JPH05184575A - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
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- JPH05184575A JPH05184575A JP4005723A JP572392A JPH05184575A JP H05184575 A JPH05184575 A JP H05184575A JP 4005723 A JP4005723 A JP 4005723A JP 572392 A JP572392 A JP 572392A JP H05184575 A JPH05184575 A JP H05184575A
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- piezoelectric vibrator
- ultrasonic probe
- ultrasonic
- reflector
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、生体、特に人体の血管等の中空器
管に挿入して超音波ビームを走査し、これにより診断、
観察を行なう超音波探触子に関し、超音波探触子の径を
太くすることなく、感度及び／又は分解能を向上させ
る。 【構成】 内面と外面に電極が設けられた、内面側から
超音波の送受信を行なう中空円筒形圧電振動子と、該圧
電振動子の中空円筒内に備えられた、該圧電振動子から
送信された超音波を反射するとともに、生体で反射され
た超音波を該圧電振動子に向けて反射する円錐形反射面
を有する反射体とを備えた。
管に挿入して超音波ビームを走査し、これにより診断、
観察を行なう超音波探触子に関し、超音波探触子の径を
太くすることなく、感度及び／又は分解能を向上させ
る。 【構成】 内面と外面に電極が設けられた、内面側から
超音波の送受信を行なう中空円筒形圧電振動子と、該圧
電振動子の中空円筒内に備えられた、該圧電振動子から
送信された超音波を反射するとともに、生体で反射され
た超音波を該圧電振動子に向けて反射する円錐形反射面
を有する反射体とを備えた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、生体、特に人体の血管
等の中空器管に挿入して超音波ビームを走査し、これに
より診断、観察を行なう超音波探触子に関する。
等の中空器管に挿入して超音波ビームを走査し、これに
より診断、観察を行なう超音波探触子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より血管等に挿入して超音波診断を
行なう超音波探触子が用いられている。図１３は、超音
波探触子が血管内に挿入された状態を模式的に表わした
図、図１４は図１３に示す従来の超音波探触子の頭部
（以下単に超音波探触子と称する）を拡大して表わした
模式図、図１５は図１４に示す従来の超音波探触子に備
えられた圧電振動子の模式図である。
行なう超音波探触子が用いられている。図１３は、超音
波探触子が血管内に挿入された状態を模式的に表わした
図、図１４は図１３に示す従来の超音波探触子の頭部
（以下単に超音波探触子と称する）を拡大して表わした
模式図、図１５は図１４に示す従来の超音波探触子に備
えられた圧電振動子の模式図である。
【０００３】図１３に示すように、血管１内に超音波探
触子１０が挿入され、血管の横壁方向に向けて超音波パ
ルス２０が発せられ、かつ矢印１８方向にその超音波パ
ルス２０が走査され、これにより血管内の血栓の様子等
の情報が得られる。図１４に示すように、この超音波探
触子１０の先端に円盤状の圧電振動子１２が備えられて
いる。この圧電振動子１２には信号線１５を経由して高
圧パルス信号が間歇的に印加され、これによりこの圧電
振動子１２から間歇的に超音波パルス２０が発信され
る。この超音波としては例えば１０ＭＨZ 〜２０ＭＨZ
程度の周波数のものが使用される。この発信された超音
波パルス２０は、回転反射体１４の反射面１４ａで反射
されてこの超音波探触子１０の外部に送信される。この
外部に送信された超音波パルス２０は血管内の血栓や血
管の壁等の被検体で反射されて再びこの超音波探触子１
０に戻り、反射面１４ａで再度反射され圧電振動子１２
で反射超音波が受信される。この受信により得られた受
信信号は、信号線１５を経由して、この超音波探触子１
０の根元側が接続された超音波診断装置の本体部（図示
せず）に送られ画像信号に変換されて画像表示される。
触子１０が挿入され、血管の横壁方向に向けて超音波パ
ルス２０が発せられ、かつ矢印１８方向にその超音波パ
ルス２０が走査され、これにより血管内の血栓の様子等
の情報が得られる。図１４に示すように、この超音波探
触子１０の先端に円盤状の圧電振動子１２が備えられて
いる。この圧電振動子１２には信号線１５を経由して高
圧パルス信号が間歇的に印加され、これによりこの圧電
振動子１２から間歇的に超音波パルス２０が発信され
る。この超音波としては例えば１０ＭＨZ 〜２０ＭＨZ
程度の周波数のものが使用される。この発信された超音
波パルス２０は、回転反射体１４の反射面１４ａで反射
されてこの超音波探触子１０の外部に送信される。この
外部に送信された超音波パルス２０は血管内の血栓や血
管の壁等の被検体で反射されて再びこの超音波探触子１
０に戻り、反射面１４ａで再度反射され圧電振動子１２
で反射超音波が受信される。この受信により得られた受
信信号は、信号線１５を経由して、この超音波探触子１
０の根元側が接続された超音波診断装置の本体部（図示
せず）に送られ画像信号に変換されて画像表示される。
【０００４】また、この本体部内にはモータが備えられ
ており、一端側がこのモータの軸と連結されたワイヤ１
６が超音波探触子１０内を通ってその他端側が回転反射
体１４と連結されており、モータの回転力によってワイ
ヤ１６が矢印３０方向に回転し、これにより回転反射体
１４も同方向に回転し、超音波パルス２０が矢印１８方
向に走査される。したがって本体部では被検体内の一断
層内の画像情報が生成され、表示されることになる。
ており、一端側がこのモータの軸と連結されたワイヤ１
６が超音波探触子１０内を通ってその他端側が回転反射
体１４と連結されており、モータの回転力によってワイ
ヤ１６が矢印３０方向に回転し、これにより回転反射体
１４も同方向に回転し、超音波パルス２０が矢印１８方
向に走査される。したがって本体部では被検体内の一断
層内の画像情報が生成され、表示されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ここで、上記のような
超音波探触子の性能を定める要素として分解能と感度が
ある。分解能とは被検体内の細部の情報を得ることがで
きる限度を表わすものであり、感度とは、弱い反射超音
波を雑音と分離して受信できる限度を表わすものであ
る。
超音波探触子の性能を定める要素として分解能と感度が
ある。分解能とは被検体内の細部の情報を得ることがで
きる限度を表わすものであり、感度とは、弱い反射超音
波を雑音と分離して受信できる限度を表わすものであ
る。
【０００６】一般に、分解能を向上させる手段として圧
電振動子１２の開口を広げることが挙げられるが、血管
内に挿入される超音波探触子の場合その直径が約１〜２
ｍｍと細く、したがって圧電振動子１２の半径ｒ（図１
５参照）として０．５〜１ｍｍ以上大きくすることがで
きず、この物理的制約のため半径ｒを大きくすることに
より開口を広げることはできない。
電振動子１２の開口を広げることが挙げられるが、血管
内に挿入される超音波探触子の場合その直径が約１〜２
ｍｍと細く、したがって圧電振動子１２の半径ｒ（図１
５参照）として０．５〜１ｍｍ以上大きくすることがで
きず、この物理的制約のため半径ｒを大きくすることに
より開口を広げることはできない。
【０００７】また分解能向上の他の手段として、高周波
数の超音波を用いる方法がある。しかし超音波の周波数
を上げた場合、信号線がもつ容量による損失のため感度
が低下してしまうという問題がある。本発明は、上記事
情に鑑み、超音波探触子を径を太くすることなく、しか
も感度及び／又は分解能を向上させた超音波探触子を提
供することを目的とする。
数の超音波を用いる方法がある。しかし超音波の周波数
を上げた場合、信号線がもつ容量による損失のため感度
が低下してしまうという問題がある。本発明は、上記事
情に鑑み、超音波探触子を径を太くすることなく、しか
も感度及び／又は分解能を向上させた超音波探触子を提
供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の超音波探触子は、生体の中空器官に挿入して超音波
診断を行なう超音波探触子において、 （ａ）内面と外面に電極が設けられた、内面側から超音
波の送受信を行なう中空円筒形圧電振動子 （ｂ）該圧電振動子の中空円筒内に備えられた、該圧電
振動子から送信された超音波を反射するとともに、生体
で反射された超音波を該圧電振動子に向けて反射する円
錐形反射面を有する反射体 を備えたことを特徴とするものである。
明の超音波探触子は、生体の中空器官に挿入して超音波
診断を行なう超音波探触子において、 （ａ）内面と外面に電極が設けられた、内面側から超音
波の送受信を行なう中空円筒形圧電振動子 （ｂ）該圧電振動子の中空円筒内に備えられた、該圧電
振動子から送信された超音波を反射するとともに、生体
で反射された超音波を該圧電振動子に向けて反射する円
錐形反射面を有する反射体 を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】ここで、 （ｃ）上記反射体を、該反射体の円錐形反射面の音響イ
ンピーダンスが１．５×１０6 ｋｇ／ｍ2 ・ｓｅｃ以上
であって、かつ該円錐形反射面の底辺から頂点に向かっ
て音響インピーダンスが増大するように形成すること、
あるいは、 （ｄ）上記反射体を、該反射体の円錐形反射面の音響イ
ンピーダンスが１．５×１０6 ｋｇ／ｍ2 ・ｓｅｃ以下
であって、かつ該円錐形反射面の底辺から頂点に向かっ
て音響インピーダンスが低下するように形成すること、
が好ましい。
ンピーダンスが１．５×１０6 ｋｇ／ｍ2 ・ｓｅｃ以上
であって、かつ該円錐形反射面の底辺から頂点に向かっ
て音響インピーダンスが増大するように形成すること、
あるいは、 （ｄ）上記反射体を、該反射体の円錐形反射面の音響イ
ンピーダンスが１．５×１０6 ｋｇ／ｍ2 ・ｓｅｃ以下
であって、かつ該円錐形反射面の底辺から頂点に向かっ
て音響インピーダンスが低下するように形成すること、
が好ましい。
【００１０】また、 （ｅ）上記圧電振動子を、該圧電子振動子の中空円筒の
軸を横切る方向に広がる面で切断された複数の圧電振動
子の組合わせで構成することも好ましい態様である。
軸を横切る方向に広がる面で切断された複数の圧電振動
子の組合わせで構成することも好ましい態様である。
【００１１】
【作用】図１６は、超音波探触子の等価回路図である。
超音波を受信した圧電振動子が発生する電圧をＥ、圧電
振動子の容量をＣO この圧電振動子により受信された信
号を本体部に伝送するための信号線の容量をＣ C とした
とき、本体部側に伝送される電圧Ｖは、図１６に示すよ
うに、 Ｖ＝ＣO ・Ｅ／（ＣO ＋ＣC ） …（１） となる。したがって圧電振動子の容量ＣO を大きくする
ことにより本体部側に大きな信号（電圧）Ｖが伝送され
したがって感度が上昇し、感度を従来の超音波探触子と
同レベルとすると例えば高周波の超音波を用いること等
により分解能を向上させることができることとなる。
超音波を受信した圧電振動子が発生する電圧をＥ、圧電
振動子の容量をＣO この圧電振動子により受信された信
号を本体部に伝送するための信号線の容量をＣ C とした
とき、本体部側に伝送される電圧Ｖは、図１６に示すよ
うに、 Ｖ＝ＣO ・Ｅ／（ＣO ＋ＣC ） …（１） となる。したがって圧電振動子の容量ＣO を大きくする
ことにより本体部側に大きな信号（電圧）Ｖが伝送され
したがって感度が上昇し、感度を従来の超音波探触子と
同レベルとすると例えば高周波の超音波を用いること等
により分解能を向上させることができることとなる。
【００１２】本発明は、この点に鑑み完成されたもので
あり、上記本発明の超音波探触子は、圧電振動子を中空
円筒型に形成し、その内側の面から超音波の送受信を行
ない、この中空円筒の内側に円錐形反射面を有する反射
体を備えたものであるため、従来と比べ超音波探触子の
径を太くすることなく、圧電振動子の振動面の面積を約
２倍に広げることができ、したがって圧電振動子の等価
的な容量ＣO が大きくなり、したがって感度が上昇し、
この感度上昇分を分解能に振り向けることにより分解能
を向上させることもできる。
あり、上記本発明の超音波探触子は、圧電振動子を中空
円筒型に形成し、その内側の面から超音波の送受信を行
ない、この中空円筒の内側に円錐形反射面を有する反射
体を備えたものであるため、従来と比べ超音波探触子の
径を太くすることなく、圧電振動子の振動面の面積を約
２倍に広げることができ、したがって圧電振動子の等価
的な容量ＣO が大きくなり、したがって感度が上昇し、
この感度上昇分を分解能に振り向けることにより分解能
を向上させることもできる。
【００１３】また、本発明の超音波探触子において、そ
の反射体を上記（ｃ）又は上記（ｄ）のように構成する
と、超音波ビーム中その断面の中央部の強度が強く周辺
部に近づくに従って弱い超音波となるように重みづけら
れることとなり、サイドローブを低減化させ分解能を向
上させることができる。また、本発明の超音波探触子に
おいて、その圧電振動子を上記（ｅ）のように構成する
と、反射体を上記（ｃ）又は上記（ｄ）のように構成し
た場合を同様な重み付けを行なって分解能を向上させる
こと、複数の圧電振動子のうち反射体の頂点側に位置す
る一部の圧電振動子のみを用いて超音波を送信すること
により細い超音波ビームを送出し、生体内の、超音波探
触子に近い位置の情報を高い分解能を持って受信するこ
と、さらに、生体内の所定の位置に送信超音波の焦点を
結ばせること等が可能となる。
の反射体を上記（ｃ）又は上記（ｄ）のように構成する
と、超音波ビーム中その断面の中央部の強度が強く周辺
部に近づくに従って弱い超音波となるように重みづけら
れることとなり、サイドローブを低減化させ分解能を向
上させることができる。また、本発明の超音波探触子に
おいて、その圧電振動子を上記（ｅ）のように構成する
と、反射体を上記（ｃ）又は上記（ｄ）のように構成し
た場合を同様な重み付けを行なって分解能を向上させる
こと、複数の圧電振動子のうち反射体の頂点側に位置す
る一部の圧電振動子のみを用いて超音波を送信すること
により細い超音波ビームを送出し、生体内の、超音波探
触子に近い位置の情報を高い分解能を持って受信するこ
と、さらに、生体内の所定の位置に送信超音波の焦点を
結ばせること等が可能となる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は、本発明の超音波探触子の第１の実施例の模式図、
図２は、図１に示す超音波探触子の特徴部分である圧電
振動子と円錐形反射体を一部断面して示す模式図であ
る。これらの図において、前述した従来例（図１４参
照）と同一の要素には図１４に付した番号と同一の番号
を付し重複説明は省略する。
１は、本発明の超音波探触子の第１の実施例の模式図、
図２は、図１に示す超音波探触子の特徴部分である圧電
振動子と円錐形反射体を一部断面して示す模式図であ
る。これらの図において、前述した従来例（図１４参
照）と同一の要素には図１４に付した番号と同一の番号
を付し重複説明は省略する。
【００１５】図１に示す超音波探触子１１０には中空円
筒形の圧電振動子１１２が備えられており、その中空円
筒内に円錐形反射面１１７ａを有する反射体１１７が備
えられている。この圧電振動子１１２の内面側から発振
された超音波は反射体１１７の円錐形反射面１１７ａで
反射されて図の下方に進み、回転反射体１４の反射面１
４ａで再度反射されて被検体内に向けて送信される。ま
た被検体内で反射した超音波は回転反射体１４の反射面
１４ａで図の上方に向かって反射され、反射体１１７の
円錐形反射面１１７ａで再度反射されて圧電振動子１１
２により受信される。
筒形の圧電振動子１１２が備えられており、その中空円
筒内に円錐形反射面１１７ａを有する反射体１１７が備
えられている。この圧電振動子１１２の内面側から発振
された超音波は反射体１１７の円錐形反射面１１７ａで
反射されて図の下方に進み、回転反射体１４の反射面１
４ａで再度反射されて被検体内に向けて送信される。ま
た被検体内で反射した超音波は回転反射体１４の反射面
１４ａで図の上方に向かって反射され、反射体１１７の
円錐形反射面１１７ａで再度反射されて圧電振動子１１
２により受信される。
【００１６】ここで、図２に示すように、圧電振動子１
１２の円筒の半径をｒとし、この圧電振動子１１２が十
分に薄いものとすると、この圧電振動子１１２の内面か
ら内側に向けて発せられた超音波を下方に向けて反射す
るための反射体１１７の高さ、したがって圧電振動子１
１２の高さもｒとなり、圧電振動子１１２の内面の面積
Ｓは Ｓ＝２πｒ×ｒ ＝２πｒ2 …（２） となり、従来の場合の圧電振動子（図１５参照）の場合
の面積πｒ2 の２倍となる。このため、圧電振動子１１
２の等価的な容量ＣO （図１６参照）が従来よりも大き
くなり、これにより信号線１５の容量ＣC による損失が
低減される。
１２の円筒の半径をｒとし、この圧電振動子１１２が十
分に薄いものとすると、この圧電振動子１１２の内面か
ら内側に向けて発せられた超音波を下方に向けて反射す
るための反射体１１７の高さ、したがって圧電振動子１
１２の高さもｒとなり、圧電振動子１１２の内面の面積
Ｓは Ｓ＝２πｒ×ｒ ＝２πｒ2 …（２） となり、従来の場合の圧電振動子（図１５参照）の場合
の面積πｒ2 の２倍となる。このため、圧電振動子１１
２の等価的な容量ＣO （図１６参照）が従来よりも大き
くなり、これにより信号線１５の容量ＣC による損失が
低減される。
【００１７】図３〜図５は、本発明の超音波探触子の第
２の実施例の特徴部分を一部断面して示した模式図であ
る。この実施例は、圧電振動子２１２が、図の上下に重
ねられた２つの圧電振動子２１２ａ，２１２ｂの組合せ
で構成されている。これら２つの圧電振動子２１２ａ，
２１２ｂのうち、反射体２１７の円錐形反射面２１７ａ
の頂点側に配置された圧電振動子２１２ｂのみを駆動す
ると、図３に示すように近距離側で細い超音波ビーム２
００が得られるが、一方この超音波ビーム２００の拡散
領域も近距離側に来ることになる。また、２つの振動子
２１２ａ，２１２ｂの双方を同時に駆動すると、図４に
示すように、その超音波ビーム２０１は、近距離側では
図３の場合と比べ太くなるがその拡散領域が遠距離側に
移動する。そこで、図５に示すように、近距離側ｄ１の
範囲内の情報を得る場合は圧電振動子２１２ｂのみを駆
動し、遠距離側ｄ２の範囲の情報を得る場合は２つの圧
電振動子２１２ａ，２１２ｂの双方を同時に駆動するこ
とにより、近距離側で高分解能の画像情報が得られると
ともに、被検体内の深い位置の情報も得ることができ
る。
２の実施例の特徴部分を一部断面して示した模式図であ
る。この実施例は、圧電振動子２１２が、図の上下に重
ねられた２つの圧電振動子２１２ａ，２１２ｂの組合せ
で構成されている。これら２つの圧電振動子２１２ａ，
２１２ｂのうち、反射体２１７の円錐形反射面２１７ａ
の頂点側に配置された圧電振動子２１２ｂのみを駆動す
ると、図３に示すように近距離側で細い超音波ビーム２
００が得られるが、一方この超音波ビーム２００の拡散
領域も近距離側に来ることになる。また、２つの振動子
２１２ａ，２１２ｂの双方を同時に駆動すると、図４に
示すように、その超音波ビーム２０１は、近距離側では
図３の場合と比べ太くなるがその拡散領域が遠距離側に
移動する。そこで、図５に示すように、近距離側ｄ１の
範囲内の情報を得る場合は圧電振動子２１２ｂのみを駆
動し、遠距離側ｄ２の範囲の情報を得る場合は２つの圧
電振動子２１２ａ，２１２ｂの双方を同時に駆動するこ
とにより、近距離側で高分解能の画像情報が得られると
ともに、被検体内の深い位置の情報も得ることができ
る。
【００１８】図６は、本発明の超音波探触子の第３の実
施例の特徴部分を一部断面して示した模式図である。こ
の実施例には、圧電振動子３１２が、図の上下に重ねら
れた多数（ここでは１０個）の圧電振動子３１２ａ，３
１２ｂ，…，３１２ｎの組合せで構成され、各圧電振動
子３１２ａ，３１２ｂ，…，３１２ｎにはそれぞれ信号
線３１５ａ，３１５ｂ，…，３１５ｎが接続され、各信
号線３１５ａ，３１５ｂ，…，３１５ｎには各遅延線３
１１ａ，３１１ｂ，…，３１１ｎが接続されている。こ
こで、この各遅延線３１１ａ，３１１ｂ，…，３１１ｎ
による、超音波パルス送信用の信号の各遅延量を、反射
体３１７の円錐形反射面３１７ａの頂点側に位置する圧
電振動子ほど遅れて超音波パルスを送信するように調整
する。そうすると、反射体３１７の円錐形反射面３１７
ａで反射された後の超音波は、図のグラフに示すよう
に、超音波ビーム３００の中心ほどその遅延量が大きく
なり、これにより被検体内の所定の深さ位置に超音波ビ
ーム３００の焦点が結ばれることになる。また受信の際
においても、各圧電振動子３１２ａ，３１２ｂ，…，３
１２ｎで受信した信号をそれぞれ遅延させることにより
被検体内の所定の深さ位置に受信ビームの焦点を合わせ
ることができる。
施例の特徴部分を一部断面して示した模式図である。こ
の実施例には、圧電振動子３１２が、図の上下に重ねら
れた多数（ここでは１０個）の圧電振動子３１２ａ，３
１２ｂ，…，３１２ｎの組合せで構成され、各圧電振動
子３１２ａ，３１２ｂ，…，３１２ｎにはそれぞれ信号
線３１５ａ，３１５ｂ，…，３１５ｎが接続され、各信
号線３１５ａ，３１５ｂ，…，３１５ｎには各遅延線３
１１ａ，３１１ｂ，…，３１１ｎが接続されている。こ
こで、この各遅延線３１１ａ，３１１ｂ，…，３１１ｎ
による、超音波パルス送信用の信号の各遅延量を、反射
体３１７の円錐形反射面３１７ａの頂点側に位置する圧
電振動子ほど遅れて超音波パルスを送信するように調整
する。そうすると、反射体３１７の円錐形反射面３１７
ａで反射された後の超音波は、図のグラフに示すよう
に、超音波ビーム３００の中心ほどその遅延量が大きく
なり、これにより被検体内の所定の深さ位置に超音波ビ
ーム３００の焦点が結ばれることになる。また受信の際
においても、各圧電振動子３１２ａ，３１２ｂ，…，３
１２ｎで受信した信号をそれぞれ遅延させることにより
被検体内の所定の深さ位置に受信ビームの焦点を合わせ
ることができる。
【００１９】図７，図８は、本発明の超音波探触子の、
それぞれ第４の実施例、第５の実施例の特徴部分を一部
断面して示した模式図である。図７に示す第４の実施例
には、前述した第３の実施例（図６参照）と同様に、そ
の圧電振動子４１２が、図の上下に重ねられた多数（こ
こでは１０個）の圧電振動子４１２ａ，４１２ｂ，…，
４１２ｎの組合せで構成され、各圧電振動子４１２ａ，
４１２ｂ，…，４１２ｎにはそれぞれ信号線４１５ａ，
４１５ｂ，…，４１５ｎが接続されている。
それぞれ第４の実施例、第５の実施例の特徴部分を一部
断面して示した模式図である。図７に示す第４の実施例
には、前述した第３の実施例（図６参照）と同様に、そ
の圧電振動子４１２が、図の上下に重ねられた多数（こ
こでは１０個）の圧電振動子４１２ａ，４１２ｂ，…，
４１２ｎの組合せで構成され、各圧電振動子４１２ａ，
４１２ｂ，…，４１２ｎにはそれぞれ信号線４１５ａ，
４１５ｂ，…，４１５ｎが接続されている。
【００２０】ここでは、各信号線４１５ａ，４１５ｂ，
…，４１５ｎを経由して、円錐形反射面４１７ａで反射
された後の超音波ビームの強度分布が、図のグラフに示
すように、超音波ビームの中心ほど大きくなるように、
円錐形反射面４１７ａの頂点側に位置する圧電振動子ほ
ど高圧のパルス信号が印加される。また図８に示す第５
の実施例も、前述した第３の実施例（図６参照）及び上
記第４の実施例（図７参照）と同様に、その圧電振動子
５１２が、図の上下方向に重ねられた多数（ここでは１
０個）の圧電振動子５１２ａ，５１２ｂ，…，５１２ｎ
の組合せで構成され、各圧電振動子５１２ａ，５１２
ｂ，…，５１２ｎにはそれぞれ信号線５１５ａ，５１５
ｂ，…，５１５ｎが接続されている。ここで、この各信
号線５１５ａ，５１５ｂ，…，５１５ｎを経由して各圧
電振動子５１２ａ，５１２ｂ，…，５１２ｎにパルス信
号が送信され、これにより各圧電振動子５１２ａ，５１
２ｂ，…，５１２ｎから超音波パルスビームが発せられ
るが、この超音波が被検体内で反射され５１２ａ，５１
２ｂ，…，５１２ｎで受信された信号は各信号線５１５
ａ，５１５ｂ，…，５１５ｎを経由して各アンプ５１１
ａ，５１１ｂ，…，５１１ｎに伝達され適切に増幅され
る。ここで、円錐形反射面５１７ａの頂点側の圧電振動
子で受信された信号ほど大きく増幅するように各アンプ
５１１ａ，５１１ｂ，…，５１１ｎの増幅率が調整され
ており、これにより、受信側で図７のグラフに示すよう
な重みづけが行なわれることになる。
…，４１５ｎを経由して、円錐形反射面４１７ａで反射
された後の超音波ビームの強度分布が、図のグラフに示
すように、超音波ビームの中心ほど大きくなるように、
円錐形反射面４１７ａの頂点側に位置する圧電振動子ほ
ど高圧のパルス信号が印加される。また図８に示す第５
の実施例も、前述した第３の実施例（図６参照）及び上
記第４の実施例（図７参照）と同様に、その圧電振動子
５１２が、図の上下方向に重ねられた多数（ここでは１
０個）の圧電振動子５１２ａ，５１２ｂ，…，５１２ｎ
の組合せで構成され、各圧電振動子５１２ａ，５１２
ｂ，…，５１２ｎにはそれぞれ信号線５１５ａ，５１５
ｂ，…，５１５ｎが接続されている。ここで、この各信
号線５１５ａ，５１５ｂ，…，５１５ｎを経由して各圧
電振動子５１２ａ，５１２ｂ，…，５１２ｎにパルス信
号が送信され、これにより各圧電振動子５１２ａ，５１
２ｂ，…，５１２ｎから超音波パルスビームが発せられ
るが、この超音波が被検体内で反射され５１２ａ，５１
２ｂ，…，５１２ｎで受信された信号は各信号線５１５
ａ，５１５ｂ，…，５１５ｎを経由して各アンプ５１１
ａ，５１１ｂ，…，５１１ｎに伝達され適切に増幅され
る。ここで、円錐形反射面５１７ａの頂点側の圧電振動
子で受信された信号ほど大きく増幅するように各アンプ
５１１ａ，５１１ｂ，…，５１１ｎの増幅率が調整され
ており、これにより、受信側で図７のグラフに示すよう
な重みづけが行なわれることになる。
【００２１】図９は、受信された超音波ビームの音圧分
布を例示した図である。図９（Ａ）は上記第４の実施例
（図７参照）あるいは上記第５の実施例（図８参照）に
おいて説明したような重みづけを行なわなかった場合の
例、図９（Ｂ）は、重みづけを行なった場合の例であ
り、このように重みづけを行なうことによってサイドロ
ーブを大幅に減少させ、実質的なビーム径を小さくし、
これにより分解能が向上する。
布を例示した図である。図９（Ａ）は上記第４の実施例
（図７参照）あるいは上記第５の実施例（図８参照）に
おいて説明したような重みづけを行なわなかった場合の
例、図９（Ｂ）は、重みづけを行なった場合の例であ
り、このように重みづけを行なうことによってサイドロ
ーブを大幅に減少させ、実質的なビーム径を小さくし、
これにより分解能が向上する。
【００２２】図１０，図１１は、本発明の超音波探触子
のそれぞれ第６の実施例、第７の実施例の特徴部分を一
部断面して示した模式図である。図１０に示す第６の実
施例の反射体６１７は、その円錐形反射面６１７ａの音
響インピーダンスが１．５×１０6 ｋｇ／ｍ2 ・ｓｅｃ
以上であって、かつその底辺から頂点に向かって順次そ
の音響インピーダンスが大きくなるように、種々の物質
が同心円状に組み合わされて形成されている。またこの
円錐形反射面６１７ａと接するように、生理食塩水等被
検体の音響インピーダンス（１．５×１０ 6 ｋｇ／ｍ2
・ｓｅｃ）と同様の音響インピーダンスを有する物質が
充填されている。
のそれぞれ第６の実施例、第７の実施例の特徴部分を一
部断面して示した模式図である。図１０に示す第６の実
施例の反射体６１７は、その円錐形反射面６１７ａの音
響インピーダンスが１．５×１０6 ｋｇ／ｍ2 ・ｓｅｃ
以上であって、かつその底辺から頂点に向かって順次そ
の音響インピーダンスが大きくなるように、種々の物質
が同心円状に組み合わされて形成されている。またこの
円錐形反射面６１７ａと接するように、生理食塩水等被
検体の音響インピーダンス（１．５×１０ 6 ｋｇ／ｍ2
・ｓｅｃ）と同様の音響インピーダンスを有する物質が
充填されている。
【００２３】また図１１に示す第７の実施例の反射体７
１７は、その円錐形反射面７１７ａの音響インピーダン
スが１．５×１０6 ｋｇ／ｍ2 ・ｓｅｃ以下であって、
かつその底辺から頂点に向かって順次その音響インピー
ダンスが小さくなるように、種々の物質が同心円状に組
み合わされて形成されている。尚、生理食塩水等の充填
については図１０の第６の実施例の場合と同様である。
１７は、その円錐形反射面７１７ａの音響インピーダン
スが１．５×１０6 ｋｇ／ｍ2 ・ｓｅｃ以下であって、
かつその底辺から頂点に向かって順次その音響インピー
ダンスが小さくなるように、種々の物質が同心円状に組
み合わされて形成されている。尚、生理食塩水等の充填
については図１０の第６の実施例の場合と同様である。
【００２４】図１２は、超音波の反射率を説明するため
の図である。音響インピーダンスがＺａの媒質Ａ中を運
んできた超音波が音響インピーダンスがＺｂの媒質Ｂと
の境界に達したときの反射率｜Γ｜は、
の図である。音響インピーダンスがＺａの媒質Ａ中を運
んできた超音波が音響インピーダンスがＺｂの媒質Ｂと
の境界に達したときの反射率｜Γ｜は、
【００２５】
【数１】
【００２６】但し、Ｖｏは入射超音波の振幅、Ｖｒは反
射超音波の振幅を表わす。で表わされる。したがって上
記第６の実施例（図１０参照）では、円錐形反射面６１
７ａの音響インピーダンスが被検体の音響インピーダン
スである１．５×１０6 ｋｇ／ｍ2 ・ｓｅｃかそれ以上
となるように形成されており、しかも、その円錐形反射
面６１７ａの底辺から頂点に向かって順次その音響イン
ピーダンスが上昇するように形成されているため、また
上記第７の実施例（図１１参照）の場合は、円錐形反射
面７１７ａの音響インピーダンスが被検体の音響インピ
ーダンスである１．５×１０6 ｋｇ／ｍ2 ・ｓｅｃかそ
れ以下となるように形成されており、しかも、その円錐
形反射面７１７ａの底辺から頂点に向かって順次その音
響インピーダンスが低下するように形成されているた
め、上記（３）式に照らし、いずれの場合も、圧電振動
子６１２，７１２から発せられた超音波は、円錐形反射
面６１７ａ，７１７ａの頂点側ほど強く反射され、ま
た、被検体で反射されて戻ってきた超音波も円錐形反射
面６１７ａ，７１７ａの頂点側ほど強く反射して圧電振
動子６１２，７１２で受信され、したがって、前述した
第４，第５の実施例（図７，図８参照）のように多数の
圧電振動子を組み合わせそれに応じて信号処理回路も複
雑化することなく、図１０，図１１に示すグラフのよう
な重みづけが得られ、前述したようにサイドローブを減
少させ分解能を向上させることができる。尚、図１０，
図１１に示す反射体６１７，７１７の材料としては、例
えばシリコン，ウレタン，エポキシ等樹脂系の音響イン
ピーダンスの小さな材料に、音響インピーダンスの大き
な、例えば酸化鉄粉，タングステン粉等の金属粉を混ぜ
合わせた材料が用いられる。その混ぜ合わせる量を調整
することにより音響インピーダンスの種々に異なる材料
を得ることができる。ここで、この材料の表面で反射さ
れずにこの材料中に進んだ超音波が乱反射等を生じない
ように、減衰率の大きな材料、例えばシリコン樹脂等を
用いることがさらに好ましい。
射超音波の振幅を表わす。で表わされる。したがって上
記第６の実施例（図１０参照）では、円錐形反射面６１
７ａの音響インピーダンスが被検体の音響インピーダン
スである１．５×１０6 ｋｇ／ｍ2 ・ｓｅｃかそれ以上
となるように形成されており、しかも、その円錐形反射
面６１７ａの底辺から頂点に向かって順次その音響イン
ピーダンスが上昇するように形成されているため、また
上記第７の実施例（図１１参照）の場合は、円錐形反射
面７１７ａの音響インピーダンスが被検体の音響インピ
ーダンスである１．５×１０6 ｋｇ／ｍ2 ・ｓｅｃかそ
れ以下となるように形成されており、しかも、その円錐
形反射面７１７ａの底辺から頂点に向かって順次その音
響インピーダンスが低下するように形成されているた
め、上記（３）式に照らし、いずれの場合も、圧電振動
子６１２，７１２から発せられた超音波は、円錐形反射
面６１７ａ，７１７ａの頂点側ほど強く反射され、ま
た、被検体で反射されて戻ってきた超音波も円錐形反射
面６１７ａ，７１７ａの頂点側ほど強く反射して圧電振
動子６１２，７１２で受信され、したがって、前述した
第４，第５の実施例（図７，図８参照）のように多数の
圧電振動子を組み合わせそれに応じて信号処理回路も複
雑化することなく、図１０，図１１に示すグラフのよう
な重みづけが得られ、前述したようにサイドローブを減
少させ分解能を向上させることができる。尚、図１０，
図１１に示す反射体６１７，７１７の材料としては、例
えばシリコン，ウレタン，エポキシ等樹脂系の音響イン
ピーダンスの小さな材料に、音響インピーダンスの大き
な、例えば酸化鉄粉，タングステン粉等の金属粉を混ぜ
合わせた材料が用いられる。その混ぜ合わせる量を調整
することにより音響インピーダンスの種々に異なる材料
を得ることができる。ここで、この材料の表面で反射さ
れずにこの材料中に進んだ超音波が乱反射等を生じない
ように、減衰率の大きな材料、例えばシリコン樹脂等を
用いることがさらに好ましい。
【００２７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の超
音波探触子は、圧電振動子を中空円筒型に形成し、その
内側の面から超音波の送受信を行ない、この中空円筒の
内側に円錐形反射面を有する反射体を備えたため、超音
波探触子の径を太くすることなく、従来と比べ感度ない
し分解能を向上させることができる。
音波探触子は、圧電振動子を中空円筒型に形成し、その
内側の面から超音波の送受信を行ない、この中空円筒の
内側に円錐形反射面を有する反射体を備えたため、超音
波探触子の径を太くすることなく、従来と比べ感度ない
し分解能を向上させることができる。
【００２８】また、円錐形の圧電振動子を分割すること
により、開口制御、フォーカス、振幅重み付けが可能と
なり、分解能を一層向上させることができる。
により、開口制御、フォーカス、振幅重み付けが可能と
なり、分解能を一層向上させることができる。
【図１】本発明の超音波探触子の第１の実施例の模式図
である。
である。
【図２】図１に示す超音波探触子の特徴部分である圧電
振動子と円錐形反射体を一部断面して示した模式図であ
る。
振動子と円錐形反射体を一部断面して示した模式図であ
る。
【図３】本発明の超音波探触子の第２の実施例の特徴部
分を一部断面して示した模式図である。
分を一部断面して示した模式図である。
【図４】本発明の超音波探触子の第２の実施例の特徴部
分を一部断面して示した模式図である。
分を一部断面して示した模式図である。
【図５】本発明の超音波探触子の第２の実施例の特徴部
分を一部断面して示した模式図である。
分を一部断面して示した模式図である。
【図６】本発明の超音波探触子の第３の実施例の特徴部
分を一部断面して示した模式図である。
分を一部断面して示した模式図である。
【図７】本発明の超音波探触子の第４の実施例の特徴部
分を一部断面して示した模式図である。
分を一部断面して示した模式図である。
【図８】本発明の超音波探触子の第５の実施例の特徴部
分を一部断面して示した模式図である。
分を一部断面して示した模式図である。
【図９】受信された超音波ビームの音圧分布を例示した
図である。
図である。
【図１０】本発明の超音波探触子の第６の実施例の特徴
部分を一部断面して示した模式図である。
部分を一部断面して示した模式図である。
【図１１】本発明の超音波探触子の第７の実施例の特徴
部分を一部断面して示した模式図である。
部分を一部断面して示した模式図である。
【図１２】超音波の反射率を説明するための図である。
【図１３】超音波探触子が血管内に挿入された状態を模
式的に表わした図である。
式的に表わした図である。
【図１４】図１３に示す従来の超音波探触子を拡大して
表わした模式図である。
表わした模式図である。
【図１５】図１４に示す従来の超音波探触子に備えられ
た圧電振動子の模式図である。
た圧電振動子の模式図である。
【図１６】超音波探触子の等価回路図である。
１１０ 超音波探触子 １１２，２１２，３１２，４１２，５１２，６１２，７
１２ 圧電振動子 １１７，２１７，３１７，４１７，５１７，６１７，７
１７ 反射体 １１７ａ，２１７ａ，３１７ａ，４１７ａ，５１７ａ，
６１７ａ，７１７ａ円錐形反射面
１２ 圧電振動子 １１７，２１７，３１７，４１７，５１７，６１７，７
１７ 反射体 １１７ａ，２１７ａ，３１７ａ，４１７ａ，５１７ａ，
６１７ａ，７１７ａ円錐形反射面
Claims (4)
- 【請求項１】 生体の中空器官に挿入して超音波診断を
行なう超音波探触子において、 内面と外面に電極が設けられた、内面側から超音波の送
受信を行なう中空円筒形圧電振動子と、 該圧電振動子の中空円筒内に備えられた、該圧電振動子
から送信された超音波を反射するとともに、生体で反射
された超音波を該圧電振動子に向けて反射する円錐形反
射面を有する反射体とを備えたことを特徴とする超音波
探触子。 - 【請求項２】 前記反射体が、該反射体の前記円錐形反
射面の音響インピーダンスが１．５×１０6 ｋｇ／ｍ2
・ｓｅｃ以上であって、かつ該円錐形反射面の底辺から
頂点に向かって音響インピーダンスが増大するように形
成されてなることを特徴とする請求項１記載の超音波探
触子。 - 【請求項３】 前記反射体が、該反射体の前記円錐形反
射面の音響インピーダンスが１．５×１０6 ｋｇ／ｍ2
・ｓｅｃ以下であって、かつ該円錐形反射面の底辺から
頂点に向かって音響インピーダンスが低下するように形
成されてなることを特徴とする請求項１記載の超音波探
触子。 - 【請求項４】 前記圧電振動子が、該圧電振動子の中空
円筒の軸を横切る方向に広がる面で切断された複数の圧
電振動子の組合わせからなることを特徴とする請求項１
記載の超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4005723A JPH05184575A (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4005723A JPH05184575A (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | 超音波探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05184575A true JPH05184575A (ja) | 1993-07-27 |
Family
ID=11619043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4005723A Withdrawn JPH05184575A (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05184575A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200019340A (ko) * | 2018-08-14 | 2020-02-24 | 한국표준과학연구원 | 향상된 음향 방사 파워를 갖는 개선된 초음파 변환기 |
| JP2020527410A (ja) * | 2017-07-21 | 2020-09-10 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 深部静脈血栓症の急性度を評価するデバイス、システム及び方法 |
-
1992
- 1992-01-16 JP JP4005723A patent/JPH05184575A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020527410A (ja) * | 2017-07-21 | 2020-09-10 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 深部静脈血栓症の急性度を評価するデバイス、システム及び方法 |
| US12082970B2 (en) | 2017-07-21 | 2024-09-10 | Philips Image Guided Therapy Corporation | Devices, systems, and methods for evaluating acuteness of deep vein thrombosis |
| KR20200019340A (ko) * | 2018-08-14 | 2020-02-24 | 한국표준과학연구원 | 향상된 음향 방사 파워를 갖는 개선된 초음파 변환기 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990408 |