JPS5817360A - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
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- JPS5817360A JPS5817360A JP56115137A JP11513781A JPS5817360A JP S5817360 A JPS5817360 A JP S5817360A JP 56115137 A JP56115137 A JP 56115137A JP 11513781 A JP11513781 A JP 11513781A JP S5817360 A JPS5817360 A JP S5817360A
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- Japan
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- ultrasonic beam
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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
- G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/348—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with frequency characteristics, e.g. single frequency signals, chirp signals
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- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超音波探触子、特に超音波ビームの周波数の調
整を行う超音波探触子の改良に関する。
整を行う超音波探触子の改良に関する。
超音波探触子を被検体に押し当て、この探触子の探触子
面に設けられた振動子から被検体中に超音波ビームを放
射し、被検体内の音響インピーダンスの差から得られる
反射エコーを上記振動子で受波し、探触子と別体に設け
た表示装置で所望断層面に沿った断層像を画像表示する
超音波診断装置が一般に用いられている。このようなパ
ルスエコー法を用いた超音波診断装置においては、被検
体の被検部位に応じ、それに適した周波数の超音波ビー
ムを使用する必要がある。一般に、超音波診断に用いら
れる周波数は１〜１５ ＭＨｚ程度である。
面に設けられた振動子から被検体中に超音波ビームを放
射し、被検体内の音響インピーダンスの差から得られる
反射エコーを上記振動子で受波し、探触子と別体に設け
た表示装置で所望断層面に沿った断層像を画像表示する
超音波診断装置が一般に用いられている。このようなパ
ルスエコー法を用いた超音波診断装置においては、被検
体の被検部位に応じ、それに適した周波数の超音波ビー
ムを使用する必要がある。一般に、超音波診断に用いら
れる周波数は１〜１５ ＭＨｚ程度である。
すなわち、高い周波数を用いると、微細な組織の変化を
見分けることができる反面、生体内での超音波の減衰が
増加して深部まで到達しなくなる欠点が生じ、低い周波
数を用いた場合には、この逆となるため、被検部位に応
じ、例えば、乳腺、腹部などの診断には、２．２５ Ｍ
Ｈｚ 、あるいは５ ＭＨｚ、眼球などの診断には、１
５ ＭＨｚの超音波ビームが使い分けられている。
見分けることができる反面、生体内での超音波の減衰が
増加して深部まで到達しなくなる欠点が生じ、低い周波
数を用いた場合には、この逆となるため、被検部位に応
じ、例えば、乳腺、腹部などの診断には、２．２５ Ｍ
Ｈｚ 、あるいは５ ＭＨｚ、眼球などの診断には、１
５ ＭＨｚの超音波ビームが使い分けられている。
従来、このような超音波診断においては、用いられる超
音波探触子が単一周波数の超音波ビームしか送受波でき
なかったため、被検部位に応じた複数の超音波探触子を
用意する必要がちシ、不便であった。このため、必要に
応じ、異なる周波数の超音波ビームを送受波できる機能
を備えた超音波探触子の開発が望まれていた。しかしな
がら、従来、探触子に用いられている振動子には、セラ
ミツノ等の圧電材料が用いられていただめ、十分な周波
数帯域を得ることはできなかった。すなわち、セラミッ
ク等の圧電材料で形成された振動子の音響インピーダン
スは３０ ｘ １０’ｋｇ／ｍ２ｓであり、生体内の音
響インピーダンス１．５ Ｘ １０’ ｋｇ／ｍ２ｓに
比し非常に大きいため、得られる周波数帯域は非常に狭
くなってしまう。
音波探触子が単一周波数の超音波ビームしか送受波でき
なかったため、被検部位に応じた複数の超音波探触子を
用意する必要がちシ、不便であった。このため、必要に
応じ、異なる周波数の超音波ビームを送受波できる機能
を備えた超音波探触子の開発が望まれていた。しかしな
がら、従来、探触子に用いられている振動子には、セラ
ミツノ等の圧電材料が用いられていただめ、十分な周波
数帯域を得ることはできなかった。すなわち、セラミッ
ク等の圧電材料で形成された振動子の音響インピーダン
スは３０ ｘ １０’ｋｇ／ｍ２ｓであり、生体内の音
響インピーダンス１．５ Ｘ １０’ ｋｇ／ｍ２ｓに
比し非常に大きいため、得られる周波数帯域は非常に狭
くなってしまう。
第１図はこのような従来の探触子の説明図である。１０
はセラミック等の圧電材料を用いて形成された振動子で
あり、その前面には超音波ビームを透過する音響マツチ
ング層１２が積層されている。
はセラミック等の圧電材料を用いて形成された振動子で
あり、その前面には超音波ビームを透過する音響マツチ
ング層１２が積層されている。
前述のように、上記振動子１０の音響インピーダンスは
生体内のそれに比し２０倍もの大きさがあるため、この
ままでは１周波数帯域幅が狭く、ハルスエコー法を用い
る探触子には使用できない。そこで、通常は振動子１０
の裏面に音波吸収材１４を積層し、振動子１０の振動を
ダンピングしている。しかし、このように音波吸収材１
４を用いても、この吸収材１４の音響インピーダンスが
６ ｘ ｌｏ’ ｋｇ／ｍ２ｓ 、すなわち振動子１０
の５分の１程度であるため、振動子１０の周波数帯域は
十分に改善されない。従って。
生体内のそれに比し２０倍もの大きさがあるため、この
ままでは１周波数帯域幅が狭く、ハルスエコー法を用い
る探触子には使用できない。そこで、通常は振動子１０
の裏面に音波吸収材１４を積層し、振動子１０の振動を
ダンピングしている。しかし、このように音波吸収材１
４を用いても、この吸収材１４の音響インピーダンスが
６ ｘ ｌｏ’ ｋｇ／ｍ２ｓ 、すなわち振動子１０
の５分の１程度であるため、振動子１０の周波数帯域は
十分に改善されない。従って。
このように構成された探触子から送受波される超音波ビ
ームの周波数を変化させるため、振動子１０に周波数可
変素子としての同調用コイル１６およびダンピング用抵
抗１８を並列に接続し、そのインダクタンス値を変化さ
せても、振動子１０の音響インピーダンスが生体内のそ
れに比［２大きすぎるため、超音波ビームの周波数変化
はほとんど得られなかった。
ームの周波数を変化させるため、振動子１０に周波数可
変素子としての同調用コイル１６およびダンピング用抵
抗１８を並列に接続し、そのインダクタンス値を変化さ
せても、振動子１０の音響インピーダンスが生体内のそ
れに比［２大きすぎるため、超音波ビームの周波数変化
はほとんど得られなかった。
本発明は前述した従来の課題に鑑みなされたもので、そ
の目的は超音波ビームの周波数の切替を必要に応じて広
範囲に行える超音波探触子を提供することにある。
の目的は超音波ビームの周波数の切替を必要に応じて広
範囲に行える超音波探触子を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明は高分子圧電フィルム
を用いて形成され被検体に超音波ビームを送受波する振
動子と、この振動子に接続される複数の周波数可変素子
と、任意の周波数可変素子を選択的に上記振動子に接続
し振動子が送受波する超音波ビームの周波数の切替を行
う切替スイッチと、を備えたことを特徴とする０ 次に本発明の好適な実施例を説明する。
を用いて形成され被検体に超音波ビームを送受波する振
動子と、この振動子に接続される複数の周波数可変素子
と、任意の周波数可変素子を選択的に上記振動子に接続
し振動子が送受波する超音波ビームの周波数の切替を行
う切替スイッチと、を備えたことを特徴とする０ 次に本発明の好適な実施例を説明する。
第２図は本発明の超音波探触子の電気回路図である。こ
こにおいて、１０は振動子であり、高分子圧電フィルム
を用いて形成されている。
こにおいて、１０は振動子であり、高分子圧電フィルム
を用いて形成されている。
なお高分子圧電フィルムとは、ポリ弗化ビニリデン、ポ
リ弗化ビニルおよびこれらを主成分とする共重合体、更
にはこれらと強誘電体セラミック粉末の混合体を成極し
て得られる圧電体を意味する０ 高分子圧電フィルムは一般にその音響インピーダンスが
生体内の音響インピーダンスに近く、例えば、高分子圧
電フィルムとしてＰＶＤＦ（ポリ弗化ビニリデン）を用
いると、その音響インビーダン′スは４ Ｘ １０’
ｋｇ／ｍ２ｓ、すなわち、生体内の音響インピーダンス
の約２．７倍となり、音響吸収材を用いなくても、広帯
域特性をもった探触子が容易に実現できる。また上記高
分子圧電フィルムを用いて形成された振動子１０に音響
吸収材を積層すれば、振動子１００周波数帯域を更に広
帯域とすることができる。２０−１．２０−２．・・・
・・・はそれぞれ周波数可変素子としての同調用コイル
およびダンピング抵抗を並列に組み合わせてなる周波数
設定回路であり、この各回路２０−１．２０−２．・・
・・・・の同調用コイルには、それぞれ異なるインダク
タンスのものを用いてい１０と並列に接続される。なお
この切替スイッチ２２には、リレースイッチを用いると
、その操作を簡単に行うことができ、便利である。
リ弗化ビニルおよびこれらを主成分とする共重合体、更
にはこれらと強誘電体セラミック粉末の混合体を成極し
て得られる圧電体を意味する０ 高分子圧電フィルムは一般にその音響インピーダンスが
生体内の音響インピーダンスに近く、例えば、高分子圧
電フィルムとしてＰＶＤＦ（ポリ弗化ビニリデン）を用
いると、その音響インビーダン′スは４ Ｘ １０’
ｋｇ／ｍ２ｓ、すなわち、生体内の音響インピーダンス
の約２．７倍となり、音響吸収材を用いなくても、広帯
域特性をもった探触子が容易に実現できる。また上記高
分子圧電フィルムを用いて形成された振動子１０に音響
吸収材を積層すれば、振動子１００周波数帯域を更に広
帯域とすることができる。２０−１．２０−２．・・・
・・・はそれぞれ周波数可変素子としての同調用コイル
およびダンピング抵抗を並列に組み合わせてなる周波数
設定回路であり、この各回路２０−１．２０−２．・・
・・・・の同調用コイルには、それぞれ異なるインダク
タンスのものを用いてい１０と並列に接続される。なお
この切替スイッチ２２には、リレースイッチを用いると
、その操作を簡単に行うことができ、便利である。
本発明の実施例は以上の構成から成シ、以下その作゛用
を説明する。
を説明する。
第３図にお諭て、Ａは本発明の振動子１０、つまりＰＶ
ＤＦ高分子圧電フィルムの周波数特性を示し、Ｂはセラ
ミック圧電材料の周波数特性を示す。同図からも明らか
なように、本発明の振動子１０は極めて良好な広帯域の
周波数特性を示し、そのため、振動子１０から送受波さ
れる超音波ビームの周波数は、振動子ｌＯの容量と切替
スイッチ２２により選択され、この振動子１０に並列に
接続される任意の周波数設定回路２０−１．２０−２．
・・・・・・のインダクタンスとにより一義的に決定さ
れる。すなわち、振動子１０の電気容量をＣとし、選択
された周波数設定回路の同調用コイルめインダクタンス
をＬとすると、振動子１０から送受波される超音波ビー
ムの周波数ｆは、’＝２．ｒ０７で与えられる。ここに
おいて、各周波数設定回路２０−１．２０−２．・・・
・・・の同調用コイルは、それぞれ異なる値であるため
、切替スイッチ２２の切替操作により、被検部位に応じ
た任意の周波数の超音波ビームを簡単に得ることができ
る。
ＤＦ高分子圧電フィルムの周波数特性を示し、Ｂはセラ
ミック圧電材料の周波数特性を示す。同図からも明らか
なように、本発明の振動子１０は極めて良好な広帯域の
周波数特性を示し、そのため、振動子１０から送受波さ
れる超音波ビームの周波数は、振動子ｌＯの容量と切替
スイッチ２２により選択され、この振動子１０に並列に
接続される任意の周波数設定回路２０−１．２０−２．
・・・・・・のインダクタンスとにより一義的に決定さ
れる。すなわち、振動子１０の電気容量をＣとし、選択
された周波数設定回路の同調用コイルめインダクタンス
をＬとすると、振動子１０から送受波される超音波ビー
ムの周波数ｆは、’＝２．ｒ０７で与えられる。ここに
おいて、各周波数設定回路２０−１．２０−２．・・・
・・・の同調用コイルは、それぞれ異なる値であるため
、切替スイッチ２２の切替操作により、被検部位に応じ
た任意の周波数の超音波ビームを簡単に得ることができ
る。
なお上記実施例においては、振動子１０の電気容量Ｃを
一定とし、切替スイッチ２２により接続される同調用コ
イルのインダクタンスを変化させ、超音波ビームの周波
数を設定する探触子を説明した。
一定とし、切替スイッチ２２により接続される同調用コ
イルのインダクタンスを変化させ、超音波ビームの周波
数を設定する探触子を説明した。
しかし、これに限らず、振動子ＪＯの電気容量をも変化
させ、超音波ビームの周波数を設定する構造とすること
も可能である。
させ、超音波ビームの周波数を設定する構造とすること
も可能である。
第４図および第５図はこのような探触子の説明図である
。本実施例は振動子１０の電極構造にその特徴があり、
一方の電極２４は振動子１０の一面全域に積層され、他
方の電極２６は振動子１０の他面中央部に積層される第
１の電極２６ａと、この第１の電極２６ａに沿って振動
子１０の他面外周部に積層される第２の電極２６ｂとか
ら成る。そして、この第２の電極２６ｂはスイツ、チあ
によりオン・オフされる。
。本実施例は振動子１０の電極構造にその特徴があり、
一方の電極２４は振動子１０の一面全域に積層され、他
方の電極２６は振動子１０の他面中央部に積層される第
１の電極２６ａと、この第１の電極２６ａに沿って振動
子１０の他面外周部に積層される第２の電極２６ｂとか
ら成る。そして、この第２の電極２６ｂはスイツ、チあ
によりオン・オフされる。
ここにおいて、第１の電極２６ａと電極２４とに挾まれ
た振動子１０の電気容量をＣ１、第２の電極２６ｂと電
極２４とに挾まれた振動子１０の電気容量を０２とし、
この振動子１０と並列に接続される周波数設定回路の同
調用コイルのインダクタンスをＬとすると、スイッチ路
をオフしたときに振動子ｌＯが送受波する超音波ビーム
の周波数はｆ１＝ ’−一と２πｑゴで丁 な９、スイッチ２８をオンしたときに振動子１０が送受
波する超音波ビームの周波数はｆ２＝ ’２ ＊Ｖ’Ｔ
□１゜と々る。
た振動子１０の電気容量をＣ１、第２の電極２６ｂと電
極２４とに挾まれた振動子１０の電気容量を０２とし、
この振動子１０と並列に接続される周波数設定回路の同
調用コイルのインダクタンスをＬとすると、スイッチ路
をオフしたときに振動子ｌＯが送受波する超音波ビーム
の周波数はｆ１＝ ’−一と２πｑゴで丁 な９、スイッチ２８をオンしたときに振動子１０が送受
波する超音波ビームの周波数はｆ２＝ ’２ ＊Ｖ’Ｔ
□１゜と々る。
なお本実施例においては、単に超音波ビームの周波数の
切替が可能なばかりで力く、同時、に超音波ビームのパ
ターンの切替をも行うことができる。
切替が可能なばかりで力く、同時、に超音波ビームのパ
ターンの切替をも行うことができる。
一般に、口径の小さい振動子から放射される超音波ビー
ムは近距離でピームロ径が小さく遠距離でそのピームロ
径が大きく広がる。また口径の大きい振動子から放射さ
れる超音波ビームは近距離ではピームロ径が大きいが、
遠距離になると、口径の小さな振動子から放射される超
音波ビームの口径に比し、そのピームロ径は小さくなる
。またこの超音波ビームが放射される被検体、つまり生
体内における超音波ビームの減衰は周波数の高いほど大
きい。従って、スイッチ路のオン・オフによシ、第６図
に示すように、異なったノくターンの超音波ビームを放
射することができる。まずスイッチ路をオフすると、実
質的に超音波ビームを放射する振動子１０の口径が小さ
くなり１口径の小さな超音波ビームが放射される。そし
て、この超音波ビームの周波数はスイッチ路をオンした
ときに比し高いから、図中Ｘで示すように、スイッチ路
をオフすると、近距離は高い周波数を有する細いビーム
で診断することができる。またスイッチ２８をオンする
と、実質的に超音波ビームを放射する振動子１００口径
が大きくなり、しかも、超音波ビームの周波数も低くな
るから、図中Ｙで示すように、遠距離を低い周波数を有
する太い超音波ビームで診断することができる０ 本実施例においては、振動子の電極の一方を２分割した
ものを示したが、これに限らず、振動子の電極を３分割
以上することも可能である。まだ振動子１０を電極２６
とともに分割す、ることも可能である。
ムは近距離でピームロ径が小さく遠距離でそのピームロ
径が大きく広がる。また口径の大きい振動子から放射さ
れる超音波ビームは近距離ではピームロ径が大きいが、
遠距離になると、口径の小さな振動子から放射される超
音波ビームの口径に比し、そのピームロ径は小さくなる
。またこの超音波ビームが放射される被検体、つまり生
体内における超音波ビームの減衰は周波数の高いほど大
きい。従って、スイッチ路のオン・オフによシ、第６図
に示すように、異なったノくターンの超音波ビームを放
射することができる。まずスイッチ路をオフすると、実
質的に超音波ビームを放射する振動子１０の口径が小さ
くなり１口径の小さな超音波ビームが放射される。そし
て、この超音波ビームの周波数はスイッチ路をオンした
ときに比し高いから、図中Ｘで示すように、スイッチ路
をオフすると、近距離は高い周波数を有する細いビーム
で診断することができる。またスイッチ２８をオンする
と、実質的に超音波ビームを放射する振動子１００口径
が大きくなり、しかも、超音波ビームの周波数も低くな
るから、図中Ｙで示すように、遠距離を低い周波数を有
する太い超音波ビームで診断することができる０ 本実施例においては、振動子の電極の一方を２分割した
ものを示したが、これに限らず、振動子の電極を３分割
以上することも可能である。まだ振動子１０を電極２６
とともに分割す、ることも可能である。
なお本実施例においては、振動子に対し周波数可変素子
を並列に接続し、並列共振を利用して超音波ビームの周
波数を切り替える探触子を示したが、これに限らず、直
列共振を利用して超音波ビームの周波数を切り替える構
造としてもよい。
を並列に接続し、並列共振を利用して超音波ビームの周
波数を切り替える探触子を示したが、これに限らず、直
列共振を利用して超音波ビームの周波数を切り替える構
造としてもよい。
以上のように、本発明によれば、振動子を高分子圧電フ
ィルムを用いて形成し、その音響インピーダンスを生体
内の音響インピーダンスに近づけることにより、振動子
から送受波される超音波ビームの周波数の切替を必要に
応じて広範囲に行うことの可能な超音波探触子を提供す
ることができる。
ィルムを用いて形成し、その音響インピーダンスを生体
内の音響インピーダンスに近づけることにより、振動子
から送受波される超音波ビームの周波数の切替を必要に
応じて広範囲に行うことの可能な超音波探触子を提供す
ることができる。
第１図は超音波振動子の構造説明図、
第２図は本発明の超音波振動子の一実施例を示す電気回
路図、 第３図はその振動子の特性図、 第４図は本発明の他の実施例を示す説明図、第５図はそ
の電極構造の説明図、 第６図はその超音波ビームのパターンを示す説明図であ
る。 各図中同一部材には同一符号を付し、１０は振動子、２
０−１．２０−２．・・・・・・は周波数可変素子から
成る周波数設定回路、２２は切替スイッチ、２４ 、２
６は電極である。 第１ 図 才２図 才３図 目波数
路図、 第３図はその振動子の特性図、 第４図は本発明の他の実施例を示す説明図、第５図はそ
の電極構造の説明図、 第６図はその超音波ビームのパターンを示す説明図であ
る。 各図中同一部材には同一符号を付し、１０は振動子、２
０−１．２０−２．・・・・・・は周波数可変素子から
成る周波数設定回路、２２は切替スイッチ、２４ 、２
６は電極である。 第１ 図 才２図 才３図 目波数
Claims (1)
- （１）高分子圧電フィルムを用いて形成され被検体に超
音波ビームを送受波する振動子と、この振動子に接続さ
れる複数の周波数可変素子と、任意の周波数可変素子を
選択的に上記振動子に接続し振動子が送受波する超音波
ビームの周波数の切替を行う切替スイッチと、を備えた
ことを特徴とする超音波探触子。 （２、特許請求の範囲（１）記載の超音波探触子におい
て、振動子の電極を複数に分割し、超音波を送受波する
振動子の実質振動面の面積を調整自在としたことを特徴
とする超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56115137A JPS5817360A (ja) | 1981-07-24 | 1981-07-24 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56115137A JPS5817360A (ja) | 1981-07-24 | 1981-07-24 | 超音波探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5817360A true JPS5817360A (ja) | 1983-02-01 |
Family
ID=14655194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56115137A Pending JPS5817360A (ja) | 1981-07-24 | 1981-07-24 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5817360A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS641956A (en) * | 1987-06-24 | 1989-01-06 | Hitachi Medical Corp | Ultrasonic probe |
| JP2007185525A (ja) * | 2007-03-14 | 2007-07-26 | Toshiba Corp | 超音波診断装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5182987A (ja) * | 1975-01-17 | 1976-07-21 | Tokyo Shibaura Electric Co |
-
1981
- 1981-07-24 JP JP56115137A patent/JPS5817360A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5182987A (ja) * | 1975-01-17 | 1976-07-21 | Tokyo Shibaura Electric Co |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS641956A (en) * | 1987-06-24 | 1989-01-06 | Hitachi Medical Corp | Ultrasonic probe |
| JP2007185525A (ja) * | 2007-03-14 | 2007-07-26 | Toshiba Corp | 超音波診断装置 |
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