CN103415256A - 超声波探测器以及超声波诊断装置 - Google Patents

超声波探测器以及超声波诊断装置 Download PDF

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武内俊
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Abstract

本发明提供一种能够降低在超声波诊断图像中产生的虚像的发生程度的超声波探测器以及超声波诊断装置。实施方式的超声波探测器具有排列了多个振动元件群的振动元件部件和选择单元。多个振动元件群的各个具有第1至第n子振动元件群。第1至第n子振动元件群中包含的振动元件的放射面是针对每个子振动元件群朝向不同的方向而配置的。选择单元是为了根据来自外部的驱动信号，选择性地驱动第1至第n子振动元件群中的、规定的子振动元件群而设置的。

Description

超声波探测器以及超声波诊断装置
技术领域
本发明的实施方式涉及超声波探测器以及超声波诊断装置。
背景技术
超声波诊断装置通过使用超声波探测器对被检体内发送超声波并接收其反射波，来取得被检体的生物体信息。
超声波的发送接收是通过在超声波探测器中设置的多个振动元件进行的。各振动元件的指向性通过其构造而被预先确定。因此，为了向宽范围发生超声波而要求能够将指向性确保得较宽的构造。
专利文献1：日本特开平10-146337号公报
发明内容
但是，在将指向性确保得较宽的情况下，有时在与希望发生超声波的方向不同的方向上形成声压高的区域（以下，有时称为“栅瓣”）。存在通过该栅瓣，在超声波诊断图像中产生虚像这样的问题。
实施方式是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够降低在超声波诊断图像中产生的虚像的发生程度的超声波探测器以及超声波诊断装置。
该实施方式的超声波探测器具有排列了多个振动元件群的振动元件部件、和选择单元。多个振动元件群的各个具有第1至第n子振动元件群。第1至第n子振动元件群中包含的振动元件的放射面是针对每个子振动元件群朝向不同的方向配置的。选择单元是为了根据来自外部的驱动信号，选择性地驱动第1至第n子振动元件群中的、规定的子振动元件群而设置的。
另外，该实施方式的超声波诊断装置具有超声波探测器、发送接收单元、以及选择控制单元。超声波探测器具有排列了多个振动元件群的振动元件部件、和选择单元。多个振动元件群的各个具有第1至第n子振动元件群。第1至第n子振动元件群中包含的振动元件的放射面是针对每个子振动元件群朝向不同的方向配置的。选择单元是为了根据驱动信号，选择性地驱动第1至第n子振动元件群中的、规定的子振动元件群而设置的。发送接收单元通过对第1至第n子振动元件群中包含的振动元件发送驱动信号而使其进行超声波的发送接收。选择控制单元控制选择单元的动作。
附图说明
图1是示出实施方式中共通的超声波诊断装置的概略的框图。
图2是示出实施方式中共通的振动元件部件的结构的一个例子的图。
图3是示出实施方式中共通的振动元件部件的结构的一个例子的图。
图4是示出实施方式中共通的振动元件部件的结构的其他例的图。
图5是示出实施方式中共通的振动元件部件的结构的其他例的图。
图6是示出第1实施方式的超声波诊断装置的详细的结构的框图。
图7是用于补充第1实施方式的超声波诊断装置的说明的图。
图8是示出第1实施方式的超声波诊断装置的动作的流程图。
图9是示出第2实施方式的超声波诊断装置的详细的结构的框图。
图10是示出第2实施方式的超声波诊断装置的动作的流程图。
图11是示出第3实施方式的超声波诊断装置的详细的结构的框图。
图12是示出第3实施方式的超声波诊断装置的动作的流程图。
图13A是用于说明比较例的结构的图。
图13B是用于说明比较例的曲线图。
图14A是用于说明实施例的结构的图。
图14B是用于说明实施例的曲线图。
图15A是用于说明实施例的结构的图。
图15B是用于说明实施例的曲线图。
图16A是用于说明实施例的结构的图。
图16B是用于说明实施例的曲线图。
（符号说明）
1：超声波探测器；2：主体部；3：发送接收部；4：信号处理部；5：图像生成部；6：合成部；7：显示控制部；8：用户接口（UI）；9：控制部；10：振动元件部件；11：底座；12：基部；13：面；14：槽部；31：发送部；31a：第1脉冲发生器；31b：第2脉冲发生器；31c：第3脉冲发生器；32：接收部；32a：第1增益部；32b：第2增益部；32c：第3增益部；81：显示部；82：操作部；91：开关控制部；92：计算部；100：超声波诊断装置；C：连接部；L：振动元件群；T：子振动元件群；c：开关；t：振动元件。
具体实施方式
参照图1至图4，说明第1至第3实施方式中共通的超声波诊断装置的结构。
<超声波诊断装置的结构>
图1是超声波诊断装置100的框图。超声波诊断装置100构成为包括超声波探测器1和主体部2。主体部2构成为包括发送接收部3、信号处理部4、图像生成部5、合成部6、显示控制部7、用户接口（UI）8以及控制部9。超声波探测器1和主体部2经由在超声波探测器1中设置的线缆（未图示）连接。
（超声波探测器1）
在超声波探测器1中，配置有排列了多个以规定的个数的振动元件为1个群的振动元件群的振动元件部件10。超声波探测器1能够通过与主体部2连接而对被检体发送超声波，将来自被检体的反射波作为回波信号接收。振动元件部件10的结构的详情后述。
（发送接收部3）
发送接收部3对超声波探测器1供给驱动信号而使其发生超声波，接收超声波探测器1接收到的回波信号。发送接收部3将所接收到的回波信号输出到信号处理部4。发送接收部3构成为包括发送部31和接收部32。另外，在本实施方式中，与振动元件的数量对应地设置有多个发送接收部3。另外，发送接收部3也可以设置于超声波探测器1内。实施方式中的发送接收部3是“发送接收单元”的一个例子。
（发送部31）
发送部31对超声波探测器1供给驱动信号而使其发生超声波。发送部31对超声波探测器1供给驱动信号而使其发生在规定的焦点上波束成形的超声波。关于针对规定的焦点的波束成形，例如，通过未图示的声学透镜与阵列方向（后述X方向）的相位匹配进行。发送部31具有例如未图示的时钟发生器、发送延迟电路、以及脉冲发生器电路。时钟发生器产生决定超声波信号的发送定时、发送频率的时钟信号。发送延迟电路依照用于使超声波向规定的深度会聚的会聚用延迟时间、和用于向规定方向发送超声波的偏转用延迟时间，在超声波的发送时附加延迟而实施发送聚焦。在本实施方式中，特别地，用于向规定方向发送超声波的偏转用延迟时间控制是重要的。脉冲发生器电路具有与超声波振动元件对应的独立通道的数量的脉冲发生器。脉冲发生器电路在附加了延迟的发送定时生成驱动脉冲（驱动信号），对超声波探测器1的振动元件供给驱动脉冲（驱动信号）。
（接收部32）
接收部32接收超声波探测器1接收到的回波信号。接收部32通过对所接收到的回波信号进行延迟处理，将模拟的回波信号变换为整相加法运算了的数字的数据。接收部32具有例如未图示的增益电路、A/D变换器、接收延迟电路以及加法器。增益电路针对每个接收通道对从超声波探测器1的振动元件输出的回波信号进行放大（乘以增益）。A/D变换器将放大了的回波信号变换为数字信号。接收延迟电路对变换为数字信号的回波信号，提供为了决定接收指向性而所需的延迟时间。具体而言，接收延迟电路对数字的回波信号提供用于使来自规定的深度的超声波会聚的会聚用延迟时间、和用于对规定方向设定接收指向性的偏转用延迟时间。关于该延迟时间，并非一定通过会聚用延迟量和偏转角用延迟量的单纯计算，而通过规定的公式/原理计算。加法器对提供了延迟时间的回波信号进行加法运算。通过该加法运算，来自与接收指向性对应的方向的反射分量被强调。即，通过接收延迟电路和加法器，从规定方向得到的回波信号被整相加法运算。接收部32将实施了延迟处理的回波信号输出到信号处理部4。
（信号处理部4）
信号处理部4对从发送接收部3输出的回波信号进行各种信号处理。例如，信号处理部4具有B模式处理部。B模式处理部从发送接收部3接收回波信号，进行回波信号的振幅信息的影像化。具体而言，B模式处理部对回波信号进行带通滤波处理，之后，对输出信号的包络线进行检波，对检波了的数据通过对数变换实施压缩处理。另外，信号处理部4也可以具有CFM（Color Flow Mapping，彩色血流映射）处理部。CFM处理部进行血流信息的影像化。在血流信息中，有速度、分布、或者功率等信息。另外，信号处理部4也可以具有多普勒处理部。多普勒处理部通过对回波信号进行相位检波取出多普勒偏移频率分量，并通过实施FFT处理生成表示血流速度的多普勒频率分布。信号处理部4将实施了信号处理的回波信号（超声波光栅数据）输出到图像生成部5。
（图像生成部5）
图像生成部5根据从信号处理部4输出的信号处理后的回波信号（超声波光栅数据）生成超声波图像数据。图像生成部5具有例如DSC（Digital Scan Converter：数字扫描转换器）。图像生成部5将用扫描线的信号列表示的信号处理后的回波信号变换为用正交坐标系表示的图像数据（扫描转换处理）。图像生成部5通过对由B模式处理部实施了信号处理的回波信号实施扫描转换处理，生成表示被检体的组织的形状的B模式图像数据。图像生成部5对合成部6输出超声波图像数据。
例如，超声波探测器1以及发送接收部3利用超声波对被检体内的剖面进行扫描，图像生成部5生成二维地表示剖面中的组织的形状的B模式图像数据（断层像数据）。另外，超声波探测器1以及发送接收部3也可以通过利用超声波对三维区域进行扫描来取得体数据。在该情况下，图像生成部5也可以通过对体数据实施体绘制，生成立体地表示组织的形状的三维图像数据。或者，图像生成部5也可以通过对体数据实施MPR（Multi Planar Reconstruction，多平面重建）处理，来生成任意的剖面中的图像数据（MPR图像数据）。
该实施方式的超声波诊断装置也可以具备未图示的图像存储部。图像存储部存储通过该实施方式的超声波诊断装置得到的数据。例如，图像存储部存储从发送接收部3输出的回波信号。另外，图像存储部也可以存储从信号处理部4输出的超声波光栅数据。另外，图像存储部也可以存储从图像生成部5输出的断层像数据等超声波图像数据。
（合成部6）
合成部6通过合成多个超声波图像数据，生成合成图像数据。由合成部6执行的图像数据合成是通过公知的手法进行的。例如，通过对多个超声波图像数据分别乘以与取得了该超声波图像数据的深度对应的权重并对这些图像进行加法平均，能够生成合成图像数据。
合成部6将合成图像数据输出到显示控制部7。
（显示控制部7）
显示控制部7从合成部6接收合成图像数据，使基于合成图像数据的合成图像显示于显示部81。
（用户接口8）
用户接口（UI）8具有显示部81和操作部82。显示部81由CRT、液晶显示器等监视器构成。操作部82也可以由键盘、鼠标等输入装置构成。
（控制部9）
控制部9控制超声波诊断装置100的各部的动作。例如，控制部9对发送接收部3发送延时信号，控制超声波的发送接收。
另外，图像生成部5、合成部6、以及显示控制部7各自的功能也可以通过程序执行。作为一个例子，图像生成部4、合成部6、以及显示控制部7分别也可以通过CPU、GPU、或者ASIC等未图示的处理装置、和ROM、RAM或者HDD等未图示的存储装置构成。在存储装置中，存储有用于执行图像生成部5的功能的图像生成程序、用于执行合成部6的功能的合成程序、以及用于执行显示控制部7的功能的显示处理程序。通过CPU等处理装置执行存储部中存储的各程序，执行各部分的功能。
<振动元件部件的结构>
使用图2以及图3来详述实施方式中共通的振动元件部件10的结构。图2是振动元件部件10的立体图。图3是振动元件部件10的X-Z剖面的放大图。另外，在图3中振动元件部件10的一部分被省略。
如图2所示，振动元件部件10构成为包括底座11以及多个振动元件群L。
底座11通过石英（SiO2）基板、硅（Si）基板等能够在半导体工艺中使用的材料形成。在底座11的上表面，排列多个振动元件群L。在实施方式中，阵列状地配置有列状地形成的7个振动元件群L1～L7，但振动元件群L的数量不限于此。在实施方式中，将振动元件部件10的扫描方向设为X方向，将沿着底座11的上表面与扫描方向垂直的方向（“立面（elevation）方向”）设为Y方向，将底座11的厚度方向设为Z方向。
如图2以及图3所示，多个振动元件群L分别构成为包括基部12、子振动元件群T。在实施方式中，振动元件群L分别构成为包括3个子振动元件群T1～T3。另外，子振动元件群T的个数不限于3个（一般，能够从第1设置至第n子振动元件群（n≥2））。
基部12在底座11的上表面列状地设置，具有配置子振动元件群T的面13。在实施方式中，基部12以梯形的凸形状形成。另外，在实施方式中，面13与子振动元件群T的数量配合而形成3个（面13a、13b、13c）。在面13a中配置有子振动元件群T1、在面13b中配置有子振动元件群T2、在面13c中配置有子振动元件群T3。
子振动元件群T分别具有多个振动元件t。在实施方式中，多个振动元件t在立面方向（Y方向）上排列成一列。另外，在实施方式中，将子振动元件群T1中包含的振动元件设为t1、将子振动元件群T2中包含的振动元件设为t2、将子振动元件群T3中包含的振动元件设为t3。
振动元件t接收来自发送部31的信号并从放射面发送超声波。另外，振动元件t接收来自被检体的回波信号并发送到接收部32。在基部12中配置有多个子振动元件群T的状态下，各子振动元件群T的振动元件t的放射面是针对每个子振动元件群T分别朝向不同的方向配置的。即，在实施方式中，振动元件t1、t2、t3的放射面是分别朝向不同的方向配置的。另外，在实施方式中，在多个振动元件群L中，各振动元件t的放射面是朝向相同的方向配置的（例如振动元件群L1的振动元件t1的放射面和振动元件群L2的振动元件t1的放射面是朝向相同的方向配置的）。
在振动元件t中，能够使用压电体、MUT（MicromachiningUltrasound Transducer，微加工超声换能器）元件。在MUT元件中，包括cMUT（Capacitive Micromachining Ultrasound Transducer：电容式微加工超声换能器）、pMUT（Piezoelectric MicromachiningUltrasound Transducer：压电式微加工超声换能器）。
在实施方式中，在基部12之间设置有槽部14。通过设置槽部14，能够使各基部12中配置的子振动元件群T声学上分离。
<振动元件部件的变形例>
振动元件部件10的结构不限于图2。图4是振动元件部件10′的立体图。图5是振动元件部件10″的X-Z剖面的放大图。
例如，也可以如图4所示，在矩阵状地配置的圆柱状的基部12′上排列了多个振动元件群L′（在图4中16个）的结构。在该情况下，在圆柱的上表面13d和侧面13e配置有子振动元件群T′（T1′和T2′）。
或者，也可以如图5所示，基部12″被分割为3个，并分别配置子振动元件群T1″～T3″的结构。
这样，基部12是能够配置多个子振动元件群T的结构即可。更具体而言，基部12是针对每个子振动元件群T而朝向不同的方向配置振动元件t的放射面那样的结构即可。因此，基部12不限于凸形状而也可以是凹形状。另外，基部12也可以与底座11一体地成形。
[第1实施方式]
接下来，参照图6至图8，说明第1实施方式的超声波诊断装置。图6是示出用于说明本实施方式的超声波诊断装置的概略的框图。另外，在图6中，仅示出了1个振动元件群L。另外，省略了一部分的结构。图8是示出超声波诊断装置的动作的流程图。
<超声波探测器的结构>
在本实施方式中，在超声波探测器1内设置有多个振动元件群L（例如96个）、与多个振动元件群L相等的数量的信号线SL、与1个振动元件群L中包含的子振动元件群T对应的子信号线sl、与多个振动元件群L相等的数量的连接部C、开关控制部91。另外，在图6中，仅示出1个振动元件群L、1个信号线SL、1个连接部C以及子信号线sl1～sl3。
信号线SL的一端与主体部2内的发送接收部3（发送部31以及接收部32）连接，另一端能够经由连接部C与子信号线sl1～sl3中的至少一个连接。另外，信号线SL通过线缆（未图示）内与发送接收部3连接。
子信号线sl1～sl3设置为一端可与信号线SL的另一端连接、另一端与子振动元件群T1～T3分别连接。另外，一般地，子信号线sl与子振动元件群T的数量配合而从第1子信号线sl1设置至第n子信号线sln（n≥2）。
连接部C用于根据来自主体部2等外部的驱动信号，选择性地驱动多个子振动元件群T中的、规定的子振动元件群。具体而言，连接部C构成为包括与子信号线sl相等的数量的开关c。在本实施方式中，设置有与子信号线sl1～sl3分别对应的开关c1～c3这3个。开关c切换针对信号线SL的子信号线sl的连接和非连接。另外，连接部C针对多个振动元件群L设置至少一个即可。本实施方式中的连接部C是“选择单元”的一个例子。另外，本实施方式中的开关c1～c3是“第1切换单元”的一个例子。
开关控制部91控制连接部C的动作。具体而言，开关控制部91进行开关c各自的切换。例如，如果从控制部9发送了仅使子振动元件T1驱动那样的延时信号，则开关控制部91根据延时信息使开关c1动作，使信号线SL和子信号线sl1连结。在该状态下，子振动元件群T1能够接收来自发送部31（第1脉冲发生器31a）的发送信号（驱动信号），发送超声波。另外，开关控制部91控制动作的开关c不限于1个。还能够设为一个开关控制部91使多个开关c（例如c1和c2）同时动作。其结果，能够使多个子振动元件群（例如T1和T2）同时驱动。本实施方式中的开关控制部91是“选择控制单元”的一个例子。
开关控制部91针对多个振动元件群L设置至少一个即可。另外，在针对多个振动元件群L的每一个设置有开关控制部91的情况下，能够针对振动元件群L分别进行不同的控制。例如，能够在振动元件群L1中使开关c1动作，以仅使子振动元件群T1驱动，在振动元件群L2中使开关c3动作，以仅使子振动元件群T3驱动。
<发送部的结构>
在本实施方式中的发送部31中，作为脉冲发生器，构成为包括第1脉冲发生器31a、第2脉冲发生器31b以及第3脉冲发生器31c。各脉冲发生器发生不同的脉冲。
根据来自控制部9的延时信号，从第1脉冲发生器31a、第2脉冲发生器31b以及第3脉冲发生器31c选择一个脉冲发生器。所选择的脉冲发生器生成驱动信号，经由信号线SL以及子信号线sl对子振动元件群T的振动元件t供给驱动信号。
<接收部的结构>
在本实施方式中的接收部32中，作为增益电路，构成为包括第1增益部32a、第2增益部32b以及第3增益部32c。各增益部对回波信号乘以不同的增益。
根据来自控制部9的延时信号，从第1增益部32a、第2增益部32b以及第3增益部32c选择一个增益部。所选择的增益部对由振动元件t接收的回波信号乘以规定的增益而送到信号处理部4等后处理部。
<控制部的结构>
本实施方式中的控制部9构成为包括计算部92。
计算部92计算发送通过操作部82等输入的超声波的方向相对基准方向偏移了多少。基准方向是指，相对振动元件群L中的超声波的发送方向任意地设定的方向。
控制部9根据计算部92的计算结果决定要驱动的子振动元件群T，将基于此的延时信息（用于开关控制的信息）发送到开关控制部91。另外，关于由计算部92以及控制部9执行的处理，能够针对每个振动元件群L进行。即，控制部9能够针对振动元件群L分别发送不同的延时信号。
使用图7，具体说明计算部92以及控制部9的处理的一个例子。图7是从侧面（Y方向）观察了1个振动元件群L时的X-Z剖面图。此处，将发送超声波的方向设为“S”，将基准方向设为“P”。另外，将相对基准方向的角度设为“θ”。进而，将从一个振动元件群L中的各振动元件t发送的超声波波束之间的角度设为“γ”。
首先，计算部92计算超声波的发送方向S相对基准方向P的角度θ。控制部9根据角度θ与角度γ的关系，决定要驱动的振动元件t（子振动元件群T）。角度γ和角度θ的关系通过例如表1所示那样的表格预先确定。
[表1]
驱动的振动元件
θ>γ 振动元件t1
γ>θ>-γ 振动元件t2
-γ>θ 振动元件t3
<动作>
接下来，参照图8，说明本实施方式的超声波诊断装置100的动作。另外，设为基准方向P预先确定。
根据超声波波束的扫描模式，控制部9决定发送超声波的方向S（S10）。
计算部92计算在S10中决定的发送超声波的方向S相对基准方向P偏移了多少（角度θ）（S11）。
控制部9根据S11中的计算结果依据表格数据等决定要驱动的振动元件t（S12）。此处，设为振动元件t1已被决定。
控制部9对开关控制部91以及发送接收部3发送基于在S12中得到的决定结果的延时信号以及延时信息。开关控制部91根据延时信息使开关c1驱动，使信号线SL和子信号线sl1连接（S13）。
发送接收部3的发送部31根据延时信号使第1脉冲发生器31a驱动，将驱动信号发送到振动元件t1。根据驱动信号，振动元件t1对被检体发送超声波（S14）。
发送接收部3的接收部32根据延时信号使第1增益部32a驱动，对回波信号乘以规定的增益而接收（S15）。
在S15中乘上了增益的回波信号被送到信号处理部4等（在图6中省略了记载），在进行了规定的处理之后（S16），通过合成部6得到图像数据（S17）。显示部81显示基于在S17中得到的图像数据的图像。
<作用/效果>
说明本实施方式的作用以及效果。
本实施方式的超声波探测器1具有排列了多个振动元件群L（例如L1～L96）的振动元件部件10。多个振动元件群L的各个具有第1至第n子振动元件群T（T1～Tn）。第1至第n子振动元件群T（T1～Tn）中包含的振动元件t（t1～tn）的放射面是针对每个子振动元件群T（T1～Tn）朝向不同的方向配置的。另外，超声波探测器1具有选择单元（连接部C）。选择单元（连接部C）是为了根据来自外部的驱动信号，选择性地驱动第1至第n子振动元件群T（T1～Tn）中的、规定的子振动元件群T而设置的。
另外，本实施方式的超声波诊断装置100构成为包括超声波探测器1、发送接收单元（发送接收部3）、以及选择控制单元（开关控制部91）。超声波探测器1具有排列了多个振动元件群L（例如L1～L96）的振动元件部件10。多个振动元件群L的各个具有第1至第n子振动元件群T（T1～Tn）。第1至第n子振动元件群T（T1～Tn）中包含的振动元件t（t1～tn）的放射面是针对每个子振动元件群T（T1～Tn）分别朝向不同的方向配置的。另外，超声波探测器1具有选择单元（连接部C）。选择单元（连接部C）是为了根据驱动信号，选择性地驱动第1至第n子振动元件群T（T1～Tn）中的、规定的子振动元件群T而设置的。发送接收单元（发送接收部3）通过对第1至第n子振动元件群T（T1～Tn）中包含的振动元件t（t1～tn）发送所述驱动信号而使其进行超声波的发送接收。选择控制单元（开关控制部91）控制选择单元（连接部C）的动作。
通过这样构成，能够针对多个振动元件群L的每一个仅使希望发送接收超声波的方向的振动元件驱动，所以不易形成栅瓣。因此，能够降低在超声波诊断图像中产生的虚像的发生程度。
另外，本实施方式的超声波探测器1具有信号线SL、和第1至第n子信号线sl。关于信号线SL，设置有与多个振动元件群L（例如L1～L96）相等的数量，一端与装置主体连接。第1至第n子信号线sl（sl1～sln）设置为一端可与信号线SL的另一端连接，且另一端与第1至第n子振动元件群T（T1～Tn）分别连接。另外，选择单元（连接部C）具有与第1至第n子信号线sl（sl1～sln）相等的数量的第1切换单元（开关c）。第1切换单元（开关c）切换针对信号线L的第1至第n子信号线sl（sl1～sln）的连接和非连接。而且，选择单元（连接部C）通过第1切换单元（开关c）各自的切换，根据来自外部的驱动信号选择要驱动的子振动元件群T（T1～Tn）。
另外，本实施方式的超声波诊断装置100中的超声波探测器1具有信号线SL和第1至第n子信号线sl。关于信号线SL，设置有与多个振动元件群L（例如L1～L96）相等的数量，一端与装置主体连接。第1至第n子信号线sl（sl1～sln）被设置为一端可与信号线SL的另一端连接，另一端与第1至第n子振动元件群T（T1～Tn）分别连接。另外，选择单元（连接部C）具有与第1至第n子信号线sl（sl1～sln）相等的数量的第1切换单元（开关c）。第1切换单元（开关c）切换针对信号线L的第1至第n子信号线sl（sl1～sln）的连接和非连接。另外，选择控制单元（开关控制部91）通过分别切换第1切换单元（开关c），根据来自发送接收单元（发送接收部3）的驱动信号选择要驱动的子振动元件群T（T1～Tn）。
通过这样构成，能够针对多个振动元件群L的每一个仅使希望发送接收超声波的方向的振动元件驱动，所以不易形成栅瓣。因此，能够降低在超声波诊断图像中产生的虚像的发生程度。另外，通过设置第1切换单元以及第1至第n子信号线sl，信号线SL针对每个振动元件群L设置一根就足够了。因此，即使在为了得到高的空间分辨率而增加了振动元件t的数量的情况下，信号线SL的数量也不会变化，所以线缆不会变粗。
[第2实施方式]
接下来，参照图9以及图10，说明第2实施方式的超声波诊断装置。图9是示出用于说明本实施方式的超声波诊断装置的概略的框图。另外，在图9中，仅示出了1个振动元件群L。另外，省略了一部分的结构。图10是示出超声波诊断装置的动作的流程图。关于与第1实施方式同样的结构，省略详细的说明。
<超声波探测器的结构>
在本实施方式中，在超声波探测器1内，设置有多个振动元件群L（例如96个）、与多个振动元件群L相等的数量的信号线SL′、与1个振动元件群L中包含的子振动元件群T对应的子信号线sl′、与多个振动元件群L相等的数量的连接部C′、开关控制部91。另外，在图9中，仅示出1个振动元件群L、1个信号线SL′、1个连接部C′以及子信号线sl′1～sl′3。另外，在本实施方式中使用的振动元件t是MUT元件。
信号线SL′的一端与主体部2内的发送接收部3（发送部31以及接收部32）连接，另一端与子信号线sl′1～sl′3连接。另外，信号线SL′通过线缆（未图示）内而与发送接收部3连接。
子信号线sl′1～sl′3的一端与信号线SL′的另一端连接，另一端与子振动元件群T1～T3分别连接。另外，一般地，子信号线sl′与子振动元件群T的数量配合而设置为第1子信号线sl′1至第n子信号线sl′n（n≥2）。
连接部C′用于根据来自主体部2等外部的驱动信号，选择性地驱动多个子振动元件群T中的、规定的子振动元件群。具体而言，连接部C′构成为包括与子信号线sl′相等的数量的开关c。在本实施方式中，设置有与子信号线sl′1～sl′3分别对应的开关c′1～c′3这3个。开关c′是为了将来自偏置电源15（后述）的偏置电压选择性地施加到第1至第n子振动元件群而设置的。另外，连接部C′相对多个振动元件群L设置至少一个即可。本实施方式中的连接部C′是“选择单元”的一个例子。另外，本实施方式中的开关c′1～c′3是“第2切换单元”的一个例子。
开关控制部91控制连接部C′的动作。具体而言，开关控制部91进行开关c′各自的切换。例如，如果从控制部9发送了仅使子振动元件T1驱动那样的延时信号，则开关控制部91根据延时信息使开关c′1动作，使偏置电源15（后述）和子信号线sl′1连结。在该状态下，偏置电源15经由子信号线sl′1将偏置电压施加到子振动元件群T1。由此，仅子振动元件群T1能够接收来自发送部31（第1脉冲发生器31a）的发送信号（驱动信号），发送超声波。另外，开关控制部91控制动作的开关c′不限于1个。还能够设为一个开关控制部91使多个开关c′（例如c′1和c′2）同时动作。其结果，能够使多个子振动元件群（例如T1和T2）同时驱动。本实施方式中的开关控制部91是“选择控制单元”的一个例子。
开关控制部91针对多个振动元件群L设置至少一个即可。在该情况下，属于振动元件群L（例如L1～L96）的各个的子振动元件群T（例如T1）被共通连接。另外，在针对多个振动元件群L的每一个设置有开关控制部91的情况下，能够针对振动元件群L分别进行不同的控制。例如，能够在振动元件群L1中使开关c′1动作，以仅使子振动元件群T1驱动，在振动元件群L2中使开关c′3动作，以仅使子振动元件群T3驱动。
<主体部的结构>
在本实施方式中，在主体部2内设置有偏置电源15。偏置电源15根据来自控制部9的延时信号，发生经由连接部C′对子振动元件群T（振动元件t）施加的偏置电压。
<动作>
接下来，参照图10，说明本实施方式的超声波诊断装置100的动作。另外，设为基准方向P被预先确定。
根据超声波波束的扫描模式，控制部9决定发送超声波的方向S（S20）。
计算部92计算在S20中决定的发送超声波的方向S相对基准方向P偏移了多少（角度θ）（S21）。
控制部9根据S21中的计算结果依据表格数据等决定要驱动的振动元件t（S22）。此处，设为振动元件t1已被决定。
控制部9对偏置电源15、开关控制部91以及发送接收部3发送基于在S22中决定的决定结果的延时信号以及延时信息。开关控制部91根据延时信息使开关c′1驱动，使偏置电源15和子信号线sl′1连接（S23）。其结果，经由子信号线sl′1对振动元件t1施加偏置电压，振动元件t1能够动作（S24）。
发送接收部3的发送部31根据延时信号使第1脉冲发生器31a驱动，将驱动信号发送到振动元件t1。根据驱动信号，振动元件t1对被检体发送超声波（S25）。
发送接收部3的接收部32根据延时信号使第1增益部32a驱动，对回波信号乘以规定的增益而接收（S26）。
在S15中乘以了增益的回波信号被送到信号处理部4等（在图9中省略了记载），在进行了规定的处理之后（S27），通过合成部6得到图像数据（S28）。显示部81显示基于在S28中得到的图像数据的图像。
<作用/效果>
说明本实施方式的作用以及效果。
本实施方式的超声波探测器1中包含的振动元件t是MUT元件。选择单元（连接部C′）具有与第1至第n子振动元件群T（T1～Tn）相等的数量的第2切换单元（开关c′）。第2切换单元（开关c′）将来自偏置电源15的偏置电压选择性地施加给第1至第n子振动元件群T（T1～Tn）。而且，选择单元（连接部C′）通过第2切换单元（开关c′）各自的切换，根据来自外部的驱动信号选择要驱动的子振动元件群T（T1～Tn）。
另外，本实施方式的超声波诊断装置100中包含的振动元件t是MUT元件。选择单元（连接部C′）具有与第1至第n子振动元件群T（T1～Tn）相等的数量的第2切换单元（开关c′）。第2切换单元（开关c′）将来自偏置电源15的偏置电压选择性地施加给第1至第n子振动元件群T（T1～Tn）。选择控制单元（开关控制部91）通过分别切换第2切换单元（开关c′），根据来自发送接收单元（发送接收部3）的驱动信号选择要驱动的子振动元件群T（T1～Tn）。
通过这样选择对振动元件施加的偏置电压，能够针对多个振动元件群L的每一个仅使希望发送接收超声波的方向的振动元件驱动，所以不易形成栅瓣。因此，能够降低在超声波诊断图像中产生的虚像的发生程度。另外，通过设置第2切换单元以及第1至第n子信号线sl′，信号线SL′针对振动元件群L设置一根就足够了。因此，即使在增加了振动元件t的数量的情况下，信号线SL′的数量也不会变化，所以线缆不会变粗。
[第3实施方式]
接下来，参照图11以及图12，说明第3实施方式的超声波诊断装置。图11是示出用于说明本实施方式的超声波诊断装置的概略的框图。另外，在图11中，仅示出了1个振动元件群L。另外，省略了一部分的结构。图12是示出超声波诊断装置的动作的流程图。关于与第1实施方式以及第2实施方式同样的结构，省略详细的说明。
<超声波探测器的结构>
在本实施方式中，在超声波探测器1内，设置有多个振动元件群L（例如96个）、与各振动元件群L中包含的子振动元件群T相等的数量的信号线SL″。另外，在图11中，仅示出1个振动元件群L（子振动元件群T1～T3）、3个信号线SL″1～SL″3。
信号线SL″的一端与子振动元件群T连接，另一端可经由在主体部2内设置的连接部C″（后述）而与发送接收部3（发送部31、接收部32）连接。
<主体部的结构>
在本实施方式中，在主体部2内，设置有连接部C″。连接部C″根据来自发送部31的驱动信号，在选择性地驱动多个子振动元件群T中的、规定的子振动元件群的情况下与发送部31连接。另外，连接部C″在接收由子振动元件群T（振动元件t）所取得的回波信号的情况下与接收部32连接。具体而言，连接部C″构成为包括与信号线SL″相等的数量的开关c″。在本实施方式中，设置有与信号线SL″1～SL″3分别对应的开关c″1～c″3这3个。开关c″是为了切换信号线SL″和发送部31以及接收部32的连接而设置的。本实施方式中的连接部C″是“选择单元”的一个例子。
在本实施方式中，控制部9构成为包括定时控制部93。
定时控制部93控制切换信号线SL″和发送部31以及接收部32的连接的定时。例如，定时控制部93根据延时信号对开关控制部91发送延时信息，以使得连接信号线SL″1和发送部31（第1脉冲发生器31a）。另外，如果检测到从发送部31发送了驱动信号，则定时控制部93对开关控制部91发送延时信息，以使得连接信号线SL″1和接收部32（第1增益部32a）。开关控制部91根据来自定时控制部93的延时信息，进行连接部C″（开关c″）的动作的控制。
<动作>
接下来，参照图12，说明本实施方式的超声波诊断装置100的动作。另外，设为基准方向P已被预先确定。
根据超声波波束的扫描模式，控制部9决定发送超声波的方向S（S30）。
计算部92计算在S30中决定的发送超声波的方向S相对基准方向P偏移了多少（角度θ）（S31）。
控制部9根据S31中的计算结果依据表格数据等决定要驱动的振动元件t（S32）。此处，设为振动元件t1已被决定。
控制部9对定时控制部93、发送部31以及接收部32发送基于在S32中决定的决定结果的延时信号。定时控制部93根据延时信号对开关控制部91发送延时信息，以使得振动元件t1连接的信号线SL″1和发送部31内的第1脉冲发生器31a连接的方式。开关控制部91根据延时信息使开关c″1驱动，将信号线SL″1和第1脉冲发生器31a连接（S33）。
发送部31根据延时信号使第1脉冲发生器31a驱动，将驱动信号发送到振动元件t1。根据驱动信号，振动元件t1对被检体发送超声波（S34）。
之后，如果探测到从第1脉冲发生器31a发送了驱动信号，则定时控制部93对开关控制部91发送连接信号，以使得连接信号线SL″和第1增益部32a。开关控制部91根据连接信号切换开关c″1，将信号线SL″1和第1增益部32a连接（S35）。
发送接收部3的接收部32根据延时信号使第1增益部32a驱动，对回波信号乘以规定的增益而接收（S36）。
在S36中乘以了增益的回波信号被送到信号处理部4等（在图11中省略了记载），在进行了规定的处理之后（S37），通过合成部6得到图像数据（S38）。显示部81显示基于在S38中得到的图像数据的图像。
<作用/效果>
说明本实施方式的作用以及效果。
本实施方式的超声波诊断装置100具有超声波探测器1、发送单元（发送部31）、接收单元（接收部32）、选择单元（连接部C″）、定时控制单元（定时控制部93）、以及选择控制单元（开关控制部91）。超声波探测器1具有排列了多个振动元件群L（例如L1～L96）的振动元件部件。多个振动元件群L（例如L1～L96）的各个具有第1至第n子振动元件群T（T1～Tn），第1至第n子振动元件群T（T1～Tn）中包含的振动元件t的放射面是针对每个子振动元件群T朝向不同的方向配置的。发送单元（发送部31）通过对第1至第n子振动元件群T中包含的振动元件t发送驱动信号而使其进行超声波的发送。接收单元（接收部32）接收基于所发送的超声波的回波信号。选择单元（连接部C″）根据驱动信号，在选择性地驱动第1至第n子振动元件群T（T1～Tn）中的、规定的子振动元件群T的情况下，与发送单元（发送部31）连接，在接收回波信号的情况下，与接收单元（接收部32）连接。定时控制单元（定时控制部93）控制切换选择单元（连接部C″）和发送单元（发送部31）以及接收单元（接收部32）的连接的定时。选择控制单元（开关控制部91）根据来自定时控制单元（定时控制部93）的信号，控制选择单元（连接部C″）的动作。
通过这样构成，能够针对多个振动元件群L的每一个仅使希望发送接收超声波的方向的振动元件驱动，所以不易形成栅瓣。因此，能够降低在超声波诊断图像中产生的虚像的发生程度。
[实施例]
接下来，参照图13A至图16B，说明上述实施方式的具体的实施例以及比较例。
<比较例>
比较例是在基部β上配置有振动元件α的结构。图13A是示出从振动元件α发送的超声波的指向性的图。另外，图13A示出从X-Z方向观察了振动元件α的情况的指向性。
图13B是在图13A的结构中，发送超声波的角度与超声波的压力（声压）的关系的曲线图。另外，曲线图的纵轴表示超声波的压力（声压）。曲线图的横轴表示发送超声波的角度。此处，将横轴的中心（Z方向）设为角度0°，将+X方向设为角度为＋、将-X方向设为角度为－。
如图13A所示，为了通过一个振动元件而在宽范围内发生超声波，需要将振动元件α的指向性确保得较宽。因此，如图13B所示，即使发送超声波的角度变大（变小），仍以某种程度的高的压力（声压）发送超声波。
但是，在这样的情况下，有时在与希望发生超声波的方向不同的方向上形成栅瓣。从而由该栅瓣而产生在超声波诊断图像上形成虚像这样的问题。
<实施例>
图14A、图15A以及图16A是示出从基部12上设置的振动元件t（t1～t3）发送的超声波的指向性的图。此处，示出从X-Z方向观察了振动元件t的情况的指向性。另外，在图14A、图15A以及图16A中，仅记载了要驱动的振动元件t。
图14B、图15B以及图16B是示出在图14A、图15A以及图16A的结构中，发送超声波的角度与超声波的压力（声压）的关系的曲线图。另外，曲线图的纵轴表示超声波的压力（声压）。曲线图的横轴表示发送超声波的角度。此处，将横轴的中心（Z方向）设为角度0°，将+X方向设为角度为＋、将-X方向设为角度为－。
如图14A以及图14B所示，在使振动元件t2驱动了的情况下，对振动元件t2的放射面朝向的方向（角度0°方向）发送的超声波的压力（声压）变高。另外，相比于比较例，振动元件t2的尺寸更小，所以振动元件t2产生的声压的指向性变宽。但是，驱动振动元件t2而形成的波束方向是大致Z方向（基准方向P）的附近，所以不易形成光栅。
可知即使如图15A那样，使振动元件t1以及振动元件t2驱动了的情况下，对振动元件t1以及振动元件t2的放射面朝向的方向发送的超声波的压力（声压）也比其他方向高（参照图15B）。可知即使在如图16A那样仅使振动元件t1驱动了的情况下，也同样地，对振动元件t1的放射面朝向的方向发送的超声波的压力（声压）比其他方向高（参照图16B）。因此，不易在与希望发生超声波的方向不同的方向上形成栅瓣。
虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式仅为例示，而不意图限定发明的范围。这些实施方式能够通过其他各种方式实施，能够在不脱离发明的要意思的范围内，进行各种省略、置换、变更。这些实施方式、其变形包含于发明的范围、要旨中，而且包含于权利要求书记载的发明和其均等的范围中。

Claims (19)

1.一种超声波探测器，具有排列了多个振动元件群的振动元件部件，其特征在于，
所述多个振动元件群的各个具有第1至第n子振动元件群，
所述第1至第n子振动元件群中包含的振动元件的放射面是针对每个所述子振动元件群朝向不同的方向而配置的，
所述超声波探测器具有选择单元，用于根据来自外部的驱动信号，选择性地驱动所述第1至第n子振动元件群中的、规定的所述子振动元件群。
2.根据权利要求1所述的超声波探测器，其特征在于，具有：
多个信号线，设置有与所述多个振动元件群相等的数量，该多个信号线一端与装置主体连接；以及
第1至第n子信号线，一端设置为能够与所述信号线的另一端连接，另一端与所述第1至第n子振动元件群分别连接，
所述选择单元具有与所述第1至第n子信号线相等的数量的第1切换单元，该第1切换单元切换针对所述信号线的所述第1至第n子信号线的连接和非连接，
通过所述第1切换单元各自的切换，根据来自外部的驱动信号选择要驱动的所述子振动元件群。
3.根据权利要求1所述的超声波探测器，其特征在于，
所述振动元件是微加工超声换能器即MUT元件，
所述选择单元具有与所述第1至第n子振动元件群相等的数量的第2切换单元，该第2切换单元用于将来自偏置电源的偏置电压选择性地施加给所述第1至第n子振动元件群，
通过所述第2切换单元各自的切换，根据来自外部的驱动信号选择要驱动的所述子振动元件群。
4.根据权利要求1所述的超声波探测器，其特征在于，
所述多个振动元件群的各个具有配置所述第1至第n子振动元件群的凸状或者凹状的基部。
5.根据权利要求4所述的超声波探测器，其特征在于，
所述基部在所述振动元件部件上列状或者矩阵状地配置。
6.根据权利要求4所述的超声波探测器，其特征在于，
在所述振动元件部件中，在多个所述基部之间形成有槽部。
7.根据权利要求5所述的超声波探测器，其特征在于，
在所述振动元件部件中，在多个所述基部之间形成有槽部。
8.根据权利要求2所述的超声波探测器，其特征在于，
所述多个振动元件群的各个具有配置所述第1至第n子振动元件群的凸状或者凹状的基部。
9.根据权利要求8所述的超声波探测器，其特征在于，
所述基部在所述振动元件部件上列状或者矩阵状地配置。
10.根据权利要求8所述的超声波探测器，其特征在于，
在所述振动元件部件中，在多个所述基部之间形成有槽部。
11.根据权利要求9所述的超声波探测器，其特征在于，
在所述振动元件部件中，在多个所述基部之间形成有槽部。
12.根据权利要求3所述的超声波探测器，其特征在于，
所述多个振动元件群的各个具有配置所述第1至第n子振动元件群的凸状或者凹状的基部。
13.根据权利要求12所述的超声波探测器，其特征在于，
所述基部在所述振动元件部件上列状或者矩阵状地配置。
14.根据权利要求12所述的超声波探测器，其特征在于，
在所述振动元件部件中，在多个所述基部之间形成有槽部。
15.根据权利要求13所述的超声波探测器，其特征在于，
在所述振动元件部件中，在多个所述基部之间形成有槽部。
16.一种超声波诊断装置，其特征在于，具有：
超声波探测器，具有排列了多个振动元件群的振动元件部件，所述多个振动元件群的各个具有第1至第n子振动元件群，所述第1至第n子振动元件群中包含的振动元件的放射面是针对每个所述子振动元件群朝向不同的方向而配置的，该超声波探测器具有选择单元，用于根据驱动信号，选择性地驱动所述第1至第n子振动元件群中的、规定的所述子振动元件群；
发送接收单元，通过对所述第1至第n子振动元件群中包含的振动元件发送所述驱动信号而使之进行超声波的发送接收；以及
选择控制单元，控制所述选择单元的动作。
17.根据权利要求16所述的超声波诊断装置，其特征在于，
所述超声波探测器具有：
多个信号线，设置有与所述多个振动元件群相等的数量，该多个信号线的一端与装置主体连接；以及
第1至第n子信号线，一端设置为能够与所述信号线的另一端连接，另一端与所述第1至第n子振动元件群分别连接，
所述选择单元具有与所述第1至第n子信号线相等的数量的第1切换单元，该第1切换单元切换针对所述信号线的所述第1至第n子信号线的连接和非连接，
所述选择控制单元通过分别切换所述第1切换单元，根据来自所述发送接收单元的驱动信号选择要驱动的所述子振动元件群。
18.根据权利要求16所述的超声波诊断装置，其特征在于，
所述振动元件是微加工超声换能器即MUT元件，
所述选择单元具有与所述第1至第n子振动元件群相等的数量的第2切换单元，该第2切换单元用于将来自偏置电源的偏置电压选择性地施加给所述第1至第n子振动元件群，
所述选择控制单元通过分别切换所述第2切换单元，根据来自所述发送接收单元的驱动信号选择要驱动的所述子振动元件群。
19.一种超声波诊断装置，其特征在于，具有：
超声波探测器，具有排列了多个振动元件群的振动元件部件，所述多个振动元件群的各个具有第1至第n子振动元件群，所述第1至第n子振动元件群中包含的振动元件的放射面是针对每个所述子振动元件群朝向不同的方向而设置的；
发送单元，通过对所述第1至第n子振动元件群中包含的振动元件发送驱动信号而使之进行超声波的发送；
接收单元，接收基于所发送的所述超声波的回波信号；
选择单元，根据所述驱动信号，在选择性地驱动所述第1至第n子振动元件群中的、规定的所述子振动元件群的情况下，与所述发送单元连接，在接收所述回波信号的情况下与所述接收单元连接；
定时控制单元，控制在所述选择单元中切换与所述发送单元和所述接收单元的连接的定时；以及
选择控制单元，根据来自所述定时控制单元的信号，控制所述选择单元的动作。
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