JPH0492648A - 超音波探触子と超音波診断装置 - Google Patents

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】 〔概要〕 バリア層を超音波探触子に備えると共に、該バリア層に
よって超音波の出力エリアを制御するように形成した超
音波探触子と超音波診断装置に関し、 超音波のビームの形成をバリア層によって制御し、スキ
ャン方向と、スキャン方向に直交する垂直方向との両方
に対する該ビームの制御を行い、画像の分解度を向上さ
せることを目的とし、複数に分割された圧電板の一面に
形成された第１の電極と、該圧電板の他面に形成さた導
電体層より成るバリア層と、該バリア層に絶縁層を介在
することで形成された第２の電極とを具備するように構
成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、バリア層を超音波探触子に備えると共に、該
バリア層によって超音波の出力エリアを制御するように
形成した超音波探触子と超音波診断装置に関する。

最近、超音波探触子を用いて超音波による検体の断層画
像を形成し、診断を行う超音波診断装置が使用されるよ
うになった。

このような超音波探触子は、一般的に、複数群を電子的
にスキャンすることで、超音波を出力させ、その超音波
の反射を入力を行い、超音波探触子の入力信号によって
検体の断層画像を得ることが行われる。

この場合、鮮明な断層画像を得るためには、診断すべき
検体の深度に応じて、超音波探触子から出力される超音
波が所定深度に集束されるように配慮することが重要と
なる。

〔従来の技術〕

従来は第７図の従来の説明図に示すように構成されてい
た。第７図の（ａ）（ｄ）は探触子の斜視図。

（ｂｌ）　（ｂ２）は探触子の断面図、（Ｃ）は超音波
診断装置のブロック図である。

第７図の（ａ）に示すように、一面に第１の電極ｌを、
他面に第２の電極２を圧電板３に形成することで構成さ
れた超音波探触子を矢印Ｘのスキャン方向に所定のピッ
チＰによって短冊状に切断し、短冊状に切断された振動
子３−１〜３−Ｎの第２の電極２にはリード線２０を接
続するように構成されていた。

このような超音波探触子では（ｂｌ）（ｂ２）に示すよ
うに、第２の電極２側にバッキング層２２を第１の電極
１側に整合層２１と音響レンス２３とが設けられように
形成され、スキャン方向Ｘに対しては（ｂｌ、）に示す
ように、振動子３−１〜３−Ｎのスキャンを制御するこ
とで出力される超音波が所定個所で集束されるようビー
ム３０の形成が行われていた。

この場合、振動子３−１〜３−Ｎのスキャン幅を大きく
すると超音波の集束個所は振動子３−１〜３−Ｎからの
距離が大きくなり、スキャン幅を小さ（することで距離
が小さくなるように制御することが行える。

また、スキャン方向Ｘに直交する垂直方向Ｙに対しては
、（ｂ２）に示すように音響レンズ２３を設けることで
Ｓに示す範囲で超音波を集束させビーム３０を形成する
ことが行われていた。

そこで、このような超音波探触子によって断層画像を形
成する場合は、（Ｃ）に示すように、制御部１５の制御
によってパルス出力部１１からそれぞれの振動子３−１
〜３−Ｎに対してパルスが出力され、振動子３−１〜３
−Ｎから超音波が出力される。

一方、制御部１５の制御によってそのパルスの出力に同
期するよう遅延回路１２−１−１２−Ｎが駆動され、振
動子３−１〜３−Ｎより出力された超音波の反射信号は
遅延回路１２によって受信され、受信した信号が画像処
理部１３に送出されることて画像処理部１３に於いて断
層画像の形成が行われる。

したがって、振動子３−１〜３−Ｎをスキャン方向Ｘに
逐次駆動させることて断層画像の形成が行われていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような超音波をスキャン方向Ｘに対しては
振動子３−１〜３−Ｎのスキャンの制御によって、垂直
方向Ｙに対しては音響レンズ２３によって集束させるこ
とで所定個所にビーム３０を形成することでは、第７図
の（ｂ２）に示すように音響レンズ２３による集束範囲
Ｓが限定されるため、集束範囲Ｓより外れた位置に於い
ては超音波のビーム３０の形成が不完全となる。

したがって、集束範囲Ｓより外れた個所では、鮮明な画
像が得られな（なる問題を有していた。

また、このようなスキャン方向Ｘと垂直方向Ｙとの両方
に於ける超音波の集束を行うことは、例えば、第７図の
（ｄ）に示すように、振動子３−１〜３−Ｎを垂直方向
Ｙに更に細分割し、マトリックス状に形成し、細分割し
たそれぞれにリード線２０を接続し、垂直方向Ｙに対す
る振動子３−１〜３−Ｎの駆動を制御させることて垂直
方向Ｙに於ける超音波の集束個所を制御することも考え
られる。

しかし、実際には、このように振動子３−１〜３−Ｎを
マトリックス状に細分割することでは振動子が微細な外
形となり、それぞれの振動子にリード線２０を接続させ
ることは不可能である。

そこで、本発明では、超音波のビームの形成をバリア層
によって制御し、スキャン方向と、スキャン方向に直交
する垂直方向との両方に対する該ビームの制御を行い、
画像の分解度を向上させることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本第１と第２の発明の原理説明図で、第２図は
本第３の発明の原理説明図である。

第１図に示すように、複数に分割された圧電板３の一面
に形成された第１の電極Ｉと、該圧電板３の他面に形成
さた導電体層より成るバリア層４と、該バリア層４に絶
縁層５を介在することで形成された第２の電極２とを具
備するように、また、該バリア層４を所定エリアＥ１〜
Ｅ３に分割し、分割したそれぞれの該エリアＥ１〜Ｅ３
にアースＧを接続することで該エリアＥ１〜Ｅ３に対応
した個所に於ける該第１電極１側の方向Ａの超音波の入
出力および該第２の電極２側の方向Ｂの超音波の入出力
のいづれもがカットされ、該圧電板３に於ける超音波の
出力エリアまたは入力エリアを増減自在に形成するよう
に構成する。

第２図に示すように、前記第１の電極ＩをアースＧに接
続することで前記第２の電極２に所定のパルスを送出す
るパルス出力部１１と、該第２の電極２から遅延回路１
２を介して信号を受信し、該信号により画像を形成する
画像処理部１３と、該パルス出力部１１と該遅延回路【
２とを制御する制御部ｌＯとを備え、該制御部ＩＯの制
御により前記バリア層４の分割した所定のエリアＥ１〜
Ｅ３にアースＧを接続するスイッチ回路１４を具備する
ように構成する。

以上のように構成することによって前述の課題は解決さ
れる。

〔作用〕

即ち、分割された圧電板３に形成される第１の電極ｌと
、第２の電極２との間に金属より成るバリア層４を形成
し、また、バリア層４を所定のエリアＥ１〜Ｅ３に分割
し、バリア層４にアースＧを接続することで、そのエリ
アＥ１〜Ｅ３に対応した圧電板３に対する電位の印加が
零となり、圧電板３の所定個所に於ける超音波の入出力
が行われないようにしたものである。

また、装置を構成する場合、このような分割されたバリ
ア層４にアースＧを必要に応じて接続させることは、制
御部ｌＯの制御によって駆動されるスイッチ回路１４を
設け、スイッチ回路１４介してアースＧの接続が行われ
るようにすることで行うことができる。

そこで、分割されたバリア層４を制御することで前述の
垂直方向Ｙに於ける超音波のビーム３０を所定個所に形
成することが可能となり、スキャン方向Ｘと垂直方向Ｙ
との両方の超音波の集束を制御することができることに
なる。

したがって、所定個所に完全なビーム３０の形成を行う
ことができ、鮮明な断層画像が得られ、画像の分解度の
向上が図れることになる。

〔実施例〕

以下本発明を第３図〜第６図を参考に詳細に説明する。

第３図は本第１と第２の発明による一実施例の説明図で
、（ａ）は側面断面図、（ｂ）はバリア層の平面図、（
Ｃ）は第２の電極の平面図、第４図は本発明のビームの
形成説明図、第５図は本発明の他の実施例の説明図、第
６図は本第３の発明による一実施例のブロック図である
。全図を通じて、同一符号は同一対象物を示す。

第３図の（ａ）に示すように、圧電板３をスキャン方向
Ｘに所定のピッチＰによって切断することで形成され短
冊状の振動子３−１〜３−Ｎの一面に第１の電極１と整
合層２１と音響レンズ２３とを設け、他面に金属材より
成るかリア層４と絶縁層５と第２の電極２とバッキング
層２２とを設けることで形成したものである。

また、短冊状の振動子３〜１〜３−Ｎのそれぞれの第２
の電極２には（Ｃ）に示すようにリード線２０が接続さ
れ、電気信号の入出力が行われるように形成されている
。

更に、バリア層４は（ｂ）に示すように、外形１１の圧
電板３の中心からｄｉ、　ｄ２．　ｄ３の直径で、エリ
アＥｌ、　Ｅ２．　Ｅ３に分割され、それぞれのエリア
Ｅｌ、　Ｅ２゜Ｅ３に対して、リート線２＋Ａ〜２ＩＣ
が接続されるように形成されている。

そこで、第１と第２の電極１．２に駆動信号を出力する
時、リード線２１ＡをアースＧに接続することでエリア
Ｅｌのバ′リア層４によって超音波の送出が行われなく
なるように、また、同様に、リード線２１Ａと２１Ｂと
をアースＧに接続することてエリアＥｌおよびエリアＥ
２のバリア層４によって超音波の送出が行われなくなる
ようにすることが行える。

したがって、振動子３−１〜３−Ｎをスキャンする際、
バリア層４のエリアＥ１〜Ｅ３にアースＧを適宜に接続
することで超音波の出力されるエリアを制御し、超音波
による診断深さを自在に選択することが行える。

例えば、バリア層４のエリアＥｌ　Ｅ２．　Ｅ３にアー
スＧを接続すると第４図に示すように、直径ｄｌのエリ
アによって超音波が矢印Ａ方向に入出力されることにな
り、送出された超音波はスキャン方向Ｘと垂直方向Ｙと
共に、それぞれ圧電板３の前面ｔ。

の個所に集束させることでビーム３０の形成が行われる
。

そこで、エリアＥｌ、Ｅ２をアースＧに接続すると直径
ｄ２のエリアによって超音波が送出されることになり、
この場合は前面ｔｏから離れたｔｌの個所にビーム３０
の形成が行われることになる。

同様に、エリアＥ１をアースＧに接続した場合は超音波
が直径ｄ３のエリアによって送出されることになり、こ
の場合はｔ２の個所にビーム３０の形成が行われ、更に
、バリア層４のいづれにもアースＧを接続しない場合は
、超音波が圧電板３の外形βＩの全体から送出されるこ
とになり、この場合はｔ３の個所にビーム３０の形成が
行われるように診断深さを制御することが行える。

また、このようなバリア層４の分割は、第５図に示すよ
うに、スキャン方向Ｘに所定の幅で帯状にエリアＥ１１
．　Ｅ１２．　Ｅ１３を形成するように構成し、中心Ｃ
−Ｃに振り分けられた対称となるエリアＥｌｌ。

Ｅ１２．　Ｅ１３をリード線２１Ｄ〜２１Ｆによって接
続し、リード、１２１Ｄ〜２１ＦのそれぞれにアースＧ
を接続するように行うことで、垂直方向Ｙに対して超音
波を出力するエリアを可変することが行える。

したがって、スキャン方向Ｘの集束は振動子３−１〜３
−Ｎのスキャン制御によって行い垂直方向Ｙに対する集
束のみをエリアＥ１１．　Ｅ１２．　Ｅ１３の制御によ
って行うようにすることでビーム３０の形成個所の制御
を前述と同様に行うことができる。

尚、本発明では、第１の電極Ｉ側に整合層２１と音響レ
ンズ２３とを、第２の電極２側にバッキング層２２を設
けることで説明したが、第１の電極ｌ側にバッキング層
２２を、第２の電極２側に整合層２１と音響レンズ２３
とを設け、第２の電極２側から矢印Ａと逆方向となる矢
印Ｂ方向に超音波を入出力させるように構成することで
も良い。

更に、このようなバリア層４にアースＧを接続すること
は第６図に示すように超音波診断装置を構成することで
行える。

制御部ＩＯの制御によってパルス出力部１１から振動子
３−１〜３−Ｎの一方に駆動信号を入力し、他方をアー
スＧに接続することで振動子３−１〜３−Ｎを駆動させ
、振動子３−１〜３−Ｎから超音波の出力が行われ、そ
の超音波の反射信号は遅延回路１２によって受信され、
画像処理部１３によって診断画像の形成が行われる。

この場合、制御部ＩＯの制御によって振動子３−１〜３
−Ｎのバリア層４にアースＧを接続するスイッチ回路１
４を設けるように構成したものである。

そこで、スイッチ回路１４のスイッチＳＷＩがＯＮされ
た時、前述のエリアＥｌまたはＥｌ、ｌにアースＧが接
続されるように、スイッチＳＷ２がＯＮされた時、前述
のエリアＥ２またはＥｌ２にアースＧが接続されるよう
に、スイッチＳＷ３がＯＮされた時、前述のエリアＥ３
またはＥｌ３にアースＧが接続されるようにすることで
、スイッチＳＷＩ〜ＳＷ３のＯＮ、　ＯＦＦによって超
音波の出力するエリアを太き（、または、小さく可変さ
せ、スキャン方向Ｘと垂直方向Ｙの両方に対する超音波
のビーム３０を所定の深さに形成されせることが行える
。

したがって、診断画像の解像度が向上し、鮮明な画像形
成を行うことができる。

尚、本発明では振動子３−１〜３−Ｎによる超音波を送
出する送出エリアをバリア層４によって制御することで
説明したが、例えば、リアルタイムの短縮を図るために
、超音波の送出を振動子３−１〜３−Ｎの全体によって
行い、超音波を入力する入力エリアを制御するように構
成する場合があり、このような場合でも入力エリアの制
御にバリア層４を用いることが可能であり、同様の効果
を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、分割された圧電
板に所定のエリアを形成するバリア層を設け、所定のバ
リア層にアースを接続することで、超音波の送出される
エリアを可変し、特に、垂直方向に対する超音波の集束
個所を所定深さに行えるようにすることができる。

したがって、従来のような垂直方向の超音波の集束が音
響レンズだけで行うように形成された場合に比較して、
超音波のビームを形成する集束深さがエリアを可変させ
ることで自在に制御することが行え、診断画像の解像度
の向上が図れ、実用的効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本第１と第２の発明の原理説明図。 第２図は本第３の発明の原理説明図。 第３図は本第１と第２の発明による一実施例の説明図で
、（ａ）は側面断面図、（ｂ）はバリア層の平面図、（
Ｃ）は第２の電極の平面図。 第４図は本発明のビームの形成説明図。 第５図は本発明の他の実施例の説明図。 第６図は本第３の発明による一実施例のブロック図。 第７図は従来の説明図で、（ａ）（ｄ）は探触子の斜視
図、　（ｂｌ）　（ｂ２）は探触子の断面図、（Ｃ）は
超音波診断装置のブロック図を示す。 図において、 ｌは第１の電極、　　　　２は第２の電極。 ３は圧電板、　　　　　　４はバリア層。 ５は絶縁層、　　　　　　　　１０は制御部。 １１はパルス出力部、１２は遅延回路。 １３は画像処理部、１４はスイッチ回路を示す。 木裏）と第７の発明の原理説明図 第　１　凹 木裏３の発明の原種説明図 第　２　国 （ｂ） ＣＣ） 木実１と第２の発明による一芙旗例の説明図（ａ） 従来 の 説 明 凶 第７囚（での１） 木裏３の斃明によろ一実施ｒｌのブロック囚＜Ｃ＞ 従 来 の １兇 明 図 第７図（ｖ：の２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕複数に分割された圧電板（３）の一面に形成され
   た第１の電極（１）と、該圧電板（３）の他面に形成さ
   た導電体層より成るバリア層（４）と、該バリア層（４
   ）に絶縁層（５）を介在することで形成された第２の電
   極（２）とを具備することを特徴とする超音波探触子。 〔２〕請求項１記載の前記バリア層（４）を所定エリア
   （Ｅ１〜Ｅ３）に分割し、分割したそれぞれの該エリア
   （Ｅ１〜Ｅ３）にアース（Ｇ）を接続することで該エリ
   ア（Ｅ１〜Ｅ３）に対応した個所に於ける前記第１電極
   （１）側の方向（Ａ）の超音波の入出力および前記第２
   の電極（２）側の方向（Ｂ）の超音波の入出力のいづれ
   もがカットされ、前記圧電板（３）に於ける超音波の出
   力エリアまたは入力エリアを増減自在に形成することを
   特徴とする超音波探触子。 〔３〕請求項１記載の前記第１の電極（１）をアース（
   Ｇ）に接続することで前記第２の電極（２）に所定のパ
   ルスを送出するパルス出力部（１１）と、該第２の電極
   （２）から遅延回路（１２）を介して信号を受信し、受
   信信号により画像を形成する画像処理部（１３）と、該
   パルス出力部（１１）と該遅延回路（１２）とを制御す
   る制御部（１０）とを備え、該制御部（１０）の制御に
   より前記バリア層（４）の分割した所定のエリア（Ｅ１
   〜Ｅ３）にアース（Ｇ）を接続するスイッチ回路（１４
   ）を具備することを特徴とする超音波診断装置。