JPH08126095A - 三次元画像化のための超音波変換器用超音波プローブ - Google Patents

三次元画像化のための超音波変換器用超音波プローブ

Info

Publication number
JPH08126095A
JPH08126095A JP7251261A JP25126195A JPH08126095A JP H08126095 A JPH08126095 A JP H08126095A JP 7251261 A JP7251261 A JP 7251261A JP 25126195 A JP25126195 A JP 25126195A JP H08126095 A JPH08126095 A JP H08126095A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode group
probe
electrode
acoustic
central axis
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.)
Pending
Application number
JP7251261A
Other languages
English (en)
Inventor
Mir S Seyed-Bolorforosh
ミーア・セイド・セイエド−ボロフォロシュ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HP Inc
Original Assignee
Hewlett Packard Co
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hewlett Packard Co filed Critical Hewlett Packard Co
Publication of JPH08126095A publication Critical patent/JPH08126095A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
    • B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
    • 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
    • G01N29/24—Probes
    • G01N29/2437—Piezoelectric probes
    • G01N29/245—Ceramic probes, e.g. lead zirconate titanate [PZT] probes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B2201/00—Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
    • B06B2201/20—Application to multi-element transducer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/042—Wave modes
    • G01N2291/0427—Flexural waves, plate waves, e.g. Lamb waves, tuning fork, cantilever
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S128/00—Surgery
    • Y10S128/916—Ultrasound 3-D imaging

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は高解像度の音響画像化を行なうこと
ができ、しかもビーム形成チャンネルと信号ケーブルの
数を低減したプローブを提供するものである。 【解決手段】 媒体を検査するための超音波プローブ
を、リラクサ強誘電体セラミック材料を含み、第１の
面、それに対向する面、および中心軸を有する本体（10
1 ）と、前記の本体の前記の第１の面に電気的に接続さ
れたほぼ平面状の第１の電極群（202 ）であって、各電
極は前記の本体の前記の中心軸から外側に放射状に伸張
する電極群と、および、前記の本体の前記の対向する面
に電気的に接続されたほぼ平面状の第２の電極群（212
）とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は広義には超音波画像
化、より詳細には三次元超音波画像化のための超音波変
換器用超音波プローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波プローブは媒体内のさまざまな構
造に関する情報を収集する簡便で正確な方法を提供する
ものである。たとえば、医療用の超音波プローブは医師
が患者の心臓組織や胎組織構造等のさまざまな解剖学的
部分の画像化データを収集するための簡便で正確な方法
を提供する。外科医がかかる画像化データを利用するこ
とができれば、危険な外科的処置を安全に行なうことが
できる。さらに、医師は超音波画像化の結果から処置判
断を下だすことができるため、診査のための不必要な外
科的処置を回避することができる。これは経費の節減と
患者への危険の軽減につながるものであることは明らか
である。
【０００３】動作時には、かかる超音波プローブは音響
信号のビームを発生させ、このビームが患者に送出さ
れ、患者の体内のさまざまな部分によって反射される。
このビームは患者の体内のさまざまな深さで集束し、垂
直および水平方向に走査されて、反射された音響信号が
患者の体内のさまざまな部分の三次元画像データを提供
する。反射された信号が受信、分析および処理されて患
者の体内の各部を表わす画像表示が生成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】初期の超音波プローブ
は一次元あるいは二次元に機械的に走査されるものであ
った。かかる初期のプローブにも利点はあったが、機械
的走査は限られた速度でしか行なうことができなかっ
た。さらに、単一の音響レンズでは音響ビームを患者の
体内の１つの深さでしか集束させることができないた
め、かかる虚器のプローブでは患者の体内のさまざまな
深さにおける三次元画像を得ることができなかった。
【０００５】近年の超音波プローブは、圧電セラミック
変換器要素の二次元アレーの振幅と位相を制御するビー
ム形成チャンネルを用いることによって、電子的なビー
ムの方向付けや集束といった機能を有するものになって
いる。電子的なビームの方向付けによってビーム走査を
機械的走査よりはるかに高い速度で行なうことができ
る。さらに、電子的なビームの集束によって、音響ビー
ムを患者の体内のさまざまな深さで自由に集束すること
ができる。したがって、かかる二次元アレーによって三
次元超音波画像化能力を得ることができる。
【０００６】従来の典型的なアレーでは、各音響信号チ
ャンネルには１つの信号ケーブルを介して１つのビーム
形成チャンネルに結合された１つの圧電セラミック変換
器要素が必要であった。高解像度の音響画像化を行なう
ためには多数の音響信号チャンネルを設けることが望ま
しい。したがって、従来知られているアレーでは、高解
像度の音響画像化を行なうためには、多数の圧電セラミ
ック変換器要素、多数の信号ケーブル、および多数のビ
ーム形成チャンネルが必要であった。
【０００７】高解像度の画像化、電子的なビームの方向
付け、および電子的なビームの集束等の機能には多くの
利点があるが、かかる機能を有する従来の二次元アレー
の製作は通常多数の変換器要素、ビーム形成チャンネ
ル、およびケーブルが用いられるため困難であり、また
コストがかかる。たとえば、従来の技術では、多数
（N2）の音響信号チャンネルに対応する高い音響画像化
解像度を得るためには、多数（N2）の圧電セラミック変
換器要素のアレー、多数（N2）の信号ケーブル、および
多数（N2）のビーム形成チャンネルが必要である。した
がって、ある従来の技術では、128 ×128 の圧電セラミ
ック変換器要素アレーによって高い音響画像化解像度を
得るには、16,384の信号ケーブル、および16,384のビー
ム形成チャンネルが必要であった。このように多数の信
号ケーブルとビーム形成チャンネルを用いると、音響画
像化システムのサイズ、コストおよび複雑性が大幅に増
大する。
【０００８】通常、信号ケーブルはプローブの先端部と
ベースステーションの間に伸張する１本の束にまとめら
れる。このケーブルの束は軽量で細く、可撓性があり、
取り扱いが容易であることが理想的である。しかし、多
数の音響信号チャンネルを設けるためにアレー要素の数
を多くすると、制御ケーブルの数も大きくなり、その結
果、ケーブルの束は重く太くなり、また、高価になり、
取り扱いも難しくなる。
【０００９】そこで、高解像度の音響画像化を行なうこ
とができ、しかもビーム形成チャンネルと信号ケーブル
の数を低減した新しいプローブが必要とされている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述のような
高解像度の音響画像化を行なうことができしかもビーム
形成チャンネルと信号ケーブルの数を低減したプローブ
を提供するもので、本発明によれば、媒体を検査するた
めの超音波プローブを、リラクサ強誘電体セラミック材
料を含み、第１の面、それに対向する面、および中心軸
を有する本体（101 ）と、前記の本体の前記の第１の面
に電気的に接続されたほぼ平面状の第１の電極群（202
）であって、各電極は前記の本体の前記の中心軸から
外側に放射状に伸張する電極群と、および、前記の本体
の前記の対向する面に電気的に接続されたほぼ平面状の
第２の電極群（212 ）とから構成するようにしたもので
ある。
【００１１】従来の超音波プローブは高解像度の音響画
像化を行なうための多数の圧電セラミック変換器要素、
多数の信号ケーブル、および多数の信号ケーブルを有す
る。それぞれ分極が固定された従来の圧電セラミック変
換器要素に対して、本発明では分極が可能であり、した
がってバイアス電圧が印加された場合にのみ電気機械的
に使用可能になる、リラクサ強誘電体セラミック材料を
含むプローブ本体が用いられる。従来技術のように多数
の圧電セラミック要素を用いる代わりに、本発明では、
新しい電極構成によってバイアス電圧が印加されるとき
にのみ分極によって電気的に選択されるプローブ本体の
円柱領域を用いて高解像度の音響画像化が行なわれる。
【００１２】従来の技術では、多数（N2）の音響信号チ
ャンネルに対応する高い音響画像化解像度を得るために
は、多数（N2）の圧電セラミック変換器要素のアレー、
多数（N2）の信号ケーブル、および多数（N2）のビーム
形成チャンネルが必要である。したがって、ある従来の
技術では、128 ×128 の圧電セラミック変換器要素アレ
ーによって高い音響画像化解像度を得るには、16,384の
信号ケーブル、および16,384のビーム形成チャンネルが
必要である。
【００１３】これに対して、本発明では従来の多数
（N2）の圧電セラミック要素によるものと同等の高解像
度の音響画像化をより少ない数（N ）の信号ケーブルお
よびビーム形成チャンネル（N ）を用いて行なうことが
できる。たとえば、本発明によれば、より少ない信号ケ
ーブル（128 本）とビーム形成チャンネル（128 チャン
ネル）を用いて従来の128 ×128 の圧電セラミック変換
器要素の二次元アレーと同等の高解像度の音響画像化を
行なうことができる。
【００１４】簡単にいえば、本発明はリラクサ強誘電体
セラミック材料を含むプローブ本体からなり、この本体
は第１の面、それに対向する面、および中心軸からな
る。好適には、この本体はリラクサ強誘電体セラミック
材と充填材の複合材料で構成される。ほぼ平面的な第１
の電極群が本体の第１の面に電気的に接続され、この第
１の電極群のうちの各電極が本体の中心軸から外に向か
って放射状に伸張するように配設されている。ほぼ平面
的な第２の電極群が本体の対向する面に電気的に接続さ
れている。
【００１５】好適には、第１の電極群のうちの各電極は
ほぼ扇形を成す。第２の電極群は好適には本体の中心軸
の周囲に同心状に配設され、第２の電極群のうちの各電
極はほぼ半円形である。
【００１６】これらの電極は本体の複数の円柱領域に電
気的に接続されている。本発明はさらに、本体の中心軸
から外側に放射状に伸張する列を成して互いに隣接して
配設された円柱領域を選択するように電極を選択するた
めの電子的スイッチを含む。バイアス電圧源がかかる電
子的スイッチに接続されて、本体の円柱領域内のセラミ
ック材料に分極を発生させる。本体の他の領域のセラミ
ック材料にはほとんど分極が発生しない。セクターコン
トローラが電子的スイッチを動的に構成して、本体がほ
ぼ動かない状態で、本体の中心軸の周囲の選択された円
柱領域の列を回転させてその位置を変化させる。発振電
圧源が選択された円柱領域の列を励起して音響ビームを
放出させる。この音響ビームはセクターコントローラが
選択された円柱領域の列を回転させてその位置を変化さ
せるのにつれて媒体を回転走査する。本発明はさらに選
択された領域のそれぞれに結合された対応する発振電圧
の位相を変化させて、音響ビームが本体の径方向に媒体
を走査するように位相合わせを行なうためのビーム形成
手段を含む。
【００１７】本発明の他の特徴と利点は本発明の原理を
例示する以下の説明を添付図面とともに参照することに
よって明らかになるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１に概略を示すように、本発明
はプローブ本体101 を含む。この本体はリラクサ強誘電
体セラミック材料を含む。好適にはこのリラクサ強誘電
体セラミックは０℃から60℃の範囲内のキュリー温度に
なるようにドーピングされた改質リラクサ強誘電体セラ
ミックである。かかるドーピングされたリラクサ強誘電
体セラミックは、25℃の通常の室温に近い望ましいキュ
リー温度を提供しながら、誘電率が比較的高い点で好適
である。したがって、約25℃から約40℃の範囲内のキュ
リー温度を有するリラクサ強誘電体セラミックが特に必
要とされている。
【００１９】ドーピングあるいは“改質”されたリラク
サ強誘電体セラミックとしては、Proceedings of 1990
Ultrasonic Symposium 711-720ページのShroutその他の
“Relaxor Ferroelectric Materials ”やJapanese Jou
rnal of Applied Physics, Vol. 28、No. 4 （1989年４
月）の653-661 ページのPan その他の“Large Piezoele
ctric Effect Induced by Durect Current Bias in PM
N: PT Relaxor Ferroelectric Ceramics ”に説明され
たものがある。これらの文献は有益な参考資料であるた
め、ここに参考として掲げた。改質ニオブ酸マグネシウ
ム鉛Pb(Mg1/3Nb2/ 3)O3-PbTiO3 （改質PMN あるいはPMN-
PTとしても知られる）等のドーピングあるいは“改質”
されたリラクサが好適である。しかし、ジルコン酸チタ
ン酸ランタン鉛PLZT等の他のリラクサ強誘電体セラミッ
クを用いても有効である。
【００２０】Shrout の論文の図２は特定のモル（×）P
T濃度と(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-(x)PbTiO3)固溶体系の
特定のキュリー温度に対する所望のほぼ立方形の領域を
有する位相図を示すものであるため特に有益である。Sh
routの論文の図８は、さまざまな代替的な改質PMN セラ
ミックの誘電率とキュリー温度を示している点で有益で
ある。かかる代替的材料の中で、Sc+3、Zn+2あるいはCd
+2でドーピングされ、約０℃から約60℃の範囲内のキュ
リー温度を有するものが好適である。
【００２１】好適には、本体はリラクサ強誘電体セラミ
ック材料と、選択された領域を互いに音響的にほぼ絶縁
するためのポリエチレン等の充填材の複合材料からな
る。リラクサ強誘電体セラミック材料は誘電率を有する
が、充填材は選択された領域を互いに電気的に絶縁する
ためにセラミック材料よりかなり低い誘電率を有するこ
とが好適である。
【００２２】後に詳述するように、ほぼ平面状の第１の
電極群が本体の第１の面に電気的に接続され、この第１
の電極群のうちの各電極が本体の中心軸から外に向かっ
て放射状に伸張するように配設されている。ほぼ平面的
な第２の電極群が本体の対向する面に電気的に接続され
ている。これらの電極は本体の複数の円柱領域に電気的
に接続されている。
【００２３】図１に示すように、本発明はさらに、本体
の中心軸から外側に放射状に伸張する列を成して互いに
隣接して配設された円柱領域を選択するように電極を選
択するための電子的スイッチ103 を含む。これらの電子
的スイッチはセクタースイッチとビーム形成スイッチを
含む。準静的な（DC）バイアス電圧源105 がかかる電子
的スイッチに接続されて、本体の円柱領域内のセラミッ
ク材料に分極を発生させる。本体の他の領域のセラミッ
ク材料にはほとんど分極が発生しない。セクターコント
ローラ107 が電子的スイッチを動的に構成して、本体が
ほぼ動かない状態で、本体の中心軸の周囲の選択された
円柱領域の列を回転させてその位置を変化させる。
【００２４】発振電圧源109 が選択された円柱領域の列
を励起して音響ビームを放出させる。この音響ビームは
セクターコントローラが選択された円柱領域の列を回転
させてその位置を変化させるのにつれて媒体を回転走査
する。対応する発振電圧の位相を変化させるビームフォ
ーマ111 が、音響ビームが本体の径方向に媒体を走査す
るように選択された領域のそれぞれに結合される。この
ビームフォーマはまた音響ビームをさまざまな深さで集
束される。
【００２５】セクターコントローラとビームフォーマの
動作は図１に示すようにそれらに結合された走査発生器
によって調整される。三次元画像化データを記憶するよ
うに構成されたデータメモリブロックを有する走査変換
器がビームフォーマと走査発生器に結合されている。高
解像度音響画像を表示するための表示装置が走査変換器
に結合されている。
【００２６】図２はプローブ本体111 の概略図である。
図示するように、この本体は第１の面、それに対向する
面および中心軸を有する。ほぼ平面状の第１の電極群20
2 が本体の第１の面に電気的に接続され、この第１の電
極群のうちの各電極が本体の中心軸から外に向かって放
射状に伸張するように配設されている。第１の電極群の
うちの各電極は好適には図２に示すようにほぼ扇形であ
る。たとえば、図２に示すように、第１の電極群は６つ
の扇形の電極を含む。特に、第１の電極群のうちの第１
の対204 が中心軸の両側に配置され、好適には電気的に
接続されている。さらに、第１の電極群のうちの第２の
対206 が中心軸の両側に配置され、好適には電気的に接
続されている。また、第１の電極群のうちの第３の対20
8 が中心軸の両側に配置され、好適には電気的に接続さ
れている。
【００２７】ほぼ平面的な第２の電極群212 が本体の対
向する面に電気的に接続されている。図示するように、
本実施例では、この第２の電極群はプローブ本体と好適
にはエポキシで製作された吸音バッキング層214 に挟ま
れている。第１および第２の電極群は好適にはプローブ
本体を適当にマスキングし、プローブ本体に金属をスパ
ッタリングすることによって構成することができる。
【００２８】図３は本体の中心軸の周囲に同心状に配設
された第２の電極群を示す概略分解図である。第２の電
極群の各電極は好適には半円形である。たとえば、図３
に示すように、第２の電極群は６つの半円形の電極を含
む。
【００２９】本発明の第１および第２の電極群はほぼ平
面状であるが、これらは厳密に平坦である必要はない。
これは、本発明の代替実施例における電極は、良好な結
果が得られることを条件にたとえば湾曲した面等の他の
形状の面を有するためである。さらに、本実施例では図
しするより多くの電極が用いられるが、簡略化のために
図には実際より少ない数の電極が示されている。たとえ
ば、簡略化のために図２と図３には３対の放射状電極と
６対の半円形電極を示すが、実施例では128 対の放射状
電極と128 の半円形電極が用いられる。本実施例は、半
円形電極に接続された比較的少数の信号ケーブル（128
本）と比較的少数のビーム形成チャンネル（128 チャン
ネル）を用いながら、従来の128 ×128 の圧電セラミッ
ク変換器要素二次元アレーと同等の高解像度の音響画像
化を提供するものである。
【００３０】リラクサ強誘電体セラミック材料に分極が
発生し、したがって印加されたバイアス電圧の影響下で
電気機械的に活動状態になる。本発明では、前述し図２
と図３に示す新しい電極構成によってバイアス電圧が印
加されたときにのみ分極させることによって電気的に選
択される本体の円柱領域を用いることによって多数の音
響信号を提供するものである。図４、図５および図６は
図２と図３に示すプローブ本体の部分切取図であり、本
発明の動作を示す。
【００３１】電子的スイッチは、図４に示す中央軸から
外側に放射状に伸張する列内に互いに隣接して配設され
た本体の円柱領域301 、302 、303 、304 、305 、306
を選択するように第１の電極群のうちの第１の対を選択
する。電子的スイッチに接続されたバイアス電圧源は本
体の選択された円柱領域内のセラミック材料に分極を発
生させる。このとき、本体の他の領域内のセラミック材
料には分極はほとんど発生しない。図４は、本体のほぼ
分極していない領域と第１の電極群の一部を切り取って
ほぼ分極された選択された円柱領域が見えるように示さ
れている。
【００３２】発振電圧源が選択された円柱領域の列を励
起して音響ビーム308 が放出される。音響ビームは目に
見えないことはいうまでもない。しかし、図４には説明
のためにこの音響ビームを示している。ビームフォーマ
が選択された領域のそれぞれに結合された対応する発振
電圧の位相を変化させて、音響ビームが本体の径方向に
このプローブの探索対象である媒体を走査するように位
相合わせを行なう。簡略化のために、プローブの探索対
象である媒体は図示しない。
【００３３】図４、図５および図６に示すように、コン
トローラがが電子的スイッチを動的に構成して、本体が
ほぼ動かない状態で、本体の中心軸の周囲の選択された
円柱領域の列を回転させてその位置を変化させる。発振
電圧源が選択された円柱領域の列を励起して、コントロ
ーラが選択された円柱領域の列を回転させてその位置を
変化させるのにつれてプローブの探索対象である媒体を
回転走査するように音響ビームを放出させる。
【００３４】たとえば、図５に示すように、電子的スイ
ッチは準安定（DC）バイアス電圧を印加することによっ
て、本体の円柱領域311 、312 、313 、314 、315 、31
6 が選択されるように第１の電極群のうちの第２の対を
選択し、これらの領域はふたたび中心軸から外向きに伸
張する列内に隣接して配置される。図５に示す列構成は
図４に示す列構成に対して回転したものである。電子的
スイッチに接続されたバイアス電圧源がふたたび本体の
選択された円柱領域内のセラミック材料に分極を発生さ
せる。このとき、本体の他の領域内のセラミック材料に
は分極はほとんど発生しない。図４と同様に、図５にお
いても本体のほぼ分極していない領域と第１の電極群の
一部を切り取ってほぼ分極された選択された円柱領域が
見えるように示されている。
【００３５】図６に示すように、電子的スイッチは本体
の円柱領域321 、322 、323 、324、325 、326 が選択
されるように第１の電極群のうちの第３の対を選択し、
これらの領域はふたたび中心軸から外向きに伸張する列
内に隣接して配置される。図６に示す列構成は図４と図
５に示す列構成に対して回転したものである。電子的ス
イッチに接続されたバイアス電圧源がふたたび本体の選
択された円柱領域内のセラミック材料に分極を発生させ
る。このとき、本体の他の領域内のセラミック材料には
分極はほとんど発生しない。図４および図５と同様に、
図６においても本体のほぼ分極していない領域と第１の
電極群の一部を切り取ってほぼ分極された選択された円
柱領域が見えるように示されている。
【００３６】図７は図４、図５および図６に示す音響ビ
ームを示すものである。図示するように、音響ビームは
ほぼ扇形であり、角度θだけ回転し、径方向に量ΔX だ
け走査される。
【００３７】図８は本発明の放射状電極の代替実施例の
平面図である。図示するように、本代替実施例の放射状
電極は中央の放射状電極群と外周部の扇形電極群からな
る。中央の放射状電極群は中央部の画像化解像度を大き
くする利点を有する。中央の放射状電極群の電極のそれ
ぞれに対して、外周部の放射状電極群のうちの隣接する
ものから２つの画像が得られる。
【００３８】図９は本発明の放射状電極の他の代替実施
例の平面図である。図示するように、電極はほぼ扇形で
あるが、先端部が切れており、各電極の一部がほぼ矩形
になっている。
【００３９】図１０は本発明の放射状電極の他の代替実
施例を示す図である。図示するように、複数の選択され
た円柱領域の信号を結合する矩形の音響アパーチャがプ
ローブ本体の面上を径方向に走査される。線形の走査が
終了すると、この矩形の音響アパーチャはプローブ本体
の中心軸を中心に回転移動されて、このアパーチャの径
方向の走査が繰り返される。
【００４０】以下、本発明の理解を容易にするために、
本発明の実施の形態を段階的に述べる。 （１）媒体を検査するための超音波プローブであって、
リラクサ強誘電体セラミック材料を含み、第１の面、そ
れに対向する面、および中心軸を有する本体（101 ）
と、前記の本体の前記の第１の面に電気的に接続された
ほぼ平面状の第１の電極群（202 ）であって、各電極は
前記の本体の前記の中心軸から外側に放射状に伸張する
電極群と、および、前記の本体の前記の対向する面に電
気的に接続されたほぼ平面状の第２の電極群（212 ）と
からなる超音波プローブ。 （２）前記の第１の電極群（202 ）の各電極はほぼ扇形
である上記１に記載の超音波プローブ。 （３）前記の第２の電極群（212 ）の各電極は前記の本
体の前記の中心軸のまわりに同心状に配設されている上
記１に記載の超音波プローブ。 （４）前記の第２の電極群（212 ）の各電極はほぼ半円
形である上記１に記載の超音波プローブ。 （５）前記の本体（101 ）はリラクサ強誘電体セラミッ
ク材料と充填材の複合材料である上記１に記載の超音波
プローブ。 （６）上記５に記載の超音波プローブであって、前記の
リラクサ強誘電体セラミック材料の複合材料を含む本体
（101 ）は複数の円柱領域（301 、302 、303 ； 304、
305 、306 ； 311、312 、313 ；314 、315 、316 ；32
1 、322 、323 ；324 、325 、326 ）を有し、前記の電
極（202 、 212）は前記の本体の前記の複数の円柱領域
に電気的に接続されており、前記のプローブはさらに、
前記の中心軸から外側に放射状に伸張する列を成して互
いに隣接して配設された前記の本体の円柱領域を選択す
るように電極を選択するための電子的スイッチ103 、前
記の本体の前記の選択された円柱領域内のセラミック材
料を分極を発生させ、前記の本体の他の領域内のセラミ
ック材料にほとんど分極を発生させない、前記の電子的
スイッチに接続されたバイアス電圧源（105 ）、前記の
電子的スイッチを動的に構成して、前記の本体（101 ）
がほぼ動かない状態で、前記の本体の前記の中心軸の周
囲の前記の選択された円柱領域の列を回転させてその位
置を変化させるセクターコントローラ（107 ）、および
前記の選択された円柱領域を励起して音響ビーム（308
）を放出させて、前記のセクターコントローラが前記
の選択された円柱領域の列の位置を回転変化させるのに
つれて前記のビームが前記のプローブの検査対象である
前記の媒体を回転走査するようにする発振電圧源（109
）からなる超音波プローブ。 （７）上記６に記載の超音波プローブであって、前記の
リラクサ強誘電体体セラミック材料を含む本体（101 ）
は径方向の寸法を有し、前記のプローブはさらに、前記
の選択された領域のそれぞれに結合された対応する振動
発振電圧の位相を変化させて、前記の音響ビームが前記
の本体の前記の径方向の寸法に沿って前記の媒体を走査
するように位相合わせを行なう手段を有する超音波プロ
ーブ。 （８）中心軸を有し、リラクサ強誘電体セラミック材料
を含む本体（101 ）を提供するステップ、前記の本体の
前記の中心軸から外向きに放射状に伸張する列内に互い
に隣接して配設された円柱領域（301 、302 、303 ； 3
04、305 、306； 311、312 、313 ；314 、315 、316
；321 、322 、323 ；324 、325 、326）を選択するス
テップ、前記の本体の前記の選択された円柱領域内のセ
ラミック材料を分極を発生させ、前記の本体の他の領域
内のセラミック材料にほとんど分極を発生させないステ
ップ、前記の本体がほぼ動かない状態で、前記の本体
（101 ）の前記の中心軸の周囲の前記の選択された円柱
領域の列を回転させてその位置を変化させるステップ、
および、前記の選択された円柱領域を励起して音響ビー
ム（308 ）を放出させて、前記の列の位置を回転変化さ
せるのにつれて前記のビームが前記のプローブに隣接し
た媒体を回転走査するようにするステップからなる方
法。 （９）上記８に記載の方法であって、さらに、前記の選
択された領域のそれぞれに結合された対応する発振電圧
の位相を変化させて、前記の音響ビームが前記の本体
（101 ）の径方向の寸法に沿って前記の媒体を走査する
ように位相合わせを行なうステップを含む方法。 （10）上記８に記載の方法であって、さらに、複数の選
択された円柱領域の信号を結合して矩形の音響アパーチ
ャを設けるステップ、および前記の音響アパーチャを前
記のプローブ本体（101 ）の面上で径方向に走査するス
テップからなる方法。
【００４１】本発明の装置と方法は電子的スイッチング
と配線の条件を軽減しながら三次元超音波走査を行なう
ことを可能にするものである。本発明の具体的な実施例
を説明および図示したが、本発明はここに説明および図
示した具体的な態様な部品構成に限定されるものではな
く、本発明の範囲と精神から離れることなくさまざまな
修正や変更が可能である。したがって、本発明は特許請
求の範囲内でここに具体的に説明および図示したもの以
外の態様で実施することもできる。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の装置と方
法によれば、高解像度の音響画像化を行なうことがで
き、しかもビーム形成チャンネルと信号ケーブルの数を
低減した新しいプローブを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概略図である。
【図２】図１の概略図のプローブ本体を示す図である。
【図３】図１の概略図のプローブ本体を示す図である。
【図４】本発明の動作を説明する図２および図３に示す
プローブ本体の部分切取図である。
【図５】本発明の動作を説明する図２および図３に示す
プローブ本体の部分切取図である。
【図６】本発明の動作を説明する図２および図３に示す
プローブ本体の部分切取図である。
【図７】図４、図５および図６に示す音響ビームを示す
図である。
【図８】本発明の放射状電極の代替実施例の平面図であ
る。
【図９】本発明の放射状電極の他の代替実施例の平面図
である。
【図１０】本発明の放射状電極の他の代替実施例を示す
図である。
【符号の説明】
101 ：プローブ本体 103 ：電子的スイッチ 105 ：バイアス電圧源 107 ：セクターコントローラ 109 ：発振電圧源 111 ：ビームフォーマ 202 ：第１の電極群 204 ：第１の電極群のうちの第１の対 206 ：第１の電極群のうちの第２の対 208 ：第１の電極群のうちの第３の対 212 ：第２の電極群 214 ：吸音バッキング層 301 、302 、303 、304 、305 、306 、311 、312 、31
3 、314 、315 、316、321 、322 、323 、324 、325
、326 ：円柱領域 308 ：音響ビーム

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 媒体を検査するための超音波プローブで
    あって、 リラクサ強誘電体セラミック材料を含み、第１の面、そ
    れに対向する面、および中心軸を有する本体（101 ）
    と、 前記の本体の前記の第１の面に電気的に接続されたほぼ
    平面状の第１の電極群（202 ）であって、各電極は前記
    の本体の前記の中心軸から外側に放射状に伸張する電極
    群と、 および、前記の本体の前記の対向する面に電気的に接続
    されたほぼ平面状の第２の電極群（212 ）とからなる超
    音波プローブ。
JP7251261A 1994-10-06 1995-09-28 三次元画像化のための超音波変換器用超音波プローブ Pending JPH08126095A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/319,344 US5460181A (en) 1994-10-06 1994-10-06 Ultrasonic transducer for three dimensional imaging
US319-344 1994-10-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08126095A true JPH08126095A (ja) 1996-05-17

Family

ID=23241854

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7251261A Pending JPH08126095A (ja) 1994-10-06 1995-09-28 三次元画像化のための超音波変換器用超音波プローブ

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5460181A (ja)
EP (1) EP0705648A3 (ja)
JP (1) JPH08126095A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019122657A (ja) * 2018-01-18 2019-07-25 有限会社フロントエンドテクノロジー 超音波診断装置用３次元プローブ

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5325860A (en) * 1991-11-08 1994-07-05 Mayo Foundation For Medical Education And Research Ultrasonic and interventional catheter and method
US5704361A (en) 1991-11-08 1998-01-06 Mayo Foundation For Medical Education And Research Volumetric image ultrasound transducer underfluid catheter system
US6216538B1 (en) * 1992-12-02 2001-04-17 Hitachi, Ltd. Particle handling apparatus for handling particles in fluid by acoustic radiation pressure
JPH09313487A (ja) * 1996-05-29 1997-12-09 Ge Yokogawa Medical Syst Ltd 超音波３次元像撮像方法および装置
US5699805A (en) * 1996-06-20 1997-12-23 Mayo Foundation For Medical Education And Research Longitudinal multiplane ultrasound transducer underfluid catheter system
US5671746A (en) * 1996-07-29 1997-09-30 Acuson Corporation Elevation steerable ultrasound transducer array
US6228028B1 (en) 1996-11-07 2001-05-08 Tomtec Imaging Systems Gmbh Method and apparatus for ultrasound image reconstruction
US5846200A (en) * 1996-11-08 1998-12-08 Advanced Technology Laboratories, Inc. Ultrasonic diagnostic imaging system for analysis of left ventricular function
US6171247B1 (en) 1997-06-13 2001-01-09 Mayo Foundation For Medical Education And Research Underfluid catheter system and method having a rotatable multiplane transducer
US6059731A (en) 1998-08-19 2000-05-09 Mayo Foundation For Medical Education And Research Simultaneous side-and-end viewing underfluid catheter
US6102860A (en) * 1998-12-24 2000-08-15 Agilent Technologies, Inc. Ultrasound transducer for three-dimensional imaging
US6409669B1 (en) 1999-02-24 2002-06-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Ultrasound transducer assembly incorporating acoustic mirror
US6398736B1 (en) 1999-03-31 2002-06-04 Mayo Foundation For Medical Education And Research Parametric imaging ultrasound catheter
US6894425B1 (en) 1999-03-31 2005-05-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Two-dimensional ultrasound phased array transducer
US6428477B1 (en) 2000-03-10 2002-08-06 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Delivery of theraputic ultrasound by two dimensional ultrasound array
JP3832338B2 (ja) * 2001-12-25 2006-10-11 松下電工株式会社 電歪ポリマーアクチュエータ
US20030149364A1 (en) * 2002-02-01 2003-08-07 Ajay Kapur Methods, system and apparatus for digital imaging
US6984923B1 (en) * 2003-12-24 2006-01-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Broadband and wide field of view composite transducer array
WO2005104210A2 (en) 2004-04-20 2005-11-03 Visualsonics Inc. Arrayed ultrasonic transducer
EP1952175B1 (en) 2005-11-02 2013-01-09 Visualsonics, Inc. Digital transmit beamformer for an arrayed ultrasound transducer system
JP5723775B2 (ja) 2008-09-18 2015-05-27 ビジュアルソニックス インコーポレイテッド 超音波変換器および他の構成要素の製造方法
US9173047B2 (en) 2008-09-18 2015-10-27 Fujifilm Sonosite, Inc. Methods for manufacturing ultrasound transducers and other components
US9184369B2 (en) 2008-09-18 2015-11-10 Fujifilm Sonosite, Inc. Methods for manufacturing ultrasound transducers and other components
US9224938B2 (en) * 2011-04-11 2015-12-29 Halliburton Energy Services, Inc. Piezoelectric element and method to remove extraneous vibration modes
JP6011235B2 (ja) * 2012-10-17 2016-10-19 セイコーエプソン株式会社 超音波測定装置、プローブヘッド、超音波プローブ、電子機器及び超音波診断装置
US11061124B2 (en) 2016-10-21 2021-07-13 The Governors Of The University Of Alberta System and method for ultrasound imaging
US11150344B2 (en) 2018-01-26 2021-10-19 Roger Zemp 3D imaging using a bias-sensitive crossed-electrode array
CN109290161B (zh) * 2018-09-10 2020-05-22 苏州涵轩信息科技有限公司 超声波发生装置及其组装方法
US12569881B2 (en) 2021-09-09 2026-03-10 Roger Zemp Bias-switchable ultrasonic transducer array
US12343208B2 (en) 2021-09-09 2025-07-01 Roger Zemp Ultrasound imaging using a bias-switchable row-column array transducer
US12396706B2 (en) 2023-10-04 2025-08-26 Clinisonix Inc. Synthetic phase alternating row-column transducer array

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2589403A (en) * 1943-12-14 1952-03-18 Us Navy Transducer construction and method
US3093760A (en) * 1960-06-15 1963-06-11 Bosch Arma Corp Composite piezoelectric element
US3378704A (en) * 1966-01-05 1968-04-16 Bourns Inc Piezoelectric multilayer device
US3462746A (en) * 1966-02-14 1969-08-19 Bliss Co Ceramic ferroelectric memory device
GB1207974A (en) * 1966-11-17 1970-10-07 Clevite Corp Frequency selective apparatus including a piezoelectric device
US3401377A (en) * 1967-05-23 1968-09-10 Bliss E W Co Ceramic memory having a piezoelectric drive member
US3718898A (en) * 1971-12-13 1973-02-27 Us Navy Transducer
US3833825A (en) * 1973-04-11 1974-09-03 Honeywell Inc Wide-band electroacoustic transducer
CH607336A5 (ja) * 1975-09-22 1978-12-15 Siemens Ag
US4062237A (en) * 1976-05-07 1977-12-13 Fox Martin D Crossed beam ultrasonic flowmeter
US4096756A (en) * 1977-07-05 1978-06-27 Rca Corporation Variable acoustic wave energy transfer-characteristic control device
US4211948A (en) * 1978-11-08 1980-07-08 General Electric Company Front surface matched piezoelectric ultrasonic transducer array with wide field of view
US4252026A (en) * 1979-01-15 1981-02-24 The Commonwealth Of Australia, C/-The Department Of Health Multiple line of sight ultrasonic apparatus
NL7904924A (nl) * 1979-06-25 1980-12-30 Philips Nv Akoestische transducent.
FR2466164A1 (fr) * 1979-09-26 1981-03-27 Labo Electronique Physique Transducteur ultrasonore a sensibilite variable et dispositif d'emission-reception ultrasonore equipe de ce transducteur
JPS56131979A (en) * 1980-03-19 1981-10-15 Hitachi Ltd Piezoelectric material for transparent vibrator and transparent vibrator
US4366406A (en) * 1981-03-30 1982-12-28 General Electric Company Ultrasonic transducer for single frequency applications
US4398116A (en) * 1981-04-30 1983-08-09 Siemens Gammasonics, Inc. Transducer for electronic focal scanning in an ultrasound imaging device
JPS60208200A (ja) * 1984-04-02 1985-10-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 超音波送受波器
DE3430161A1 (de) * 1984-08-16 1986-02-27 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Poroese anpassungsschicht in einem ultraschallapplikator
US4695988A (en) * 1984-09-12 1987-09-22 Ngk Spark Plug Co. Ltd. Underwater piezoelectric arrangement
DE3501808A1 (de) * 1985-01-21 1986-07-24 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Ultraschallwandler
JPH0783518B2 (ja) * 1985-10-09 1995-09-06 株式会社日立製作所 超音波探触子
DE8611844U1 (de) * 1986-04-30 1986-08-07 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Ultraschall-Applikator mit einer Anpassungsschicht
FR2614152B1 (fr) * 1987-04-14 1991-06-14 Thomson Csf Procede de compensation d'un circuit a amplificateur de charge notamment pour hydrophone piezoelectrique
US4961424A (en) * 1987-08-05 1990-10-09 Olympus Optical Co., Ltd. Ultrasonic treatment device
DE3888273T3 (de) * 1987-09-30 1997-06-05 Toshiba Kawasaki Kk Medizinischer Apparat zur Behandlung mit Ultraschall.
US4939826A (en) * 1988-03-04 1990-07-10 Hewlett-Packard Company Ultrasonic transducer arrays and methods for the fabrication thereof
JP2794720B2 (ja) * 1988-08-23 1998-09-10 松下電器産業株式会社 複合圧電振動子
DE3839057A1 (de) * 1988-11-18 1990-05-23 Fraunhofer Ges Forschung Gruppenstrahler
JPH02217000A (ja) * 1989-02-16 1990-08-29 Hitachi Ltd 超音波探触子
ATE98530T1 (de) * 1989-02-22 1994-01-15 Siemens Ag Ultraschall-array mit trapezfoermigen schwingerelementen sowie verfahren und vorrichtung zu seiner herstellung.
JP2758199B2 (ja) * 1989-03-31 1998-05-28 株式会社東芝 超音波探触子
US5025790A (en) * 1989-05-16 1991-06-25 Hewlett-Packard Company Graded frequency sensors
GB8912782D0 (en) * 1989-06-02 1989-07-19 Udi Group Ltd An acoustic transducer
JP2789234B2 (ja) * 1989-10-02 1998-08-20 株式会社日立メディコ 超音波診断装置
JPH03280939A (ja) * 1990-03-29 1991-12-11 Fujitsu Ltd 超音波探触子
US5099459A (en) * 1990-04-05 1992-03-24 General Electric Company Phased array ultrosonic transducer including different sized phezoelectric segments
US5175709A (en) * 1990-05-22 1992-12-29 Acoustic Imaging Technologies Corporation Ultrasonic transducer with reduced acoustic cross coupling
US5103129A (en) * 1990-07-26 1992-04-07 Acoustic Imaging Technologies Corporation Fixed origin biplane ultrasonic transducer
US5237542A (en) * 1991-03-29 1993-08-17 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Wideband, derivative-matched, continuous aperture acoustic transducer
JPH04347147A (ja) * 1991-05-23 1992-12-02 Fujitsu Ltd 超音波診断装置
US5211168A (en) * 1991-12-20 1993-05-18 Hewlett-Packard Company Moving electrode transducer for real time ultrasound imaging for use in medical applications

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019122657A (ja) * 2018-01-18 2019-07-25 有限会社フロントエンドテクノロジー 超音波診断装置用３次元プローブ

Also Published As

Publication number Publication date
EP0705648A2 (en) 1996-04-10
EP0705648A3 (en) 1997-04-02
US5460181A (en) 1995-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH08126095A (ja) 三次元画像化のための超音波変換器用超音波プローブ
JP2789234B2 (ja) 超音波診断装置
US5327895A (en) Ultrasonic probe and ultrasonic diagnosing system using ultrasonic probe
US5465725A (en) Ultrasonic probe
US5097709A (en) Ultrasonic imaging system
JP4688213B2 (ja) 超音波探触子、超音波撮像装置および超音波撮像方法
JPS63121749A (ja) 超音波信号送受装置
JPH05146444A (ja) 超音波診断装置
JP2004089311A (ja) 超音波送受信装置
US5846201A (en) Elevation plane focusing in an ultrasound imaging system
EP0084174B1 (en) Ultrasonic microscope
US6160340A (en) Multifrequency ultrasonic transducer for 1.5D imaging
JPH05244691A (ja) 超音波探触子
US20170119342A1 (en) Ultrasonic device, ultrasonic probe, and ultrasonic imaging apparatus
US5211168A (en) Moving electrode transducer for real time ultrasound imaging for use in medical applications
US5931785A (en) Ultrasonic transducer having elements arranged in sections of differing effective pitch
US5657295A (en) Ultrasonic transducer with adjustable elevational aperture and methods for using same
JPH05228142A (ja) 超音波探触子及び超音波診断装置
JPH0443957A (ja) 超音波撮像方式
EP1698281B1 (en) Ultrasonic probe
JP4776349B2 (ja) 超音波撮像装置
US4484476A (en) Acoustic microscope device
JPH08173432A (ja) 電子走査型超音波プローブ
JPH0467854A (ja) 超音波撮像装置
JPH03247324A (ja) 超音波撮像方法およびそのための装置