JPH09271097A - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
- Publication number
- JPH09271097A JPH09271097A JP7862396A JP7862396A JPH09271097A JP H09271097 A JPH09271097 A JP H09271097A JP 7862396 A JP7862396 A JP 7862396A JP 7862396 A JP7862396 A JP 7862396A JP H09271097 A JPH09271097 A JP H09271097A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric vibrator
- ultrasonic wave
- ultrasonic
- acoustic
- sound absorbing
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- Pending
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- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】圧電振動子の端部から放射される不要超音波を
減少し音響分布を改善することにより、分解能を改善す
る超音波探触子を提供する。 【解決手段】電気パルスを超音波にまた超音波を電気パ
ルスに変換する圧電振動子１と、この圧電振動子１の前
面に配備され, 外界にある生体音響インピーダンスとの
整合をとる音響整合層２と、この音響整合層２を介し圧
電振動子１の超音波ビーム1Aを集束する音響レンズ３
と、圧電振動子１の背面に配備され, 圧電振動子１を機
械的に支持しかつ音響的に制動を行うバッキング材５
と、ケース７と、を備え、短い波形の超音波を放射する
超音波探触子において、圧電振動子１の端部に超音波1
C,1D を吸収, 散乱または反射する吸音部材を備える。
減少し音響分布を改善することにより、分解能を改善す
る超音波探触子を提供する。 【解決手段】電気パルスを超音波にまた超音波を電気パ
ルスに変換する圧電振動子１と、この圧電振動子１の前
面に配備され, 外界にある生体音響インピーダンスとの
整合をとる音響整合層２と、この音響整合層２を介し圧
電振動子１の超音波ビーム1Aを集束する音響レンズ３
と、圧電振動子１の背面に配備され, 圧電振動子１を機
械的に支持しかつ音響的に制動を行うバッキング材５
と、ケース７と、を備え、短い波形の超音波を放射する
超音波探触子において、圧電振動子１の端部に超音波1
C,1D を吸収, 散乱または反射する吸音部材を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は超音波を用いて生
体の断層像を得る装置の超音波探触子に関する。
体の断層像を得る装置の超音波探触子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術による超音波探触子を図５に示
す。図５の(A) にリニアアレイプローブの要部構成図、
図５の(B) に圧電振動子の拡大図、図５の(C) にリニア
アレイプローブのＡ矢視図を示す。図５において、超音
波探触子は、電気パルスを超音波にまた超音波を電気パ
ルスに変換する圧電振動子11〜1n（以下、圧電振動子を
代表して示すとき圧電振動子１で示す）と、この圧電振
動子11〜1nの前面に図示例では２層に配備され, 外界に
ある生体音響インピーダンスとの整合をとる音響整合層
21〜2n、2a〜2m（以下、音響整合層を代表して示すとき
音響整合層２で示す）と、この音響整合層２を介し圧電
振動子の超音波ビームを集束する音響レンズ３と、圧電
振動子１の背面に配備され, 圧電振動子１を機械的に支
持しかつ音響的に制動を行うバッキング材５と、を備え
て構成される。
す。図５の(A) にリニアアレイプローブの要部構成図、
図５の(B) に圧電振動子の拡大図、図５の(C) にリニア
アレイプローブのＡ矢視図を示す。図５において、超音
波探触子は、電気パルスを超音波にまた超音波を電気パ
ルスに変換する圧電振動子11〜1n（以下、圧電振動子を
代表して示すとき圧電振動子１で示す）と、この圧電振
動子11〜1nの前面に図示例では２層に配備され, 外界に
ある生体音響インピーダンスとの整合をとる音響整合層
21〜2n、2a〜2m（以下、音響整合層を代表して示すとき
音響整合層２で示す）と、この音響整合層２を介し圧電
振動子の超音波ビームを集束する音響レンズ３と、圧電
振動子１の背面に配備され, 圧電振動子１を機械的に支
持しかつ音響的に制動を行うバッキング材５と、を備え
て構成される。
【０００３】図５の(B) は、圧電振動子を部分拡大した
ものであり、図示例では、４本の細い短冊状の圧電振動
子１が一列に横方向に配置されて電極４に接続され、１
振動子ピッチを構成し、圧電振動子１の長手方向がレン
ズ方向口径を構成する。また、図５の(C) は、図５の
(A) のリニアアレイプローブにケース６を取り付けた状
態をＡ矢視から見た側面図で示す。尚、音響整合層２
は、一般的には１層構造または２層構造のものが用いら
れ、図５の(C) に１層構造の例を図示した。
ものであり、図示例では、４本の細い短冊状の圧電振動
子１が一列に横方向に配置されて電極４に接続され、１
振動子ピッチを構成し、圧電振動子１の長手方向がレン
ズ方向口径を構成する。また、図５の(C) は、図５の
(A) のリニアアレイプローブにケース６を取り付けた状
態をＡ矢視から見た側面図で示す。尚、音響整合層２
は、一般的には１層構造または２層構造のものが用いら
れ、図５の(C) に１層構造の例を図示した。
【０００４】かかる構成により、圧電振動子は圧電振動
子11〜1nの背面側の電極4a〜4mと,圧電振動子11〜1nの
前面側を並列接続する配線4A,4B と, の間に印加される
電気パルスで励振され、超音波探触子は、短い波形の超
音波を外界にある被検査生体に効率良く放射することが
できる。また、生体への超音波の電子走査は、電極4a〜
4mに印加する電気パルスのタイミングを制御することに
より走査できる。
子11〜1nの背面側の電極4a〜4mと,圧電振動子11〜1nの
前面側を並列接続する配線4A,4B と, の間に印加される
電気パルスで励振され、超音波探触子は、短い波形の超
音波を外界にある被検査生体に効率良く放射することが
できる。また、生体への超音波の電子走査は、電極4a〜
4mに印加する電気パルスのタイミングを制御することに
より走査できる。
【０００５】リニアアレイプローブなどに応用する超音
波探触子は、(1) 分解能、(2) 視野幅、(3) 感度、(4)
サイドローブレベルが重要な項目である。ここでは、本
発明に関わる(1) 分解能について述べる。分解能には、
被検査体である生体の深さ方向の距離分解能と、方位方
向の分解能と、の二つに分けて考えることができる。距
離分解能は、いかに短い超音波パルスを放射できるかで
決まり、バッキング材５や音響整合層２の設計に負って
いる。また、方位分解能は、放射する超音波ビームの幅
により決定される。そしてこの方位分解能は、電子走査
方向と、レンズ方向の二つの分解能に分けて考えること
ができる。電子走査方向の分解能は、圧電振動子１のピ
ッチ、周波数および装置側駆動条件によって決まる。
波探触子は、(1) 分解能、(2) 視野幅、(3) 感度、(4)
サイドローブレベルが重要な項目である。ここでは、本
発明に関わる(1) 分解能について述べる。分解能には、
被検査体である生体の深さ方向の距離分解能と、方位方
向の分解能と、の二つに分けて考えることができる。距
離分解能は、いかに短い超音波パルスを放射できるかで
決まり、バッキング材５や音響整合層２の設計に負って
いる。また、方位分解能は、放射する超音波ビームの幅
により決定される。そしてこの方位分解能は、電子走査
方向と、レンズ方向の二つの分解能に分けて考えること
ができる。電子走査方向の分解能は、圧電振動子１のピ
ッチ、周波数および装置側駆動条件によって決まる。
【０００６】電子走査方向に直角な方向の分解能、即
ち、レンズ方向分解能は、圧電振動子１の周波数、音響
レンズ３およびレンズ方向口径に依存している。
ち、レンズ方向分解能は、圧電振動子１の周波数、音響
レンズ３およびレンズ方向口径に依存している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来技術の超音波探触
子において、圧電振動子に予め定められた電圧パルスを
印加して超音波パルスを発生し、この発生した超音波パ
ルスの周波数成分に応じて取り付けられる音響整合層お
よび音響レンズを介して、被検査体に短い波形の超音波
を効率良く放射することができる。
子において、圧電振動子に予め定められた電圧パルスを
印加して超音波パルスを発生し、この発生した超音波パ
ルスの周波数成分に応じて取り付けられる音響整合層お
よび音響レンズを介して、被検査体に短い波形の超音波
を効率良く放射することができる。
【０００８】しかし、配線4A,4B がある圧電振動子の端
部には、 (1) 音響整合層が無いので、放射される音圧そのものは
小さいものの配線があることおよび音響整合層が無いこ
とにより、位相特性が乱れた超音波が放射される。 (2) 圧電振動子の端部から圧電振動子を横方向に振動さ
せる横振動などの不要な超音波が放射される。
部には、 (1) 音響整合層が無いので、放射される音圧そのものは
小さいものの配線があることおよび音響整合層が無いこ
とにより、位相特性が乱れた超音波が放射される。 (2) 圧電振動子の端部から圧電振動子を横方向に振動さ
せる横振動などの不要な超音波が放射される。
【０００９】これらの不要超音波は超音波探触子の分解
能を損なうと言う問題がある。本発明は上記の点にかん
がみてなされたものであり、その目的は前記した課題を
解決して、圧電振動子の端部から放射される不要超音波
を減少し音響分布を改善することにより、分解能を改善
する超音波探触子を提供することにある。
能を損なうと言う問題がある。本発明は上記の点にかん
がみてなされたものであり、その目的は前記した課題を
解決して、圧電振動子の端部から放射される不要超音波
を減少し音響分布を改善することにより、分解能を改善
する超音波探触子を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、電気パルスを超音波にまた超音
波を電気パルスに変換する圧電振動子と、この圧電振動
子の前面に配備され外界にある生体音響インピーダンス
との整合をとる音響整合層と、この音響整合層を介し圧
電振動子の超音波ビームを集束する音響レンズと、圧電
振動子の背面に配備され圧電振動子を機械的に支持しか
つ音響的に制動を行うバッキング材と、ケースと、を備
え、短い波形の超音波を放射する超音波探触子におい
て、圧電振動子の端部に超音波を吸収, 散乱または反射
する吸音部材を備えるものとする。
に、本発明においては、電気パルスを超音波にまた超音
波を電気パルスに変換する圧電振動子と、この圧電振動
子の前面に配備され外界にある生体音響インピーダンス
との整合をとる音響整合層と、この音響整合層を介し圧
電振動子の超音波ビームを集束する音響レンズと、圧電
振動子の背面に配備され圧電振動子を機械的に支持しか
つ音響的に制動を行うバッキング材と、ケースと、を備
え、短い波形の超音波を放射する超音波探触子におい
て、圧電振動子の端部に超音波を吸収, 散乱または反射
する吸音部材を備えるものとする。
【００１１】かかる構成により、圧電振動子の端部から
放射される不要超音波を減少し音響分布を改善すること
ができる。
放射される不要超音波を減少し音響分布を改善すること
ができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例としての
超音波探触子の側面図、図２は本発明による不要超音波
の減少を説明する説明図、図３は超音波探触子が放射す
る超音波ビームの幅の測定方法を説明する説明図、図４
は一実施例による超音波探触子を測定したビーム幅特性
図を示し、図５に対応する同一機能部材には同じ符号が
付してある。
超音波探触子の側面図、図２は本発明による不要超音波
の減少を説明する説明図、図３は超音波探触子が放射す
る超音波ビームの幅の測定方法を説明する説明図、図４
は一実施例による超音波探触子を測定したビーム幅特性
図を示し、図５に対応する同一機能部材には同じ符号が
付してある。
【００１３】図１において、超音波探触子は、電気パル
スを超音波にまた超音波を電気パルスに変換する圧電振
動子１と、この圧電振動子１の前面に配備され, 図示省
略された外界にある生体音響インピーダンスとの整合を
とる音響整合層２と、この音響整合層２を介し圧電振動
子１の超音波ビームを集束する音響レンズ３と、圧電振
動子１の背面に配備され, 圧電振動子１を機械的に支持
しかつ音響的に制動を行うバッキング材５と、ケース７
と、圧電振動子１の端部に超音波を吸収, 散乱または反
射する吸音部材８と、を備えて構成される。
スを超音波にまた超音波を電気パルスに変換する圧電振
動子１と、この圧電振動子１の前面に配備され, 図示省
略された外界にある生体音響インピーダンスとの整合を
とる音響整合層２と、この音響整合層２を介し圧電振動
子１の超音波ビームを集束する音響レンズ３と、圧電振
動子１の背面に配備され, 圧電振動子１を機械的に支持
しかつ音響的に制動を行うバッキング材５と、ケース７
と、圧電振動子１の端部に超音波を吸収, 散乱または反
射する吸音部材８と、を備えて構成される。
【００１４】かかる構成により、超音波探触子は、圧電
振動子11〜1nの背面にある電極4a〜4mと、圧電振動子11
〜1nの前面側を並列接続する配線4A,4B と、の間に印加
される電気パルスにより、ビーム幅が狭い、効率の良
い、短い波形の超音波を外界にある被検査生体に効率良
く放射することができる。以下、図２を併用して説明す
る。図２において、今、超音波探触子が吸音部材８がな
い場合を想定する。圧電振動子１に電気パルスを印加す
ることにより、圧電振動子１は、上下方向に矢印で図示
される超音波1Aと、横方向に矢印で図示される超音波1B
と、圧電振動子１の端部で配線4A,4B などで散乱される
超音波1Cと、が発生する。上下方向の超音波1Aの成分
は、音響整合層２を介して音響レンズ３で超音波ビーム
を集束し、超音波探触子の平面波Ａとして外界にある被
検査生体に効率良く、有効な超音波ビームを放射するこ
とができる。
振動子11〜1nの背面にある電極4a〜4mと、圧電振動子11
〜1nの前面側を並列接続する配線4A,4B と、の間に印加
される電気パルスにより、ビーム幅が狭い、効率の良
い、短い波形の超音波を外界にある被検査生体に効率良
く放射することができる。以下、図２を併用して説明す
る。図２において、今、超音波探触子が吸音部材８がな
い場合を想定する。圧電振動子１に電気パルスを印加す
ることにより、圧電振動子１は、上下方向に矢印で図示
される超音波1Aと、横方向に矢印で図示される超音波1B
と、圧電振動子１の端部で配線4A,4B などで散乱される
超音波1Cと、が発生する。上下方向の超音波1Aの成分
は、音響整合層２を介して音響レンズ３で超音波ビーム
を集束し、超音波探触子の平面波Ａとして外界にある被
検査生体に効率良く、有効な超音波ビームを放射するこ
とができる。
【００１５】一方、横方向の超音波1Bは、ケース７で反
射され、この反射波の一部は上方向に散乱され、超音波
探触子として不要な超音波1Dとなる。即ち、圧電振動子
１の端部では、(1) 音響整合層２が無いので、放射され
る音圧は少ないものの配線があることおよび音響整合層
が無いことにより、位相特性が乱れた超音波1Cが放射さ
れ、また、(2) 圧電振動子１の端部から圧電振動子１を
横方向に振動させる横振動などの不要な超音波1Dが放射
される。これらの不要超音波1C,1D は超音波のビーム幅
を広げ、点線で図示される球面波Ｂとして放射され、超
音波探触子の分解能を損なう要因となる。
射され、この反射波の一部は上方向に散乱され、超音波
探触子として不要な超音波1Dとなる。即ち、圧電振動子
１の端部では、(1) 音響整合層２が無いので、放射され
る音圧は少ないものの配線があることおよび音響整合層
が無いことにより、位相特性が乱れた超音波1Cが放射さ
れ、また、(2) 圧電振動子１の端部から圧電振動子１を
横方向に振動させる横振動などの不要な超音波1Dが放射
される。これらの不要超音波1C,1D は超音波のビーム幅
を広げ、点線で図示される球面波Ｂとして放射され、超
音波探触子の分解能を損なう要因となる。
【００１６】本発明による超音波探触子は、ケース７の
先端部分を内側に折り曲げた部分7A,7B を有し、この折
り曲げ部分7A,7B を音響整合層２の端近くに配置し、ケ
ース７と音響レンズ３との間、あるいは、音響レンズ３
と圧電振動子１との間、に不要超音波1C,1D を吸収, 散
乱または反射する吸音部材８、例えば、発泡材と粘着テ
ープとで構成される両面テープ、を備えて構成すること
ができる。
先端部分を内側に折り曲げた部分7A,7B を有し、この折
り曲げ部分7A,7B を音響整合層２の端近くに配置し、ケ
ース７と音響レンズ３との間、あるいは、音響レンズ３
と圧電振動子１との間、に不要超音波1C,1D を吸収, 散
乱または反射する吸音部材８、例えば、発泡材と粘着テ
ープとで構成される両面テープ、を備えて構成すること
ができる。
【００１７】かかる構成により、超音波探触子の不要超
音波1C,1D は、この吸音部材８で吸収され、球面波Ｂと
して放射される不要超音波1C,1D を減少し、ビーム幅の
狭い、効率良い、短いパルス波形の超音波を放射するこ
とができる。吸音部材８として発泡材を用いることによ
り、超音波が泡を構成する空気により完全反射され、効
果的な吸音部材８を構成することができる。
音波1C,1D は、この吸音部材８で吸収され、球面波Ｂと
して放射される不要超音波1C,1D を減少し、ビーム幅の
狭い、効率良い、短いパルス波形の超音波を放射するこ
とができる。吸音部材８として発泡材を用いることによ
り、超音波が泡を構成する空気により完全反射され、効
果的な吸音部材８を構成することができる。
【００１８】
【実施例】図３、図４により本発明の超音波探触子が放
射する超音波ビームの幅の測定方法および測定したビー
ム幅特性を説明する。図３において、超音波探触子は、
図３の左側に圧電振動子１、音響整合層２、音響レンズ
３で簡易に図示す。音響レンズ３の左側は、超音波探触
子の外界に相当し、ここでは、被検査体である生体の音
響インピーダンスに近い特性を有する液体（水）が配備
されている。
射する超音波ビームの幅の測定方法および測定したビー
ム幅特性を説明する。図３において、超音波探触子は、
図３の左側に圧電振動子１、音響整合層２、音響レンズ
３で簡易に図示す。音響レンズ３の左側は、超音波探触
子の外界に相当し、ここでは、被検査体である生体の音
響インピーダンスに近い特性を有する液体（水）が配備
されている。
【００１９】超音波探触子の音響レンズ３の表面から直
角に中心線をとり、被検査体に相当する液体方向に深さ
をとる。超音波探触子が放射するビーム幅特性は、この
中心線と直角方向に位置をずらし、超音波探触子が放射
する超音波を測定する。測定される超音波の強さは、中
心線方向が最も強く、位置をずらすにつれて超音波の強
さは弱くなる。ビーム幅特性は、最も強い音波から -20
dB減衰する位置までの片側の幅で示すものとする。
角に中心線をとり、被検査体に相当する液体方向に深さ
をとる。超音波探触子が放射するビーム幅特性は、この
中心線と直角方向に位置をずらし、超音波探触子が放射
する超音波を測定する。測定される超音波の強さは、中
心線方向が最も強く、位置をずらすにつれて超音波の強
さは弱くなる。ビーム幅特性は、最も強い音波から -20
dB減衰する位置までの片側の幅で示すものとする。
【００２０】図４は、上述の測定方法によるビーム幅特
性の測定結果を図示し、点線で図示した特性は従来技術
による測定結果を示し、実線で図示した特性は、従来技
術として測定結果を図示した超音波探触子に吸音部材８
を構成した本発明の一実施例による測定結果を示したも
のである。測定結果によれば、例えば、医用超音波プロ
ーブとして人体の肝臓検査に用いるとき、人体表面から
肝臓位置に相当する60mmの深さで、従来技術による超音
波ビーム幅が片幅で8.5mm あったものが、5mmに改善す
ることができた。
性の測定結果を図示し、点線で図示した特性は従来技術
による測定結果を示し、実線で図示した特性は、従来技
術として測定結果を図示した超音波探触子に吸音部材８
を構成した本発明の一実施例による測定結果を示したも
のである。測定結果によれば、例えば、医用超音波プロ
ーブとして人体の肝臓検査に用いるとき、人体表面から
肝臓位置に相当する60mmの深さで、従来技術による超音
波ビーム幅が片幅で8.5mm あったものが、5mmに改善す
ることができた。
【００２１】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、圧電
振動子の端部に不要超音波を吸収, 散乱または反射する
吸音部材を備えることにより、圧電振動子の端部から放
射される不要超音波を減少し、音響分布を改善すること
ができる。この結果、超音波探触子が放射するビーム幅
特性を改善し、方位分解能を改善することができる。
振動子の端部に不要超音波を吸収, 散乱または反射する
吸音部材を備えることにより、圧電振動子の端部から放
射される不要超音波を減少し、音響分布を改善すること
ができる。この結果、超音波探触子が放射するビーム幅
特性を改善し、方位分解能を改善することができる。
【図１】本発明の一実施例としての超音波探触子の側面
図
図
【図２】不要超音波の減少を説明する説明図
【図３】超音波探触子が放射する超音波ビームの幅の測
定方法を説明する説明図
定方法を説明する説明図
【図４】一実施例による超音波探触子を測定したビーム
幅特性図
幅特性図
【図５】従来技術による超音波探触子を示す図
１, 11〜1n 圧電振動子 1A,1B 超音波 1C,1D 不要超音波 ２, 21〜2n, 2a〜2m 音響整合層 ３ 音響レンズ ４, 4a〜4m 電極 4A,4B 配線 ５ バッキング材 ６、７ ケース ８ 吸音部材
Claims (1)
- 【請求項１】電気パルスを超音波に，また超音波を電気
パルスに変換する圧電振動子と、この圧電振動子の前面
に配備され, 外界にある生体音響インピーダンスとの整
合をとる音響整合層と、この音響整合層を介し圧電振動
子の超音波ビームを集束する音響レンズと、圧電振動子
の背面に配備され, 圧電振動子を機械的に支持しかつ音
響的に制動を行うバッキング材と、ケースと、を備え、
短い波形の超音波を放射する超音波探触子において、 圧電振動子の端部に超音波を吸収, 散乱または反射する
吸音部材を備える、 ことを特徴とする超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7862396A JPH09271097A (ja) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7862396A JPH09271097A (ja) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | 超音波探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09271097A true JPH09271097A (ja) | 1997-10-14 |
Family
ID=13667020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7862396A Pending JPH09271097A (ja) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09271097A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007222244A (ja) * | 2006-02-21 | 2007-09-06 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 短軸遥動型超音波探触子 |
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1996
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