JPH02215444A

JPH02215444A - 超音波探触子

Info

Publication number: JPH02215444A
Application number: JP1037038A
Authority: JP
Inventors: Yasuharu Ishii; 康晴石井
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1989-02-16
Filing date: 1989-02-16
Publication date: 1990-08-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、医用超音波診断装置に用いられる超音波探
触子に関する。

〔従来の技術〕

医用分野において、生体内の組織や血流動態等の観察に
超音波診断装置が用いられている。この超音波診断装置
は、一般に、超音波を送受する超音波探触子（以下、プ
ローブと記す）と、このプローブが接続される診断装置
本体から構成されるいる。そして、プローブから生体内
に超音波を送信するとともに、このプローブにより生体
内から反射される超音波エコーを受信し、この受信信号
を処理して生体内の組織等の観察を行うものである。

このような超音波診断装置において、前記プローブは、
短冊状の複数の振動子から構成されており、これらの各
振動子の駆動タイミングを制御することにより電子走査
が行われる。そして、このプローブは、リニア型、セク
タ型等の走査方式によって区分される。

〔発明が解決しようとする課題］通常のプローブは生体の体表面に当てられ、その走査方
向と同一面内の断層像がモニタ上に得られるようになっ
ている。したがって、プローブの方向を変えれば、モニ
タ上に表示される断層像の方向も変わる。言い換えれば
、得たい断層像の方向によって、プローブの方向を変更
する必要がある。

従来のプローブでは、プローブ全体の角度を変えない限
り、その走査面は一方向のみである。体表面にプローブ
を当てて診断を行う場合には、プローブを方向を変えて
、容易に断層像の方向を変えることが可能である。しか
し、たとえば直腸等に挿入されて使用される体腔内用の
プローブでは、その方向（角度）を変えることはできず
、診断情報が不足しがちである。

そこで従来の体腔内用のプローブでは、プローブ本体に
、たとえばリニア走査用の振動子とセクタ走査用の振動
子とを設けて、パイブレーン型のプローブを構成してい
る。

このように、特に体腔内用や術中用のプローブにおいて
は、その角度を変更することが不可能であるので、独立
した複数個の振動子を組み合わせて使用せざるを得ない
のが現状である。

この発明の目的は、プローブ内に設けられた１つの圧電
体を用いて、たとえばリニア走査もしくはセクタ走査を
、走査方向の異なるセクタ走査等に切り換えて行うこと
ができ、ビーム走査方向をメカニカルな手法を用いるこ
となく変更することができる超音波探触子を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

請求項（１）に係る超音波探触子は、振動子とスイッチ
手段とを有している。前記振動子は、板状圧電体の一方
の面において、圧電体を切り離すことなく複数のエレメ
ントに分割し、１個以上のエレメントを１グループとし
て電気的に接続し、他方の面において、前記エレメント
と任意の角度を設けて圧電体を切り離すことなく複数の
エレメントに分割し、１個以上のエレメントを１グルー
プとして電気的に接続してなるものである。また、前記
スイッチ手段は、いずれか一方の面の全エレメントを電
気的に共通接続するとともに、常に一方の面のエレメン
トを振動子駆動回路に接続するためのものである。

請求項（２）に係る超音波探触子は、前記請求項（１）
に係る超音波探触子において、振動子を構成するエレメ
ントを、圧電体上に形成される電極パターンのみによっ
て形成したものである。

請求項（３）に係る超音波探触子は、前記各超音波探触
子において、板状圧電体の表面及び裏面の、必ずしも連
続しない１部分のみに複数のエレメントを形成したもの
である。

〔作用〕

本発明においては、板状圧電体の表面側及び裏面側のそ
れぞれに、複数のエレメントが構成されている。そして
、表面側のエレメントを用いて走査を行う場合には、こ
の表面側の各エレメントと振動子駆動回路とを接続し、
また、裏面側のエレメントは、すべて電気的に共通接続
する。逆に、裏面側のエレメントを用いて走査を行う場
合には、表面側のエレメントのすべてを電気的に共通接
続し、裏面側の各エレメントを振動子駆動回路に接続す
る。

したがって、表面側のエレメントによる走査方向と、裏
面側のエレメントによる走査方向とが異なるように各エ
レメントを配列しておけば、これらのエレメントを使い
分けることにより走査面の方向を変えることができ、１
つの圧電体によって異なる方向の断層像が得られる。

なお、圧電体の表裏にそれぞれ異なる方向のエレメント
を形成する場合は、請求項（１）に係る超音波探触子で
は、板状圧電体をカッティングする際に、カッティング
の方向を変えることによって実現できる。また１、請求
項（２）に係る超音波探触子では、圧電体の表裏の電極
パターンの配置を変えることによって実現できる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例による超音波探触子を構成す
る圧電体であり、ＰＺＴ等の圧電セラミックスで構成さ
れている。この圧電セラミックス１の表面側には、セク
タ走査用の振動子２，３が形成されており、裏面側には
リニア走査用の振動子６が形成されている。また、表面
側の振動子２゜３を構成するエレメントの配列方向と、
裏面側の振動子６を構成するエレメントの配列方向とは
、相互に直交している。

前記のような圧電体１を製造する場合は、まず圧電体１
の表面側に、全厚さの６０〜９０％の深さで切り込みを
入れ、セクタ走査用の振動子２を構成するエレメント２
１，２２，２３．・・・を形成する。次にこのカッティ
ング溝にエポキシ樹脂等の接着剤を充填した後、圧電体
１の裏面側に、前記セクタ走査用の振動子２と直交する
方向に、前記同様に全厚さの６０〜９０％の深さで切り
込みを入れ、リニア走査用の振動子６を構成するエレメ
ント６１，６２．・・・を形成する。そして、これらの
各振動子にリード線を接続する。もちろん、圧電体１の
表面及び裏面に電極を形成し、その後に前記同様の切り
込みを入れて、各エレメントを形成してもよい。

このようにして形成された各振動子の詳細を第２Ａ図及
び第２Ｂ図に模式的に示す。まず第２Ａ図は、圧電体１
の裏面側に形成されたリニア走査用の振動子６であり、
各エレメント６Ｌ、６２゜６３、・・・が走査方向（図
の左右方向）に並列して設けられている。この振動子６
の各エレメントと、振動子駆動回路（図示せず）との間
には、スイッチ群１２が設けられている。スイッチ群１
２は、高周波パルスを各エレメント６１，６２．・・・
に印加するための端子と、各エレメント６１，６２゜・
・・をアースに接続するための端子とを有している。

また第２Ｂ図には、圧電体１の表面側に形成されたセク
タ走査用の振動子を示しており、このセクタ走査用の振
動子は、４つの振動子２，３，４゜５に分かれている。

各振動子２〜５は、それぞれ前記裏面側の振動子ニレメ
ン）６１．６２．・・・と直交して配設されたエレメン
ト２１〜２８．・・・５１〜５８により構成されている
。各振動子２〜５のエレメントと高周波パルス発生回路
との間には、スイッチ群１０．１１が設けられている。

このスイッチ群ｉｏ、ｉｉは、前記裏面側と同様に、高
周波パルスを各エレメント２１〜２８．・・・、５１〜
５８に印加するための端子と、各エレメントをアースに
接続するための端子とを有している。

そして、これらの振動子２〜５のうちのいずれか１つの
振動子が選択されて駆動される。たとえばプローブの左
端位置に相当する部分（第２Ｂ図の左端部分）のセクタ
断層像を得たい場合には、振動子２（エレメント２１〜
２８）が選択的に駆動されるようになっている。

また第２Ａ図の裏面側のリニア走査用の振動子６が駆動
されるときは、すべてのエレメントがアースに接続され
るようになっている。

次に作用について説明する。

まず、前記圧電体１を有するプローブによりリニア走査
を行う場合は、第２Ａ図に示すように、リニア走査用の
振動子６の各エレメント６１，６２、・・・と、振動子
駆動回路とが接続されるように、スイッチ群１２を切り
換え制御する。これにより、振動子６に対して高周波パ
ルスが印加される。このとき、圧電体１表面側のセクタ
型用の振動子２〜５については、すべてのエレメントが
、共通にアース接続されるように各スイッチ群１０．１
１を切り換え制御する。この状態で、従来同様のリニア
走査を行って、リニア断層像を得る。

次に、特に振動子２を用いてセクタ走査を行う場合は、
第２Ｂ図に示すように、振動子２の各エレメント２１〜
２８と振動子駆動回路とが接続されるようにスイッチ群
１０．１１を切り換え制御する、このとき、他のセクタ
走査用振動子３．４及び５については、それぞれアース
側に共通接続し・また裏面側のリニア走査用の振動子６
につむ）でもすべてのエレメントを共通接続する。

このようにして、セクタ用振動子２の各エレメント２１
〜２８に高周波パルスが印加され、従来同様にして、振
動子２の位置でのセクタ画像が得られる。このセクタ画
像は、前記リニア走査用振動子６によって得られたリニ
ア画像とは直角方向の断層像となる。

なお、セクタ走査用振動子３，４及び５のいずれかを選
択すれば、前記同様にして、その各振動子の位置する部
分のセクタ画像が得られる。

次に前記圧電体１の一使用方法について説明する。ここ
では、本実施例の圧電体ｌを体腔内プローブに適用し、
これを直腸部に挿入して用いる場合について説明する。

第３図に示すように、体腔内プローブ７２の先端下部に
、前記第１図に示した圧電体１を装着する。そして、こ
の体腔内プローブ７２を直腸７１に挿入し、前述のよう
にリニア用振動子６を用いて第４図に示すようなリニア
断層像Ａを得る。

このようにして、リニア断層像Ａを一旦モとり上に表示
し、次にリニア断層像Ａの、どの位置のセクタ断層像を
表示するかを指示する。この指示は、第４図に示すよう
なセクタモードカーソル７３を用いて行う。すなわち、
モニタ上には、リニア断層像Ａとともに、この断層像に
重ねてセクタモードカーソル７３が表示されている。こ
のセクタモードカーソル７３は、外部の操作キー等によ
ってモニタ上を左右方向に移動可能となっている。

そして、リニア断層像Ａの関心部位にこのセクタモード
カーソル７３を位置させ、ここで実行キー等を押す。す
ると、セクタモードカーソル７３に対応するセクタ走査
用の振動子（第４図の例では振動子２）が選択され、こ
の振動子により、第４図に示すようなセクタ断層像Ｂが
モニタ上に表示される。

このような本実施例では、１つの圧電体を有するプロー
ブによって、プローブの向き等を変更することなくリニ
ア断層像及びこれと直交する方向のセクタ断層像が得ら
れ、多くの診断情報を得ることができる。

〔他の実施例〕

（ａ）　　前記実施例では、圧電体１の表面側全部にわ
たってセクタ用振動子２〜５を形成したが、圧電体１の
一部にのみセクタ用振動子を形成してもよい、たとえば
、前記実施例における振動子２のみを形成しておき、プ
ローブ全体を移動することによって振動子２の位置を変
え、得られるセクタ断層像の位置を変更するようにして
もよい。

（ｂ）　　前記実施例では、圧電体１の裏面側にリニア
走査用振動子６を、表面側にセクタ走査用振動子２〜５
を形成した場合について説明したが、表面側及び裏面側
の両側にセクタ走査用振動子を設けるとともに、これら
を直交する方向に配列してもよい。

この場合の実施例を第５図及び第６図に示す。

第５図は、圧電体の表面側に形成された振動子３１を図
中左方に、裏面側に形成された振動子３２を図中右方に
示したものである。表面側の振動子３１と高周波パルス
発生回路との間にはスイッチ群３３．３４が設けられ、
また裏面側の振動子３２と高周波パルス発生回路との間
には、スイッチ群３５．３６が設けられている。

そして、表面側の振動子３１を駆動してセクタ断層像を
得る場合は、この第５図に示すように、振動子３１の各
エレメントと振動子駆動回路とが接続されるようにスイ
ッチ群３３．３４を切り換え制御し、逆に裏面側の振動
子３２の各エレメントはすべてアース側に共通接続され
るようにスイッチ群３５．３６を切り換え制御する。

逆に裏面側の振動子３２を用いてセクタ断層像を得る場
合は、前記とはまったく逆に、振動子３２の各エレメン
トが振動子駆動回路に接続されるように、また表面側の
振動子３１の各エレメントがすべてアース側に共通接続
されるように、各スイッチ群３３，３４．３５．３６を
切り換え制御する。

第６図は第５図の振動子３１．３２と、各スイフチ群３
３〜３６を簡略化して示したものである。

（Ｃ）　　前記実施例では、矩形の圧電体１を用いたの
で、表裏の振動子を相互に直交する方向に配置した場合
について説明したが、圧電体を円形あるいは楕円形等で
構成すれば、表裏の振動子の配置される方向は前記のよ
うに９０°に限定されるものではなく、たとえば４５°
となるように配列してもよい。

（ｄ）　　前記実施例では、圧電体１に切り込みを入れ
て各振動子を形成した場合について説明したが、フィル
ム状圧電素子や複合圧電体を用いた場合には、電極のパ
ターンを形成する方向によって、所定の走査方向を有す
る振動子を構成することができる。また、電極パターン
のピッチを変更することにより、リニア走査用振動子と
、セクタ走査用振動子とを構成することができる。

〔発明の効果］このような本発明では、１つの圧電体の表裏２面にそれ
ぞれエレメントを形成するとともに、常に一方の面のエ
レメントのみを振動子駆動回路に接続するようにしたの
で、１つの圧電体に、たとえばリニア走査用のエレメン
トとセクタ走査用のエレメントを構成したり、あるいは
１つの圧電体で走査方向の異なるエレメントを構成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による超音波探触子に用いら
れる圧電体の一部斜視図、第２Ａ図及び第２Ｂ図はその
圧電体に構成された振動子及び振動子に接続されたスイ
ッチ群の模式図、第３図は前記超音波探触子の使用方法
を説明するための図、第４図は前記超音波探触子を用い
て得られる断層像のモニタ上の図、第５図及び第６図は
本発明の他の実施例による超音波探触子の模式図である
。１・・・圧電体、２〜５，３１．３２・・・セクタ走査
用振動子、６・・・リニア走査用振動子、ｌＯ〜１２゜
３３〜３６・・・スイッチ群、２１〜２８．５１〜５８
．６１〜６７・・・振動子エレメント。特許出願人　　　　株式会社島津製作所３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）板状圧電体の一方の面において、圧電体を切り離
すことなく複数のエレメントに分割し、１個以上のエレ
メントを１グループとして電気的に接続し、他方の面に
おいて、前記エレメントと任意の角度を設けて圧電体を
切り離すことなく複数のエレメントに分割し、１個以上
のエレメントを１グループとして電気的に接続してなる
振動子と、いずれか一方の面の全エレメントを電気的に
共通接続するとともに、常に一方の面のエレメントを振
動子駆動回路に接続するためのスイッチ手段と、を備えた超音波探触子。
（２）板状圧電体の表面及び裏面のそれぞれに、電極パ
ターンの配列によって複数のエレメントを形成し、１個
以上のエレメントを１グループとして電気的に接続して
なる振動子と、いずれか一方の面の全エレメントを電気的に共通接続す
るとともに、常に一方の面のエレメントを振動子駆動回
路に接続するためのスイッチ手段と、を備えた超音波探触子。
（３）板状圧電体の表面及び裏面において、必ずしも連
続しない１部分のみに前記複数のエレメントを形成した
、ことを特徴とする請求項（１）又は（２）記載の超音波
探触子。