JPH06197894A

JPH06197894A - ドプラ診断用超音波探触子

Info

Publication number: JPH06197894A
Application number: JP49293A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Yamashita; 昇一山下; Toshiyuki Matsunaka; 敏行松中
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-01-06
Filing date: 1993-01-06
Publication date: 1994-07-19
Anticipated expiration: 2014-11-10
Also published as: JP2975493B2

Abstract

(57)【要約】【目的】従来の超音波探触子においてドプラ計測を行
う場合に必要とされていたスタンドオフ材などを排除す
る。【構成】圧電材料３０の上面を電極領域と導波領域と
に区分し、電極領域には互いに噛み合う櫛形電極３４
ａ，３４ｂを形成し、その上面に吸収カバー３６を形成
する。電極部３２にて発生した弾性表面波は、音響伝搬
媒体に当接する導波部３３に伝達され、ここで１つの斜
め方向に弾性波が放射されることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波ドプラ法によっ
て血流速度等を測定する際に用いられるドプラ診断用超
音波探触子に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波を生体内に送波し、生体内の運動
反射体（例えば血流）にてドプラシフトを受けた反射波
を受波し、受信信号に含まれるドプラ情報から前記運動
反射体の速度等を測定する超音波ドプラ診断装置が活用
されている。ここで、超音波の送受波は超音波振動子を
有する超音波探触子によって行われる。

【０００３】一般に、従来の超音波振動子は、圧電材料
を２つの電極で挟んだ構造をなし、その両電極間に高周
波信号を印加することによって、圧電材料が周期的に歪
み、この結果、圧電材料の表面からその垂直方向に弾性
波である超音波が放射される。

【０００４】ところで、超音波がドプラシフトを受ける
ためには、原理上、運動反射体である血流等の運動方向
に対して超音波ビーム方向が直交していてはならず、あ
る程度以上の交差角度が必要である。

【０００５】従って、従来においては、超音波探触子を
体表に当接させて体表下を流れる体表に平行な血管内の
血流速度を測定しようとする場合、超音波ビームを体表
に対して斜めに設定する必要から、超音波振動子を体表
に対して斜めに配置する必要がある。それゆえ、従来に
おいては、図６に示すように、超音波振動子１０と体表
１００との間に、生体と音響インピーダンスがほぼ等し
いくさび形のスタンドオフ材１２を介在配置させる必要
があった。これは、図７に示すように、生体内の血管１
０２に直接当接して血流１０４の速度を測定する術中超
音波探触子や術後に生体内に留置する超音波探触子につ
いても同様であり、スタンドオフ材１２が必要となって
いた。

【０００６】一方、体腔内や血管内に挿入される超音波
探触子においては、血流と平行に超音波ビームを形成す
るときにドプラシフトが最も大きくなるため、本来、挿
入管の先端前面に超音波振動子を配置することが望まし
い。

【０００７】しかし、図８に示されるように、その挿入
管１４が筒構造をなし、その内部空洞に例えばガイドワ
イヤ１６が通される超音波探触子においては、先端前面
に開口が形成されるため、超音波振動子１８の中央に開
口を形成しなければならず、加工、製作が困難であり、
更に超音波振動子１８の有効面積が小さくなり、特性の
劣化を生じるという不都合がある。

【０００８】一方、超音波振動子の開口形成を回避する
ため、図９に示されるように、挿入管１４の側部に超音
波振動子２０を斜めに配置する場合には、管を部分的に
肥大させてしまい、挿入困難及び製作困難という問題が
生じる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来に
おいてドプラ計測を行う場合、体表当接型及び血管当接
型のドプラ診断用超音波探触子においてはスタンドオフ
材が必要となり、体腔内挿入型の超音波探触子において
は製作困難な構造になってしまうという問題があった。

【００１０】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、超音波を発生させる素子を斜
めに配置することなくドプラ計測を行うことのできるド
プラ診断用超音波探触子を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、超音波探触子において超音波を送受波す
る素子として、弾性表面波素子（以下ＳＡＷ（Ｓｕｒｆ
ａｃｅＡｃｏｕｓｔｉｃＷａｖｅ）素子ともいう）
を用いたことを特徴とする。

【００１２】すなわち、請求項１記載の発明は、圧電素
子の上面に電極が形成され前記圧電素子上面にて弾性表
面波が発生される弾性表面波素子を超音波探触子に配設
し、前記弾性表面波素子を音響伝搬媒体に当接させたこ
とを特徴とする。

【００１３】また、請求項２記載の発明は、弾性表面波
素子を有するドプラ診断用超音波探触子であって、前記
弾性表面波素子は、上面が電極領域と導波領域とに区分
された圧電材料と、前記電極領域上に形成された電極部
と、で構成され、前記電極部は、一方の櫛型電極と、そ
れに噛み合う他方の櫛形電極と、それらの両電極を覆う
吸収カバーと、で構成されたことを特徴とする。

【００１４】

【作用】上記請求項１記載の構成によれば、ＳＡＷ素子
が音響伝搬媒体に当接されているので、ＳＡＷ素子の上
面で弾性表面波が生じると、漏れ弾性表面波が、ＳＡＷ
素子の音速に対する音響伝搬媒体中の音速の比に従った
角度で音響伝搬媒体内へ斜めに放射されることになる。
ここで、音響伝搬媒体は、生体組織又は生体等価物質で
ある。ＳＡＷ素子に当接された音響伝搬媒体が生体組織
である場合には漏れ弾性表面波が直接的に生体内へ放射
され、ＳＡＷ素子に当接された音響伝搬媒体が生体等価
物質の場合には、その生体等価物質を介して生体内へ漏
れ弾性表面波が放射される。一方、以上とは逆に、生体
内の運動反射体にてドプラシフトを受けた反射波は、Ｓ
ＡＷ素子にて受波される。

【００１５】このように、ドプラ診断用の素子としてＳ
ＡＷ素子を用いれば、素子を傾けることなく、超音波
（弾性波）を素子表面から斜めに放射させることが可能
となる。

【００１６】上記請求項２記載の構成によれば、電極部
において弾性表面波が生じるが、この場合、吸収カバー
がなければ、電極部から前後の２つの斜め方向に弾性表
面波が生じようとする。しかし、それらの斜め方向の弾
性表面波は、吸収カバーによって吸収される。従って、
弾性表面波が電極部から水平方向に導波領域へ伝達さ
れ、その際、導波領域に音響伝搬媒体が当接されていれ
ば、上述同様に、斜め方向に弾性表面波が放射されるこ
とになる。ただし、この場合には、弾性表面波の伝達方
向のみについて斜めに弾性表面波が放射される。すなわ
ち、前後２つの斜め方向への弾性表面波の放射が回避さ
れ、前方（電極部から見て導波領域がある方向）にのみ
斜めに弾性表面波が放射される。なお、受波も導波領域
によって行われる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。

【００１８】（Ａ）原理説明まず、前提説明としてＳＡＷ素子の原理について説明す
る。図３には、一般的なＳＡＷ素子２０の上面図が示さ
れている。ＳＡＷ素子２０は、圧電材料２２の上面に、
互いに噛み合う櫛形の一方の電極２４ａと他方の電極２
４ｂとを形成してなるものである。なお、従来、このＳ
ＡＷ素子はアナログ遅延線などとしても用いられてい
る。

【００１９】このＳＡＷ素子の一般的な使用態様におい
ては、電極間に高周波信号を印加すると、圧電材料の上
面（電極面）に弾性表面波が生じる。

【００２０】しかし、図４に示すように、生体等の音響
伝搬媒体１０６に電極面を当接させると、圧電材料２２
におけるＳＡＷＡ素子の音速に対する音響伝搬媒体１０
６中の音速の比に従った角度で漏れ弾性表面波が音響伝
搬媒体内へ斜めに放射される。

【００２１】すなわち、図５に示すように、電極面の法
線に対して弾性表面波が放射される角度をθとすると、 θ＝Ｓｉｎ^-1（（音響伝搬媒体の音速Ｖ１）／（ＳＡＷ素子の音速Ｖ２）） …（１）となる。従って、このＳＡＷ素子を用いれば、従来のよ
うに、超音波振動子を斜めに配置する際の問題点を解消
できる。

【００２２】ところが、図３に示したＳＡＷ素子２０
は、前後方向（紙面左右方向）に斜めに２つの弾性表面
波が放射されるため、そのままでは、ドプラシフトが正
負両方向に生じ、ドプラ計測を行うことは困難な場合が
ある。そこで、一方向のみに斜めに弾性波を生じさせる
ことが必要となる。

【００２３】（Ｂ）実施例の説明図１には、本発明に係るドプラ診断用超音波探触子の好
適な実施例が示されており、図１（Ａ）は上面図、
（Ｂ）は側断面図である。

【００２４】図示されるように、圧電材料３０の上面３
０ａのうち片側が導波領域とされ、もう一方の片側が電
極領域とされている。本実施例において、導波領域は外
部に露出しており、弾性波を送受波する導波部３３とな
っている。もちろん、導波領域上に生体組織と音響イン
ピーダンスが等しい組織等価物質の層を形成し、それを
導波部３３としてもよい。

【００２５】電極領域上の電極部３２は、電極３４と吸
収カバー３６とで構成されている。電極３４は、２つの
電極３４ａと電極３４ｂとで構成され、それらの電極は
櫛形に形成され、互いに対向して噛み合っている。これ
らの両電極間には高周波信号が印加される。なお、図示
されてはいないが、各電極には信号線が接続され、外部
回路と電気的に接続されている。

【００２６】この電極３４は、その全面が吸収カバー３
６で覆われている。ここで、吸収カバー３６は、弾性表
面波の発生を阻害せずに、電極部３２から直接斜め方向
への漏れ弾性表面波を阻止・吸収するものであり、例え
ば、粘着テープや発泡ウレタン材などが用いられる。

【００２７】以上の構成とすることにより、高周波信号
印加により電極部３２にて弾性表面波が生じると、電極
部３２から直接的に斜め方向に漏れ弾性表面波は生じ
ず、弾性表面波が、電極部３２から導波部３３に伝達さ
れ、ここで音響伝搬媒体に導波部が当接されているた
め、上述した第１式に従った角度で弾性表面波が斜め方
向に放射される。その場合、伝達方向と逆の方向への斜
め放射はなく、前方斜め方向への放射のみを実現でき
る。

【００２８】図２には、本実施例のＳＡＷ素子を超音波
送受波素子として用いた場合の概念が示されている。図
示されるように、生体表面１０８に平行にＳＡＷ素子３
１を当接させれば、斜め方向に弾性表面波（超音波）が
放射され、素子自体を傾ける必要はない。よって、スタ
ンドオフ材を用いる必要がない。

【００２９】図２に示した例は、生体表面当接型であっ
たが、もちろん血管当接型、あるいは体腔内挿入型の超
音波探触子にも本実施例の超音波探触子を適用できる。
体腔内挿入型のドプラ診断用超音波探触子においては、
挿入管の側面に本実施例のＳＡＷ素子を配置すればよ
い。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超音波を発生させる超音波振動子を斜めに配置すること
なくドプラ計測を行うことが可能となる。従って、従来
において必要とされていたスタンドオフ材等を排除でき
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るドプラ診断用超音波探触子の要部
構成を示す上面図及び側断面図である。

【図２】本発明に係るＳＡＷ素子を利用してドプラ計測
を行う場合の概念を示す説明図である。

【図３】一般的なＳＡＷ素子の上面図である。

【図４】図３に示すＳＡＷ素子を生体表面１０６に当接
して弾性表面波を発生させた場合における斜め方向の弾
性表面波を示す説明図である。

【図５】ＳＡＷ素子からの斜め方向の２つの弾性表面波
の放射角度を示す説明図である。

【図６】従来の体表当接型の超音波探触子を示す説明図
である。

【図７】従来の血管当接型の超音波探触子を示す説明図
である。

【図８】従来の体腔内挿入型超音波探触子を示す説明図
である。

【図９】従来の体腔内挿入型超音波探触子を示す説明図
である。

【符号の説明】

３０圧電材料３２電極部３３導波部３４電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電素子の上面に電極が形成され前記圧
電素子上面にて弾性表面波が発生される弾性表面波素子
を超音波探触子に配設し、前記弾性表面波素子を音響伝搬媒体に当接させ、前記圧
電素子上面にて発生する弾性表面波を斜めに放射させて
ドプラ計測を行うことを特徴とするドプラ診断用超音波
探触子。
【請求項２】弾性表面波素子を有するドプラ診断用超
音波探触子であって、前記弾性表面波素子は、上面が電極領域と導波領域とに
区分された圧電材料と、前記電極領域上に形成された電
極部と、で構成され、前記電極部は、一方の櫛型電極と、それに噛み合う他方
の櫛形電極と、それらの両電極を覆う吸収カバーと、で
構成され、音響媒体が当接される前記導波領域から１つの斜め方向
に弾性表面波が放射されることを特徴とするドプラ診断
用超音波探触子。