JPS5836535A

JPS5836535A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPS5836535A
Application number: JP56132747A
Authority: JP
Inventors: 昌徳野口; 井上　誉恒
Original assignee: Yokogawa Electric Corp; Yokogawa Electric Works Ltd
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1981-08-26
Filing date: 1981-08-26
Publication date: 1983-03-03
Also published as: JPS6355936B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、超音波ビームを生体のような被検体に投射し
て、生体組織内の状況を診断する超音波診断装置に関す
るものである。更に詳しくは、本発明は、超音波振動素
子の巾をせまくすることなく走査線密度を増加させるこ
とのできる超音波診断装置に関するものである。

超音波ビームのリニア走査は、一般に、Ｎ個の超音波振
動子を一列に並べて構成されるプローブにおいて、Ｎ個
の振動子のうちのｎ個（ｎ　＜　Ｎ　）を１組とし、こ
れを１個づつ移動させながら駆動することによって行な
われる。この場合の走査線の総数は、Ｎｏ＋１本となる
。例えば、Ｎ＝１２８、ｎ＝８の場合、１２１本の走査
線数となる。この走査線数を増加、すなわち、振動子の
数Ｎを増加させれば、高解偉度、高品質の断層僚を得る
ことができるが、Ｎを増大させると、振動子の巾が狭く
なり、製造上の困難が加わったり、また駆動が困難とな
ったりする。

従来、走査線数を増大させるのに、特開昭５２−６８７
７５号公報や、特開昭５２−１５２７８５号公報にみら
れるように、同時に駆動する振動子の数口を、一定周期
ごと［１個又は奇数側増減するようにしたものも提案さ
れている。しかしながら、これによって増大される走査
線の数は、せいぜい２倍であって、これ以上にすること
はできないし、また、駆動回路が複数となる欠点を有し
ている。

ここにおいて、本発明は、簡単な構成で、容易に走査線
本数の増大を行なうことができ、高解像度、高品質の断
層儂を得ることのできる超音波診断装置を実現しようと
するものである。

本発明に係る装置は、複数個の振動子を配列した超音波
振動子アレイを機械的に僅かづつ移動させつつ、超音波
ビームをリニア走査するようにした点にひとつの４Ｉ徽
がある。

第１図は本発明に係る装置に用いられるプローブ（探触
子）の−例を示す構成斜視図、＠２図は本発明に係る装
置の一実施例を示す構成ブロック図である。

これらの図において、１はプローブケース、２は本体と
プローブとを結ぶケーブルである。

プローブケース１内には、複数個の超音波振動子ａ１、
ｌ、−５・・・ｓｎが配列して構成され、かつ、プロー
ブケース１に対して機械的に移動可能なように設置され
た振動子アレイ１１と、この振動子アレイ１１の駆動回
路（スキャナ）１２、振動子アレイ１１に機械的に結合
し、この振動子アレイ１１を振動子の配列方向（走査方
向）に、僅かづつ機械的に移動させる移動手段１３及び
この移動手段１５の駆動回路１４とが収容されている。

なお、駆動回路１２及び駆動回路１４は、本体側に設置
しでもよい。

第３図は、振動子アレイ１５を機械的に僅かづつ移動さ
せる移動手段１４の一例を示す構成図である。

この移動手段１４は、圧電素子の伸縮変位を利用したも
のであって、電極板を有する圧電材料基板ｂ１、ｂ２、
ｂｓｖｂａを絶縁シートを介して複数枚（ここでは４枚
）積層して構成したものである。ここで、圧電材料基板
ｂ１、ｂ２・・・とじては、チタン酸バリウム（ＢａＴ
ｌ　ｏｇ　）系、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の
磁器、あるいはポリフッ化ビニリデンのような高分子系
の圧電材料を用いることができる。

このよ５に構成した移動手段において、各圧電材料基板
ｂ＋、ｂ２・・・Ｋ１スイッチ１、ｓ２・・・を介して
駆動電圧Ｅを順次印加すると、一端の移動量（変位量）
を、ひとつの圧電材料基板の厚さの伸びΔ！を最小単位
とし、２・４ノ、５・ツノ・川・・のよう順次増大させ
ることができる。

第１図及び第２図に戻り、１５は駆動回路１２と振動子
アレイ１１とを結ぶフレキシブルワイヤ、１６はプロー
ブケース１において、被検体との接触面に設置すた音響
レンズ、１７は振動子７レイ１１と音響レンズ１６との
間に介在されたゲル剤で、振動子からの超音波ビームは
、このゲル剤１７、音響レンズ１６を介して、被検体ｌ
ＩＫ出射するようＫなっている。

３はクロックパルス発生器、４はこのクロックパルス発
生器３からのクロックパルスを入力とする制御回路であ
る。この制御回路４は、スキャナとしての機能をもつ駆
動回路１２及び駆動回路１４に制御信号を送出し、各駆
動回路１２．１４は、後述するよ５に各振動子、及び移
動手段１３を所定の順番で順次駆動することＫよって、
超音波ビームをリニア走査させる。

５は遅延回路、６１は送信回路、６２は受信回路、７は
Ｂモード用の輝度変調信号を発生する電圧発生回路、８
はブラウン管のような表示器、９はクロック信号発生器
３からのクロック信号を入力とする走査回路である。遅
延回路５は、複数個のそれぞれ遅延時間の異なった遅延
素子を含んでおり、送信回路６１からの信号あるいはス
キャナとしての機能をもつ駆動回路１２を介して印加す
る各振動子からの受信信号に遅延時間を与えて電子フォ
ーカス等を行う。表示器８は、電圧発生回路７からの信
号が輝度変調情報として与えられ、また、走査回路９か
らの信号が偏向信号として与えられている。

このよう忙構成した装置の動作を次に第４図及び第５図
を参照しながら説明する。

クロックパルス発生器３からは、第４図（イ）Ｋ示すよ
うな一定周期のクロックパルス（時間軸が図の縦方向に
ある）を発生している。このクロックパルスの周期は、
診断距離との関係で決められる。

制御回路４は、例えばマイクロプロセッサを含んで構成
されており、はじめに駆動回路１２を介して、第４図■
に示すよ５Ｋ、多数の振動子ａ１〜ａ口までを、振動子
１〜ａ５、ａ２〜麿６、ａ５〜畠ア・・・・・・のよう
に順次１個づつずらせて駆動し、リニア走査を行なう。

ここでは、振動子をひとつだけずらせつつ５測量時に駆
動しているが、同時に駆動する振動子の数は５個以外の
他の数でもよい。各振動子から出た超音波ビームは、ゲ
ル剤１７、音響レンズ１６を通って被検体く投射され、
被検体内においてふたつの組織の境界面で反射し、この
反射パルスが、音響レンズ１６、ゲル剤１７を通って同
じ振動子によって受信される。各振動子からの受信信号
は、フォーカス回路としての役目をする遅鷺回路５を介
した後、受信回路６２で受信され、信号処理がなされ、
電圧発生回路７に印加される。走査回路９は、クロック
パルスの周期ごとに診断距離に応じた信号および各振動
子からの超音波ビーム中心位置に応じた信号を発生する
。表示器８は、電圧発生回路７からの信号を輝度変調情
報として、また走査回路９からの各信号を偏向信号とし
てそれぞれ入力し、Ｂモード表示を行なう、このような
、リニア走査は従来のリニア走査と変るところはない。

次に、制御回路４は、第４図■に示すように駆動回路１
４を介して、移動手段１３の例えば圧電材料基板ｂ＋に
電圧を加え、この状態で、各振動子を順次、ｌｌ〜ｍｓ
　、　　１２〜８６、ａｓ　Ａ−ａ７　””’のように
順次１個づつずらせて駆動し、リニア走査を行う。

ここで、移動手段１４において、圧電材料基板ｂｌ［電
圧が印加されると、その厚さが例えばｄ１５（ｄは各振
動子間の距離）だけ伸び、これＫよって振動子アレイ１
１が矢印Ｏ方向に、機械的にｄ１５だけずれた位置に移
動し、との状態でリニア走査が行なわれる。したがって
、この状態での各超音波ビームの中心位置は、第５図破
線■に示すよ５に前記■の状態での超音波ビームの中心
位置（第５図実線の）Ｋ対して、ｄ１５だ１すずれるこ
ととなる。

次に、制御回路４は、第４図■に示すように駆動回路１
４を介して、移動手段１ｊの圧電材料基板ｂ１、ｂ２に
電圧を加え、振動子アレイ１１を■の状態から２ｄ１５
だけ移動させた状態で、各振動子を順次１側づつずらせ
て駆動し、リニア走査を行う。この状態での各超音波ビ
ームの中心位置は、第５図一点鎖線■に示すように前記
■の状態での超音波ビームの中心位置に対して２ｄ１５
、前記■の状態での超音波ビームの中心位置に対しては
ｄ１５だけずれることとなる。

以下、同じよ５１Ｃして、移動手段１４の圧電材料基板
ｂ＋〜ｂｌに電圧を加えた状Ｉｔ（第４図■参照）、移
動手段１４の圧電材料基板ｂ１〜ｂａＫ電圧を加えた状
態（第４図■参照）で、それぞれリニア走査を実施する
。

以後、前記■〜■を繰返しながら、リニア走査を行う。

なお、ここでは、各振動子１〜麿、を−通り駆動するこ
とによって、−回のリニア走査を完了し、この−回のｌ
Ｉニア走査ととに振動子アレイを僅かづつ移動させたも
ので、これＫよって、振動子アレイの機械的な移動回数
を減少させるとともに、一枚の画儂をで會るだけ早く得
られるようＫしたものであるが、これらを考慮する必要
のない場合には、振動子１〜１６を５回駆動し、この間
圧振動子アレイを互〜４ｄまで順次移動させ１次５に振動子１〜麿６を５回駆動し、同じように振動子アレ
イをＡ〜ん移動させるような駆動手法とし５てもよい。

このようＫ、振動子アレイを機械的に僅かづつ移動させ
、リニア走査を行わせると、各超音波ビームの中心位置
の相互間隔は、第５図に示すように振動子の相互間隔ｄ
より狭い間隔（この実施例ではＴｄ　）とすることがで
き、走査線総数を増大（この実施例では５倍）させるこ
とができる。

振動子７レイを機械的に僅かづつ移動させ、リニア走査
をして得られる各画儂は、表示器８の残光あるいは目の
残光による合成、また、必要（応じてメモリ手段等を用
いて行なわれる合成によって、高解僚度、高品質の断層
儂を得ることができる。

なお、上記の実施例では、振動子アレイ１１の移動手段
をｌｌ［にひとつだけ設けたものであるが、振動子アレ
イの残りの側面にも移動手段を設置してもよい。また、
この移動手段は、圧電材料基板の厚味方向伸びを利用し
たが、印加する電圧の極性を変え、縮み、あるいは伸び
と縮みの組合せを利用してもよい。移動手段として、こ
こに示した圧電材料基板を用いると、全体の構成及びそ
の駆動回路をフンバクトにできるが、これに代えて、ツ
ーオースコイルやリニアステップモータ等を用いてもよ
い。

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で、
容易に走査線本数の増大を行うことができ、高解像度、
高品質の断層儂を得ることのできる超音波診断装置が実
現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置に用いられるプローブの一例
を示す構成斜視図、第２図は本発明に係る装置の一実施
例を示す構成ブロック図、第５図は第１図に使用されて
いる移動手段の一例を示す構成図、第４図は第２図装置
の動作の一例を説明するための説明図、第５図は超音波
ビームの走査例を示す説明図である。１・・・プループケース、２・・・ケーブル、１１・・
・振動子７レイ、烏１．１２、ｍｓ・・・超音波振動子
、１２・・・駆動回路（スキャナ）、１３・・・移動手
段、１４・・・駆動回路、１６・・・音響レンズ、１７
・・・ゲル剤、３・・・クロックパルス発生器、４・・
・制御回路、５・・・遅延回路、６１・・送信回路、６
２・・・受信回路、７・・・電圧発生回路、８・・・表
示器、９・・・走査回路。オ　　３［２１］オ　　　５　　　区

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　複数個の超音波振動子を配列して構成される
振動子アレイと、この振動子アレイに結合し前記超音波
振動子の配列方向であって超音波振動子の配列間隔より
小さい僅かな距離を単位としてこの振動子アレイを機械
的に移動させる移動手段とを真値し、前記振動子アレイ
を超音波振動子の配列方向に前記僅かな距離を単位とし
て移動させつつ、超音波ビームをリニア走査するように
した超音波診断装置。
（２）　移動手段として、複数個の圧電材料基板を積層
して構成されるものを用い、前記圧電材料基板の伸縮に
よる変位を利用して振動子７レイを移動させるようＫし
た特許請求の範囲第１項記載の超音波診断装置。ａ＞リニア走査を実施するごとに振動子アレイを僅かな
距離づつ移動させるようにした特許請求の範囲第１項記
載の超音波診断装置。