JPH0332652A

JPH0332652A - 超音波探触子

Info

Publication number: JPH0332652A
Application number: JP1169291A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Saito; 孝悦斉藤; Yasushi Koishihara; 靖小石原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-06-29
Filing date: 1989-06-29
Publication date: 1991-02-13

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、超音波の送受波によって被検体内の検査、診
断を行うための医用超音波診断装置に用いられる超音波
探触子に関するものである。

従来の技術最近、超音波の送受波を司る超音波探触子と被検体（生
体）との間に、超音波伝搬媒体を用いた検査、診断方式
が医用超音波診断装置などの分野で盛んに利用されるよ
うになってきた。

従来、この超音波伝搬媒体を用いた超音波探触子として
、例えば、特開昭５８−７２３１号公報、あるいは特開
昭６１−２８０８４７号公報に記載されているような構
成が知られている。

以下、図面を参照しながら従来の超音波伝搬媒体を用い
た超音波探触子について説明する。

第１０図は従来の超音波探触子の一例を示す断面図であ
る。第１０図において、１０１は凸面状に配列された振
動子アレイ、１０２は振動子アレイ１０１の前面に設け
られた音響整合層、１０３は音響整合Ｎ１１ｏ２の前面
に設けられたシリコーンゴムからなる超音波伝搬媒体、
１０４と１０５は振動子アレイ１０１と超音波診断装置
本体（図示省略）を接続するリード線とケーブルである
。１０６は被検体（生体）、１０７は送信超音波、１０
８は受信超音波、１０９は超音波伝搬媒体１０３の仮想
原点、１１０は振動子アレイ１０１０曲率中心、１１１
は被検領域を示している。

次に、上記従来例の動作について説明する。

超音波伝搬媒体１０３を被検体１０６に当て、振動子ア
レイ１０１のある群を超音波診断装置本体からケーブル
１０５、リード線１０４を通して送出したパルス、ある
いはＣＷ電圧の印加により同時に駆動し、それらの群を
少しずつ移動して走査するように電子スイッチ（図示省
略）により制御する。このようにして駆動された振動子
アレイ１０１から放射される超音波は音響整合層１０２
、超音波伝搬媒体１０３を通って被検体１０６に伝搬さ
れる。被検体１０６内で反射された超音波は、超音波伝
搬媒体１０３、音響整合層１０２を通って振動子アレイ
１０１により受波されて電気信号として取り出され、リ
ード線１０４、ケーブル１０５を通して超音波診断装置
本体に送られて信号処理されることにより、表示装置に
超音波断層像として表示される。ここで、振動子アレイ
１０１と音響整合層１０２の前面に設けられた超音波伝
搬媒体１０３は、凸面状に配列された振動子アレイ１０
１を被検体、例えば生体１０６に平面接触可能とすると
共に、超音波の走査角の拡大、すなわち、被検体領域を
大きくすることができる。そして、振動子アレイ１０１
から送信される超音波１０７は生体１０６より遅い音速
の超音波伝搬媒体１０３を使用しているため偏向され、
生体１０６内を矢印１０７のように進行し、生体１０６
内で矢印１０Ｂのように反射し、同一振動子アレイ１０
１で受信される。

この超音波探触子における生体１０６内の超音波信号の
走査領域１１１は、点１０９を中心とする円弧状の領域
となる。これは超音波伝搬媒体１０３と生体１０６との
音速の差によるものである。

この超音波伝搬媒体１０３には、生体１０６の音響イン
ピータンス約１．ｅｓｘｌｏ　ｇ／ｃｊ−ｓに近く、音
速が生体１０６の音速約１００ｍ／ｓより遅いシリコー
ンゴム（音速約１０００　ｍ　／　ｓ　）などの材料を
使用している。したがって、上記のように被検領域を拡
大することができることと、生体１０６との接触面を平
坦にできるため、密着性が良く、操作が容易であるとい
う利点を有している。

第１１図は従来の超音波探触子の他の例を示す断面図で
ある。第１１図においては、２０１は筐体。

２０２は筐体２０１内の前面側に配置された超音波断層
像用振動子アレイであり、多数の細長い板状の振動子エ
レメントが直線上に配列されている。

２０３は超音波断層像用振動子アレイ２０２の前面に設
けられた音響整合層、２０４は音響整合層２０３の前面
に設けられた音響レンズ、２０５は超音波断層像用振動
子アレイ２０２の背面に設けられた背面負荷材、２０６
は超音波断層像用振動子アレイ２０２に接続されたリー
ド線、２０７は筐体２０１内の前面側で超音波断層像用
振動子アレイ２０２に隣接して設けられた小型の筐体、
２０８は筐体２０７内で凸面状に配列されたドツプラ用
振動子アレイであり、その超音波送受波面が超音波断層
像用振動子アレイ２０２の超音波送受波面に対し、鋭角
となるように傾斜されている。２０９はドツプラ用振動
子アレイ２０８の前面に封入されたシリコーンオイルな
どからなる超音波伝搬媒体、２１０はドツプラ用振動子
アレイ２０８の背面に設けられた背面負荷材、２１１は
ドツプラ用振動子アレイ２０８に接続されたリード線で
ある。２１２は被検体（生体）である。

次に、上記従来例の動作について説明する。

超音波断層像用振動子アレイ２０３側では、上記従来例
と同様に超音波の送受波を行うことにより超音波断層像
を得ることができる。一方、ドツプラ用振動子アレイ２
０８側では、超音波診断装置本体からリード線２１１を
通して送られてきたパルス、あるいはＣＷ雷電圧印加さ
れることにより、超音波を発生し、この超音波は超音波
伝搬媒体２０９を通り、生体２１２内に伝搬される。生
体２１２内で反射された超音波は、超音波伝搬媒体２０
９を通ってドツプラ用振動子アレイ２０８により受波さ
れて電気信号として取り出され、リード線２１１を通し
て超音波診断装置本体に送られて信号処理されることに
より、血流による超音波ドツプラ信号の抽出が行われる
。このとき、ドツプラ用振動子アレイ２０８は上記のよ
うに超音波断層像の断面内の血流による超音波ドツプラ
信号を抽出するためのものであり、超音波ビームの方向
は送受波に関与する各振動子エレメントを選択すること
により任意の傾斜角度に変えることができる。

このように超音波断層像用振動子アレイ２０２とドツプ
ラ用振動子アレイ２０８が一体に設けられた超音波探触
子を用いることにより、両者を片手で操作することがで
き、取扱いが容易であり、しかも、円振動子アレイ２０
２．２０８が上記のような位置関係に配置されているの
で、ドツプラ用振動子アレイ２０８によって血流による
超音波ドツプラ信号を確実に抽出することができるなど
の利点を有している。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記従来例の内、前者の構成では、超音
波伝搬媒体１０３として用いているシリコーンゴムの音
速の温度係数が約−３ｍ／ｓｅｃ／’Ｃの値を有してお
り、このシリコーンゴムは、生体１０６と接触させて使
用した場合、接触直後と、ある程度時間が経過した後で
は、シリコーンゴム自身の温度が変化するため、音速も
温度に対応して変化してくる。例えば、温度が２０〜４
０度変化すると仮定すると、シリコーンゴムの音速は、
１０００〜９４０　ｍ　／　ｓｅｃまで変化する。した
がって、温度が変化することにより、超音波ビームの放
射方向も変化してくる。このため、断層像に歪みが生じ
、精度の良い断層像が得られないと共に、断層像におけ
る長さや面積などの計測の精度も低下するなどの課題を
有している。

一方、後者の構成では、ドツプラ用振動子アレイ２０８
の前面に超音波伝搬媒体２０９として封入しているシリ
コーンオイルの音速は約１２５０ｍ／ｓｅｃ　（２０℃
）であり、温度係数は約−３〜３．８ｍ５ｅＣ／℃の値
を有しており、上記従来例と同様に温度の変化により音
速が変化して超音波ビームの方向が変化する。このため
、超音波ビームの方向、すなわち角度が変化することに
なり、表示している断層像の血管内に入射する超音波ビ
ームの角度も変化し、正確な位置に設定して測定するこ
とができなくなる。したがって、ドツプラ信号を精度よ
く受信することができなくなり、血流速の測定の誤差が
大きくなるなどの課題を有している。

本発明は、以上のような従来技術の課題を解決するもの
で、超音波伝搬媒体と被検体との間での多重反射を小さ
くすることができ、また、温度の変化に対し、超音波ビ
ームの放射方向が変化するのを防止することができ、し
たがって、超音波断層像用超音波送受波部においては、
断層像の歪みをなくし、正確に断層像を表示し、断層像
の長さ、面積などを精度よく計測することができ、また
、ドツプラ用超音波送受波部においては、断層像内の正
確な位置で測定し、精度の高いドツプラ信号を抽出する
ことができるようにした超音波探触子を提供することを
目的とするものである。

課題を解決するための手段上記目的を達成するための本発明の技術的解決手段は、
超音波送受波部と被検体との間に被検体の音響インピー
ダンスに近い値を有し、かつ音速の温度係数が小さい液
体からなる超音波伝搬媒体を設けたものである。

そして、上記超音波伝搬媒体である液体が水と水以外の
水溶性物質を混合したものであり、または、水と脂肪族
系有機物を混合したものであり、この脂肪族系有機物と
して、１−３ブタンジオール、エチレングリコール、ジ
エチレングリコール、ヘキシレングリコールなどのグリ
コール類を用いることができる。

また、上記超音波送受波部が被検体内の超音波断層像用
であり、超音波伝搬媒体の音速の温度係数が±０．８４
　ｍ　／　ｓｅｃ　／　’Ｃ以内であり、また、超音波
送受波部が被検体内の超音波断層像用とドツプラ信号を
抽出するためのドツプラ用を有し、少なくとも上記ドツ
プラ用超音波送受波部と被検体との間に超音波伝搬媒体
を設け、このドツプラ用超音波送受波部側の超音波伝搬
媒体の音速の温度係数が−２３〜＋１３　ｍ／ｓｅｃ／
　”Ｃの範囲内であるのが好ましい。

作用本発明は、上記のように超音波送受波部と被検体との間
に設けた超音波伝搬媒体に音響インピーダンスが被検体
に近い値を有し、かつ音速の温度係数が小さい値を有す
る液体を用いているので、温度変化しても、超音波伝搬
媒体と被検体との間での多重反射を小さくすることがで
き、また、超音波ビームの放射方向が変化するのを防止
することができる。

実施例以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。

まず、本発明の第１の実施例について説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における超音波探触子を
示す断面図である。第１図において、１は凸面状に配列
され、超音波を送受波する振動子アレイ、２は振動子ア
レイ１の前面に設けられ、超音波を能率よく伝達する音
響整合層であり、単層、あるいは複層に構成されている
。３は音響整合層２の前面に設けられ、音波を集束する
音響レンズであり、シリコーンゴムなどから形成されて
いる。４は音響レンズ３の前面に設けられた超音波伝搬
媒体であり、この超音波伝搬媒体４は液体、例えば水と
水以外の水溶性物質を混合した液体が用いられ、高分子
膜からなる袋体６に封入されている。この高分子膜はブ
タジェンゴム、シリコーンゴムなどの合成ゴム、天然ゴ
ム、ポリエチレン、エチレン、酢酸ビニル共重合体（Ｅ
ＶＡ）など、被検体Ｔの音響インピーダンスに近い値を
有スる材料により形成されている。６は振動子アレイ１
と超音波診断装置本体（図示省略）を接続するリード線
である。なお、振動子アレイ１の背面には必要に応じて
背面負荷材が設けられる。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

超音波伝搬媒体４を封入した高分子膜製の袋体６を超音
波エコーゲル等を介して被検体７に当て、通常のリニア
電子走査型と同様に振動子アレイ１のある群を超音波診
断装置本体からケーブル（図示省略）、リード線６を通
して送出したパルス、あるいはＣＷ電圧の印加により同
時に駆動し、それらの群を少しずつ移動して走査するよ
うに電子スイッチ（図示省略）により制御する。このよ
うにして駆動された振動子アレイ１かも放射される超音
波は音響整合層２、音響レンズ３、超音波伝搬媒体４を
通って被検体（生体）７に伝搬される。

被検体７内で反射された反射波は、超音波伝搬媒体４、
音響レンズ３、音響整合層２を通って振動子アレイ１に
より受波されて電気信号として取り出され、リード線６
、ケーブルを介して超音波診断装置本体に送られて信号
処理され、表示装置に超音波断層像として表示される。

上記超音波伝搬媒体４である水と水以外の水溶性物質を
混合した液体として、水に１−３ブタンジオールを重量
比で２２％混合した場合、この液体の音響インピーダン
スは１．６３　ＭＲａｙｌｓ　、音速は２０”Ｃで１６
２９ｍ／ｓｅｃであり、被検体７の音響インピーダンス
値１．５４〜１．６５　ＭＲａｙｌｓとほぼ同じ値とな
る。また、診断するときの環境条件を２０〜４０℃とし
て考慮した場合の音速の温度係数ΔＶ／ΔＴは−０，１
３ｍ／ｓｅｃ／　’ｃとなり、温度による音速の変化は
、従来のシリコーンゴムの−３ｍ　／ｓｅｃ　／　”Ｃ
と比べても極めて小さい値となっている。

第２図は水と１−３ブタンジオールの混合比を変えたと
きの温度による音速の変化を示している。

第２図から明らかなように水と１−３ブタンジオールの
混合比がある値で音速の変化が小さくなることを確認す
ることができる。また、第３図は水と１−３ブタンジオ
ールの混合比と音速の温度係数の関係を示したものであ
り、１−３ブタンジオールを約２２重量％混合した場合
には音速の温度係数がＯｍ　／　ｓｅｃ　／　℃に近い
値（実測では一〇、１３ｍ　／　ｓｅｃ　／　”Ｃ）と
なっていることがわかる。

第４図は音速の変化に対する超音波ビームの進行方向の
変化を説明するための図である。第４図に示すように振
動子アレイ１が法線に対し、ある角度θ１で超音波ビー
ム８を放射すると、この超音波ビーム８は上記のように
超音波伝搬媒体４、高分子膜からなる袋体５等を通して
被検体７に放射される。したがって被検体７に入射する
角度θ３は次の（１）式のようになる。

ｓｉｎθ３　＝　Ｓｉｎ”　（ｖ　３　・ｓｉｎθ１　
／　ｖ　ｔ　）　　・−・（１）ここでは高分子膜は薄
いため、これをほとんど無視することができる。すなわ
ち、超音波ビーム８の方向は超音波伝搬媒体４と被検体
７の音速によって決まることになる。ここで、超音波伝
搬媒体４と被検体７の境界からある深さＰまでをＣとし
、振動子アレイ１から被検体Ｔ内のある深さＰにおける
横方向の距離なりとすると、ＣおよびＤは次の（２）、
（３）式のようになる。

Ｃ＝　（Ｄ　−Ａ−ｔａｎθ１　）　／　ｔａｎθ３・
・・・・・（２）Ｄ＝ＡＩＩｔａｎθｌ＋Ｃ＠ｔａｎθ
３　　　　−−（３）以上より被検体７内のある位置に
超音波ビーム８を効率よく正確に放射するためには、超
音波伝搬媒体４の音響インピーダンスが被検体７に近い
値であり、かつ音速の変化が小さいことが必要であるこ
とがわかる。例えば、温度が２０〜４０℃変化する場合
、１００１１１の深さにおいてＣ１Ｄが１ｕ以内、すな
わちプラスマイナス１％以内の精度に断層像を表示する
とすれば、超音波伝搬媒体４の音速の温度係数は約プラ
スマイナス０．８４ｍ／　ｓｅｃ　／　’Ｃ以内の特性
を有したものが必要となる。

従来例のシリコーンゴム（音速は２０℃で約１０３０　
ｍ／　ｓｅｅ　）の温度係数は、−３，５ｍ／　ｓｅｅ
　／　”Ｃの値を有しており、これを超音波伝搬媒体４
として使用した場合、ｃ＝１ｏｏ１ｉｔの深さで２０〜
４０°Ｃの温度変化に対してＣは７．８１ｍ（Ｄ＝６０
１ｍの場合）、Ｄは２１．７５１＋ｍ　（Ｃｊ　＝　１
ｏｏｓｎの場合）となり（ここで、Ａ＝１ｏ１ｍ、θ１
＝３ｄとしている）、極めて大きな誤差となって断層像
が表示されることになる。したがって、断層像に歪みが
生じて正確な診断ができなくなる。一方、本実施例の超
音波伝搬媒体４の材料、例えば水に１−３ブタンジオー
ルを約２２重量％混合した液体を用いた場合には、θ１
の角度３０″から超音波ビーム８を放射し、２０〜４０
’Ｃの温度変化があった場合、被検体７内の深さ１００
ｍにおける深さ方向の変化ΔＣと横方向の変化ΔＤは、
それぞれ０．２１１１１（０，２１％）とｏ、１１ｍ（
０，１１％）となり、はとんど変化しないことになる。

したがって、正確な断層像を表示することができ、精度
のよい計測を行うことができる。また、第２図、第３図
から明らかなように水と１−３ブタンジオールを混合し
た液体の音速の温度係数が±０．８４　ｍ　／　ｓｅｃ
　／　”Ｃ以内である混合比率は、１６〜２９重量％の
範囲であり、この範囲内で、しかも、音響インピーダン
スが被検体に近い値を有する液体を超音波伝搬媒体４と
して用いると、上記のように温度変化しても、超音波ビ
ーム８の放射方向が変化するのを防止することができる
と共に、超音波伝搬媒体４と被検体７との間での多重反
射を小さくすることができ、したがって、断層像の精度
を±１％以内にすることができ、正確な断層像の表示が
可能となると共に、精度のよい計測も可能となり、正確
に診断することができることになる。

ｋお、上記実施例では、超音波伝搬媒体４として、水と
１−３ブタンジオールを混合した液体について説明した
が、この外、第６図からも明らかなように、水と脂肪族
系有機物、例えば、エチレングリコール（Ｉ）　、ジエ
チレングリコール（川、ヘキシレングリコール（１）な
どのグリコール類であっても良い。また、水の音速の温
度係数は、唯一プラスの値を有しており、他のほとんど
の物質はマイナスの傾向になっている。したがって、水
と水以外の水溶性物質を混合させることにより、ある混
台地で音速の温度係数が小さくなるところを見い出すこ
とができる。水と混合させるのは水溶性のあるものであ
ればいかなる物質でも良いが、音響インピーダンスが被
検体７に近い値であることおよび被検体７に対して無害
であることが必要であることから、これらの条件を満た
す水との混合液体であればいかなる物質でも良い。

なお、上記実施例にあっては、扇形状に走査する一方式
として振動子アレイ１を凸面状にしたいわゆるコンベッ
クス型に構成した場合について説明したが、この外、メ
カニカルに扇形状に走査するいわゆるメカニカルセクタ
型および電子セクタ型探触子などに構成し、上記のよう
な超音波伝搬媒体４を用いても同様の効果が得られるこ
とは明らかである。特に、メカニカルセクタ型の超音波
探触子の場合には、θ１が４６度（走査角９０度）前後
が一般的であり、超音波伝搬媒体として、従来のシリコ
ーンコムや第６０回日本超音波医学会講演論文集Ｖｏ１
１４．Ｐ３２５，１９８γ年に開示されている水（音速
の温度係数は２０〜４０℃で＋　２．３３　ｍ／　ｓｅ
ｃ／　℃）を用いると、ΔＣ１ΔＤの変化が大きくなり
、誤差が大きくなる。したがって、メカニカルセクタ型
の超音波探触子に上記超音波伝搬媒体４を用いると、そ
の効果が発揮できることは明らかである。

次Ｋ、本発明の第２の実施例について説明する。

第６図は本発明の第２の実施例における超音波探触子を
示す断面図である。本実施例においては、超音波断層像
用振動子アレイとドツプラ用振動子アレイが配置されて
いる。第６図において、１１は筐体、１２は筐体１１の
前面側に配置され、被検体（生体）７内の超音波断層像
を得るための超音波断層像用振動子アレイであり、多数
の細長い板状の振動子エレメントが直線状に配列されて
いる。、１３は超音波断層像用振動子アレイ１２の前面
に設けられた一層以上の音響整合層、１４は音響整合層
１３の前面に設けられ、超音波を集束するためのシリコ
ーンゴムなどからなる音響レンズ、１６は超音波断層像
用振動子アレイ１２の背面に設けられた背面負荷材、１
６は超音波断層像用振動子アレイ１２に接続されたリー
ド線、１７は筐体１１内の前面側で超音波断層像用振動
子アレイ１２に隣接して設けられた小型の筐体、１８は
筐体１丁内で凸面状に配列されたドツプラ用振動子アレ
イであり、上記超音波断層像用アレイ１２で得た超音波
断層像の断面内の血流による超音波ドクプラ信号を抽出
することができるようにその超音波ビームの放射方向は
、送受波に関与する各振動子エレメントを選択すること
により任意の傾斜角度に変えることができるようになっ
ている。このドツプラ用振動子アレイ１８の前面には、
音響インピーダンスが被検体７に近い値を有するポリメ
チルぺ／テン（ＴＰＸ）、ポリエチレンなどのような高
分子材料からなる筐体１７の一部、あるいは高分子膜が
設けられ（図示例では筐体１７の一部）、ドツプラ用振
動子アレイ１８の前面で超音波伝搬媒体１９が封入され
ている。この超音波伝搬媒体１９は音響インピーダンス
が被検体７に近い値を有し、かつ音速の温度係数が小さ
い値を有する液体、例えば水と他の水溶性物質の混合し
た液体からなる。超音波伝搬媒体１９である液体として
は、上記第１実施例と同様に、例えば水と脂肪族系有機
物を混合した液体、そして、脂肪族系有機物として、例
えば１−３ブタンジオール、エチレングリコール、ジエ
チレングリコール、ヘキシレングリコールなどのグリコ
ール類などのいずれかを用いる。２ｏはドツプラ用振動
子アレイ１８の背面に設けられた背面負荷材、２１はド
ツプラ用振動子アレイ１Ｂに接続されたリード線である
。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

音響レンズ１４と筐体１７の前面を被検体７に当接する
。このとき、上記音響レンズ１４と筐体１７の前面が同
一平面になっているので、被検者に対して苦痛を与える
ことがなく、操作も容易となる。そして、各振動子アレ
イ１２．１Ｂは超音波診断装置本体からケーブル、リー
ド線１６．２１を介して送られたパルス、あるいはＯＷ
雷電圧印加されることにより、超音波を発生し、被検体
７に向けて送波する。超音波断層像用振動子アレイ１２
側においては、そのある群を同時に駆動し、それらの群
を少しずつ移動して走査するように制御する。このよう
にして駆動された振動子アレイ１２から送られる超音波
は、音響整合層１３、音響レンズ１４を通って被検体７
内に伝搬される。

被検体Ｔ内で反射された反射波は、音響レンズ１４、音
響整合１ｉ１３を通って同じ振動子アレイ１２により受
波されて電気信号として取り出され、リード線１６、ケ
ーブルを介して超音波診断装置本体に送られ、表示装置
に超音波断層像として表示される。一方、ドツプラ用振
動子アレイ１８からの超音波は、超音波伝搬媒体１９、
ケース１７の前面を通って被検体Ｔ内に伝搬される。被
検体７内で反射された反射波は、ケース１７の前面、超
音波伝搬媒体１９を通ってドツプラ用振動子ア・レイ１
８により受波されて電気信号として取り出され、リード
線２１、ケーブルを介して超音波診断装置本体に送られ
、血流による超音波ドツプラ信号の抽出が行われる。

ドツプラ用振動子アレイ１８をパルスドラグラとして使
用する場合には、ドツプラゲート位置は血管などのドツ
プラ信号源から反射して戻ってきた信号に、時間軸上で
正しくゲートをかけるのと同時に、断層像上でのカーソ
ル位置をサンプリングしている部位に正しく表示しなけ
ればならない。

すなわち、ドツプラ用振動子アレイ１８からある角度で
正確に被検体７に超音波ビームを放射しなければならな
いことになる。したがって、上記第１の実施例で説明し
たように、温度変化により、超音波伝搬媒体１９の音速
の変化を小さく、すなわち音速の温度係数を小さくする
ことが必要となってくる。

次に上記第２の実施例における超音波伝搬媒体１９の音
速の変化による影響について説明する。

第７図に示すように、ドツプラ用振動子アレイ１８とし
て、ある角度θ１で超音波ビーム８を放射し、超音波伝
搬媒体１９を伝搬し、ケース１Ｔを介して被検体７に入
射しである深さＰの血管内の血流速を測定する場合、上
記（１）、（２）、（３）式は、（４）、（６）、（６
）式のようになる。

Ｃ＝Ｄ−（Ａｉａｎθ１　＋　Ｂ−ｔａｎθ２　）　／
　ｔａｎθａ　−（５）Ｄ”Ａｔａｎθ１　＋　Ｂ　”
　ｔａｎθ２　＋　０　”　ｔａｎθ３　　　”・（６
）ＣおよびＤの変化ΔＣおよびΔＤは、ゲート位置とカ
ーソル位置のズレとみることができ、このズレは一般的
には１順以内とされている。このことは、ΔＣ１ΔＤは
１１ｍ以内に抑える必要があることを意味している。し
たがって、２０〜４０℃温度が変化する環境条件下にお
いても、この誤差内に抑えることが必要となってくる。

例えば、Ａ＝５１１１、ケース１７の材料にＴＰＸ（２
０℃での音速は２１２６　ｍ　／　ｓｅｃで、温度係数
は約−５ｍ　／　ｓｅｃ／’Ｃ）を使用し、厚さＢが１
０、Ｄ＝２５１１１とし、超音波伝搬媒体１９に従来の
シリコーンオイル（例えば、ダウコーニング社のＤＣ−
７０３，２０℃の音速は１２７８　ｍ／ｓｅｃ　ｓ温度
係数は一３ｍ／ｓｅｃ　／　’Ｃ）と、本発明実施例に
おける一例である水と１−３ブタンジオ一ル２２重量％
混合液を使用した場合、２０〜４０’Ｃの温度変化に対
するΔＣの値は、シリコーンオイルでは、１．７７１１
翼、１−３ブタンジオ一ル２２重量％混合水溶液では０
．０９ｍｍとなる。これらの値から明らかなように、本
発明実施例で使用する超音波伝搬媒体１９は、従来のシ
リコーンオイルと比較すると、約２０分の１の変化とい
う小さい値となり、はとんど超音波ビーム８の方向のズ
レがないものとなる。したがって、ゲート位置とカーソ
ル位置が一致し、正確な位置からドツプラ信号を抽出す
ることができる。

第８図は上記条件において、超音波伝搬媒体１９の音速
の温度係数ΔＶ／ΔＴ（２０〜４０℃）とΔＣの関係を
表した図であり、ΔＣを１１１１以内の誤差にしようと
すれば、音速の温度係数ΔＶ／ΔＴは、−２，３ｍ／　
ｓｅｅ／　”Ｃ〜＋１．３　ｍ　／　ｓｅｅ　／　”Ｃ
の範囲内の特性を有する超音波伝搬媒体１９の材料が必
要であることが明らかである。この超音波伝搬媒体１９
としては、上記第１の実施例と同様に水と水以外の水溶
性物質を混合した液体、例えば第６図に示した液体が良
好であり、例えば、水と１−３ブタンジオールの混合液
では１１〜６０重量％の範回内、また、水とエチレング
リコールの混合液では１２〜６６重量％の範囲内、また
、水とヘキシレングリコールの混合液では９〜４１重量
％の範囲内の液体を使用すれば、ΔＣをＩ　１１１以内
の精度に抑えることができる。なお、これらの混合した
液体の音響イノピーダンスは１．５４〜１．６５　ＭＲ
ａｙｌｓの範囲内にあり、被検体７の音響インピーダン
スと近い値になっており、超音波伝搬媒体１９内での多
重反射は小さい。

したがって、ドツプラ用振動子アレイ１８から放射され
る超音波ビーム８は温度が変化しても、正確な角度θ３
を保持して被検体７に入射させることができるため、正
確な位置から精度の高いドツプラ信号を抽出することが
できる。

次に、本発明の第３の実施例について説明する。

第９図は本発明の第３実施例における超音波探触子を示
す断面図である。第９図より明らかなように、本実施例
にあっては、超音波伝搬媒体１９を超音波断層像用振動
子アレイ１２側とドツプラ用振動子アレイ１Ｂ側の前面
、すなわち音響レンズ１４と２２の前面に跨るように連
続して高分子膜からなる袋体２３、若しくはＴＰＸなど
からなる筐体内に封入して設けたものであり、その他の
構成は、第６図に示す上記第２の実施例と同様であるの
で、その説明を省略する。

本実施例において、例えば第６図に示すような音響イン
ピーダンスが被検体７に近く、音速の温度係数が小さい
値を有する水と脂肪族系有機物の混合液（例えば水と１
−３ブタンジオ一ル２２重量％の混合液）からなる超音
波伝搬媒体１９を振動子アレイ１８面から１０１３１程
度の距離を有するようにＴＰＸ、ポリエチレンなどの硬
いプラスチックスの筐体、あるいは薄い高分子膜などの
袋体２３の中に封入すると、被検体７０表面から数十ｎ
付近までの範囲での血管中の血流による超音波ドツプラ
信号を確実に抽出することができる。特に、被検体７０
表面から１０〜２０１１に付近にある頚動脈の血流の超
音波ドツプラの信号を精度良く、かつ確実に抽出するこ
とができる。

一方、超音波断層像用振動子アレイ１２の音響整合層１
３、音響レンズ１４などの若干の音響的な不整合、ある
いは残響などによる雑音が１０ｆｉｌ付近まで残り、探
触子近くの断層像が不鮮明になるという課題については
、超音波伝搬媒体１９によりほとんど解消することがで
き、被検体７表面付近にある血管の超音波断層像を鮮明
に映し出すと同時に、その血管中の血流による超音波ド
ツプラ信号を良好なＳ／Ｎで抽出することができる。

本実施例によれば、超音波断層像用振動子アレイ１２の
送受波面にも超音波伝搬媒体１９を設けているため、被
検体７の表面近くにある血管中の血流によるドツプラ信
号を正確な位置から精度良く抽出することができること
は勿論のこと、断層像を鮮明に映し出すことができる。

したがって、被検体７の表面近くにある頚動脈の検査お
よび診断に有効である。

なお、上記第２．３の実施例では、超音波断層像用振動
子１２は直線状にアレイを配列したいわゆるリニアアレ
イ型に構成しているが、この外、振動子アレイを凸面状
に配列したコンベックス型、凹面状に配列したコンケー
プ型、電子セクタ型、あるいはメカニカルセクタ型に構
成しても同様の効果が得られることは明らかである。ま
た、上記第２、第３の実施例では、ドツプラ用振動子１
８をコンベックス型に構成しているが、この外、コンケ
ープ型、電子セクタ型、あるいは１個ないし複数個の板
状に構成しても同様の効果が得られることは明らかであ
る。

発明の効果以上述べたように本発明によれば、超音波送受波部と被
検体との間に設けた超音波伝搬媒体に音響インピーダン
スが被検体（生体）に近い値を有し、かつ音速の温度係
数が小さい値を有する液体、例えば従来のシリコーンゴ
ム、シリコーンオイルおよび水などよりきわめて音速の
温度係数が小さい特性を有する水と水塊外の水溶性物質
の混合した液体を用いているので、温度変化しても、超
音波ビームの放射方向が変化するのを防止することがで
き、したがって、超音波断層像用超音波送受波部におい
ては、超音波断層像に歪みがなくなり、精度の高い超音
波断層像の表示を得ることができると共に、断層像内で
正確な計測を行うことができる。また、ドツプラ用超音
波送受波部においては、断層像内の正確な位置からＳ／
Ｎの高いドノブラ信号を抽出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における超音波探触子を
示す断面図、第２図は水と１−３ブタンジオールの混合
比を変えたときの温度による音速の変化を示す図、第３
図は水と１−３ブタンジオールの混合比と音速の温度係
数の関係を示す図、第４図は音速の変化に対する超音波
ビームの進行方向の変化説明図、第６図は水とエチレン
グリコール、ジエチレングリコール、ヘキシレングリコ
ールの混合比率と音速の温度係数との関係を示す図、第
６図は本発明の第２の実施例における超音波探触子を示
す断面図、第７図は音速の変化に対する超音波ビームの
進行方向の変化説明図、第８図は超音波伝搬媒体の音速
の温度係数と被検体の深さの変化を示す図、第９図は本
発明の第３０実施例における超音波探触子を示す断面図
、第１０図および第１１図はそれぞれ従来の超音波探触
子を示す断面図である。１・・・振動子アレイ、２・・・音響整合層、３・・・
音響レンズ、４・・・超音波伝搬媒体、６・・・高分子
膜の袋体、７・・・被検体、８・・・超音波ビーム、１
１・・・筐体、１２・・・超音波断層像用振動子アレイ
、１３・・・音響整合層、１４・・・音響レンズ、１６
・・・背面負荷材、１７・・・筐体、１８・・・ドツプ
ラ用振動子、１９・・・超音波伝搬媒体、２０・・・背
面負荷材、２２・・・音響レンズ、２３・・・高分子膜
の袋体。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）超音波送受波部と被検体との間に超音波伝搬媒体
が設けられ、この超音波伝搬媒体は、音響インピーダン
スが被検体に近い値を有し、かつ音速の温度係数が小さ
い値を有する液体からなることを特徴とする超音波探触
子。
（２）超音波伝搬媒体である液体が水と水以外の水溶性
物質を混合したものである請求項１記載の超音波探触子
。
（３）超音波伝搬媒体である液体が水と脂肪族系有機物
を混合したものである請求項１記載の超音波探触子。
（４）脂肪族系有機物が１−３ブタンジオール、エチレ
ングリコール、ジエチレングリコール、ヘキシレングリ
コールなどのグリコール類である請求項３記載の超音波
探触子。
（５）超音波送受波部が被検体内の超音波断層像用であ
り、超音波伝搬媒体の音速の温度係数が±０．８４ｍ／
ｓｅｃ／℃以内である請求項１ないし４のいずれかに記
載の超音波探触子。
（６）超音波送受波部が被検体内の超音波断層像用とド
ップラ信号を抽出するためのドップラ用を有し、少なく
とも上記ドップラ用超音波送受波部と被検体との間に超
音波伝搬媒体が設けられ、このドップラ用超音波送受波
部側の超音波伝搬媒体の音速の温度係数が−２．３〜＋
１．３ｍ／ｓｅｃ／℃の範囲内である請求項１ないし４
のいずれかに記載の超音波探触子。