JP2003169800A - 超音波探触子およびこれを用いた超音波診断装置 - Google Patents

超音波探触子およびこれを用いた超音波診断装置

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Takaya Osawa
孝也 大澤
Yutaka Sato
佐藤　　裕
Hidezo Sano
秀造 佐野
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    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
    • B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波探触子およびこれを用いた超音波診断
装置において、超音波探触子が送受信する超音波の周波
数特性の帯域を広げて、ハーモニックイメージング等の
変調処理を容易にし良好な三次元超音波画像を形成す
る。 【解決手段】 超音波を送受信する複数の振動子素子
１，１，…が二次元に配列された超音波探触子におい
て、上記の二次元に配列された複数の振動子素子１，
１，…は、その周波数特性が異なる複数種類の振動子素
子群１ａ，１ｂを備えたものでおり、一種類の振動子素
子群１ａが有する周波数特性のうちのある周波数成分に
対し、他の種類の振動子素子群１ｂが有する周波数特性
のうちのある周波数成分が整数倍である。これにより、
超音波探触子が送受信する超音波の周波数特性の帯域を
広げて、ハーモニックイメージング等の変調処理を容易
にし良好な三次元超音波画像を形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を利用して
被検体の診断部位を検査するのに用いる超音波探触子お
よびこれを用いた超音波診断装置に関し、特に、超音波
探触子が有する周波数特性の帯域が広く、超音波診断装
置におけるハーモニックイメージング等の変調処理が容
易な、かつ被検体の診断部位を高分解能で明瞭な三次元
表示ができる超音波探触子およびこれを用いた超音波診
断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波探触子およびこれを用いた超音波
診断装置により形成された診断部位の超音波画像を良好
な画像として表示させるには、超音波探触子が受信した
反射エコーの周波数特性を最大限に広い帯域で電気信号
に変換し、その電気信号にさまざまな変調処理を行わな
ければならない。したがって、超音波画像の画質を向上
させるためには、上記変換された電気信号の変調処理が
より広いレンジで行われなければならならず、そのため
には超音波探触子が有する周波数特性の帯域を拡大させ
ることが必要とされていた。
【０００３】また、超音波画像の画質を向上させるた
め、ハーモニックイメージング技術が用いられることが
ある。ハーモニックイメージング技術とは、超音波探触
子からある周波数を有する基本波を被検体の生体内に送
信し、生体内で発生される上記基本波の整数倍(例え
ば、２倍)の周波数成分を有する高調波の反射エコーを
受信し、超音波診断装置で上記反射エコーを電気信号に
変換しさまざまな画像処理を行うことにより超音波画像
の分解能を向上させ明瞭な画像を形成する技術であり、
マイクロバブル等を用いた超音波造影剤により生体内部
を明瞭に画像表示すること等を可能とする技術である。
【０００４】このハーモニックイメージング技術を用い
て診断部位の超音波画像の画質を向上させるために、振
動子素子が二次元に配列された超音波探触子にも、基本
波の周波数成分と高調波の周波数成分をカバーする広い
帯域の周波数特性を有することが必要とされていた。
【０００５】一方、被検体の診断部位を立体画像として
表示させる三次元超音波技術が近年注目されている。三
次元超音波技術とは、超音波を送受信する振動子素子を
二次元に備えた超音波探触子から被検体の生体内に超音
波を送信し、送信された超音波が診断部位で反射して戻
ってきた反射エコーを逐次処理して上記診断部位の断面
を表示する二次元画像を多数形成し、この多数の断面画
像の情報を再構築して診断部位を立体的に表示する三次
元画像を表示する技術である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の超音波探触子
は、周波数特性の帯域があまり広くなかったので、超音
波診断装置により表示された診断部位の三次元画像は分
解能が低く画質が良好でなかった。そのため、診断部位
を立体的に表示させる三次元超音波技術においても上記
のハーモニックイメージング技術を適用し、高分解で明
瞭な三次元超音波画像を形成させることが望まれてい
た。こうしたハーモニックイメージング技術を適用する
ためには、前記超音波探触子は、基本波の周波数成分と
高調波の周波数成分をカバーする広い帯域の周波数特性
を有することが要求されている。
【０００７】そこで、本発明は、超音波探触子が送受信
する超音波の周波数特性の帯域を拡大することを容易に
し、ハーモニックイメージング等の変調処理を容易に行
うことができ、被検体の診断部位の三次元超音波画像を
高分解能で明瞭な画像で表示させることができる超音波
探触子およびこれを用いた超音波診断装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による超音波探触子は、超音波を送受信する
複数の振動子素子が二次元に配列された超音波探触子に
おいて、上記の二次元に配列された複数の振動子素子
は、その周波数特性が異なる複数種類の振動子素子から
成り、２次元配列内に混在するように設けられているこ
とを特徴とする。
【０００９】そして本発明の超音波探触子は、前記周波
数特性が異なる複数種類の振動子素子は２次元配列の行
または列の単位内において混在するように設けることを
特徴とし、さらに前記周波数特性が異なる複数種類の振
動子素子は２次元配列の行または列の単位毎に同一の周
波数特性を持ち、行または列単位で混在するように設け
られていることを特徴ととしている。
【００１０】また、上記複数種類の振動子素子群は、一
種類の振動子素子群が有する周波数特性のうちのある周
波数成分に対し、他の種類の振動子素子群が有する周波
数特性のうちのある周波数成分が整数倍としたことを特
徴としたものである。
【００１１】また、本発明は上記課題を解決するため
に、探触子で被検体に超音波を送受信し、この受信した
反射エコーを処理して画像を形成し、この画像信号を超
音波画像として表示する超音波診断装置において、上記
請求項１乃至請求項４に記載の超音波探触子と、この超
音波探触子のもつ１種類の周波数特性の振動子素子群へ
超音波送信を行わせる手段と、被検体内から反射した超
音波を前記探触子が持つ周波数特性が異なる複数種類の
振動子素子群で受信する手段と、この受信手段により受
信された信号を画像データへ処理する手段と、画像処理
手段より出力された画像データを表示する手段とを備え
たことを特徴とする。
【００１２】また、 探触子で被検体に超音波を送受信
し、この受信した反射エコーを処理して画像を形成し、
この画像信号を超音波画像として表示する超音波診断装
置において、上記請求項１乃至請求項４に記載の超音波
探触子と、この超音波探触子のもつ全ての周波数特性の
振動子素子群へ超音波送信を行わせる手段と、被検体内
から反射した超音波を前記探触子が持つ１種類の周波数
特性の振動子素子群で受信する手段と、この受信手段に
より受信された信号を画像データへ処理する手段と、画
像処理手段より出力された画像データを表示する手段と
を備えたことを特徴とする。
【００１３】さらに、 探触子で被検体に超音波を送受
信し、この受信した反射エコーを処理して画像を形成
し、この画像信号を超音波画像として表示する超音波診
断装置において、上記請求項１乃至請求項４に記載の超
音波探触子と、この超音波探触子のもつ全ての周波数特
性の振動子素子群へ超音波送信を行わせる手段と、被検
体内から反射した超音波を前記探触子が持つ全ての周波
数特性の振動子素子群で受信する手段と、この受信手段
により受信された信号を画像データへ処理する手段と、
画像処理手段より出力された画像データを表示する手段
とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基いて詳細に説明する。図１は、本発明による超
音波探触子の第１の実施形態を示す概略構成図である。
この超音波探触子は、超音波を利用して被検体の診断部
位を検査する超音波診断装置において実際に被検体内に
超音波を送信及び受信するもので、二次元に配列され超
音波を送受信する複数の振動子素子１，１，…と、これ
らの振動子素子１，１，…から超音波を送信するパルス
信号の供給および振動子素子１，１，…受信したエコー
信号を出力するための信号線が形成されていて所定位置
に配列されるフレキシブル基板２と、上記の各振動子素
子１，１，…の背面へ送出される超音波を吸収するバッ
キング材３とを有して成る。
【００１５】ここで、本発明においては、上記の二次元
に配列された複数の振動子素子として、その周波数特性
が異なる２種類の振動子素子群１ａと振動子素子群１ｂ
を備えたものである。上記２種類の振動子素子群１ａ，
１ｂは、上記フレキシブル基板２の表面の所定部位に同
一方向(二次元の行方向または列方向)にそれぞれ交互に
配列されている。そして、上記交互に配列された振動子
素子群１ａ，１ｂの背面にはバッキング材３が設けられ
ている。このように二次元に配列された複数個の振動子
素子群１ａ，１ｂとバッキング材３とを所定位置に備え
たフレキシブル基板２を複数枚積層して超音波探触子が
構成されている。このとき上記フレキシブル基板２を複
数枚積層する方向においても、上記の２種類の振動子素
子群１ａ，１ｂがそれぞれ交互に配列されるように前記
フレキシブル基板２を積層させる。
【００１６】以上のように、第１の実施形態による超音
波探触子は、２種類の振動子素子群１ａ，１ｂがフレキ
シブル基板２上に配列する方向と、フレキシブル基板２
を積層する方向との直交する二方向に交互に混在するよ
うに配列されて、構成されている。
【００１７】図２は、本発明による超音波探触子の第２
の実施形態を示す概略構成図である。この実施形態は、
複数種類の振動子素子群として、４種類の振動子素子群
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを備えて成り、これらは互いに
周波数特性が異なるものである。上記４種類の振動子素
子群１ａ〜１ｄは、一つのフレキシブル基板２の所定位
置に振動子素子群１ａの素子を配置し、この素子の隣り
に振動子素子群１ｂの素子を配置し、またこの素子の隣
りに振動子素子群１ｃの素子を配置し、さらにこの素子
の隣りに振動子素子群１ｄの素子を配設し、そしてこの
素子の隣りに振動子素子群１ａの別の素子を配置するよ
うに４種類の振動子素子群１ａ〜１ｄの素子が順回的に
配列されている。また、上記４種類の振動子素子群１ａ
〜１ｄの素子が巡回的に配列されたフレキシブル基板２
は、それを積層する方向においても４種類の振動子素子
群１ａ〜１ｄの素子が順次位置が異なるように配列され
複数枚積層されている。このような配列により、４種類
の振動子素子群１ａ〜１ｄの素子は、いわゆる二次元マ
トリックス状に配列されている。
【００１８】図３は、本発明による超音波探触子の第３
の実施形態を示す概略構成図である。この実施形態にお
いて、各フレキシブル基板２には、４種類の振動子素子
群１ａ〜１ｄのうちの１種類のみが配列され、このよう
に１種類の振動子素子群のみが配列されたフレキシブル
基板２が、それを積層する方向において各々周波数特性
が異なる４種類の振動子素子群１ａ〜１ｄの素子が順次
に配列されるように複数枚積層されている。
【００１９】第３の実施形態による超音波探触子におい
て、４種類の振動子素子群１ａ〜１ｄの各素子の厚みが
異なっても幅がすべて同一であれば、各フレキシブル基
板２に配列された各素子のピッチは、配列された素子の
種類によらず総て同一である。このとき、直交する二方
向に配列された各素子の位置関係は等方的であるので、
この探触子を使用して得た信号を画像化するときに素子
の位置を算出する演算を必要とせず、演算処理を簡素化
することができる。したがって、超音波探触子から診断
装置本体に送出された電気信号を演算処理するときに、
超音波画像を形成させる演算処理の負担を軽減すること
ができる。
【００２０】図４は、本発明による超音波探触子の第４
の実施形態を示す概略構成図である。この実施形態は、
第３の実施形態において、４種類の振動子素子群１ａ〜
１ｄの周波数特性を異ならせるために素子の幅を異なら
せたものである。
【００２１】第４の実施形態による超音波探触子におい
て、４種類の振動子素子群１ａ〜１ｄの素子の幅が種類
の群毎にそれぞれ異なるので、各フレキシブル基板２に
配列された各素子のピッチは、配列された素子の種類に
よって異なる。このとき、直交する二方向に配列された
各素子の位置関係は等方的でないので、各素子の位置を
把握しなければならず、エコー信号を画像化する際の演
算処理は複雑となる。しかし、振動子素子は、その周波
数特性が高くなるほど振動子素子のアスペクト比が大き
くなるため、良好な波形の超音波を送信することが困難
である。そこで、第４の実施形態による超音波探触子の
ように、アスペクト比を各振動子素子群の厚みに合わせ
たものに調整することにより、良好な波形の超音波を送
信することができ、良好な超音波画像を形成できる。
【００２２】以上に説明したように、本発明による超音
波探触子は、用途に応じて振動子素子の周波数特性の種
類の数、その組み合わせを変えて形成することができ
る。その設定は無数に組み合わせることが可能であるの
で、本発明の超音波探触子は、適正な振動子素子を組み
合わせて多用な用途に適用することができる。また、図
１〜図４に示す第１〜第４の実施形態による超音波探触
子においては、リニアアレイ型の超音波探触子について
のみ述べたが、本発明は、コンベックス型または電子セ
クタ型の超音波探触子などのさまざまな超音波探触子の
形態においても適用することができる。
【００２３】次に、上記図１〜図４に示す超音波探触子
を構成する振動子素子群の構造について、図５を参照し
て説明する。図５において、前記フレキシブル基板２の
所定部位には振動子素子１が配列され、この振動子素子
１の下方にはバッキング材３が設けられている。上記振
動子素子１の上方には、この振動子素子１から発生され
る超音波を効率よく生体に伝播させるマッチング層４が
設けられている。また、上記振動子素子１の下面には信
号電極５が、前記振動子素子１の上面にはグランド電極
６が設けられており、この信号電極５とグランド電極６
の間に電圧が印加されると、振動子素子１は振動して超
音波を発生する。
【００２４】また、上記フレキシブル基板２は、その母
体となるベースフィルム７と、このベースフィルム７の
表面の所定部位に配設された信号パターン８と、上記ベ
ースフィルム７の裏面の所定部位に配設されたグランド
パターン９と、このグランドパターン９を覆うようにベ
ースフィルム７の裏面に配設されたカバー層１０とから
構成されている。上記信号パターン８の接続部１１及び
グランドパターン９の接続部１２は、それぞれ前記の信
号電極５及びグランド電極６と電気的に接続するように
半田付けされている。よって、信号パターン８とグラン
ドパターン９の間に電圧が印加されると、振動子素子１
の上下両面に設けられた信号電極５とグランド電極６の
間に電圧が印加され、上記振動子素子１は振動して超音
波を発生する。
【００２５】図１〜図４に示すように、本発明の第１〜
第４の実施形態による超音波探触子は、周波数特性の異
なる複数種類の振動子素子群から構成されているが、各
振動素子群の周波数特性は、振動子素子１及びマッチン
グ層４の厚さを変えることにより調整することができ
る。すなわち、超音波探触子の周波数特性の帯域を高く
設定するには、振動子素子１及びマッチング層４の厚さ
を薄くすればよく、逆に周波数特性の帯域を低く設定す
るには、振動子素子１及びマッチング層４の厚さを厚く
すればよい。振動子素子１の上下両面に設けられた信号
電極５及びグランド電極６の間隔は、振動子素子１の厚
さによって変わる。
【００２６】図６は、図５に示す超音波探触子のフレキ
シブル基板２の正面図である。図６において、フレキシ
ブル基板２の表面は、フレキシブル基板２の母体となる
ベースフィルム７と、ベースフィルム７の表面に設けら
れた信号パターン８と、この信号パターン８を前記振動
子素子１の下面に設けられた信号電極５（図５参照）に
電気的に接続させる接続部１１と、前記信号パターン８
を診断装置本体と接続するためのケーブルに接続する信
号パターン端部１３と、前記ベースフィルム７の裏面に
設けられたグランドパターン（図示せず）の接続部１２
と、から構成されている。
【００２７】上記フレキシブル基板２の表面の所定位置
には、図１に示す周波数特性の異なる２種類の振動子素
子群１ａ,１ｂがそれぞれ交互に配列されている。この
ような構造を実現するため、フレキシブル基板２の表面
に設けられた上記の接続部１１と接続部１２との間隔
は、図５に示す振動子素子１の上下両面に設けられた信
号電極５及びグランド電極６の間隔に合わせて形成され
る。つまり、振動子素子１の周波数特性の帯域を低く設
定するときは、振動子素子１の厚さを厚くするので、信
号電極５とグランド電極６との間隔は長くなる。よっ
て、フレキシブル基板２の接続部１１と接続部１２との
間隔を長く形成しなければならない。逆に、その隣に配
設する振動子素子１の周波数特性の帯域を高く設定する
ときは、振動子素子１の厚さを薄くするので、信号電極
５及びグランド電極６の間隔は短くなる。よって、フレ
キシブル基板２の接続部１１と接続部１２との間隔を短
く形成しなければならない。第１の実施形態による超音
波探触子は、周波数特性の異なる２種類の振動子素子群
１ａ,１ｂが上記フレキシブル基板２の表面の所定位置
にそれぞれ交互に配列されるので、接続部１１と接続部
１２との間隔は、長短交互に形成される。
【００２８】このように振動子素子の周波数特性に合わ
せて形成されたフレキシブル基板２の表面には、接続部
１１と接続部１２との間隔に等しい長さの振動子素子が
それぞれ配列されて半田付け等により接続される。振動
子素子をフレキシブル基板上に並べるには、チップ部品
等を基板上にマウントする技術を用いて実現し、半田付
けに関してもリフロー炉等を用いれば容易に実現でき
る。以上のようにして作製されたものを複数枚積層する
ことにより、第１の実施形態による周波数特性が異なる
２種類の振動子素子群１ａ,１ｂが直交する二方向に配
列されて構成された超音波探触子を作製することができ
る。
【００２９】以上、本発明の第１の実施形態による超音
波探触子について述べたが、図２〜図４に示す第２〜第
４の実施形態による超音波探触子においても第１の実施
形態と同様に、フレキシブル基板２の表面における接続
部１１及び接続部１２の間隔は、振動子素子１の上下両
面に設けられた信号電極５及びグランド電極６の間隔に
合わせて形成する。
【００３０】図７は、コンベックス型の超音波探触子に
おけるフレキシブル基板２'の正面図である。このコン
ベックス型の超音波探触子においても、図６に示すリニ
アアレイ型のフレキシブル基板２と同様に、フレキシブ
ル基板２'の表面は、該フレキシブル基板２'の母体とな
るベースフィルム７'と、信号パターン８と、接続部１
１，１２と、信号パターン端部１３と、から構成されて
いる。なお、上記ベースフィルム７'は上部が円弧状に
形成されている。また、上記接続部１１及び接続部１２
の配設間隔は、振動子素子１の上下両面に設けられた信
号電極５及びグランド電極６の間隔に合わせて形成され
るが、振動子素子の配列位置を決める接続部１１及び接
続部１２の位置は、ベースフィルム７'の上部の円弧に
沿わせて形成される。このように形成されたコンベック
ス型のフレキシブル基板を複数枚積層させると、コンベ
ックス型の２次元超音波探触子が形成される。
【００３１】次に、本発明による超音波探触子の周波数
特性について、図８及び図９を参照して説明する。図８
は、本発明の第１の実施形態による超音波探触子におい
て、周波数特性の異なる２種類の振動子素子群１ａ,１
ｂ（図1参照）の周波数特性を示すグラフである。この
グラフは、２種類の振動子素子群１ａ,１ｂが発生する
超音波の周波数帯域に対する音響強度の関係を説明する
もので、横軸を周波数（ＭＨｚ）、縦軸を音響強度と
し、符号Ａは図１に示す振動子素子群１ａの周波数特性
を示し、符号Ｂは振動子素子群１ｂの周波数特性を示し
ている。上記２種類の振動子素子群１ａ,１ｂにおい
て、振動子素子群１ａが有する周波数特性Ａのうちのあ
る周波数成分ｆ1に対し、振動子素子群１ｂが有する周
波数特性Ｂのうちのある周波数成分ｆ2は整数倍、例え
ば２倍の周波数である。このように、上記２種類の振動
子素子群１ａ,１ｂが有する周波数特性Ａ，Ｂのうちの
ある成分ｆ1,ｆ2は整数倍の関係であるので、ハーモニ
ックイメージングによる変調技術を容易にし、良好な超
音波画像を形成することができる。また、本発明による
超音波探触子は、２種類の振動子素子群１ａ,１ｂを備
えて構成されているので、１種類のみの振動子素子群を
備えて構成された超音波探触子より周波数特性の帯域を
広くすることができる。
【００３２】次に、図９は、本発明の第２〜第４の実施
形態による超音波探触子において、周波数特性の異なる
４種類の振動子素子群１ａ〜１ｄの周波数特性を示すグ
ラフであり、図２〜図４に示す振動子素子群１ａ〜１ｄ
の周波数特性をそれぞれ符号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで示してい
る。図９において、例えば、振動子素子群１ａの周波数
特性Ａの帯域を２〜４ＭＨｚとし、振動子素子群１ｂの
周波数特性Ｂの帯域を３〜６ＭＨｚとし、振動子素子群
１ｃの周波数特性Ｃの帯域を６〜９ＭＨｚとし、振動子
素子群１ｄの周波数特性Ｄの帯域を８〜１２ＭＨｚとす
ると、各周波数帯域を重ね合わせることにより、２〜１
２ＭＨｚの広い帯域の周波数特性を得ることができる。
このように、周波数特性の異なる４種類の振動子素子群
１ａ〜１ｄから構成される超音波探触子は、より広い帯
域での変調処理が可能となる。上記４種類の振動子素子
群１ａ〜１ｄのうち、１種類の振動子素子群が有する周
波数特性のうちのある周波数成分に対し、他の種類の振
動子素子群が有する周波数特性において、その整数倍の
周波数成分を有しているので、ハーモニックイメージン
グによる変調技術を容易にし、良好な超音波画像を形成
することができる。以上のように、本発明は、周波性特
性の異なる複数種類の振動子素子群１ａ〜１ｄを組み合
わせることにより、超音波探触子の用途に応じて周波数
特性をさまざまに設定することが可能である。
【００３３】次に、以上のように構成された超音波探触
子を用いた超音波診断装置について説明する。図１０
は、本発明の第１の実施形態における超音波探触子を用
いた超音波診断装置を示すブロック図である。この超音
波診断装置は、複数の振動子素子を二次元に配列し被検
体に超音波を送受信する探触子２０と、この探触子 ２
０を駆動して超音波を発生させる送信部２１と、上記探
触子２０で受信した反射エコーを電気信号に変換する受
信部２２と、この受信部２２が変換した電気信号をＢモ
ード信号に変換するＢモード処理部２３と、上記受信部
２２からの信号をドプラ信号に変換するドプラ処理部２
４と、上記のＢモード処理部２３又はドプラ処理部２４
からの信号を後述の表示部２６で表示される超音波画像
情報に変換するデジタルスキャンコンバーター（以下
「ＤＳＣ」と略称する）２５と、このＤＳＣ２５からの
画像信号を表示する表示部２６とから構成されている。
【００３４】ここで、本発明においては、上記探触子２
０として、前述の図１に示した超音波探触子を用いたも
のである。この探触子２０は、振動子素子群１ａと振動
子素子群１ｂを備えている。さらに、上記２種類の振動
子素子群１ａ，１ｂは、図８に示すように、一種類の振
動子素子群１ａが有する周波数特性Ａのうちのある周波
数成分ｆ1に対し、他の種類の振動子素子群１ｂが有す
る周波数特性Ｂのうちのある周波数成分ｆ2が整数倍で
ある。そして、上記振動子素子群１ａは送信部２１に接
続され、上記振動子素子群１ｂは受信部２２に接続され
ている。
【００３５】このような構成により、２種類の振動子素
子群１ａ，１ｂから構成された上記探触子２０を用いて
振動素子群１aから周波数特性ａを有した超音波を被検
体内へ送信し、周波数特性Ｂを有する振動子軍１bで受
信すると、送信周波数に対し整数倍の周波数で超音波を
受信できるので、ハーモニックイメージング等の変調処
理により、被検体の診断部位を高分解能で明瞭な三次元
超音波画像で表示することができる。また、上記探触子
２０は、図２〜図４に示す第２〜第４の実施形態を含む
さまざまな実施形態による超音波探触子を用いることも
できる。上記探触子２０は、用途に応じてさまざまな設
定をすることができるので、これを用いた超音波診断装
置は、ハーモニックイメージング等の変調処理を最適に
行うことができ、より良好な三次元超音波画像を形成す
ることができる。
【００３６】図１１は、図１０に示す超音波診断装置の
第２の例を示すブロック図である。図１１の例は、全体
構成は図１０と同様に構成されているが、探触子２０
は、該探触子２０を構成する２種類の振動子素子群１
ａ，１ｂのうちの振動子素子群１ａが送信部２１に接続
され、両方が受信部２２に接続されている点が相違す
る。この実施の形態によれば、周波数特性Ａで送信し
て、周波数特性Ａと周波数特性Ｂとで受信するので、周
波数特性Ａによる画像と周波数特性Ａに含まれるある周
波数の整数倍の高調波の画像との合成画像を得ることが
できる。
【００３７】図１２は、図１０に示す超音波診断装置の
第３の例を示すブロック図である。図１２の例は、全体
構成は図１０と同様に構成されているが、探触子２０
は、該探触子２０を構成する２種類の振動子素子群１
ａ，１ｂの両方が送信部２１に接続され、振動子素子群
１ｂのみが受信部２２に接続されている点が相違する。
この実施の形態によれば、送信は周波数特性Ａと周波数
特性Ｂとを合成した広帯域となり、受信は元々の周波数
特性Ｂと周波数特性Ａに含まれるある周波数の整数倍の
周波数の信号とを併せて受信するので、高調波の信号を
強調して受信することができる。
【００３８】図１３は、図１０に示す超音波診断装置の
第４の例を示すブロック図である。図１３の例は、全体
構成は図１０と同様に構成されているが、探触子２０
は、該探触子２０を構成する２種類の振動子素子群１
ａ，１ｂの両方が送信部２１に接続され、且つその両方
が受信部２２に接続されている点が相違する。この実施
の形態によれば、周波数特性Ａと周波数特性Ｂとの広帯
域で送信し、受信も二つの周波数特性で受信するので、
被検体の浅い部分から深い部分までを良好な画像として
得ることができるとともに、前記ハーモニックイメージ
ングに適した信号をも同時に受信することができる。
【００３９】以上のように、探触子２０を構成する２種
類の振動子素子群１ａ，１ｂのうちの一方または両方
が、送信部２１又は受信部２２に接続されているので、
上記探触子２０は、超音波を送信及び受信する周波数帯
域を基本波の周波数成分と高調波の周波数成分をカバー
するように広い帯域に拡大することができる。したがっ
て、超音波診断装置は、ハーモニックイメージング等の
変調処理による被検体の診断部位を分解能が高く明瞭な
三次元超音波画像で表示することができる。
【００４０】なお、上記実施の形態では探触子を二次元
探触子として説明したが、本発明は一次元のアレー配列
振動子へ適用しても同様の効果が得られる。
【００４１】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
第１の発明による超音波探触子は、二次元に配列された
複数の振動子素子として、その周波数特性が異なる複数
種類の振動子素子群を備えたことにより、振動子素子の
アスペクト比又は超音波探触子の用途や形状等に応じて
振動子素子の種類、大きさ、数量等を設定でき、それを
適切に組み合わせることにより任意の超音波探触子を形
成することができる。
【００４２】また、上記超音波探触子を構成する複数種
類の振動子素子群は、一種類の振動子素子群が有する周
波数特性のうちのある周波数成分に対し、他の種類の振
動子素子群が有する周波数特性のうちのある周波数成分
が整数倍であるので、超音波探触子は、周波数特性の帯
域が容易に拡大され、基本波の周波数成分と高調波の周
波数成分を同時にまたは個別に受信する使用態様に適応
することができる。
【００４３】また、第２の発明による超音波診断装置
は、探触子として第１の発明による超音波探触子を用い
たことにより、ハーモニックイメージング技術等による
変調処理を容易に行うことができるようになり、被検体
の診断部位を高分解能で明瞭な画像として表示すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による超音波探触子の第１の実施形態を
示す概略構成図である。
【図２】上記超音波探触子の第２の実施形態を示す概略
構成図である。
【図３】上記超音波探触子の第３の実施形態を示す概略
構成図である。
【図４】上記超音波探触子の第４の実施形態を示す概略
構成図である。
【図５】図１〜図４に示す第１〜第４の実施形態におけ
る超音波探触子を構成する振動子素子群の構造を示す断
面図である。
【図６】図５に示す超音波探触子を構成するフレキシブ
ル基板の正面図である。
【図７】コンベックス型の超音波探触子を構成するフレ
キシブル基板の正面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態における２種類の振動
子素子群から構成される超音波探触子の周波数特性を示
すグラフである。
【図９】本発明の第２〜第４の実施形態における４種類
の振動子素子群から構成される超音波探触子の周波数特
性を示すグラフである。
【図１０】本発明の第１の実施形態における超音波探触
子を用いた超音波診断装置を示すブロック図である。
【図１１】図１０に示す超音波診断装置の第２の例を示
すブロック図である。
【図１２】図１０に示す超音波診断装置の第３の例を示
すブロック図である。
【図１３】図１０に示す超音波診断装置の第４の例を示
すブロック図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｄ…振動子素子群 ２、２'…フレキシブル基板 ３…バッキング材 ４…マッチング層 ５…信号電極 ６…グランド電極 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…振動子素子群の周波数特性 ｆ1,ｆ2…周波数成分 ２０…探触子 ２１…送信部 ２２…受信部 ２３…Ｂモード処理部 ２４…ドプラ処理部 ２５…ＤＳＣ ２６…表示部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G047 CA01 DB02 EA05 GA13 GA14 GB02 GB17 GB18 GF06 GF21 4C301 EE06 GB09 GB40 4C601 EE03 GB01 GB03 GB06 GB50 5D019 AA09 BB19 BB21 BB28 FF04 GG06

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超音波を送受信する複数の振動子素子が
    二次元に配列された超音波探触子において、上記の二次
    元に配列された複数の振動子素子は、その周波数特性が
    異なる複数種類の振動子素子から成り、２次元配列内に
    混在するように設けられていることを特徴とする超音波
    探触子。
  2. 【請求項２】 前記周波数特性が異なる複数種類の振動
    子素子は２次元配列の行または列の単位内において混在
    するように設けられていることを特徴とする請求項１記
    載の超音波探触子。
  3. 【請求項３】 前記周波数特性が異なる複数種類の振動
    子素子は２次元配列の行または列の単位毎に同一の周波
    数特性を持ち、行または列単位で混在するように設けら
    れていることを特徴とする請求項１記載の超音波探触
    子。
  4. 【請求項４】 上記複数種類の振動子素子群は、一種類
    の振動子素子群が有する周波数特性のうちのある周波数
    成分に対し、他の種類の振動子素子群が有する周波数特
    性のうちのある周波数成分が整数倍であることを特徴と
    する請求項１記載の超音波探触子。
  5. 【請求項５】 探触子で被検体に超音波を送受信し、こ
    の受信した反射エコーを処理して画像を形成し、この画
    像信号を超音波画像として表示する超音波診断装置にお
    いて、上記請求項１乃至請求項４に記載の超音波探触子
    と、この超音波探触子のもつ１種類の周波数特性の振動
    子素子群へ超音波送信を行わせる手段と、被検体内から
    反射した超音波を前記探触子が持つ周波数特性が異なる
    複数種類の振動子素子群で受信する手段と、この受信手
    段により受信された信号を画像データへ処理する手段
    と、画像処理手段より出力された画像データを表示する
    手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
  6. 【請求項６】 探触子で被検体に超音波を送受信し、こ
    の受信した反射エコーを処理して画像を形成し、この画
    像信号を超音波画像として表示する超音波診断装置にお
    いて、上記請求項１乃至請求項４に記載の超音波探触子
    と、この超音波探触子のもつ全ての周波数特性の振動子
    素子群へ超音波送信を行わせる手段と、被検体内から反
    射した超音波を前記探触子が持つ１種類の周波数特性の
    振動子素子群で受信する手段と、この受信手段により受
    信された信号を画像データへ処理する手段と、画像処理
    手段より出力された画像データを表示する手段とを備え
    たことを特徴とする超音波診断装置。
  7. 【請求項７】 探触子で被検体に超音波を送受信し、こ
    の受信した反射エコーを処理して画像を形成し、この画
    像信号を超音波画像として表示する超音波診断装置にお
    いて、上記請求項１乃至請求項４に記載の超音波探触子
    と、この超音波探触子のもつ全ての周波数特性の振動子
    素子群へ超音波送信を行わせる手段と、被検体内から反
    射した超音波を前記探触子が持つ全ての周波数特性の振
    動子素子群で受信する手段と、この受信手段により受信
    された信号を画像データへ処理する手段と、画像処理手
    段より出力された画像データを表示する手段とを備えた
    ことを特徴とする超音波診断装置。
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