JP3249247B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
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- JP3249247B2 JP3249247B2 JP19622993A JP19622993A JP3249247B2 JP 3249247 B2 JP3249247 B2 JP 3249247B2 JP 19622993 A JP19622993 A JP 19622993A JP 19622993 A JP19622993 A JP 19622993A JP 3249247 B2 JP3249247 B2 JP 3249247B2
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- Japan
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- probe
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- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置に関
し、特に人体の断層像の表示機能とドプラ効果を利用し
て血流情報を表示する機能とを有する超音波診断装置に
係わる。
し、特に人体の断層像の表示機能とドプラ効果を利用し
て血流情報を表示する機能とを有する超音波診断装置に
係わる。
【０００２】
【従来の技術】医療用診断装置に用いられる超音波プロ
ーブは、圧電素子（振動子）を超音波と電気信号の交換
素子として用いている。圧電素子に用いられる圧電セラ
ミックの材料定数である電気機械結合係数は、超音波プ
ローブの特性を決定する重要なパラメータの一つで、こ
の値が大きいほど望ましい。電気機械結合係数は、方向
性を有する振動子の種々の振動モードで値を異にする
が、振動モードは分極方向と振動子形状により決められ
る。一般の医療用超音波プローブは、振動子を多数配列
したアレイプローブと称する構成で、各振動子の形状は
前記電気機械結合係数ｋ33’の振動モードで励起され
る。
ーブは、圧電素子（振動子）を超音波と電気信号の交換
素子として用いている。圧電素子に用いられる圧電セラ
ミックの材料定数である電気機械結合係数は、超音波プ
ローブの特性を決定する重要なパラメータの一つで、こ
の値が大きいほど望ましい。電気機械結合係数は、方向
性を有する振動子の種々の振動モードで値を異にする
が、振動モードは分極方向と振動子形状により決められ
る。一般の医療用超音波プローブは、振動子を多数配列
したアレイプローブと称する構成で、各振動子の形状は
前記電気機械結合係数ｋ33’の振動モードで励起され
る。
【０００３】現在、開発され実用化されている圧電セラ
ミック材料において前記ｋ33’の最高値は７０％という
値である。振動子の裏面には、背面負荷材（バッキング
材）、超音波放射面には音響マッチング層を形成するこ
とにより超音波プローブを構成している。プローブ特性
は、前記各部材の構造やそれらの特性などにより変化す
る。
ミック材料において前記ｋ33’の最高値は７０％という
値である。振動子の裏面には、背面負荷材（バッキング
材）、超音波放射面には音響マッチング層を形成するこ
とにより超音波プローブを構成している。プローブ特性
は、前記各部材の構造やそれらの特性などにより変化す
る。
【０００４】前記プローブ特性の一つに送受信感度の占
有周波数帯の幅とその中心周波数の比を取った比帯域幅
があり、一般に大きな方が好ましい。感度と比帯域は相
反する関係にあり、最適化されたプローブの比帯域は７
０％程度である。超音波プローブの公称周波数は、比帯
域の中心周波数で表され、一般に周波数が大きなプロー
ブほど断層像の分解能が向上し、解像度の高い画像が得
られる。しかしながら、生体減衰は周波数が高いほど大
きくなるため、深部の画像が得られ難くなる。断層像
は、中心周波数に合わせたパルスで駆動されるが、血流
情報は血液からの微弱な反射信号を用いるために生体減
衰の影響の小さい低周波領域を活用する。その駆動信号
は、バースト波が用いられるが、その波数は目的により
１から連続波と言える長大なものまで使い分けられてい
る。
有周波数帯の幅とその中心周波数の比を取った比帯域幅
があり、一般に大きな方が好ましい。感度と比帯域は相
反する関係にあり、最適化されたプローブの比帯域は７
０％程度である。超音波プローブの公称周波数は、比帯
域の中心周波数で表され、一般に周波数が大きなプロー
ブほど断層像の分解能が向上し、解像度の高い画像が得
られる。しかしながら、生体減衰は周波数が高いほど大
きくなるため、深部の画像が得られ難くなる。断層像
は、中心周波数に合わせたパルスで駆動されるが、血流
情報は血液からの微弱な反射信号を用いるために生体減
衰の影響の小さい低周波領域を活用する。その駆動信号
は、バースト波が用いられるが、その波数は目的により
１から連続波と言える長大なものまで使い分けられてい
る。
【０００５】例えば、中心周波数が５ＭＨｚの超音波プ
ローブの比帯域幅が７０％である場合、ドプラに使用さ
れる周波数は３．５ＭＨｚ以上になり、極めて浅い領域
の血流情報しか得られない。このため、血流情報を得る
ために断層像の解像度の劣る公称周波数のより低いプロ
ーブを用い、解像度の高い断層像を得るには周波数の高
いプローブを使用すると言うように２種のプローブを使
い分けることが行われていた。しかしながら、このよう
な２種のプローブを使い分けることは診断時間のロスを
招く。
ローブの比帯域幅が７０％である場合、ドプラに使用さ
れる周波数は３．５ＭＨｚ以上になり、極めて浅い領域
の血流情報しか得られない。このため、血流情報を得る
ために断層像の解像度の劣る公称周波数のより低いプロ
ーブを用い、解像度の高い断層像を得るには周波数の高
いプローブを使用すると言うように２種のプローブを使
い分けることが行われていた。しかしながら、このよう
な２種のプローブを使い分けることは診断時間のロスを
招く。
【０００６】このようなことから、本出願人は振動子を
積層構造にし、周波数比が約２倍の２つの周波数帯域を
表す超音波プローブを特開昭６３−１７３９５４号公
報、特開平４−２１１５９９号公報として既に出願し
た。このような超音波プローブは、高周波側の周波数帯
域で分解能の高い断層像を、低周波側の周波数帯域で高
感度のドプラ画像を得ることを可能にした。しかしなが
ら、１つの振動子で２つの周波数帯域を活用するために
各々の周波数帯域幅は中心周波数が等しい、つまり単一
周波数帯域で使用される従来のプローブに比べて５０〜
７０％減少する。断層像では、周波数が高いほど分解能
が向上するものの、生体減衰により高周波成分ほど大き
く減衰するため、深い領域からの信号が得られ難くな
り、視野深度が浅くなる。したがって、周波数帯域幅が
浅くなると、帯域内の最低周波数は高くなり、帯域幅の
広いものと比べた場合、視野深度が浅くなって深い領域
を観察できなくなる。このように２つの周波数帯域を有
するプローブは、断層像の中心周波数が同じ従来のプロ
ーブと比較すると、ドプラ信号では２倍以上の高感度化
を達成できるものの、断層像は視野深度の深い領域が観
察できず、比較的浅い領域を対象とするプローブに限ら
れる。
積層構造にし、周波数比が約２倍の２つの周波数帯域を
表す超音波プローブを特開昭６３−１７３９５４号公
報、特開平４−２１１５９９号公報として既に出願し
た。このような超音波プローブは、高周波側の周波数帯
域で分解能の高い断層像を、低周波側の周波数帯域で高
感度のドプラ画像を得ることを可能にした。しかしなが
ら、１つの振動子で２つの周波数帯域を活用するために
各々の周波数帯域幅は中心周波数が等しい、つまり単一
周波数帯域で使用される従来のプローブに比べて５０〜
７０％減少する。断層像では、周波数が高いほど分解能
が向上するものの、生体減衰により高周波成分ほど大き
く減衰するため、深い領域からの信号が得られ難くな
り、視野深度が浅くなる。したがって、周波数帯域幅が
浅くなると、帯域内の最低周波数は高くなり、帯域幅の
広いものと比べた場合、視野深度が浅くなって深い領域
を観察できなくなる。このように２つの周波数帯域を有
するプローブは、断層像の中心周波数が同じ従来のプロ
ーブと比較すると、ドプラ信号では２倍以上の高感度化
を達成できるものの、断層像は視野深度の深い領域が観
察できず、比較的浅い領域を対象とするプローブに限ら
れる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、断層
像に用いる周波数帯域の中心周波数に対してより小さい
低周波数にドプラ情報用の周波数帯域を有する振動子を
備えた超音波診断装置を提供しようとするものである。
像に用いる周波数帯域の中心周波数に対してより小さい
低周波数にドプラ情報用の周波数帯域を有する振動子を
備えた超音波診断装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる超音波診
断装置は、振動子を備え、人体の断層像の表示機能とド
プラ効果を利用して血流情報を表示する機能とを有する
超音波診断装置において、前記振動子は、亜鉛ニオブ酸
鉛−チタン酸鉛の固溶系単結晶からなる圧電体を積層し
た構造を有し、周波数比が２倍もしくはほぼ２倍の偶数
次の高調波が励起されることを特徴とするものである。
断装置は、振動子を備え、人体の断層像の表示機能とド
プラ効果を利用して血流情報を表示する機能とを有する
超音波診断装置において、前記振動子は、亜鉛ニオブ酸
鉛−チタン酸鉛の固溶系単結晶からなる圧電体を積層し
た構造を有し、周波数比が２倍もしくはほぼ２倍の偶数
次の高調波が励起されることを特徴とするものである。
【０００９】前記亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛の固溶系
単結晶としては、チタン酸鉛のモル分率が２０％以下の
組成のものを用いることが望ましい。このような固溶系
単結晶からなる圧電体を用いることにより、ＰＺＴセラ
ミックからなる圧電体に比べて音速を２０％以上遅くす
ることができるため、高感度化が図られた超音波プロー
ブを得ることが可能になる。
単結晶としては、チタン酸鉛のモル分率が２０％以下の
組成のものを用いることが望ましい。このような固溶系
単結晶からなる圧電体を用いることにより、ＰＺＴセラ
ミックからなる圧電体に比べて音速を２０％以上遅くす
ることができるため、高感度化が図られた超音波プロー
ブを得ることが可能になる。
【００１０】特に、組成式 ＰｂA ［（Ｚｎ1/3 Ｎｂ
2/3 ）1-x Ｔｉx ）］B Ｏ3 （ただし、ｘは０．０５≦
ｘ≦０．２０、化学量論比Ａ／Ｂは０．９８≦Ａ／Ｂ＜
１．００を示す）で表される組成からなる亜鉛ニオブ酸
鉛−チタン酸鉛の固溶系単結晶を用いることが望まし
い。前記組成式のｘを規定したのは次のような理由によ
るものである。前記ｘを０．０５未満にすると、前記固
溶系単結晶のキュリー温度が低く、フレキシブル印刷配
線板やアース電極板の半田付け時や前記固溶系単結晶の
切断時に脱分極する恐れがある。一方、前記ｘが０．２
０を越えると大きな電気機械結合係数が得られないばか
りか、誘電率が低下して送受信回路都の音響インピーダ
ンスのマッチングが取り難くくなる恐れがある。より好
ましいｘは０．０６〜１．２である。前記組成式の前記
Ａ／Ｂが前記範囲を逸脱すると得られた超音波プローブ
の実作動時における信頼性が低下する恐れがある。
2/3 ）1-x Ｔｉx ）］B Ｏ3 （ただし、ｘは０．０５≦
ｘ≦０．２０、化学量論比Ａ／Ｂは０．９８≦Ａ／Ｂ＜
１．００を示す）で表される組成からなる亜鉛ニオブ酸
鉛−チタン酸鉛の固溶系単結晶を用いることが望まし
い。前記組成式のｘを規定したのは次のような理由によ
るものである。前記ｘを０．０５未満にすると、前記固
溶系単結晶のキュリー温度が低く、フレキシブル印刷配
線板やアース電極板の半田付け時や前記固溶系単結晶の
切断時に脱分極する恐れがある。一方、前記ｘが０．２
０を越えると大きな電気機械結合係数が得られないばか
りか、誘電率が低下して送受信回路都の音響インピーダ
ンスのマッチングが取り難くくなる恐れがある。より好
ましいｘは０．０６〜１．２である。前記組成式の前記
Ａ／Ｂが前記範囲を逸脱すると得られた超音波プローブ
の実作動時における信頼性が低下する恐れがある。
【００１１】
【作用】本発明によれば、振動子を圧電体を積層した構
造にすることによって、特開昭６３−１７３９５４号公
報、特開平４−２１１５９９号公報に開示したように偶
数次の高調波を励起でき、基本周波数と２次高調波を利
用することにより周波数比が２倍ないしほぼ２倍の２つ
の周波数帯域を有する超音波プローブを実現できる。そ
の結果、高調波側を断層像に、低周波側をドプラ情報に
用いることでドプラ情報用の周波数をより低く設定でき
る。このような圧電体が積層した振動子において、前記
圧電体を電気機械結合係数ｋ33’が約８３％の亜鉛ニオ
ブ酸鉛−チタン酸鉛の固溶系単結晶から形成することに
よって前記周波数比をさらに拡大することができる。ま
た、前記固溶系単結晶からなる圧電体を積層した振動子
を備えた超音波プローブは従来プローブに比べて高周波
側の周波数帯域幅も広がるため、ドプラ情報のＳ／Ｎが
さらに向上して断層像の視野深度も深くなり、診断領域
を拡大することが可能になる。
造にすることによって、特開昭６３−１７３９５４号公
報、特開平４−２１１５９９号公報に開示したように偶
数次の高調波を励起でき、基本周波数と２次高調波を利
用することにより周波数比が２倍ないしほぼ２倍の２つ
の周波数帯域を有する超音波プローブを実現できる。そ
の結果、高調波側を断層像に、低周波側をドプラ情報に
用いることでドプラ情報用の周波数をより低く設定でき
る。このような圧電体が積層した振動子において、前記
圧電体を電気機械結合係数ｋ33’が約８３％の亜鉛ニオ
ブ酸鉛−チタン酸鉛の固溶系単結晶から形成することに
よって前記周波数比をさらに拡大することができる。ま
た、前記固溶系単結晶からなる圧電体を積層した振動子
を備えた超音波プローブは従来プローブに比べて高周波
側の周波数帯域幅も広がるため、ドプラ情報のＳ／Ｎが
さらに向上して断層像の視野深度も深くなり、診断領域
を拡大することが可能になる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を詳細に説明
する。 実施例 まず、出発原料としてＰｂＯ、ＺｎＯ、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｔ
ｉＯ2 を用い、これらを純度補正した後、亜鉛ニオブ酸
（ＰＺＮ）とチタン酸鉛（ＰＴ）とが９１：９のモル比
になるように秤量し、さらにフラックスとして同量のＰ
ｂＯを添加した。この粉末に純水を添加し、ＺｒＯ2 ボ
ールが収納されたボールミルで１時間混合した。得られ
た混合物の水分を除去した後、ライカイ機で十分に粉砕
し、さらにゴム型容器に入れ、２トン／ｃｍ2 の圧力で
ラバープレスを行った。ゴム型から取り出した固形物６
００ｇを直径５０ｍｍ、容量２５０ｃｃの白金製容器に
入れ、１２５０℃の温度まで５時間で昇温して溶解し、
０．８℃／ｈｒの速度で８００℃まで徐冷した後、室温
まで冷却した。その後、前記白金製容器に２０％濃度の
硝酸を添加し、８時間煮沸して固溶系単結晶を取り出し
た。前記単結晶の一部を粉砕し、Ｘ線回折を行なったと
ころ、良好な結晶構造を有することが確認された。ま
た、前記単結晶をラウエカメラを用いて（１００）面を
出し、この面に垂直にカッタで切断した。切断後の結晶
を白金棒に種結晶として取り付けた。
する。 実施例 まず、出発原料としてＰｂＯ、ＺｎＯ、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｔ
ｉＯ2 を用い、これらを純度補正した後、亜鉛ニオブ酸
（ＰＺＮ）とチタン酸鉛（ＰＴ）とが９１：９のモル比
になるように秤量し、さらにフラックスとして同量のＰ
ｂＯを添加した。この粉末に純水を添加し、ＺｒＯ2 ボ
ールが収納されたボールミルで１時間混合した。得られ
た混合物の水分を除去した後、ライカイ機で十分に粉砕
し、さらにゴム型容器に入れ、２トン／ｃｍ2 の圧力で
ラバープレスを行った。ゴム型から取り出した固形物６
００ｇを直径５０ｍｍ、容量２５０ｃｃの白金製容器に
入れ、１２５０℃の温度まで５時間で昇温して溶解し、
０．８℃／ｈｒの速度で８００℃まで徐冷した後、室温
まで冷却した。その後、前記白金製容器に２０％濃度の
硝酸を添加し、８時間煮沸して固溶系単結晶を取り出し
た。前記単結晶の一部を粉砕し、Ｘ線回折を行なったと
ころ、良好な結晶構造を有することが確認された。ま
た、前記単結晶をラウエカメラを用いて（１００）面を
出し、この面に垂直にカッタで切断した。切断後の結晶
を白金棒に種結晶として取り付けた。
【００１３】次いで、ＰｂＯ、ＺｎＯ、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｔ
ｉＯ2 を純度補正した後、亜鉛ニオブ酸（ＰＺＮ）とチ
タン酸鉛（ＰＴ）とが９１：９のモル比になるように秤
量し、さらにフラックスをＰＺＮ−ＰＴ：ＰｂＯ＝２５
モル％：７５モル％となるように添加してボールミルで
混合した。得られた混合物の水分を除去した後、ライカ
イ機で十分に粉砕し、さらにゴム型容器に入れ、２トン
／ｃｍ2 の圧力でラバープレスを行った。ゴム型から取
り出した固形物を直径５０ｍｍ、容量２５０ｃｃの白金
製容器に入れ、９７０℃の温度まで昇温して前記固形物
を完全に溶解させた。この溶融物に前述した方法で作製
した種結晶を浸漬し、前記種結晶を取り付けた白金棒を
６０ｒｐｍの速度、０．１ｍｍ／ｈｒの引上げ速度で引
上げを行うことにより単結晶の育成を行った。
ｉＯ2 を純度補正した後、亜鉛ニオブ酸（ＰＺＮ）とチ
タン酸鉛（ＰＴ）とが９１：９のモル比になるように秤
量し、さらにフラックスをＰＺＮ−ＰＴ：ＰｂＯ＝２５
モル％：７５モル％となるように添加してボールミルで
混合した。得られた混合物の水分を除去した後、ライカ
イ機で十分に粉砕し、さらにゴム型容器に入れ、２トン
／ｃｍ2 の圧力でラバープレスを行った。ゴム型から取
り出した固形物を直径５０ｍｍ、容量２５０ｃｃの白金
製容器に入れ、９７０℃の温度まで昇温して前記固形物
を完全に溶解させた。この溶融物に前述した方法で作製
した種結晶を浸漬し、前記種結晶を取り付けた白金棒を
６０ｒｐｍの速度、０．１ｍｍ／ｈｒの引上げ速度で引
上げを行うことにより単結晶の育成を行った。
【００１４】次いで、育成された結晶をラウエカメラで
（１００）面を出し、この面に垂直にカッタで切り出し
た。つづいて、前記切断面を＃２０００の研磨材でその
厚さが２２０μｍになるまで研磨した。研磨した結晶片
（第１圧電体）の両面にスパッタ法によりＴｉ／Ａｕ電
極をそれぞれ形成した。また、前記圧電体とほぼ同じ厚
さで電極が形成されていない結晶片（第２圧電体）を前
記第１圧電体の一方の電極にエポキシ系接着剤で貼り合
わせた。この際、接着剤層は薄くなるように接着剤を選
択し、加圧して接着する。このような方法で製造した振
動子を図１に示す。図１中の１は第１圧電体、２、３は
前記第１圧電体１の両面にそれぞれ形成された電極、４
は前記電極３に貼り合わされた第２圧電体、５は前記電
極２、３から引き出されたリードである。前記リード
５、５間に駆動信号を印加することにより２つの周波数
帯域の超音波信号の送受信が可能になる。
（１００）面を出し、この面に垂直にカッタで切り出し
た。つづいて、前記切断面を＃２０００の研磨材でその
厚さが２２０μｍになるまで研磨した。研磨した結晶片
（第１圧電体）の両面にスパッタ法によりＴｉ／Ａｕ電
極をそれぞれ形成した。また、前記圧電体とほぼ同じ厚
さで電極が形成されていない結晶片（第２圧電体）を前
記第１圧電体の一方の電極にエポキシ系接着剤で貼り合
わせた。この際、接着剤層は薄くなるように接着剤を選
択し、加圧して接着する。このような方法で製造した振
動子を図１に示す。図１中の１は第１圧電体、２、３は
前記第１圧電体１の両面にそれぞれ形成された電極、４
は前記電極３に貼り合わされた第２圧電体、５は前記電
極２、３から引き出されたリードである。前記リード
５、５間に駆動信号を印加することにより２つの周波数
帯域の超音波信号の送受信が可能になる。
【００１５】前述した図１に示す振動子を用いてアレイ
プローブを作製した。すなわち、前記電極が形成されな
い第２圧電体をバッキング材にエポキシ系接着剤で貼り
合わせた。前記第１圧電体の表面側の電極に音響マッチ
ング層を形成した。前記音響マッチング層の厚さは、高
周波側の周波数帯域の幅が広くなるように設定した。こ
の後、ダイシングソーにより前記音響マッチング層から
前記第２圧電体に亘って所定ピッチで切断することによ
り短冊状の積層圧電体を有する複数の振動子を備えたア
レイプローブを作製した。
プローブを作製した。すなわち、前記電極が形成されな
い第２圧電体をバッキング材にエポキシ系接着剤で貼り
合わせた。前記第１圧電体の表面側の電極に音響マッチ
ング層を形成した。前記音響マッチング層の厚さは、高
周波側の周波数帯域の幅が広くなるように設定した。こ
の後、ダイシングソーにより前記音響マッチング層から
前記第２圧電体に亘って所定ピッチで切断することによ
り短冊状の積層圧電体を有する複数の振動子を備えたア
レイプローブを作製した。
【００１６】比較例として、圧電体として圧電セラミッ
ク（東芝セラミック社製商品名；Ｔ−９６，ｋ33’＝６
８％）を用いた以外、同様な構造のアレイプローブを作
製した。
ク（東芝セラミック社製商品名；Ｔ−９６，ｋ33’＝６
８％）を用いた以外、同様な構造のアレイプローブを作
製した。
【００１７】得られた実施例および比較例のアレイプロ
ーブの周波数特性を測定した。その結果、実施例のプロ
ーブは図２に示す特性図、比較例のプローブは図３に示
す特性図になった。
ーブの周波数特性を測定した。その結果、実施例のプロ
ーブは図２に示す特性図、比較例のプローブは図３に示
す特性図になった。
【００１８】図２に示すようにｋ33’が８３％のＰＺＮ
−ＰＴ固溶系単結晶からなる圧電体を有する実施例のア
レイプローブは低周波側のピーク周波数ｆＬが１．９Ｍ
Ｈｚ、高周波側の−６ｄＢの中心周波数ｆＨが６．６Ｍ
Ｈｚ、−６ｄＢ比帯域（Δｆ／ｆＨ）が３５％であり、
図３に示すようにｋ33’が６８％の圧電セラミックから
なる圧電体を有する比較例のアレイプローブは低周波側
のピーク周波数ｆＬが２．５ＭＨｚ、高周波側の−６ｄ
Ｂの中心周波数ｆＨが６．６ＭＨｚ、−６ｄＢ比帯域
（Δｆ／ｆＨ）が２９％である。また、全体の振幅レベ
ルも実施例のプローブは比較例のプローブに比べて数ｄ
Ｂ大きくなっており、Ｓ／Ｎが向上している。
−ＰＴ固溶系単結晶からなる圧電体を有する実施例のア
レイプローブは低周波側のピーク周波数ｆＬが１．９Ｍ
Ｈｚ、高周波側の−６ｄＢの中心周波数ｆＨが６．６Ｍ
Ｈｚ、−６ｄＢ比帯域（Δｆ／ｆＨ）が３５％であり、
図３に示すようにｋ33’が６８％の圧電セラミックから
なる圧電体を有する比較例のアレイプローブは低周波側
のピーク周波数ｆＬが２．５ＭＨｚ、高周波側の−６ｄ
Ｂの中心周波数ｆＨが６．６ＭＨｚ、−６ｄＢ比帯域
（Δｆ／ｆＨ）が２９％である。また、全体の振幅レベ
ルも実施例のプローブは比較例のプローブに比べて数ｄ
Ｂ大きくなっており、Ｓ／Ｎが向上している。
【００１９】したがって、実施例のプローブは比較例の
プローブと高周波側の中心周波数が同じ値であるが、低
周波側のピーク周波数ｆＬを２．５ＭＨｚ（比較例）か
ら１．９ＭＨＺに低減でき、しかもドプラ信号のＳ／Ｎ
を向上でき、さらに高周波側の比帯域も増大できるた
め、比較例のプローブに比べて断層像の視野深度を深く
できる。
プローブと高周波側の中心周波数が同じ値であるが、低
周波側のピーク周波数ｆＬを２．５ＭＨｚ（比較例）か
ら１．９ＭＨＺに低減でき、しかもドプラ信号のＳ／Ｎ
を向上でき、さらに高周波側の比帯域も増大できるた
め、比較例のプローブに比べて断層像の視野深度を深く
できる。
【００２０】また、前記音響マッチング層を単層から多
層にすることにより高周波側の比帯域がさらに増大され
たアレイプローブを実現できる。なお、本発明に係わる
超音波プローブは前述した図１に示す構造に限定されな
い。例えば、図４に示すように両面に電極２、３を有す
る圧電体１と同様に電極２´、３´を有する圧電体１´
とを分極方向（図の矢印方向）が互いに対向するように
薄いエポキシ系接着剤で貼り合わせた構造の振動子を用
いてもよい。外側に位置する前記電極２、３´にリード
５、５をそれぞれ接続し、前記リード５、５間に駆動信
号を印加することにより２つの周波数帯域の超音波信号
の送受信が可能になる。ただし、図４に示す積層構造の
振動子において内部の電極３、２´は駆動に使用しな
い。このような構成の振動子においても従来の圧電セラ
ミックからなる圧電体を有する振動子と高周波側の中心
周波数が同じであるならば、前記従来の振動子に比べて
低周波側のピーク周波数を低減できるため、高周波側の
比帯域を増大させることができる。
層にすることにより高周波側の比帯域がさらに増大され
たアレイプローブを実現できる。なお、本発明に係わる
超音波プローブは前述した図１に示す構造に限定されな
い。例えば、図４に示すように両面に電極２、３を有す
る圧電体１と同様に電極２´、３´を有する圧電体１´
とを分極方向（図の矢印方向）が互いに対向するように
薄いエポキシ系接着剤で貼り合わせた構造の振動子を用
いてもよい。外側に位置する前記電極２、３´にリード
５、５をそれぞれ接続し、前記リード５、５間に駆動信
号を印加することにより２つの周波数帯域の超音波信号
の送受信が可能になる。ただし、図４に示す積層構造の
振動子において内部の電極３、２´は駆動に使用しな
い。このような構成の振動子においても従来の圧電セラ
ミックからなる圧電体を有する振動子と高周波側の中心
周波数が同じであるならば、前記従来の振動子に比べて
低周波側のピーク周波数を低減できるため、高周波側の
比帯域を増大させることができる。
【００２１】前述した図４に示す振動子は、両側に電極
を有する２枚の圧電体を分極方向（図の矢印方向）が互
いに対向するように薄いエポキシ系接着剤で貼り合わせ
たが、前記固溶系単結晶の特徴を生かした別の方法によ
り接着剤層を介在せずに作製できる。すなわち、ニオブ
酸リチウム単結晶はキュリー点に近い温度で熱処理する
ことにより分極反転層を形成でき、熱処理により反転層
の厚さを制御できることが知られている。本発明で用い
るＰＺＮ−ＰＴ固溶系単結晶もキュリー点に近い１７０
〜１８０℃で熱処理することにより反転層を形成でき
る。このような現象を利用して図５の（Ａ）に示すよう
にＰＺＮ−ＰＴ固溶系単結晶からなる圧電体１１の両面
に電極１２、１３をそれぞれ形成した後、所定条件で熱
処理することにより図５の（Ｂ）に示すように分極方向
（図の矢印方向）が互いに対向する圧電体１１、１１´
を有する分極対向構造にすることができる。なお、図５
の（Ｂ）中の１４はリードである。このような図５の
（Ｂ）に示す構造の振動子は、対向界面に電極や接着剤
層が介在されていないため、理想的な振動がなされ、前
述したようにダイシングソーにより短冊状に切断した場
合、接着方式に比べてアレイ素子間の特性ばらつきや特
性の劣化の少ないアレイプローブを実現できる。したが
って、前記分極反転法は本発明のように２つの周波数帯
域を有する超音波プローブの製造に有効である。
を有する２枚の圧電体を分極方向（図の矢印方向）が互
いに対向するように薄いエポキシ系接着剤で貼り合わせ
たが、前記固溶系単結晶の特徴を生かした別の方法によ
り接着剤層を介在せずに作製できる。すなわち、ニオブ
酸リチウム単結晶はキュリー点に近い温度で熱処理する
ことにより分極反転層を形成でき、熱処理により反転層
の厚さを制御できることが知られている。本発明で用い
るＰＺＮ−ＰＴ固溶系単結晶もキュリー点に近い１７０
〜１８０℃で熱処理することにより反転層を形成でき
る。このような現象を利用して図５の（Ａ）に示すよう
にＰＺＮ−ＰＴ固溶系単結晶からなる圧電体１１の両面
に電極１２、１３をそれぞれ形成した後、所定条件で熱
処理することにより図５の（Ｂ）に示すように分極方向
（図の矢印方向）が互いに対向する圧電体１１、１１´
を有する分極対向構造にすることができる。なお、図５
の（Ｂ）中の１４はリードである。このような図５の
（Ｂ）に示す構造の振動子は、対向界面に電極や接着剤
層が介在されていないため、理想的な振動がなされ、前
述したようにダイシングソーにより短冊状に切断した場
合、接着方式に比べてアレイ素子間の特性ばらつきや特
性の劣化の少ないアレイプローブを実現できる。したが
って、前記分極反転法は本発明のように２つの周波数帯
域を有する超音波プローブの製造に有効である。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば低
周波数側のピーク周波数を低減し、高周波側の比帯域を
増大できるため、血流情報を捕らえる超音波周波数をよ
り低い値に設定でき、血球からの極めて微弱な反射信号
の生体による減衰を軽減でき、Ｓ／Ｎの高い血流信号を
得ることができ、かつ断層像も広帯域化したことにより
深い領域を観察でき、診断領域を大幅に改善できる等顕
著な効果を奏する超音波診断装置を提供できる。
周波数側のピーク周波数を低減し、高周波側の比帯域を
増大できるため、血流情報を捕らえる超音波周波数をよ
り低い値に設定でき、血球からの極めて微弱な反射信号
の生体による減衰を軽減でき、Ｓ／Ｎの高い血流信号を
得ることができ、かつ断層像も広帯域化したことにより
深い領域を観察でき、診断領域を大幅に改善できる等顕
著な効果を奏する超音波診断装置を提供できる。
【図１】本発明に係わる超音波プローブに用いられる振
動子を示す正面図。
動子を示す正面図。
【図２】本発明の実施例における超音波プローブの周波
数特性を示す線図。
数特性を示す線図。
【図３】比較例の超音波プローブの周波数特性を示す線
図。
図。
【図４】本発明の他の例を示す振動子の正面図。
【図５】本発明における分極反転法で振動子を製造する
工程を示す正面図。
工程を示す正面図。
１、１´、４、１１、１１´…圧電体、２、３、２´、
３´、１２、１３…電極。
３´、１２、１３…電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河内 勝 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 小林 剛史 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 山下 洋八 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会 社東芝柳町工場内 (56)参考文献 特開 昭56−161035（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−155000（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−294199（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−115582（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−115586（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 8/00 - 8/15 H04R 17/00 330 G01N 29/00 - 29/28
Claims (1)
- 【請求項１】 ２つの周波数帯域を有する超音波プロー
ブを備え、人体の断層像の表示機能とドプラ効果を利用
して血流情報を表示する機能とを有する超音波診断装置
において、 前記超音波プローブを構成する振動子は、亜鉛ニオブ酸
鉛−チタン酸鉛の固溶系単結晶からなる圧電体を有する
ことを特徴とする超音波診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19622993A JP3249247B2 (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19622993A JP3249247B2 (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0747065A JPH0747065A (ja) | 1995-02-21 |
| JP3249247B2 true JP3249247B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=16354352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19622993A Expired - Fee Related JP3249247B2 (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3249247B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5295531B2 (ja) * | 2007-08-27 | 2013-09-18 | 一般財団法人電力中央研究所 | 表面傷検出用超音波探傷方法及び装置 |
| KR102300643B1 (ko) * | 2019-07-12 | 2021-09-10 | 안광숙 | 고강도 집속형 초음파 트랜스듀서 |
-
1993
- 1993-08-06 JP JP19622993A patent/JP3249247B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0747065A (ja) | 1995-02-21 |
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