JPH03131242A - 超音波探触子 - Google Patents

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］ 本発明は、超音波探触子に関し、特に超音波を発信し、
被検体からの反射エコーを受信する超音波探触子に関す
る。

［従来の技術］ 被検体、例えば生体の体腔の周辺の超音波断層像を実時
間でモニタする、超音波断層像観測装置では、トランス
デユーサである振動子と観ｉ１１’ｌ　装置本体との距
離は２ｍ程度あり、かつ振動子による超音波エコーの受
信信号は、数１０ＩＩＶと極めて微弱であるので、超音
波観測装置は、誘合ノイズに極めて弱かった。このため
受信信号は、差動入力され、このとき各々の入力の信号
ラインはツイストペアとし、負荷が同一となるよう構成
されるのが一般的である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、振動子Ｉ〕は第１図に示すようにＲＣＬ
を含む、複雑な等価回路で表わされるので、この等価回
路のようにＲＣＬで同−負６：ｆを構成しようとすると
、負荷が大型化する。かかる大型化した負荷は、体腔内
に挿入し、走査される振動子−に近接して配置すること
が困難である。

よって、本発明の目的は、」二記の欠点のない、小型で
ノイズに強い超音波探触子を提供するにある。

［課題を解決するための手段および作用］上記課題は、
超音波を発信１７、組織からの超音波反射エコーを受信
する超音波探触子において、高電圧パルスの印加により
、超音波を発信し、かつ超音波反射エコーを受信する第
１の振動子手段と、該第１の振動子手段と同一の特性を
有する第２の振動子手段とから成り、第２の振動子手段
を、第１の振動子手段に近接して配置し、かつ音響的に
遮蔽したことを特徴とする超音波探触子により解決され
る。

第２振動子からの出力は、差動増幅器にそれぞれ入力さ
れる。この出力を伝えるケーブルにノイズが乗った場合
、第１振動子の出力はエコー信号＋ノイズを含み、第２
振動子の出力はノイズのみを含むことになる。これらの
出力信号を差動増幅すれば、ノイズは同相入力されるの
で除去される。

［実　施　例コ 以下、図面を参照して本発明に係る超音波探触子につい
て説明する。

まず、第２図を参照すると、ここには本発明に係る超音
波探触子が示されている。この超音波探触子は、一対の
第１の振動子Ａと第２の振動子Ｂから成り、第１の振動
子Ａは、圧電素子１と、これを上下に挟持する２つの電
極２および３とから成り、第２の振動子Ｂは、圧電素子
１４と、これを上下に挟持する電極１５．１６とから成
る。

これら振動子Ａ、　　Ｂは、ハウジング７の上下端近く
に位置するよう）１ウジング７内に収容されており、振
動子ＡおよびＢは振動子ＡおよびＢと７１ウジング７と
の間に設けられた第１絶縁層８および第２絶縁層２０に
よりそれぞれ／Ｘウジング７の側面より絶縁されている
。

第１振動子Ａの上方には、超音波を収束するための第ル
ンズ層４が取り付けられ、更に振動子Ａの下方には、振
動子Ａからの振動を吸収するための第１ダンピング層５
が設けられ、この第１ダンピング層５の外周には、振動
子Ａからの超音波ビーム出射方向に直交する方向に巻か
れた空心状の第１整合コイル６が埋設されている。第１
ダンピング層５および第１整合コイル６も第１絶縁層８
を介してハウジング７から絶縁されている。

第１振動子の上方電極２は、この電極２と７１ウジング
７にハンダ付けされたリード線１０、およびハウジング
７を介して第１ケーブル９のシールド線側に接続され、
他方の下方電極３は、この電極３にハンダ付けされたリ
ード線１０ａを介して第１ケーブル９の芯線に接続され
ている。

第２振動子Ｂの下方には、第ルンズ層４と同一特性の第
２レンズ層２１が取り付けられ、更に振動子Ｂの上方に
は、第２ダンピング層１２が設けられ、この第２ダンピ
ング層１２の外周には、空心状の第２整合コイル１３が
埋設されている。

第２ダンピング層１２および第２整合コイル１３も第２
絶縁層２０を介してノ１ウジング７から絶縁されている
。

第２振動子の下方電極１５は、この電極１５とハウジン
グ７にハンダ付けされたリード線１つ、およびハウジン
グ７を介して第２ケーブル１８のシールド線側に接続さ
れ、他方の上方電極１６は、この電極１６にハンダ付け
されたリード線１７を介して第２ケーブル１８の芯線に
接続されている。

ハウジング７の中央部、すなわち第１ダンピング層５と
第２ダンピング層１２との間には、絶縁層１１が介在さ
れ、第１振動子Ａと第２振動子Ｂ、第ルンズ層４と第２
レンズ層２１、第１ダンピング層５と第２ダンピング層
１２、第１絶縁層８と第２絶縁層２０、第１整合コイル
６と第２整合コイル１３とは、同一特性となるように材
料および形状が同一となっているので、絶縁層１１に対
してほぼ対称的であるが、第２レンズ層２１の下方に第
３のダンピング層２２が充填されている点が異なる。こ
の第３のダンピング層２２は、振動子Ａから発信された
超音波を吸収する材料から構成され、振動子Ｂを音響的
に遮断するようになっている。またこの第３のダンピン
グ層２２は、超音波反射材、例えば硬質プラスチック、
鉄等からも構成できる。

上記のように構成された超音波探触子の第１振動子Ａお
よび第２振動子Ｂは、上述のようにそれぞれ第１ケーブ
ル９および第２ケーブル１８に接続され、第３図に示す
ように第１ケーブル９および第２ケーブル１８を介して
、差動増幅器２４に接続されている。すなわち、第１ケ
ーブル９と第２ケーブル１８のシールド線は、共にアー
スされ、芯線は差動増幅器２４に接続されている。また
図示するように第１ケーブル９には、第１振動子駆動回
路２３が接続され、第１振動子Ａに高周波電圧を印加し
、第１振動子Ａの圧電素子を例えば７゜５ＭＨｚで振動
させ、第ルンズ層４を介して超音波を出射し、更に被検
体の組織からの反射エコーをこの第１振動子Ａで受信し
て電気信号に変換し、電気信号は第１ケーブル９を介し
て、差動増幅器２４へ入力される。このとき第２振動子
Ｂは、上記のように第１ダンピング層５、第２ダンピン
グ層１２、および第３ダンピング層２２により、第１振
動子Ａから音響的に遮断されているので、エコーによる
電圧は第２振動子には生じない。

このようなエコー信号受信時に、図示するように例えば
、ＣＣＤ駆動ラインｇから第１ケーブル９と第２ケーブ
ル】、８にノイズが誘導されたとすると、第１ケーブル
９からはエコー信号十ノイズが差動増幅器２４へ入力さ
れ、ケーブル１，８からはノイズのみが差動増幅器２４
へ入力されるので、同相であるノイズは除去されて、エ
コー信号のみが差動増幅器２４で増幅され、極めてＳ／
Ｎ比の良好なエコー信号が得られる。

次に、第４図を参照する。この図には、本発明に係る超
音波探触子の第２実施例が示されている。

この第２実施例は、実質的に第】、実施例と同じである
ので、同一部分についての図示および説明は省略し、そ
の相違点のみについて図示し、かつ説明することにする
。この第２実施例の／Ｘウジング２５は、上端部が開口
しているが、第２振動子Ｂ側の下端部は図示するように
閉じている。本例では、第１実施例と同じように振動子
ＡおよびＢの外側にレンズ層４および２】が設けられて
いる点は同じであるが、第２レンズ層２１と、ノ＼ウジ
ング２５の下端部との間は、気密または水密にシールさ
れ、内部に誘電物質２６が封入されている。

この第１実施例の作用は、第１実施例と同様であるが、
第１振動子Ａと第２振動子Ｂの微妙なインピーダンスの
差を誘電体の種類および瓜を変えることで調節できるた
め、第〕実施例の場合よりも更にＳ／Ｎ比にすぐれた超
音波探触子が得られる。

次に第５図を参照する。この図には、本発明に係る超音
波探触子の第３実施例が示されている。

この超音波探触子２７は図示するように細長いフレキシ
ブルシャフト２９の先端近くに僅かに離間されて並置さ
れた第１振動子Ａおよび第２振動子Ｂとから成り、これ
ら振動子ＡおよびＢは、第１および第２実施例の場合と
同じように特性がほぼ同一であり、フレキシブルシャフ
ト２９のまわりに回転自在になっている。これらの振動
子Ａ、　　Ｂとフレキシブルシャフト２９の組立体が体
腔内に挿入される挿入部２８（図では、径方向に拡大し
て示してあり、実際は図示した寸法よりも充分細い）中
に配置されている。

第１振動子Ａはケーブル（図示せず）を介して、振動子
駆動回路（図示せず）に接続され、かつまわりには超音
波伝達媒体３２、例えば流動パラフィンが充満されてお
り、外部とは超音波伝達物質から成る膜３３（例えば天
然ゴム）によって仕切られている。

第２振動子Ｂも、第１振動子Ａと同様にまわりには超音
波伝達媒体３２、例えば流動パラフィンが充満されてお
り、外界とは硬質プラスチック。

鉄等の超音波反射材から成る膜３４で仕切られている。

このように構成された超音波探触子では、振動子Ａより
発信され、被検体の組織から反射された超音波エコー信
号は、超音波伝達膜３３を通過し、次に超音波伝達媒体
３２を伝播し、第１振動子八に達する。一方圧音波反射
膜３４方向へ入射する超音波エコー信号は、この膜３４
で反射され、第２振動子Ｂには到達できない。このよう
に本実施例においても前記第１および第２実施例と同じ
ように第２振動子Ｂは、外界から音響的に遮断されてい
るので、第１および第２実施例と同じように作動する。

本実施例では、振動子Ｂのまわりを超音波伝達媒体３２
で満たしたが、超音波非伝達媒体、例えば空気で満たし
てもよく、この場合、膜３４は膜３３と同じ超音波伝達
媒体、例えば天然ゴムで構成してもよいし、これまでと
同じ超音波反射材で構成してもよい。

次に、第６図を参照する。この図には複数の超音波振動
子が環状に配置された電子ラジアル走査式超音波探触子
を示す。この超音波探触子では、これまでの実施例と同
じように超音波を発生する第１振動子Ａと、これと同一
特性であり超音波を発生しない第２振動子Ｂとが隣接し
て互いに対をなすように配置され、図示していないケー
ブルを介して差動増幅器に接続されている。これらの振
動子対は、第１振動子Ａと第２振動子Ｂとが交互に位置
するよう環状に連続して配置されている。

第１振動子Ａの外周には、超音波伝達材料、例えば天然
ゴムで構成された膜３６が形成され、第２振動子Ｂの外
周には、超音波反射材料、例えば硬質プラスチック、鉄
または超音波吸収材料、例えばエポキシ樹脂で構成され
た膜３４が設けられ、第２振動子Ｂに超音波エコーが入
射しないよう音響的に遮断している。

この超音波探触子では、一つの振動子対のうちの第１振
動子Ａがこれまで述べたように駆動されて、超音波を発
生し、かつ組織からの超音波エコーを受信する。このと
き第２振動子Ｂは外周の超音波反射または超音波吸収膜
３４により音響的に遮断されているので、超音波エコー
は受信しない。

このように第１振動子Ａおよび第２振動子Ｂは、これま
で述べた実施例と同じように作動し、エコー信号は図示
しない差動増幅器に差動入力される。

次に別の対の第１振動子、好ましくは、隣接する振動子
対のうちの第１振動子Ａが付勢され、同じように作動し
、超音波エコーを受信する。このように第１振動子が探
触子の全周に沿って次々に付勢され、すなわち順次走査
され、探触子のまわりで３６０＠の超音波エコー断層像
を得ることができる。

図示した実施例では、図面を簡単にするため、少ない数
の振動子しか示していないが実際には、もっと多数の振
動子が環状に並置され、超音波エコー断層像の良好な解
像度を得るようになっている。

［発明の効果］ 本発明によれば、同一特性の振動子対が、近接して配置
され、他方は音響的に遮断されているので、ノイズを同
相入力とする差動増幅が可能であり、かつ振動子の温度
変化および／または経年変化があっても双方の振動子間
のそれらの差は小さく、よって長期間にわたり常に良好
なＳ／Ｎ比で超音波エコー断層像が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、超音波振動子とその等価回路を示す図、 第２図は、本発明に係る超音波探触子の第１実施例を示
す断面図、 第３図は、第１図に示した超音波探触子と差動増幅器と
接続を示す略図、 第４図は、本発明に係る超音波探触子の第２実施例を示
す略断面図、 第５図は、本発明に係る超音波探触子の第３実施例を示
す略図、 第６図は、本発明の第４実施例である電子ラジアル走査
式超音波探触子を示す断面図である。 Ａ・・・・・・・・・第１振動子 Ｂ・・・・・・・・・第２振動子 ５・・・・・・・・・第１ダンピング層１２・・・・・
・第２ダンピング層 ２２・・・・・・第３ダンピング層 ２４・・・・・・差動増幅器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波を発信し、組織からの超音波反射エコーを
   受信する超音波探触子において、高電圧パルスの印加に
   より、超音波を発信し、かつ超音波反射エコーを受信す
   る第１の振動子手段と、該第１の振動子手段と同一の特
   性を有する第２の振動子手段とから成り、第２の振動子
   手段を、第１の振動子手段に近接して配置し、かつ音響
   的に遮蔽したことを特徴とする超音波探触子。