JPH0155411B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0155411B2 JPH0155411B2 JP56077295A JP7729581A JPH0155411B2 JP H0155411 B2 JPH0155411 B2 JP H0155411B2 JP 56077295 A JP56077295 A JP 56077295A JP 7729581 A JP7729581 A JP 7729581A JP H0155411 B2 JPH0155411 B2 JP H0155411B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- face
- linear
- curved surface
- lens
- sector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating 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
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
- G01N29/262—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by electronic orientation or focusing, e.g. with phased arrays
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material 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)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超音波診断装置で使用する超音波探触
子に関するものである。
子に関するものである。
従来より、超音波診断装置で被検体の断層像を
得る場合に行なわれる探触子の走査方式は、主と
してリニア走査方式とセクタ走査方式に大別でき
る。セクタ走査方式は胸部撮像などに好適ではあ
るが、リニア走査方式と対比して次のような短所
がある。
得る場合に行なわれる探触子の走査方式は、主と
してリニア走査方式とセクタ走査方式に大別でき
る。セクタ走査方式は胸部撮像などに好適ではあ
るが、リニア走査方式と対比して次のような短所
がある。
(1) 電子式セクタ走査方式の場合
(イ) 電子回路が膨大・複雑であるため装置全体
としての価格が高い。
としての価格が高い。
(ロ) 大きい振れ角までセクタ走査しようとした
場合、大きい角度の音波に対しては感度不足
となるため良質の画像を得にくい。
場合、大きい角度の音波に対しては感度不足
となるため良質の画像を得にくい。
(2) 機械式セクタ走査方式の場合
(イ) 超音波振動子をモータ等で動かすため、探
触子が全体として大きい形状となる。
触子が全体として大きい形状となる。
(ロ) 任意の順番で走査できない。
(ハ) 走査速度が遅い。
本発明は、このような点に鑑み、振動子に対し
てはリニア電子走査を行ないながら被検体に対し
てはセクタ走査となるような簡単な構造の超音波
探触子を提供することを目的とする。
てはリニア電子走査を行ないながら被検体に対し
てはセクタ走査となるような簡単な構造の超音波
探触子を提供することを目的とする。
以下図面を用いて本発明を実施例につき詳しく
説明する。第１図は本発明に係る超音波探触子の
一実施例を示す説明的要部構成図（平面図）で、
第２図はその側面図を示すものである。第１図及
び第２図において、１０はリニア電子走査用プロ
ープ、２０はリニア・セクタ変換レンズ、３０は
伝播媒質をそれぞれ示す。リニア電子走査用プロ
ープ１０は、パツキング材１２とこのパツキング
材に平面状に配列して接着され複数個の振動子で
なる振動子群１１より構成されており、隣接する
複数個の振動子を１グループとして順次にずらせ
ながら超音波の送信及び受信を行ない得るもので
ある。リニア・セクタ変換レンズ２０は、振動子
群１１に接着される端面２１が平面状に形成さ
れ、この端面２１に対向する他端面２２が振動子
配列方向の中央部に近づくほどより厚肉となるよ
うな二次元的曲面に形成されてなる凸状の音響学
的レンズである。なお、振動子群１１とこのレン
ズ２０との間に音響インピーダンス整合を図る目
的で整合層を介在させてもよい。伝播媒質３０
は、下端に開口端３１を有し、上端はレンズ２０
の凸状曲面２２とぴつたり一致するような凹状の
曲面を有する、逆台形状に形成された音波伝播媒
質で、伝播損失の少ないゴム、ゴム状材料又は
水、ゲル等より構成され、変換をレンズ２０より
開口端３１に導くとともに逆に開口端３１より入
つた超音波をレンズ２０に導入するものである。
なお、伝播媒質３０は生体との結合を良くするた
めに生体の音響インピーダンスに近いものが望ま
しい。また、水、ゲル等で構成する場合は、それ
自体では上記形状を維持できないから流動体を透
過させない材料例えばアクリル樹脂板等で上記の
ような外形形状の中空容器を用意し、この容器に
水、ゲル等の流動体を封入した構成とする。ま
た、開口端３１は被検体と結合する部分であるこ
とを考慮して薄膜とするのが望ましく、更にこの
薄膜の厚さは薄膜による擬線の発生を防止するた
めに当該超音波の波長より十分薄い厚さがよい。
また、この開口端３１には超音波ビームを絞るた
めの音響レンズを外付してもよい。更にまた、伝
播媒質３０の側面３２ａ，３２ｂは直線状に限ら
ず外側に湾曲した形状としてもよい。このような
伝播媒質３０をレンズ２０に接着する。レンズ２
０は、通常開口端３１の中央に焦点を有するよう
にその曲面２２を形成してあるが、焦点位置は必
ずしも開口端面に位置しなくともよく開口端位置
より上方又は下方にずれた点にあつてもよい。
説明する。第１図は本発明に係る超音波探触子の
一実施例を示す説明的要部構成図（平面図）で、
第２図はその側面図を示すものである。第１図及
び第２図において、１０はリニア電子走査用プロ
ープ、２０はリニア・セクタ変換レンズ、３０は
伝播媒質をそれぞれ示す。リニア電子走査用プロ
ープ１０は、パツキング材１２とこのパツキング
材に平面状に配列して接着され複数個の振動子で
なる振動子群１１より構成されており、隣接する
複数個の振動子を１グループとして順次にずらせ
ながら超音波の送信及び受信を行ない得るもので
ある。リニア・セクタ変換レンズ２０は、振動子
群１１に接着される端面２１が平面状に形成さ
れ、この端面２１に対向する他端面２２が振動子
配列方向の中央部に近づくほどより厚肉となるよ
うな二次元的曲面に形成されてなる凸状の音響学
的レンズである。なお、振動子群１１とこのレン
ズ２０との間に音響インピーダンス整合を図る目
的で整合層を介在させてもよい。伝播媒質３０
は、下端に開口端３１を有し、上端はレンズ２０
の凸状曲面２２とぴつたり一致するような凹状の
曲面を有する、逆台形状に形成された音波伝播媒
質で、伝播損失の少ないゴム、ゴム状材料又は
水、ゲル等より構成され、変換をレンズ２０より
開口端３１に導くとともに逆に開口端３１より入
つた超音波をレンズ２０に導入するものである。
なお、伝播媒質３０は生体との結合を良くするた
めに生体の音響インピーダンスに近いものが望ま
しい。また、水、ゲル等で構成する場合は、それ
自体では上記形状を維持できないから流動体を透
過させない材料例えばアクリル樹脂板等で上記の
ような外形形状の中空容器を用意し、この容器に
水、ゲル等の流動体を封入した構成とする。ま
た、開口端３１は被検体と結合する部分であるこ
とを考慮して薄膜とするのが望ましく、更にこの
薄膜の厚さは薄膜による擬線の発生を防止するた
めに当該超音波の波長より十分薄い厚さがよい。
また、この開口端３１には超音波ビームを絞るた
めの音響レンズを外付してもよい。更にまた、伝
播媒質３０の側面３２ａ，３２ｂは直線状に限ら
ず外側に湾曲した形状としてもよい。このような
伝播媒質３０をレンズ２０に接着する。レンズ２
０は、通常開口端３１の中央に焦点を有するよう
にその曲面２２を形成してあるが、焦点位置は必
ずしも開口端面に位置しなくともよく開口端位置
より上方又は下方にずれた点にあつてもよい。
次に、このようなレンズの曲面２２の形状につ
いて詳述する。今、レンズ２０中の音速をv1、伝
播媒質３０中の音速をv2（v1＜v2）とする。第３
図に示すように、レンズ２０を通過した音波が焦
点Pfに収束するには、例えばＡ点よりｘ軸上を
進行する音波及びＢ点より往路３３を進行する音
波とが同じ経過時間で焦点Pfに到達しなければな
らない。すなわち、同図において、ｘ軸上の距離
l1を伝播するに要する時間と、往路３３上のl2，
l3を伝播するに要する時間とは同じでなければな
らない。このような関係を満すためのレンズ２０
の曲面２２の形状は次式で与えられる双曲線とな
る。
いて詳述する。今、レンズ２０中の音速をv1、伝
播媒質３０中の音速をv2（v1＜v2）とする。第３
図に示すように、レンズ２０を通過した音波が焦
点Pfに収束するには、例えばＡ点よりｘ軸上を
進行する音波及びＢ点より往路３３を進行する音
波とが同じ経過時間で焦点Pfに到達しなければな
らない。すなわち、同図において、ｘ軸上の距離
l1を伝播するに要する時間と、往路３３上のl2，
l3を伝播するに要する時間とは同じでなければな
らない。このような関係を満すためのレンズ２０
の曲面２２の形状は次式で与えられる双曲線とな
る。
ここにｆは焦点距離である。
なお、もしレンズ２０の開口が小さければ、こ
の双曲線は次式で表わされる曲率半径Ｒの円弧曲
線で近似してもよい。
の双曲線は次式で表わされる曲率半径Ｒの円弧曲
線で近似してもよい。
Ｒ＝ｆ（v2／v1−１）
なお、レンズ２０及び伝播媒質３０の厚みは第
２図に示すようにほぼ一定になつている。
２図に示すようにほぼ一定になつている。
このような構成の超音波探触子で走査した場合
の状態を第４図に示す。すなわち、グループGi
の振動子を同時励振することにより発生する超音
波ビームBaは、リニア・セクタ変換レンズ２０
内を直進した後伝播媒質３０中をその開口端面３
１の中央部の焦点Pfに向つて収束しつつ進む。更
に、開口端面３１から出た超音波は助骨４１を避
け被検体４０の内部へ直進する。一方走査が進み
グループGjの振動子を同時励振したときには、
上述と同様な態様でビームBbが被検体内に発射
される。これらのビームBa，Bbは常に焦点Pfを
通過し、図からも明らかなように振動子群１１を
リニア電子走査したとき、被検体４０に対しては
セクタ走査が行なわれることが分かる。
の状態を第４図に示す。すなわち、グループGi
の振動子を同時励振することにより発生する超音
波ビームBaは、リニア・セクタ変換レンズ２０
内を直進した後伝播媒質３０中をその開口端面３
１の中央部の焦点Pfに向つて収束しつつ進む。更
に、開口端面３１から出た超音波は助骨４１を避
け被検体４０の内部へ直進する。一方走査が進み
グループGjの振動子を同時励振したときには、
上述と同様な態様でビームBbが被検体内に発射
される。これらのビームBa，Bbは常に焦点Pfを
通過し、図からも明らかなように振動子群１１を
リニア電子走査したとき、被検体４０に対しては
セクタ走査が行なわれることが分かる。
第５図は振動子をデイレー駆動した場合のビー
ムの状態を示す図である。第４図では振動子を同
時駆動したが、第５図の場合には振動子より発射
される音波ビームがレンズ２０内では広がるよう
に当該グループの振動子を個々に適宜の時間遅れ
をもつて駆動する。これによりレンズ２０の焦点
位置とビームの収束点とは一致しなくなるが、被
検体内でのビーム幅が第４図の場合より細くな
り、結果として解像力の良い断層像が得られると
いう効果がある。
ムの状態を示す図である。第４図では振動子を同
時駆動したが、第５図の場合には振動子より発射
される音波ビームがレンズ２０内では広がるよう
に当該グループの振動子を個々に適宜の時間遅れ
をもつて駆動する。これによりレンズ２０の焦点
位置とビームの収束点とは一致しなくなるが、被
検体内でのビーム幅が第４図の場合より細くな
り、結果として解像力の良い断層像が得られると
いう効果がある。
なお、一般にプローブ１０の音響インピーダン
スは被検体の音響インピーダンスよりも大きい。
そこで、プロープのパワーをできる限り損失少な
く被検体に導くために、それぞれの音響インピー
ダンスを次のように選定するのが望ましい。
スは被検体の音響インピーダンスよりも大きい。
そこで、プロープのパワーをできる限り損失少な
く被検体に導くために、それぞれの音響インピー
ダンスを次のように選定するのが望ましい。
IpILIMIB
ここに、Ipはプロープ１０の音響インピーダン
ス、ILはレンズ２０の音響インピーダンス、IMは
伝播媒質３０の音響インピーダンス、IBは被検体
４０の音響インピーダンスである。
ス、ILはレンズ２０の音響インピーダンス、IMは
伝播媒質３０の音響インピーダンス、IBは被検体
４０の音響インピーダンスである。
なお、反射波は第４図及び第５図で示すビーム
路を逆戻りするように進み振動子１１で受波する
ことができる。
路を逆戻りするように進み振動子１１で受波する
ことができる。
以上説明したように本発明によれば、簡単な構
成により、振動子に対してはリニア電子走査であ
るに対し被検体に対しては良質なセクタ走査とな
りしかも走査速度の低下を生ずることもないよう
なリニア・セクタ変換のできる超音波探触子の実
現することができる。
成により、振動子に対してはリニア電子走査であ
るに対し被検体に対しては良質なセクタ走査とな
りしかも走査速度の低下を生ずることもないよう
なリニア・セクタ変換のできる超音波探触子の実
現することができる。
更に本発明の超音波探触子を用いれば、超音波
ビームを振らせるための複雑、高価な電子回路を
要することなく、簡単で安価なリニア電子走査回
路によつても胸部撮像等に好適なセクタ走査を実
現できる効果がある。また、振動子に着目すれ
ば、超音波ビームはほぼ正面から出入りするで、
振動子にとつては常に最大感度の方向でセクタ走
査ができ、従来のセクタ走査にはみられない独特
の効果を奏する。
ビームを振らせるための複雑、高価な電子回路を
要することなく、簡単で安価なリニア電子走査回
路によつても胸部撮像等に好適なセクタ走査を実
現できる効果がある。また、振動子に着目すれ
ば、超音波ビームはほぼ正面から出入りするで、
振動子にとつては常に最大感度の方向でセクタ走
査ができ、従来のセクタ走査にはみられない独特
の効果を奏する。
第１図は本発明に係る超音波探触子の一実施例
を示す説明的要部構成図、第２図は第１図の探触
子の側面図、第３図はリニア・セクタ変換レンズ
を説明するための図、第４図及び第５図はリニ
ア・セクタ変換の様子を説明する説明図である。 １０……リニア電子走査用プローブ、１１……
振動子群、２０……リニア・セクタ変換レンズ、
３０……伝播媒質、３１……開口端。
を示す説明的要部構成図、第２図は第１図の探触
子の側面図、第３図はリニア・セクタ変換レンズ
を説明するための図、第４図及び第５図はリニ
ア・セクタ変換の様子を説明する説明図である。 １０……リニア電子走査用プローブ、１１……
振動子群、２０……リニア・セクタ変換レンズ、
３０……伝播媒質、３１……開口端。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数個の振動子を一直線上に配列してなる振
動子群に、一方の端面が平面状に形成されこの面
に対向する他方の端面が中央部に近付くほど厚肉
となるような曲面に形成されたリニア・セクタ変
換レンズをその平面状端面が前記振動子群に対面
するように接合し、 平面または曲面状に形成された開口端面を有し
この開口端面と対向する他方の面が前記リニア・
セクタ変換レンズの曲面と一致するような曲面に
形成され前記リニア・セクタ変換レンズにおける
音速よりも速い音速を示す伝播媒質をその曲面が
前記リニア・セクタ変換レンズの曲面に対面する
ように接合し、 前記振動子群をリニア走査することにより開口
端面よりセクタ走査状の超音波ビームを発射する
ことができるようにしたことを特徴とする超音波
探触子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56077295A JPS57191547A (en) | 1981-05-21 | 1981-05-21 | Ultrasonic probe |
| GB8200699A GB2091520A (en) | 1981-01-13 | 1982-01-11 | Ultrasonic Probe |
| DE19823200762 DE3200762A1 (de) | 1981-01-13 | 1982-01-13 | Ultraschallsonde |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56077295A JPS57191547A (en) | 1981-05-21 | 1981-05-21 | Ultrasonic probe |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57191547A JPS57191547A (en) | 1982-11-25 |
| JPH0155411B2 true JPH0155411B2 (ja) | 1989-11-24 |
Family
ID=13629889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56077295A Granted JPS57191547A (en) | 1981-01-13 | 1981-05-21 | Ultrasonic probe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57191547A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5848213U (ja) * | 1981-09-29 | 1983-04-01 | 株式会社島津製作所 | 超音波探触子 |
| DE3147482C1 (de) * | 1981-12-01 | 1983-06-01 | Krautkrämer GmbH, 5000 Köln | Ultraschallpruefkopf mit einer Vielzahl von Ultraschallwandlern |
| JP3390607B2 (ja) * | 1996-08-05 | 2003-03-24 | 古野電気株式会社 | 超音波診断装置 |
| KR20000030169A (ko) * | 2000-01-27 | 2000-06-05 | 김배훈 | 섹터 렌즈 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4180791A (en) * | 1978-03-09 | 1979-12-25 | General Electric Company | Simplified sector scan ultrasonic imaging system |
-
1981
- 1981-05-21 JP JP56077295A patent/JPS57191547A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57191547A (en) | 1982-11-25 |
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