JPH03254739A - 超音波探触子及び超音波装置 - Google Patents
超音波探触子及び超音波装置Info
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- JPH03254739A JPH03254739A JP5475290A JP5475290A JPH03254739A JP H03254739 A JPH03254739 A JP H03254739A JP 5475290 A JP5475290 A JP 5475290A JP 5475290 A JP5475290 A JP 5475290A JP H03254739 A JPH03254739 A JP H03254739A
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- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 18
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 abstract description 22
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 1
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 2
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- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
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、超音波探触子に係り、特に、超音波装置にお
ける超音波探触子に関する。
ける超音波探触子に関する。
従来の超音波探触子は、両面に電極が設けられた圧電素
子からなる振動子があり、この振動子の主表面に音響整
合層を介して音響レンズが設けられでいる。
子からなる振動子があり、この振動子の主表面に音響整
合層を介して音響レンズが設けられでいる。
そして、前記振動子の背面には、その振動子の基台とし
ての機能をも有するバッキング材が設けられている。特
にバッキング材としたのは、前記振動子の背面から出る
音波が再び振動子面に戻ってこないように、超音波の減
衰の大きい材料を用いる必要があるからである。。
ての機能をも有するバッキング材が設けられている。特
にバッキング材としたのは、前記振動子の背面から出る
音波が再び振動子面に戻ってこないように、超音波の減
衰の大きい材料を用いる必要があるからである。。
従来のこのような超音波探触子は、前記バッキング材の
機能により超音波の減衰を大きくすることができること
から、該超音波の波形の持続時間が短く、その短い持続
時間に対応したパルス幅のパルスを形成することができ
る。そして、このようにパルス幅の小さなパルスを形成
できれば、画像形成において、分解能の高い超音波断層
像を得ることができる。
機能により超音波の減衰を大きくすることができること
から、該超音波の波形の持続時間が短く、その短い持続
時間に対応したパルス幅のパルスを形成することができ
る。そして、このようにパルス幅の小さなパルスを形成
できれば、画像形成において、分解能の高い超音波断層
像を得ることができる。
しかしながら、近年になって、血流からの超音波の反射
は血流の速さに応じて周波数が偏移するというドプラ効
果を利用して、血流速度を計測し、この血流速度に基づ
いて血流速像を得る場合がある。
は血流の速さに応じて周波数が偏移するというドプラ効
果を利用して、血流速度を計測し、この血流速度に基づ
いて血流速像を得る場合がある。
この場合において、前記血流速度を正確に計測するため
には、前記周波数の偏移をしやすくするため前記振動子
からの超音波の振動の持続時間がある程度長いほうが好
ましくなる。
には、前記周波数の偏移をしやすくするため前記振動子
からの超音波の振動の持続時間がある程度長いほうが好
ましくなる。
それ故１本発明は、このような事情に基づいてなされた
ものであり、その目的とするところは。
ものであり、その目的とするところは。
血流速度を計測し、この血流速度に基づいて血流速像を
得るに好適な超音波探触子を提供するにある。
得るに好適な超音波探触子を提供するにある。
このような目的を達成するため、本発明は、基本的には
、振動子の背面にバッキング材が設けられた超音波探触
子において、前記振動子とバッキング材との間に少なく
とも一層からなる介在層を設け、この介在層は、その音
響インピーダンスが前記バッキング材の音響インピーダ
ンスよりも小さいものからなるとともに、その層厚が前
記振動子から発生する超音波の波長の１／４となってい
ることを特徴としたものである。
、振動子の背面にバッキング材が設けられた超音波探触
子において、前記振動子とバッキング材との間に少なく
とも一層からなる介在層を設け、この介在層は、その音
響インピーダンスが前記バッキング材の音響インピーダ
ンスよりも小さいものからなるとともに、その層厚が前
記振動子から発生する超音波の波長の１／４となってい
ることを特徴としたものである。
このように構成した超音波探触子は、その振動子がバッ
キング材を基台としていることから、該振動子から発生
する超音波は、従来のようにその減衰が大きなものとな
る。しかし、前記振動子とバッキング材との間には、前
記バッキング材の音響インピーダンスよりも小さい音響
インピーダンスを有する介在層が介在されていることか
ら、前記振動子の背面から発生する超音波は、その大部
分が前記バッキング材側へ伝播されるが、その−部は前
記介在層とバッキング材との境界部で反射され前記振動
子側へ伝播される。この場合、前記介在層の層厚は、前
記振動子から発生する超音波の波長の１／４となってい
る。このことは、前記振動子の背面からの超音波が前記
介在層とバッキング材との境界部で反射した反射波が再
び戻ってくるまで前記超音波の波長の１／２の位相差が
生じることになるものであり、前記振動子自体の発生す
る超音波と同期がとれることとなる。そして、前記振動
子自体の発生する超音波に前記反射波を加えた分だけ減
衰が小さく、すなわち超音波波形の持続の長いものが得
られることになる。
キング材を基台としていることから、該振動子から発生
する超音波は、従来のようにその減衰が大きなものとな
る。しかし、前記振動子とバッキング材との間には、前
記バッキング材の音響インピーダンスよりも小さい音響
インピーダンスを有する介在層が介在されていることか
ら、前記振動子の背面から発生する超音波は、その大部
分が前記バッキング材側へ伝播されるが、その−部は前
記介在層とバッキング材との境界部で反射され前記振動
子側へ伝播される。この場合、前記介在層の層厚は、前
記振動子から発生する超音波の波長の１／４となってい
る。このことは、前記振動子の背面からの超音波が前記
介在層とバッキング材との境界部で反射した反射波が再
び戻ってくるまで前記超音波の波長の１／２の位相差が
生じることになるものであり、前記振動子自体の発生す
る超音波と同期がとれることとなる。そして、前記振動
子自体の発生する超音波に前記反射波を加えた分だけ減
衰が小さく、すなわち超音波波形の持続の長いものが得
られることになる。
このようなことから、前記バッキング材の機能を損なわ
ずそのまま維持させた状態で、血流速度を計測し、この
血流速度に基づいて血流速像を得るに好適な超音波探触
子を提供することができるようになる。
ずそのまま維持させた状態で、血流速度を計測し、この
血流速度に基づいて血流速像を得るに好適な超音波探触
子を提供することができるようになる。
第１図は１本発明による超音波探触子の一実施例による
一部破断斜視図である。
一部破断斜視図である。
同図において、両面に電極が設けられた圧電素子１があ
る。この圧電素子１は、前記各電極に電圧を印加するこ
とにより超音波を発生させる振動子となっている。前記
圧電素子１はその背面においてバッキング材２により支
持され、このバッキング材２は、前記圧電素子１の基台
としての機能をも有するとともに、前記圧電素子１の背
面から出る超音波が再び前記圧電素子１の面に戻ってこ
ないように設けられている。このようなことから前記バ
ッキング材２は、例えばフェライトゴム又はタングステ
ン粉末をたとえば７０重量％の割合でエポキシ樹脂に混
入したもの等から構成されている。そして、このように
して構成された前記バッキング材２の音響インピーダン
スは６〜７×１０’ｋｇ／ ｒｒ？ ・ｓｅｅとなって
いる。
る。この圧電素子１は、前記各電極に電圧を印加するこ
とにより超音波を発生させる振動子となっている。前記
圧電素子１はその背面においてバッキング材２により支
持され、このバッキング材２は、前記圧電素子１の基台
としての機能をも有するとともに、前記圧電素子１の背
面から出る超音波が再び前記圧電素子１の面に戻ってこ
ないように設けられている。このようなことから前記バ
ッキング材２は、例えばフェライトゴム又はタングステ
ン粉末をたとえば７０重量％の割合でエポキシ樹脂に混
入したもの等から構成されている。そして、このように
して構成された前記バッキング材２の音響インピーダン
スは６〜７×１０’ｋｇ／ ｒｒ？ ・ｓｅｅとなって
いる。
さらに、前記圧電素子１とバッキング材２との間には１
本発明の特徴であり後述で明らかにする介在層３が介在
されている。
本発明の特徴であり後述で明らかにする介在層３が介在
されている。
一方、前記圧電素子１の主表面には、音響整合層４が設
けられている。この音響整合層４は、前記圧電素子１の
音響インピーダンスが生体の音響インピーダンスよりも
著しく大きいため、これを整合して、前記圧電素子１の
振動が効率よく生体に伝播できるようにするためのもの
である。本実施例では、前記音響整合層４は二層構造と
なっており、これにより、より広帯域の超音波を通過さ
せることができるようになっている。
けられている。この音響整合層４は、前記圧電素子１の
音響インピーダンスが生体の音響インピーダンスよりも
著しく大きいため、これを整合して、前記圧電素子１の
振動が効率よく生体に伝播できるようにするためのもの
である。本実施例では、前記音響整合層４は二層構造と
なっており、これにより、より広帯域の超音波を通過さ
せることができるようになっている。
さらに、前記音響整合層４の上面には、音響レンズ５が
設けられている。この音響レンズ５は、前記圧電素子ｌ
からの超音波ビームを収束させるためのものである。
設けられている。この音響レンズ５は、前記圧電素子ｌ
からの超音波ビームを収束させるためのものである。
このような構成において、前記介在層３を詳細に説明す
る。この介在層３は、例えばポリウレタン樹脂からなり
、その音響インピーダンスは、２Ｘ Ｉ Ｏ’〜３ Ｘ
１０’ｋｇ／ ｍ ・ｓｅｅ、音速は、２０００ｍ／
ｓｅｃの特性を有している。
る。この介在層３は、例えばポリウレタン樹脂からなり
、その音響インピーダンスは、２Ｘ Ｉ Ｏ’〜３ Ｘ
１０’ｋｇ／ ｍ ・ｓｅｅ、音速は、２０００ｍ／
ｓｅｃの特性を有している。
そして、前記介在層３の層厚は、前記圧電素子１から発
生する超音波の波長の１／４に相当するように設定され
ている。例えば、超音波周波数が３．５ＭＨｚの場合、
前記層厚は１４３μ麿に設定される。
生する超音波の波長の１／４に相当するように設定され
ている。例えば、超音波周波数が３．５ＭＨｚの場合、
前記層厚は１４３μ麿に設定される。
このように構成した超音波探触子において、第２図に示
すように、Ｚｏを前記圧電素子１の音響インピーダンス
、Ｚｌを前記介在層３の音響インピーダンス、Ｚ２を前
記バッキング材２の音響インピーダンスとする。この場
合、前記圧電素子１の背面の音響インピーダンスＺｅは
周知のように次式（１）で表すことができる。なお、こ
の場合において、Ｌは前記介在層３の層厚とする。
すように、Ｚｏを前記圧電素子１の音響インピーダンス
、Ｚｌを前記介在層３の音響インピーダンス、Ｚ２を前
記バッキング材２の音響インピーダンスとする。この場
合、前記圧電素子１の背面の音響インピーダンスＺｅは
周知のように次式（１）で表すことができる。なお、こ
の場合において、Ｌは前記介在層３の層厚とする。
Ｚ２ｃｏｓ（：２π／λ）Ｌ＋ｊＺ、５ｉｎ（２７Ｃ／
λ）しこの式（１）において、Ｌ＝λ／４からこれを代
入すると次式（２）を得る。
λ）しこの式（１）において、Ｌ＝λ／４からこれを代
入すると次式（２）を得る。
Ｚｅ＝ Ｚ□”／ Ｚｚ−（２）
この式（２）に、たとえば、Ｚ工＝ ２ Ｘ １０’ｋ
ｇ／ ｒｄ ・ｓｅｃ、 Ｚ２＝ ７ Ｘ １０’ｋｇ
／ｍ ・ｓｅｅを代入した場合、 Ｚｅ＝ ０ 、 ６ Ｘ １０’ｋｇ／ ｒｒ？ ・ｓ
ｅｅとなる。
ｇ／ ｒｄ ・ｓｅｃ、 Ｚ２＝ ７ Ｘ １０’ｋｇ
／ｍ ・ｓｅｅを代入した場合、 Ｚｅ＝ ０ 、 ６ Ｘ １０’ｋｇ／ ｒｒ？ ・ｓ
ｅｅとなる。
このことは、前記介在層３を介在させても前記圧電素子
３の背面の音響インピーダンスが大きくならス前記バッ
キング材２としての機能が損なわれないことを示してい
る。
３の背面の音響インピーダンスが大きくならス前記バッ
キング材２としての機能が損なわれないことを示してい
る。
このようなことから、本実施例によれば１、その圧電素
子１がバッキング材２を基台としていることから、該圧
電素子１から発生する超音波は、第３図（ａ）に示すよ
うに、従来のようにその減衰が大きなものとなる。なお
、第３図（ａ）に示す波形は第２図に示すａの波に対応
させている。しかし、前記圧電素子１とバッキング材２
との間には、前記バッキング材２の音響インピーダンス
よりも小さい音響インピーダンスを有する介在層３が介
在されていることから、前記圧電素子上の背面から発生
する超音波は、その大部分が前記バッキング材２側へ伝
播されるが、その一部は、第３図（ｂ）に示すように、
前記介在層３とバッキング材２との境界部で反射され前
記圧電素子１側へ伝播される。なお、第３図（ｂ）に示
す波形は第２図に示すｂの波に対応させている。この場
合。
子１がバッキング材２を基台としていることから、該圧
電素子１から発生する超音波は、第３図（ａ）に示すよ
うに、従来のようにその減衰が大きなものとなる。なお
、第３図（ａ）に示す波形は第２図に示すａの波に対応
させている。しかし、前記圧電素子１とバッキング材２
との間には、前記バッキング材２の音響インピーダンス
よりも小さい音響インピーダンスを有する介在層３が介
在されていることから、前記圧電素子上の背面から発生
する超音波は、その大部分が前記バッキング材２側へ伝
播されるが、その一部は、第３図（ｂ）に示すように、
前記介在層３とバッキング材２との境界部で反射され前
記圧電素子１側へ伝播される。なお、第３図（ｂ）に示
す波形は第２図に示すｂの波に対応させている。この場
合。
前記介在層３の層厚は、前記圧電素子１から発生する超
音波の波長の１／４となっている。このことは、前記圧
電素子１の背面からの超音波が前記介在層３とバッキン
グ材２との境界部で反射した反射波が再び戻ってくるま
で前記超音波の波長の↓／２の位相差が生じることにな
るものであり、第３図（ｃ）に示すように、前記圧電素
子ｌ自体の発生する超音波と同期がとれることとなる。
音波の波長の１／４となっている。このことは、前記圧
電素子１の背面からの超音波が前記介在層３とバッキン
グ材２との境界部で反射した反射波が再び戻ってくるま
で前記超音波の波長の↓／２の位相差が生じることにな
るものであり、第３図（ｃ）に示すように、前記圧電素
子ｌ自体の発生する超音波と同期がとれることとなる。
そして、前記圧電素子１自体の発生する超音波に前記反
射波を加えた分だけ減衰が小さく、すなわち超音波の振
動の持続の長いものが得られることになる。
射波を加えた分だけ減衰が小さく、すなわち超音波の振
動の持続の長いものが得られることになる。
このようなことから、前記バッキング材３の機能を損な
わずそのまま維持させた状態で、血流速度を計測し、こ
の血流速度に基づいて血流速像を得るに好適な超音波探
触子を提供することができるようになる。
わずそのまま維持させた状態で、血流速度を計測し、こ
の血流速度に基づいて血流速像を得るに好適な超音波探
触子を提供することができるようになる。
上述した実施例では、前記介在層３の材料として例えば
ポリウレタン樹脂を選定したものであるが、これに限定
されるものではなく、前記バッキング材２の音響インピ
ーダンスよりも小さな音響インピーダンスを有する材料
であればよいことはもちろんである。
ポリウレタン樹脂を選定したものであるが、これに限定
されるものではなく、前記バッキング材２の音響インピ
ーダンスよりも小さな音響インピーダンスを有する材料
であればよいことはもちろんである。
さらに、前記介在層３は、−層として介在させているも
のであるが、−層に限定されるものではなく、多層とし
てもよいことはいうまでもない。
のであるが、−層に限定されるものではなく、多層とし
てもよいことはいうまでもない。
以上説明したことから明らかなように１本発明による超
音波探触子によれば、血流速度を計測し、この血流速度
に基づいて血流速像を得るに好適なものとすることがで
きる。
音波探触子によれば、血流速度を計測し、この血流速度
に基づいて血流速像を得るに好適なものとすることがで
きる。
第１図は、本発明による超音波探触子の一実施例を示す
一部破断斜視図、 第２図は、本発明による超音波探触子における圧電素子
の背面の音響インピーダンスを考察するための説明図、 第３図は、本発明による超音波探触子の効果を説明する
ための説明図である。 図中、１・・・圧電素子、２・・・バッキング材、３・
・・介在層、４・・・音響整合層、５・・・音響レンズ
。
一部破断斜視図、 第２図は、本発明による超音波探触子における圧電素子
の背面の音響インピーダンスを考察するための説明図、 第３図は、本発明による超音波探触子の効果を説明する
ための説明図である。 図中、１・・・圧電素子、２・・・バッキング材、３・
・・介在層、４・・・音響整合層、５・・・音響レンズ
。
Claims (1)
- 振動子の背面にバッキング材が設けられた超音波探触子
において、前記振動子とバッキング材との間に少なくと
も一層からなる介在層を設け、この介在層は、その音響
インピーダンスが前記バッキング材の音響インピーダン
スよりも小さいものからなるとともに、その層厚が前記
振動子から発生する超音波の波長の１／４となっている
ことを特徴とした超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2054752A JP3009423B2 (ja) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | 超音波探触子及び超音波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2054752A JP3009423B2 (ja) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | 超音波探触子及び超音波装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03254739A true JPH03254739A (ja) | 1991-11-13 |
| JP3009423B2 JP3009423B2 (ja) | 2000-02-14 |
Family
ID=12979504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2054752A Expired - Lifetime JP3009423B2 (ja) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | 超音波探触子及び超音波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3009423B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002336258A (ja) * | 2001-05-14 | 2002-11-26 | Hitachi Medical Corp | 超音波探触子 |
| JP2011152303A (ja) * | 2010-01-28 | 2011-08-11 | Toshiba Corp | 超音波トランスデューサ、超音波プローブ、超音波トランスデューサの製造方法 |
| JP2013519328A (ja) * | 2010-03-15 | 2013-05-23 | ヒューマンスキャン カンパニー リミテッド | 後面音響整合層を利用した超音波プローブ |
-
1990
- 1990-03-05 JP JP2054752A patent/JP3009423B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002336258A (ja) * | 2001-05-14 | 2002-11-26 | Hitachi Medical Corp | 超音波探触子 |
| JP2011152303A (ja) * | 2010-01-28 | 2011-08-11 | Toshiba Corp | 超音波トランスデューサ、超音波プローブ、超音波トランスデューサの製造方法 |
| US8604671B2 (en) | 2010-01-28 | 2013-12-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ultrasound transducer, ultrasound probe, and a method for manufacturing ultrasound transducers |
| JP2013519328A (ja) * | 2010-03-15 | 2013-05-23 | ヒューマンスキャン カンパニー リミテッド | 後面音響整合層を利用した超音波プローブ |
| US9091636B2 (en) | 2010-03-15 | 2015-07-28 | Humanscan Co., Ltd. | Ultrasonic probe using rear-side acoustic matching layer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3009423B2 (ja) | 2000-02-14 |
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