JPH0767462B2 - Ultrasonic irradiation device - Google Patents
Ultrasonic irradiation deviceInfo
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- JPH0767462B2 JPH0767462B2 JP60179420A JP17942085A JPH0767462B2 JP H0767462 B2 JPH0767462 B2 JP H0767462B2 JP 60179420 A JP60179420 A JP 60179420A JP 17942085 A JP17942085 A JP 17942085A JP H0767462 B2 JPH0767462 B2 JP H0767462B2
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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、超音波加熱装置、超音波化学反応促進装置、
超音波破砕装置などの超音波照射装置に係り、特に、悪
性腫瘍の治療に好適な超音波療法装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to an ultrasonic heating device, an ultrasonic chemical reaction promoting device,
The present invention relates to an ultrasonic irradiation device such as an ultrasonic crushing device, and particularly to an ultrasonic therapy device suitable for treating a malignant tumor.
医療をはじめとする超音波照射の各応用分野において、
単フォーカスによる超音波焦域では、照射目標領域に比
較して狭すぎる場合が、しばしばある。こような場合に
適する超音波照射装置としては、‘ウルトラサウンド・
イン・メディシン・アンド・バイオロジ’（Ultrasound
in Med ＆ Biol.）第８巻、第２号、177〜184ページ
（1982年発行）記載の音響レンズを用いて円環状の焦域
を形成する装置が、従来、知られていた。しかし、この
形式の装置には、円環状焦域Ａから再放射された音波が
第１図に断面図で示したように円環の中心軸上に長い円
柱上焦域Ｂを再び形成するという傾向がある。特に、円
環の直径が超音波発生器のそれより小さいと、この傾向
が強く、円柱状の２次焦域が照射目標領域外にあると
き、これが重大な問題となる。In each application field of ultrasonic irradiation including medical treatment,
The ultrasonic focal area by single focus is often too narrow compared to the irradiation target area. As an ultrasonic irradiation device suitable for such cases, 'UltraSound
In Medicine and Biology '(Ultrasound
In Med & Biol.) Volume 8, No. 2, pages 177 to 184 (published in 1982), an apparatus for forming an annular focal area using an acoustic lens has been conventionally known. However, in this type of device, the sound waves re-emitted from the toroidal focal zone A again form a long cylindrical focal zone B on the central axis of the torus, as shown in cross-section in FIG. Tend. In particular, when the diameter of the circular ring is smaller than that of the ultrasonic wave generator, this tendency is strong, and this becomes a serious problem when the cylindrical secondary focal area is outside the irradiation target area.
本発明の目的は、かかる従来装置の問題点を解決し、問
題となるような２次的な焦域を形成することなしにし、
適度な広さを持つ焦域を形成することのできる超音波照
射装置を実現することにある。An object of the present invention is to solve the problems of the conventional apparatus without forming a problematic secondary focal area,
It is to realize an ultrasonic wave irradiation device capable of forming a focal area having an appropriate width.
かかる目的に従い、本発明においては、２次元アレイ型
超音波発生器とそれを構成する各素子（各振動子）を駆
動する駆動回路と、駆動信号の位相および振幅を制御す
る制御回路とを具備する超音波照射装置において、焦点
面Ｐ上の音圧積分値に関し、その符号付積分値が、常
に、その絶対値の積分値に比較して実質上無視し得るよ
うに、該駆動信号を制御することを提案する。According to the above object, the present invention comprises a two-dimensional array type ultrasonic wave generator, a drive circuit for driving each element (each transducer) that constitutes the ultrasonic wave generator, and a control circuit for controlling the phase and amplitude of the drive signal. In the ultrasonic irradiation device, the drive signal is controlled so that the signed integral value of the sound pressure integral value on the focal plane P is always substantially ignored as compared with the integral value of the absolute value. Suggest to do.
例えば、第２図に示すように、焦点面Ｐの円環状焦域の
音圧の位相を円環に沿って意図的に変調させ、符号付き
の音圧積分値が実質的に零となるように制御すると、２
次の焦点Ｂを形成することなく、焦点面Ｐ上の円環状焦
域A1およびA2に必要な音響エネルギーを集めることがで
きる。すなわち、焦点Ｐの上に、中心軸に関し反対称な
焦域が形成される結果、中心軸上の音圧は零に保たれる
訳である。このような符号付けされた円環状焦域から
は、次式によりその大きさの程度が表わされるξの方向
に、音波が再伝播する。For example, as shown in FIG. 2, the phase of the sound pressure in the annular focal region of the focal plane P is intentionally modulated along the annulus so that the signed sound pressure integrated value becomes substantially zero. When controlled to 2
It is possible to collect the necessary acoustic energy in the annular focal areas A1 and A2 on the focal plane P without forming the next focal point B. That is, as a result of the formation of a focal area antisymmetric with respect to the central axis on the focal point P, the sound pressure on the central axis is kept at zero. From such a coded annular focal area, the sound wave re-propagates in the direction of ξ, the degree of which is expressed by the following equation.
ξ〜λ0/（４γＦ） …（１） ここで、λ０は調音波波長、γＦは円環状焦域の半径で
ある。従って、λに比較しγＦが極端に大きな場合に
は、ξが小さくなり、音波の再伝播による音響エネルギ
ーの拡散が不十分となる場合がある。このような場合に
は、円環状焦域の符号付けの極数を、第２図の例の２極
から、４極、６極、…、2n極と増加させれば、ξは次式
に従って増加するので、ξを必要な大きさに保つことが
できる。ξ to λ 0 / (4γ F ) ... (1) where λ 0 is the tuning wavelength and γ F is the radius of the annular focus area. Therefore, when γ F is extremely large compared to λ, ξ becomes small, and diffusion of acoustic energy due to re-propagation of sound waves may be insufficient. In such a case, if the number of poles for coding the annular focal area is increased from 2 poles in the example of FIG. 2 to 4 poles, 6 poles, ... Since it increases, ξ can be kept at a required value.
ξ〜ｎλ0/（４γＦ） …（２） さらに、音圧の位相が零となる点を、第２図の太い矢印
のように回転させれば、円環上の時間平均音響エネルギ
ーが均一化され、好ましい音響エネルギー照射パタンが
得られる。ξ to nλ 0 / (4γ F ) ... (2) Furthermore, if the point where the phase of the sound pressure becomes zero is rotated as shown by the thick arrow in FIG. 2, the time averaged acoustic energy on the ring is uniform. And a preferable acoustic energy irradiation pattern is obtained.
以下、本発明を、実施例を参照して、さらに詳しく説明
する。第３図は、本発明の一実施例たる超音波照射装置
のブロック図であり、第４図、第６図、第８図はそれを
構成する超音波発生器（送波器）のそれぞれ一実施例の
外形および断面の図である。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. FIG. 3 is a block diagram of an ultrasonic wave irradiation apparatus which is an embodiment of the present invention, and FIGS. 4, 6, and 8 respectively show an ultrasonic wave generator (transmitter) constituting the ultrasonic wave irradiation apparatus. It is a figure of an outline and a section of an example.
円環状焦域の、超音波発生器からの距離、半径ならびに
円環に沿って変調モードの信号が主制御回路10から照射
用送波制御回路11へ与えられ、それに従って、照射用の
超音波発生器を構成する各素子の駆動位相が演算され、
ｍビット・カウンタ８へロード・データとして転送され
る。そのロード・データを初期値とし、主制御回路10か
らの周波数、（（２のｍ乗）・f0）のクロックに従って
動作するｍビット・カウンタ８は、その最上位ビットの
信号を周波数f0の照射用送波信号として照射用の超音波
発生器を構成するの各素子１を、主制御回路10からの信
号に従った振幅より駆動する送信アンプ９へ出力する。A signal of the modulation mode is given from the main control circuit 10 to the irradiation transmission control circuit 11 along the distance from the ultrasonic wave generator, the radius, and the ring of the annular focal area, and accordingly, the ultrasonic wave for irradiation is irradiated. The drive phase of each element that constitutes the generator is calculated,
The data is transferred to the m-bit counter 8 as load data. The m-bit counter 8 which operates with the load data as an initial value and the frequency of the main control circuit 10 and the clock of ((m to the power of 2) .f 0 ) outputs the signal of the most significant bit to the frequency f 0. Each element 1 of the ultrasonic wave generator for irradiation is output to the transmission amplifier 9 driven by the amplitude according to the signal from the main control circuit 10 as the irradiation transmission signal.
次に、超音波発生器について説明する。第４図、第６
図、第８図のいずれの場合においても、音響整合層、接
地電極、ヒートシンクを兼ねた軽金属基板の表と裏に、
それぞれ、圧電セラミックスなどより成る周波数100kHz
〜10MHzの電圧素子１および高分子材料などより成る第
２音響整合層３が接着されており、また、照射対象物体
との間の音響カップリングのための水袋４が取り付けら
れている。さらに、第４図、第６図の軽金属板には、冷
却用配管５が取り付けられている。第８図の場合には、
軽金属板が音響カップリング用の水に直接接する構造と
なっているので、冷却用配管は特に必要としない。Next, the ultrasonic generator will be described. 4 and 6
In both cases of FIG. 8 and FIG. 8, on the front and back of the light metal substrate also serving as the acoustic matching layer, the ground electrode, and the heat sink,
Frequency 100 kHz made of piezoelectric ceramics, etc.
A voltage element 1 of ˜10 MHz and a second acoustic matching layer 3 made of a polymer material or the like are adhered, and a water bag 4 for acoustic coupling with an object to be irradiated is attached. Further, cooling pipes 5 are attached to the light metal plates shown in FIGS. 4 and 6. In the case of FIG.
Since the light metal plate is in direct contact with water for acoustic coupling, cooling piping is not required.
第４図の実施例では、第５図にその断面図により示した
ように、照射目標領域を円環状焦域Ａの半径、深さを変
化させて走査するに必要な超音波発生器を構成する素子
数をできる限り少なくするために、超音波発生器の音波
放射面に有限の曲率Ｒを与えている。このように、外側
の素子の指向性の極大方位を内向きに設定することによ
り、必要な素子数を平面状の超音波発生器の場合の半分
程度に減ずることができる。同様の効果は、超音波発生
器を構成する素子が平面状に配置され、この素子と音響
レンズとを組合わせることによって得ることもでき、第
６図はその例であり、音響レンズとして、上記の軽金属
基板をフレネルレンズ状に加工したものを用いたもので
ある。In the embodiment of FIG. 4, as shown in the sectional view of FIG. 5, an ultrasonic wave generator necessary for scanning the irradiation target area by changing the radius and depth of the annular focal area A is constructed. In order to reduce the number of elements to be operated as much as possible, a finite curvature R is given to the sound wave emitting surface of the ultrasonic wave generator. In this way, by setting the maximum azimuth of the directivity of the outer element to be inward, the required number of elements can be reduced to about half that in the case of the planar ultrasonic generator. The same effect can be obtained by arranging the elements constituting the ultrasonic wave generator in a plane and combining this element and an acoustic lens. FIG. 6 shows an example thereof. The light metal substrate is processed into a Fresnel lens shape.
本発明を実施するに必要な、照射用の超音波発生器の各
素子１の駆動位相の組合わせの例を、第４図、第６図、
第８図の超音波発生器を用いる場合につき示す。Examples of combinations of drive phases of the respective elements 1 of the ultrasonic generator for irradiation necessary for carrying out the present invention are shown in FIGS.
The case where the ultrasonic generator of FIG. 8 is used is shown.
はじめに、本発明の代表的実施例である第２図に示した
タイプの音場を形成するに必要な駆動位相の組合わせを
例に示す。第２図のように、超音波発生器の回転対称軸
をＺ軸、超音波発生器とＺ軸との交点を原点を円筒座標
系（Ｚ、γ、θ）をとり、超音波発生器を構成するｋ番
目の素子の中心の座標を（ZK、γＫ、θＫ）とし、円環
状焦域の円環の座標をＺ＝ZF、γ＝γＦとする。このと
き、各素子に与えられるべき駆動位相ψＫは（ｋは自然
数）は、一般に、次の形式により表わされる。First, a combination of drive phases necessary for forming a sound field of the type shown in FIG. 2, which is a typical embodiment of the present invention, will be described as an example. As shown in FIG. 2, the rotational symmetry axis of the ultrasonic wave generator is the Z axis, the origin of the intersection of the ultrasonic wave generator and the Z axis is the cylindrical coordinate system (Z, γ, θ), and the ultrasonic wave generator is The coordinates of the center of the k-th element to be formed are (Z K , γ K , θ K ) and the coordinates of the torus in the toroidal focal region are Z = Z F and γ = γ F. At this time, the drive phase ψ K to be given to each element (k is a natural number) is generally represented by the following format.
ψＫ（ZK、γＫ、θＫ・ｔ）＝α（ZK、γＫ） ＋β（θＫ）＋ω0t …（３） ここで、ω０は超音波の角周波数である。ψ K (Z K , γ K , θ K · t) = α (Z K , γ K ) + β (θ K ) + ω 0 t (3) Here, ω 0 is the angular frequency of the ultrasonic wave.
駆動位相を与える式の右辺のうち、（ZK、γＫ）の関数
αの部分を算出するには、２つの方法がある。ひとつ
は、超音波発生器の断面図において、円環の位置（ZF、
γＦ）に音波が収束するように、各素子の駆動位相を決
定する方法であり、このとき、αは、次式で与えられ
る。There are two methods for calculating the part of the function α of (Z K , γ K ) on the right side of the equation giving the drive phase. One is the position of the ring (Z F ,
In this method, the driving phase of each element is determined so that the sound wave converges on γ F ), and α is given by the following equation.
他のひとつは、円環の中心（ZF、０）を焦点とするよう
に計算した駆動位相に、さらに、各素子の駆動極性を与
えて、円環状焦域を形成する方法である。どのような駆
動極性与えるべきかを考えるには、音波の伝搬において
時間軸を反転してみるのが便利である。すなわち、半径
γＦの円環状音源による音場Ａは、 Ａ∝J0((２πγF/λ０)sinθ)≒J0(２πγF/λ０)θ)…
（５） （J0を０次ベツセル関数、θを方位角） と表わされるから、距離ZFにある超音波発生器面上の半
径γｋの円周上では、およそJ0（（２πγF/λ０）（γ
K/ZF））に比例する音場となるので、このことから逆
に、超音波発生器からZFの距離のところに半径γＦの円
環状焦域を形成するには、超音波発生器を構成する各素
子に次の駆動位相を与えればよい。０次ベツセル関数の
第ｈ番目の零点をahとし、 γＣ＝（λ0ZF）／（２πγＦ） …（６） とおくとき、 ｉ）γＫ＜a1γＣまたはa2hγＣ＜γＫ＜a2h+1γＣのと
き、 ii）aah-1γＣ＜γＫ＜a2hγＣのとき、 （ｈを自然数とする） なお、第４図に示したように、超音波発生器の音波放射
面が一定の曲率半径Ｒを有するときには、（４）式、
（７）式、（８）式において、 （ZK）２−2RZK＋（γＫ）２＝０ …（９） が成立ち、また、第６図、第８図に示したように、超音
波発生器の音波放射面が無限大の曲率半径を有するとき
には、 ZK＝０ …（10） が成立つ。 The other one is a method of forming a toroidal focal area by further applying the drive polarity of each element to the drive phase calculated so that the center (Z F , 0) of the torus is the focal point. In considering what kind of drive polarity should be given, it is convenient to reverse the time axis in the propagation of sound waves. That is, the sound field A due to the annular sound source with the radius γ F is A ∝ J 0 ((2πγ F / λ 0 ) sin θ) ≈J 0 (2πγ F / λ 0 ) θ) ...
(5) (J 0 is expressed as the 0th-order Bessel function and θ is the azimuth angle). Therefore, on the circumference of the radius γ k on the ultrasonic generator surface at the distance Z F , approximately J 0 ((2πγ F / λ 0 ) (γ
K / Z F )), the sound field is proportional to this, and conversely, to form an annular focal area of radius γ F at the distance Z F from the ultrasonic generator, It suffices to give the following drive phases to the respective elements constituting the container. The first h-th zero of the zero-order Betsuseru function and a h, γ C = (λ 0 Z F) / (2πγ F) ... when put with (6), i) γ K <a 1 γ C or a 2h gamma When C <γ K <a 2h + 1 γ C , ii) When a ah-1 γ C <γ K <a 2h γ C , (H is a natural number) As shown in FIG. 4, when the sound wave emitting surface of the ultrasonic wave generator has a constant radius of curvature R, equation (4)
In formulas (7) and (8), (Z K ) 2 −2RZ K + (γ K ) 2 = 0 (9) is established, and as shown in FIGS. 6 and 8, When the sound wave emitting surface of the ultrasonic wave generator has an infinite radius of curvature, Z K = 0 (10) holds.
駆動位相を与える式の右辺のうち、θｋの関数βの部分
は、次のように算出される。第２図のような２極の円環
状焦域の場合には、 β（θＫ）＝θＫ …（11） により与えられ、一般の2n極の場合には、 β（θＫ）＝ｎθＫ …（12） により与えられる。第６図および第８図の超音波発生器
を用いたときの、（３）式右辺におけるβ（θＫ）＋ω
0tを、それぞれ第７図および第９図の（ａ）、（ｂ）に
示した。超音波発生器を構成する各素子の駆動位相が一
定の位相差を保ったまま進んでいく結果、超音波発生器
の音波放射面全体として見た場合、音圧の等位相点が図
に示したように回転していく。The part of the function β of θ k in the right side of the equation giving the drive phase is calculated as follows. In the case of a two-pole annular focal area as shown in FIG. 2, it is given by β (θ K ) = θ K (11), and in the case of a general 2n pole, β (θ K ) = nθ K is given by (12). Β (θ K ) + ω on the right side of the equation (3) when the ultrasonic generators of FIGS. 6 and 8 are used.
0 t is shown in FIGS. 7 and 9 (a) and (b), respectively. As a result of the drive phase of each element that constitutes the ultrasonic generator progressing while maintaining a constant phase difference, when viewed as the entire sound wave emitting surface of the ultrasonic generator, the isophase points of the sound pressure are shown in the figure. It will rotate like
このようにして、（３）式により得られる駆動位相ψＫ
には、２π／（２のｍ乗）を単位として量子化され、そ
の値の下ｍビットが、照射用送波制御回路11から出力さ
れて、ｍビット・カウンタ８のロード・データとなる。
これにより、各素子はψＫにより指定される位相により
駆動される。In this way, the drive phase ψ K obtained by the equation (3)
Is quantized in the unit of 2π / (2 to the m-th power), and the lower m bits of the value are output from the irradiation wave transmission control circuit 11 and become the load data of the m-bit counter 8.
As a result, each element is driven by the phase designated by ψ K.
第８図のような超音波発生器を用い、本発明の音場、す
なわち、焦点面Ｐ上の音圧積分値に関し、その符号付積
分値が、その絶対値の積分値に比較して実質上無視でき
るような音場を形成する方法としては、上記のような実
施方法の他に、次に述べるような実施方法もある。Using an ultrasonic wave generator as shown in FIG. 8, regarding the sound field of the present invention, that is, regarding the sound pressure integrated value on the focal plane P, the signed integrated value is substantially compared with the absolute value integrated value. As a method of forming a sound field that can be ignored, there is the following implementation method in addition to the above implementation method.
照射目標領域の中央の点（ZF、０）の焦点とするように
計算した駆動位相に、さらに、超音波発生器を構成する
各素子の駆動極性を与えることにより、焦点面Ｐの上に
極性の異なる複数のスポットを同時に形成することがこ
の方法である。このとき、（ZK、γＫ、θＫ）にある超
音波発生器を構成する素子の駆動位相ψＫは、次式で表
わされる。On the focal plane P, the drive phase calculated so as to be the focus at the center point (Z F , 0) of the irradiation target area is further given the drive polarities of the respective elements constituting the ultrasonic generator. This method is to form a plurality of spots having different polarities at the same time. At this time, the drive phase ψ K of the element forming the ultrasonic wave generator at (Z K , γ K , θ K ) is expressed by the following equation.
ここで、γで指定される位相は、例えば、第10図
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）により表わされるものである。
このように駆動位相を制御することにより、それぞれ、
第11図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のような、極性の異なる
複数のスポットを焦点面Ｐの上に同時に形成することが
できる。図中（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のモードを切替え
ながら照射することにより、時間平均として円環状に超
音波エネルギーを分布させることもできるし、（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）のうち特定のモードを用いることによ
り、回転対称でない照射目標領域に対した適した超音波
エネルギーの分布を形成することもできる。 Here, the phase designated by γ is represented by, for example, FIGS. 10 (a), (b), and (c).
By controlling the drive phase in this way,
A plurality of spots having different polarities as shown in FIGS. 11A, 11B and 11C can be formed on the focal plane P at the same time. By irradiating while switching the modes of (a), (b) and (c) in the figure, it is possible to distribute the ultrasonic energy in an annular shape as a time average, and (a),
By using a specific mode among (b) and (c), it is also possible to form a suitable ultrasonic energy distribution for an irradiation target area that is not rotationally symmetrical.
２次元アレイ型超音波発生器の音波放射面上の音圧の位
相の分布を表わす第７図、第９図、第10図の例に共通し
てあてはまる特徴は、音波放射面上の音圧積分値に関
し、その符号付積分値が、常に、その絶対値の積分値に
比較して実質上無視し得る様に、超音波発生器を構成す
る各素子の駆動位相が制御されていることである。この
ように制御することは、焦点面上の音圧積分値に関し、
その符号付積分値が、その絶対値の積分値に比較して実
質上無視し得る様な音場を形成する有力な実施方法であ
る。The features commonly applied to the examples of FIGS. 7, 9, and 10 showing the distribution of the phase of the sound pressure on the sound wave emitting surface of the two-dimensional array type ultrasonic generator are the sound pressure on the sound wave emitting surface. Regarding the integrated value, the drive phase of each element constituting the ultrasonic generator is controlled so that the signed integrated value is always negligible compared with the integrated value of the absolute value. is there. Controlling in this way relates to the sound pressure integral value on the focal plane,
The signed integral value is a powerful implementation method for forming a sound field that is substantially negligible as compared with the integral value of the absolute value.
第３図、第４図、第５図、第６図、第８図により示した
本発明の実施例は、照射用の超音波送波機構に加えて照
射モニタ用撮像機構を備えたものであり、以下、これに
ついて説明を加える。図中６は撮像用アレイ型送受信深
触子であり、７はそれをＺ軸のまわりに回転させる回転
機構であって、照射目標の位置ぎめに必要な複数の超音
波エコー断層像を得ることのできる構成となっている。
照射モニタ用の深触子６を構成するそれぞれの素子は、
送受波アンプ13を介して送波制御回路12と受信フォーカ
ス回路14に接続されている。得られたエコー断層像17
は、照射領域マーク18と複数断層面の交線19と重畳され
て、表示回路15により表示器16に表示される。このよう
な撮像機構を具備することは、照射目標の位置ぎめに必
要なだけでなく、照射目標の運動を検出し、それを照射
機構に追随させたり、照射領域からの反射エコー強度を
計測することにより、照射領域の温度上昇による音響イ
ンピーダンス変化を観測したり、照射領域において非線
形音響効果により発生する高調波を観測したり、照射目
標領域以外に生ずるいわゆる‘ホットスポット’をそこ
発生する高調波により監視するなどの目的に便利であ
る。The embodiment of the present invention shown in FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5, FIG. 6, and FIG. 8 is provided with an irradiation monitor imaging mechanism in addition to an ultrasonic wave transmission mechanism for irradiation. Yes, this will be described below. In the figure, 6 is an array type transmission / reception deep probe for imaging, and 7 is a rotating mechanism for rotating it around the Z-axis to obtain a plurality of ultrasonic echo tomographic images necessary for positioning the irradiation target. It has a configuration that allows
Each element constituting the deep probe 6 for the irradiation monitor is
It is connected to a wave transmission control circuit 12 and a reception focus circuit 14 via a wave transmission / reception amplifier 13. Obtained echo tomographic image 17
Is displayed on the display 16 by the display circuit 15 so as to be superimposed on the irradiation area mark 18 and the intersection line 19 of the plurality of tomographic planes. The provision of such an imaging mechanism is not only necessary for positioning the irradiation target, but also detects the movement of the irradiation target and causes it to follow the irradiation mechanism, and measures the intensity of reflected echo from the irradiation region. By observing changes in acoustic impedance due to temperature rise in the irradiation area, observing harmonics generated by nonlinear acoustic effects in the irradiation area, and harmonics that generate so-called'hot spots' that occur outside the irradiation target area. It is convenient for purposes such as monitoring.
以上説明したように、本発明によれば、適度な広さを持
つ超音波焦域を、問題となるような２次的な焦域を伴う
ことなく形成することができ、しかも、様々な大きさ、
深さの照射目標領域を、その焦域を高速に走査すること
により照射できる超音波照射装置を実現することができ
る。従って、このような超音波照射装置を必要とする各
産業分野ならびに医療における本発明の効果はきわめて
大きい。As described above, according to the present invention, it is possible to form an ultrasonic focal area having an appropriate width without involving a secondary focal area that may cause a problem, and to achieve various sizes. Well,
It is possible to realize an ultrasonic wave irradiation device that can irradiate an irradiation target area having a depth by scanning the focal area at high speed. Therefore, the effect of the present invention in each industrial field and medical treatment which requires such an ultrasonic irradiation device is extremely large.
第１図は公知の超音波照射装置とそれにより形成される
焦域の断面図、第２図は本発明による超音波音場の例の
概念図、第３図は本発明の一実施例たる超音波照射装置
のブロック図、第４図、第６図、第８図は本発明の実施
例における超音波発生器の外形図ならびに断面図、第５
図は第４図の超音波発生器とそれによる焦域の断面図、
第７図は第４図、第６図の超音波発生器の駆動位相の例
を示す図、第９図、第10図は第８図の超音波発生器の駆
動位相の例を示す図、第11図は第10図の駆動位相により
焦点面のＰ上に形成される超音波スポットの図。 １……超音波発生器を構成する素子、２……軽金属基
板、３……第２の整合層、４……水袋、５……冷却用配
管、６……照射モニタ用探触子、７……照射モニタ用深
触子回転機構、８……ｍビットカウンタ、９……送波用
ドライバ、10……主制御回路、11……照射用送波位相演
算回路、12……撮像用送波制御回路、13……送受波アン
プ、14……受波フォーカス回路、15……表示回路、16…
…表示器、17……超音波エコー断層像、18……照射領域
マーク、19……複数断層面の交線。FIG. 1 is a cross-sectional view of a known ultrasonic wave irradiation device and a focal region formed by the same, FIG. 2 is a conceptual diagram of an example of an ultrasonic sound field according to the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention. The block diagram of the ultrasonic wave irradiation device, FIG. 4, FIG. 6 and FIG. 8 are the outline drawing and the sectional view of the ultrasonic wave generator in the embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a cross-sectional view of the ultrasonic wave generator of Fig. 4 and the focal area by it.
FIG. 7 is a diagram showing an example of driving phases of the ultrasonic wave generator of FIGS. 4 and 6, and FIGS. 9 and 10 are diagrams showing examples of driving phases of the ultrasonic wave generator of FIG. FIG. 11 is a diagram of an ultrasonic spot formed on P of the focal plane by the drive phase of FIG. 1 ... Elements constituting ultrasonic wave generator, 2 ... Light metal substrate, 3 ... Second matching layer, 4 ... Water bag, 5 ... Cooling pipe, 6 ... Irradiation monitor probe, 7 ... Deep probe rotation mechanism for irradiation monitor, 8 ... m bit counter, 9 ... Transmission driver, 10 ... Main control circuit, 11 ... Sending phase calculation circuit for irradiation, 12 ... Imaging Transmitting control circuit, 13 ... Transmitting / receiving amplifier, 14 ... Receiving focus circuit, 15 ... Display circuit, 16 ...
… Display, 17 …… Ultrasonic echo tomographic image, 18 …… Irradiation area mark, 19 …… Intersection line of multiple tomographic planes.
Claims (6)
２次元アレイ型超音波発生器による超音波を照射する超
音波照射装置において、前記超音波発生器から送波され
た超音波の焦点面上での超音波の音圧の積分値に関し、
前記音圧の符号付積分値が、前記音圧の絶対値の積分値
に比較して実質上無視しえるように前記超音波発生器を
制御するための制御手段を具備し、該制御手段が、前記
各素子を駆動する駆動回路と、前記各素子を駆動する駆
動信号の位相及び振幅を制御する手段とを具備すること
を特徴とする超音波照射装置。1. An ultrasonic wave irradiating device for irradiating ultrasonic waves with a two-dimensional array type ultrasonic wave generator configured by arranging a plurality of elements two-dimensionally, wherein the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave generator is Regarding the integral value of the sound pressure of ultrasonic waves on the focal plane,
The signed integral value of the sound pressure is provided with control means for controlling the ultrasonic generator so that it can be substantially ignored as compared with the integral value of the absolute value of the sound pressure. An ultrasonic irradiation apparatus comprising: a drive circuit that drives each element, and a unit that controls a phase and an amplitude of a drive signal that drives each element.
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の超音波照射
装置。2. The ultrasonic irradiation device according to claim 1, wherein an annular focal area is formed on the focal plane.
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の超音
波照射装置。3. The ultrasonic wave irradiation device according to claim 1, wherein a plurality of focal points are simultaneously formed on the focal plane.
束する音響レンズを有することを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の超音波照射装置。4. The ultrasonic irradiation apparatus according to claim 1, further comprising an acoustic lens that focuses ultrasonic waves emitted from the ultrasonic generator.
の超音波の音圧に積分値に関し、前記音圧の符号付積分
値が、前記音圧の絶対値の積分値に比較して実質上無視
しえるように前記起音波発生器を制御することを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の超音波照射装置。5. The control means relates to an integrated value of the sound pressure of the ultrasonic waves on the ultrasonic generator surface, and the signed integrated value of the sound pressure is compared with an integrated value of the absolute value of the sound pressure. The ultrasonic wave irradiation device according to claim 1, wherein the ultrasonic wave generator is controlled so that it can be substantially ignored.
子から放射される超音波の指向性の極大方向が、前記２
次元アレイ型超音波発生器の中心軸と交差する向きであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の超音
波照射装置。6. The respective elements are arranged on a spherical surface, and the maximum directionality of the directivity of ultrasonic waves emitted from the respective elements is set to the above-mentioned 2
The ultrasonic irradiation device according to claim 1, wherein the ultrasonic irradiation device is oriented in a direction intersecting the central axis of the three-dimensional array ultrasonic generator.
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1985
- 1985-08-16 JP JP60179420A patent/JPH0767462B2/en not_active Expired - Fee Related
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