JPS624973B2 - - Google Patents

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JPS624973B2
JPS624973B2 JP55088129A JP8812980A JPS624973B2 JP S624973 B2 JPS624973 B2 JP S624973B2 JP 55088129 A JP55088129 A JP 55088129A JP 8812980 A JP8812980 A JP 8812980A JP S624973 B2 JPS624973 B2 JP S624973B2
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JP
Japan
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scanning
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ultrasonic
piezoelectric
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JP55088129A
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Yoshihiro Hayakawa
Tsutomu Yano
Yoshifumi Tateda
Hiroshi Fukukita
Kazuyoshi Irioka
Akira Fukumoto
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
    • G01S15/8915—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array
    • G01S15/892—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array the array being curvilinear
    • 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
    • B06B1/0633—Cylindrical array
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/02—Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators
    • G—PHYSICS
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子走査型超音波診断装置に用いら
れる超音波探触子に関するもので、小さい接触面
積で広い診断領域を得られる超音波探触子を提供
するものである。
電子走査型超音波診断装置には、走査方式で大
別して、リニア走査型とセクタ走査型の２つの方
式がある。リニア走査型では、互いに平行にかつ
直線的に配列された圧電振動子列のうち、隣り合
ういくつかの圧電振動子を一群として、これらを
ほぼ同時に駆動して超音波を体内に送信し、かつ
体内からの反射信号を同じ圧電振動子群で受信す
る。これらを順次、次の圧電振動子列に切替えな
がら、一走査時の受信信号をブラウン管上に輝度
変調をかけて表示し、走査領域全体をほぼ矩形的
にブラウン管上に表示するものである。
この走査方式の長所は、電子走査が電子スイツ
チの制御だけによつて簡単に行えるために、回路
が小型化できることである。また近距離場の情報
も比較的そこなわれずに表示される。
一方、欠点としては、被検領域幅が超音波探触
子幅で規定されるため、骨などの障害物の裏側な
どが診断できないこと、探触子が比較的大きく重
いことなどである。リニア走査用の探触子として
は、圧電振動子列に例えば0.5mmピツチの振動子
２本を一組として256本の素子を配列し、同時に
16本程度を駆動して、一走査時の送受信を行い、
これを順次横方向に走査して結局1/10〜1/30秒で
全圧電振動子を駆動する方法がとられている。
一方セクタ走査型は、例えば圧電振動子として
32ケの素子を用い、それぞれに専用の送信、受信
系を接続し、かつごくわずかの遅延時間差をそれ
ぞれの素子に与えることによつて超音波の進行方
向を扇形状に走査する方法である。
この走査方式の長所は、探触子が小型で肋骨間
に無理なく接触することができるため、肋骨下な
どの断層像も十分に得られる点である。しかし欠
点として、全素子に送、受信系が接続されている
ため、装置が大型で高価なものとなり、かつ斜め
に偏向した部分の実効的な音場開口が小さくなる
ため、分解能の低下をきたし、近距離場では比較
的分解能が悪く雑音の多い点である。
また、上記したそれぞれの走査方式の問題点を
解決する手段として、第１図のようなものが一般
に知られている。
図において、１は超音波探触子、２は被検体、
３は圧電振動子、４および５はそれぞれ圧電振動
子３の前面に接合された第１および第２の音響整
合層、８，１０は接続線、９は電子スイツチであ
る。探触子１の駆動法は通常のリニア電子走査と
同様に、送、受信はある群を同時に行い、走査は
それらの群を少しずつ移動するように電子スイツ
チ９によつて制御される。このようにして駆動さ
れた圧電振動子列から出る超音波は被検体２の中
を矢印６のように進行する。被検体内での反射信
号７は、再び同じ圧電振動子列により受信され、
接続線８、電子スイツチ９および接続線１０を通
して診断装置本体の表示装置部に結合される。
電子走査によつて切替えられ、被検体内に発射
され受信される超音波信号及びエコー信号の走査
領域は、探触子１が円弧状になつているため、従
来のリニア走査型のような長方形ではなく、かつ
セクタ走査型のように探触子部を中心としてその
点からの扇形でもなく、探触子１の円弧の中心部
１１から放射状でかつ探触子の位置で区切られた
ような走査領域となる。
上記した探触子を用いた場合、圧電振動子より
斜めに音波が発射もしくは受信されるため、従来
のリニア走査方式では得られない恥骨下や肋骨下
の情報が得られ、かつセクタ走査方式の場合のよ
うな近距離部の情報の欠落がなく近距離も被検領
域が比較的広い。またセクタ走査方式のような大
型の送、受信部や加算部が不要であり、従来のリ
ニア走査方式とほぼ同様の簡易な送受信部で行な
えるなど多くの特長を持つている。
しかし上記の探触子において、被検幅は探触子
の曲率によつて決まるため、リニア走査なみの被
検幅を得ようとするには、探触子の曲率を大きく
しなければならないが、曲率を大きくして被検幅
を得ようとすると、探触子の被検体への密着が悪
くなり良好な画像が得られない。また密着させる
ために無理に押しつければ、逆に患者に苦痛を与
える。
本発明はかかる欠点を除去し、リニア走査方式
の簡易性とセクタ走査方式の被検視野の拡大を兼
ね備えた、分解能のよい超音波断層像を得ること
のできる装置を提供するものである。以下、図面
をもとに、本発明の実施例について詳細に説明す
る。
第２図には、本発明を採用した探触子部の基本
構成を、第３図には、第２図の探触子部を用いた
超音波探触子を、また第４図には、第３図の超音
波探触子を用いた超音波診断装置のブロツク図を
示す。なお、以下前図と同一部分には同一番号を
付し説明を略す。
本発明の特徴は、圧電振動子列の前面に設けら
れた音響整合層と被検体との間に、音響レンズを
設けた点にあり、これによつて走査角の拡大をは
かつている。走査角の拡大には、例えば被検体が
人体の場合には、シリコンゴムのように音速が人
体より遅くしかも音響インピーダンスがほぼ等し
い材質でできた音響レンズ２１を、第２図のよう
に、凸面状に配された圧電振動子列３と被検体２
との間に、音響整合層４，５を介し被検体２との
接触部がほぼ平面状になるように設ける。このよ
うにすれば、超音波の走査角は更に拡大される。
このような構造の探触子部を用いた超音波探触
子の構成は第３図のようになる。第３図は、第１
図に示したのと同様に、探触子部は、音波の走査
方向を含み、音波放射面に垂直な面で切断した断
面図を示すものであり、同図より明らかなよう
に、音響レンズ２１の圧電振動子３側は凹状にわ
ん曲し、被検体２側はほぼ直線状になつている。
そして、第１図に示したように素子の駆動法は通
常のリニア電子走査と同様に送、受信はある群を
同時に行い、走査はそれらの群を少しずつ移動す
るように電子スイツチ群９によつて制御される。
このようにして駆動された圧電振動子列から出る
超音波は、音響レンズ２１によつて偏向され、被
検体２の中を矢印６で示すように進行する。被検
体内での反射信号７は、再び同じ圧電振動子列に
より受信され、電子スイツチ９を通して診断装置
本体の表示装置部に結合される。
上記した探触子において、電子走査によつて切
替えられて被検体内に発射され受信される超音波
信号及びエコー信号の走査領域は、点２３を中心
部とする円弧状の領域２２となる。これは、凸面
状に配された圧電振動子列３の前面の音響レンズ
２１によつて音波の走査角が拡大されるためであ
る。
第４図は、上記した音響レンズ２１を有する超
音波探触子を用いた超音波診断装置の構成を示す
ものであり、図において、４１は圧電振動子を駆
動する送信器であり、超音波を集束する場合には
集束用の位相制御回路をも含む。受信部４２も、
送信器４１同様に集束を行う場合には集束用の位
相制御回路をも含むものである。装置にはこれ以
外に超音波の送、受信のタイミングをとり、電子
スイツチを制御するための制御信号を発生させる
制御部４３、音響レンズ２１による各走査線での
感度差を補正する感度補正回路４４、受信信号を
処理する処理回路４５及び表示部４６から構成さ
れている。これら各部の動作は、表示部４６での
表示方法を除けば従来のリニア電子走査型超音波
診断装置と殆んど同じであり、かつ表示部４６で
の表示方法も、偏向コイルへ流す偏向波形を変え
ることによつて簡単に実現できるため、詳しい説
明は避ける。
第５図は本発明の他の実施例を示す断面図であ
つて、分解能を良くするために用いられる短軸
（走査方向と直角な方向）フオーカスをかけるた
めの簡単な構造である。第５図は、音波の走査方
向と直交する直線を含み、音波放射面に垂直な面
で切断した探触子部の断面を示す図である。本実
施例の場合、音響レンズ２１の走査方向と直交す
る面での切断面は、圧電振動子３側は直線状であ
り、被検体２側は凸状にわん曲している。この凸
部の曲率は、フオーカスをかける距離によつて一
般的に決定されるものである。
本実施例によると、従来の素子構造の場合によ
く用いられる短軸フオーカス用レンズを別途用意
し、これを探触子上に接着するという煩しい作業
が不要となり、拡大用の音響レンズ２１の一体成
形によつて容易に短軸フオーカスをかけることが
できるようになる。
なお、上記した実施例においては、圧電振動子
群の前面に音響整合層を設けた超音波探触子につ
いてのみ説明したが、本発明の要旨はこれに限定
されるものではなく、例えば、裏面にバツキング
材を配し、かつ前面に音響整合層を設けない超音
波探触子にも適用が可能である。さらに、複数の
圧電振動子は、圧電板を電極分割法によつて構成
したものや、圧電板を短冊状に切断分割して構成
したものを使用することができる。
以上のように、本発明は、複数の圧電振動子を
音波放射面が凸面状になるように配した電子走査
用超音波探触子において、圧電振動子列と被検体
との間に、音速が被検体より遅くしかも音響イン
ピーダンスが被検体とほぼ等しい材質でできた音
響レンズを、被検体との探触部がほぼ平面状にな
るように設けたものであり、以下に示すような多
くの特長を有している。すなわち、従来のリニア
走査方式による探触子より小型の探触子を使用し
て、リニア走査方式によつて得られる断層像より
被検領域の大きな断層像が得られる。また被検面
が平面であるため、従来例で示したような探触子
を用いた場合に比べて患者に苦痛をあたえること
なく、従来では得られなかつた恥骨下や肋骨下の
情報が得られる。更にセクタ走査方式のような大
型の送、受信部や位相制御が不要であり、近距離
での分解能の低下もない。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の凸面状超音波探触子の構成図、
第２図は本発明の一実施例における超音波探触子
の基本構成図、第３図は同超音波探触子の全体構
成図、第４図は同超音波探触子を用いた超音波診
断装置のブロツク図、第５図は本発明の他の実施
例を示す要部断面図である。 １……超音波探触子、２……被検体、３……圧
電振動子、４……第１整合層、５……第２整合
層、８，１０……接続線、９……電子スイツチ、
２１……音響レンズ、４１……送信部、４２……
受信部、４３……制御部、４４……感度補正部、
４５……処理部、４６……表示部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 複数個の圧電振動子を、音波の走査方向を含
    み、音波放射面に垂直な面での切断面が、音波放
    射面側で凸面となるように配し、かつ必要に応じ
    音響整合層を設けた超音波振動子アレイを有し、
    前記超音波振動子アレイの音波放射面に、前記切
    断面で圧電振動子側が凹状、被検体側が略直線状
    を呈し、音速が被検体より遅く、かつ音響インピ
    ーダンスが被検体の音響インピーダンスと略等し
    い音響レンズを設けたことを特徴とする超音波探
    触子。
JP8812980A 1980-06-27 1980-06-27 Ultrasonic probe Granted JPS5711648A (en)

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JP8812980A JPS5711648A (en) 1980-06-27 1980-06-27 Ultrasonic probe
GB8119579A GB2079102B (en) 1980-06-27 1981-06-25 Arc scan transducer array having a diverging lens
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JP8812980A JPS5711648A (en) 1980-06-27 1980-06-27 Ultrasonic probe

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FR (1) FR2485738B1 (ja)
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