JPH06105397A - 超音波探触子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】超音波探触子において、被検体の体表当接面に
対して斜行する超音波ビームを形成した際の超音波の打
出し強度及び受信感度を向上する。 【構成】バッキング材１の上面にてその長手方向に直交
させた状態で該バッキング材１の長手方向に沿って直線
状に配列された多数の振動子素子２を、各素子間の間隙
を保持したままその配列方向６の一側方に向けて所定の
角度αだけ傾斜させたことにより、上記各振動子素子２
の超音波放射面をその配列方向６に対して所定の角度だ
け傾けた状態で超音波ビームを打ち出すようにした。こ
のことから、被検体の体表当接面に対して斜行する超音
波ビームを形成した際の超音波の打出し強度及び受信感
度を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置におい
て被検体に超音波を送受信する超音波探触子に関し、特
に被検体の体表当接面に対して斜行する超音波ビームを
形成した際の超音波の打出し強度及び受信感度を向上す
ることができる超音波探触子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のアレー形の超音波探触子は、図７
に示すように、背面側に放射される超音波を吸収するた
めのバッキング材１の上面に、短冊形に形成された多数
の振動子素子２，２，…を上記バッキング材１の長手方
向に直交させた状態でその長手方向に沿って直線状に配
列すると共に、これらの振動子素子２の前面側には被検
体の音響インピーダンスとの整合をとるマッチング層３
を設けて成っていた。なお、図７において、符号４は超
音波ビームを集束させるために上記マッチング層３の上
面に設けられた音響レンズを示し、符号５は上記各振動
子素子２に接続された信号線を示している。

【０００３】そして、このような超音波探触子を用い
て、例えば被検体の体表面に平行した血流を超音波ドプ
ラ法により計測する際に、体表面に斜行する超音波ビー
ムを形成するには、図７に示す長軸方向に多数配列され
た振動子素子２，２…を各素子毎に位相差をもったパル
ス信号で駆動し、それぞれの振動子素子２，２，…から
放射された超音波ビームの合成波面が所定の角度だけ傾
斜するように、いわゆるフェーズドアレイ走査を行って
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の超音波探触子においては、その振動子素子２は、図
７から明らかなようにリニア探触子と同様の振動子配列
とされ、各振動子素子２の超音波放射面は、図８に拡大
して示すように、その配列方向６に対して平行とされて
いたので、該放射面から放射される超音波ビーム７の傾
きθを大きくするに従ってその超音波の打出し強度及び
受信時の感度が低下するものであった。これは、上述の
図８に示すように、それぞれの振動子素子２が、ビーム
特性において超音波放射面の正面方向に極大値８をもっ
ているので、合成された超音波ビームの波面においても
斜め方向では強度及び感度が低下するためである。従っ
て、被検体の体表当接面に対して斜行する超音波ビーム
を利用して画像診断を行う場合は、良好な画像が得られ
ないことがあった。

【０００５】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、被検体の体表当接面に対して斜行する超音波ビー
ムを形成した際の超音波の打出し強度及び受信感度を向
上することができる超音波探触子を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による超音波探触子は、背面側に放射される
超音波を吸収するためのバッキング材の上面に、短冊形
に形成された多数の振動子素子を上記バッキング材の長
手方向に直交させた状態でその長手方向に沿って直線状
に配列すると共に、これらの振動子素子の前面側には被
検体の音響インピーダンスとの整合をとるマッチング層
を設けて成る超音波探触子において、上記多数の振動子
素子を各素子間の間隙を保持したままその配列方向の一
側方に向けて所定の角度だけ傾斜させたものである。

【０００７】

【作用】このように構成された超音波探触子は、バッキ
ング材の上面にてその長手方向に直交させた状態で該バ
ッキング材の長手方向に沿って直線状に配列された多数
の振動子素子を、各素子間の間隙を保持したままその配
列方向の一側方に向けて所定の角度だけ傾斜させたこと
により、上記各振動子素子の超音波放射面をその配列方
向に対して所定の角度だけ傾けた状態で超音波ビームを
打ち出すように動作する。このことから、被検体の体表
当接面に対して斜行する超音波ビームを形成した際の超
音波の打出し強度及び受信感度を向上することができ
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明による超音波探触子の実
施例を示す要部拡大正面図である。この超音波探触子
は、超音波診断装置において被検体に超音波を送受信す
るもので、その全体構成は図７に示す従来例と同様に、
バッキング材１と、多数の振動子素子２，２，…と、マ
ッチング層３とを組み合わせて成る。

【０００９】上記バッキング材１は、各振動子素子２の
背面側に放射される超音波を吸収して再び該振動子素子
２に戻ってこないようにするもので、超音波の減衰の大
きい材料から成る。振動子素子２は、図示外の駆動回路
により駆動されて実際に超音波を打ち出すと共に、被検
体の体内から反射信号を受信するもので、圧電材料とし
ての板状のＰＺＴなどを短冊形に切断して形成されてお
り、上記バッキング材１の長手方向に直交させた状態で
その長手方向に沿って所定のピッチＰで直線状に配列さ
れている。また、マッチング層３は、上記振動子素子２
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被検体の音響インピーダンスとの整
合をとり、振動子素子２からの超音波が効率よく生体に
伝播できるようにするもので、上記各振動子素子２，
２，…の前面側に設けられている。なお、上記マッチン
グ層３の上面には、放射される超音波ビームを集束させ
るための音響レンズ４が設けられている。また、上記各
振動子素子２，２，…には、信号線５，５，…が接続さ
れている。

【００１０】ここで、本発明においては、図１に示すよ
うに、上記多数の振動子素子２，２，…は、各素子間の
間隙を保持したままその配列方向６の一側方に向けて所
定の角度αだけ傾斜されている。このようにしたのは、
上記各振動子素子２の超音波放射面をその配列方向６に
対して所定の角度αだけ傾けた状態で超音波ビームを打
ち出すようにするためである。

【００１１】次に、このような構成の本発明の超音波探
触子を製造する工程について、図２〜図４を参照して説
明する。まず、図２において、バッキング材１の上面に
板状に形成されたＰＺＴなどの圧電材料２′を接着す
る。次に、上記圧電材料２′の上面に薄いシート状のマ
ッチング層３を接着する。このとき、上記バッキング材
１は、例えば金属又は金属の酸化物などの粒子を配合し
たゴム材などで形成され、マッチング層３は、金属の粒
子などを配合したプラスチックスなどで形成されてい
る。なお、図示は省略したが、バッキング材１と圧電材
料２′との間、及びこの圧電材料２′とマッチング層３
との間には、それぞれシート状の電極板が埋め込まれて
いる。

【００１２】次に、図２のように積層された材料を、マ
ッチング層３の前面側から所定のピッチＰ（図７参照）
で圧電材料２′の厚み方向に公知の切断手段で切断す
る。その結果、図３に示すように、上記圧電材料２′は
多数の短冊形の小片に切断され、前記バッキング材１の
長手方向に直交すると共にその長手方向に沿って直線状
に配列された状態となり、多数の振動子素子２，２，…
が形成される。このとき、上記圧電材料２′に対する切
断は、その厚みよりも深く切り込みを入れ、バッキング
材１の上面部分まで少しくい込むように切断するとよ
い。そして、この切断により、マッチング層３も同時に
小片に切断され、各振動子素子２，２，…の前面側をそ
れぞれ覆う状態となる。さらに、上記の切断と同時に、
前述のバッキング材１と圧電材料２′との間、及びこの
圧電材料２′とマッチング層３との間に埋め込まれた電
極板も所定のピッチＰで小片に切断され、上記の各振動
子素子２，２，…の前面側及び背面側に位置する電極と
される。

【００１３】次に、図３に示すように切断された状態
で、各振動子素子２，２，…間の間隙に、図４に示すよ
うに、音響インピーダンスの小さいポリウレタン等の樹
脂から成る充てん材９を充てんする。これは、この後の
工程で各振動子素子２，２，…間の間隙を確実に保つた
めである。その後、図４において、適宜の加圧手段によ
り、前記多数の振動子素子２，２，…の前面側から、例
えば矢印Ａの方向に下向き且つ横向きの力が加わるよう
に加圧して、図１に示すように、上記各振動子素子２，
２，…をその配列方向６の一側方に向けて所定の角度α
だけ傾斜させる。このとき、各振動子素子２は、その根
元からバッキング材１の一部と共に所定方向に倒れるこ
ととなる。そして、そのまましばらく放置することによ
り、上記の充てん材９が硬化して、図１に示すように、
各振動子素子２，２，…は、所定の角度αだけ傾斜した
状態で固定される。

【００１４】この状態で、上記傾斜された各振動子素子
２，２，…のそれぞれの電極に対し、信号線５，５，…
を各素子の傾きに沿った状態でハンダ等により接続す
る。さらに、各振動子素子２，２，…の前面側には、被
検体の音響インピーダンスと等しいかあるいはそれに近
い音響インピーダンスを有するポリウレタンなどの樹脂
から成る平滑材１０をコーティングし、上記傾斜した振
動子素子２，２，…の前面側に形成された段差を埋め
て、平滑な面を形成する。なお、このような平滑材１０
の上面に、図７に示すと同様に音響レンズ４を設けても
よい。このようにして、本発明による超音波探触子が製
造される。

【００１５】このように構成された超音波探触子は、各
振動子素子２の超音波放射面がその配列方向６に対して
所定の角度αだけ傾斜しているので、図５に示すよう
に、一素子のビーム特性も一側方に向けて傾斜したパタ
ーンとなり、該放射面から放射される超音波ビーム７の
傾きがαの方向に極大値をもつこととなる。そして、図
６に示すように、上記のように構成された超音波探触子
１１を被検体１２の体表面に当接し、図１に示す振動子
素子２，２，…を各素子毎に位相差をもったパルス信号
で駆動することにより、それぞれの振動子素子２，２，
…から放射される超音波ビームの合成波面を所定の角度
だけ傾斜させて、例えば血管１３に対して斜行する超音
波ビーム７を形成することができる。この場合、上述の
ように超音波ビーム７が角度αで一側方に傾いた方向に
極大値をもつので、図６における血管１３に斜行するビ
ーム方向において、超音波の打出し強度及び受信感度が
高くなる。

【００１６】なお、図１において、各振動子素子２，
２，…をその配列方向６の一側方に所定の角度αだけ傾
斜させるのは、前述の図３及び図４のやり方に限らず、
図２の状態から傾斜した刃を有するカッター等で圧電材
料２′の部分に直接斜め方向の溝を入れて形成してもよ
い。

【００１７】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
バッキング材の上面にてその長手方向に直交させた状態
で該バッキング材の長手方向に沿って直線状に配列され
た多数の振動子素子を、各素子間の間隙を保持したまま
その配列方向の一側方に向けて所定の角度だけ傾斜させ
たことにより、上記各振動子素子の超音波放射面をその
配列方向に対して所定の角度だけ傾けた状態で超音波ビ
ームを打ち出すことができる。このことから、被検体の
体表当接面に対して斜行する超音波ビームを形成した際
の超音波の打出し強度及び受信感度を向上することがで
きる。従って、上記斜行する超音波ビームを利用して、
例えば被検体の体表面に平行した血流を超音波ドプラ法
により計測する場合に、良好な超音波画像を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超音波探触子の実施例を示す要部
拡大正面図。

【図２】上記超音波探触子の製造工程を示す説明図。

【図３】同じく上記超音波探触子の製造工程を示す説明
図。

【図４】同じく上記超音波探触子の製造工程を示す説明
図。

【図５】本発明の超音波探触子における振動子素子の一
素子のビーム特性を示す説明図。

【図６】本発明の超音波探触子の使用状態を示す説明
図。

【図７】本発明及び従来例による超音波探触子の全体構
成を示す斜視図。

【図８】従来例の超音波探触子における振動子素子の一
素子のビーム特性を示す説明図。

【符号の説明】

１ バッキング材 ２ 振動子素子 ３ マッチング層 ４ 音響レンズ ５ 信号線 ６ 配列方向 ９ 充てん材 １０ 平滑材 α 所定の角度

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】背面側に放射される超音波を吸収するため
   のバッキング材の上面に、短冊形に形成された多数の振
   動子素子を上記バッキング材の長手方向に直交させた状
   態でその長手方向に沿って直線状に配列すると共に、こ
   れらの振動子素子の前面側には被検体の音響インピーダ
   ンスとの整合をとるマッチング層を設けて成る超音波探
   触子において、上記多数の振動子素子を各素子間の間隙
   を保持したままその配列方向の一側方に向けて所定の角
   度だけ傾斜させたことを特徴とする超音波探触子。