JPH0431259B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高周波電気信号と超音波信号とを可
逆的に変換する圧電手段、該圧電手段の後面に設
けられ機械的なダンピングを行う機械的ダンピン
グ手段、前記圧電手段と被検体との音響インピー
ダンスの整合を行う音響的インピーダンス整合手
段、送受信波超音波を屈折して集束する超音波集
束手段を有したプローブと、該プローブを駆動し
て超音波を送波させる駆動回路と、前記プローブ
で得られた反射超音波による高周波電気信号を受
ける受信回路とを備えた超音波診断装置に関す
る。

（従来の技術） 超音波診断装置は超音波を被検体内に照射して
被検体内の各組織や病変部等の媒体との音響イン
ピーダンスの差のある境界面で反射される反射波
を受波して信号処理を行い画像表示して診断する
装置である。

診断の目的をもつて断層撮影等を行う時には高
周波発振器で発振し、パルス等の所望の波形に変
調された高周波電気信号をプローブで超音波に変
換し、その超音波を被検体内に照射する。照射さ
れた超音波は前記被検体で反射され、この反射超
音波がブローブで受信される。ブローブで反射超
音波信号は再び電気信号に変換され、増幅，検波
等の処理を受けた後、表示装置に表示される。

（発明が解決しようとする問題点） このようにプローブは超音波診断装置において
は高周波信号を超音波に変換して所定の位置に送
波し、反射波を受波して電気信号に変換するとい
う最も重要な役目を坦つている。従つてプローブ
な動作特性の良否は超音波診断装置の性能を左右
すると言つて過言ではない。

例えば、プローブを落とす等の原因でプローブ
の一つの素子がこわれた場合、この素子の故障に
気付かずに使用を続けると、故障によるアーテイ
フアクトによる画像劣化が生じ、このアーテイフ
イクトに惑わされ、誤診を招くという事態も生じ
る。

このため、超音波診断装置を常に正常な状態に
保つためには、上記のプローブの動作特性の確認
を容易に行えるようにする必要がある。従来、プ
ローブの動作チエツクの方法には次のようなもの
がある。

(1) 実際に超診断装置に接続して表示装置に表示
される画像により判断する。

(2) ケーブル，コネクタ等をプローブに接続し、
入力電気エネルギーに対する送波感度及び受波
エネルギーに対する受波感度を測定する。

(3) ケーブル，コネクタ等をプローブに接続し、
電気信号を送つてプローブの送波波形及び周波
数スペクトラムを観察する。

上記のような方法が通常行われているが、一般
的な超音波診断装置がユーザに渡つた状態で上記
の(2)及び(3)の動作チエツクを行うのは極めて困難
なため、ユーザー側では動作チエツクを行つてい
ないのが実状である。又、上記(1)のチエツクの方
法ではプローブを構成いている各素子毎の情報を
知ることができず、１素子毎の情報収集ができな
い。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、プローブの動作状態を常に容易に監視
できて、各素子の状態を確認しながら使用するこ
とのできる超音波診断装置を実現することにあ
る。

（問題点を解決するための手段） 前記した問題点を解決する本発明は、 高周波電気信号と超音波信号とを可逆的に変換
する圧電手段、該圧電手段の後面に設けられ機械
的なダンピングを行う機械的ダンピング手段、前
記圧電手段と被検体との音響インピーダンスの整
合を行う音響的インプーダンス整合手段、送受波
超音波を屈折して集束する超音波集束手段を有し
たプローブと、該プローブを駆動して超音波を送
波させる駆動回路と、前記プローブで得られた反
射超音波による高周波電気信号を受ける受信回路
とを備えた超音波診断装置において、 前記ダンピング手段又は、前記インピーダンス
整合手段として機能すると共に、前記圧電手段の
送波超音波を電気信号に変換する第２の圧電手段
と、 プローブの動作状態をチエツクするためのプロ
ーブテストモードを選択するモード切換手段と、 プローブテストモードが選択されたとき、プロ
ーブの各素子を順次駆動する信号を前記駆動回路
に出力するプローブテストモード回路と、 プローブテストモードが選択されたとき、前記
第２の圧電手段の出力信号を増幅する受信増幅器
と、 該受信増幅器の出力信号の波高値に対応した信
号を得る波高値演算処理回路と、 を設けたことを特徴とするものである。

（作用） プローブの動作状態をチエツクするためのプロ
ーブテストモードをモード切換手段で選択する
と、プローブテストモード回路から駆動回路に、
プローブの各素子を順次駆動する信号が出力さ
れ、この時の第２の圧電手段の出力信号が受信増
幅器で増幅され、該受信増幅器の出力信号の波高
値に対応した信号が、波高値演算処理回路から得
られる。これによりプローブの各素子の動作状態
のチエツクを行える。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

第１図は本発明の一実施例の回路図である。図
においては、２１は、駆動信号をプローブ２２に
送つてプローブ２２から超音波を送波させる駆動
回路である。ここで、プローブ２２は第２図に示
すような構成のものである。第２図中、１は高周
波電気信号を超音波信号に変換して送波し、又、
受波した超音波信号を電気信号に変換する圧電素
子であるチタン酸ジルコン酸鉛（以下PZTとい
う）、２は、第１整合層である。３は、第２整合
層として設けた高分子圧電フイルムであるポリ弗
化ビニルデン（以下PVDFという）で、PZT１
の送波信号の音響整合作用を行うのみならず
PZT１からの超音波を電気信号に変換させる機
能を持つている。PZT１から出た超音波は、第
１整合層２，PVDF３によつてPZT１の音響イ
ンピーダンスと被検体のインピータンスとの差を
整合され、音響レンズ５により集束されて被検体
に照射される。６は、圧電素子PZT１の背部に
設けられてPZT１の機械的ダンピングを行い、
周波数帯域を広くするバツキング材である。

７は、PZT１に接続し、通常のスキヤンに使
用するための配線を施した可撓性印刷回路板（以
下FPC）、８は、PVDF３に接続し、PZT１から
の音波を受波するため信号線を配線したFPCで
ある。

上記のプローブ２２はPVDF３と音響レンズ５
と寸法をａとしたとき、第１整合層２、PZT１
及びバツキング材６の寸法をａ以下としてPVDF
３が第１整合層３からはみ出た所にFPC８を接
続するようにしている。９は、接地電極である。

再び第１図において、２３は、駆動回路２１を
製御して第１図のFPC７を経てプローブ２２の
PZT１を励振して超音波信号を送波させるスキ
ヤンモード回路で、スイツチＳ１が常開接点（以
下、NO接点という）に接続され、Ｂ電源がこの
回路２４に接続されたスキヤンモードにおいて動
作する。２４は、駆動回路２１を制御して、第１
図のFPC７を経てプローブ２２のPZT１を励振
して超音波侵害を送波させるプローブテストモー
ド回路で、スイツチＳ１が常開接点（以下、NO
接点という）接続され、Ｂ電源がこの回路２４に
接続されたプローブテストモードにおいて動作す
る。

２５はスキヤンモードにて、PZT１が出力す
る反射超音波に応じた電気信号をFPC７及びス
イツチＳ１と連動するスイツチＳ２のNC接点を
経て受ける受信増幅器で、該受信増幅器２５で増
幅された受信信号は受信処理回路２６において通
常スキヤンモードの信号処理を受け、表示装置２
７で表示される。

２８は、プローブテストモードにて、PZT１
から発生する超音波に応じたPVDF３の出力信号
をFPC８及びスイツチＳ１と連動するスイツチ
Ｓ３のNO接点を経て受ける受信増幅器で、該受
信増幅器２８で増幅された受信信号は波高値演算
処理回路２９に入力され、波高値に応じた信号が
表示装置３０で表示される。

次に、上記のように構成された実施例の動作を
説明する。通常のスキヤンモードでは、スイツチ
Ｓ１は常閉接点に接続されており、スキヤンモー
ド回路２３により、駆動回路２１が制御され、プ
ローブ２２のPZT１が励振されて超音波を送波
する。即ち、第２図において、PZT１からの送
波超音波信号は第１整合層３及びPVDF３で音響
インピーダンスを整合され、音響レンズ５で集束
されて被検体内に照射される。被検体内の反射体
から反射された反射波は音響レンズ５から入つて
PVD３、第１整合層３でインピーダンス整合さ
れてPZT１に入る。

PZT１は反射超音波に応じた信号をスイツチ
Ｓ２のNC接点を経て受信幅器２５送る。受信増
幅器２５で増幅された受信信号は受信処理回路２
６において通常スキヤンモードの信号処理を受け
表示装置２７で表示される。

これに対し、プローブテストモードでは、スイ
ツチＳ１がNO接点に接続され、Ｂ電源がプロー
ブテストモード回路２４に接続される。このプロ
ーブテストモードの信号経路を第１図では２重線
で示した。このモードでは、駆動回路２１はプロ
ーブテスト回路２４からの信号に制御されて駆動
電気信号をFPC７を経てPZT１に送る。PZT１
は電気信号を超音波に変換する。第２図におい
て、PZT１からの超音波は第１整合層２及び
PVDF３でインピーダンス整合され、音響レンズ
５で集束されて被検体に照射されると共に、
PVDF３において電気信号に変換される。このモ
ードで必要なのはPVDF３の出力信号で、この出
力信号は第２図に示すFPC８を介してスイツチ
Ｓ３の動接点に入力され、スイツチＳ３のNO接
点を経て受信増幅器２８に入力される。この時、
スイツチＳ２はNO接点に接続されているので、
スキヤンモード時の回路は動作しない。スイツチ
Ｓ３のNO接点を通過した信号は、受信増幅器２
８で増幅され、波高値演算処理回路２９に入力さ
れる。波高値演算処理回路２９は入力信号の波高
値を演算してデイジタル表示し、PZT１の交換
効率等のチエツクの判断材料となる。又、このデ
ータは表示装置３０において表示される。このプ
ローブテストモード回路２４はプローブの各素子
のPZT１を１素子毎に逐次発振させるように駆
動回路２１に制御している。従つてプローブテス
トモード回路２４では、駆動信号が１素子毎に印
加され、その都合PVDF３で受波し、読取処理を
行つて素子の状態が表示されるので、プローブの
動作状態をチエツクできる。

以上、説明したように、本実施例によれば、ユ
ーザーがプローブテストモード側にスイツチを入
れるだけで、プローブのテストを行つてその動作
状態のチエツクができるようになり、安定した状
態でのプローブの使用が可能になり、又、保守サ
ービス等の場合においてもプローブ状態のチエツ
クが速やかに行えるようになる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。例えば圧電素子をPZTで説明したが、
PZTに限るものでなく、水晶でも、チタン酸バ
リウムでも、その他の圧電素子でも差支えない。
又、動作チエツクの方法としては１素子毎で行う
方法を説明したが、複数の素子をブロツクとして
これらブロツクを順次チエツクできるようにして
もよい。又、PVDFは第２整合層と置き換えるの
ではなく、音響インピーダンスを考慮した上で、
第１整合層と置き換えてもよく、又、PZTと背
面に設けても差支えない。又、簡便にはプローブ
にLEDを設けて音波が出されているか否かのチ
エツクができるようにしてもよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、
プローブ内の圧電素子から発する超音派そのもの
をプローブ内で直接受波し監視できるため、プロ
ーブの動作状態を容易に且つ正確にチエツクでき
るようになり、実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２
図はプローブの素子の構造図である。 １……PZT、２……第１整合層、３……PVDF、
５……音響レンズ、６……バツキング材、７，８
……FPC、２１……駆動回路、２２……プロー
ブ、２３……スキヤンモード回路、２４……プロ
ーブテストモード回路、２５，２８……受信増幅
器、２６……受信処理回路、２７，３０……表示
装置、２９……波高値演算処理回路、Ｓ１，Ｓ
２，Ｓ３……スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高周波電気信号と超音波信号とを可逆的に変
   換する圧電手段、、該圧電手段の後面に設けられ
   機械的なダンピングを行う機械的ダンピング手
   段、前記圧電手段と被検体との音響インピーダン
   スの整合を行なう音響的インピーダンス整合手
   段、送受波超音波を屈折して集束する超音波束手
   段を有したプローブと、該プローブを駆動して超
   音波を送波させる駆動回路と、前記プローブで得
   られた反射超音波による高周波電気信号を受ける
   受信回路とを備えた超音波診断装置において、 前記ダンピング手段又は前記インピーダンス整
   合手段として機能すると共に、前記圧電手段の送
   波超音波を電気信号に変換する第２の圧電手段
   と、 プローブの動作状態をチエツクするためのプロ
   ーブテストモードを選択するモード切換手段と、
   ブローブテストモードが選択されたとき、プロー
   ブの各素子を順次駆動する信号を前記駆動回路に
   出力するブローブテストモード回路と、 ブロープテストモードが選択されたとき、前記
   第２の圧電手段の出力信号を増幅する受信増幅器
   と、 該受信増幅器の出力信号の波高値に対応した信
   号を得る波高値演算処理回路と、 を設けたことを特徴とする超音波診断装置。