JPH0451174B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、複数に分割された素子の配列よりな
る超音波振動子を有する電子走査式超音波プロー
ブを備えた超音波診断装置に係り、特に、分割さ
れた超音波振動子の放射面の法線方向と超音波が
送受信されるビーム方向とを異ならせるようにし
た超音波診断装置に関するものである。

〔従来技術と問題点〕

第１図は機械式走査型プローブを備えた超音波
診断装置の例を示す図、第２図は機械式走査プロ
ーブを備えた超音波診断装置の他の例を示す図、
第３図は凹型円弧状配列電子走査型プローブを備
えた超音波診断装置の例を示す図、第４図はセク
ター・アレーによる電子走査式プローブを備えた
超音波診断装置の例を示す図、第５図はリニア・
アレーによる電子走査型プローブを備えた超音波
診断装置の例を示す図、第６図は凸型リニア・ア
レーによる電子走査型プローブを備えた超音波診
断装置の例を示す図である。図において、１は振
動子、２は音響媒体、３は被測定体、４は窓、５
は音響反射ミラー、６は反射層を示す。

超音波診断装置において、超音波振動子と被測
定体との間に音響媒体を有する従来の方式として
は、第１図および第２図に示す機械式走査型プロ
ーブと第３図に示す電子走査型プローブのものと
がある。機械式走査型プローブのものには、第１
図に示すように振動子１を回転もしくは振動させ
る方式と、第２図に示すように振動子１は固定し
てプローブ内に設けた音響反射ミラー５を振動さ
せる方式とがある。このような構成により被測定
体３の超音波エコー像を断面表示することが可能
となるが、これらの方式は、回転転する振動子１
もしくは音響反射ミラー５を直接被測定体３に触
れさせることができないため、音響媒体２が必要
となる。このとき、振動子１と窓４や被測定体３
との間で起きる超音波の多重反射が被測定体３か
らの真の反射超音波に重畳されるので、画質上望
ましくない結果を生む。

一方、電子走査型プローブのものは、第３図な
いし第６図に示すように、振動子１を分割し、同
時に駆動する振動素子の組を変えるかもしくは各
振動素子に位相差を与えて駆動することにより、
超音波を平行もしくは扇形に走査するものであ
る。従つて、一般に電子走査型プローブにおいて
は、振動子１が固定されており、第４図ないし第
６図に示すように、振動子１を直接被測定体３に
接触させて用いることができるため、音響媒体２
は不要となる。しかし、凹型円弧状配列電子走査
型プローブにおいては、第３図に示すように、音
響媒体２が必要である。この従来の方式について
は既に例えば実公昭52−41267号公報により詳述
されており公知のものであるので詳しい説明を省
くが、第３図に示すものは、振動子１を円弧状に
配列し、駆動素子組を選択することにより放射さ
れる超音波をほぼ円弧の中心を交差点として扇形
走査するものである。この第３図に示す従来の方
式の場合でも、第１図および第２図に示す機械式
走査型の方式と同様、振動子と窓との間に多重反
射が生じ、画質を劣化させると言う欠点がある。

また、第４図ないし第６図に示すように、振動
子１を被測定体３に直接接触する方式であつて
も、人体内の皮下組織脂肪層等の境界等が強い反
射を示す。これらの反射層６と振動子１の面との
間で多重反射が生じ、反射影像、特に近距離影像
の劣化が著しいという欠点がある。例えば第４図
に示すセクター・アレーによるものでは、アレー
配列面の法線付近の走査角（走査角θ＝０の付
近。点線で示す）のときに多重反射が生じ、その
他の走査角（一点鎖線で示す）では多重反射は起
こりにくい利点はあるが、最も重要な走査角θ≒
０付近の多重反射を防ぐことができない。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の欠点を除去するものであつ
て、多素子配列電子走査型超音波プローブにおい
て、超音波振動子と窓や被測定体、被測定体内部
の反射層との間で発生する多重反射を減少させる
ようにした超音波診断装置を提供することを目的
とするものである。

〔発明の構成〕

そのために本発明の超音波診断装置は、 複数個に分割された電気音響変換素子の配列よ
りなる超音波振動子と、該超音波振動子と被測定
体との間にあつて超音波を伝搬する音響媒体と、
被測定体に接触し超音波を伝達する窓とを有する
超音波プローブを備えた超音波診断装置におい
て、 該超音波振動子素子の放射面の法線方向と、該
超音波振動子の送・受信において該超音波振動子
で送・受信される超音波ビームの方向とが異なる
ように上記超音波振動子を構成して、該超音波振
動子素子によつて反射される超音波を上記窓の方
向以外に反射させると共に、 反射された超音波の方向に吸音材を設けたこと
を特徴とするものである。

〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。

本発明は、分割した超音波振動子において、超
音波振動子の放射面の法線方向と超音波が送・受
信されるビーム方向とを異ならせ、窓や被測定
体、被測定体内部の強い反射層において反射し、
超音波振動子に入射する超音波をビームの受信感
度指向性の悪い方向に反射させたり、窓以外の音
響吸収体に入射させ消滅させるものである。

第７図ないし第１３図は振動子と被測定体との
間に音響媒体がある超音波診断装置における本発
明の実施例を説明するための図であり、第７図は
振動子全体を傾けて構成した本発明の１実施例を
示す図、第８図は各素子別に傾けて構成した本発
明の他の実施例を示す図、第９図は単一素子の指
向性を説明するための図、第１０図は各素子を同
一方向に傾けて構成した本発明の他の実施例を示
す図、第１１図は素子を３個組合わせてユニツト
として構成した本発明の他の実施例を示す図、第
１２図は凹面円弧状に配列した振動子を傾けて構
成した本発明の他の実施例を示す図、第１３図は
振動子をビーム走査方向と直交する方向に素子分
割して傾けて構成した本発明の他の実施例を示す
図である。図において、１は振動子、２は音響媒
体、３は被測定体、４は窓、５は音響反射ミラ
ー、７は音響吸収体、８は遅延素子、９は送信
部、１０は受信部、１１はCRTデイスプレイ、
１２はマルチプレクサを示す。

第７図に示す本発明の１実施例では、分割され
た振動子１は音響吸収体７に向けて傾けられる。
そして、放射される超音波は、遅延素子８を設け
て位相制御することにより、所定の経路で被測定
体３に放射される。一方、窓４や被測定体３によ
つて反射される超音波は、点線で示すように振動
子１に入射するが、振動子１において音響吸収体
７に向けて反射され、消滅する。そのため、多重
反射によつて画像が劣化するのを防ぐことが出来
る。

第８図に示す本発明の他の実施例では、振動子
１の各素子が超音波放射方向に垂直な面（第８図
のＦで示す面）上に配列されるが、各素子の放射
面の垂線は、その一部を除き大部分が超音波放射
方向に対して一致しないようにそれぞれが傾けら
れる。第８図においては、隣り合う素子の傾きの
差がほぼ一定となるように素子が配設されている
が、この傾きは全くランダムでもよい。また、い
ずれか複数個の素子が同一方向を向いていてもよ
い。しかし、全体の傾き角頻度分布は或る最大角
α以内であり、且つその範囲内に均等であること
が望ましい。このαは単一素子の指向性が第９図
に示す如くであるから、放射面の垂直な最大感度
の例えば1/2を与える角度として選択することが
出来る。窓４や被測定体３内の強い反射層からの
超音波エコーがＦ面から入射した時、Ｆ面からの
反射は各方向に分散反射され、大部分は側面に設
けられた音響吸収体７に吸収される。

第１０図に示す本発明の他の実施例では、振動
子１の各素子は一定の角度をもつて面Ｆ上に配置
される。このとき、窓４や被測定体３内の強い反
射層から超音波エコーは、Ｆ面で点線により示す
ように、その大部分が音響吸収体７の方向に反射
し、吸収される。

第１１図に示す本発明の他の実施例では、振動
子１の素子を３個組合わせ、ユニツトとして用い
ている。

第１２図に示す本発明の他の実施例では、凹面
円弧状に配列した振動子１について４素子を選択
して駆動する構成例を示している。しかし、駆動
素子数は４に限られないことは勿論である。第１
２図において、振動子１は傾けられているため、
それ補正すべく遅延素子８がマルチプレクサ１２
の送・受信部側に挿入されている。遅延素子８
は、マルチプレクサ１２のプローブ側に入れても
よい。第１２図においても、窓４や被測定体３か
らの超音波エコーは点線で示すように振動子１か
ら音響吸収体７の方向に反射され、吸収される。
この場合、駆動素子の組（第１２図においては４
個よりなる）が、振動子１においてその位置を移
動すると、窓４までの距離が変わるので、受信・
表示において補正される。

なお、第８図、第１０図及び第１１図に示す例
においては、第７図に示す例と比較し、製作は難
しいが、全体の振動子を同位相で送受信すること
が出来るため、遅延素子が不要となる利点があ
る。

以上の説明においては走査法についてのみ述べ
たが、素子が分割されているため、可変開口やダ
イナミツク集束を複合することは容易である。た
だし、第８図、第１０図及び第１１図に示す例に
適用する際には、プローブからリード線を複数本
引き出し、遅延素子を接続することが必要とな
る。また、特に第１２図に示す構成の場合には、
互いに直交するごとく２組以上の本発明による振
動子を複合し、直交２平面走査のごとく３次元的
な走査を行うことが出来ることは勿論である。ま
た、先に述べた例では、いずれもビーム走査方向
と同一方向に振動子を分割しているが、ビーム走
査方向と直交する方向に素子分割を行い、振動子
を傾けることもできる。その例を示したのが第１
３図である。そして、第１３図Ａの矢印Ａ方向か
ら見た状態を示したのが第１３図Ｂである。ま
た、図示しないが、第１２図に示した例にこの方
法を適用する場合には、振動子は２次元分割とな
る。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、分割した超音波振動子において、超音波振動
子の放射面の法線方向と超音波が送受信されるビ
ーム方向とを異ならせるようにし、反射された超
音波を音響吸収体によつて吸収させるようにした
ので、超音波振動子と窓や被測定体、被測定体内
部の強い反射層との間で発生する多重反射を減少
させることができ、画質を向上させることが出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は機械式走査型プローブを備えた超音波
診断装置の例を示す図、第２図は機械式走査型プ
ローブを備えた超音波診断装置の他の例を示す
図、第３図は凹型円弧状配列電子走査型プローブ
を備えた超音波診断装置の例を示す図、第４図は
セクター・アレーによる電子走査型プローブを備
えた超音波診断装置の例を示す図、第５図はリニ
ア・アレーによる電子走査型プローブを備えた超
音波診断装置の例を示す図、第６図は凸型リニ
ア・アレーによる電子走査型プローブを備えた超
音波診断装置の例を示す図、第７図は振動子全体
を傾けて構成した本発明の１実施例を示す図、第
８図は各素子別に傾けて構成した本発明の他の実
施例を示す図、第９図は単一素子の指向性を説明
するための図、第１０図は各素子を同一方向に傾
けて構成した本発明の他の実施例を示す図、第１
１図は素子を３個組合わせユニツトとして構成し
た本発明の他の実施例を示す図、第１２図は凹面
円弧状に配列した振動子を傾けて構成した本発明
の他の実施例を示す図、第１３図は振動子をビー
ム走査方向と直交する方向に素子分割して傾けて
構成した本発明の他の実施例を示す図である。 １…振動子、２…音響媒体、３…被測定体、４
…窓、５…音響反射ミラー、６…反射層、７…音
響吸収体、８…遅延素子、９…送信部、１０…受
信部、１１…CRTデイスプレイ、１２は…マル
チプレクサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数個に分割された電気音響変換素子の配列
   よりなる超音波振動子と、該超音波振動子と被測
   定体との間にあつて超音波を伝搬する音響媒体
   と、被測定体に接触し超音波を伝達する窓とを有
   する超音波プローブを備えた超音波診断装置にお
   いて、 該超音波振動子素子の放射面の法線方向と、該
   超音波振動子の送・受信において該超音波振動子
   で送・受信される超音波ビームの方向とが異なる
   ように上記超音波振動子を構成して、該超音波振
   動子素子によつて反射される超音波を上記窓の方
   向以外に反射させると共に、 反射された超音波の方向に吸音材を設けた ことを特徴とする超音波診断装置。 ２ 超音波振動子は、分割された夫々の素子単体
   の放射面と法線とその位置における平均配置面の
   法線とが一致し、且つ位相制御により形成される
   送・受信ビーム方向とは一致しないように構成さ
   れた ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   超音波診断装置。 ３ 超音波振動子は、分割された素子の平均的配
   置面の法線が送受信ビーム方向と一致するが、大
   部分の夫々の素子単体、またはその複数個を組と
   したユニツトの法線が送・受信ビーム方向と一致
   しないように構成された ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   超音波診断装置。 ４ 超音波振動子が凹面円弧状に配置されたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１ないし３項に記
   載の超音波診断装置。