JPS63255044A - 複数の周波数で動作する特に医用イメージング用音響変換器 - Google Patents

複数の周波数で動作する特に医用イメージング用音響変換器

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JPS63255044A
JPS63255044A JP63067063A JP6706388A JPS63255044A JP S63255044 A JPS63255044 A JP S63255044A JP 63067063 A JP63067063 A JP 63067063A JP 6706388 A JP6706388 A JP 6706388A JP S63255044 A JPS63255044 A JP S63255044A
Authority
JP
Japan
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transducer
resonant frequency
strip
frequency
wavelength
Prior art date
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Pending
Application number
JP63067063A
Other languages
English (en)
Inventor
シャルル　マエルフェルト
ジャン−フランソワ　ジェリー
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Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • 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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
  • Endoscopes (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、特に医学でエコーグラフにより人体の像を形
成するのに用いられる、複数の周波数で動作する音響変
換器に関するものである。
従来の技術 医学上の用途でエコーグラフを得るのにプローブを利用
することが知られている。このようなプローブの断面図
が第１図に示されている。このプローブは変換器要素１
旧が整列した構成となっており、その厚さは動作周波数
に合わせて決める。
これら変換器要素の２つの面は電極１０２で覆われてい
る。両電極１０２には電圧を印加して変換器要素を振動
させる。変換器要素を振動させるのに使用する周波数と
しては、通常は、基本振動モードに対応する共振周波数
ｆ、が選択される。ただし、この共振周波数は変換器の
厚さに依存する。プローブとして普通用いられる圧電材
料に対しては、周波数ｆ、（ｋＨｚ単位）と厚さｈ（＋
ｎｍ単位）の間にｆ、　＝２８５０／ｈの関係がある。
一般に、医用プローブに対しては厚さとしてｌＩｎｆｆ
１を選択する。従って、最もよく利用される周波数は２
．８５ＭＨｚである。
変換器のＱファクタは、この変換器を構成する圧電材料
のインピーダンスと音波が伝播する外部媒体のインピー
ダンスの比にほぼ等しい。ρとρ０がそれぞれ圧電材料
と外部媒体の密度であり、ＣとＣ６がこの圧電材料と外
部媒体の内部での音速であると仮定すると、ＱはρＣ／
ρＯＣＯに等しい。
ＰＺＴなどの圧電セラミックの場合にはこの比の値は約
１７である。
遠方で十分な解像度が得られるよう、音波は短い周期の
パルスとなって放射される。このようにすると放射され
る信号の周波数幅が拡がり、従ってプローブの周波数帯
域幅を比較的広くする必要がある。このためには、変換
器の前にストリップ１０３を配置する。このストリップ
の厚さは基本周波数の波長の１／４である。この１／４
波長ストリツプのインピーダンスは約（ρ。ρ。ｃｏ）
”（！：なるように決める。
変換器は、背部部材１０４を介してプローブのフレーム
に固定される。この背部部材１０４はソフトなタイプの
もの、すなわち音響インピーダンスがゼロに近いものが
好ましい。
医用イメージングには一般に以下の２つのタイプがある
。
−Ｂモード法と呼ばれる標準的イメージング。
この場合は、目標に対する角と距離に応じてエコーを扇
形に表する。これらエコーの振幅により像の輝度を変調
させる。
−ロドップラー・フロー・マツピング（Ｄａｐｐｌｅｒ
Ｐｌｏｗ　Ｍａｐｐｉｎｇ）　ＪすなわちＤＦＭとも呼
ばれる、色分けされたイメージング。この場合、エコー
の振幅に起因する輝度変化の他に、血液の循環に起因す
るドツプラー・シフトが色の変化となって現れる。
Ｂモード法のイメージングでは、横方向と奥行の解像度
が高い必要がある。このためには中心周波数が例えば約
５　Ｍｔｌｚと比較的高くなくてはならない。
ＤＦＭ法のイメージングでは、Ｂモード法のイメージン
グのように解像度が高い必要はない。しかし、血液の小
さな流速に対応する小さなドツプラー・シフトが測定を
可能であるためにはＳ／Ｎ比ができるだけ大きくなくて
はならない。このＳ／Ｎ比は、動作周波数が小さいほど
大きくなる。
使用される標準的な周波数は例えば２．５ＭＨｚである
。
発明が解決しようとする課題 従来技術では、同一の装置に接続された２つのプローブ
が使用されているが、このようになっていると明らか装
置のコストが高くなり使用法が複雑になる。別の方法と
して１つのプローブを例えば中間の周波数３．５ＭＨｚ
で動作させる方法があるが、この方法は満足すべき状態
からはほど遠い。
課題を解決するための手段 上記の欠点を解決するため、本発明は、従来のプローブ
に整合用ストリップを付加してこのプローブが同時に複
数の周波数で動作できるようにするとともに、Ｂモード
法のイメージングとＤＦＭ′　　法のイメージングが単
一のプローブで行えるようにする。
本発明の他の特徴ならびに利点は、添付の図面を参照し
た実施例についての以下の説明により明らかになろう。
実施例 第１図と同様に断面図として示した周波数が２つの場合
の第２図の本発明のプローブの実施例では、プローブが
、２つの電極２０２と１／４波長ストリツプ２０３とを
取り付けられた変換器２０１を備えている。本発明によ
れば、この変換器は半波長ストリップ２０５を介してソ
フトな背部部材２０４に固定されている。
本発明によれば、このプローブは２つの通過帯域で動作
する。１つの通過帯域は高周波数ｆ。に中心があり、他
方の通過帯域はｆ。／２に等しい低周波数ｆ１に中心が
ある。この２つの周波数は例えば上記の５　ＭＨｚと２
．５ＭＨｚである。
変換器２旧とストリップ２０５に対する「半波長」とい
う語とストリップ２０３に対する「１／４波長」という
語は高周波数に対応している。これは、使用される材料
がその低周波数の信号を消散させないため、低周波数で
は変換器２０１とス）　ＩＪツブ２０５が１／４波長要
素であり、ストリップ２０３が１／８波長要素であるこ
とを意味する。
第１図のように変換器のみが存在している場合にはこの
変換器は周波数ｆ１ではもちろん共振せず、音響信号が
放射されるとしても極めて弱いであろう。
ストリップ２０５があると周波数ｆ。は変化しない。
というのは、ス）　ＩＪツブ２０５はこの周波数では半
波長なので音波に対しては透過性であり、インピーダン
スが、変換器に対する背部部材２０４のインピーダンス
と同じだからである。
これとは逆に、周波数ｆ、ではこのストリップ２０５は
１／４波長要素となる。従って、変換器２０１は１／４
波長引き伸ばされて、この変換器２０１とストリップ２
０５からなるユニットが半波長要素であるかのごとく振
る舞う。この結果、電極２０２を通じて励振することに
よってこのユニットを周波数ｆ１で共振させることがで
きる。
この現象をよりよく理解するため、大まかな近似として
電磁気宇を利用し、ストリップ２０５を場合に応じて１
／４波長ラインまたは半波長ラインとみなす。変換器２
０１とストリップ２０５に沿った音波の振幅を示す第３
図にこの電磁気宇を利用した結果が示されている。
このタイプのラインは背部部材の側の端部で短絡されて
いるため、この端部（腹として知られる）では周波数に
関係なく、特に周波数ｆｏとｆｌに対して音波の振幅が
常に最大になる。
周波数ｆ、では上記のラインは半波長ラインなので、他
端部のインピーダンス、すなわち変換器ノインヒータン
スが背部部材のインピーダンスと等しくなる。つまりこ
の場合にはインピーダンスがゼロになる。従って、この
場合には変換器−ラインの接合部に振動の腹が存在する
。
周波数ｆ１では上記のラインは１／４波長ラインなので
、この同じインターフェイスに対してはインピーダンス
が無限大になる。従ってこれは節と呼ばれる音波の振幅
が最小の点に対応する。
ストリップ２０３は周波数ｆ。で常に１／４波長ストリ
ツプなので、通過帯域を拡げる機能がある。
これとは逆に、周波数ｆ！ではこのストリップ２０３は
もはや波長の１／８にしかすぎないため、この周波数ｆ
。に適合させる方法は周波数ｆ１での場合とは大きく異
なる。この結果、周波数ｆ。の近傍で得られる周波数通
過帯域は周波数ｆ１の近傍で得られる周波数通過帯域よ
りも狭くなる。しかし、この周波数ｆ。はＤＦＭ法のイ
メージングで用いられるのであるから、通過帯域がこの
ように狭くなっても問題はない。
ストリップ２０５のインピーダンスに関しては、このス
トリップが周波数ｆ。に対して透過性であるため、周波
数ｆ！の近傍の通過帯域に対する望ましい性質を考慮し
てインピーダンスを選択する必要がある。最も好ましい
インピーダンスの範囲は３Ｘ１０６〜２０×１０６音響
オームであることがわかった。
もちろん、このプローブに付随する電子装置は、周波数
ｆ。とｆｌを用いるとともに放射と受信の両方に利用で
きる回路を備えている。
第４図は、５　ＭＨｚと２．５ＭＨｚで動作する本発明
のプローブの縦断面図である。このプローブはメタライ
ズ層２０２で被覆された複数の変換器２旧を備えている
ことがわかる。これら変換器はあらかじめ２つの面に電
極用のメタライズ層を設けたセラミックのブロックから
切り出されたものである。
これら複数の変換器はストリップ２０５に接合され、こ
のストリップ２０５は背部部材２０４に接合される。
ス）　ＩＪツブ２０３は変換器を被覆するとともにこの
変換器に接合されている。変換器の領域のみが個々の要
素で構成されており、ストリップ２０３．２０５と背部
部材２０４は連続であることがわかる。この実施例では
配列は直線的であるが、本発明を他の配列、例えば曲線
状の配列に応用することもできる。
本発明は、２つの周波数で動作し、一方の周波数が他方
の周波数の半分であるプローブのみに限定されない。本
発明はプローブのほか、一般に、周波数通過帯域の中心
周波数が互いに異なる複数の周波数で動作する音響変換
器にも応用することができる。このためには、取り付け
る整合用ストリップの数を増やしてこれら通過帯域を決
定する上での伝達の自由度が十分になるようにする。
【図面の簡単な説明】
第１図は、従来のプローブの横断面図である。 第２図は、本発明のプローブの横断面図である。 第３図は、本発明のプローブの動作を示すグラフである
。 第４図は、本発明のプローブの縦断面図である。 （主な参照番号） １０１．２０１・・変換器、 １０２．２０２・・電極、 １０３．２０３・・１／４波長ストリツプ、１０４．２
０４・・背部部材、 ２０５・・半波長ストリップ、

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）音波を放射させるために励振される少なくとも１
    つの圧電変換器と、この圧電変換器の少なくとも一方の
    側に配置された少なくとも１つの整合用ストリップとを
    備えており、少なくとも２つの異なる周波数でこの全体
    を共振させることが可能であることを特徴とする複数の
    周波数で動作する特に医用イメージング用音響変換器。
  2. （２）上記圧電変換器の支持体として機能する背部部材
    をさらに備え、上記整合用ストリップがこの圧電変換器
    とこの背部部材の間に配置されていることを特徴とする
    請求項１に記載の変換器。
  3. （３）上記背部部材のインピーダンスがほぼゼロであり
    、上記圧電変換器と上記整合用ストリップの厚さが第１
    の共振周波数における半波長であり、従ってこの第１の
    共振周波数の半分に等しい第２の共振周波数においては
    １／４波長であることを特徴とする請求項２に記載の変
    換器。
  4. （４）上記圧電変換器が上記第１の整合用ストリップと
    は反対側に別の整合用ストリップをさらに備え、この第
    ２の整合用ストリップの厚さは上記第１の共振周波数に
    おいて１／４波長であり、その音響インピーダンスのた
    めに第１の共振周波数の近傍で所定の通過帯域幅が得ら
    れることを特徴とする請求項３に記載の変換器。
  5. （５）上記第１の共振周波数によりＢモード法での医用
    メージングが可能であり、上記第２の共振周波数により
    ＤＦＭモード法での医用メージングが可能であることを
    特徴とする請求項４に記載の変換器。
  6. （６）上記第１の共振周波数と上記第２の共振周波数が
    それぞれ約５ＭＨｚと約２．５ＭＨｚであることを特徴
    とする請求項５に記載の変換器。
  7. （７）上記整合用ストリップの音響インピーダンスが３
    ×１０＾６〜２０×１０＾６音響オームであることを特
    徴とする請求項５に記載の変換器。
  8. （８）複数の異なった周波数で動作させることのできる
    複数の整合用ストリップを備えることを特徴とする請求
    項１に記載の変換器。
JP63067063A 1987-03-19 1988-03-19 複数の周波数で動作する特に医用イメージング用音響変換器 Pending JPS63255044A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8703839A FR2612722B1 (fr) 1987-03-19 1987-03-19 Transducteur acoustique multifrequences, notamment pour imagerie medicale
FR8703839 1987-03-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63255044A true JPS63255044A (ja) 1988-10-21

Family

ID=9349214

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63067063A Pending JPS63255044A (ja) 1987-03-19 1988-03-19 複数の周波数で動作する特に医用イメージング用音響変換器

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4870972A (ja)
EP (1) EP0285482B1 (ja)
JP (1) JPS63255044A (ja)
AT (1) ATE72609T1 (ja)
DE (1) DE3868337D1 (ja)
FR (1) FR2612722B1 (ja)
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