JPH0440020B2 - - Google Patents
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- JPH0440020B2 JPH0440020B2 JP58070692A JP7069283A JPH0440020B2 JP H0440020 B2 JPH0440020 B2 JP H0440020B2 JP 58070692 A JP58070692 A JP 58070692A JP 7069283 A JP7069283 A JP 7069283A JP H0440020 B2 JPH0440020 B2 JP H0440020B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- ultrasonic transducer
- casing
- ultrasound
- liquid
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-
- 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
-
- 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
- G01N29/221—Arrangements for directing or focusing the acoustical waves
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- Health & Medical Sciences (AREA)
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- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Acoustics & Sound (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】
〔発明の技術分野〕
この発明は、メカニカルスキヤン超音波プロー
ブに関し、さらに詳しくは、超音波振動子の揺動
角度よりも大きな走査角度で被検体内を超音波ビ
ーム走査することのできるメカニカルスキヤン超
音波プローブに関する。
ブに関し、さらに詳しくは、超音波振動子の揺動
角度よりも大きな走査角度で被検体内を超音波ビ
ーム走査することのできるメカニカルスキヤン超
音波プローブに関する。
超音波診断装置において、超音波の伝搬方向に
直交する方向の分解能は、超音波のビーム径によ
り決定される。一般に、この分解能を向上させる
ために、超音波ビームを所定の焦点で収束させる
ことによりビーム径を小さくする方法が、超音波
診断装置に採用されている。前記焦点における超
音波のビーム径は、超音波振動子の振動面口径と
超音波周波数とにより決定される。そして、振動
面口径が大きれば大きい程、また、超音波周波数
が高ければ高い程、超音波のビーム径が小さくな
り、従つて前記分解能が向上する。
直交する方向の分解能は、超音波のビーム径によ
り決定される。一般に、この分解能を向上させる
ために、超音波ビームを所定の焦点で収束させる
ことによりビーム径を小さくする方法が、超音波
診断装置に採用されている。前記焦点における超
音波のビーム径は、超音波振動子の振動面口径と
超音波周波数とにより決定される。そして、振動
面口径が大きれば大きい程、また、超音波周波数
が高ければ高い程、超音波のビーム径が小さくな
り、従つて前記分解能が向上する。
従来のメカニカルスキヤン超音波プローブの頭
部の構造を第１図に示す。
部の構造を第１図に示す。
第１図に示すように、メカニカルスキヤン超音
波プローブの頭部は、音響カツプリング材である
液体３を封入すると共に幅Ｌの被検体当接面（音
響窓）５を有する筐体４内に、口径Ｄの超音波振
動子面を有すると共に支点２で揺動する支持体９
に保持されて走査角度2θの範囲で超音波ビーム走
査が可能な超音波振動子１を設けて構成される。
波プローブの頭部は、音響カツプリング材である
液体３を封入すると共に幅Ｌの被検体当接面（音
響窓）５を有する筐体４内に、口径Ｄの超音波振
動子面を有すると共に支点２で揺動する支持体９
に保持されて走査角度2θの範囲で超音波ビーム走
査が可能な超音波振動子１を設けて構成される。
前記構成のメカニカルスキヤン超音波プローブ
において、分解能の向上を図るためには、前述の
ように、超音波振動子面の口径Ｄを大きくしなけ
ればならない。
において、分解能の向上を図るためには、前述の
ように、超音波振動子面の口径Ｄを大きくしなけ
ればならない。
しかしながら、口径Ｄを大きくすると、最大の
走査角度における超音波ビーム１１の被検体６へ
の伝搬をさまたげないようにするために、音響窓
５の幅Ｌを大きくしなければならない。そうする
と、音響窓５を大きくすることによりメカニカル
スキヤン超音波プローブの頭部自体が大きく、か
つ、重くなつてしまい、片手でのプローブ操作が
困難となる。また、音響窓５が大きいと、超音波
ビームが走査する生体内領域が広くなり、その結
果、骨、胃腸内のガス等により超音波ビームがさ
えぎられてしまうので、超音波操作可能な部位が
制限されてしまう。
走査角度における超音波ビーム１１の被検体６へ
の伝搬をさまたげないようにするために、音響窓
５の幅Ｌを大きくしなければならない。そうする
と、音響窓５を大きくすることによりメカニカル
スキヤン超音波プローブの頭部自体が大きく、か
つ、重くなつてしまい、片手でのプローブ操作が
困難となる。また、音響窓５が大きいと、超音波
ビームが走査する生体内領域が広くなり、その結
果、骨、胃腸内のガス等により超音波ビームがさ
えぎられてしまうので、超音波操作可能な部位が
制限されてしまう。
この発明は前記事情に鑑みてなされたものであ
り、全体形状が小型でかつ軽量でありながら超音
波の走査角度を広げることができ、かつ、高分解
能を維持することのできるメカニカルスキヤン超
音波プローブを提供することを目的とするもので
ある。
り、全体形状が小型でかつ軽量でありながら超音
波の走査角度を広げることができ、かつ、高分解
能を維持することのできるメカニカルスキヤン超
音波プローブを提供することを目的とするもので
ある。
前記目的を達成するためのこの発明の概要は、
被検体当接面に音響窓を有し、内部に音響媒質た
る液体が封入された筐体と、前記筐体内に所定の
揺動角度をもつて揺動可能に収納された超音波振
動子とを有し、超音波ビームで扇形に走査可能な
メカニカルスキヤン超音波プローブにおいて、前
記筐体内に封入された液体を生体中の音速よりも
低い音速で超音波を伝達する液体とすることによ
り、前記揺動角度よりも大きな走査角度で超音波
ビーム走査を可能とすることを特徴とするもので
ある。
被検体当接面に音響窓を有し、内部に音響媒質た
る液体が封入された筐体と、前記筐体内に所定の
揺動角度をもつて揺動可能に収納された超音波振
動子とを有し、超音波ビームで扇形に走査可能な
メカニカルスキヤン超音波プローブにおいて、前
記筐体内に封入された液体を生体中の音速よりも
低い音速で超音波を伝達する液体とすることによ
り、前記揺動角度よりも大きな走査角度で超音波
ビーム走査を可能とすることを特徴とするもので
ある。
先ず、この発明につきその原理的説明をする。
この発明は、音速の異なる２種の媒質（音響媒
質）の境界では音波が屈折効果を受けるとの原理
を利用する。
質）の境界では音波が屈折効果を受けるとの原理
を利用する。
第２図に示すように、音速がそれぞれV1，V2
である２種の媒質，が境界２０で相接してい
る場合、音速V1の音波２１が入射角θ1で媒質
を伝搬し、次いで音速V2の音波２２となつて入
射角θ2で媒質を伝搬するとき、スネルの法則に
より、次の第１式が成立する。
である２種の媒質，が境界２０で相接してい
る場合、音速V1の音波２１が入射角θ1で媒質
を伝搬し、次いで音速V2の音波２２となつて入
射角θ2で媒質を伝搬するとき、スネルの法則に
より、次の第１式が成立する。
sinθ2／sinθ1＝V2／V1 ……(1)
したがつて、V1＜V2とすると、θ1＜θ2となり、
小さな入射角で大きな屈折角が得られることとな
る。たとえば、V1＝1000ｍ／ｓ、V2＝1500ｍ／
ｓとすると、θ1＝30°に対してθ2＝48.6°となる。
小さな入射角で大きな屈折角が得られることとな
る。たとえば、V1＝1000ｍ／ｓ、V2＝1500ｍ／
ｓとすると、θ1＝30°に対してθ2＝48.6°となる。
次に、前記原理を利用するこの発明の一実施例
について図面を参照しながら説明する。
について図面を参照しながら説明する。
第３図に示すように、この発明の一実施例であ
るメカニカルスキヤン超音波プローブは、その頭
部を、生体内の音速の80％以下の音速で音波を伝
搬する液体１２を封入すると共に幅ｌの音響窓１
３を有する筐体１４内に、口径Ｄの超音波振動子
面を有すると共に支点１５で揺動角度2θ1の範囲
で揺動する支持体１６に保持される超音波振動子
１７を設けて構成される。
るメカニカルスキヤン超音波プローブは、その頭
部を、生体内の音速の80％以下の音速で音波を伝
搬する液体１２を封入すると共に幅ｌの音響窓１
３を有する筐体１４内に、口径Ｄの超音波振動子
面を有すると共に支点１５で揺動角度2θ1の範囲
で揺動する支持体１６に保持される超音波振動子
１７を設けて構成される。
液体１２が、生体内の音速たとえば1500ｍ／ｓ
の80％以下たとえば約67％である1000ｍ／ｓの音
速で音波を伝搬するとき、第４図に示すように、
生体内（媒質）で90°（±45°）の超音波ビーム
走査角度を得る場合、前記第１式により超音波振
動子の走査角度2θ1を２×28°＝56°にすることがで
きる。これに対し、従来のように音響カツプリン
グ材である液体３中の音速が1500m／ｓである
と、第４図に示すように、生体内（媒質）で
90°（±45°）の走査角度を得るためには、超音波
振動子１７の揺動角度2θを90°にしなければなら
ない。したがつて、液体１２として、生体内の音
速の80％以下の音速で音波を伝搬するものであれ
ば、超音波振動子の揺動角度が小さくても生体内
を広い走査角度でビーム走査をすることができ
る。なお、液体１２と生体との境界においては、
超音波の反射も生じており、この超音波の反射を
できるだけ小さくしておくのが好ましい。したが
つて、生体内における音速の80％以下の音速で音
波を伝搬すると共に、音響インピーダンスが生体
の音響インピーダンス（約1.5×105Kg／m2・ｓ）
に近似する液体１２が好ましく、そのような液体
１２として、四塩化炭素、クロロホルム等が挙げ
られる。
の80％以下たとえば約67％である1000ｍ／ｓの音
速で音波を伝搬するとき、第４図に示すように、
生体内（媒質）で90°（±45°）の超音波ビーム
走査角度を得る場合、前記第１式により超音波振
動子の走査角度2θ1を２×28°＝56°にすることがで
きる。これに対し、従来のように音響カツプリン
グ材である液体３中の音速が1500m／ｓである
と、第４図に示すように、生体内（媒質）で
90°（±45°）の走査角度を得るためには、超音波
振動子１７の揺動角度2θを90°にしなければなら
ない。したがつて、液体１２として、生体内の音
速の80％以下の音速で音波を伝搬するものであれ
ば、超音波振動子の揺動角度が小さくても生体内
を広い走査角度でビーム走査をすることができ
る。なお、液体１２と生体との境界においては、
超音波の反射も生じており、この超音波の反射を
できるだけ小さくしておくのが好ましい。したが
つて、生体内における音速の80％以下の音速で音
波を伝搬すると共に、音響インピーダンスが生体
の音響インピーダンス（約1.5×105Kg／m2・ｓ）
に近似する液体１２が好ましく、そのような液体
１２として、四塩化炭素、クロロホルム等が挙げ
られる。
以上のように、超音波振動子１７の走査角度を
小さくすることにより、音響窓１３の幅ｌを従来
における幅Ｌよりもはるかに小さくすることがで
き、メカニカルスキヤン超音波プローブの小型化
を実現することができる。そして従来のメカニカ
ルスキヤン超音波プローブ内の超音波振動子（口
径Ｄ）による場合と同様の生体内での走査角度で
ビーム走査をすることができ、その上、ほぼ同様
の解像力を維持することができる。
小さくすることにより、音響窓１３の幅ｌを従来
における幅Ｌよりもはるかに小さくすることがで
き、メカニカルスキヤン超音波プローブの小型化
を実現することができる。そして従来のメカニカ
ルスキヤン超音波プローブ内の超音波振動子（口
径Ｄ）による場合と同様の生体内での走査角度で
ビーム走査をすることができ、その上、ほぼ同様
の解像力を維持することができる。
音響窓１３の幅ｌをどの程度に小さくすること
ができるかは、超音波振動子１７の口径Ｄおよび
振動子面の揺動中心からの距離により相違するの
であるが、一例を挙げると、第４図において、超
音波振動子１７の口径Ｄが約20mm、振動子面の回
転中心（支点１５）から距離が７mmのとき、生体
内で90°の走査角を得るための音響窓１３の幅ｌ
（2l2）は約35mmであり、従来における音響窓５の
幅Ｌ（2l1）は約54mmである（なお、この場合にお
いても、媒質における音速は1000m／ｓであ
り、媒質における音速は1500ｍ／ｓである。）。
また、第４図において、超音波振動子１７の口径
が25mm、振動子面の支点１５からの距離が10mmで
あるとき、生体内で90°の走査角を得るための超
音波振動子１７の揺動角度は25.4°×２＝50.8°で
あり、音響窓１３の幅ｌ（2l2）は約45mmである。
ができるかは、超音波振動子１７の口径Ｄおよび
振動子面の揺動中心からの距離により相違するの
であるが、一例を挙げると、第４図において、超
音波振動子１７の口径Ｄが約20mm、振動子面の回
転中心（支点１５）から距離が７mmのとき、生体
内で90°の走査角を得るための音響窓１３の幅ｌ
（2l2）は約35mmであり、従来における音響窓５の
幅Ｌ（2l1）は約54mmである（なお、この場合にお
いても、媒質における音速は1000m／ｓであ
り、媒質における音速は1500ｍ／ｓである。）。
また、第４図において、超音波振動子１７の口径
が25mm、振動子面の支点１５からの距離が10mmで
あるとき、生体内で90°の走査角を得るための超
音波振動子１７の揺動角度は25.4°×２＝50.8°で
あり、音響窓１３の幅ｌ（2l2）は約45mmである。
以上、この発明の一実施例について詳述した
が、この発明の要旨の範囲内で適宜に変形して実
施することができるのはいうまでもない。
が、この発明の要旨の範囲内で適宜に変形して実
施することができるのはいうまでもない。
この発明に係るメカニカルスキヤン超音波プロ
ーブは、超音波振動子を所定の揺動角度をもつて
揺動するものであればよく、たとえば第５図に示
すように、レール１８をガイドにして超音波振動
子１７の回動中心が音響窓１３の中心１９に位置
するように超音波振動子１７を揺動するものであ
つてもよい。
ーブは、超音波振動子を所定の揺動角度をもつて
揺動するものであればよく、たとえば第５図に示
すように、レール１８をガイドにして超音波振動
子１７の回動中心が音響窓１３の中心１９に位置
するように超音波振動子１７を揺動するものであ
つてもよい。
また、音響窓１３の形状は平面状に限らず、球
面状、円筒面状であつてもよい。
面状、円筒面状であつてもよい。
この発明によると、分解能を向上させるために
超音波振動子の口径が従来装置と同じ程度に大き
くても、生体内の音速の80％以下の音速で音波を
伝搬する液体を封入して、音速の異なる２種の媒
質間における音波の屈折効果を利用することによ
つて、超音波振動子の揺動角度を小さくしている
にもかかわらず生体内を広い走査角度でビーム走
査をすることができる。したがつて、音響窓を小
さくした小型かつ軽量のメカニカルスキヤン超音
波プローブに構成することができ、その操作性を
向上させることができると共に、分解能を従来装
置とほぼ同程度に維持することができる。また、
音響窓を小さくしたので、超音波ビームでの診断
可能な範囲が限定されることが防止できる。
超音波振動子の口径が従来装置と同じ程度に大き
くても、生体内の音速の80％以下の音速で音波を
伝搬する液体を封入して、音速の異なる２種の媒
質間における音波の屈折効果を利用することによ
つて、超音波振動子の揺動角度を小さくしている
にもかかわらず生体内を広い走査角度でビーム走
査をすることができる。したがつて、音響窓を小
さくした小型かつ軽量のメカニカルスキヤン超音
波プローブに構成することができ、その操作性を
向上させることができると共に、分解能を従来装
置とほぼ同程度に維持することができる。また、
音響窓を小さくしたので、超音波ビームでの診断
可能な範囲が限定されることが防止できる。
第１図は従来装置を示す一部切欠断面図、第２
図は２種の媒質間における音波の屈折を示す説明
図、第３図はこの発明の一実施例を示す一部切欠
断面図、第４図は前記実施例と従来装置との相違
を示すための説明図、および第５図はこの発明の
他の実施例を示す一部切欠断面図である。 １２……液体、１４……筐体、１７……超音波
振動子。
図は２種の媒質間における音波の屈折を示す説明
図、第３図はこの発明の一実施例を示す一部切欠
断面図、第４図は前記実施例と従来装置との相違
を示すための説明図、および第５図はこの発明の
他の実施例を示す一部切欠断面図である。 １２……液体、１４……筐体、１７……超音波
振動子。
Claims (1)
- １ 被検体当接面に音響窓を有し所定の大きさを
有する筐体と、前記筐体の大きさに許容される所
定の揺動角度をもつて前記筐体内に揺動可能に収
納された超音波振動子と、前記筐体内に封入され
生体中の音速よりも低い音速で超音波を伝達する
液体とを有し、前記超音波振動子の揺動角度より
も大きな走査角度で超音波ビーム走査を可能とす
ることを特徴とするメカニカルスキヤン超音波プ
ローブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58070692A JPS59195151A (ja) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | メカニカルスキヤン超音波プロ−ブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58070692A JPS59195151A (ja) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | メカニカルスキヤン超音波プロ−ブ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59195151A JPS59195151A (ja) | 1984-11-06 |
| JPH0440020B2 true JPH0440020B2 (ja) | 1992-07-01 |
Family
ID=13438941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58070692A Granted JPS59195151A (ja) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | メカニカルスキヤン超音波プロ−ブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59195151A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57112853A (en) * | 1980-12-29 | 1982-07-14 | Fujitsu Ltd | Ultrasonic diagnostic apparatus |
| JPS5854940A (ja) * | 1981-09-28 | 1983-04-01 | 松下電器産業株式会社 | 複合超音波診断装置 |
-
1983
- 1983-04-21 JP JP58070692A patent/JPS59195151A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59195151A (ja) | 1984-11-06 |
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