JPS61234697A - 超音波探触子 - Google Patents

超音波探触子

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Publication number
JPS61234697A
JPS61234697A JP7440185A JP7440185A JPS61234697A JP S61234697 A JPS61234697 A JP S61234697A JP 7440185 A JP7440185 A JP 7440185A JP 7440185 A JP7440185 A JP 7440185A JP S61234697 A JPS61234697 A JP S61234697A
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JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
probe
oscillator
transducer
received
Prior art date
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Pending
Application number
JP7440185A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadashi Fujii
正 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Terumo Corp
Original Assignee
Terumo Corp
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Publication date
Application filed by Terumo Corp filed Critical Terumo Corp
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Publication of JPS61234697A publication Critical patent/JPS61234697A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24Probes
    • G01N29/2437Piezoelectric probes
    • G01N29/245Ceramic probes, e.g. lead zirconate titanate [PZT] probes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

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】 ■ 発明の背景 技術分野 本発明は、被測定物体に超音波を送信し、その物体の内
部から反射される超音波エコーを受信し、この受信され
た超音波エコーにより物体内部の音響特性を測定するの
に用いられる超音波探触子に係り、特に分解能を向上す
るに好適なものに関する。
先行技術 超音波を用いて物体内部の音響特性全測定し、こ些に基
づいて物体内部の状況等を把握したり解析する超音波測
定技術は、金属探傷、魚群探知、医療診断々ど広範囲の
分野にわたって利用されている。中でも医療用の超音波
断層装置の最近の発展には目をみはるものがある。
超音波断層装置は、原理的には・ぐシスエコー法を用い
ており、被測定物体としての生体内へ送信された超音波
パルスが生体内部の音響インピーダンスの異なる境界で
反射する現象を利用し、この反射波(超音波エコー)を
受信していわゆるBモード法による生体の断層像を表示
するものである。
生体の断層像を得るには、生体の所定領域に超音波・や
ルスを走査しその超音波エコーを受信するのであるが、
その走査方式としては第5図に示すように、リニア走査
方式、セクタ走査方式、アーク走査方式、コンタクト・
コン・ぐランド走査方式などが知られている。
いずれの走査方式であっても、第2図に示したように、
送受信兼用の超音波振動子(以下単に振動子と称する。
)を有して々る超音波探触子(以下、単に探触子と称す
る。)lから超音波パルス2を生体3内に向けて送信し
、この超音波・やルス2が生体3内に存在する音響イン
ピーダンスの不連続面4によって反射され、再び探触子
1に戻ってくる超音波エコー5を受信し、この受信され
た超音波エコー5を用いてBモード断層像を得るように
している。
また、リニア走査方式とセクタ走査方式については現在
、電子的走査法が主流であり、アーク走査方式と一部の
セクタ走査方式には機械的走査法が一般に採用されてい
る。これに対し、コンタクトコンパウンド走査方式は手
動により走査するもので、第5図に示したように、探触
子lを生体表面6上で手動走査し、これによって操作者
の所望とする位置と角度にて超音波・ぐルス2を生体3
内に送信し、戻ってくる超音波エコーを合成してBモー
ド断層像を得るようにしている。
先行技術の問題点 ところで、実際には音響不連続面4にて反射かし、探触
子1により受信される超音波エコー5は、散乱波7のう
ち探触子1の受波面を見込む角度範囲に含まれる散乱波
成分のみ(通常、後方散乱エコーと称されている。)で
ある。
したがって、特にリニア走査方式やセクタ走査方式によ
りBモード断層像を形成する場合には、上記の後方散乱
エコー成分のみと彦ることから、第4図に示すように、
探触子1の送信力向に対して不連続面8が傾斜をもって
いる場合、この面8からの散乱エコー9は殆ど探触子1
に受信されず、との面8は断層像として描写され々い々
ど、分解能が低いという問題を有している。     
       ・□・ 々お゛、コンタクトコンパウンド走査方式にあっても、
探触子で受信することができるのは後方散乱エコーのみ
であるが、送信方向の角度を手動により変化させること
ができるので、リニア走査方式やセクタ走査方式に比べ
ると不連続面4にかかる音響情報は多いということが言
える。しかし、コンパウンド走査方式によれば、手動2
走査であることから、走査の再現性が乏しいと同時に、
断層像を得るのに多くの走査時間を必要とする。このた
め、生体の体動や呼吸性移動の影響により、合成された
Bモード断層像は再現性に乏しいものであったり、シャ
ープさに欠けた画像と々るという間題があった。
■ 発明の目的 本発明は、上記した先行技術の問題点を解決すること、
言い換えれば、後方散乱エコー以外の方向の散乱エコー
をも受信することができる超音波探触子を提供すること
を目的とするものである。
本発明は、上記目的を達成するため、略円形主面を有し
、被測定物体に超音波を送信する第1の振動子と、この
第1の撮動子の周縁に沿って近接配置名れた被測定物体
から反射される超音波エコーを受信する□少なくとも1
つの第2の振動子とから成り、第1の振動子は七うミッ
久系材料を用いて形成し、第2の振動子は高分子系材料
あるいはセラミ゛ツク系と高分子系の複合材料を用いて
形成するととを特徴とする。
本発明の一つの態様によれば、第2の振動子は、第1の
振動子と同心の環状主面を有してなることを特徴とする
■ 発明の詳細な説明および作用 次に本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
第1図(A) 、 (B)に本発明の一実施例の概念図
を示す。同図(A)は平面図、同図(B)は使用状態を
説明する断面図である。それらの図に示すように、探触
子10は円形の主面を有する送受信兼用の第1の振動子
11と、この周囲に主面を隣接させて円環状に形成され
てなる受信用の第2の振動子12とを含んでなるもので
ある。
このように、従来の探触子に相当する第1の振動子11
の周囲に、受信用の第2の振動子12が設けられている
ことから、第1図(B)に示すように、振動子11から
送信された超音波パルス80は、被測定物体としての生
体30内部の音響不連続面31にて反射され、後方散乱
エコー85は従来と同様に振動子11に受信される。他
方、後方散乱エコー85の方向を軸として所定角度範囲
方向に散乱された散乱エコー90は、やや時間的に遅れ
て振動子12に受信される。
したがって、本実施例によれば探触子10に受信される
超音波エコーは従来よりも広い角度範囲のものと々るか
ら、それらエコー成分をすべて合成してBモード断層像
を形成すれば、従来よりも分解能の良いBモード断層像
を、比較的短時間で、再現性よく得ることができる。
々お、第1の振動子11としてはPZT等のセラミック
系振動子が好丑しく、第2の振動子12としてはいわゆ
るG定数(圧電歪定数)の大きいPVDF等の高分子系
、あるいはセラミック系と高分子系が複合された複合系
振動子が好ましい。また、探触子10は第6図(A) 
、 (B)に示すように、凹球面状に形成された第1の
振動子13と、これに合わせて形成された同一の曲率を
もつ第2の振動子14とから々るものとすることができ
る。
次に、上記第1図実施例の探触子を用いて構成されて々
る超音波断層装置の一実施例について説明する。
第7図に水浸法による機械的リニア走査の模式図を、第
8図に超音波断層装置の全体構成図を示す。探触子10
は第1図実施例のものが用いられており、水槽20に満
たされた脱気水40を介して超音波パルス80を生体3
0に送信し、音響不連続面31から広い角度範囲にわた
って反射される超音波エコー85.90を、第1又は第
2の振動子11又は12によって受信し、端子ioo、
itoから電気信号として第8図の回路に出力する。な
お、水槽20に満たされた脱気水40の超音波の伝播損
失は無視できるとされ、生体30と接触される底面膜2
1は、音響インピーダンスが生体30のそれに近い材料
で形成されている。また、リニア走査は図示していない
機械式走査部によって、図示矢印50又は60の方向に
なされるようになっている。
第8図に示すように、探触子10の端子100は送信回
路120と遅延回路130に接続され、端子110は加
算回路140に接続されている。
探触子10は送信回路120から出力される駆動ノクル
ス電圧によって送受信兼用の振動子11が駆動され、振
動子11の主面から生体30内に超音波・ぐルスが送信
される。そして、生体30内からの超音波エコーは振動
子11と振動子12によって受信され、振動子11によ
って受信された超音波エコー信号85は遅延回路130
を介して加算回路140に、振動子12によって受信さ
れた超音波エコー信号90は加算回路140に直接入力
され、ここにおいてそれらが加算された後、受信回路1
50に入力されている。
超音波エコー信号85と90を加算するにあたって一方
の信号85を遅延させる理由は、第1図(B)に示した
ように、エコー発生点0から振動子11の主面中心点A
に至る伝播路の長さYと、反射点Oから振動子12の主
面中心点B(又はB′)に至る伝播路の長さY′とが異
なり、その差ΔY(=Y’−Y)に相当する伝播時間τ
だけ遅れて超音波エコー90が受信されるからである。
したがって、2つの振動子11と12によシ受信された
超音波エコー信号85と90を合成して、音響不連続面
31からの超音波エコー信号とするためには、時間的に
早く受信された超音波エコー信号85を時間τだけ遅延
回路130により遅延させて加算するようにしている。
このときの遅延時間τは点Aと点Bの間隔Xと、伝播路
の長さYによって定寸るものであり、Xは探触子10の
構造によって定寸り、Yは振動子11によって受信され
る後方散乱エコー(超音波エコー85)の受信時間tと
平均音速coの積であるから、次式(1)に示すように
、受信時間tの関数として求められる。
なお、y>xのときには、(1)式に代えて次式(2)
により近似することが可能である。
この遅延時間τはコントロール回路210によって(1
)式又は(2)式に基づいて演算され、このコントロー
ル回路210からの指令信号によって遅延回路130の
設定遅延時間τが選択されるように力っている。なお、
遅延回路130は周知のタップ付LC遅延線などを用い
て形成することが可能である。
このようにして遅延された超音波エコー信号85には加
算回路140にて超音波エコー信号90が加算され、合
成された超音波エコー信号が受信回路150に出力され
るように々っている。この合成超音波エコー信号は、周
知の受信回路150、対数増幅回路160、検波回路1
80によって信号処理された後メモIJ 190に格納
される。このメモリ190内のデータはコントロール回
路210の制御指令に基づいて読み出され、表示部20
0にBモード断層像として展開されるようになっている
なお、探触子10は走査部220によってリニア走査さ
れるようになっており、゛これによって生体30の所望
位置の断面がBモード像として得られるように々ってい
る。
したがって、上記超音波断層装置の実施例によれば、探
触子の2つの振動子にそれぞれ受信される後方散乱エコ
ー成分とこれを除く他の散乱エコー成分とを、その伝播
遅れを調整して合成していることから、従来よりも広い
角度範囲にわたる超音波エコーが得られ、生体内の音響
情報をより詳しく測定することができ、Bモード断層像
の分解能を向上させることができる。
捷た、手動走査によっていないことから、比較的短時間
で再現性よくBモード断層像を得ることができる。
以上、第8図実施例の超音波断層装置においては、機械
的リニア走査方式を例にとって説明したが、走査方式は
これに限られるものではなく、第5図に示した機械的セ
クタ走査方式、機械的アーク走査方式、コンタクトコン
パウンド走査方式にも適用できることは言うまでもなく
、本実施例と同一の効果が得られる。
また、本発明は超音波断層装置に限られるものではなく
、探触子を用いて超音波により被測定物体の内部音響情
報を測定する装置に適用して、上記実施例と同一の効果
が得られることは言うまでもない。
さらに、第9図〜第11図に探触子の他の実施、例を、
第12図に超音、波断層装置の他の実施例をそれぞれ示
す。つまシ、所定角度範囲方向に反射する後方散乱エコ
ーとそれ以外の散乱エコーとに分けて同時に受信して、
被測定物体の内部音響情報をよシ詳しく測定するという
点においては、探触子の構成は第11図又は第6図に限
られるものではない。第9図(4)、(B)の実施例は
、第1の振動子11と第2の振動子12をそれぞれ円形
振動子とし、振動子11から送信し、振動子11と振動
子12によって音響不連続面31からの超音波エコー8
5.90を受信するものである。第10図(A) 、 
(B)の実施例は、第9図の振動子11と12の主面に
互いに角度をもたせて測定する方法を示している。第1
1図の実施例は、第1図実施例における振動子゛11と
12の配置を入れ代えたものである。
第12図の実施例は、第1の振動子により受信される後
方散乱エコーと、第2の振動子により受信される散乱エ
コーとを合成し寿いで、別別にBモード断層像として出
力表示させるようにしたものである。第8図実施例と累
々る点は、遅延回路130と加算回路140が不要なこ
とと、受信回路から表示部に至る回路がすべて2系列(
A、B)設けられていることである。なお、それら回路
を2系列とせずに、時間的に切替えて別々に測定表示す
ることも可能である。
■ 発明の具体的効果 以上説明したように、本発明の超音波探触子によれば、
後方散乱エコー以外の散乱エコーをも同一時に受信する
ことができるという効果があり、それらエコーを合成し
てBモード断層像を形成すれば、分解能に優れた像が得
られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による超音波探触子の平面図
と使用状態を示す断面図、 第2図〜第4図は従来の超音波探触子による測定動作を
説明する説明図、 第5図は超音波探触子の走査方式の説明図、第6図は本
発明の他の実施例の超音波探触子の平面図と使用状態を
示す断面図、 第7図は第1図実施例の超音波探触子を水浸法の機械的
リニア走査に適用した例を示す模式第8図は第1図実施
例の超音波探触子を適用してなる超音波断層装置の一実
施例の全体構成図、 第9図〜第11図はそれぞれ、本発明のさらに他の実施
例の超音波探触子の正面図と使用状態を示す断面図、 第12図は第1図実施例の超音波探触子を適用して々る
超音波断層装置の他の実施例の全体構成図である。 10・・・超音波探触子 11・・・第1の振動子 12・・・第2の振動子 第1図 第2図   第3図 第6図 (A)     (B) 第7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、略円形主面を有し、被測定物体に超音波を送信する
    第1の振動子と、該第1の振動子の周縁に沿って近接配
    置名れた該被測定物体から反射される超音波エコーを受
    信する少なくとも1つの第2の振動子とから成り、前記
    第1の振動子はセラミック系材料を用いて形成されたも
    のであり、 前記第2の振動子は高分子系材料あるいはセラミック系
    と高分子系の複合材料を用いて形成されたものであるこ
    とを特徴とする超音波探触子。 2、第2振動子は第1の振動子と同心の環状主面を有し
    てなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の超
    音波探触子。
JP7440185A 1985-04-10 1985-04-10 超音波探触子 Pending JPS61234697A (ja)

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