JP3660903B2 - Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波探触子及び超音波診断装置に関し、特にフレームレートを向上させるための超音波探触子の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的な超音波探触子には複数の振動素子からなるアレイ振動子が設けられる。そのアレイ振動子に対して電子走査を適用することにより超音波ビームがアレイ方向に走査される。走査方式としては、電子リニア走査、電子セクタ走査などが知られている。一般に、アレイ振動子の上面側には1又は複数の整合層が形成され、その上面には音響レンズが設けられる。音響レンズは、アレイ方向と直交するエレベーション方向について超音波ビームの集束を図るための部材である。従来の超音波探触子においては、1回の電子走査で、1つの走査面しか形成されないため、例えば、三次元領域内でエコーデータを取り込む場合には、アレイ振動子を含む振動子ユニットを並行移動又は揺動させながら(つまり機械走査を行いながら)、各機械走査位置において電子走査を繰り返し行わせる必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば心臓などの比較的高速で運動する臓器について三次元計測を行う場合、単位時間当たりのフレームレートを向上させないと、三次元像が時間的に歪んでしまう。その一方、フレームレートを向上させて高速に走査すると、当該走査方向における空間的な分解能が低下する。この問題は、例えば、各走査面上のエコーデータを重ね合わせて積算画像を形成するような場合にも同様に生じる。
【0004】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、三次元領域でエコーデータを取り込む場合に、フレームレートの向上を図ることにある。
【0005】
本発明は、エレベーション方向に複数の受信ビームを同時に形成することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の振動素子からなるアレイ振動子を有する超音波探触子において、前記複数の振動素子が複数のグループに区分され、前記各グループ間では振動素子の送受波方向がエレベーション方向において異なる角度に設定されたことを特徴とする。
【0007】
上記構成によれば、各グループ間では、エレベーション方向において振動素子の送受波方向が異なる方向に設定されているため、アレイ振動子の向きを変更することなく、同時に複数の走査面を形成することが可能となる。例えば、アレイ振動子(あるいはそれを備えた振動子ユニット)を揺動走査しながら、複数の走査面を形成して三次元エコーデータ取込空間を形成する場合に、本発明によれば、単位時間当たりの走査面の個数を増大でき、特に、同時に2つの走査面を構成でき、これにより短時間で三次元データ取込領域を形成できる。よって、いわゆる時間歪の問題や時間分解能不足の問題などを解消、改善することができる。
【0008】
複数の振動素子に対してグループ設定を行う場合、1つずつ交互に異なるグループを割り当てるようにしてもよく、あるいは、ランダムにグループを割り当てるようにしてもよい。グループの個数を増加させれば、1回の送信でより多くの受信ビームを形成することが可能となる。但し、1つのグループを構成する振動素子数があまり少ないと、感度や分解能が低下するため、それを考慮してグループ設定を行う必要がある。
【0009】
本発明は、2Dプローブの他、1.5Dプローブなどにも適用可能である。また、電子セクタ、電子リニアなどの各種の電子走査方式において適用可能である。
【0010】
望ましくは、前記各振動素子は圧電素子を含み、前記各グループ間では圧電素子がエレベーション方向において異なる傾斜角度をもって配置される。この構成によれば、圧電素子の向きを異ならせて超音波の送受波方向を所望の向きに設定できる。但し、電子セクタ走査を行う場合において超音波ビームの偏向角度が大きいと、隣接する2つの振動素子の間において、一方の振動素子から放射された超音波が他方の振動素子に衝突する、あるいは、一方の振動子で受波すべき反射波が他方の振動子に衝突して陰ができる、という相互干渉の問題が生じる。
【0011】
望ましくは、各振動素子は、超音波の送受波を行う圧電素子及びその圧電素子で送受波される超音波の伝搬方向を屈折させる屈折層を含み、前記屈折層を利用して送受波方位の角度が設定される。この構成によれば、上記のような相互干渉の問題を回避することが可能であり、しかも製造コストの面でも有利である。
【0012】
望ましくは、前記複数のグループを全体的に利用して単一の送信ビームが形成され、前記各グループごとを個別的に利用して複数の受信ビームが形成される。なお、複数の受信ビームの起点は、互いに一致していても、一致していなくてもよい。例えば、第1グループと第2グループにおいて、互いに送受波方向の角度を異ならせ、かつ、各グループ間で振動素子の中心をエレベーション方向にずらすようにしてもよい。
【0013】
また、上記目的を達成するために、本発明は、複数の振動素子からなるアレイ振動子を有する超音波探触子において、前記複数の振動素子が複数のグループに区分され、前記各振動素子は、超音波の送受波を行う圧電素子とその圧電素子で送受波される超音波の伝搬方向を屈折させる屈折層とを含み、前記各グループ間では前記屈折層の屈折作用が異なることを特徴とする。
【0014】
望ましくは、前記屈折層は、前記圧電素子の上面に対して傾斜した境界面で互いに接合され、かつ、互いに異なる音速を有する第1部材及び第2部材を含む。ここで、境界面は平面であるのが望ましいが、凹面、凸面などの曲面であってもよい。
【0015】
望ましくは、前記第1部材中の音速と前記第2部材中の音速が互いに異なり、前記第1部材と前記第2部材は互いにほぼ同一の音響インピーダンスを有する。
【0016】
(3)また、上記目的を達成するために、本発明は、複数の振動素子からなるアレイ振動子を有する振動子ユニットと、前記振動子ユニットをエレベーション方向に機械的に走査する機械走査機構と、を含む三次元データ取込用の超音波探触子において、前記複数の振動素子が複数のグループに区分され、前記各グループ間では振動素子の送受波方向が前記エレベーション方向において異なる角度に設定されたことを特徴とする。
【0017】
上記のように、送受波方向を異ならせる手段としては、振動素子そのものを傾ける手法、屈折層を利用する手法などが考えられる。
【0018】
(4)また、上記目的を達成するために、本発明は、複数の振動素子グループからなる振動素子アレイを含む超音波探触子と、前記超音波探触子に接続された装置本体と、を含み、前記各振動素子グループ間では、超音波の送受波方向がエレベーション方向において異なる角度に設定され、前記装置本体は、前記振動素子アレイにおいて送信ビームを形成するための送信部と、前記振動素子アレイにおいて1つの送信ビームに対して前記各振動素子グループごとに受信ビームを同時形成するための受信部と、を含むことを特徴とする。ここで、受信部は複数の受信回路によって構成されてもよい。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【0020】
図1には、本発明に係る超音波探触子の要部構成が示されている。具体的には、振動子ユニット8が斜視図として示されている。
【0021】
本実施形態に係る三次元エコーデータ取込用超音波探触子は、大別して、図1に示す振動子ユニット8とその振動子ユニットを機械的に揺動する走査機構(図示せず)と、によって構成されている。以下に、振動子ユニット8について詳述する。
【0022】
圧電素子アレイ12は、複数の圧電素子によって構成されている。それらの複数の圧電素子は、本実施形態においてAグループとBグループの2つのグループに区分されており、図においてはAグループに属する圧電素子が符号10Aによって表されており、Bグループに属する圧電素子が符号10Bによって表されている。圧電素子10Aと圧電素子10Bは図示されるように、交互に上下配置されている。本実施形態では、2つのグループが設定されているが、もちろん3つ以上のグループを設定するようにしてもよい。
【0023】
図1に示されるように、各圧電素子10Aは、図1において一端側が持ち上がり、他端側が下がった傾斜状態で配列されている。一方、各圧電素子10Bは、圧電素子10Aとは逆に、他端側が持ち上がっており、かつ、一端側が下がった傾斜状態で配列されている。このように、圧電素子10A又は10Bを傾斜して配置するのは、超音波の送受波の方位をグループ間において異ならせるためであり、具体的には、図においてY方向として示されるエレベーション方向において、各グループごとに超音波の送受波方向が異なっている。各圧電素子は例えばPZTなどの部材で構成され、その各圧電素子において超音波の送受波がなされる。
【0024】
第1整合層アレイ16は、複数の第1整合層によって構成されている。具体的には、複数の第1整合層がAグループ及びBグループの2つのグループに区分されており、符号14AはAグループに属する第1整合層を示し、符号14BはBグループに属する第1整合層を示している。つまり、第1整合層14Aは圧電素子10Aの上面側に位置し、第1整合層14Bは圧電素子10Bの上面側に位置している。
【0025】
さらに、本実施形態においては、第2整合層アレイ20が複数の第2整合層によって構成され、それらの複数の第2整合層がAグループとBグループの2つのグループに区分されている。図1において、符号18AはAグループに属する第2整合層を示し、符号18BはBグループに属する第2整合層を示している。第2整合層18Aは第1整合層14Aの上面側に位置し、第2整合層18Bは第1整合層14Bの上面側に位置している。
【0026】
したがって、X方向であるアレイ方向に沿って、複数の積層体(振動素子)が整列して構成されることになるが、それらは2つのグループに区分され、すなわち積層体22はAグループに属し、積層体24はBグループに属する。図1に示されるように、各積層体22,24においては、振動素子の傾斜に従って、第1整合層及び第2整合層も傾斜している。
【0027】
第2整合層アレイ20の上面側には音響レンズ32が設けられ、圧電素子アレイ12の下面側にはバッキング層30が設けられる。音響レンズ32の下面側は第2整合層アレイ20の上面側形状に合致した形状を有しており、バッキング層30の上面側は圧電素子アレイ12の下面側形状に合致した形状を有している。
【0028】
ちなみに、積層体22,24の相互間には溝が形成されているが、図1においてはそれが図示省略されている。
【0029】
図1に示す実施形態によれば、上述したように、各グループごとに圧電素子が傾斜して設けられているため、その傾斜に従って、エレベーション方向における超音波の送受波方向を異ならせることができ、例えば、1送信ビームあたりエレベーション方向に異なる角度をもった2つの受信ビームを同時に形成することが可能となる。ちなみに、送信ビームを形成する場合には、全グループの振動素子によって超音波の送波が行われる。
【0030】
したがって、図1に示すような振動子ユニット8をエレベーション方向に平行移動あるいは揺動走査すれば、単位時間当たりに形成される走査面の個数を従来よりも2倍にすることができ、これによって、三次元データ取込空間の大きさが同じであれば、その取込に要する時間を従来の半分にすることが可能となる。
【0031】
なお、図1においては第1整合層アレイ16及び第2整合層アレイ20の2つの整合層が設けられていたが、それらの整合層アレイは必ずしも2つ設ける必要はなく、1つの整合層アレイによって音響レンズと圧電素子アレイ12との間の音響的な整合を図るようにしてもよい。
【0032】
図2には、他の実施形態に係る振動素子ユニット33が斜視図として示されている。
【0033】
圧電素子アレイ34は従来の圧電素子アレイと同様にそれぞれ水平に配置された複数の圧電素子36によって構成されている。その圧電素子アレイ34の上面側には、従来同様に、第1整合層アレイ38及び第2整合層アレイ42が設けられている。各第1整合層40及び各第2整合層44は、それぞれ水平配置されている。
【0034】
本実施形態においては、第2整合層アレイ42の上面側に屈折層アレイ46が設けられている。屈折層アレイ46は複数の屈折層によって構成され、それらの屈折層は互い違いにAグループ及びBグループを構成している。図2においてはAグループを構成する屈折層52Aが示されており、その屈折層52Aは後に詳述するように第1部材48Aと第2部材50Aとによって構成されている。これは、Bグループに属する屈折層52B(後述)についても同様である。屈折層アレイ46の上面側には音響レンズ56が設けられ、圧電素子アレイ34の下面側にはバッキング層54が設けられている。
【0035】
図示されるように圧電素子36、第1整合層40、第2整合層44、及び屈折層52A又は52Bによって1つの積層体(振動素子)が構成されており、各積層体はそれぞれ交互にAグループ及びBグループに属している。
【0036】
図3及び図4には、図2に示した振動子ユニット33の断面図が示されている。図3には屈折層52Aの断面が示されており、図4には屈折層52Bの断面が示されている。図3において、屈折層52Aは、上側に設けられた第1部材48Aと下側に設けられた第2部材50Aとによって構成されている。ここで、第1部材48Aと第2部材50Aは、互いにそれを通過する超音波の音速を異ならせる材料によって構成されており、屈折層52Aについては、第1部材48Aにおける音速の方が第2部材50Aにおける音速よりも大きい。よって、図3に示されるように、圧電素子36において送受波される超音波の伝搬経路は図3において右の方に所定角度だけ傾けられることになる。もちろん、音響レンズ56もエレベーション方向における超音波の収束作用を発揮しており、最終的な送受波の方位は屈折層52Aの作用と音響レンズ56の作用とを総合したものによって規定される。ちなみに、第1部材48Aと第2部材50Aとの間の境界面は図示されるように傾斜した平面であるが、その境界面を凸面や凹面とするようにしてもよい。これは以下に説明する屈折層52Bについても同様である。
【0037】
図4において、屈折層52Bは、上側に配置された第1部材48Bと下側に配置された50Bとによって構成され、ここで、通過する超音波の音速が第2部材50Bにおける音速よりも第1部材48Bにおける音速の方が大きくなるように選択されている。なお、屈折層52A及び屈折層52Bにおいて、それぞれの第1部材48A及び48Bは互いに同一部材で構成され、これは第2部材50A及び50Bについても同様である。図4に示す屈折層52Bによれば、上述したように、その屈折層52Bの作用によって圧電素子36において送受波される超音波の伝搬方向を図4において左の方に傾けることが可能である。なお、本実施形態においては、Aグループ及びBグループの双方ともエレベーション方向における超音波ビームの方向を変更させるようにしたが、少なくとも一方のグループにおいて超音波のビームの偏向を行えば、1送信あたり複数の受信ビームを互いに異なる方向に設定することが可能である。
【0038】
なお、第1部材48A,第2部材52Aの音響インピーダンスをほぼ同じとし、それらの間の反射の発生による超音波の透過率の低下を防止するようにしてもよい。第1部材48B,第2部材52Bの場合も同様である。
【0039】
図5には、2つの受信ビーム60,62及び送信ビーム64が示されている。図5において横軸は圧電素子アレイの中心からのエレベーション方向の距離を示しており、縦軸は音圧あるいは感度としての相対振幅を示している。Aグループを構成する積層体すなわち振動素子により、図示されるように右方向に偏向した受信ビーム60が形成され、これと同様に、Bグループを構成する積層体すなわち振動素子により左方向に偏向した受信ビーム62を形成することができる。送信時においては、両グループの積層体すなわち振動素子が全部同時に利用され、これによって2つの送信ビームを合成した単一の送信ビーム64が形成されることになる。したがって、1送信当たり2受信を行って、上述したように、単位時間当たりに形成される走査面の個数を従来よりも2倍にすることが可能となる。
【0040】
なお、本実施形態においては、いわゆる電子セクタ走査が適用されているが、もちろん電子リニア走査やあるいは他の電子走査方式が適用される場合にも上記同様の振動子ユニットを利用することができる。
【0041】
次に図6には、本実施形態に係る超音波診断装置の要部構成がブロック図として示されている。
【0042】
三次元データ取込用プローブ80は、図2に示した振動子ユニット33を有している。振動子ユニット33は、複数の圧電素子からなる圧電素子アレイを有しており、それらの複数の圧電素子は上述したようにAグループ及びBグループの2つのグループに区分されている。
【0043】
走査機構82は、振動子ユニット33を揺動走査するメカニカルな機構であり、その走査機構82は具体的には駆動モータ及び揺動機構によって構成される。駆動モータにはドライバ86からの駆動信号が供給されており、そのドライバ86に対しては走査制御部88からの制御信号が送られている。位置検出器84は、走査機構82によって揺動走査される振動子ユニット33の揺動位置を検出する検出器である。その検出信号は走査制御部88に出力されている。
【0044】
走査制御部88は、機械走査及び電子走査の両方を制御しており、図示されるようにドライバ86を介して走査機構82を制御すると共に、走査制御部88から送信ビームフォーマー70、受信ビームフォーマー72,74へ制御信号が出力されている。
【0045】
ここで、送信ビームフォーマー70は、複数の振動素子に対して送信信号を供給することによって図5に示したような送信ビーム64を形成する回路である。受信ビームフォーマー72は、Aグループを構成する圧電素子から出力される複数の受信信号に対していわゆる整相加算を行って受信ビームを形成する回路である。これと同様に、受信ビームフォーマー74は、Bグループを構成する複数の圧電素子からの複数の受信信号に対して整相加算処理を行って受信ビームを形成する回路である。受信ビームフォーマー72,74から出力される整相加算後の各受信信号は必要に応じて三次元エコーデータメモリにいったん格納された後、それらの受信信号が読み出されて三次元画像の形成に利用される。図6に示す回路構成例は一例であって、これ以外にも各種の回路構成例を採用することが可能である。
【0046】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、三次元領域に対するエコーデータの取込みを行う場合に、フレームレートを向上することができる。また、本発明によれば、エレベーション方向に複数の受信ビームを同時に形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施形態に係る振動子ユニットの斜視図である。
【図2】 他の実施形態に係る振動子ユニットの斜視図である。
【図3】 図2に示す振動子ユニットの断面図である。
【図4】 図2に示す振動子ユニットの断面図である。
【図5】 2つの受信ビーム及び送信ビームのパターンを示す図である。
【図6】 超音波診断装置の要部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
8,33 振動子ユニット、12 圧電素子アレイ、16 第1整合層アレイ、20 第2整合層アレイ、22,24 積層体(振動素子)、30 バッキング層、32 音響レンズ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic probe and an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to a structure of an ultrasonic probe for improving a frame rate.
[0002]
[Prior art]
A general ultrasonic probe is provided with an array transducer including a plurality of transducer elements. By applying electronic scanning to the array transducer, the ultrasonic beam is scanned in the array direction. As scanning methods, electronic linear scanning, electronic sector scanning, and the like are known. Generally, one or a plurality of matching layers are formed on the upper surface side of the array transducer, and an acoustic lens is provided on the upper surface. The acoustic lens is a member for focusing the ultrasonic beam in the elevation direction orthogonal to the array direction. In the conventional ultrasonic probe, only one scanning plane is formed by one electronic scanning. For example, when echo data is captured in a three-dimensional region, a transducer unit including an array transducer is provided. It is necessary to repeatedly perform electronic scanning at each mechanical scanning position while moving or swinging (that is, performing mechanical scanning).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when three-dimensional measurement is performed on an organ that moves at a relatively high speed, such as the heart, the three-dimensional image is temporally distorted unless the frame rate per unit time is improved. On the other hand, when the frame rate is increased and scanning is performed at a high speed, the spatial resolution in the scanning direction is lowered. This problem also occurs when, for example, an integrated image is formed by superimposing echo data on each scanning plane.
[0004]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to improve the frame rate when echo data is captured in a three-dimensional region.
[0005]
The present invention is to simultaneously form a plurality of reception beams in the elevation direction.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an ultrasonic probe having an array transducer composed of a plurality of vibration elements, wherein the plurality of vibration elements are divided into a plurality of groups, and the vibration elements are arranged between the groups. The transmission / reception directions are set at different angles in the elevation direction.
[0007]
According to the above configuration, since the transmission / reception directions of the vibration elements are set to be different in the elevation direction between the groups, a plurality of scanning planes are formed at the same time without changing the orientation of the array transducer. It becomes possible. For example, according to the present invention, when a plurality of scanning planes are formed to form a three-dimensional echo data capturing space while swinging and scanning an array transducer (or a transducer unit including the array transducer), the unit The number of scanning planes per time can be increased, and in particular, two scanning planes can be formed at the same time, thereby forming a three-dimensional data capturing area in a short time. Therefore, the so-called time distortion problem and insufficient time resolution problem can be solved and improved.
[0008]
When group setting is performed for a plurality of vibration elements, different groups may be alternately assigned one by one, or groups may be randomly assigned. If the number of groups is increased, more reception beams can be formed in one transmission. However, if the number of vibration elements constituting one group is too small, the sensitivity and resolution are lowered, and therefore it is necessary to set the group in consideration of this.
[0009]
The present invention can be applied to 1.5D probes in addition to 2D probes. Further, the present invention can be applied to various electronic scanning methods such as an electronic sector and an electronic linear.
[0010]
Preferably, each of the vibration elements includes a piezoelectric element, and the piezoelectric elements are arranged at different inclination angles in the elevation direction between the groups. According to this configuration, it is possible to set the ultrasonic wave transmission / reception direction to a desired direction by changing the direction of the piezoelectric element. However, when the deflection angle of the ultrasonic beam is large when performing electronic sector scanning, the ultrasonic wave radiated from one vibration element collides with the other vibration element between two adjacent vibration elements, or There arises a problem of mutual interference in which a reflected wave to be received by one vibrator collides with the other vibrator to be shaded.
[0011]
Preferably, each vibration element includes a piezoelectric element that transmits / receives ultrasonic waves and a refraction layer that refracts the propagation direction of ultrasonic waves transmitted / received by the piezoelectric elements, and uses the refraction layer to change the transmission / reception direction. An angle is set. According to this configuration, it is possible to avoid the problem of mutual interference as described above, and it is advantageous in terms of manufacturing cost.
[0012]
Preferably, the plurality of groups are used as a whole to form a single transmission beam, and each group is individually used to form a plurality of reception beams. Note that the starting points of the plurality of reception beams may or may not coincide with each other. For example, in the first group and the second group, the angles in the transmission / reception direction may be different from each other, and the center of the vibration element may be shifted in the elevation direction between the groups.
[0013]
In order to achieve the above object, the present invention provides an ultrasonic probe having an array transducer composed of a plurality of transducer elements, wherein the plurality of transducer elements are divided into a plurality of groups, A piezoelectric element that transmits and receives ultrasonic waves and a refractive layer that refracts the propagation direction of ultrasonic waves transmitted and received by the piezoelectric element, and the refractive action of the refractive layer differs between the groups. To do.
[0014]
Preferably, the refractive layer includes a first member and a second member that are bonded to each other at an interface inclined with respect to the upper surface of the piezoelectric element and have different sound speeds. Here, the boundary surface is preferably a flat surface, but may be a curved surface such as a concave surface or a convex surface.
[0015]
Preferably, the speed of sound in the first member and the speed of sound in the second member are different from each other, and the first member and the second member have substantially the same acoustic impedance.
[0016]
(3) In order to achieve the above object, the present invention includes a transducer unit having an array transducer including a plurality of transducer elements, and a mechanical scanning mechanism that mechanically scans the transducer unit in the elevation direction. In the ultrasonic probe for taking in three-dimensional data including, the plurality of vibration elements are divided into a plurality of groups, and the transmission / reception direction of the vibration elements differs in the elevation direction between the groups. It is characterized by being set to.
[0017]
As described above, as a means for changing the transmission / reception direction, a method of tilting the vibration element itself, a method of using a refractive layer, and the like can be considered.
[0018]
(4) In order to achieve the above object, the present invention includes an ultrasonic probe including a vibration element array composed of a plurality of vibration element groups, a device main body connected to the ultrasonic probe, Between the vibration element groups, the ultrasonic wave transmission / reception direction is set to an angle different in the elevation direction, and the apparatus body includes a transmission unit for forming a transmission beam in the vibration element array; and And a receiving unit for simultaneously forming a receiving beam for each of the vibrating element groups with respect to one transmitting beam in the vibrating element array. Here, the receiving unit may be configured by a plurality of receiving circuits.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 1 shows a main configuration of an ultrasonic probe according to the present invention. Specifically, the vibrator unit 8 is shown as a perspective view.
[0021]
The ultrasonic probe for taking in three-dimensional echo data according to the present embodiment is roughly divided into a transducer unit 8 shown in FIG. 1 and a scanning mechanism (not shown) that mechanically swings the transducer unit. , Is composed of. Hereinafter, the vibrator unit 8 will be described in detail.
[0022]
The piezoelectric element array 12 is composed of a plurality of piezoelectric elements. The plurality of piezoelectric elements are divided into two groups of A group and B group in this embodiment. In the figure, the piezoelectric elements belonging to the A group are represented by
[0023]
As shown in FIG. 1, the
[0024]
The first matching layer array 16 includes a plurality of first matching layers. Specifically, a plurality of first matching layers are divided into two groups of A group and B group,
[0025]
Further, in the present embodiment, the second matching layer array 20 is constituted by a plurality of second matching layers, and the plurality of second matching layers are divided into two groups of A group and B group. In FIG. 1,
[0026]
Accordingly, a plurality of stacked bodies (vibrating elements) are arranged in alignment along the array direction that is the X direction, but they are divided into two groups, that is, the stacked body 22 belongs to the A group. The laminate 24 belongs to the B group. As shown in FIG. 1, in each of the stacked bodies 22 and 24, the first matching layer and the second matching layer are also inclined according to the inclination of the vibration element.
[0027]
An
[0028]
Incidentally, although a groove is formed between the stacked bodies 22 and 24, it is not shown in FIG.
[0029]
According to the embodiment shown in FIG. 1, as described above, since the piezoelectric element is inclined for each group, the ultrasonic wave transmission / reception direction in the elevation direction can be varied according to the inclination. For example, it is possible to simultaneously form two reception beams having different angles in the elevation direction per transmission beam. Incidentally, when a transmission beam is formed, ultrasonic waves are transmitted by the vibration elements of all groups.
[0030]
Therefore, if the transducer unit 8 as shown in FIG. 1 is translated or oscillated and scanned in the elevation direction, the number of scanning surfaces formed per unit time can be doubled compared to the conventional case. Thus, if the size of the three-dimensional data acquisition space is the same, the time required for the acquisition can be halved compared to the conventional method.
[0031]
In FIG. 1, two matching layers of the first matching layer array 16 and the second matching layer array 20 are provided. However, two matching layer arrays are not necessarily provided, and one matching layer array is provided. Thus, acoustic matching between the acoustic lens and the piezoelectric element array 12 may be achieved.
[0032]
FIG. 2 is a perspective view of a
[0033]
The piezoelectric element array 34 is composed of a plurality of
[0034]
In the present embodiment, a
[0035]
As shown in the figure, the
[0036]
3 and 4 are sectional views of the
[0037]
In FIG. 4, the
[0038]
Note that the acoustic impedances of the
[0039]
In FIG. 5, two receive
[0040]
In the present embodiment, so-called electronic sector scanning is applied. Of course, the same vibrator unit can be used when electronic linear scanning or other electronic scanning methods are applied.
[0041]
Next, FIG. 6 shows a block diagram of a main configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment.
[0042]
The three-dimensional data acquisition probe 80 has the
[0043]
The
[0044]
The
[0045]
Here, the transmission beam former 70 is a circuit that forms a
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the frame rate can be improved when the echo data is taken in the three-dimensional region. Further, according to the present invention, it is possible to simultaneously form a plurality of reception beams in the elevation direction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a vibrator unit according to the present embodiment.
FIG. 2 is a perspective view of a vibrator unit according to another embodiment.
3 is a cross-sectional view of the vibrator unit shown in FIG.
4 is a cross-sectional view of the vibrator unit shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram showing patterns of two reception beams and transmission beams.
FIG. 6 is a block diagram showing a main configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus.
[Explanation of symbols]
8, 33 vibrator unit, 12 piezoelectric element array, 16 first matching layer array, 20 second matching layer array, 22, 24 laminate (vibrating element), 30 backing layer, 32 acoustic lens.
Claims (9)
前記複数の振動素子が複数のグループに区分され、
前記各グループ間では振動素子の送受波方向がエレベーション方向において異なる角度に設定されたことを特徴とする超音波探触子。In an ultrasonic probe having an array transducer composed of a plurality of vibration elements,
The plurality of vibration elements are divided into a plurality of groups,
The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the transmission / reception direction of the vibration element is set to a different angle in the elevation direction between the groups.
前記各振動素子は圧電素子を含み、
前記各グループ間では圧電素子がエレベーション方向において異なる傾斜角度をもって配置されたことを特徴とする超音波探触子。The ultrasonic probe according to claim 1,
Each vibration element includes a piezoelectric element,
An ultrasonic probe characterized in that piezoelectric elements are arranged at different inclination angles in the elevation direction between the groups.
前記複数のグループの内で少なくとも1つのグループを構成する各振動素子は、超音波の送受波を行う圧電素子とその圧電素子で送受波される超音波の伝搬方向を屈折させる屈折層とを含み、
前記屈折層を利用して送受波方向の角度が設定されたことを特徴とする超音波探触子。The ultrasonic probe according to claim 1,
Each vibration element constituting at least one group among the plurality of groups includes a piezoelectric element that transmits and receives ultrasonic waves and a refractive layer that refracts the propagation direction of the ultrasonic waves transmitted and received by the piezoelectric elements. ,
An ultrasonic probe characterized in that an angle in a transmission / reception direction is set using the refractive layer.
前記複数のグループを全体的に利用して単一の送信ビームが形成され、
前記各グループごとを個別的に利用して複数の受信ビームが形成されることを特徴とする超音波探触子。The ultrasonic probe according to claim 1,
A single transmit beam is formed using the plurality of groups as a whole,
An ultrasonic probe, wherein a plurality of reception beams are formed using each group individually.
前記複数の振動素子が複数のグループに区分され、
前記各振動素子は、超音波の送受波を行う圧電素子とその圧電素子で送受波される超音波の伝搬方向を屈折させる屈折層とを含み、
前記各グループ間では前記屈折層の屈折作用が異なることを特徴とする超音波探触子。In an ultrasonic probe having an array transducer composed of a plurality of vibration elements,
The plurality of vibration elements are divided into a plurality of groups,
Each of the vibration elements includes a piezoelectric element that transmits and receives ultrasonic waves and a refracting layer that refracts the propagation direction of ultrasonic waves transmitted and received by the piezoelectric elements,
The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the refractive action of the refractive layer is different between the groups.
前記屈折層は、前記圧電素子の上面に対して傾斜した境界面で互いに接合され、かつ、互いに異なる音速を有する第1部材及び第2部材を含むことを特徴とする超音波探触子。The ultrasonic probe according to claim 5,
The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the refractive layer includes a first member and a second member that are bonded to each other at an interface inclined with respect to the upper surface of the piezoelectric element and have different sound speeds.
前記第1部材と前記第2部材は互いにほぼ同一の音響インピーダンスを有することを特徴とする超音波探触子。The ultrasonic probe according to claim 6,
The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the first member and the second member have substantially the same acoustic impedance.
前記複数の振動素子が複数のグループに区分され、
前記各グループ間では振動素子の送受波方向が前記エレベーション方向において異なる角度に設定されたことを特徴とする超音波探触子。In an ultrasonic probe for taking in three-dimensional data, including a transducer unit having an array transducer composed of a plurality of transducer elements, and a mechanical scanning mechanism that mechanically scans the transducer unit in the elevation direction ,
The plurality of vibration elements are divided into a plurality of groups,
The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the transmitting and receiving directions of the vibration elements are set to different angles in the elevation direction between the groups.
前記超音波探触子に接続された装置本体と、
を含み、
前記各振動素子グループ間では、超音波の送受波方向がエレベーション方向において異なる角度に設定され、
前記装置本体は、
前記振動素子アレイにおいて送信ビームを形成するための送信部と、
前記振動素子アレイにおいて1つの送信ビームに対して前記各振動素子グループごとに受信ビームを同時形成するための受信部と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。An ultrasonic probe including a vibration element array including a plurality of vibration element groups;
An apparatus main body connected to the ultrasonic probe;
Including
Between each vibration element group, the transmission / reception direction of ultrasonic waves is set at different angles in the elevation direction,
The apparatus main body is
A transmission unit for forming a transmission beam in the vibration element array;
A receiving unit for simultaneously forming a reception beam for each of the vibration element groups with respect to one transmission beam in the vibration element array;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
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