音波デバイス32と送信回路332とを接続する送信接続、及び超音波デバイス32と受信回路333とを接続する受信接続を切り替える。
送信回路332は、制御装置10の制御により送信接続に切り替えられた際に、選択回路331を介して超音波デバイス32に超音波を発信させる旨の送信信号を出力する。
受信回路333は、制御装置10の制御により受信接続に切り替えられた際に、選択回路331を介して超音波デバイス32から入力された受信信号を制御装置10に出力する。受信回路333は、例えば低雑音増幅回路、電圧制御アッテネーター、プログラマブルゲインアンプ、ローパスフィルター、A/Dコンバーター等を含んで構成されており、受信信号のデジタル信号への変換、ノイズ成分の除去、所望信号レベルへの増幅等の各信号処理を実施した後、処理後の受信信号を制御装置10に出力する。
The selection circuit 331 switches between a transmission connection that connects the
The
When the
[第一音響整合層21の構成]
第一音響整合層21は、本発明の第一音響整合部に相当し、図4に示すように、Z方向から見た平面視にて矩形状の板状の部材であり、図3及び図6に示すように、超音波デバイス32の−Z側に配置されている。具体的には、第一音響整合層21は、素子基板41に設けられた音響整合部材43に密着して設けられている。また、第一音響整合層21の外縁部は、図3に示すように、超音波センサー3のセンサー筐体31に固定される。なお、第一音響整合層21は、超音波センサー3に対して接合されていてもよいし、着脱自在に取り付けられていてもよい。
[Configuration of the first acoustic matching layer 21]
The first
図7は、超音波センサー3、第一音響整合層21、及び第二音響整合層22を−X方向に見た際の概略構成を示す側面図である。
図7に示すように、第一音響整合層21の−Z側の下面211は、Y方向における中央部分の平坦面211Aと、Y方向の両端の湾曲面211Bとを有する。第一音響整合層21は、この平坦面211Aにて第二音響整合層22に当接する。なお、後述するが、第一音響整合層21は、平坦面211Aが第二音響整合層22に当接した状態で、移動機構23によって超音波センサー3とともにY方向に沿って移動される。すなわち、下面211は、本発明の第一面に相当し、平坦面211Aは、本発明の摺接面に相当する。
FIG. 7 is a side view showing a schematic configuration when the
As shown in FIG. 7, the −Z side
湾曲面211Bは、下面211のY方向における両端部に形成され、Y方向に沿って外側に向かうしたがって、第二音響整合層22から離れるように湾曲している。これにより、後述するようにジェル供給装置6によって供給されたジェルJを、第一音響整合層21及び第二音響整合層22の摺動部分により確実に供給できる。なお、図7では、説明のために、第一音響整合層21及び第二音響整合層22の間に供給されたジェルの厚み寸法を大きく図示しているが、実際には、第一音響整合層21及び第二音響整合層22のが密着するように構成されている。
The
この第一音響整合層21は、超音波デバイス32から送信された超音波を第二音響整合層22に効率良く伝搬させ、また、生体内で反射した超音波を効率良く超音波デバイス32に伝搬させる。このため、第一音響整合層21は、超音波デバイス32と第二音響整合層22との中間の音響インピーダンスに設定されている。
The first
[第二音響整合層22の構成]
第二音響整合層22は、本発明の第二音響整合部に相当し、図4に示すように、Z方向から見た平面視にてY方向を長手方向とする長方形状の外形を有する板状の部材である。また、第二音響整合層22は、プローブ筐体24に着脱自在に取り付けられ、図3及び図4に示すように、第一音響整合層21の下面211側に配置される。この第二音響整合層22は、超音波デバイス32から送信され第一音響整合層21を伝搬した超音波を、測定対象Xとしての生体に伝搬させ、生体内で反射した超音波を効率良く第一音響整合層21に伝搬させる。このため、第二音響整合層22は、第一音響整合層21と生体表面(例えば表皮)との中間の音響インピーダンスに設定されている。
[Configuration of Second Acoustic Matching Layer 22]
The second
この第二音響整合層22は、図3及び図4に示すように、本体部221と、突出部222と、音響レンズ223と、を有し、これら各部221〜223が一体的に形成されて構成される。
本体部221は、Z方向から見た平面視にて長方形状の部分であり、+Z側の当接面221Aにて第一音響整合層21の平坦面211Aに当接する。当接面221Aは、XY面に平行な面であり、本発明の第二面に相当する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the second
The
突出部222は、本体部221の±X側の端部からX方向に沿って本体部221から離れる方向に突出する。突出部222が、後述するが、図3に示すようにプローブ筐体24の凹部241Dに挿入され、これにより、第二音響整合層22が、プローブ筐体24に対して着脱自在に取り付けられる。
The protruding
音響レンズ223は、本体部221の−Z側の面221Bにおいて、Z方向から見た平面視において、超音波デバイス32のY方向に沿った移動に伴うアレイ領域Ar1(図5参照)の移動範囲と少なくとも重なるように設けられる。音響レンズ223は、図3に示すように、アレイ領域Ar1のX方向における中心を通り、かつ、YZ面に平行な仮想面P1上に焦点を有し、超音波デバイス32から送信され−Z方向に伝搬する超音波を仮想面P1上の焦点に向かって収束させる。この音響レンズ223は、図3に示すように、XZ面に平行な断面視において、X方向に沿って中央部に向かうにしたがって、−Z方向に突出するように湾曲し、プローブ筐体24の外部に露出しており、測定対象Xに当接される。
The
[移動機構23の構成]
図3及び図4に示すように、移動機構23は、プローブ筐体24の内部に設けられ、第一音響整合層21の平坦面211Aを第二音響整合層22の当接面221Aに当接させつつ、超音波センサー3及び第一音響整合層21を当接面221Aに沿って移動させる。この移動機構23は、図4に示すように、ガイド軸231と、タイミングベルト232と、プーリー233,234と、モーター235と、動力伝達機構236と、接続部材237を含んで構成されている。
ガイド軸231は、Y方向に沿って配置され、図示を省略するが両端部がプローブ筐体24に固定されている。タイミングベルト232は、プーリー233,234に巻回され、ガイド軸231と略平行に配置される。プーリー233,234は、Z方向に平行な回転軸によって回動可能に、プローブ筐体24に取り付けられる。モーター235は、タイミングベルト232を駆動させる動力源であり、複数の歯車等によって構成される動力伝達機構236を介してプーリー233を回動させ、タイミングベルト232を駆動させる。
[Configuration of Moving Mechanism 23]
As shown in FIGS. 3 and 4, the moving
The
接続部材237は、移動機構23に超音波センサー3を接続する板状部材である。接続部材237は、ガイド軸231に係合する湾曲部237Aと、タイミングベルト232に固定される第一端部237Bと、超音波センサー3のセンサー筐体31に固定される第二端部237Cと、を有する。
また、接続部材237は、超音波センサー3を−Z方向に向かって付勢し、これにより、第一音響整合層21の平坦面211Aと、第二音響整合層22の当接面221Aとを密着させる。すなわち、接続部材237は、本発明の付勢部に相当する。接続部材237としては、例えば、板バネを用いることができる。
The connecting
Further, the connecting
このように構成された移動機構23では、制御装置10の制御信号に基づいて、モーター235が駆動されると、プーリー233が回転し、タイミングベルト232が駆動される。そして、当該タイミングベルトの駆動に応じて、接続部材237が、ガイド軸231に沿ってY方向に移動される。この接続部材237の移動に応じて、超音波センサー3及び第一音響整合層21がY方向に移動される。
In the moving
[ジェル供給装置6の構成]
ジェル供給装置6は、本発明の整合材供給部に相当し、上記音響整合材料としてのジェルを貯蔵するタンク(図示省略)と、貯蔵されているジェルを送り出すポンプ61(図1参照)と、ポンプ61によってタンクから送り出されたジェルを供給位置まで流通させる供給管62(図7参照)と、を有する。
供給管62は、図7に示すように、ケーブル7の内部に挿通され、センサー筐体31の内部を通り、センサー筐体31の−Z側の端面における+Y側の端部に設けられた供給口31Bに接続する。この供給口31Bは、超音波デバイス32の+Y側、すなわち、超音波デバイス32に対して、移動機構23の移動方向における一端側に設けられる。この供給口31Bは、超音波センサー3がY方向に移動される際には、超音波デバイス32に対して移動方向の前方側に位置するため、第一音響整合層21及び第二音響整合層22の摺接部分にジェルJをより確実に供給することができる。
[Configuration of Gel Supply Device 6]
The gel supply device 6 corresponds to the matching material supply unit of the present invention, and a tank (not shown) that stores the gel as the acoustic matching material, a pump 61 (see FIG. 1) that sends out the stored gel, And a supply pipe 62 (see FIG. 7) for circulating the gel fed from the tank by the pump 61 to the supply position.
As shown in FIG. 7, the
[プローブ筐体24の構成]
プローブ筐体24は、図3に示すように、第一音響整合層21と、第二音響整合層22と、移動機構23と、を収納する。このプローブ筐体24は、超音波センサー3、第一音響整合層21及び第二音響整合層22を配置する配置部241と、ケーブル7を挿通させるためのスリット242と、を有する。
スリット242は、図2及び図3に示すように、プローブ筐体24のX方向に交差する側面の一方に、Y方向に沿って設けられる。これによって、超音波センサー3の移動に応じたケーブル7の移動が妨げられない。
[Configuration of Probe Housing 24]
As shown in FIG. 3, the
As shown in FIGS. 2 and 3, the
配置部241は、図3に示すように、プローブ筐体24の−Z側に位置する底面部24Aに設けられ、YZ面に平行な一対の側壁部241A,241Bと、当該一対の側壁部241A,241Bの−Z側の端部に形成された開口部241Cと、を有する。一対の側壁部241A,241Bは、X方向において、超音波センサー3、第一音響整合層21、及び第二音響整合層22の本体部221と略同じ寸法だけ離間する。これら超音波センサー3、第一音響整合層21、及び第二音響整合層22は、一対の側壁部241A,241Bの間に挿入され、超音波センサー3及び第一音響整合層21は、移動機構23の駆動によって側壁部241A,241Bに沿って移動される。
As shown in FIG. 3, the
また、側壁部241A,241Bには、第二音響整合層22の突出部222が挿入される凹部241Dが設けられる。第二音響整合層22は、凹部241Dに突出部222を挿入することにより、プローブ筐体24に対して着脱自在に取り付けられる。プローブ筐体24に取り付けられた第二音響整合層22は、開口部241Cから露出しており、第二音響整合層22の音響レンズ223は、開口部241Cよりも−Z側に突出している。
なお、超音波センサー3の+Z側への移動を規制するガイド部を設けてもよい。例えば、側壁部241Bから−X方向に突出し、かつ、Y方向に沿って延在し、センサー筐体31の+Z側の面に当接するガイド部を備える構成としてもよい。
Further, the
In addition, you may provide the guide part which regulates the movement to the + Z side of the
[制御装置10の構成]
制御装置10は、図2に示すように、例えば、操作部11と、表示部12と、記憶部13と、演算部14と、を備えて構成されている。この制御装置10は、例えば、タブレット端末やスマートフォン、パーソナルコンピューター等の端末装置を用いてもよく、超音波プローブ2を操作するための専用端末装置であってもよい。
操作部11は、ユーザーが超音波測定装置1を操作するためのUI(User Interface)であり、例えば表示部12上に設けられたタッチパネルや、操作ボタン、キーボード、マウス等により構成することができる。
表示部12は、例えば液晶ディスプレイ等により構成され、画像を表示させる。
記憶部13は、超音波測定装置1を制御するための各種プログラムや各種データを記憶する。
演算部14は、例えばCPU(Central Processing Unit)等の演算回路や、メモリー等の記憶回路により構成されている。そして、演算部14は、記憶部13に記憶された各種プログラムを読み込み実行することで、移動制御部141、送受信制御部142、及び信号処理部143として機能する。
移動制御部141は、移動機構23を制御して、超音波センサー3及び第一音響整合層21をY方向に沿って移動させ、測定位置を変更する。
この測定位置は、例えば、Y方向に沿って予め複数設定されている。各測定位置にて、超音波センサー3によって超音波を送受信することにより複数の測定結果を得ることができる。
[Configuration of Control Device 10]
As illustrated in FIG. 2, the
The
The
The
The
The
For example, a plurality of measurement positions are set in advance along the Y direction. A plurality of measurement results can be obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves by the
なお、測定位置の間隔を適宜設定することにより、XY面に沿って連続する断層画像(Bモード画像)を取得することができる。例えば、隣接する測定位置間において、超音波デバイス32のスキャン範囲が互いに重なり合うように、測定位置間隔を設定すればよい。
また、ラスタースキャンを実施する場合、ZY面に沿ったスキャン範囲のY方向における中央領域の外側の領域ではフレア等のノイズが発生しやすい。したがって、隣接する測定位置間において、上記中央領域がY方向に隣接するように測定位置間隔を設定することにより、各測定位置における中央領域の測定結果に基づいて、XY面に沿って連続する高精度の断層画像を取得することができる。なお、測定位置の間隔をより小さく設定することにより高精度の断層画像を取得することができる。
It should be noted that a tomographic image (B mode image) continuous along the XY plane can be acquired by appropriately setting the interval between measurement positions. For example, the measurement position interval may be set so that the scan ranges of the
When raster scanning is performed, noise such as flare is likely to occur in a region outside the central region in the Y direction of the scanning range along the ZY plane. Therefore, by setting the measurement position interval so that the central area is adjacent in the Y direction between the adjacent measurement positions, it is possible to continuously increase the height along the XY plane based on the measurement result of the central area at each measurement position. An accurate tomographic image can be acquired. Note that a high-accuracy tomographic image can be acquired by setting the interval between measurement positions to be smaller.
送受信制御部142は、選択回路331、送信回路332及び受信回路333を制御して、超音波の送受信を制御する。具体的には、超音波を送信する際に、送受信制御部142は、選択回路331を制御して送信回路332に信号を出力可能な状態とし、送信回路332に対して送信信号の生成及び出力処理の制御を行う。また、超音波を受信する際に、送受信制御部142は、選択回路331を制御して受信回路333に信号を出力可能な状態とし、受信回路333に対して受信信号の周波数設定やゲイン設定などの制御を行う。
The transmission /
信号処理部143は、各測定位置における受信信号に基づいて、超音波測定結果として例えば超音波画像を生成する各種処理を実施する。各種処理としては、例えば、受信チャンネル毎にハーモニック成分(高調波成分)を抽出するハーモニック処理や、受信信号の信号強度の最大部分と最小部分を同時に碓認しやすいように、表現形式を変換する対数変換処理等の非線形圧縮処理や、反射波の伝搬時間(すなわち深さ)に応じて増幅度(明るさ)を補正するSTC(Sensitive Time Control)処理等を例示できる。また、信号処理部143は、Bモード画像やMモード画像等の各種超音波画像を生成し、表示部12に表示させる。
The
ジェル供給制御部144は、ジェル供給装置6を制御してジェルを供給する。すなわち、ジェル供給制御部144は、ポンプ61を駆動して、タンクに貯蔵されたジェルを、供給管62を介して供給口31Bから排出して第二音響整合層22の当接面221Aに供給させる。
The gel
[超音波測定装置1による超音波測定処理]
次に、本実施形態の超音波測定装置1における超音波測定処理について図面に基づいて説明する。
本実施形態では、超音波測定装置1は、超音波センサー3をY方向に沿って設定された複数の測定位置に間欠的に移動させ、各測定位置において超音波測定を実施する。なお、以下の説明では、複数の測定位置として、−Y側に第一測定位置が、+Y側に最終測定位置が設定され、−Y側から各測定位置について順に超音波測定を実施するものとする。また、各測定位置には、−Y側から+Y側に向かって値が大きくなるように位置変数iが付されているものとする。すなわち、第一測定位置にはi=1が、最終位置には最大値imaxが付されているものとする。
[Ultrasonic measurement processing by the ultrasonic measurement apparatus 1]
Next, an ultrasonic measurement process in the
In the present embodiment, the
図8は、超音波測定処理の一例を示すフローチャートである。
超音波測定処理の実施指示を受けると、移動制御部141は、移動機構23を制御して超音波センサー3を初期位置(本実施形態では移動範囲における−Y側に設定)に移動させ、位置変数iを初期化(i=1)する(ステップS1)。この初期位置は、Z方向から見て、超音波センサー3の+Y側の端部が、第一測定位置の−Y側の端部よりも−Y側に位置するように設定されている。これにより、後述のようにジェルを供給する際に、測定範囲の−Y側の端部においてもジェルを供給することができる。
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of the ultrasonic measurement process.
Upon receiving an instruction to perform the ultrasonic measurement process, the
次に、ジェル供給制御部144は、ポンプ61を駆動し、ジェルを供給口31Bから排出させることにより、第二音響整合層22の当接面221A上にジェルを供給する。また、ジェルの供給とともに、移動制御部141は、移動機構23を制御し、位置変数iに応じた測定位置まで、超音波センサー3をY方向に移動させる(ステップS2)。
超音波センサー3及び第一音響整合層21は、一体的に移動される。また、第一音響整合層21は、平坦面211Aを第二音響整合層22の当接面221Aに当接させた状態で、Y方向に移動される。この際、第一音響整合層21に湾曲面211Bが設けられているため、平坦面211Aよりも+Y側の当接面221Aに供給されたジェルを、平坦面211Aと当接面221Aとの間の摺動部分に効率良く導くことができる。
Next, the gel
The
超音波センサー3が測定位置に移動されたら、送受信制御部142は、超音波センサー3を駆動して超音波を送受信し、超音波測定を実施する(ステップS3)。
次に、信号処理部143は、受信信号に基づいて測定結果を取得し、取得した測定結果を出力する(ステップS4)。本実施形態では、信号処理部143は、測定結果としてBモード画像を取得し、当該Bモード画像を表示部12に表示させる。
現在の測定位置における測定結果が取得されると、移動制御部141は、位置変数iに1を加算して位置変数iを更新する(ステップS5)。
When the
Next, the
When the measurement result at the current measurement position is acquired, the
次に、移動制御部141は、位置変数iが最大値imaxより大きいか否か、すなわち、全測定位置について超音波測定が実施されたか否かを判定する(ステップS6)。
ステップS6にて「NO」と判定された場合、すなわち位置変数iが最大値imax以下の場合では、全測定位置の超音波測定が実施されていないため、ステップS2以降の処理を実施する。一方、ステップS6にて「YES」と判定された場合、すなわち位置変数iが最大値imaxより大きい場合では、全測定位置について超音波測定が実施されているため、制御装置10は、本フローチャートによる超音波測定処理を終了させる。
Next, the
If it is determined as “NO” in step S6, that is, if the position variable i is equal to or less than the maximum value imax, the ultrasonic measurement is not performed at all measurement positions, and thus the processing after step S2 is performed. On the other hand, if “YES” is determined in step S6, that is, if the position variable i is greater than the maximum value imax, the ultrasonic measurement is performed for all measurement positions, and thus the
[第一実施形態の作用効果]
本実施形態の超音波測定装置1では、移動機構23が、第一音響整合層21を第二音響整合層22の当接面221Aに当接させつつ、超音波デバイス32及び第一音響整合層21を当接面221Aに沿って移動させる。このような構成では、測定対象Xと超音波デバイス32との音響インピーダンスに応じて、第一音響整合層21及び第二音響整合層22の音響インピーダンスを適宜設定することにより、測定対象Xと超音波デバイス32との間において超音波を効率良く伝搬させることができる。
また、第二音響整合層22の当接面221Aに対して第一音響整合層21を摺動させるため、第一音響整合層21及び第二音響整合層22の間に空間が形成されない。このため、超音波デバイス32から測定対象Xに至るまでに空間が形成される、従来のメカニカルスキャン方式の超音波測定装置のように、当該空間にオイルを充填する必要がないため、組み立てやメンテナンスも容易である。
以上のように本実施形態の超音波測定装置1によれば、高精度の超音波測定を容易に実施することができる。
[Operational effects of the first embodiment]
In the
Further, since the first
As described above, according to the
本実施形態では、超音波デバイス32、第一音響整合層21、及び第二音響整合層22の順に音響インピーダンスが小さくなる。このような構成では、超音波デバイス32の音響インピーダンスが、測定対象Xの音響インピーダンスよりも大きい場合でも、超音波を効率良く伝搬させることができる。
ここで、超音波デバイス32側の第一音響整合層21と、測定対象Xに当接する第二音響整合層22との間に空間が形成され、当該空間にオイルが充填されている場合において、生体を測定対象とすると、通常、オイル(鉱物油)の音響インピーダンスの方が生体よりも小さく、超音波の伝搬経路中において、オイルの音響インピーダンスが最小となることとなる。このため、オイルと隣接する他の媒質との間での超音波の伝搬効率が低下し、測定精度が低下するおそれがある。これに対して、本実施形態では、超音波デバイスから第二音響整合層22に向かって順に小さくなるように音響インピーダンスが変化するため、上述の伝搬効率の低下による測定精度の低下を抑制することができる。
In the present embodiment, the acoustic impedance decreases in the order of the
Here, when a space is formed between the first
本実施形態では、移動機構23の接続部材237によって超音波センサー3及び第一音響整合層21を第二音響整合層22側に向かって付勢することにより、第一音響整合層21と第二音響整合層22とを密着させることができる。また、超音波センサー3及び第一音響整合層21を第二音響整合層22に沿って移動させる際にも、第一音響整合層21と第二音響整合層22とが密着された状態をより確実に維持することができる。これにより、第一音響整合層21と第二音響整合層22との密着性が低下することによる測定精度の低下を抑制できる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、第一音響整合層21と第二音響整合層22との摺動部分にジェルを供給するジェル供給装置6を備える。これにより、第一音響整合層21と第二音響整合層22との間の摩擦を低減させることができる。したがって、第一音響整合層21と第二音響整合層22とを滑らかに相対移動させることができ、移動機構23による移動を適切に実施できる。また、第一音響整合層21と第二音響整合層22との摩耗を抑制できる。また、仮に第一音響整合層21と第二音響整合層22との間に僅かな隙間が生じたとしても、ジェル供給装置6によってジェルを供給し、当該隙間にジェルを充填させることができる。したがって、上記隙間による超音波の伝搬効率の低下を抑制でき、高精度の超音波測定を実施できる。
In the present embodiment, a gel supply device 6 that supplies gel to the sliding portion between the first
また、ジェル供給装置6は、ジェルを供給する供給口31Bが、超音波デバイス32の+Y側に設けられている。これにより、第一音響整合層21と第二音響整合層22との摺動部分よりも移動方向(Y方向)における前方側からジェルを供給することができ、第二音響整合層22の当接面221Aに対して、ジェルを供給した後に、第一音響整合層21の平坦面211Aを摺動させることができる。
In the gel supply device 6, a
また、第一音響整合層21の第二音響整合層22側の面である下面211は、平坦面211Aと、当該平坦面211AのY方向の両側に湾曲面211Bとを有する。これにより、第一音響整合層21と第二音響整合層22との摺動部分よりも移動方向(Y方向)における前方側に供給されたジェルを、第一音響整合層21と第二音響整合層22との摺動部分に、より確実に供給できる。
In addition, the
超音波デバイス32は、一次元アレイ構造を有し、スキャン方向が、Y方向に一致するように配置される。そして、音響レンズ223が、Z方向から見た平面視において、超音波デバイス32の移動に応じたアレイ領域Ar1の移動範囲と重なる位置に、Y方向に沿って設けられ、アレイ領域Ar1の中心を通り、アレイ領域Ar1に直交し、かつ、Y方向に平行な仮想面P1内に焦点位置を有する。
このような構成では、超音波デバイス32をY方向に沿って移動させ、複数の測定位置で超音波測定を実施することにより、各測定位置にて上記仮想面P1に沿った断面に関する測定結果(例えば断層画像)を取得することができる。
The
In such a configuration, the
第二音響整合層22は、プローブ筐体24に、着脱自在に取り付けられ、超音波デバイス32、第一音響整合層21、及び移動機構23とともに、当該プローブ筐体24に収容される。このような構成では、第二音響整合層22に対して第一音響整合層21が摺動することによる第二音響整合層22の摩耗や、経時変化等によって第二音響整合層22が劣化したとしても、第二音響整合層22の交換が容易でありメンテンナンス容易性を向上させることができる。
The second
[第二実施形態]
次に、本発明に係る第二実施形態について説明する。
第一実施形態の超音波測定装置1では、一次元アレイである超音波トランスデューサーアレイ50におけるスライス方向がX方向に沿い、かつ、スキャン方向がY方向に沿うように、超音波デバイス32が配置されていた。また、音響レンズ223は、アレイ領域Ar1のX方向における中心を通り、かつ、YZ面に平行な仮想面P1上の焦点に向かって−Z方向に伝搬する超音波を収束させように構成されていた。そして、超音波デバイス32をY方向に移動させることにより、YZ面に平行な仮想面P1に沿った断面の測定結果を取得可能に構成されていた(図3参照)。
これに対して、第二実施形態では、スライス方向がY方向に沿い、かつ、スキャン方向がX方向に沿うように、超音波デバイス32を超音波プローブに配置することにより、XZ面に平行な断面の測定結果を取得可能に構成される点で相違する。
以降の説明にあたり、第一実施形態と同様の構成については、同符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described.
In the
On the other hand, in the second embodiment, the
In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
図9は、本実施形態の超音波プローブ2Aが備える超音波センサー3、第一音響整合層21、及び第二音響整合層25を−Z方向から見た際の概略構成を示す平面図である。
本実施形態において、第一実施形態と同様に、超音波センサー3の−Z側に第一音響整合層21が固定され、第一音響整合層21の−Z側に第二音響整合層25が配置される。
図示を省略するが、超音波センサー3及び第一音響整合層21は、移動機構によって、第一音響整合層21が第二音響整合層25に当接された状態で、Y方向に沿って移動可能に構成される。
また、本実施形態では、超音波デバイス32は、1つの送受信チャンネルである超音波トランスデューサー群51AがY方向に沿い、かつ、複数の超音波トランスデューサー群51AがX方向に沿って並ぶように配置される。
FIG. 9 is a plan view showing a schematic configuration when the
In the present embodiment, as in the first embodiment, the first
Although not shown, the
In the present embodiment, the
図10は、X方向に沿って見た第二音響整合層25の概略構成を示す側面図である。
第二音響整合層25は、図10に示すように、−Z側の面にY方向に沿って複数の音響レンズ251が設けられる。なお、それ以外の点については、基本的に第一実施形態の第二音響整合層22と同様に構成される。
音響レンズ251は、図10に示すように、X方向に沿って見た平面視において、Y方向に沿って中央部に向かうにしたがって、−Z方向に突出するように湾曲している。この音響レンズ251のY方向の寸法は、アレイ領域Ar1のY方向の寸法d(図9参照)と略同じである。そして、音響レンズ251は、Y方向における中心を通り、かつ、XZ面に平行な仮想面P3上に焦点を有し、超音波デバイス32から送信され−Z方向に伝搬する超音波を仮想面P3上の焦点に向かって収束させる。
FIG. 10 is a side view showing a schematic configuration of the second acoustic matching layer 25 viewed along the X direction.
As shown in FIG. 10, the second acoustic matching layer 25 is provided with a plurality of
As shown in FIG. 10, the
本実施形態では、Y方向に沿って連続的に設けられた複数の音響レンズ251のそれぞれに対応するように測定位置が設定されている。すなわち、超音波デバイス32のアレイ領域Ar1のY方向における中心を通り、かつ、XZ面に平行な仮想面P2(図9参照)と、音響レンズ251における上述の仮想面P3(図10参照)と、が一致する位置が、超音波センサー3の測定位置である。この測定位置に超音波センサー3を移動させることにより、仮想面P3に沿った領域における測定結果(例えば断層画像としてBモード画像)を取得することができる。また、複数の音響レンズ251のそれぞれに対応する測定位置にて超音波測定を実施することにより、各測定位置での測定結果を取得することができる。例えば、測定結果として断層画像を取得する場合、Y方向に沿って設定された複数の測定位置に対応する複数の断層画像を取得することができる。
In the present embodiment, the measurement position is set so as to correspond to each of the plurality of
[第二実施形態の作用効果]
本実施形態では、超音波デバイス32は、一次元アレイ構造を有し、スキャン方向が、X方向に一致するように配置される。そして、音響レンズ251は、そのY方向の寸法が、アレイ領域Ar1の寸法と同じである。また、音響レンズ251は、Z方向から見た平面視において、音響レンズ251の中心を通り、Y方向に直交し、かつ、X方向に平行な仮想面P3内に焦点位置を有する。このような構成では、超音波デバイス32をY方向に沿って移動させ、上記平面視において、音響レンズ251の中心にアレイ領域Ar1の中心が重なる位置を測定位置として超音波測定を実施することにより、上記仮想面P3に沿った断面に関する測定結果を取得することができる。そして、Y方向に沿って設けられた複数の音響レンズ251のそれぞれに対応する測定位置にて上述の測定結果を取得することにより、Y方向に沿った複数の断面に関する測定結果を取得することができる。
[Operational effects of the second embodiment]
In the present embodiment, the
[実施形態の変形]
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
例えば、上記第一実施形態では、超音波センサー3を予め設定された測定位置に移動させて超音波測定を実施した後、次の測定位置に移動させて超音波測定を実施するとして説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、超音波センサー3を移動させながら、超音波測定を実施してもよい。この場合、超音波センサー3を等速度vで移動させ、超音波の送信から受信までの経過時間tであったとすると、超音波センサー3の移動量がv・tであり、超音波の受信位置が移動量v・tだけ移動する。すなわち、超音波センサー3を移動させながら超音波測定を実施する場合、超音波センサー3の移動速度vと、経過時間tとに基づく移動量v・tを用いて、受信した超音波の反射位置を算出する等の処理を実施することにより、測定結果を取得できる。
[Modification of Embodiment]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention includes configurations obtained by modifying, improving, and appropriately combining the embodiments as long as the object of the present invention can be achieved. Is.
For example, in the first embodiment described above, the
上記各実施形態では、移動機構23として超音波センサー3及び第一音響整合層21をY方向に沿って移動させる構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、超音波センサー3及び第一音響整合層21を第二音響整合層22に沿って移動可能であればよく、X方向、さらにZ方向に移動可能でもよい。具体的には、超音波センサー3及び第一音響整合層21をX方向に移動させるXステージ及びY方向に移動させるYステージが組み合わされてXY面の面内方向に移動させる移動機構を用いることができる。さらに、Xステージ及びYステージをZ方向に沿って移動させる移動機構を組み合わせてもよい。
In each of the above-described embodiments, the configuration in which the
また、移動機構23は、超音波センサー3及び第一音響整合層21と、第二音響整合層22とを相対的に移動させることができればよく、超音波センサー3及び第一音響整合層21に対して、第二音響整合層22を移動可能に構成してもよい。例えば、超音波センサー3及び第一音響整合層21が静止した状態で、測定対象Xと第二音響整合層22とを一体的に移動させる構成を採用してもよい。
The moving
また、移動機構23が超音波センサー3及び第一音響整合層21をXY面に沿って移動可能に構成され、かつ、一元アレイとして構成される超音波デバイスを用いる場合、測定位置に応じた複数の音響レンズを設ければよい。例えば、第一実施形態において、複数の音響レンズ223をX方向に沿って配置すればよく、これにより、X方向に直交し、X方向に沿って並ぶように位置する複数の仮想面P1に沿った断面に係る測定結果を取得できる。
In addition, when the moving
また、移動機構23の接続部材237が、第一音響整合層21を第二音響整合層22側に付勢する付勢部として機能する構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、超音波センサー3を+Z側から複数箇所又は面で、−Z方向に押圧する押圧機構を設けてもよい。具体的には、Y方向に沿って延在し、超音波センサー3の+Z側の面に当接する板状の当接手段と、当該当接手段を−Z側に押圧するアクチュエーター等の押圧手段と、を備える構成が例示できる。
また、付勢部は、第二音響整合層22及び測定対象Xを、第一音響整合層21側に付勢する機構を採用してもよく、すなわち、第一音響整合層21及び第二音響整合層22を密着させるように、第一音響整合層21を−Z方向に付勢するか、第二音響整合層22を+Z方向に付勢するか、及び、両側から付勢するかの少なくともいずれかを実施する付勢部を備えてもよい。
なお、付勢部がなくても、第一音響整合層21及び第二音響整合層22を密着させることができる場合は、付勢部を設けない構成としてもよい。
Moreover, although the
Further, the urging unit may adopt a mechanism that urges the second
In addition, even if there is no urging | biasing part, when the 1st
上記各実施形態では、ジェル供給装置6は、超音波デバイス32の+Y側に供給口31Bからジェルを供給する構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、−Y側に供給口を設けてもよい。このような構成では、−Y側に間欠的に移動させながら超音波測定を実施する場合でも、ジェルを適切に供給することができる。
また、上述のように移動機構が超音波センサー3をX方向に沿って移動可能に構成されている場合、超音波デバイス32の±X側に供給口を設けることにより、超音波センサー3の移動方向によらず、ジェルを適切に供給することができる。なお、この場合、移動機構による移動方向の前方側に設けられた供給口からジェルを供給すればよい。
In each said embodiment, although the gel supply apparatus 6 illustrated the structure which supplies a gel from the
When the moving mechanism is configured to move the
また、供給口の形状や個数は特に制限されず、例えば、超音波センサー3の+Y側の端縁にX方向に沿って複数の供給口を設けてもよいし、X方向に平行なスリット状の供給口を設けてもよい。−Y側や±X側の端縁に設けられる供給口も同様である。
なお、ジェルを供給しなくても、第一音響整合層21と第二音響整合層22とを十分に密着させることができる場合、ジェル供給装置6を設けなくてもよい。
Further, the shape and number of the supply ports are not particularly limited, and for example, a plurality of supply ports may be provided along the X direction at the edge of the
If the first
上記各実施形態では、第一音響整合層21の下面211は、Y方向に沿った両端側に湾曲面211Bを有する構成としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、Y方向の一端側のみに設けられてもよい。また、移動機構による移動方向にX方向が含まれる場合、X方向に沿った両端に湾曲部を設けてもよいし、一端のみ湾曲部を設けてもよい。
In each said embodiment, although the
上記各実施形態では、超音波デバイス32よりも音響インピーダンスが小さい生体等を測定対象とし、超音波デバイス32、第一音響整合層21、第二音響整合層22、及び測定対象X(例えば、人体における表皮)の順に音響インピーダンスが小さくなる構成を例示したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、超音波デバイス32よりも音響インピーダンスが高い測定対象Xに対しては、超音波デバイス32、第一音響整合層21、第二音響整合層22、及び測定対象Xの順に音響インピーダンスが大きくなるように構成してもよい。この場合でも、超音波デバイスと測定対象との間で、超音波を効率良く伝搬させることができる。
In each of the above embodiments, a living body or the like having an acoustic impedance smaller than that of the
上記各実施形態では、第一音響整合部として一層の第一音響整合層を備える構成を例示したが、第一音響整合部が複数層で構成されてもよい。また、第二音響整合部も同様に複数層で構成されてもよい。 In each said embodiment, although the structure provided with the 1st acoustic matching layer of a single layer was illustrated as a 1st acoustic matching part, a 1st acoustic matching part may be comprised by multiple layers. Similarly, the second acoustic matching section may be composed of a plurality of layers.
上記各実施形態では、プローブ筐体24の内部に、超音波センサー3、第一音響整合層21、第二音響整合層22、及び移動機構23が収納される構成を例示しが、本発明はこれに限定されず、超音波センサー3、第一音響整合層21、第二音響整合層22、及び移動機構23の少なくともいずれかが収納される構成でもよい。例えば、第二音響整合層22が、プローブ筐体24の外部に配置され第二音響整合層22が、プローブ筐体24に対して着脱自在に固定されていてもよい。この場合、第二音響整合層22を容易に交換することができる。
In each of the above embodiments, the configuration in which the
上記各実施形態では、一次元アレイ構造を有する超音波デバイス32を用いる構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、アレイ領域Ar1に格子状に配置された各超音波トランスデューサーを個別に駆動可能に構成された二次元アレイ構造を有する超音波デバイスを用いてもよい。この場合、音響レンズが不要である。
In each of the above-described embodiments, the configuration using the
上記各実施形態では、超音波デバイス32として、素子基板41に開口部411Aが設けられる構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、各種構成の超音波デバイスを用いてもよい。例えば素子基板41に開口部411Aが設けられず、超音波トランスデューサー51が素子基板41自体を振動させることで超音波を送出させ、素子基板41の振動により超音波の受信を検出する構成などとしてもよい。また、素子基板41に設けられた下部電極と、圧電体と、上部電極とを積層し、圧電体を振動させることにより超音波を送出させ、圧電体の振動により超音波の受信を検出する構成などとしてもよい。
In each of the above embodiments, the configuration in which the
上記各実施形態では、生体を測定対象とする場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、肝臓、心臓、筋肉等の生体を構成する各器官を測定対象としてもよい。
上記実施形態では、生体の一部を測定対象とする超音波測定装置を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、各種構造物を測定対象として、当該構造物の欠陥の検出や老朽化の検査を行う超音波測定装置に、本発明を適用することができる。また、例えば、半導体パッケージやウェハ等を測定対象として、当該測定対象の欠陥を検出する超音波測定装置にも本発明を適用することができる。
In each of the above-described embodiments, the case where a living body is a measurement target is illustrated, but the present invention is not limited thereto, and for example, each organ constituting a living body such as a liver, heart, muscle, and the like may be a measurement target.
In the said embodiment, although the ultrasonic measurement apparatus which makes a measurement object a part of living body was illustrated, this invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to an ultrasonic measurement apparatus that performs detection of defects of a structure or inspection for deterioration with various structures as measurement targets. Further, for example, the present invention can also be applied to an ultrasonic measurement apparatus that detects a defect of the measurement target using a semiconductor package or a wafer as a measurement target.
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で上記各実施形態及び変形例を適宜組み合わせることで構成してもよく、また他の構造などに適宜変更してもよい。 In addition, the specific structure for carrying out the present invention may be configured by appropriately combining the above-described embodiments and modifications within the scope that can achieve the object of the present invention, and may be appropriately changed to other structures and the like. May be.
1…超音波測定装置、2,2A…超音波プローブ、3…超音波センサー、6…ジェル供給装置、21…第一音響整合層、22、25…第二音響整合層、23…移動機構、24…プローブ筐体、31…センサー筐体、31B…供給口、32…超音波デバイス、32A…送受信面、211…下面、211A…平坦面、211B…湾曲面、221A…当接面、223…音響レンズ、237…接続部材、Ar1…アレイ領域、J…ジェル、P1…仮想面、P2…仮想面、P3…仮想面、X…測定対象。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記超音波デバイスの前記一面側に配置され、前記一面とは反対側の第一面を有する第一音響整合部と、
前記第一音響整合部の前記第一面側に配置され、前記第一面に当接する第二面を有する第二音響整合部と、
前記超音波デバイス及び前記第一音響整合部と前記第二音響整合部とを、前記第一面及び前記第二面の面内方向に相対的に移動させる移動機構と、を備える
ことを特徴とする超音波測定装置。 An ultrasonic device that performs at least one of transmission and reception of ultrasonic waves from one side;
A first acoustic matching portion disposed on the one surface side of the ultrasonic device and having a first surface opposite to the one surface;
A second acoustic matching portion that is disposed on the first surface side of the first acoustic matching portion and has a second surface that contacts the first surface;
A moving mechanism that relatively moves the ultrasonic device, the first acoustic matching unit, and the second acoustic matching unit in an in-plane direction of the first surface and the second surface. Ultrasonic measuring device.
前記超音波デバイス、前記第一音響整合部、及び前記第二音響整合部の順に、音響インピーダンスが小さく又は大きくなる
ことを特徴とする超音波測定装置。 The ultrasonic measurement apparatus according to claim 1,
The ultrasonic measurement apparatus, wherein the acoustic impedance decreases or increases in the order of the ultrasonic device, the first acoustic matching unit, and the second acoustic matching unit.
前記第一音響整合部を前記第二音響整合部側に向かって付勢する付勢部を備える
ことを特徴とする超音波測定装置。 In the ultrasonic measuring device according to claim 1 or 2,
An ultrasonic measurement apparatus comprising: an urging unit that urges the first acoustic matching unit toward the second acoustic matching unit.
前記第一音響整合部及び前記第二音響整合部が相対移動される際の、前記第一面と前記第二面との間の摩擦を低減する音響整合材料を供給する整合材供給部を備える
ことを特徴とする超音波測定装置。 In the ultrasonic measuring device according to any one of claims 1 to 3,
A matching material supply unit that supplies an acoustic matching material that reduces friction between the first surface and the second surface when the first acoustic matching unit and the second acoustic matching unit are relatively moved. An ultrasonic measurement device characterized by that.
前記整合材供給部は、前記第二音響整合部に対する前記超音波デバイス及び前記第一音響整合部の相対移動の移動方向における、前記第一音響整合部よりも前方側に、前記音響整合材料を供給する供給口を有する
ことを特徴とする超音波測定装置。 The ultrasonic measurement apparatus according to claim 4,
The matching material supply unit includes the acoustic matching material on the front side of the first acoustic matching unit in a moving direction of relative movement of the ultrasonic device and the first acoustic matching unit with respect to the second acoustic matching unit. An ultrasonic measurement device comprising a supply port for supply.
前記第一音響整合部の前記第一面は、前記第二面に摺接する摺接面と、前記移動方向に沿って前記摺接面から離れるにしたがって、前記第二面から離れるように湾曲する湾曲面と、を有する
ことを特徴とする超音波測定装置。 The ultrasonic measurement apparatus according to claim 5,
The first surface of the first acoustic matching portion is curved so as to move away from the second surface as the slidable contact surface slides on the second surface and away from the slidable surface along the moving direction. An ultrasonic measurement device comprising: a curved surface.
前記移動機構は、前記超音波デバイス及び前記第一音響整合部を第一方向に沿って相対移動させ、
前記超音波デバイスは、前記第一方向に沿って複数の超音波トランスデューサー部が配列されるアレイ領域を有する一次元アレイ構造を有し、
前記第二音響整合部は、前記第二面とは反対側の面に設けられる音響レンズを有し、
前記音響レンズは、
前記超音波デバイス側から見た平面視において、前記移動機構による前記超音波デバイスの移動に応じた前記アレイ領域の移動範囲と重なる位置に設けられ、
前記アレイ領域の中心を通り、当該アレイ領域に直交し、かつ、前記第一方向に平行な仮想面内に、前記超音波デバイスから送信された超音波を収束させる焦点位置を有する
ことを特徴とする超音波測定装置。 In the ultrasonic measuring device according to any one of claims 1 to 6,
The moving mechanism relatively moves the ultrasonic device and the first acoustic matching unit along a first direction,
The ultrasonic device has a one-dimensional array structure having an array region in which a plurality of ultrasonic transducer units are arranged along the first direction,
The second acoustic matching unit has an acoustic lens provided on a surface opposite to the second surface,
The acoustic lens is
In a plan view seen from the ultrasonic device side, provided in a position overlapping the movement range of the array region according to the movement of the ultrasonic device by the moving mechanism,
It has a focal position for converging the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic device in a virtual plane that passes through the center of the array area, is orthogonal to the array area, and is parallel to the first direction. Ultrasonic measuring device.
前記移動機構は、前記超音波デバイス及び前記第一音響整合部を第一方向に沿って相対移動させ、
前記超音波デバイスは、前記第一方向に直交する第二方向に沿って複数の超音波トランスデューサー部が配列されるアレイ領域を有する一次元アレイ構造を有し、
前記第二音響整合部は、前記第二面とは反対側の面に、前記第一方向に沿って配列された複数の音響レンズを有し、
前記音響レンズは、
前記第一方向の寸法が、前記アレイ領域の寸法以上の寸法であり、
前記超音波デバイス側から見た平面視における前記音響レンズの中心を通り、かつ、前記第一方向に直交する仮想面内に、前記超音波デバイスから送信された超音波を収束させる焦点位置を有する
ことを特徴とする超音波測定装置。 In the ultrasonic measuring device according to any one of claims 1 to 6,
The moving mechanism relatively moves the ultrasonic device and the first acoustic matching unit along a first direction,
The ultrasonic device has a one-dimensional array structure having an array region in which a plurality of ultrasonic transducer portions are arranged along a second direction orthogonal to the first direction,
The second acoustic matching unit has a plurality of acoustic lenses arranged along the first direction on a surface opposite to the second surface,
The acoustic lens is
The dimension in the first direction is not less than the dimension of the array region;
It has a focal position for converging the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic device in a virtual plane passing through the center of the acoustic lens in a plan view viewed from the ultrasonic device side and orthogonal to the first direction. An ultrasonic measurement device characterized by that.
前記超音波デバイス、前記第一音響整合部、及び前記移動機構を少なくとも収納する筐体を備え、
前記第二音響整合部は、前記筐体に着脱自在に取り付けられる
ことを特徴とする超音波測定装置。 In the ultrasonic measuring device according to any one of claims 1 to 8,
A housing that houses at least the ultrasonic device, the first acoustic matching unit, and the moving mechanism;
The ultrasonic measurement apparatus, wherein the second acoustic matching unit is detachably attached to the housing.
前記超音波デバイスの前記一面側に配置され、前記一面とは反対側の第一面を有する第一音響整合部と、
前記第一音響整合部の前記第一面側に配置され、前記第一面に当接する第二面を有する第二音響整合部と、
前記超音波デバイス及び前記第一音響整合部と前記第二音響整合部とを、前記第一面及び前記第二面の面内方向に相対的に移動させる移動機構と、を備える
ことを特徴とする超音波プローブ。 An ultrasonic device that performs at least one of transmission and reception of ultrasonic waves from one side;
A first acoustic matching portion disposed on the one surface side of the ultrasonic device and having a first surface opposite to the one surface;
A second acoustic matching portion that is disposed on the first surface side of the first acoustic matching portion and has a second surface that contacts the first surface;
A moving mechanism that relatively moves the ultrasonic device, the first acoustic matching unit, and the second acoustic matching unit in an in-plane direction of the first surface and the second surface. Ultrasonic probe.
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