JP2002291740A - 超音波探触子及び超音波診断装置 - Google Patents
超音波探触子及び超音波診断装置Info
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- JP2002291740A JP2002291740A JP2001102900A JP2001102900A JP2002291740A JP 2002291740 A JP2002291740 A JP 2002291740A JP 2001102900 A JP2001102900 A JP 2001102900A JP 2001102900 A JP2001102900 A JP 2001102900A JP 2002291740 A JP2002291740 A JP 2002291740A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超音波探触子において、簡易な構成で複数の
走査面を同時形成する。 【解決手段】 振動素子アレイ１０は、振動素子グルー
プ１２，１４によって構成される。各グループはエレベ
ーション方向にずれて形成されている。それぞれのグル
ープを独自に受信動作させれば、１送信あたり２受信を
実現でき、これによって２つの走査面を同時に形成でき
る。
走査面を同時形成する。 【解決手段】 振動素子アレイ１０は、振動素子グルー
プ１２，１４によって構成される。各グループはエレベ
ーション方向にずれて形成されている。それぞれのグル
ープを独自に受信動作させれば、１送信あたり２受信を
実現でき、これによって２つの走査面を同時に形成でき
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超音波探触子及び超
音波診断装置に関し、特に複数の受信ビームの同時形成
に関する。
音波診断装置に関し、特に複数の受信ビームの同時形成
に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】超音波三次元画像を形成す
るためには、超音波ビームを三次元走査する必要があ
る。具体的には、超音波ビームを電子走査して形成され
る走査面をそれと直交する方向に複数個形成する必要が
ある。この場合、二次元アレイ振動子が利用され、ある
いは、アレイ振動子の機械走査などが利用される。いず
れにしても、心臓などを三次元画像として表示する場
合、フレームレートを上げる必要があるが、現状では必
ずしも十分なフレームレートは得られていない。また、
この問題は、三次元画像形成以外においても同様に指摘
される。
るためには、超音波ビームを三次元走査する必要があ
る。具体的には、超音波ビームを電子走査して形成され
る走査面をそれと直交する方向に複数個形成する必要が
ある。この場合、二次元アレイ振動子が利用され、ある
いは、アレイ振動子の機械走査などが利用される。いず
れにしても、心臓などを三次元画像として表示する場
合、フレームレートを上げる必要があるが、現状では必
ずしも十分なフレームレートは得られていない。また、
この問題は、三次元画像形成以外においても同様に指摘
される。
【０００３】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、フレームレートを向上できる
超音波探触子及び超音波診断装置を提供することにあ
る。
ものであり、その目的は、フレームレートを向上できる
超音波探触子及び超音波診断装置を提供することにあ
る。
【０００４】本発明の他の目的は、アレイ振動子のアレ
イ方向と直交する方向に複数の走査面を同時形成できる
ようにすることにある。
イ方向と直交する方向に複数の走査面を同時形成できる
ようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ｎ個の振動素子グループからなる振動素
子アレイを含み、前記振動素子アレイにおいては、各振
動素子がアレイ方向に振動素子グループ順で繰り返し配
列され、かつ、アレイ方向と直交する直交方向に各振動
素子グループが相互にずれて配列されたことを特徴とす
る。
に、本発明は、ｎ個の振動素子グループからなる振動素
子アレイを含み、前記振動素子アレイにおいては、各振
動素子がアレイ方向に振動素子グループ順で繰り返し配
列され、かつ、アレイ方向と直交する直交方向に各振動
素子グループが相互にずれて配列されたことを特徴とす
る。
【０００６】上記構成によれば、複数の振動素子グルー
プが直交方向（エレベーション方向）に相互にずれて設
定されているため、例えば、それらの振動素子グループ
を同時に利用して複数の受信ビームを同時形成すれば、
１回の送信で複数の走査面を形成可能である。よって、
例えば１回の送受信で１個の走査面を形成する場合に比
べて、時間当たりのエコーデータ量を増加できあるいは
フレームレートを向上できる。
プが直交方向（エレベーション方向）に相互にずれて設
定されているため、例えば、それらの振動素子グループ
を同時に利用して複数の受信ビームを同時形成すれば、
１回の送信で複数の走査面を形成可能である。よって、
例えば１回の送受信で１個の走査面を形成する場合に比
べて、時間当たりのエコーデータ量を増加できあるいは
フレームレートを向上できる。
【０００７】望ましくは、前記各振動素子は圧電体と電
極とを含み、前記各振動素子の圧電体は互いに端部が揃
って整列され、前記各振動素子の電極は、振動素子グル
ープごとに前記直交方向にずれて形成される。この構成
によれば、振動素子アレイにおいて、各振動素子の圧電
体をエレベーション方向（直交方向）に揃えつつも、電
極の形態をエレベーション方向にずらすことによって、
結果として、エレベーション方向に互いにずれた複数の
振動素子グループを形成できる。
極とを含み、前記各振動素子の圧電体は互いに端部が揃
って整列され、前記各振動素子の電極は、振動素子グル
ープごとに前記直交方向にずれて形成される。この構成
によれば、振動素子アレイにおいて、各振動素子の圧電
体をエレベーション方向（直交方向）に揃えつつも、電
極の形態をエレベーション方向にずらすことによって、
結果として、エレベーション方向に互いにずれた複数の
振動素子グループを形成できる。
【０００８】また、望ましくは、前記各振動素子は圧電
体とその上面側に設けられた整合層とを含み、前記各振
動素子の圧電体は互いに両端部が揃って整列され、前記
各振動素子の整合層は、振動素子グループごとに前記直
交方向にずれて形成される。このような構成によって
も、整合層の位置をエレベーション方向に異ならせて複
数の振動素子グループを形成できる。
体とその上面側に設けられた整合層とを含み、前記各振
動素子の圧電体は互いに両端部が揃って整列され、前記
各振動素子の整合層は、振動素子グループごとに前記直
交方向にずれて形成される。このような構成によって
も、整合層の位置をエレベーション方向に異ならせて複
数の振動素子グループを形成できる。
【０００９】また、上記目的を達成するために、本発明
は、ｎ個の振動素子グループからなる振動素子アレイを
含む超音波探触子と、前記超音波探触子に接続された装
置本体と、を含み、前記振動素子アレイにおいては、各
振動素子がアレイ方向に振動素子グループ順で繰り返し
配列され、かつ、アレイ方向と直交する直交方向に各振
動素子グループが相互にずれて配列され、前記装置本体
は、送信ビームを形成する送信回路と、１つの送信ビー
ムに対して前記直交方向にｎ個の受信ビームを同時形成
する複数の受信回路と、を含むことを特徴とする。
は、ｎ個の振動素子グループからなる振動素子アレイを
含む超音波探触子と、前記超音波探触子に接続された装
置本体と、を含み、前記振動素子アレイにおいては、各
振動素子がアレイ方向に振動素子グループ順で繰り返し
配列され、かつ、アレイ方向と直交する直交方向に各振
動素子グループが相互にずれて配列され、前記装置本体
は、送信ビームを形成する送信回路と、１つの送信ビー
ムに対して前記直交方向にｎ個の受信ビームを同時形成
する複数の受信回路と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【００１１】図１には、本発明に係る超音波探触子の要
部構成が示されている。この超音波探触子は生体の表面
に当接して用いられあるいは体腔内に挿入して用いられ
るものである。
部構成が示されている。この超音波探触子は生体の表面
に当接して用いられあるいは体腔内に挿入して用いられ
るものである。
【００１２】図１において、振動素子アレイ１０は、図
１に示す実施形態において２つの振動素子グループ１
２，１４によって構成されている。各振動素子グループ
１２，１４は、アレイ方向に整列した複数の振動素子か
らなるものであって、各振動素子グループ１２，１４は
互いにアレイ方向と直交するエレベーション方向にずれ
て形成されている。ここで、そのずれ量Δｄは例えば１
〜２ｍｍである。
１に示す実施形態において２つの振動素子グループ１
２，１４によって構成されている。各振動素子グループ
１２，１４は、アレイ方向に整列した複数の振動素子か
らなるものであって、各振動素子グループ１２，１４は
互いにアレイ方向と直交するエレベーション方向にずれ
て形成されている。ここで、そのずれ量Δｄは例えば１
〜２ｍｍである。
【００１３】各振動素子グループ１２，１４において、
各振動素子は、圧電素子１６と、その上面側に設けられ
た第１整合層１８及び第２整合層２０とによって構成さ
れている。圧電素子１６の後方（下側）には各振動素子
に共通のバッキング層２２が設けられている。
各振動素子は、圧電素子１６と、その上面側に設けられ
た第１整合層１８及び第２整合層２０とによって構成さ
れている。圧電素子１６の後方（下側）には各振動素子
に共通のバッキング層２２が設けられている。
【００１４】図１においては、圧電素子１６の上面及び
下面に設けられている電極（シグナル電極，グランド電
極）及び信号リード、グランドリードが図示省略されて
いる。ちなみに、２つの振動素子グループ１２，１４の
エレベーション方向のずれに起因して、各振動子素子の
一方端部に隙間が生じるが、そのような隙間には例えば
接着剤などを充填するようにしてもよい。
下面に設けられている電極（シグナル電極，グランド電
極）及び信号リード、グランドリードが図示省略されて
いる。ちなみに、２つの振動素子グループ１２，１４の
エレベーション方向のずれに起因して、各振動子素子の
一方端部に隙間が生じるが、そのような隙間には例えば
接着剤などを充填するようにしてもよい。
【００１５】本実施形態において各振動素子のアレイ方
向の幅は例えば０．１ｍｍであり、各振動素子グループ
１２，１４における素子間のピッチは例えば０．３ｍｍ
である。また、各振動素子のエレベーション方向の幅は
例えば１０ｍｍである。図１に示されるように、各振動
素子間はアレイ方向において分離されており、具体的に
は各振動素子間に溝が形成されている。そのような溝に
は、音響的に隔絶することのできる接着剤などを充填し
てもよい。
向の幅は例えば０．１ｍｍであり、各振動素子グループ
１２，１４における素子間のピッチは例えば０．３ｍｍ
である。また、各振動素子のエレベーション方向の幅は
例えば１０ｍｍである。図１に示されるように、各振動
素子間はアレイ方向において分離されており、具体的に
は各振動素子間に溝が形成されている。そのような溝に
は、音響的に隔絶することのできる接着剤などを充填し
てもよい。
【００１６】図２（Ｂ）には図１に示した超音波探触子
のエレベーション方向における断面が模式的に示されて
いる。また図２（Ａ）には、超音波探触子によって形成
される送信ビーム１００及び２つの受信ビーム１０２，
１０４のエレベーション方向における相対振幅が示され
ている。
のエレベーション方向における断面が模式的に示されて
いる。また図２（Ａ）には、超音波探触子によって形成
される送信ビーム１００及び２つの受信ビーム１０２，
１０４のエレベーション方向における相対振幅が示され
ている。
【００１７】図２（Ｂ）に示されるように、第２整合層
２０の上面には従来同様の音響レンズ２４が設けられて
いる。上述したように２つの振動素子グループ１２，１
４は互いにエレベーション方向にずれて設定されてお
り、送信時にはそれらの２つの振動素子グループ１２，
１４が共に利用されて、図２（Ａ）に示すような送信音
圧分布１００が形成され、一方、受信時には、それぞれ
の振動素子グループ１２，１４が個別的に利用され、図
２（Ａ）に示すような２つの受信音圧分布１０２，１０
４が形成される。２つの振動素子グループのエレベーシ
ョン方向のシフト量に対応して、２つの受信音圧分布１
０２，１０４はそれぞれそのピークがエレベーション方
向に所定量だけずれており、このような音圧分布の関係
の下で２つの受信ビームを電子走査すれば、結果として
互いに平行な２つの走査面を形成可能である。但し、そ
れらを非平行にすることもできる。
２０の上面には従来同様の音響レンズ２４が設けられて
いる。上述したように２つの振動素子グループ１２，１
４は互いにエレベーション方向にずれて設定されてお
り、送信時にはそれらの２つの振動素子グループ１２，
１４が共に利用されて、図２（Ａ）に示すような送信音
圧分布１００が形成され、一方、受信時には、それぞれ
の振動素子グループ１２，１４が個別的に利用され、図
２（Ａ）に示すような２つの受信音圧分布１０２，１０
４が形成される。２つの振動素子グループのエレベーシ
ョン方向のシフト量に対応して、２つの受信音圧分布１
０２，１０４はそれぞれそのピークがエレベーション方
向に所定量だけずれており、このような音圧分布の関係
の下で２つの受信ビームを電子走査すれば、結果として
互いに平行な２つの走査面を形成可能である。但し、そ
れらを非平行にすることもできる。
【００１８】もちろん、図１及び図２に示した超音波探
触子はいわゆるリニアアレイ振動子を有するものである
が、本発明は電子セクタ走査が適用される場合やあるい
は他の電子走査方式が適用される場合にも適用可能であ
る。もちろん、コンベックス型の超音波探触子にも本発
明を適用することが可能である。
触子はいわゆるリニアアレイ振動子を有するものである
が、本発明は電子セクタ走査が適用される場合やあるい
は他の電子走査方式が適用される場合にも適用可能であ
る。もちろん、コンベックス型の超音波探触子にも本発
明を適用することが可能である。
【００１９】図３には、１送信２受信を実現するための
超音波診断装置の要部構成が示されている。送信ビーム
フォーマー３６は、振動素子アレイを構成する全ての振
動子を利用して送信ビームを形成するための送信回路で
ある。送信ビームフォーマー３６から各チャンネルごと
に出力される送信信号は振動素子グループ１２，１４の
両者に供給される。もちろん、電子リニア走査に従って
送受信開口をスキャニングする場合には、その送受信開
口内の振動素子のみに対して送信信号が供給されること
になり、一方、電子セクタ走査が適用される場合には、
全ての振動素子に対して送信信号が供給されることにな
る。
超音波診断装置の要部構成が示されている。送信ビーム
フォーマー３６は、振動素子アレイを構成する全ての振
動子を利用して送信ビームを形成するための送信回路で
ある。送信ビームフォーマー３６から各チャンネルごと
に出力される送信信号は振動素子グループ１２，１４の
両者に供給される。もちろん、電子リニア走査に従って
送受信開口をスキャニングする場合には、その送受信開
口内の振動素子のみに対して送信信号が供給されること
になり、一方、電子セクタ走査が適用される場合には、
全ての振動素子に対して送信信号が供給されることにな
る。
【００２０】図３に示されるように各振動素子には送受
信切替スイッチが設けられており、この送受信切替スイ
ッチ３０は送信時には各振動素子を送信ビームフォーマ
ー３６に接続し、一方、受信時には、振動素子グループ
１２を構成する各振動子については受信ビームフォーマ
ー３８を接続し、振動素子グループ１４を構成する振動
素子については受信ビームフォーマー３９を接続する。
ちなみに、それらの受信ビームフォーマー３８，４０の
前段には各チャンネルごとにプリアンプ３２が挿入され
ている。受信ビームフォーマー３８，３９は、それぞれ
受信信号に対する整相加算を実行し、これによって受信
ビームを電子的に形成する機能を有している。したがっ
て、それらの受信信号によって、２つの走査面を電子的
に同時形成することが可能となる。
信切替スイッチが設けられており、この送受信切替スイ
ッチ３０は送信時には各振動素子を送信ビームフォーマ
ー３６に接続し、一方、受信時には、振動素子グループ
１２を構成する各振動子については受信ビームフォーマ
ー３８を接続し、振動素子グループ１４を構成する振動
素子については受信ビームフォーマー３９を接続する。
ちなみに、それらの受信ビームフォーマー３８，４０の
前段には各チャンネルごとにプリアンプ３２が挿入され
ている。受信ビームフォーマー３８，３９は、それぞれ
受信信号に対する整相加算を実行し、これによって受信
ビームを電子的に形成する機能を有している。したがっ
て、それらの受信信号によって、２つの走査面を電子的
に同時形成することが可能となる。
【００２１】したがって、上記の構成によれば、例えば
振動素子アレイを機械走査して生体内の三次元領域内に
おいてエコーデータを取り込む場合に、従来よりも２倍
の取込速度を実現することが可能になる。また、三次元
画像形成に限らず、２つの走査面を同時に形成できるた
め、例えば互い違いにずれた２つの走査面を画面内に同
時に超音波画像として表示することなども可能である。
振動素子アレイを機械走査して生体内の三次元領域内に
おいてエコーデータを取り込む場合に、従来よりも２倍
の取込速度を実現することが可能になる。また、三次元
画像形成に限らず、２つの走査面を同時に形成できるた
め、例えば互い違いにずれた２つの走査面を画面内に同
時に超音波画像として表示することなども可能である。
【００２２】図１に示した実施形態においては、各振動
素子グループを構成する振動素子が互い違いにエレベー
ション方向にずれて配列されていたが、図４に示す実施
形態においては、そのような互い違いの配列が電極の形
態を工夫することによって実現されている。すなわち、
図４において、各圧電素子４０はグループを問わずエレ
ベーション方向の両端部が揃って整列されている。そし
て、各圧電素子ごとに設けられる電極４２と電極４４
は、図４に示されるように、互いに１つおきにエレベー
ション方向にずれて形成されている。これによって、圧
電素子４０における有効振動領域をエレベーション方向
にずらすことが実現され、結果として図１に示した実施
形態同様の作用効果を得ることが可能となる。
素子グループを構成する振動素子が互い違いにエレベー
ション方向にずれて配列されていたが、図４に示す実施
形態においては、そのような互い違いの配列が電極の形
態を工夫することによって実現されている。すなわち、
図４において、各圧電素子４０はグループを問わずエレ
ベーション方向の両端部が揃って整列されている。そし
て、各圧電素子ごとに設けられる電極４２と電極４４
は、図４に示されるように、互いに１つおきにエレベー
ション方向にずれて形成されている。これによって、圧
電素子４０における有効振動領域をエレベーション方向
にずらすことが実現され、結果として図１に示した実施
形態同様の作用効果を得ることが可能となる。
【００２３】ちなみに、図４に示すような互い違いの電
極パターンは、上面電極及び下面電極の両者に適用して
も上記同様の作用効果を得ることが可能である。
極パターンは、上面電極及び下面電極の両者に適用して
も上記同様の作用効果を得ることが可能である。
【００２４】なお、上述した各実施形態においては２つ
の振動子素子グループが形成されていたが、もちろん３
つあるいはそれ以上の振動素子グループを構成するよう
にしてもよい。ｎ個の振動素子グループを構成すれば、
基本的にｎ個の走査面を同時に形成できるという利点が
ある。また上述したように電子走査方式としては電子セ
クタ走査、電子リニア走査、コンベックス走査などの各
種の走査方式を適用でき、更に振動子の表面形態として
も平面、凹面、凸面などの各種の形態を採用できる。ま
た、各振動素子グループ間におけるエレベーション方向
のずれ量は、走査面間距離に相当するため、所望の走査
面間距離に応じて振動素子グループのずれ量を設定する
のが望ましい。
の振動子素子グループが形成されていたが、もちろん３
つあるいはそれ以上の振動素子グループを構成するよう
にしてもよい。ｎ個の振動素子グループを構成すれば、
基本的にｎ個の走査面を同時に形成できるという利点が
ある。また上述したように電子走査方式としては電子セ
クタ走査、電子リニア走査、コンベックス走査などの各
種の走査方式を適用でき、更に振動子の表面形態として
も平面、凹面、凸面などの各種の形態を採用できる。ま
た、各振動素子グループ間におけるエレベーション方向
のずれ量は、走査面間距離に相当するため、所望の走査
面間距離に応じて振動素子グループのずれ量を設定する
のが望ましい。
【００２５】ちなみに、図１に示した超音波探触子を三
次元データ取込用超音波探触子として利用する場合に
は、図１に示した振動子ユニットをエレベーション方向
に平行移動あるいは揺動移動させることになる。その場
合においては、モータなどを利用したメカニカルな機構
が利用される。
次元データ取込用超音波探触子として利用する場合に
は、図１に示した振動子ユニットをエレベーション方向
に平行移動あるいは揺動移動させることになる。その場
合においては、モータなどを利用したメカニカルな機構
が利用される。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡便な構成で複数の走査面を同時に形成でき、これによ
って例えばフレームレートの向上という効果を得られ
る。
簡便な構成で複数の走査面を同時に形成でき、これによ
って例えばフレームレートの向上という効果を得られ
る。
【図１】 本発明に係る超音波探触子の要部構成を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図２】 本発明に係る超音波探触子の断面及び音圧分
布を示す図である。
布を示す図である。
【図３】 本発明に係る超音波診断装置の要部構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図４】 他の実施形態に係る振動素子グループの形成
方法を説明するための図である。
方法を説明するための図である。
１０ 振動素子アレイ、１２，１４ 振動素子グルー
プ、１６ 圧電素子、１８ 第１整合層、２０ 第２整
合層、２２ バッキング層。
プ、１６ 圧電素子、１８ 第１整合層、２０ 第２整
合層、２２ バッキング層。
Claims (5)
- 【請求項１】 ｎ個の振動素子グループからなる振動素
子アレイを含み、 前記振動素子アレイにおいては、各振動素子がアレイ方
向に振動素子グループ順で繰り返し配列され、かつ、ア
レイ方向と直交する直交方向に各振動素子グループが相
互にずれて配列されたことを特徴とする超音波探触子。 - 【請求項２】 請求項１記載の超音波探触子において、 前記振動素子アレイでは、１つの送信ビームに対して、
前記直交方向にｎ個の受信ビームが同時形成されること
を特徴とする超音波探触子。 - 【請求項３】 請求項１記載の超音波探触子において、 前記各振動素子は圧電体と電極とを含み、前記各振動素
子の圧電体は互いに両端部が揃って整列され、 前記各振動素子の電極は、振動素子グループごとに前記
直交方向にずれて形成されたことを特徴とする超音波探
触子。 - 【請求項４】 請求項１記載の超音波探触子において、 前記各振動素子は圧電体とその上面側に設けられた整合
層とを含み、 前記各振動素子の圧電体は互いに両端部が揃って整列さ
れ、 前記各振動素子の整合層は、振動素子グループごとに前
記直交方向にずれて形成されたことを特徴とする超音波
探触子。 - 【請求項５】 ｎ個の振動素子グループからなる振動素
子アレイを含む超音波探触子と、 前記超音波探触子に接続された装置本体と、 を含み、 前記振動素子アレイにおいては、各振動素子がアレイ方
向に振動素子グループ順で繰り返し配列され、かつ、ア
レイ方向と直交する直交方向に各振動素子グループが相
互にずれて配列され、 前記装置本体は、送信ビームを形成する送信回路と、１
つの送信ビームに対して前記直交方向にｎ個の受信ビー
ムを同時形成する複数の受信回路と、を含むことを特徴
とする超音波診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001102900A JP4627605B2 (ja) | 2001-04-02 | 2001-04-02 | 超音波探触子及び超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001102900A JP4627605B2 (ja) | 2001-04-02 | 2001-04-02 | 超音波探触子及び超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002291740A true JP2002291740A (ja) | 2002-10-08 |
| JP4627605B2 JP4627605B2 (ja) | 2011-02-09 |
Family
ID=18956039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001102900A Expired - Fee Related JP4627605B2 (ja) | 2001-04-02 | 2001-04-02 | 超音波探触子及び超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4627605B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2006006460A1 (ja) * | 2004-07-08 | 2008-04-24 | 株式会社日立メディコ | 超音波撮像装置 |
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2001
- 2001-04-02 JP JP2001102900A patent/JP4627605B2/ja not_active Expired - Fee Related
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