JPH02217000A - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
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-
- G—PHYSICS
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-
- G—PHYSICS
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- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
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- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
- G10K11/34—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using electrical steering of transducer arrays, e.g. beam steering
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
- H04R17/04—Gramophone pick-ups using a stylus; Recorders using a stylus
- H04R17/08—Gramophone pick-ups using a stylus; Recorders using a stylus signals being recorded or played back by vibration of a stylus in two orthogonal directions simultaneously
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。
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〕
本発明は、電子走査方式の医用超音波診断装置ならびに
超音波撮像装置等に利用される超音波探触子に関する。
超音波撮像装置等に利用される超音波探触子に関する。
現在の医用超音波診断装置では、Ｂモードエコーグラフ
ィーにより被検体内部の断層像を実時間で得るものが多
く、実際の診断では、装置の使用に熟練した診断者が探
触子の向きを絶えず変化させ、目的とする部位の断層像
を得て、被検体内部の構造および組織を推定していた。
ィーにより被検体内部の断層像を実時間で得るものが多
く、実際の診断では、装置の使用に熟練した診断者が探
触子の向きを絶えず変化させ、目的とする部位の断層像
を得て、被検体内部の構造および組織を推定していた。
しかし、この方法では１診断者の探触子の動きと被検体
内部での断層面の位置関係が直感的にはつかみ難く、ま
た、同じ部位の断層像を再現性よく得ることは非常に困
難である。また、目的の部位の断層像を得るために１診
断者が長い時間被検者の体を探触子で圧迫することもあ
り、被検者に不快感を与えるという問題があった。ここ
から、運動の激しくない部位の臓器の診断については、
同方向に向きの揃った断層像が短時間のうちに連続的に
得られ、容易に三次元的構造および組織の推定が可能な
診断装置が要望されるに至った。
内部での断層面の位置関係が直感的にはつかみ難く、ま
た、同じ部位の断層像を再現性よく得ることは非常に困
難である。また、目的の部位の断層像を得るために１診
断者が長い時間被検者の体を探触子で圧迫することもあ
り、被検者に不快感を与えるという問題があった。ここ
から、運動の激しくない部位の臓器の診断については、
同方向に向きの揃った断層像が短時間のうちに連続的に
得られ、容易に三次元的構造および組織の推定が可能な
診断装置が要望されるに至った。
以下、これについてより詳細に説明する。
従来、超音波探触子の電気音響変換部を構成する超音波
振動子を二次元方向に分割して、超音波の送受信におけ
る指向性を制御する手法においては、多数二次元配列し
たそれぞれの超音波振動子に対して、独立した電極を形
成し配線していた。
振動子を二次元方向に分割して、超音波の送受信におけ
る指向性を制御する手法においては、多数二次元配列し
たそれぞれの超音波振動子に対して、独立した電極を形
成し配線していた。
しかし、この方式では、振動子数が増すにつれ実装が困
難になるため、各振動子の特性を一定にすることが非常
に困難になる。この問題を解決するものとして、例えば
、特開昭５６−１５８６４８号公報に開示されている如
く、平面状の振動子材料の各主面に短冊状の電極配列を
形成し、それらが互いにある角度を成すように構成する
方法が提案されている。
難になるため、各振動子の特性を一定にすることが非常
に困難になる。この問題を解決するものとして、例えば
、特開昭５６−１５８６４８号公報に開示されている如
く、平面状の振動子材料の各主面に短冊状の電極配列を
形成し、それらが互いにある角度を成すように構成する
方法が提案されている。
この技術は、第３図（ａ）に示す如く、平板状の圧電振
動子材料矩形板３２の上面と下面に短冊状の電極３１．
３３が、互いに交差する方向（例えば、直交する方向）
に配置される。この振動子においては、上面および下面
のそれぞれから電極を選択して信号電圧を印加すること
により、第３図（ｂ）に示す如き、選択された電極の交
差した部分に挟まれた部位の圧電材料３２が振動素子と
して駆動される。
動子材料矩形板３２の上面と下面に短冊状の電極３１．
３３が、互いに交差する方向（例えば、直交する方向）
に配置される。この振動子においては、上面および下面
のそれぞれから電極を選択して信号電圧を印加すること
により、第３図（ｂ）に示す如き、選択された電極の交
差した部分に挟まれた部位の圧電材料３２が振動素子と
して駆動される。
超音波の受信においても、同様に選択した振動素子から
の発生電圧を得ることができる。
の発生電圧を得ることができる。
しかし、このように振動子を圧電材料で形成した場合、
上述の如く、電極を選択して振動素子を駆動した場合で
も、電界の広がりがあるために、選択された電極間以外
の振動素子が同時に励振され、超音波送信時の指向性の
制御が困難になる。
上述の如く、電極を選択して振動素子を駆動した場合で
も、電界の広がりがあるために、選択された電極間以外
の振動素子が同時に励振され、超音波送信時の指向性の
制御が困難になる。
また、超音波の受信時に発生する信号を選択的に得よう
とする際にも、他の振動素子の発生電圧が選択した信号
電極上に重畳し、受信時の指向性の制御も困難になる。
とする際にも、他の振動素子の発生電圧が選択した信号
電極上に重畳し、受信時の指向性の制御も困難になる。
〔発明が解決しようとする課題〕
これに対しては、特に超音波の受信時においてこの問題
を改善するために、現在、超音波振動子用の材料として
広く用いられている圧電材料に代って、振動子材料とし
て電歪振動子を用いた装置が、特開昭５６−１１３７４
公報に開示されている。この装置は、圧電材料が、超音
波受波による機械的変位により電圧を発生する性質を利
用して、超音波探触子の電気音響変換部に用いられてい
るのに対し、電歪材料が、バイアス電界の下でのみ機械
的変位により電圧の変動が生じる性質、および、バイア
ス電界の強度により電気機械結合係数が大きく変化する
性質を利用しているものである。
を改善するために、現在、超音波振動子用の材料として
広く用いられている圧電材料に代って、振動子材料とし
て電歪振動子を用いた装置が、特開昭５６−１１３７４
公報に開示されている。この装置は、圧電材料が、超音
波受波による機械的変位により電圧を発生する性質を利
用して、超音波探触子の電気音響変換部に用いられてい
るのに対し、電歪材料が、バイアス電界の下でのみ機械
的変位により電圧の変動が生じる性質、および、バイア
ス電界の強度により電気機械結合係数が大きく変化する
性質を利用しているものである。
電歪材料は、バイアス電界により変換効率が制御できる
圧電材料とみなすこともできる。この電歪材料を振動子
材料として、第３図（ａ）に示したと同様の超音波振動
子を構成した場合には、受信時に選択した電極間に直流
バイアス電界を加えることにより、振動素子電極間の電
圧変動として超音波受信時の電気音響変換を行うことが
可能になる。この理由から、第３図（ａ）に示した構成
の振動子では、圧電材料よりも電歪材料を振動子材料と
して用いた方が、超音波受信時に他の振動素子の発生電
圧が、選択した信号電極上に重畳しないために指向性が
改善される。
圧電材料とみなすこともできる。この電歪材料を振動子
材料として、第３図（ａ）に示したと同様の超音波振動
子を構成した場合には、受信時に選択した電極間に直流
バイアス電界を加えることにより、振動素子電極間の電
圧変動として超音波受信時の電気音響変換を行うことが
可能になる。この理由から、第３図（ａ）に示した構成
の振動子では、圧電材料よりも電歪材料を振動子材料と
して用いた方が、超音波受信時に他の振動素子の発生電
圧が、選択した信号電極上に重畳しないために指向性が
改善される。
但し、上記従来技術に示されている超音波振動子では、
Ｂモードエコーグラフィーにより被検体内部の断層像を
実時間で得られるものの、実際の診断においては、装置
の使用に熟練した診断者が探触子の向きを絶えず変化さ
せ、目的とする部位の断層像を得る必要があり、診断者
が長い時間被検者の体を探触子で圧迫することになり、
被検者に不快感を与えるという問題があったことは、前
述の通りである。
Ｂモードエコーグラフィーにより被検体内部の断層像を
実時間で得られるものの、実際の診断においては、装置
の使用に熟練した診断者が探触子の向きを絶えず変化さ
せ、目的とする部位の断層像を得る必要があり、診断者
が長い時間被検者の体を探触子で圧迫することになり、
被検者に不快感を与えるという問題があったことは、前
述の通りである。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、従来の技術における上述の如き問題を解
消し、電歪材料を電気音響変換部に用いた超音波探触子
を用いて電子走査するＢモード超音波エコーグラフィー
において、被検体との接触面を固定したまま断層面を移
動走査する手段を備えた超音波探触子を提供することに
ある。
するところは、従来の技術における上述の如き問題を解
消し、電歪材料を電気音響変換部に用いた超音波探触子
を用いて電子走査するＢモード超音波エコーグラフィー
において、被検体との接触面を固定したまま断層面を移
動走査する手段を備えた超音波探触子を提供することに
ある。
本発明の目的は、バイアス電界により圧電性が誘起され
る電歪材料を電気音響変換部に用いる超音波探触子にお
いて、板状の前記電歪材料の一方の主面に複数の短冊状
の電極列が、他方の主面に前記電極列の配列方向とある
角度を成した方向に複数の短冊状の電極列が配列され、
前記両電極列の一方の電極配列方向に超音波ビームを電
子走査して一つの断層面における像を得、他方の電極配
列方向に前記断層面を走査する如く構成されたことを特
徴とする超音波探触子により達成される。
る電歪材料を電気音響変換部に用いる超音波探触子にお
いて、板状の前記電歪材料の一方の主面に複数の短冊状
の電極列が、他方の主面に前記電極列の配列方向とある
角度を成した方向に複数の短冊状の電極列が配列され、
前記両電極列の一方の電極配列方向に超音波ビームを電
子走査して一つの断層面における像を得、他方の電極配
列方向に前記断層面を走査する如く構成されたことを特
徴とする超音波探触子により達成される。
本発明に係る超音波探触子においては、電気音響変換部
に電歪材料を用いているが、この電歪材料は、バイアス
電界のもとでのみ機械的変位により電圧の変動が生じる
性質を有するため、前述の如く、直流バイアス電界によ
り変換効率が制御できる圧電材料とみなすことができる
。平板状の電歪材料の各主面に短冊状の電極配列を、そ
れらが互いにある角度（例えば直角）を成すように構成
した場合には、送受信時に直流バイアス電界を選択した
電極間に加えることにより、選択した電極間の振動素子
の電気音響変換を行うことができる。
に電歪材料を用いているが、この電歪材料は、バイアス
電界のもとでのみ機械的変位により電圧の変動が生じる
性質を有するため、前述の如く、直流バイアス電界によ
り変換効率が制御できる圧電材料とみなすことができる
。平板状の電歪材料の各主面に短冊状の電極配列を、そ
れらが互いにある角度（例えば直角）を成すように構成
した場合には、送受信時に直流バイアス電界を選択した
電極間に加えることにより、選択した電極間の振動素子
の電気音響変換を行うことができる。
この振動子を用いた超音波探触子は、バイアス電界によ
り各振動子の電気音響変換効率の分布に重み付けをして
超音波送受の指向性を制御できる。
り各振動子の電気音響変換効率の分布に重み付けをして
超音波送受の指向性を制御できる。
従って、バイアス電圧を印加する電極を複数に分割し５
分割された中でバイアス電圧を印加する領域を順次移動
する一方、他の主面上の電極を信号電極として従来の超
音波探触子と同様に電子走査すれば、得られるＢモード
エコーグラフィー断層像を、断層面に直交する軸方向に
移動走査することができる。また、後に詳述する如く、
断層面が移動走査される方向に沿った面内における断面
が等しく凸となる円弧状の音響レンズを設けて、バイア
ス電圧印加領域の移動と同期させれば、該面内での超音
波ビームの収束が得られる。
分割された中でバイアス電圧を印加する領域を順次移動
する一方、他の主面上の電極を信号電極として従来の超
音波探触子と同様に電子走査すれば、得られるＢモード
エコーグラフィー断層像を、断層面に直交する軸方向に
移動走査することができる。また、後に詳述する如く、
断層面が移動走査される方向に沿った面内における断面
が等しく凸となる円弧状の音響レンズを設けて、バイア
ス電圧印加領域の移動と同期させれば、該面内での超音
波ビームの収束が得られる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。
。
最初に、本発明の第一の実施例を説明する。電歪磁器組
成物として、例えばＰｂ（Ｍｇ、７３Ｎｂ２，３）０３
−ＰｂＴｉＯ□系固溶体セラミクス等の緩和型強誘電体
において、キュリー温度が室温の付近にある組成物を用
い、この電歪磁器組成物で構成された矩形板の厚さを、
厚み方向の共振周波数が放射あるいは受波する超音波の
周波数に一致するようにする。この矩形板の各主面にそ
れぞれ複数の短冊状に分割された電極を、銀等の貴金属
の焼き付けあるいは銅等の鍍金あるいは各種の金属の蒸
着により形成する。
成物として、例えばＰｂ（Ｍｇ、７３Ｎｂ２，３）０３
−ＰｂＴｉＯ□系固溶体セラミクス等の緩和型強誘電体
において、キュリー温度が室温の付近にある組成物を用
い、この電歪磁器組成物で構成された矩形板の厚さを、
厚み方向の共振周波数が放射あるいは受波する超音波の
周波数に一致するようにする。この矩形板の各主面にそ
れぞれ複数の短冊状に分割された電極を、銀等の貴金属
の焼き付けあるいは銅等の鍍金あるいは各種の金属の蒸
着により形成する。
上記工程を経て、第１図（ａ）に示す如く両生面に形成
された電極は、互いの面上の電極分割方向が直交するよ
うに（第３図（ａ）と同形状）形成される。ここで、第
一の主面に設ける電極（信号電極）は、電子走査により
被検体内の御所層面を得るのに十分な数に分割されてお
り、電子走査する方向の軸（長軸）を含む面内で、超音
波の送受信における指向性においてグレーティングロー
ブが発生しないような振動子幅にする。第二の主面に設
ける電極（バイアス電極）は、断層面全体を断層面と直
交方向に移動しながら走査する際に必要とされる断層面
数より多くの数で分割される。
された電極は、互いの面上の電極分割方向が直交するよ
うに（第３図（ａ）と同形状）形成される。ここで、第
一の主面に設ける電極（信号電極）は、電子走査により
被検体内の御所層面を得るのに十分な数に分割されてお
り、電子走査する方向の軸（長軸）を含む面内で、超音
波の送受信における指向性においてグレーティングロー
ブが発生しないような振動子幅にする。第二の主面に設
ける電極（バイアス電極）は、断層面全体を断層面と直
交方向に移動しながら走査する際に必要とされる断層面
数より多くの数で分割される。
上述の第３図（ａ）に示すと同形状の電極を設けた振動
子の側面図を第４図に示す。第４図に示す如く、上記電
極を設けた振動子４２を、背面制動材（例えば、エポキ
シ樹脂中に フェライト粉末を分散させ十分な超音波の
減衰特性を持たせたもの）４４の上に接着し、矩形板の
対向する二辺からバイアス用の電極と信号用の電極に接
続された電極端子４３を設ける。これらの電極端子４３
は、フレキシブルプリント配線板等を介して、超音波診
断装置本体と接続される。
子の側面図を第４図に示す。第４図に示す如く、上記電
極を設けた振動子４２を、背面制動材（例えば、エポキ
シ樹脂中に フェライト粉末を分散させ十分な超音波の
減衰特性を持たせたもの）４４の上に接着し、矩形板の
対向する二辺からバイアス用の電極と信号用の電極に接
続された電極端子４３を設ける。これらの電極端子４３
は、フレキシブルプリント配線板等を介して、超音波診
断装置本体と接続される。
次に、振動子矩形板４２の上に、第１音響整合層４１を
形成する。この音響整合層４１の厚さは、伝播する超音
波の波長の １７４の厚さにする。また。
形成する。この音響整合層４１の厚さは、伝播する超音
波の波長の １７４の厚さにする。また。
上記振動子の上に、第５図に示す如き、シート５２の一
部に円弧状の突起５１を設けて音響レンズとしたものを
重ね、第６図に示す如く、バイアス電極の分割方向に合
わせて設置し、ケース６３の開口部６２より人出可能と
することにより、音響レンズ５Ｉをバイアス電極の分割
方向に移動可能とする機構を設ける。
部に円弧状の突起５１を設けて音響レンズとしたものを
重ね、第６図に示す如く、バイアス電極の分割方向に合
わせて設置し、ケース６３の開口部６２より人出可能と
することにより、音響レンズ５Ｉをバイアス電極の分割
方向に移動可能とする機構を設ける。
上記シート５２は、第２音響整合層の機能を兼ねており
、第１音響整合層４１と同様に、伝播する超音波の波長
の １／４の厚さにする。この第２音響整合層シート５
２を移動する機構は、例えば、第７図に示す如き、モー
タ７１の回転伝達機構７２により螺旋溝の入ったシャフ
ト７３が回転し、この回転に従って、ローラ７４に巻か
れたシート５２に固定された部材７８が、シャフトの軸
方向に平行移動する機構が用い得る。更に、上記音響レ
ンズ５１および第２音響整合層５２から成る可動式の音
響レンズ層の上方全体を、伸縮性に富む極めて薄い樹脂
膜７５で覆い、その上に液体の保持層７６を形成する。
、第１音響整合層４１と同様に、伝播する超音波の波長
の １／４の厚さにする。この第２音響整合層シート５
２を移動する機構は、例えば、第７図に示す如き、モー
タ７１の回転伝達機構７２により螺旋溝の入ったシャフ
ト７３が回転し、この回転に従って、ローラ７４に巻か
れたシート５２に固定された部材７８が、シャフトの軸
方向に平行移動する機構が用い得る。更に、上記音響レ
ンズ５１および第２音響整合層５２から成る可動式の音
響レンズ層の上方全体を、伸縮性に富む極めて薄い樹脂
膜７５で覆い、その上に液体の保持層７６を形成する。
この液体層の上面には、被検体と接触するための保護膜
７７を設け、液体層には空気が含まれないように気密に
する。この保護膜７７および樹脂膜７５は、伝搬する音
速が保持される液体に近いことが望ましい。液体層に保
持する液体は音速が生体に近い物質、例えば、水が望ま
しい。
７７を設け、液体層には空気が含まれないように気密に
する。この保護膜７７および樹脂膜７５は、伝搬する音
速が保持される液体に近いことが望ましい。液体層に保
持する液体は音速が生体に近い物質、例えば、水が望ま
しい。
なお、上記可動式の音響レンズのシートと電歪磁器組成
物矩形板上に形成した第一の音響整合層の間、および、
液体層下部の伸縮性樹脂薄膜フ５との間の摩擦を軽減す
るため、それらの間の接触面は潤滑加工する。液体層の
厚さは、音響レンズ５１のシート５２上面から突起した
高さよりもやや大きくシ、シートの移動により被検体と
直接接触する面が変形しないようにする。
物矩形板上に形成した第一の音響整合層の間、および、
液体層下部の伸縮性樹脂薄膜フ５との間の摩擦を軽減す
るため、それらの間の接触面は潤滑加工する。液体層の
厚さは、音響レンズ５１のシート５２上面から突起した
高さよりもやや大きくシ、シートの移動により被検体と
直接接触する面が変形しないようにする。
次に、上述の如く構成された本実施例の超音波探触子の
動作について説明する。なお、以下に説明する動作は、
前述のＢモードエコーグラフィーによる被検体内部の断
層像を実時間で得る場合を例にとったものである。
動作について説明する。なお、以下に説明する動作は、
前述のＢモードエコーグラフィーによる被検体内部の断
層像を実時間で得る場合を例にとったものである。
第２図は、電歪磁器組成物矩形板振動子を、バイアス電
圧を印加する電極側から見た場合の電極の分割の様子を
示す。断層像の走査を開始する時点では、まず、第２図
（ａ）の斜線を施した部分の電極に直流バイアス電圧が
印加される。この時点で、背面の第一の主面上に分割さ
れている各々の信号電極との間にバイアス電界がかかり
、電極間に挾まれた部分の電歪磁器゛組成物は分極され
て、バイアス電界が加えられている間だけ圧電体と同様
に動作する。この状態で、背面の信号電極を順次選択、
切替えて電子走査することにより、一つの断層像が得ら
れる。
圧を印加する電極側から見た場合の電極の分割の様子を
示す。断層像の走査を開始する時点では、まず、第２図
（ａ）の斜線を施した部分の電極に直流バイアス電圧が
印加される。この時点で、背面の第一の主面上に分割さ
れている各々の信号電極との間にバイアス電界がかかり
、電極間に挾まれた部分の電歪磁器゛組成物は分極され
て、バイアス電界が加えられている間だけ圧電体と同様
に動作する。この状態で、背面の信号電極を順次選択、
切替えて電子走査することにより、一つの断層像が得ら
れる。
次に、第２図（ｂ）に示す如く、バイアス電界をかける
電極を順次移動して、信号電極を電子走査することによ
り、−断層像を得る電子走査の方向（長軸方向）に対し
て直交する方向に、断層面が移動走査される。この操作
により、最初の断層面に平行な断層面に対応する複数の
断層像を連続的に得ることができる。なお、前記音響レ
ンズシートの移動は、バイアス電圧の印加部分の移動に
同期させる。同時にバイアス電圧を印加する電極全体の
分割方向における幅は、音響レンズ５１の該方向の幅と
等しいか小さくシ、超音波の送受において音響レンズの
輪郭の形状による影響が現れないようにする。
電極を順次移動して、信号電極を電子走査することによ
り、−断層像を得る電子走査の方向（長軸方向）に対し
て直交する方向に、断層面が移動走査される。この操作
により、最初の断層面に平行な断層面に対応する複数の
断層像を連続的に得ることができる。なお、前記音響レ
ンズシートの移動は、バイアス電圧の印加部分の移動に
同期させる。同時にバイアス電圧を印加する電極全体の
分割方向における幅は、音響レンズ５１の該方向の幅と
等しいか小さくシ、超音波の送受において音響レンズの
輪郭の形状による影響が現れないようにする。
上述の御所層像を得る電子走査は、リニア走査でもセク
タ走査でもよい、また、バイアス電界の保持時間を御所
層像を得る時間よりも長くすることにより、送受信時の
電気音響変換効率を一定に保つ、また、別の電子走査の
方法として、第８図（ａ）、（ｂ）、（Ｑ）に示すよう
に、同時にバイアス電界をかける電極の数を変化させて
、長軸方向に対して、直交する方向（短軸方向）の振動
素子の長さ（口径）を実効的に変化させることができる
。同じ音響レンズを用いた場合でも、振動部分の口径が
小さい場合は、超音波ビームは口径を音響レンズの幅と
同じにした場合より近くで収束するので、口径を、レン
ズの幅以下で何段かに切り替えて超音波送受を行い電子
走査することにより、超音波ビームの短軸方向での収束
領域を、被検体内の深度方向の広い範囲に渡って広げ、
深度方向の分解能を向上させることができる。
タ走査でもよい、また、バイアス電界の保持時間を御所
層像を得る時間よりも長くすることにより、送受信時の
電気音響変換効率を一定に保つ、また、別の電子走査の
方法として、第８図（ａ）、（ｂ）、（Ｑ）に示すよう
に、同時にバイアス電界をかける電極の数を変化させて
、長軸方向に対して、直交する方向（短軸方向）の振動
素子の長さ（口径）を実効的に変化させることができる
。同じ音響レンズを用いた場合でも、振動部分の口径が
小さい場合は、超音波ビームは口径を音響レンズの幅と
同じにした場合より近くで収束するので、口径を、レン
ズの幅以下で何段かに切り替えて超音波送受を行い電子
走査することにより、超音波ビームの短軸方向での収束
領域を、被検体内の深度方向の広い範囲に渡って広げ、
深度方向の分解能を向上させることができる。
なお、上述の説明における走査方向の順序を逆（縦方向
→横方向または横方向→縦方向）にすることにより、断
層像を得る方向を、上述の説明の場合と直角をなす方向
とすることは容易である。また、上記説明においては、
Ｂモードエコーグラフィーによる被検体内部の断層像を
実時間で得る場合を例にとったが、Ｂモード操作で得た
複数の断層像のデータを並べ換えて、Ｃモード画像を作
成することも可能であることは言うまでもない。
→横方向または横方向→縦方向）にすることにより、断
層像を得る方向を、上述の説明の場合と直角をなす方向
とすることは容易である。また、上記説明においては、
Ｂモードエコーグラフィーによる被検体内部の断層像を
実時間で得る場合を例にとったが、Ｂモード操作で得た
複数の断層像のデータを並べ換えて、Ｃモード画像を作
成することも可能であることは言うまでもない。
次に、第二の実施例について説明する。
第一の実施例では、振動子として電歪磁器組成物矩形板
を用いたが１本実施例においては、電歪磁器組成物の代
わりに複合電歪材料を用いる。第９図に、本実施例に用
いる複合電歪材料の構成を示した０本復合電歪材料８１
は、電歪磁器組成物の微小柱８２を高分子体８３（例え
ば、ポリウレタン）中に規則正しく配列したものを用い
る。微小柱の形状は、高さが約０．４ｍｍ、上面および
下面の形状は一辺が０．１ｍｌ程度の正方形になってい
る。複合電歪材料により作られた振動子は、同じ厚さの
磁器振動子に比べて、厚み振動の電気機械結合係数が向
上する。また、機械的共振のＱ値が下がり、超音波送受
の際のパルス幅を短くするため分解能が向上する。
を用いたが１本実施例においては、電歪磁器組成物の代
わりに複合電歪材料を用いる。第９図に、本実施例に用
いる複合電歪材料の構成を示した０本復合電歪材料８１
は、電歪磁器組成物の微小柱８２を高分子体８３（例え
ば、ポリウレタン）中に規則正しく配列したものを用い
る。微小柱の形状は、高さが約０．４ｍｍ、上面および
下面の形状は一辺が０．１ｍｌ程度の正方形になってい
る。複合電歪材料により作られた振動子は、同じ厚さの
磁器振動子に比べて、厚み振動の電気機械結合係数が向
上する。また、機械的共振のＱ値が下がり、超音波送受
の際のパルス幅を短くするため分解能が向上する。
複合電歪材の音響インピーダンスは、磁器組成物にくら
べ小さいので、音響的整合がとりやすいという利点があ
る。更に、可撓性に富むため振動子を曲面上に形成する
ことができる。また、複合材の中に含まれる磁器組成物
の体積分率を下げる事により、誘電率を下げ、超音波パ
ルス送受信回路のインピーダンス整合を取りやすくでき
る。この複合電歪材料の両主面に銅鍍金を施し、第一の
実施例と同様な電極を形成する。これを振動子として用
いて、第一の実施例における構成において電気音響変換
部全体の形状が長軸方向に沿った面内で超音波の放射方
向に対し円弧状に凸になった超音波探触子を作製する。
べ小さいので、音響的整合がとりやすいという利点があ
る。更に、可撓性に富むため振動子を曲面上に形成する
ことができる。また、複合材の中に含まれる磁器組成物
の体積分率を下げる事により、誘電率を下げ、超音波パ
ルス送受信回路のインピーダンス整合を取りやすくでき
る。この複合電歪材料の両主面に銅鍍金を施し、第一の
実施例と同様な電極を形成する。これを振動子として用
いて、第一の実施例における構成において電気音響変換
部全体の形状が長軸方向に沿った面内で超音波の放射方
向に対し円弧状に凸になった超音波探触子を作製する。
音響レンズシートの移動機構に関しては、シートを巻か
ずに平行移動させるその他の方法を用いても良い、この
ようにして構成された、超音波探触子は、特にセクタ型
の電子走査に適している。
ずに平行移動させるその他の方法を用いても良い、この
ようにして構成された、超音波探触子は、特にセクタ型
の電子走査に適している。
この探触子を用いれば、被検体と探触子の接触面より被
検体内部に扇状に広がった断層像を連続的に得ることが
出来るので、被検体と接触面の口径を小さくすることが
出来、小さく、診断時に取扱いやすい大きさの超音波探
触子をを作ることができる。この探触子においても、上
述の、短軸方向の口径を変化させた電子走査が可能であ
るのは、言うまでもない。
検体内部に扇状に広がった断層像を連続的に得ることが
出来るので、被検体と接触面の口径を小さくすることが
出来、小さく、診断時に取扱いやすい大きさの超音波探
触子をを作ることができる。この探触子においても、上
述の、短軸方向の口径を変化させた電子走査が可能であ
るのは、言うまでもない。
以上の実施例に示した探触子を用いて、医用超音波診断
装置において次のような診断を行うことが可能である。
装置において次のような診断を行うことが可能である。
まず、探触子のバイアス電極の分割の中央部分に、音響
レンズおよびバイアス電圧印加部分を設定し、診断者が
、通常の実時間電子走査による断層像を観測して、被検
体内部の最も関心の高い部分の中心がその断層面に捕ら
えられることを確認したのち探触子の方位を固定する。
レンズおよびバイアス電圧印加部分を設定し、診断者が
、通常の実時間電子走査による断層像を観測して、被検
体内部の最も関心の高い部分の中心がその断層面に捕ら
えられることを確認したのち探触子の方位を固定する。
次に、探触子の走査しうる断層像面移動領域の全面にわ
たり、連続的に断層像を走査して得られた連続断層像を
記憶媒体上に保持しておけば、診断装置上に他に設けた
操作部の動きに合わせて保持した断層像面を診断装置の
表示装置上に実時間で再生できる。また、得られた断層
像より、三次元像を再構成することもできる。これらの
手法により１診断の効率化が図られ、診断時間の短縮に
より被診断者の受ける不快感は大幅に削減される一方、
診断の信頼性および再現性も向上する。
たり、連続的に断層像を走査して得られた連続断層像を
記憶媒体上に保持しておけば、診断装置上に他に設けた
操作部の動きに合わせて保持した断層像面を診断装置の
表示装置上に実時間で再生できる。また、得られた断層
像より、三次元像を再構成することもできる。これらの
手法により１診断の効率化が図られ、診断時間の短縮に
より被診断者の受ける不快感は大幅に削減される一方、
診断の信頼性および再現性も向上する。
以上、詳細に述べた如く、本発明によれば、Ｂモードエ
コーグラフィーにより被検体内部の断層像を得る医用超
音波診断装置に関して、運動の激しくない部位の臓器に
ついての断層像が断層面に垂直な方向に走査される超音
波探触子を実現できるという顕著な効果を奏するもので
ある。
コーグラフィーにより被検体内部の断層像を得る医用超
音波診断装置に関して、運動の激しくない部位の臓器に
ついての断層像が断層面に垂直な方向に走査される超音
波探触子を実現できるという顕著な効果を奏するもので
ある。
また、本発明に係る超音波探触子を用いることにより、
診断者が容易に被検体内部の三次元的構造および組織を
推定でき、同じ部位の断層像を再現性よく得ることがで
きる医用超音波診断装置が実現できるので、診断者が目
的の部位の断層像を得るために被検者の体を探触子で長
い時間圧迫することが少なくなり、被検者の不快感を減
少させることが可能になる効果がある。
診断者が容易に被検体内部の三次元的構造および組織を
推定でき、同じ部位の断層像を再現性よく得ることがで
きる医用超音波診断装置が実現できるので、診断者が目
的の部位の断層像を得るために被検者の体を探触子で長
い時間圧迫することが少なくなり、被検者の不快感を減
少させることが可能になる効果がある。
第１図は本発明の一実施例である電歪材料を用いた振動
子の電極の構成およびその一振動素子を示す図、第２図
および第８図は振動子のバイアス電極に電圧を印加する
方法を示す図、第３図は圧電振動子の構成を示す図、第
４図は電気音響変換部の基本構成を示す図、第５図は音
響レンズの構造を示す図、第６図は音響レンズの設定位
置を示す図、第７図は音響レンズの駆動機構の一例を示
す図、第９図は本発明の他の実施例に用いた複合電歪材
料の構造を示す図である。 工ｌ：信号電極選択部、１２：バイアス電極選択部、１
３：電歪磁器組成物交差部分、４１：第１音響整合層、
４２：電歪磁器組成物矩形板、４３：電極端子。 ４４：背面制動材、５１：音響レンズ、５２：第２音響
整合層シート、６１：振動子と第１音響整合層、６２：
移動用開口部、６３：ケース、７１：モータ、７４：ロ
ーラ、７５：伸縮性樹脂薄暎、７６：液体保持層、７７
：保護膜、７８：平行移動部材。 ゛（シ 第 図 （ａ） 第 図 第 図 の 派 第 図 第 図 第
子の電極の構成およびその一振動素子を示す図、第２図
および第８図は振動子のバイアス電極に電圧を印加する
方法を示す図、第３図は圧電振動子の構成を示す図、第
４図は電気音響変換部の基本構成を示す図、第５図は音
響レンズの構造を示す図、第６図は音響レンズの設定位
置を示す図、第７図は音響レンズの駆動機構の一例を示
す図、第９図は本発明の他の実施例に用いた複合電歪材
料の構造を示す図である。 工ｌ：信号電極選択部、１２：バイアス電極選択部、１
３：電歪磁器組成物交差部分、４１：第１音響整合層、
４２：電歪磁器組成物矩形板、４３：電極端子。 ４４：背面制動材、５１：音響レンズ、５２：第２音響
整合層シート、６１：振動子と第１音響整合層、６２：
移動用開口部、６３：ケース、７１：モータ、７４：ロ
ーラ、７５：伸縮性樹脂薄暎、７６：液体保持層、７７
：保護膜、７８：平行移動部材。 ゛（シ 第 図 （ａ） 第 図 第 図 の 派 第 図 第 図 第
Claims (11)
- １．バイアス電界により圧電性が誘起される電歪材料を
電気音響変換部に用いる超音波探触子において、板状の
前記電歪材料の一方の主面に複数の短冊状の電極列が、
他方の主面に前記電極列の配列方向とある角度を成した
方向に複数の短冊状の電極列が配列され、前記両電極列
の一方の電極配列方向に超音波ビームを電子走査して一
つの断層面における像を得、他方の電極配列方向に前記
断層面を走査する如く構成されたことを特徴とする超音
波探触子。 - ２．前記板状の電気音響変換部が、超音波ビームの電子
走査方向に沿った面内において、超音波の放射方向に向
かって凸型に形成されていることを特徴とする請求項１
記載の超音波探触子。 - ３．前記断層面の走査を断層面を走査する方向に配列し
た電極にバイアス電界を印加し、該バイアス電界の印加
される領域を順次移動することにより行う如く構成され
たことを特徴とする請求項１または２記載の超音波探触
子。 - ４．前記バイアス電界を同時に印加する電極数を変え、
バイアス電界を同時に印加する領域の幅を変化させるこ
とにより、超音波を走査する方向に対してある角度を成
した方向での口径を変化させる如く構成されたことを特
徴とする請求項３記載の超音波探触子。 - ５．前記バイアス電界の印加される領域を順次移動させ
る前のバイアス電界の保持時間が、断層像１フレームの
超音波ビーム走査時間よりも長く設定されていることを
特徴とする請求項４記載の超音波探触子。 - ６．前記電歪材料が、電歪組成物あるいは高分子体と電
歪組成物との複合材料であることを特徴とする請求項１
から５記載の超音波探触子。 - ７．前記各手段に加えて、前記断層面の移動方向に沿っ
た面内で超音波を収束させる手段を有する如く構成され
たことを特徴とする請求項１から６記載の超音波探触子
。 - ８．前記断層面の移動方向に沿った面内で超音波を収束
させる手段が音響レンズであり、該音響レンズが、バイ
アス電界をかける領域に同期して移動する如く構成され
たことを特徴とする請求項７記載の超音波探触子。 - ９．前記音響レンズがシート上に形成され、該シート全
体を移動することにより音響レンズが移動する如く構成
されたことを特徴とした請求項８記載の超音波探触子。 - １０．前記シートの、少なくとも音響レンズの下部が音
響整合層の機能を兼ねる如く構成されたことを特徴とす
る請求項９記載の超音波探触子。 - １１．前記電気音響変換部の超音波放射側に、液体層を
保持する機構を有する如く構成されたことを特徴とする
請求項１から１０のいずれかに記載の超音波探触子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1037214A JPH02217000A (ja) | 1989-02-16 | 1989-02-16 | 超音波探触子 |
| DE69014340T DE69014340T2 (de) | 1989-02-16 | 1990-02-13 | Ultraschallbilderzeugungssystem. |
| US07/479,172 US5097709A (en) | 1989-02-16 | 1990-02-13 | Ultrasonic imaging system |
| EP90102812A EP0383270B1 (en) | 1989-02-16 | 1990-02-13 | Ultrasonic imaging system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1037214A JPH02217000A (ja) | 1989-02-16 | 1989-02-16 | 超音波探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02217000A true JPH02217000A (ja) | 1990-08-29 |
Family
ID=12491341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1037214A Pending JPH02217000A (ja) | 1989-02-16 | 1989-02-16 | 超音波探触子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5097709A (ja) |
| EP (1) | EP0383270B1 (ja) |
| JP (1) | JPH02217000A (ja) |
| DE (1) | DE69014340T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005034576A1 (ja) * | 2003-10-02 | 2005-04-14 | Hitachi Medical Corporation | 超音波トランスジューサおよびそれを用いた超音波治療装置 |
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| JP2003513691A (ja) | 1999-10-25 | 2003-04-15 | シーラス、コーポレイション | 血管を封止するための集束超音波の使用 |
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