JPH0698129B2 - 超音波探触子 - Google Patents

超音波探触子

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JPH0698129B2
JPH0698129B2 JP62068431A JP6843187A JPH0698129B2 JP H0698129 B2 JPH0698129 B2 JP H0698129B2 JP 62068431 A JP62068431 A JP 62068431A JP 6843187 A JP6843187 A JP 6843187A JP H0698129 B2 JPH0698129 B2 JP H0698129B2
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一吉 入岡
正洲 渡辺
昌彦 兼子
恵作 山口
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、超音波診断装置に用いられ、少なくとも1個
の電気音響変換素子を回転させ、セクタ状の超音波画像
を得るための、所謂、機械式セクタ走査型の超音波探触
子に関するものである。
従来の技術 近年、超音波診断装置の多様化に伴い、電子走査型の超
音波探触子と合わせ、機械式セクタ走査型の超音波探触
子が使用されるようになってきた。この機械式セクタ走
査型の超音波探触子は小型化、高性能化が図られると同
時に、当てにくい被検体表面に対し特性を損わないよう
な対応措置が採られている。すなわち、音響的性能の向
上と、被検体との接触状態の適切な形状との両面から考
慮が払われて製品化が行なわれてきた。そのような中
で、例えば超音波探触子の性能の一つである音響的焦点
(超音波集束)を実現するため、電気音響変換素子の前
面に音響レンズを備えているが、音響レンズの焦点距離
は、被検体の音速と音響レンズ自身の音速及び電気音響
変換素子の開口から決定している。また被検体に対する
良好な接触性を実現するため、例えば心臓、外科用等に
おいては、先端部の形状をなるべく凸形にし、しかも被
検者が痛みを感じない程度の丸味を与え、特に心臓等の
診断においては、丸味形状に加えて胸骨の間から超音波
ビームを入射させることができるようにある程度小さく
することが要求される。以下、従来の機械式セクタ走査
型の超音波探触子について第2図を参照しながら説明す
る。
第2図において、51は収納ケースで、前面側が音響窓52
となっている。53は支持部材、54は支持部材53に回転軸
55により回転可能に支持された支持体、56は支持体54に
支持された電気音響変換素子、57は電気音響変換素子56
の前面に設けられた音響レンズ、58は収納ケース51内に
封入された音響結合媒体、59は一端が電気音響変換素子
56に接続されたリード線、60は一端が超音波診断装置本
体(図示省略)に接続されたケーブルのリード線、61は
リード線59と60を電気的に接続するスリップリングであ
る。62は被検体(人体)、63は電気音響変換素子56の開
口面中心からの超音波経路、64は電気音響変換素子56の
開口面両端部からの超音波経路、65は被検体(人体)62
の音速と音響レンズ57の音速のみを考慮した時の超音波
集束点である。
次に上記従来例の動作について説明する。支持体54、電
気音響変換素子56及び音響レンズ57を駆動機構(図示省
略)により回転させ、この間、電気音響変換素子56から
超音波を被検体62に向かって放射し、被検体62からの反
射波を電気音響変換素子56により受信することによりリ
ード線59、スリップリング61、リード線60を経て超音波
診断装置本体にセクタ状の超音波画像を表示することが
できる。
発明が解決しようとする問題点 ところで、電気音響変換素子56の前面の音響レンズ57と
被検体62の間には、音響結合媒体58、収納ケース51の音
響窓52が介在し、これらはそれぞれ固有の音速を有する
ため、実際には、音響レンズ57と音響結合媒体58、音響
結合媒体58と収納ケース51の音響窓52および収納ケース
51の音響窓52と被検体62等の各界面において、超音波の
入射と放射方向の間にスネルの法則に従って屈折が生じ
る。またこれら界面における屈折は、音響レンズ57の曲
面形状、音響結合媒体58の音波伝搬距離(すなわち、音
響レンズ57と収納ケース51の音響窓52の内壁間の距離に
関係する)、収納ケース51の音響窓52の内壁、外壁の曲
率形状に関係するため、被検体62との接触面形状を超音
波集束、すなわち、実際の実用的な音場焦点距離を考慮
せずに決定することはできない。そして、従来において
は、収納ケース51はプラスチックにより均一な肉厚に形
成されており、従って音響窓52の肉壁曲面と外壁曲面が
同一曲率に形成されており、超音波集束点64を近距離に
設定したり、遠距離に設定することはできない。このた
め、超音波集束点64、すなわち音響的性能と収納ケース
51の適切な形状の両方を満足することができない。例え
ば、心臓等の深い部位の超音波画像を得る際には肋骨の
間から超音波ビームを入射させるので、収納ケース51の
先端部、すなわち音響窓52は小さく、しかも丸味を与え
るので、曲率が小さくなり、音場焦点距離が不足する。
このため、収納ケース51の音響窓52を被検体61に強く押
し付ける必要があり、被検者に痛みを与えることにな
る。
そこで、本発明は、以上のような従来技術の問題点を解
決するものであり、音響的性能と収納ケースの適切な形
状の両方を満足することができるようにした超音波探触
子を提供しようとするものである。
問題点を解決するための手段 そして上記問題点を解決するための本発明の技術的な手
段は、収納ケースと、この収納ケース内に回転可能に支
持された少なくとも1個の電気音響変換素子と、上記収
納ケース内に封入された音響結合媒体とを備え、上記収
納ケースの音響窓における内壁曲面の曲率と、被検体と
の接触面である外壁曲面の曲率を異ならせたものであ
る。
作用 上記技術的手段による作用は次のようになる。
すなわち、収納ケースの音響窓の内壁曲面の曲率を小さ
くすることにより超音波集束点を近距離に設定し、被検
体内の浅い部位の観察に適用することができ、また収納
ケースの外壁曲面の曲率を大きくすることにより超音波
集束点を遠距離に設定し、被検体内の深い部位の観察に
適用することができる。このように内壁曲面と外壁曲面
の曲率を変えて所望の値に設定することにより超音波集
束点を必要な距離に設定することができる。
実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。第1図は本発明の一実施例における超音波探触子
を示す一部破断正面図である。
第1図において、1は収納ケースで、前面側が音響窓2
となっている。3は支持部材、4は支持部材3に回転軸
5により回転可能に支持された支持体、6は支持体4に
支持された電気音響変換素子、7は電気音響変換素子6
の前面に設けられた音響レンズ、8は収納ケース1内に
封入された音響結合媒体、9は一端が電気音響変換素子
6に接続されたリード線、10は一端が超音波診断装置本
体(図示省略)に接続されたケーブルのリード線、11は
リード線9と10を電気的に接続するスリップリングであ
る。上記収納ケース1はプラスチック製で、電気音響変
換素子6の超音波走査角範囲の音響窓2の内壁形状の曲
率が小さく、外壁形状の曲率が大きくなるように、すな
わち側面より中央に至るに従い次第に肉薄になるように
設定されている。12は被検体(人体)、13は電気音響変
換素子6の開口面中心からの放射超音波経路、14は電気
音響変換素子6の開口面両端部からの音響結合媒体8内
における放射超音波経路、15は電気音響変換素子6の開
口面両端部からの収納ケース1の音響窓2内における放
射音波経路、16は電気音響変換素子6の開口面両端から
の被検体11内における放射超音波経路、17は被検体11内
の超音波集束点である。
次に上記実施例の動作について説明する。支持体4、電
気音響変換素子6及び音響レンズ7を駆動機構(図示省
略)により回転させ、この間、電気音響変換素子6から
超音波を放射し、被検体12からの反射波を電気音響変換
素子6により受信することによりリード線9、スリップ
リング11、リード線10を経て超音波診断装置本体にセク
タ状の超音波画像を表示することができる。
一般に、被検体12である人体の音速は、〜1500m/secで
あり、収納ケース1は、プラスチック製であるため、そ
の音速は人体の音速より早く、〜2000m/secであり、ま
た音響結合媒体8は流動性の良い液体であり、収納ケー
ス1より音速は遅い(例えば、1500m/sec)。また音響
レンズ7は音響結合媒体8より遅いもの(〜1000m/se
c)、あるいは早いもの(〜2500m/sec)等がある。ここ
で、音速集束を考慮する際、音響レンズ7の音速と音響
結合媒体8の音速の関係は、音響レンズ7が音響結合媒
体8より早い音速のときには、音響レンズ7の曲面を凹
面にし、また音響レンズ7が音響結合媒体8より遅い音
速のときには、音響レンズ7の曲面を凸面にすることは
一般的に知られている。本発明においては、特にこの音
響レンズ7の曲面の凹凸の形状に関係し、音響結合媒体
8内を伝搬する音波経路から被検体(人体)12内の音波
集束点17を任意に設定するものである。
一般に、レンズの集束点は、その超音波経路中の介在媒
質の有無に拘らず、放射開口面において、中心より放射
した超音波の軸上に、同時に放射した端部の放射超音波
が交差する点から開口面中心までの距離を超音波集束距
離としている。
そして、第1図において、超音波経路14は音響レンズ7
内を伝搬してきた超音波が音響レンズ7の音速(V1
と、音響結合媒体8の音速(V2)及び音響レンズ7の曲
面への入射角(入射面の法線と超音波との角度)
(θ)に関し、スネルの法則に従い音響結合媒体8中
へ放射角(θ)を有し、放射されたものである。従っ
てスネルの法則により となる。この超音波は収納ケース1の音響窓2の内壁曲
面に突入し、超音波経路15となって音響窓2内へ伝搬し
ていくが、このとき、上記と同様、音響結合媒体8の音
速(V2)、収納ケース1の音響窓2の音速(V3)及び収
納ケース1の音響窓2の内壁への超音波入射角(θ
すなわち収納ケース1の音響窓2の内壁曲面の法線と入
射超音波(超音波経路14)とのなす角とがスネルの法則
に従って放射角(θ)を有し、放射され、超音波経路
15となる。
ここで、収納ケース1の音響窓2の内壁の曲率が小さい
とき、入射角(θ)も大きくなり、従って放射角(θ
)も大きくなる。この放射角(θ)が大きくなるこ
とは超音波経路15が開口面中心超音波経路13により近付
くことを意味している。また超音波経路15は収納ケース
1の音響窓2の音速(V3)、被検体12の音速(V4)及び
収納ケース1の音響窓2の外壁曲面における法線と超音
波経路15とがなす入射角(θ)がスネルの法則に従っ
て放射角(θ)となって被検体12内に超音波経路16と
なって放射される。被検体12の音速(V4)は、上記のよ
うに収納ケース1の音速(V3)より遅いため、放射角
(θ)は入射角(θ)より小さく、従って超音波経
路16は上記超音波経路15と異なり、開口面中心より放射
された超音波経路13に超音波経路15の方向より更に遠距
離で交差するように放射される。
ここで、収納ケース1の音響窓2の外壁曲面の曲率を大
きくすると、外壁曲面法線と超音波経路15のなす入射角
(θ)、超音波経路16のなす放射角(θ)はそれぞ
れ小さくなり、開口面中心からの超音波経路13とは更に
遠ざかることになる。
このように収納ケース1の音響窓2の内壁曲面の曲率を
小さくすることにより超音波集束点17を近距離に設定
し、被検体12内の浅い部位の観察に適用することがで
き、また収納ケース1の音響窓2の外壁曲面の曲率を大
きくすることにより超音波集束点17を遠距離に設定し、
被検体12内の深い部位の観察に適用することができる。
従って、音響窓2の外壁曲面の曲率を内壁曲面の曲率を
基準として設定するか、又は内壁曲面の曲率を外壁曲面
の曲率を基準として設定することにより任意の深さの超
音波集束点17を得ることができる。そして例えば、特に
心臓等の深い部位の超音波画像を得る場合には、外壁曲
面の曲率を大きく設定することにより超音波集束点17を
遠近距に設定することができるので、肋骨間隙等に強く
押し付ける必要がなくなるので、被検者に痛みを与える
ことがなくなる。
上記のように超音波集束点17の深浅を選択するには、収
納ケース1の音響窓2の内壁曲面の曲率を外壁曲面の曲
率より大きくしても可能であるが、上記実施例のように
外壁曲面の曲率を内壁曲面の曲率より大きくすれば、収
納ケース1の側面の肉厚を厚くすることができ、機械的
強度において有利である。
発明の効果 以上述べたように本発明によれば、収納ケースの音響窓
における内壁曲面の曲率と、被検体との接触面である外
壁曲面の曲率を異ならせているので、音響窓の内壁曲面
の曲率を小さくすることにより超音波集束点を近距離に
設定し、被検体内の浅い部位の観察に適用することがで
き、また収納ケースの外壁曲面の曲率を大きくすること
により超音波集束点を遠距離に設定し、被検体内の深い
部位の観察に適用することができる。このように内壁曲
面と外壁曲面の曲率を変えて所望の値に設定することに
より超音波集束点を必要な距離に設定することができ、
音響的性能と収納ケースの適切な形状の両方を満足する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における超音波探触子を示す
一部破断正面図、第2図は従来の超音波探触子を示す一
部破断正面図である。 1…収納ケース、2…音響窓、6…電気音響変換素子、
7…音響レンズ、8…音響結合媒体、12…被検体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 恵作 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 (56)参考文献 実開 昭61−180006(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】収納ケースと、この収納ケースの先端に設
    けられ内壁曲面の曲率と被検体との接触面である外壁曲
    面の曲率が異なり超音波を透過する音響窓と、上記収納
    ケース内に回転可能に支持され超音波を放射し被検体か
    らの反射波を受信する少なくとも1個の電気音響変換素
    子と、この電気音響変換素子の前面に設けられ超音波を
    集束する音響レンズと、上記収納ケース内に封入された
    音響結合媒体とを備え、上記音響窓の内壁曲面と外壁曲
    面の曲率をそれぞれ変えることにより被検体内における
    超音波集束距離を所望の値に設定することを特徴とする
    超音波探触子。
JP62068431A 1987-03-23 1987-03-23 超音波探触子 Expired - Fee Related JPH0698129B2 (ja)

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