JP2002360571A - Ultrasonic probe and ultrasonic device using it - Google Patents

Ultrasonic probe and ultrasonic device using it

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JP2002360571A
JP2002360571A JP2001172540A JP2001172540A JP2002360571A JP 2002360571 A JP2002360571 A JP 2002360571A JP 2001172540 A JP2001172540 A JP 2001172540A JP 2001172540 A JP2001172540 A JP 2001172540A JP 2002360571 A JP2002360571 A JP 2002360571A
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JP
Japan
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ultrasonic
ultrasonic probe
transducer
probe
transducer element
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Application number
JP2001172540A
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Japanese (ja)
Inventor
Takaya Osawa
孝也 大澤
Hidezo Sano
秀造 佐野
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic probe and an ultrasonic device capable of performing three-dimensional scanning by transmitting and receiving ultrasonic beams converged in an optional wave while reducing the size and weight of the probe and the device. SOLUTION: In the ultrasonic probe obtained by arraying a plurality of oscillation elements where electrodes are arranged in a two-dimensional direction on the side surface part of an oscillation element transmitting/receiving ultrasonic waves to collect ultrasonic signals, the electrodes are arrayed symmetrically with respect to a center line parallel to one direction of the two-dimensional array of the oscillation elements, and the oscillation elements are arrayed in the form of a projecting circular arc to the sending direction of ultrasonic concerning each of the one direction and another direction orthogonal thereto.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波探触子及び
それを用いた超音波装置に関し、特に、超音波を送受波
する探触子のS/N向上技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic probe and an ultrasonic apparatus using the same, and more particularly, to a technique for improving the S / N ratio of a probe that transmits and receives ultrasonic waves.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の超音波探触子で超音波ビームを送
受波して3次元走査を行い、3次元データを収集するに
は、例えば64×64個の振動子素子を2次元方向に配
列した超音波探触子を用い、その内の特定素子を超音波
の送波及び受波に用いて電子走査により3次元データを
収集するものがあった。
2. Description of the Related Art To collect three-dimensional data by transmitting and receiving an ultrasonic beam with a conventional ultrasonic probe and collecting three-dimensional data, for example, 64.times.64 transducer elements are arranged in two-dimensional directions. In some cases, three-dimensional data is collected by electronic scanning using an arrayed ultrasonic probe and using specific elements among them for transmitting and receiving ultrasonic waves.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。従来
の超音波探触子では、2次元配列の振動子素子の内特定
の素子だけを送波及び受波に用いて電子走査するため、
3次元データの収集パターンが一義的に決まってしま
い、任意パターンの3次元データを収集できないもので
あった。また、特定素子といっても500個位の振動子
素子が必要となり、各振動子素子毎に接続するケーブル
の本数が非常に多くなってしまうものであった。そし
て、超音波の送波及び受波に用いる振動子素子の増大に
対応して、装置本体の整相規模も大きくしなければなら
なかった。
SUMMARY OF THE INVENTION As a result of studying the above prior art, the present inventor has found the following problems. In the conventional ultrasonic probe, since only a specific element of the two-dimensional array of transducer elements is used for transmitting and receiving waves to perform electronic scanning,
The collection pattern of three-dimensional data is uniquely determined, and three-dimensional data of an arbitrary pattern cannot be collected. Further, even if it is a specific element, about 500 transducer elements are required, and the number of cables connected to each transducer element becomes extremely large. In addition, the phasing scale of the apparatus main body must be increased in response to the increase in the transducer elements used for transmitting and receiving ultrasonic waves.

【0004】また、従来の超音波探触子では、各振動子
素子が1次元配列の振動子素子と同様の構成となってい
たために、振動子素子を構成する圧電材料に超音波信号
を供給すると共に圧電材料で検出される受波信号を出力
する信号線が圧電材料すなわち振動子素子の側面部位に
配置される構成となっていた。この1次元配列の超音波
探触子では、その短軸方向長さがほぼ振動子素子の短軸
方向長さとなっており、その長さは振動子素子の長軸方
向長さの数倍から十数倍となっていた。このために、1
次元配列の振動子素子ではその側面部に配置される信号
線による送受波特性への影響を勘案する必要がなかった
が、2次元配列の振動子素子では短軸方向にも複数の振
動子素子を配列する必要があるので、各振動子素子の短
軸方向長さが小さくなり、信号線による影響を考慮する
必要があった。
Further, in the conventional ultrasonic probe, since each transducer element has the same configuration as the one-dimensionally arranged transducer element, an ultrasonic signal is supplied to the piezoelectric material constituting the transducer element. In addition, a signal line for outputting a received signal detected by the piezoelectric material is arranged on the side surface of the piezoelectric material, that is, the vibrator element. In this one-dimensional array of ultrasonic probes, the length in the short axis direction is substantially equal to the length in the short axis direction of the transducer element, and the length is several times the length in the long axis direction of the transducer element. It was more than a dozen times. For this, 1
In the case of a two-dimensionally arranged transducer element, it was not necessary to take into account the effect of the signal lines arranged on the side surfaces on the transmission and reception characteristics. Since the elements need to be arranged, the length of each transducer element in the minor axis direction is reduced, and it is necessary to consider the influence of the signal lines.

【0005】本発明の目的は、小型、軽量化を図りつつ
任意形状に収束した超音波ビームを送受波して3次元走
査を行うことが可能な超音波探触子及び超音波装置を提
供することにある。
An object of the present invention is to provide an ultrasonic probe and an ultrasonic apparatus capable of performing three-dimensional scanning by transmitting and receiving an ultrasonic beam converged to an arbitrary shape while reducing the size and weight. It is in.

【0006】本発明の他の目的は、振動子素子の側面に
配置される信号線が超音波探触子の送受波特性に与える
影響を低減することが可能な超音波探触子及び超音波装
置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an ultrasonic probe and an ultrasonic probe capable of reducing the influence of a signal line disposed on a side surface of a transducer element on the transmission and reception characteristics of the ultrasonic probe. An object of the present invention is to provide a sound wave device.

【0007】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0009】(1)超音波を送受波する振動子素子の側
面部に電極が配置された複数の振動子素子を2次元方向
に配列してなり超音波信号を収集する超音波探触子にお
いて、前記電極の配置位置が前記振動子素子の2次元配
列の一方向に平行な中心線に対して対称に配列され、前
記振動子素子が前記一方向とこれに直交する他の方向の
それぞれについて超音波の送波方向に対して凸形の円弧
状に配列された。
(1) An ultrasonic probe which collects ultrasonic signals by arranging in a two-dimensional direction a plurality of transducer elements having electrodes arranged on side surfaces of transducer elements for transmitting and receiving ultrasonic waves. The arrangement positions of the electrodes are arranged symmetrically with respect to a center line parallel to one direction of the two-dimensional array of the vibrator elements, and the vibrator elements are arranged in each of the one direction and another direction orthogonal to the one direction. They were arranged in a convex arc shape with respect to the transmission direction of the ultrasonic waves.

【0010】(2)前述した(1)に記載の超音波探触
子において、前記中心線が複数設定される。
(2) In the ultrasonic probe according to (1), a plurality of the center lines are set.

【0011】(3)前述した(1)に記載の超音波探触
子において、前記中心線は前記振動子素子の2次元配列
の一方向に平行であり、該一方向の中心に設定される。
(3) In the ultrasonic probe according to the above (1), the center line is parallel to one direction of the two-dimensional array of the transducer elements and is set at the center of the one direction. .

【0012】(4)2次元に配列された超音波を送受波
する振動子素子の短軸方向の側面部の1つ又は双方に電
極へ接続する信号基板を接続する。
(4) A signal board to be connected to an electrode is connected to one or both of side surfaces in the short axis direction of a transducer element for transmitting and receiving ultrasonic waves arranged two-dimensionally.

【0013】(5)前述した(1)乃至(4)の内の何
れかに記載の超音波装置において、前記2次元配列の振
動子素子の各素子には、超音波の送受波を行う振動子素
子を任意に選択する選択スイッチを設けた。
(5) In the ultrasonic device according to any one of the above (1) to (4), each of the transducer elements of the two-dimensional array has a vibration for transmitting and receiving ultrasonic waves. A selection switch for arbitrarily selecting a slave element is provided.

【0014】(6)前述した(5)に記載の超音波装置
において、前記素子選択スイッチの制御により、任意の
振動子素子を選択して超音波送受波の任意形状の口径を
形成し、該口径から任意形状に収束した超音波ビームを
送受波して3次元に走査する。
(6) In the ultrasonic device according to the above (5), by controlling the element selection switch, an arbitrary transducer element is selected to form an aperture of an arbitrary shape for ultrasonic transmission and reception. An ultrasonic beam converged to an arbitrary shape from the aperture is transmitted and received and three-dimensionally scanned.

【0015】(7)被検体に超音波を送受波する超音波
探触子と、該探触子で収集した超音波信号を用いて被検
体内部の診断部位の超音波画像を得て表示する装置本体
と有する超音波装置において、前記超音波探触子とし
て、前記(1)乃至(6)の何れかに記載の超音波探触
子を用い、該超音波探触子と前記装置本体との間で振動
子素子の選択データ及び収集した超音波信号を入出力し
て接続するデータ伝達部とを設けた。
(7) An ultrasonic probe for transmitting and receiving ultrasonic waves to and from an object and an ultrasonic image of a diagnostic site inside the object are obtained and displayed using the ultrasonic signals collected by the probe. In an ultrasonic apparatus having an apparatus main body, the ultrasonic probe according to any one of (1) to (6) is used as the ultrasonic probe, and the ultrasonic probe, the apparatus main body, And a data transmission unit for inputting and outputting the selected data of the transducer element and the collected ultrasonic signal.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明について、発明の実
施の形態(実施例)とともに図面を参照して詳細に説明
する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図に
おいて、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings together with embodiments (examples) of the invention. In all the drawings for describing the embodiments of the present invention, components having the same functions are denoted by the same reference numerals, and their repeated description will be omitted.

【0017】図1は本発明の実施の形態1の超音波探触
子の概略構成を説明するための図であり、101は振動
子素子、102は音響減衰材、103はパターン基板、
104は素子選択スイッチ、105はスイッチ搭載基
板、106は第1のコネクタ、107はケーブルを示
す。ただし、図1に示すAは超音波探触子の長軸方向を
示すA軸、Bは超音波探触子の短軸方向を示すB軸であ
る。また、図1は実施の形態1の超音波探触子の内部構
造が見えるようにした斜視図である。
FIG. 1 is a view for explaining a schematic configuration of an ultrasonic probe according to Embodiment 1 of the present invention, wherein 101 is a transducer element, 102 is an acoustic attenuation material, 103 is a pattern substrate,
104 denotes an element selection switch, 105 denotes a switch mounting board, 106 denotes a first connector, and 107 denotes a cable. Here, A shown in FIG. 1 is an A-axis indicating the major axis direction of the ultrasonic probe, and B is a B-axis indicating the minor axis direction of the ultrasonic probe. FIG. 1 is a perspective view showing the internal structure of the ultrasonic probe according to the first embodiment.

【0018】図1に示すように、実施の形態1の超音波
探触子は、複数の振動子素子101を2次元方向に配列
してなり、この振動子素子101で超音波信号を送受波
するものである。この振動子素子101は、当該振動子
素子101の2次元配列の一方向である長軸方向(図1
中にAで示す)と、この長軸方向Aに直交する他の方向
である短軸方向(図1中にBで示す)とのそれぞれにつ
いて超音波の送波方向に対して凸形の円弧状に並ぶ配列
とされている。
As shown in FIG. 1, the ultrasonic probe according to the first embodiment has a plurality of transducer elements 101 arranged in a two-dimensional direction, and the transducer elements 101 transmit and receive ultrasonic signals. Is what you do. The vibrator element 101 has a long axis direction (FIG. 1) which is one direction of a two-dimensional array of the vibrator elements 101.
A in FIG. 1) and a short-axis direction (indicated by B in FIG. 1) which is another direction orthogonal to the long-axis direction A. They are arranged in an arc.

【0019】この振動子素子101の並びは、例えば、
長軸方向Aに192個の振動子素子101が配列されて
おり、各振動子素子101の送受波面となる先端面が超
音波の送波方向に対して凸形となる円弧状の軌跡を描く
ように位置決めされた配列とされ、いわゆるコンベック
ス型に配列されている。この場合は、各振動子素子10
1の中心軸が外方に向けて放射状に配向しており、各々
の振動子素子101が長軸方向Aの円弧状軌跡(以下、
長軸整列軌跡と記す)の法線方向に向いて並んでいる。
従って、各振動子素子101の超音波送受信の高感度方
向が長軸整列軌跡の法線方向を向くこととなり、特に振
動子素子列の両側部分の受信感度を向上できる。
The arrangement of the transducer elements 101 is, for example, as follows.
192 transducer elements 101 are arranged in the long axis direction A, and a tip end surface serving as a wave transmitting / receiving surface of each transducer element 101 draws an arc-shaped trajectory that is convex with respect to the ultrasonic wave transmitting direction. The array is positioned as described above, and is arranged in a so-called convex form. In this case, each transducer element 10
1 are oriented radially outward, and each of the transducer elements 101 has an arc-shaped trajectory (hereinafter, referred to as a long axis direction A).
(Referred to as the long axis alignment trajectory).
Therefore, the high sensitivity direction of the ultrasonic transmission and reception of each transducer element 101 is directed to the normal direction of the long axis alignment trajectory, and it is possible to improve the reception sensitivity particularly on both sides of the transducer element row.

【0020】一方、短軸方向Bに配列された複数の振動
子素子101の並びは、例えば、64個の振動子素子1
01が配列されており、各振動子素子101の送受波面
が超音波の送波方向に対して凸形となる円弧状の軌跡を
描くように位置決めされた配列とされ、いわゆるコンベ
ックス型に配列されている。この場合は、各振動子素子
の中心軸が平行に配向しており、中心の振動子素子を除
いた両側部分の振動子素子101が短軸方向Bの円弧状
軌跡(以下、短軸整列軌跡と記す)の法線方向から傾斜
することとなる。
On the other hand, the arrangement of the plurality of transducer elements 101 arranged in the short axis direction B is, for example, 64 transducer elements 1
01 are arranged, and the transmitting and receiving surface of each transducer element 101 is arranged so as to draw an arc-shaped trajectory that is convex with respect to the transmitting direction of the ultrasonic wave, and is arranged in a so-called convex form. ing. In this case, the central axes of the respective vibrator elements are oriented in parallel, and the vibrator elements 101 on both sides excluding the central vibrator element are arc-shaped trajectories in the short-axis direction B (hereinafter, short-axis alignment trajectory). ) From the normal direction.

【0021】各振動子素子101は、薄いポリイミド樹
脂へパターン印刷を施したパターン基板103を介して
スイッチ搭載基板105に配設された素子選択スイッチ
104に接続されている。この素子選択スイッチ104
は、超音波の送受信を行う振動子素子101を任意に選
択するものであり、2次元配列される複数の振動子素子
101の各素子に対応して設けられている。この素子選
択スイッチ104は、例えば周知のクロスポイントスイ
ッチからなり、外部から入力される選択データに基づい
て、図示しないシフトレジスタとパラレルラッチとデー
コーダとからなる制御部が素子選択スイッチ104を制
御することによって、実際に超音波の送受信を行う振動
子素子101を任意に選択する構成となっている。
Each transducer element 101 is connected to an element selection switch 104 disposed on a switch mounting board 105 via a pattern substrate 103 on which a pattern is printed on a thin polyimide resin. This element selection switch 104
Is for arbitrarily selecting the transducer elements 101 for transmitting and receiving ultrasonic waves, and is provided corresponding to each of the plurality of transducer elements 101 arranged two-dimensionally. The element selection switch 104 includes, for example, a well-known cross point switch, and a control unit including a shift register, a parallel latch, and a data decoder (not shown) controls the element selection switch 104 based on selection data input from the outside. Thus, the transducer element 101 that actually transmits and receives ultrasonic waves is arbitrarily selected.

【0022】そして、ケーブル107と第1のコネクタ
106とを介して図示しない診断装置本体側から素子選
択スイッチ104を制御することによって、超音波の送
受波に係わるすなわち超音波送受信を行う振動子素子1
01を任意に選択し所望形状の口径が形成される。この
口径によって超音波ビームを送受波して3次元的な走査
を実現する。このとき、実施の形態1の超音波探触子で
は、ケーブル107としては、最低限、1回の送受波を
行う際に、超音波の送受波を行うために駆動される振動
子素子101分の本数があれば良く、超音波探触子を小
型化でき、さらに軽量化できる。
A transducer element involved in transmission / reception of ultrasonic waves, that is, transmission / reception of ultrasonic waves, is controlled by controlling an element selection switch 104 from a diagnostic apparatus main body (not shown) via a cable 107 and a first connector 106. 1
01 is arbitrarily selected to form a bore having a desired shape. Ultrasonic beams are transmitted and received by this aperture to realize three-dimensional scanning. At this time, in the ultrasonic probe according to the first embodiment, as the cable 107, at least one transducer element driven to transmit and receive ultrasonic waves when performing one transmission and reception is used. And the ultrasonic probe can be reduced in size and weight.

【0023】図2は実施の形態1の超音波探触子におけ
る超音波ビームの送受波動作を説明するための図であ
り、201は素子束ねリング(口径)、202はビーム
走査領域を示す。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of transmitting and receiving an ultrasonic beam in the ultrasonic probe according to the first embodiment. Reference numeral 201 denotes an element bundling ring (diameter), and reference numeral 202 denotes a beam scanning area.

【0024】素子選択スイッチ104の制御によって、
2次元配列上の所定アドレスに位置する振動子素子10
1が選択されと超音波送受波の任意形状の口径201が
形成され、この口径201から収束した超音波ビームが
送受波され、口径201の順次移動と送受波を繰り返す
こにより被検体内の走査領域が3次元に走査される。図
2から明らかなように、長軸方向Aにn=192個、短
軸方向Bにm=64個配列された2次元配列の振動子素
子101の内から素子選択スイッチ104の制御によっ
て任意の振動子素子101が複数個選択される。選択さ
れる振動子素子101は、例えば、複数の同心円を成す
各円が共通接続(素子束ね)されたフレネルリングが形
成される、いわゆるフレネルリング分割アニュラアレイ
により口径201が形成される。なお、アレイの形状に
ついては、フレネルリング分割アニュラアレイのほかに
等分割アニュラアレイやその他の形状でもよいことはい
うまでもない。
By controlling the element selection switch 104,
Transducer element 10 located at predetermined address on two-dimensional array
When 1 is selected, an aperture 201 having an arbitrary shape of ultrasonic transmission / reception is formed, an ultrasonic beam converged from the aperture 201 is transmitted / received, and scanning inside the subject is performed by repeating the sequential movement of the aperture 201 and transmission / reception. The area is scanned in three dimensions. As is apparent from FIG. 2, any two-dimensionally arranged transducer elements 101 in which n = 192 elements in the long axis direction A and m = 64 elements in the short axis direction B are controlled by the element selection switch 104. A plurality of transducer elements 101 are selected. The selected transducer element 101 has, for example, a diameter 201 formed by a so-called Fresnel ring divided annular array in which a Fresnel ring in which a plurality of concentric circles are connected in common (element bundle) is formed. It goes without saying that the shape of the array may be an equally-divided annular array or another shape in addition to the Fresnel ring-divided annular array.

【0025】さらに、素子選択スイッチ104の切り換
えにより、フレネルリングからなる口径201を探触子
面上で矢印C,Dで示す方向に順次移動させて超音波ビ
ームを送受波してビーム走査領域202に相当する所定
範囲を走査し、3次元データを取り込むことができる。
なお、口径201の形状は、同心円状に素子束ねしたフ
レネルリングに限らず、素子選択スイッチ104の切り
換えにより、例えば楕円、矩形状、その他の任意形状に
してもよいことはいうまでもない。この場合、その口径
201からは任意形状に収束した超音波ビームが送受波
されることとなる。
Further, by switching the element selection switch 104, the aperture 201 formed of the Fresnel ring is sequentially moved in the directions indicated by arrows C and D on the probe surface to transmit and receive the ultrasonic beam, and to transmit and receive the ultrasonic beam. Can be scanned to acquire three-dimensional data.
The shape of the aperture 201 is not limited to the Fresnel ring in which the elements are bundled concentrically, and it goes without saying that the shape may be, for example, an ellipse, a rectangle, or any other shape by switching the element selection switch 104. In this case, an ultrasonic beam converged into an arbitrary shape is transmitted and received from the aperture 201.

【0026】図3は実施の形態1の超音波探触子におけ
る振動子素子の長軸方向の1列分の概略構成を説明する
ための図であり、図4は実施の形態1の超音波探触子に
おける振動子素子の短軸方向の1列分の概略構成を説明
するための図である。
FIG. 3 is a view for explaining a schematic configuration of one row in the longitudinal direction of the transducer element in the ultrasonic probe according to the first embodiment, and FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining a schematic configuration of one row of transducer elements in a short axis direction of a probe.

【0027】図3及び図4において、301はパターン
基板、302は半田パッド、303はグランド電極パタ
ーン、304は信号電極パターン、305は切断線、3
06はマッチング層、307は圧電材料、308は音響
減衰材、309はグランド電極、310は信号電極、4
01は短軸整列軌跡、402は中心線、403は半田を
示す。
3 and 4, reference numeral 301 denotes a pattern substrate; 302, a solder pad; 303, a ground electrode pattern; 304, a signal electrode pattern;
06 is a matching layer, 307 is a piezoelectric material, 308 is an acoustic attenuation material, 309 is a ground electrode, 310 is a signal electrode,
01 is a short axis alignment locus, 402 is a center line, and 403 is solder.

【0028】図3及び図4に示すように、実施の形態1
の振動子素子101における長軸方向Aの1列分の構造
は、圧電材料307の上部すなわち超音波の送受波側に
はグランド電極309が固定され、下部すなわち超音波
の送受波側と対向する側には信号電極310が固定され
ている。このグランド電極309の上部には、第1のマ
ッチング層306aと第2のマッチング層306bとか
らなるマッチング層306が固定され、信号電極310
の下部には音響減衰材308が固定されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, Embodiment 1
In the vibrator element 101, the structure corresponding to one row in the long axis direction A is such that the ground electrode 309 is fixed to the upper part of the piezoelectric material 307, that is, to the transmitting and receiving side of the ultrasonic wave, and to the lower part, that is, the transmitting and receiving side of the ultrasonic wave. The signal electrode 310 is fixed on the side. On top of the ground electrode 309, a matching layer 306 composed of a first matching layer 306a and a second matching layer 306b is fixed, and the signal electrode 310
The sound attenuating material 308 is fixed to the lower part of the.

【0029】また、図3から明らかなように、上下部に
マッチング層306と音響減衰材308とが固定された
圧電材料307は予め薄い板状に切断され、側面に露出
したグランド電極309及び信号電極310には、パタ
ーン基板301が半田パッド302を介して半田付けさ
れ固定される。このパターン基板301には、グランド
電極パターン303及び信号電極パターン304が形成
されており、半田パッド302を介してグランド電極3
09あるいは信号電極310に接続されている。特に、
実施の形態1の振動子素子101では、パターン基板3
01が固定された状態で、圧電材料307等の全体を2
点鎖線で示す切断線305に沿って切断分離することに
よって、1個ずつの振動子素子101が形成される。な
お、圧電材料307の全体を切断線305に沿って切断
分離するのは、パターン基板301の半田付けによる固
定の前に行い、個々の振動子素子101をパターン基板
301のグランド電極パターン303及び信号電極パタ
ーン304に合わせて配列してもよいことはいうまでも
ない。
As is apparent from FIG. 3, the piezoelectric material 307 having the matching layer 306 and the sound attenuating material 308 fixed on the upper and lower portions is cut in advance into a thin plate shape, and the ground electrode 309 and the signal exposed on the side are exposed. A pattern substrate 301 is soldered to the electrode 310 via a solder pad 302 and fixed. On the pattern substrate 301, a ground electrode pattern 303 and a signal electrode pattern 304 are formed.
09 or the signal electrode 310. In particular,
In the transducer element 101 of the first embodiment, the pattern substrate 3
01 is fixed, and the entire piezoelectric material 307 and the like are
The individual vibrator elements 101 are formed by cutting and separating along a cutting line 305 indicated by a chain line. Cutting and separating the entire piezoelectric material 307 along the cutting line 305 is performed before fixing the pattern substrate 301 by soldering, and the individual vibrator elements 101 are connected to the ground electrode pattern 303 of the pattern substrate 301 and the signal. Needless to say, they may be arranged in accordance with the electrode pattern 304.

【0030】実施の形態1の振動子素子101における
短軸方向Bの1列分の構造は、図4に示すように、各振
動子素子101の先端面が超音波の送波方向に対して凸
形となる円弧状の軌跡である短軸整列軌跡401を描く
ように配列される。ただし、各振動子素子101の中心
軸が平行に配向しており、両側部分の振動子素子101
が短軸方向Bの短軸整列軌跡401の法線方向から傾斜
する構造となることは前述の通りである。
As shown in FIG. 4, the structure of the transducer element 101 according to the first embodiment for one row in the short axis direction B is such that the tip end face of each transducer element 101 is moved with respect to the ultrasonic wave transmission direction. They are arranged so as to draw a short-axis alignment locus 401 which is a convex arc-shaped locus. However, the central axes of the transducer elements 101 are oriented in parallel, and the transducer elements 101 on both sides are arranged.
Is inclined from the normal direction of the short-axis alignment trajectory 401 in the short-axis direction B as described above.

【0031】また、実施の形態1の振動子素子101に
おける短軸方向Bの配列では、短軸方向Bに配列される
振動子素子101の中心位置となる中心線402に対し
て、振動子素子101の配列方向が対象をなるように配
列される。すなわち、図4に示すように、短軸方向Bの
32列目の振動子素子101の配列と33列目の振動子
素子101の配列との間に位置する中心線402を基準
として、パターン基板301を配置していない側の面
(圧電材料307の側面の内でパターン基板301を配
置した面に対向する面)が中心線402の方向を向くよ
うに配置した構造となる。
Further, in the arrangement of the transducer elements 101 of the first embodiment in the short axis direction B, the transducer element 101 is arranged with respect to the center line 402 which is the center position of the transducer elements 101 arranged in the short axis direction B. 101 are arranged such that the arrangement direction is the target. That is, as shown in FIG. 4, the pattern substrate is positioned with reference to a center line 402 located between the arrangement of the transducer elements 101 in the 32nd row and the arrangement of the transducer elements 101 in the 33rd row in the short axis direction B. The surface on which the side 301 is not disposed (the surface facing the side on which the pattern substrate 301 is disposed among the side surfaces of the piezoelectric material 307) is disposed so as to face the center line 402.

【0032】一方、前述するように、圧電材料307の
両端にはそれぞれグランド電極309及び信号電極31
0が圧電材料307を上下方向から挟み込むように配設
されると共に、それぞれの電極309,310と同一の
パターン基板301に設けられた半田パッド302とが
半田403によって半田付けされる構造となっているの
で、パターン基板301が配置された側の振動量が制約
される。特に、振動子素子101を2次元配列とするた
めに、長軸方向Aのみに振動子素子を配列する従来の1
次元配列のものに比較して、個々の振動子素子101で
の短軸方向Bの長さは小さなものとなっている。このた
めに、圧電材料307の少なくとも一方の側面からグラ
ンド電極309及び信号電極310に駆動信号を供給す
る場合には、各振動子素子101から送波される超音波
出力は不均一なものとなっている。図9はこのときの超
音波出力の分布を示した図であり、特に、図9(a)は
振動子素子101における長軸方向Aでの超音波出力分
布を示す図であり、図9(b)は振動子素子101にお
ける短軸方向Bでの超音波出力分布(音圧分布)を示す
図である。この図9(a)から明らかなように、両面に
なにも配置されていない方向での超音波出力は当該振動
子素子101の中心軸に対して対称となる。一方、図9
(b)から明らかなように、どちらか一方の側面にパタ
ーン基板301が配置されている方向に対する超音波出
力は、実測結果においてパターン基板301が配置され
ている側が大きくなる。すなわち、パターン基板301
が配置されている方向に超音波出力の強度が大きくなる
こととなる。
On the other hand, as described above, the ground electrode 309 and the signal electrode 31 are provided at both ends of the piezoelectric material 307, respectively.
0 is disposed so as to sandwich the piezoelectric material 307 from above and below, and the electrodes 309 and 310 are soldered to the solder pads 302 provided on the same pattern substrate 301 by solder 403. Therefore, the amount of vibration on the side where the pattern substrate 301 is disposed is restricted. In particular, in order to arrange the transducer elements 101 in a two-dimensional array, a conventional one in which transducer elements are arranged only in the long axis direction A is used.
The length of the short-axis direction B in each transducer element 101 is smaller than that in the one-dimensional array. Therefore, when a drive signal is supplied from at least one side of the piezoelectric material 307 to the ground electrode 309 and the signal electrode 310, the ultrasonic output transmitted from each transducer element 101 becomes non-uniform. ing. FIG. 9 is a diagram showing the distribution of the ultrasonic output at this time. In particular, FIG. 9A is a diagram showing the ultrasonic output distribution in the longitudinal direction A of the transducer element 101, and FIG. 4B is a diagram illustrating an ultrasonic output distribution (sound pressure distribution) in the short-axis direction B in the transducer element 101. FIG. As is clear from FIG. 9A, the ultrasonic output in a direction in which nothing is arranged on both surfaces is symmetric with respect to the center axis of the transducer element 101. On the other hand, FIG.
As can be seen from (b), the ultrasonic output in the direction in which the pattern substrate 301 is disposed on one of the side surfaces is larger on the side where the pattern substrate 301 is disposed in the measurement result. That is, the pattern substrate 301
The intensity of the ultrasonic output increases in the direction in which is arranged.

【0033】この理由は、短軸方向において、ポリイミ
ド樹脂のような伸縮性のある材質の基板を振動子素子の
片側面へ設けたために、振動子素子とともに基板が振動
し、それによって音圧分布が非対称になったものと推定
される。しかしながら、これによって短軸方向へ放射状
に超音波ビームを送波する場合に、中心線402へ平行
な方向に振動子素子を配列した影響を低減することがで
きる。すなわち、中心線402に対し離れた位置で、中
心線402に対する傾斜角の大きい超音波ビームの中心
部の音圧レベルが向上でき、S/N向上を期待できる。
The reason for this is that a substrate made of an elastic material such as a polyimide resin is provided on one side of the vibrator element in the short axis direction, so that the substrate vibrates together with the vibrator element, thereby causing the sound pressure distribution Is estimated to be asymmetric. However, this makes it possible to reduce the influence of arranging the transducer elements in a direction parallel to the center line 402 when transmitting the ultrasonic beam radially in the short axis direction. That is, the sound pressure level at the center of the ultrasonic beam having a large inclination angle with respect to the center line 402 can be improved at a position distant from the center line 402, and an improvement in S / N can be expected.

【0034】なお、実施の形態1の超音波探触子では、
短軸方向Bの中心線402を基準として振動子素子10
1の並び方向を変える構成としたが、これに限定される
ことはなく、例えば短軸方向に隣接する2個ずつ以上の
振動子素子101を組とし、それぞれの組での中心軸に
対して短軸方向Bの各振動子素子101の並び方向が対
称となるように配列してもよく、各振動子素子101を
このような配列とすることによって、2個以上の振動子
素子101からなる各組の中心軸に対して、超音波出力
を対称とすることができる。
In the ultrasonic probe according to the first embodiment,
Transducer element 10 with reference to center line 402 in short axis direction B
1 is changed, but the present invention is not limited to this. For example, two or more transducer elements 101 adjacent to each other in the short axis direction are set as a set, and the center axis of each set is set with respect to the center axis. The transducer elements 101 in the short-axis direction B may be arranged so that the arrangement direction is symmetrical. By arranging the transducer elements 101 in such an arrangement, the transducer elements 101 include two or more transducer elements 101. The ultrasonic output can be symmetric with respect to each set of central axes.

【0035】図5は実施の形態1の超音波探触子を用い
た超音波診断装置の概略構成を説明するためのブロック
図であり、図6は実施の形態1の超音波探触子を用いた
超音波診断装置の概略構成を説明するための外観図であ
る。
FIG. 5 is a block diagram for explaining a schematic configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus using the ultrasonic probe according to the first embodiment. FIG. 6 is a block diagram showing the ultrasonic probe according to the first embodiment. 1 is an external view for explaining a schematic configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus used.

【0036】図5及び図6において、501は超音波探
触子、502はデータ伝達部、503は診断装置本体、
504は入出力インターフェース、505は素子選択デ
ータ部、506は第1の制御部、507は送受分離部、
508は受波部、509は送波部、510は信号処理
部、511はスキャンコンバータ、512はモニタ、5
13は第2の制御部、601は被検体、602は第1の
ケーブル、603は第2のケーブル、604はコネクタ
を示す。
5 and 6, reference numeral 501 denotes an ultrasonic probe; 502, a data transmission unit; 503, a diagnostic apparatus main body;
504 is an input / output interface, 505 is an element selection data section, 506 is a first control section, 507 is a transmission / reception separation section,
508 is a receiving unit, 509 is a transmitting unit, 510 is a signal processing unit, 511 is a scan converter, 512 is a monitor,
Reference numeral 13 denotes a second control unit, 601 denotes a subject, 602 denotes a first cable, 603 denotes a second cable, and 604 denotes a connector.

【0037】図5に示す本願発明の超音波探触子を適用
した超音波診断装置は、超音波探触子501と、データ
伝達部502と、診断装置本体503とを有してなる。
この超音波探触子501は、前述する図1に示す超音波
探触子であり、被検体601に超音波を送波すると共
に、被検体601内で反射された反射波を受波し、超音
波信号を収集する構成となっている。
An ultrasonic diagnostic apparatus to which the ultrasonic probe according to the present invention shown in FIG. 5 is applied includes an ultrasonic probe 501, a data transmission section 502, and a diagnostic apparatus main body 503.
The ultrasonic probe 501 is the ultrasonic probe shown in FIG. 1 described above, and transmits an ultrasonic wave to the subject 601 and receives a reflected wave reflected in the subject 601. It is configured to collect an ultrasonic signal.

【0038】診断装置本体503は、超音波探触子50
1で収集した超音波信号から被検体601内部の診断部
位の超音波像を得て表示するものであり、周知の超音波
診断装置における診断装置本体と同様である。すなわ
ち、超音波探触子501の振動子素子101に所望の焦
点に収束するような遅延を与えて超音波の打ち出し(送
波)の送波信号を供給する送波部509と、超音波探触
子501で受波した反射波に応じて出力されるエコー信
号(受信信号)を処理して受信ビームを形成する受波部
508と、超音波の送波と受波とに応じて送波部509
から探触子501へと探触子501から受波部508へ
と信号の通過を切り換える送受分離部507と、受波部
509からの受信信号を入力して検波、圧縮、及びエッ
ジ処理等の前処理を行う信号処理部510と、該信号処
理部510からのデータを入力して画像表示のための走
査変換及び補間処理等を行うスキャンコンバータ511
と、該スキャンコンバータ511からのデータを入力し
て超音波画像として表示するモニタ512と、前述の各
構成要素の動作を制御する第2の制御部513とから構
成される。
The diagnostic apparatus main body 503 includes the ultrasonic probe 50
An ultrasonic image of a diagnostic site inside the subject 601 is obtained and displayed from the ultrasonic signals collected in step 1, and is the same as a diagnostic device main body in a known ultrasonic diagnostic device. That is, a transmitting unit 509 that supplies a transmission signal for launching (transmitting) ultrasonic waves by giving a delay to the transducer element 101 of the ultrasonic probe 501 so as to converge to a desired focal point, A reception unit 508 that processes an echo signal (reception signal) output in response to a reflected wave received by the touch element 501 to form a reception beam, and transmits a transmission according to transmission and reception of ultrasonic waves Part 509
A transmission / reception separation unit 507 that switches the passage of a signal from the probe 501 to the wave receiving unit 508 to the probe 501, and a reception signal from the wave reception unit 509 to be input to perform detection, compression, and edge processing. A signal processing unit 510 that performs pre-processing, and a scan converter 511 that inputs data from the signal processing unit 510 and performs scan conversion, interpolation processing, and the like for image display.
And a monitor 512 for inputting data from the scan converter 511 and displaying it as an ultrasonic image, and a second control unit 513 for controlling the operation of each of the above-described components.

【0039】データ伝達部502は、超音波探触子50
1と診断装置本体503との間で振動子素子101の選
択データ及び収集した超音波信号を入出力して接続する
ものであり、例えば超音波探触子501の側面部分に配
置される素子選択スイッチ104を設定されたデータに
従って選択し超音波送受波の口径201を形成するため
の素子選択データ部505と、超音波探触子101と診
断装置本体503とを接続して超音波の送受信を行う入
出力インターフェイス504と、素子選択データ部50
5により選択された振動子素子101での超音波の送受
波が可能なように素子選択データ部505及び入出力イ
ンターフェイス部504を制御する第1の制御部506
とを有する。
The data transmission unit 502 is provided with the ultrasonic probe 50
1 and the diagnostic device main body 503 are connected by inputting / outputting the selected data of the transducer element 101 and the collected ultrasonic signal, for example, to select an element arranged on a side surface of the ultrasonic probe 501. The element selection data unit 505 for selecting the switch 104 according to the set data to form the aperture 201 of the ultrasonic wave transmission / reception, and the ultrasonic probe 101 and the diagnostic apparatus main body 503 are connected to transmit / receive ultrasonic waves. Input / output interface 504 to be executed and the element selection data unit 50
The first control unit 506 controls the element selection data unit 505 and the input / output interface unit 504 so that ultrasonic waves can be transmitted and received by the transducer element 101 selected by the step 5.
And

【0040】この第1の制御部506は、診断装置本体
503の第2の制御部513とも接続されいる。また、
素子選択データ部505は図2に示す口径201を形成
するための素子選択データを記憶する周知のROM等か
らなり、該素子選択データ部505から読み出されたデ
ータ(素子選択データ)が超音波探触子101の制御部
を構成するシフトレジスタに送られ、該シフトレジスタ
及びパラレルラッチ並びにデーコーダの制御により超音
波送受波の口径201を形成すべく素子選択スイッチ1
04のオン/オフが設定される。これにより、超音波探
触子101において所定の振動子素子101が選択さ
れ、該選択された振動子素子101が所定形状の口径2
01を形成する。この口径201からは超音波ビームが
送受波され、口径201の移動によって3次元的な超音
波走査がなされることとなるので、3次元像を取得し表
示することができる。
The first control unit 506 is also connected to the second control unit 513 of the diagnostic device main body 503. Also,
The element selection data section 505 is composed of a well-known ROM or the like that stores element selection data for forming the aperture 201 shown in FIG. 2, and data (element selection data) read from the element selection data section 505 is an ultrasonic wave. The element selection switch 1 is sent to a shift register that constitutes a control unit of the probe 101 and forms an aperture 201 for transmitting and receiving ultrasonic waves by controlling the shift register, the parallel latch, and the decoder.
04 is set on / off. As a result, a predetermined transducer element 101 is selected in the ultrasonic probe 101, and the selected transducer element 101 has a diameter 2 of a predetermined shape.
01 is formed. An ultrasonic beam is transmitted and received from the aperture 201, and three-dimensional ultrasonic scanning is performed by moving the aperture 201, so that a three-dimensional image can be acquired and displayed.

【0041】また、図6に示すように、実施の形態1の
超音波診断装置は、超音波探触子101から伸びる第1
のケーブル602をデータ伝達部502に接続し、この
データ伝達部502から伸びる第2のケーブル603を
診断装置本体503のコネクタ604に接続して、超音
波探触子101と診断装置本体503との間にデータ伝
達部502を介在させることにより、2次元配列超音波
探触子専用の超音波診断装置を構成することなく、従来
からの一般的な超音波診断装置にそのまま接続すること
ができる。
As shown in FIG. 6, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment has a first probe extending from the ultrasonic probe 101.
Cable 602 is connected to the data transmission unit 502, and a second cable 603 extending from the data transmission unit 502 is connected to the connector 604 of the diagnostic device main body 503 to connect the ultrasonic probe 101 and the diagnostic device main body 503. By interposing the data transmission unit 502 therebetween, it is possible to directly connect to a conventional general ultrasonic diagnostic apparatus without configuring an ultrasonic diagnostic apparatus dedicated to the two-dimensional array ultrasonic probe.

【0042】そして、超音波探触子101の3次元走査
で取り込んだ被検体601内部の超音波信号のデータ
は、サーフェイスレンダリング法等の手法により3次元
画像に再構成して表示され、例えば産科等における出生
前胎児の奇形診断等に適用できる。
The data of the ultrasonic signal inside the subject 601 captured by the three-dimensional scanning of the ultrasonic probe 101 is reconstructed and displayed as a three-dimensional image by a method such as a surface rendering method. It can be applied to the diagnosis of malformation of prenatal fetus etc.

【0043】(実施の形態2)図7は実施の形態2の超
音波探触子における振動子素子の長軸方向の1列分の概
略構成を説明するための図であり、図8は実施の形態2
の超音波探触子における振動子素子の短軸方向の1列分
の概略構成を説明するための図である。ただし、以下の
説明では、説明を簡単にするために実施の形態1の超音
波探触子及び超音波診断装置とその構成が異なる振動子
素子の構成についてのみを詳細に説明する。
(Embodiment 2) FIG. 7 is a view for explaining a schematic configuration of one row in the longitudinal direction of a transducer element in an ultrasonic probe according to Embodiment 2, and FIG. Form 2
FIG. 6 is a diagram for explaining a schematic configuration of one row of transducer elements in a short axis direction in the ultrasonic probe of FIG. However, in the following description, only the configuration of the transducer element having a different configuration from the ultrasound probe and the ultrasound diagnostic apparatus according to the first embodiment will be described in detail for simplicity.

【0044】図7及び図8において、701は第2のパ
ターン基板、702は半田パッド、703はグランド電
極パターン、704は信号電極パターン、801は半田
を示す。図7及び図8に示すように、実施の形態2の振
動子素子101における長軸方向Aの1列分の構造は、
実施の形態1の振動子素子101と同様に、圧電材料3
07の上部すなわち超音波の送受波側にはグランド電極
309が固定され、下部すなわち超音波の送受波側と対
向する側には信号電極310が固定されている。このグ
ランド電極309の上部には、第1のマッチング層30
6aと第2のマッチング層306bとからなるマッチン
グ層306が固定され、信号電極310の下部には音響
減衰材308が固定されている。
7 and 8, reference numeral 701 denotes a second pattern substrate, 702 denotes a solder pad, 703 denotes a ground electrode pattern, 704 denotes a signal electrode pattern, and 801 denotes solder. As shown in FIGS. 7 and 8, the structure of one row in the long axis direction A in the transducer element 101 according to the second embodiment is as follows.
As with the transducer element 101 of the first embodiment, the piezoelectric material 3
A ground electrode 309 is fixed to an upper part of 07, that is, a transmitting and receiving side of the ultrasonic wave, and a signal electrode 310 is fixed to a lower part, that is, a side facing the transmitting and receiving side of the ultrasonic wave. On top of this ground electrode 309, the first matching layer 30
A matching layer 306 composed of 6a and a second matching layer 306b is fixed, and a sound attenuator 308 is fixed below the signal electrode 310.

【0045】また、図7から明らかなように、一方の側
面である信号入力面には実施の形態1の振動子素子10
1と同様に、側面に露出したグランド電極309及び信
号電極310には、パターン基板301が半田パッド3
02を介して半田付けされ固定される。このパターン基
板301には、グランド電極パターン303及び信号電
極パターン304が形成されており、半田パッド302
を介してグランド電極309あるいは信号電極310に
接続されている。
As is apparent from FIG. 7, the transducer element 10 of the first embodiment is provided on one side, ie, the signal input surface.
1, the pattern substrate 301 is connected to the solder pad 3 on the ground electrode 309 and the signal electrode 310 exposed on the side surfaces.
02 and fixed by soldering. On this pattern substrate 301, a ground electrode pattern 303 and a signal electrode pattern 304 are formed.
Is connected to the ground electrode 309 or the signal electrode 310 via the.

【0046】一方、パターン基板301が取り付けられ
る面と対向する面にも、信号入力面と同様に、側面に露
出したグランド電極309及び信号電極310には、第
2のパターン基板701が半田パッド702を介して半
田付けされ固定される。この第2のパターン基板701
には、グランド電極パターン703及び信号電極パター
ン704が形成されており、半田パッド702を介して
グランド電極309あるいは信号電極310に接続され
ている。また、実施の形態1の振動子素子101と同様
に、パターン基板301及び第2のパターン基板701
が固定された状態で、圧電材料307等の全体を2点鎖
線で示す切断線305に沿って切断分離することによっ
て、1個ずつの振動子素子101が形成される。なお、
圧電材料307の全体を切断線305に沿って切断分離
するのは、パターン基板301及び第2のパターン基板
701の半田付けによる固定の前に行い、ここの振動子
素子101をパターン基板301のグランド電極パター
ン303及び信号電極パターン304並びに第2のパタ
ーン基板701のグランド電極パターン703及び信号
電極パターン704に合わせて配列してもよいことはい
うまでもない。
On the other hand, similarly to the signal input surface, the second pattern substrate 701 is provided with the solder pads 702 on the ground electrodes 309 and the signal electrodes 310 exposed on the side surfaces, similarly to the signal input surface. Is soldered and fixed. This second pattern substrate 701
Are formed with a ground electrode pattern 703 and a signal electrode pattern 704, and are connected to the ground electrode 309 or the signal electrode 310 via the solder pad 702. Further, similarly to the transducer element 101 of the first embodiment, the pattern substrate 301 and the second pattern substrate 701
Is fixed, and the whole of the piezoelectric material 307 and the like is cut and separated along a cutting line 305 shown by a two-dot chain line, whereby the transducer elements 101 are formed one by one. In addition,
Cutting and separating the entire piezoelectric material 307 along the cutting line 305 is performed before fixing the pattern substrate 301 and the second pattern substrate 701 by soldering, and the vibrator element 101 is grounded to the pattern substrate 301. It goes without saying that the electrode pattern 303 and the signal electrode pattern 304 and the ground electrode pattern 703 and the signal electrode pattern 704 of the second pattern substrate 701 may be arranged.

【0047】また、実施の形態2の振動子素子101に
おける短軸方向Bの1列分の構造は、図8に示すよう
に、各振動子素子101の先端面が超音波の送波方向に
対して凸形となる円弧状の軌跡である短軸整列軌跡40
1を描くように配列される。ただし、各振動子素子10
1の中心軸が平行に配向しており、両側部分の振動子素
子101が短軸方向Bの短軸整列軌跡401の法線方向
から傾斜する構造となることは実施の形態1と同様であ
る。
Further, as shown in FIG. 8, the structure of one row in the short axis direction B of the transducer element 101 of the second embodiment is such that the front end face of each transducer element 101 is in the ultrasonic wave transmission direction. Short-axis alignment trajectory 40, which is an arc-shaped trajectory that is convex on the other hand
They are arranged to draw 1. However, each transducer element 10
As in the first embodiment, the central axes of the elements 1 are oriented parallel to each other, and the vibrator elements 101 on both sides are inclined from the normal direction of the short-axis alignment trajectory 401 in the short-axis direction B. .

【0048】特に、実施の形態2の振動子素子101に
おける短軸方向Bの配列では、短軸方向Bに配列される
振動子素子101は、振動子素子101の配列方向が同
一方向となるように配列される。すなわち、図8に示す
ように、各振動子素子101のパターン基板301が短
軸方向Bに対して隣接する振動子素子101の第2のパ
ターン基板701に隣接するように、各振動子素子10
1が配列された構造となる。
In particular, in the arrangement of the transducer elements 101 of the second embodiment in the minor axis direction B, the transducer elements 101 arranged in the minor axis direction B are arranged so that the arrangement direction of the transducer elements 101 is the same. It is arranged in. That is, as shown in FIG. 8, each of the transducer elements 10 is arranged such that the pattern substrate 301 of each of the transducer elements 101 is adjacent to the second pattern substrate 701 of the adjacent transducer element 101 in the short axis direction B.
1 is arranged.

【0049】このように、実施の形態2の超音波探触子
では、各振動子素子101を構成する圧電材料307を
側面から挟むようにパターン基板301と第2のパター
ン基板とが振動子素子101の配列短軸方向に対称にそ
れぞれ半田403,801によって取り付けられる構成
となっているので、各振動子素子101の短軸方向Bで
の出力分布を対称にすることができる。この効果は、中
心線402及びその近傍の方向へ超音波ビームを送波す
る際にビーム中心部の音圧を高めることができるので、
S/Nの向上を計ることができる。
As described above, in the ultrasonic probe according to the second embodiment, the pattern substrate 301 and the second pattern substrate are sandwiched between the transducer elements so that the piezoelectric material 307 constituting each transducer element 101 is sandwiched from the side. Since the arrangement of the elements 101 is symmetrically mounted in the short axis direction by the solders 403 and 801, the output distribution in the short axis direction B of each transducer element 101 can be made symmetric. This effect can increase the sound pressure at the beam center when transmitting the ultrasonic beam in the direction of the center line 402 and the vicinity thereof,
S / N can be improved.

【0050】しかしながら、上記実施の形態では短軸方
向の端部のビームに対し、また、上記実施の形態2では
短軸方向の中心部のビームに対してS/Nの向上を計れ
るのであるから、現実的には実施の形態1と実施の形態
2とを合せて実施することにより、短軸方向視で放射状
に放射される。超音波ビームの全てにおいて良好なS/
N特性を得られることが期待できる。なお、本実施の形
態2においては、プリント配線した基板701を基板3
01の反対側に設けたが、基板701はプリント配線を
行ったものでなくとも同様の効果が発揮し得る。またそ
の長さも振動子素子の厚みにほぼ近いもので良いことは
実験で確認されている。
However, in the above embodiment, the S / N can be improved for the beam at the end in the short axis direction, and in the second embodiment, the S / N can be improved for the beam at the center in the short axis direction. Actually, the radiation is radiated radially when viewed in the short axis direction by implementing the first embodiment and the second embodiment together. Good S / for all ultrasonic beams
It can be expected that N characteristics can be obtained. In the second embodiment, the printed wiring board 701 is
Although provided on the side opposite to 01, the same effect can be exerted even if the substrate 701 is not printed. It has been experimentally confirmed that the length may be almost the same as the thickness of the transducer element.

【0051】なお、本実施の形態では、振動子素子を2
次元に配列した超音波探触子について説明したが、本発
明の適用範囲は、2次元配列の超音波探触子に限定され
ることはなく、超音波探触子の長軸方向と平行な振動子
素子の面と超音波探触子の短軸方向と平行な振動子素子
の面との比が小さくかつ振動子素子の側面に超音波信号
を供給する電極を配置する振動子素子を備える例えば穿
刺針の先端部分に超音波振動子を配置するような超音波
探触子等に適用した場合にも前述した効果を得られるこ
とはいうまでもない。
In this embodiment, the vibrator element is 2
Although the ultrasonic probe arranged in a three-dimensional array has been described, the scope of the present invention is not limited to the ultrasonic probe arranged in a two-dimensional array, and is parallel to the longitudinal direction of the ultrasonic probe. Equipped with a transducer element having a small ratio between the face of the transducer element and the face of the transducer element parallel to the short axis direction of the ultrasonic probe, and an electrode for supplying an ultrasonic signal on the side face of the transducer element For example, it is needless to say that the above-described effects can be obtained also when the present invention is applied to an ultrasonic probe or the like in which an ultrasonic vibrator is arranged at a tip portion of a puncture needle.

【0052】また、本実施の形態では、診断用の超音波
装置に本願発明を適用した構成及び効果を説明したが、
これに限定されることはなく、例えば検査用の超音波装
置等にも適用可能なことはいうまでもない。
In this embodiment, the configuration and effect of applying the present invention to a diagnostic ultrasonic apparatus have been described.
It is needless to say that the present invention is not limited to this and can be applied to, for example, an ultrasonic device for inspection.

【0053】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本
発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることは勿論である。
As described above, the invention made by the present inventor is:
Although specifically described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the embodiments of the present invention, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. .

【0054】[0054]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。 (1)小型、軽量化を図りつつ任意形状に収束した超音
波ビームを送受波して3次元走査を行うことができる。 (2)振動子素子の側面に配置される信号線が超音波探
触子の送受波特性に与える影響を低減することができ
る。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. (1) It is possible to perform three-dimensional scanning by transmitting and receiving an ultrasonic beam converged to an arbitrary shape while reducing the size and weight. (2) The influence of the signal line arranged on the side surface of the transducer element on the transmission / reception characteristics of the ultrasonic probe can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1の超音波探触子の概略構
成を説明するための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining a schematic configuration of an ultrasonic probe according to a first embodiment of the present invention.

【図2】実施の形態1の超音波探触子における超音波ビ
ームの送受波動作を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining an operation of transmitting and receiving an ultrasonic beam in the ultrasonic probe according to the first embodiment.

【図3】実施の形態1の超音波探触子における振動子素
子の長軸方向の1列分の概略構成を説明するための図で
ある。
FIG. 3 is a diagram for explaining a schematic configuration of one row in a longitudinal direction of a transducer element in the ultrasonic probe according to the first embodiment.

【図4】実施の形態1の超音波探触子における振動子素
子の短軸方向の1列分の概略構成を説明するための図で
ある。
FIG. 4 is a diagram for explaining a schematic configuration of one row of transducer elements in the short axis direction in the ultrasonic probe according to the first embodiment.

【図5】実施の形態1の超音波探触子を用いた超音波診
断装置の概略構成を説明するためのブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus using the ultrasonic probe according to the first embodiment.

【図6】実施の形態1の超音波探触子を用いた超音波診
断装置の概略構成を説明するための外観図である。
FIG. 6 is an external view illustrating a schematic configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus using the ultrasonic probe according to the first embodiment.

【図7】実施の形態2の超音波探触子における振動子素
子の長軸方向の1列分の概略構成を説明するための図で
ある。
FIG. 7 is a diagram for explaining a schematic configuration of one row in a longitudinal direction of a transducer element in the ultrasonic probe according to the second embodiment.

【図8】実施の形態2の超音波探触子における振動子素
子の短軸方向の1列分の概略構成を説明するための図で
ある。
FIG. 8 is a diagram for explaining a schematic configuration of one row of transducer elements in a short axis direction in the ultrasonic probe according to the second embodiment.

【図9】側面部にパターン基板を配置した振動子素子の
超音波出力の分布を示した図である。
FIG. 9 is a diagram showing a distribution of an ultrasonic output of a vibrator element having a pattern substrate disposed on a side surface portion.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…振動子素子、102…音響減衰材、103…パ
ターン基板、104…素子選択スイッチ、105…スイ
ッチ搭載基板、106…第1のコネクタ、107…ケー
ブル、201…素子束ねリング、202…ビーム走査領
域、301…パターン基板、302…半田パッド、30
3…グランド電極パターン、304…信号電極パター
ン、305…切断線、306…マッチング層、307…
圧電材料、308…音響減衰材、309…グランド電
極、310…信号電極、401…短軸整列軌跡、402
…中心線、501…超音波探触子、502…データ伝達
部、503…診断装置本体、504…入出力インターフ
ェース、505…素子選択データ部、506…第1の制
御部、507…送受分離部、508…受波部、509…
送波部、510…信号処理部、511…スキャンコンバ
ータ、512…モニタ、513…第2の制御部、601
…被検体、602…第1のケーブル、603…第2のケ
ーブル、604…コネクタ、701…第2のパターン基
板、702…半田パッド、703…グランド電極パター
ン、704…信号電極パターン、801…半田、901
…第3のパターン基板、902…絶縁性の接着剤
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... vibrator element, 102 ... acoustic attenuation material, 103 ... pattern board, 104 ... element selection switch, 105 ... switch mounting board, 106 ... 1st connector, 107 ... cable, 201 ... element bundling ring, 202 ... beam scanning Area, 301: pattern substrate, 302: solder pad, 30
3. Ground electrode pattern, 304 Signal electrode pattern, 305 Cutting line, 306 Matching layer, 307
Piezoelectric material, 308: sound attenuating material, 309: ground electrode, 310: signal electrode, 401: short-axis alignment locus, 402
... Center line, 501 ... Ultrasonic probe, 502 ... Data transmission unit, 503 ... Diagnostic device main body, 504 ... Input / output interface, 505 ... Element selection data unit, 506 ... First control unit, 507 ... Transmission / reception separation unit , 508... Receiving part, 509.
510: signal processing unit, 511: scan converter, 512: monitor, 513: second control unit, 601
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………? , 901
... third pattern substrate, 902 ... insulating adhesive

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G047 BA03 CA01 DB14 EA10 EA15 GA01 GA02 GB02 GB15 GB21 GB23 GB28 GB32 GG35 GH09 4C301 AA02 BB13 DD25 EE04 EE16 EE20 GB12 GB19 GB20 GB22 GB24 GB40 HH13 HH16 HH24 HH34 HH37 HH51 JB50 JC08 KK17 LL04 5D019 AA25 BB20 BB25 5D107 AA16 BB07 CC10 CC12  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) 2G047 BA03 CA01 DB14 EA10 EA15 GA01 GA02 GB02 GB15 GB21 GB23 GB28 GB32 GG35 GH09 4C301 AA02 BB13 DD25 EE04 EE16 EE20 GB12 GB19 GB20 GB22 GB24 GB40 HH13 HH16 HH24 HH34H37H37H37J37 LL04 5D019 AA25 BB20 BB25 5D107 AA16 BB07 CC10 CC12

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超音波を送受波する振動子素子の側面部
に電極が配置された複数の振動子素子を2次元方向に配
列してなり超音波信号を収集する超音波探触子におい
て、 前記電極の配置位置が前記振動子素子の2次元配列の一
方向に平行な中心線に対して対称に配列され、前記振動
子素子が前記一方向とこれに直交する他の方向のそれぞ
れについて超音波の送波方向に対して凸形の円弧状に配
列されたことを特徴とする超音波探触子。
An ultrasonic probe for collecting ultrasonic signals by arranging a plurality of transducer elements having electrodes arranged on side surfaces of a transducer element for transmitting and receiving ultrasonic waves in a two-dimensional direction, The arrangement positions of the electrodes are arranged symmetrically with respect to a center line parallel to one direction of the two-dimensional array of the vibrator elements, and the vibrator elements are superimposed in each of the one direction and the other direction orthogonal thereto. An ultrasonic probe characterized by being arranged in a convex arc shape with respect to the transmission direction of a sound wave.
【請求項2】 被検体に超音波を送受波する超音波探触
子と、該探触子で収集した超音波信号を用いて被検体内
部の診断部位の超音波画像を得て表示する装置本体と有
する超音波装置において、 前記超音波探触子として、前記請求項1に記載の超音波
探触子を用い、該超音波探触子と前記装置本体との間で
振動子素子の選択データ及び収集した超音波信号を入出
力して接続するデータ伝達部とを設けたことを特徴とす
る超音波装置。
2. An ultrasonic probe for transmitting and receiving ultrasonic waves to and from an object, and an apparatus for obtaining and displaying an ultrasonic image of a diagnostic site inside the object using ultrasonic signals collected by the probe. An ultrasonic device having a main body, wherein the ultrasonic probe according to claim 1 is used as the ultrasonic probe, and a transducer element is selected between the ultrasonic probe and the device main body. An ultrasonic apparatus, comprising: a data transmission unit for inputting and outputting data and collected ultrasonic signals.
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