JP2506748Y2

JP2506748Y2 - 超音波深触子

Info

Publication number: JP2506748Y2
Application number: JP6634289U
Authority: JP
Inventors: 康晴石井
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1989-06-07
Filing date: 1989-06-07
Publication date: 1996-08-14
Anticipated expiration: 2004-06-07
Also published as: JPH035408U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案は、医用超音波診断装置に用いられる超音波
探触子に関する。

〔従来の技術〕

医用分野において、生体内の組織や血流動態等の観察
に超音波診断装置が用いられている。この超音波診断装
置は、一般に、超音波を送受する超音波探触子（以下、
プローブと記す）と、このプローブが接続される診断装
置本体とから構成されている。そして、プローブから生
体内に超音波を送信するとともに、このプローブにより
生体内から反射される超音波エコーを受信し、この受信
信号を処理して生体内の組織等の観察を行うものであ
る。

このような超音波診断装置において、前記プローブ
は、短冊状の複数のエレメントから構成されており、こ
れらの各エレメントの駆動タイミングを制御することに
より、電子走査が行われる。そして、このプローブは、
リニア型、セクタ型等の走査方式によって区分される。

〔考案が解決しようとする課題〕

通常のプローブは生体の体表面に当てられ、その走査
方向と同一面内の断層像がモニタ上に得られるようにな
っている。したがって、プローブの方向を変えれば、モ
ニタ上に表示される断層像の方向も変わる。言い換えれ
ば、得たい断層像の方向によって、プローブの方向を変
更する必要がある。

従来のプローブでは、プローブ全体の角度を変えない
限り、その走査面は一方向のみである。体表面にプロー
ブを当てて診断を行う場合には、プローブの方向を変え
て、容易に断層像の方向を変えることが可能である。し
かし、たとえば直腸や食堂等に挿入されて使用されるプ
ローブでは、その方向（角度）を変えることはできず、
診断情報が不足しがちである。

そこで従来の体腔内用のプローブでは、プローブ本体
に、たとえばリニア走査用の振動子とセクタ走査用の振
動子とを設けて、バイプレーン型のプローブを構成して
いる。

このように、特に体腔内用や術中用のプローブにおい
ては、その角度を変更することが不可能であるので、独
立した複数個の振動子を組み合わせて使用せざるを得な
いのが現状である。また、連続波（以下、CWと記す）ド
プラ法において、Ｂモード像とCWドプラ信号の両方を得
たい場合は、電子スキャナ用の振動子と、送波専用の振
動子とを組み合わせて使用されるが、このような複合型
のプローブにおいても、体腔内用や術中用プローブとし
て使用する場合は、前記同様の問題が発生する。

この考案の目的は、たとえばCWドプラ法に用いられる
複合型のプローブにおいても、ビーム走査方向をメカニ
カルな手法を用いることなく変更することができる超音
波探触子を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この考案に係る超音波探触子は、振動子と、第1,第２
の送波用振動子と、スイッチ手段とを有している。前記
振動子は、板状圧電体の一方の面において、圧電体を切
り離すことなく複数のエレメントに分割し、１個以上の
エレメントを１グループとして電気的に接続し、他方の
面において、前記エレメントと任意の角度を設けて圧電
体を切り離すことなく複数のエレメントに分割し、１個
以上のエレメントを１グループとして電気的に接続して
なるものである。また、前記第1,第２の送波用振動子
は、前記板状圧電体の一方の面に形成された複数のエレ
メント及び他方の面に形成された複数のエレメントの、
それぞれの配列方向に沿って設けられたものである。ま
た、前記スイッチ手段は、いずれか一方の面の全エレメ
ントと電気的に共通接続するとともに、常に一方の面の
エレメントを振動子制御回路に接続するためのものであ
る。

〔作用〕

本考案においては、板状圧電体の表面側及び裏面側の
それぞれに、複数のエレメントと、たとえばCWドプラ法
に用いられる送波用の振動子が構成されている。そし
て、表面側のエレメントを用いて走査を行う場合には、
この表面側の各エレメントと振動子制御回路とを接続
し、また、裏面側のエレメントは、すべて電気的に共通
接続する。逆に、裏面側のエレメントを用いて走査を行
う場合には、表面側のエレメントのすべてを電気的に共
通接続し、裏面側の各エレメントを振動子制御回路に接
続する。

したがって、表面側のエレメントによる走査方向と、
裏面側のエレメントによる走査方向とが異なるように各
エレメントを配置しておけば、これらのエレメントを使
い分けることにより走査面の方向を変えることができ
る。また、各面のエレメントについて、送波用の振動子
が設けられているので、各エレメントの走査方向でCWド
プラ法による診断を行うことも可能となる。

〔実施例〕

第１図は本考案の一実施例によるプローブの概略構成
図、第２図はそのエレメント部分の平面図である。

第１図において、振動子15はプローブケース16内に収
納されている。この振動子15は、後述するように、双方
向型のフェイズドアレイ構成となっており、Ｂモード像
を得るためのものである。そして、振動子15の側方に
は、CWドプラ用ビームを送波するための送波用振動子17
aが配置されている。また、第２図に示すように、第１
図の紙面垂直方向手前側（又は奥側）にも、振動子15に
隣接して送波用振動子17bが配置されている。本実施例
では、各送波用振動子17a及び17bも、フェイズドアレイ
構成となっており、ドプラ用ビームの方向を変更できる
ようになっている。なお、プローブケース16の先端に
は、水袋キットからなる超音波カプラ18が装着されてい
る。ここで、送波用振動子17a及び17bは、それぞれ単独
の素子によって構成されていてもよいのはもちろんであ
る。

前記双方向フェイズドアレイ構成の振動子15につい
て、詳細に説明する。第３図は、前記振動子15を構成す
る圧電体であり、PZT等の圧電セラミックスで構成され
ている。この圧電セラミックス１の表面側及び裏面側に
は、それぞれセクタ走査用の振動子２及び振動子３が形
成されている。また、表面側と振動子２を構成するエレ
メントの配列方向と、裏面側の振動子３を構成するエレ
メントの配列方向とは、相互に直交している。そして、
表面側の振動子２を構成するエレメントの配列方向と、
送波用振動子17aを構成するエレメントの配列方向とが
同じ方向となっており、また、裏面側の振動子３を構成
するエレメントの配列方向と、送波用振動子17bを構成
するエレメントの配列方向とが同じ方向となっている。

前記のような圧電体１を製造する場合は、まず、圧電
体１の表面側に、全厚さの60〜90％の深さで切り込みを
入れ、セクタ走査用の振動子２を構成するエレメント2
1,22,23,……を形成する。次にこのカッティング溝にエ
ポキシ樹脂等の接着剤を充填した後、圧電体１の裏面側
に、前記セクタ走査用の振動子２と直交する方向に、前
記同様に全厚さの60〜90％の深さで切り込みを入れ、別
のセクタ走査用の振動子３を構成するエレメント31,32,
……を形成する。そして、これらの各振動子にリード線
を接続する。もちろん、圧電体１の表面及び裏面に電極
を形成し、その後に前記同様の切り込みを入れて、各エ
レメントを形成してもよい。

このようにして形成された各振動子の詳細を第４図に
模式的に示す。この第４図では、圧電体の表面側に形成
された振動子２を図中左方に、裏面側に形成された振動
子３を図中右方に示している。表面側の振動子２と振動
子制御回路（図示せず）との間には、スイッチ群4,5が
設けられ、また裏面側の振動子３と振動子制御回路との
間には、スイッチ群6,7が設けられている。各スイッチ
群４〜７は、振動子２及び３の各エレメントを振動子制
御回路に接続するための端子と、各エレメントをアース
に接続するための端子とを有している。

送波用の振動子17a及び17bについてもほぼ同様であ
り、各振動子17a及び17bは、それぞれスイッチ群を介し
て連続波送信回路に接続されている。そして、表面側の
セクタ走査用の振動子２が駆動されるときは、送波用振
動子17aが送信回路に接続され、逆に裏面側のセクタ走
査用の振動子３が駆動されるときは、送波用振動子17b
が送信回路に接続されるようになっている。

なお、各エレメントの周囲に設けられる構成部材は従
来のものとほぼ同様であり、バッキング部材、音響整合
層、及び音響レンズ等が設けられる。ここで、本実施例
に設けられる音響レンズは、従来のものと形状が異なっ
ており、直交する方向で設けられた各振動子に対応でき
るように、ドーム状に形成されている。

次に作用について説明する。

まず、表面側の振動子２を駆動してセクタ断層像を得
る場合は、第４図に示すように、振動子２の各エレメン
トと、振動子制御回路とが接続されるように、スイッチ
群4,5を切り換え制御する。また、送波用振動子17aを送
信回路に接続する。なお、裏面側の振動子３について
は、第４図に示すように、全てのエレメントが、共通に
アース接続されるように各スイッチ群6,7を切り換え制
御する。

これにより、振動子２に対して高周波パルスが印加さ
れ、従来同様のセクタ査を行ってＢモード像が得られ
る。また、送波用振動子17aから所定の方向に送信され
たCWドプラ信号用ビームによって、CWドプラ信号を得る
ことができる。なお、CWドプラ信号用ビームの送波方向
は、この振動子17aを構成する各エレメントに与える遅
延量によって決定する。

次に、裏面側の振動子３を用いて前記とは直交する方
向のセクタ断層像を得る場合は、振動子３の各エレメン
トと振動子制御回路とが接続されるようにスイッチ群6,
7を切り換え制御する。また、送波用振動子17bを送信回
路に接続する。このとき、表面側の振動子２について
は、スイッチ群4,5を切り換え制御して、全てのエレメ
ントをアース側に共通接続する。

このようにして、振動子３の各エレメントに高周波パ
ルスが印加され、従来同様のセクタ走査を行って、Ｂモ
ードセクタ像が得られる。この画像は、前述のように、
前記表面側の振動子２によって得られた画像とは直角方
向の断層像となる。また、送波用振動子17bから送信さ
れたCWドプラ信号用ビームによって、CWドプラ信号を得
ることができる。

このような本実施例では、１つのプローブによって、
このプローブの向きを変更することなく異なる方向の断
層像を得ることができるとともに、異なる方向からのCW
ドプラ法による診断を行うことができる。

〔他の実施例〕

（ａ）前記実施例では、圧電体１の表面側及び裏面側
にセクタ走査用振動子2,3を形成した場合について説明
したが、例えば表面側にセクタ走査用の振動子を形成す
るとともに、裏面側に前記セクタ走査用振動子と直交す
るようにリニア走査用の振動子を形成し、セクタ像及び
この像と直交する方向のリニア像を得るようにしてもよ
い。

（ｂ）圧電体の表面及び裏面に形成される振動子の交
差する角度は、前記実施例のように90°に限定されるも
のではなく、たとえば45°に交差させて配置してもよ
い。

（ｃ）前記実施例では、圧電体１に切り込みを入れて
各振動子を形成した場合について説明したが、フィルム
状圧電素子や複合圧電体を用いた場合には、電極のパタ
ーンを形成する方向によって、所定の走査方向を有する
振動子を構成することができる。

〔考案の効果〕

このような本考案では、１つの圧電体の表裏２面にそ
れぞれエレメントを形成して振動子を構成するととも
に、この各振動子に対応して送波用振動子を設けたの
で、例えば１つのプローブで走査方向の異なる振動子を
構成できるとともに、異なる方向からCWドプラ法による
診断を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例による超音波探触子の概略断
面構成図、第２図はそのエレメント部分の平面図、第３
図は前記探触子に用いられる圧電体の一部斜視図、第４
図はその圧電体に構成された振動子及び振動子に接続さ
れたスイッチ群の模式図である。１……圧電体、2,3……セクタ走査用振動子、４〜７…
…スイッチ群、17a,17b……送波用振動子、21〜23,31〜
35……振動子エレメント。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】板状圧電体の一方の面において、圧電体を
切り離すことなく複数のエレメントに分割し、１個以上
のエレメントを１グループとして電気的に接続し、前記
一方の面と逆側の他方の面において、前記エレメントと
任意の角度を設けて圧電体を切り離すことなく複数のエ
レメントに分割し、１個以上のエレメントを１グループ
として電気的に接続してなる振動子と、前記板状圧電体の一方の面に形成された複数のエレメン
ト及び他方の面に形成された複数のエレメントの、それ
ぞれの配列方向に沿って設けられた第1,第２の送波用振
動子と、いずれか一方の面の全エレメントを電気的に共通接続す
るとともに、常に一方の面のエレメントを振動子制御回
路に接続するためのスイッチ手段と、を備えた超音波探触子。