JP2013244332A5 - - Google Patents

Description

図３（Ａ）、図３（Ｂ）に、共振周波数５．５ＭＨｚの超音波素子に矩形波及び正弦波を入力した場合の出射される超音波の最大振幅を示す。図３（Ａ）から分かるように、矩形波入力の場合では、共振周波数５．５ＭＨｚとその近傍で最大振幅がピークになり、加えて周波数が低い領域（２．６ＭＨｚ以下）でも最大振幅が大きくなる。一方、図３（Ｂ）から分かるように、正弦波入力の場合では共振周波数５．５ＭＨｚ以上の領域で最大振幅が高くなり、周波数が低い領域では最大振幅が減少する。また、共振周波数５．５ＭＨｚ近傍での最大振幅を比較すると、矩形波入力と正弦波入力とは大きな差はない。

図４（Ａ）、図４（Ｂ）に、共振周波数５．５ＭＨｚの超音波素子に対して、周波数２．５ＭＨｚ及び５．５ＭＨｚの矩形波を入力した場合の超音波信号波形を示す。破線が入力された矩形波信号、実線が超音波信号を示す。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）に、共振周波数５．５ＭＨｚの超音波素子に対して、周波数５．５ＭＨｚの矩形波及び正弦波を入力した場合の超音波信号の絶対値と包絡線検波された信号波形を示す。各図において、実線は超音波信号の絶対値、破線は包絡線検波された信号を示し、さらに包絡線検波された信号の最大値（ピーク値）の半値（１／２の値）となる時間幅（半値幅）を示す。

受信部２４０は、スイッチ部２３０を介して、超音波デバイス１００からの受信信号ＶＲ１〜ＶＲｎの受信処理を行う。具体的には、受信信号の増幅、ゲイン設定、周波数設定、Ａ／Ｄ変換（アナログ／デジタル変換）などを行い、検出データ（検出情報）として画像生成部３２０（図１０）に出力する。受信部２４０は、例えば低雑音増幅器、電圧制御アッテネーター、プログラマブルゲインアンプ、ローパスフィルター、Ａ／Ｄコンバーターなどで構成することができる。

図９（Ａ）は、第１のモードの場合を示す。第１のモードでは、ＳＷ１ａがオン状態、ＳＷ１ｂがオフ状態に設定されることで、高周波超音波素子列Ｈ＿ＵＥＣ１が選択される。そして送信期間ではＳＷ１ｃが実線で示す状態に設定され、送信部２１０からの駆動信号ＶＤＲ１が高周波超音波素子列Ｈ＿ＵＥＣ１に対して出力される。また、受信期間ではＳＷ１ｃが破線で示す状態に設定され、高周波超音波素子列Ｈ＿ＵＥＣ１からの受信信号ＶＲ１が受信部２４０に対して出力される。

図９（Ｂ）は、第２のモードの場合を示す。第２のモードでは、ＳＷ１ａがオフ状態、ＳＷ１ｂがオン状態に設定されることで、低周波超音波素子列Ｌ＿ＵＥＣ１が選択される。そして送信期間ではＳＷ１ｃが実線で示す状態に設定され、送信部２１０からの駆動信号ＶＤＲ１が低周波超音波素子列Ｌ＿ＵＥＣ１に対して出力される。また、受信期間ではＳＷ１ｃが破線で示す状態に設定され、低周波超音波素子列Ｌ＿ＵＥＣ１からの受信信号ＶＲ１が受信部２４０に対して出力される。

図９（Ｃ）は、第３のモードの場合を示す。第３のモードでは、ＳＷ１ａとＳＷ１ｂとが共にオン状態に設定されることで、高周波超音波素子列Ｈ＿ＵＥＣ１及び低周波超音波素子列Ｌ＿ＵＥＣ１の両方が選択される。そして送信期間ではＳＷ１ｃが実線で示す状態に設定され、送信部２１０からの駆動信号ＶＤＲ１が高周波超音波素子列Ｈ＿ＵＥＣ１及び低周波超音波素子列Ｌ＿ＵＥＣ１の両方に対して出力される。また、受信期間ではＳＷ１ｃが破線で示す状態に設定され、高周波超音波素子列Ｈ＿ＵＥＣ１及び低周波超音波素子列Ｌ＿ＵＥＣ１の両方からの受信信号ＶＲ１が受信部２４０に対して出力される。

Claims (13)

1. 超音波デバイスに対して超音波の送信の処理を行う処理装置であって、
   前記超音波デバイスに対して駆動信号を出力する送信部と、
   前記送信部を制御する制御部とを含み、
   前記超音波デバイスは、
   第１の周波数の共振特性を有する複数の超音波素子が配置される高周波超音波素子列と、
   前記第１の周波数より低い第２の周波数の共振特性を有する複数の超音波素子が配置される低周波超音波素子列とを有し、
   前記送信部は、
   第１のモードでは、前記高周波超音波素子列に対して正弦波の前記駆動信号を出力し、
   第２のモードでは、前記低周波超音波素子列に対して矩形波の前記駆動信号を出力することを特徴とする処理装置。
2. 請求項１において、
   前記送信部は、
   第３のモードでは、前記高周波超音波素子列及び前記低周波超音波素子列の両方に対して、矩形波の前記駆動信号を出力することを特徴とする処理装置。
3. 請求項２において、
   前記制御部の制御に基づいて、前記高周波超音波素子列及び前記低周波超音波素子列の少なくとも一方を選択し、選択された超音波素子列に対して、前記送信部からの前記駆動信号を出力するスイッチ部を含み、
   前記スイッチ部は、
   前記第１のモードでは、前記高周波超音波素子列を選択して、前記駆動信号を前記高周波超音波素子列に対して出力し、
   第２のモードでは、前記低周波超音波素子列を選択して、前記駆動信号を前記低周波超音波素子列に対して出力することを特徴とする処理装置。
4. 各高周波超音波素子列において、第１の周波数の共振特性を有する複数の超音波素子が第１の方向に沿って配置される第１の高周波超音波素子列〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の高周波超音波素子列と、
   各低周波超音波素子列において、前記第１の周波数より低い第２の周波数の共振特性を有する複数の超音波素子が前記第１の方向に沿って配置される第１の低周波超音波素子列〜第ｎの低周波超音波素子列と、
   前記第１の方向に沿って配線される第１の高周波駆動電極線〜第ｎの高周波駆動電極線と、
   前記第１の方向に沿って配線される第１の低周波駆動電極線〜第ｎの低周波駆動電極線と、
   前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って配線される複数のコモン電極線とを含み、
   前記第１の高周波超音波素子列〜前記第ｎの高周波超音波素子列は、前記第２の方向に沿って配置され、
   前記第１の低周波超音波素子列〜前記第ｎの低周波超音波素子列は、前記第２の方向に沿って配置され、
   前記第１の高周波超音波素子列〜前記第ｎの高周波超音波素子列のうちの、第ｉ（ｉは１≦ｉ≦ｎである整数）の高周波超音波素子列を構成する前記複数の超音波素子がそれぞれ有する第１の電極は、前記第１の高周波駆動電極線〜前記第ｎの高周波駆動電極線のうちの第ｉの高周波駆動電極線に接続され、
   前記第ｉの高周波超音波素子列を構成する前記複数の超音波素子がそれぞれ有する第２の電極は、前記複数のコモン電極線のうちのいずれかに接続され、
   前記第１の低周波超音波素子列〜前記第ｎの低周波超音波素子列のうちの、第ｊ（ｊは１≦ｊ≦ｎである整数）の低周波超音波素子列を構成する前記複数の超音波素子がそれぞれ有する第１の電極は、前記第１の低周波駆動電極線〜前記第ｎの低周波駆動電極線のうちの第ｊの低周波駆動電極線に接続され、
   前記第ｊの低周波超音波素子列を構成する前記複数の超音波素子がそれぞれ有する第２の電極は、前記複数のコモン電極線のうちのいずれかに接続されることを特徴とする超音波デバイス。
5. 請求項４において、
   アレイ状に配置された複数の開口を有する基板を含み、
   前記複数の開口の各開口ごとに設けられる前記複数の超音波素子の各超音波素子は、
   前記開口を塞ぐ振動膜と、
   前記振動膜の上に設けられる圧電素子部とを有し、
   前記圧電素子部は、
   前記振動膜の上に設けられる下部電極と、
   前記下部電極の少なくとも一部を覆うように設けられる圧電体膜と、
   前記圧電体膜の少なくとも一部を覆うように設けられる上部電極とを有し、
   前記第１の電極は、前記上部電極及び前記下部電極の一方であり、
   前記第２の電極は、前記上部電極及び前記下部電極の他方であり、
   前記第１の周波数の共振特性を有する前記超音波素子が設けられる前記開口の短辺の長さは、前記第２の周波数の共振特性を有する前記超音波素子が設けられる前記開口の短辺の長さより短いことを特徴とする超音波デバイス。
6. 請求項５において、
   前記第１の高周波超音波素子列〜前記第ｎの高周波超音波素子列と前記第１の低周波超音波素子列〜前記第ｎの低周波超音波素子列とは、前記第２の方向に沿って、交互に配置されることを特徴とする超音波デバイス。
7. 請求項１乃至３のいずれかに記載の処理装置を含むことを特徴とする超音波プローブ。
8. 請求項４乃至６のいずれかに記載の超音波デバイスを含むことを特徴とする超音波プローブ。
9. 請求項１乃至３のいずれかに記載の処理装置と、
   表示用画像データを表示する表示部とを含むことを特徴とする超音波診断装置。
10. 請求項９において、
    前記超音波デバイスからの受信信号の受信処理を行う受信部を含み、
    前記第１のモードでは前記高周波超音波素子列からの受信信号に基づいて第１の画像データを生成し、前記第２のモードでは前記低周波超音波素子列からの受信信号に基づいて第２の画像データを生成する画像生成部を含むことを特徴とする超音波診断装置。
11. 請求項１０において、
    前記画像生成部は、
    前記第３のモードでは前記高周波超音波素子列及び前記低周波超音波素子列からの受信信号に基づいて第３の画像データを生成することを特徴とする超音波診断装置。
12. 請求項１０又は１１において、
    前記第１の画像データと前記第２の画像データとを合成する画像処理を行うことを特徴とする超音波診断装置。
13. 超音波デバイスに対して、超音波の送信及び受信の処理を行う処理装置と、
    前記超音波デバイスからの受信信号に基づいて画像データを生成する画像生成部とを含み、
    前記処理装置は、
    第１のモードでは、第１の周波数の正弦波の前記駆動信号を前記超音波デバイスに対して出力し、
    第２のモードでは、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数の矩形波の前記駆動信号を前記超音波デバイスに対して出力し、
    前記画像生成部は、
    前記第１のモードでの受信信号に基づいて第１の画像データを生成し、前記第２のモードでの受信信号に基づいて第２の画像データを生成することを特徴とする超音波診断装置。