JPS6238981B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子走査形超音波診断装置等に用い
る探触子に係わり、特に配列超音波振動子の前面
に音響レンズを設けた構造の超音波探触子の改良
に関する。

超音波パルスを被験体中に放射し、その反射波
から断層像を得る超音波検査装置は古くからある
が、近年特にこの方法によつて生体内の情報を得
るものとして電子走査形超音波診断装置が開発さ
れている。

第１図はこの種の装置の構成図であり、セクタ
電子走査装置本体１１と超音波探触子１２から成
る。超音波探触子１２は一列に並設された超音波
振動子１３を有する。本体１１は、上記超音波振
動子１３に各々接続された複数個の遅延回路１４
と、これらの遅延回路１４に接続された送受切換
スイツチ回路１５と、このスイツチ回路１５を通
して超音波振動子１３に駆動パルスを送るパルサ
１６と、上記スイツチ回路１５を通つてきた電気
的な受波信号を受信処理し増幅する受信増幅回路
１７と、この増幅された信号に基づき断面像を表
示するデイスプレイ１８と、遅延回路１４、パル
サ１６、送受切換スイツチ回路１５、デイスプレ
イ１８を制御する走査制御回路１９とから成る。

遅延回路１４の各々の遅延時間の組み合わせに
より超音波探触子１２から放射される超音波の波
面２０が変化し、各振動子１３各々が同一の音場
を構成するとすれば超音波ビームの方向が変化す
る。同様に受波指向性を変化させることもでき
る。

上述のように超音波振動子１３の各々が同一パ
ターンの音場であれば良好な送受波指向性が得ら
れる。又、電子走査形超音波診断装置では、更に
遅延回路１４の遅延時間を変えて、第２図の振動
子配列状態を示す図で、YZ平面内でＹ軸方向の
超音波を集束させる技術も知られており、これは
電子フオーカシングと呼ばれている。

又、第２図においてxz平面でｘ軸方向の超音
波の集束の為にシリコンゴム、アクリル、ポリス
チロール等の樹脂により作られた音響レンズを用
いることも知られている（特開49−100885）。

しかし、このような探触子では音響レンズを超
音波振動子の配列と同じ大きさとしているので、
中央付近の超音波振動子から放射される超音波ビ
ームは充分集束されるが、配列の端付近の超音波
振動子からの超音波ビームは音響レンズを介さな
いで放射される成分もある為性能が劣化する問題
点がある。

即ち、第３図に示すような並設された矩形状の
超音波振動子１３の幅方向（第２図におけるｙ軸
方向）では、振動子を駆動したとき、振動子より
放射される超音波の拡がりＲは、 Ｒ＝sinZ／Ｚ ………(1) Ｚ＝π・ａ／λ・sinθ ………(2) で表わされる。但し、λは波長、θは法線に対す
る角度である。

現在使用されている探触子の周波数は2MHz〜
5MHzであり、超音波振動子のピツチｄは0.3mm〜
１mm程度であるので、例えば波長λ＝0.6mm
（2.5MHz）、超音波振動子の幅ａを0.3mmとすれ
ば、θ＝０゜方向の超音波の拡がりＲ（＝１）に
対してθ＝45゜方向ではＲ＝0.80、θ＝60゜方向
ではＲ＝0.72となり、放射される超音波は拡がつ
ていることがわかる。

したがつて、第４図に示すように音響レンズの
長さが超音波振動子配列の長さと同じであれば、
特に両端の超音波振動子１３ａ，１３ｂでは、音
響レンズ２１が、上述の音場の拡がりに対して充
分な集束効果を示さず、その音場が非対称になる
と共に、他の超音波振動子とは異なる音場をもつ
ことになりセクタ（扇形）電子走査をしたとき、
配列された超音波振動子より放射される超音波の
放射指向性あるいは受波指向性が悪くなる。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたも
ので、複数の超音波振動子を並設し音響レンズを
有する超音波探触子において、充分な集束効果が
得られ、したがつて超音波送受指向性の良好な超
音波探触子を提供することを目的とする。

本発明は超音波振動子配列の超音波の送波又は
受波面に設けられた超音波を集束する為の音響レ
ンズの長さを超音波振動子の配列の長さよりも長
くし、両端に配設された超音波振動子から放射さ
れる、あるいはこれらの振動子により受波される
超音波がほとんど音響レンズを通るようにしたこ
とを特徴とする。

第５図に本発明一実施例の側面図を示す。超音
波吸収材で作られた支持台３１上に複数個の超音
波振動子３２が配設されており、この振動子配列
方向の両側に上記超音波振動子と同様な構造でこ
れらの振動子よりも幅の広い超音波振動板３３
ａ，３３ｂが設けられている。

そして、更にこれらの超音波振動子３２及び超
音波振動板３３ａ，３３ｂの上には片面が平坦で
他面が凸状の音響レンズ３４が設けられている。
この音響レンズは、生体、水等の超音波伝達媒体
におけるよりも超音波速度が速い材料、例えばシ
リコンゴムで作られる。

この音響レンズ３４の長さＬは超音波振動子３
２の配列の長さよりも長くなつている。どの程
度長くすればよいかは音響レンズ３４の厚さｔ、
超音波の送受波の最大角度θによりほぼ定まる。

通常、音響レンズ３４の厚さｔは１mm程度であ
り、超音波送受波の最大角度θ＝60゜とすれば、
両端の超音波振動子３２ａ，３２ｂにおける音場
の拡がりはレンズ上面で約２mm程度となる。これ
は振動子ピツチｄの約４倍である。一般に音響レ
ンズは一端において超音波振動子の配列よりも振
動子ピツチの４倍程度長ければ充分であることが
実験的に確かめられた。

このように音響レンズ３４の長さＬを超音波振
動子３２配列の長さよりも音場の拡がり部分の
長さだけ長くすれば、両端の超音波振動子３２
ａ，３２ｂの音場の拡がりは音響レンズ３４内に
あるので、他の超音波振動子と同様の音場となり
超音波の送受波指向性は良好となる。

駆動する超音波振動子を切り換えることにより
走査を行なうリニア走査形の超音波診断装置用の
探触子にも効果があるが、各振動子の駆動タイミ
ングをずらすことにより走査を行なうセクタ走査
形装置用の探触子においては両端の超音波振動子
の特性が全体の特性に大きな影響を与えるので、
特に本発明の効果が著しい。

したがつて、本発明による超音波探触子をセク
タ走査形の超音波診断装置に用いれば良好な超音
波断面像が得られる。

尚、本発明は凸状の音響レンズだけでなく、凹
状の音響レンズを用いることもできることは勿論
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のセクタ走査形超音波診断装置の
構成図、第２図及び第３図は超音波探触子におけ
る超音波振動子の配列方向と集束方向及び音場の
拡がりの関係を示す為の図、第４図は従来の超音
波探触子の構造を示す斜視図、第５図は本発明一
実例の構造を示す側面図である。 １２…超音波探触子、１３，１３ａ，１３ｂ，
３２，３２ａ，３２ｂ…超音波振動子、１４…遅
延回路、３１…支持台、３３ａ，３３ｂ…超音波
振動板、３４…音響レンズ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一列に配設された複数個の超音波振動子と、
   これら複数個の超音波振動子にまたがつて普通に
   設けられた超音波を集束するための音響レンズと
   を具備し電子走査により超音波を送受波する超音
   波探触子において、前記音響レンズの前記超音波
   振動子の配列方向の長さを前記超音波振動子配列
   の全長よりも長くし、前記音響レンズが前記超音
   波振動子配列の両端の超音波振動子よりも前記配
   列方向に突出するようにしたことを特徴とする超
   音波探触子。