JP2014226498A - Ultrasonic probe and ultrasonograph - Google Patents

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浩之 四方
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic probe and ultrasonograph capable of improving an S/N ratio in a reception when using an aperture synthesis.SOLUTION: The ultrasonic probe includes first piezoelectric vibrator groups 21, second piezoelectric vibrator groups 22, and switches 31. The first piezoelectric vibrator groups 21 are directly connected to a control unit for controlling transmission/reception of ultrasonic waves respectively. The second piezoelectric vibrator groups 22 are disposed between the first piezoelectric vibrator groups and connected in parallel to one of adjacent first piezoelectric vibrator groups 21 and the other of the adjacent first piezoelectric vibrator groups 21 at prescribed timing. The switches change over the connection destinations of the parallel connection of the second piezoelectric vibrator groups 22 at the prescribed timing.

Description

本発明の実施の形態は、超音波プローブ及び超音波診断装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to an ultrasonic probe and an ultrasonic diagnostic apparatus.

従来、超音波診断装置においては、超音波診断装置は、超音波プローブを体表から当てるだけの簡便な操作により、例えば、検査対象の動きの様子をリアルタイムで表示可能な装置であることから、今日の医療において重要な役割を果たしている。ここで、超音波診断装置は、超音波プローブから被検体内に超音波を送信して、被検体内部で音響インピーダンスの不整合によって生じる反射波を超音波プローブで受信し、受信信号を生成する。このような超音波の送受信を行うために、超音波プローブは、圧電振動子を走査方向に複数個備えている。これら圧電振動子は、超音波を送受信する方向に圧電分極されており、送信信号に基づいて振動して超音波を発生し、反射波を受信して受信信号を生成する。   Conventionally, in an ultrasonic diagnostic apparatus, the ultrasonic diagnostic apparatus is a device that can display the state of movement of an inspection object in real time, for example, by a simple operation of simply applying an ultrasonic probe from the body surface. It plays an important role in today's medicine. Here, the ultrasonic diagnostic apparatus transmits an ultrasonic wave from the ultrasonic probe into the subject, receives a reflected wave caused by an acoustic impedance mismatch inside the subject, and generates a reception signal. . In order to transmit and receive such ultrasonic waves, the ultrasonic probe includes a plurality of piezoelectric vibrators in the scanning direction. These piezoelectric vibrators are piezoelectrically polarized in a direction in which ultrasonic waves are transmitted and received. The piezoelectric vibrators vibrate based on transmission signals to generate ultrasonic waves, receive reflected waves, and generate reception signals.

このような超音波プローブにおいては、多数の圧電振動子が一定のピッチで一方向(走査方向)に並べられ、それぞれの圧電振動子の駆動タイミング、或いは、受信遅延を制御することにより、超音波ビームが偏向されたり、焦点深度が変化させられたりする。これらの圧電振動子は、スキャン面上で湾曲して配置される場合や、各圧電振動子が複数の微小振動子を並列にして形成される場合などもある。   In such an ultrasonic probe, a large number of piezoelectric vibrators are arranged in one direction (scanning direction) at a constant pitch, and the ultrasonic wave is controlled by controlling the drive timing or reception delay of each piezoelectric vibrator. The beam is deflected or the depth of focus is changed. These piezoelectric vibrators may be arranged in a curved manner on the scanning surface, or each piezoelectric vibrator may be formed by arranging a plurality of micro vibrators in parallel.

ここで、このような圧電振動子(配列型の圧電振動子)を備える超音波プローブにおいては、複数の圧電振動子から波面を合成してメインローブを送信する場合に、隣接する圧電振動子間で波面が1波長ずれて合成されるグレーディングローブが生じる場合がある。グレーディングローブは、本来目的とする方向のメインローブとは異なる方向にビームを形成して、アーチファクトを生じさせる。このようなグレーディングローブは、圧電振動子を配列するピッチを狭くすることで抑制することが可能であるが、かかる場合には、開口幅が小さくなってしまい、分解能に一定の限界があった。   Here, in an ultrasonic probe provided with such a piezoelectric vibrator (arrayed piezoelectric vibrator), when transmitting a main lobe by synthesizing a wavefront from a plurality of piezoelectric vibrators, it is between adjacent piezoelectric vibrators. In some cases, a grading lobe is generated in which the wavefront is synthesized with a shift of one wavelength. The grading lobe forms a beam in a direction different from the main lobe in the originally intended direction, causing artifacts. Such a grading lobe can be suppressed by narrowing the pitch at which the piezoelectric vibrators are arranged, but in such a case, the aperture width becomes small and the resolution has a certain limit.

そこで、限られた圧電振動子の数で、グレーディングローブを抑制しつつ、大口径として分解能を高める技術として、開口合成法が知られている。開口合成法は、超音波の送受信で駆動する圧電振動子を切り替えて、複数の受信信号を合成して仮想的な大口径を得る技術である。しかしながら、上述した従来の技術では、開口合成法を用いた場合に受信時のS/Nが低下する場合があった。   Therefore, an aperture synthesis method is known as a technique for increasing resolution with a large aperture while suppressing grading lobes with a limited number of piezoelectric vibrators. The aperture synthesis method is a technique of obtaining a virtual large aperture by switching a piezoelectric vibrator driven by transmission / reception of ultrasonic waves and synthesizing a plurality of reception signals. However, in the above-described conventional technique, when the aperture synthesis method is used, the S / N during reception sometimes decreases.

特開2000−300553号公報JP 2000-300553 A 特開2003−235840号公報JP 2003-235840 A

本発明が解決しようとする課題は、開口合成法を用いた場合の受信時のS/Nを向上させることを可能にする超音波プローブ及び超音波診断装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide an ultrasonic probe and an ultrasonic diagnostic apparatus that can improve the S / N during reception when the aperture synthesis method is used.

実施の形態の超音波プローブは、第1の圧電振動子群と、第2の圧電振動子群と、切り替え手段とを備える。第1の圧電振動子群は、超音波の送受信を制御する制御部にそれぞれ直接接続される。第2の圧電振動子群は、前記第1の圧電振動子間に配置され、隣接する一方の第1の圧電振動子、及び、他方の第1の圧電振動子に対して、所定のタイミングで並列接続される。切り替え手段は、前記第2の圧電振動子群の並列接続の接続先を前記所定のタイミングで切り替える。   The ultrasonic probe according to the embodiment includes a first piezoelectric vibrator group, a second piezoelectric vibrator group, and a switching unit. The first piezoelectric vibrator group is directly connected to a control unit that controls transmission and reception of ultrasonic waves. The second piezoelectric vibrator group is disposed between the first piezoelectric vibrators, and at a predetermined timing with respect to one adjacent first piezoelectric vibrator and the other first piezoelectric vibrator. Connected in parallel. The switching means switches the connection destination of the second piezoelectric vibrator group in parallel connection at the predetermined timing.

図1は、第1の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining the overall configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment. 図2は、グレーディングローブの抑制について説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining suppression of grading lobes. 図3は、開口合成法の従来例を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a conventional example of the aperture synthesis method. 図4は、開口合成法の従来例を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional example of the aperture synthesis method. 図5は、第1の実施形態に係る超音波プローブの構成の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the configuration of the ultrasonic probe according to the first embodiment. 図6は、第1の実施形態に係る超音波プローブによる開口合成時の超音波の送受信の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of transmission / reception of ultrasonic waves during aperture synthesis by the ultrasonic probe according to the first embodiment.

(第1の実施形態)
以下、本願に係る超音波プローブ及び超音波診断装置の詳細について説明する。まず、第1の実施形態に係る超音波診断装置の構成について説明する。図1は、第1の実施形態に係る超音波診断装置100の構成を説明するための図である。図1に示すように、第1の実施形態に係る超音波診断装置100は、超音波プローブ1と、モニタ2と、入力装置3と、装置本体10とを有する。
(First embodiment)
Details of the ultrasonic probe and the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present application will be described below. First, the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus 100 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the ultrasonic diagnostic apparatus 100 according to the first embodiment includes an ultrasonic probe 1, a monitor 2, an input apparatus 3, and an apparatus main body 10.

超音波プローブ1は、複数の圧電振動子を有し、これら複数の圧電振動子は、後述する装置本体10が有する送受信部11から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。そして、超音波プローブ1は、被検体Pからの反射波を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ1は、圧電振動子に設けられる整合層と、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材などを有する。なお、超音波プローブ1は、装置本体10と着脱自在に接続される。   The ultrasonic probe 1 includes a plurality of piezoelectric vibrators, and the plurality of piezoelectric vibrators generate ultrasonic waves based on a drive signal supplied from a transmission / reception unit 11 included in the apparatus main body 10 described later. The ultrasonic probe 1 receives the reflected wave from the subject P and converts it into an electrical signal. The ultrasonic probe 1 includes a matching layer provided on the piezoelectric vibrator, a backing material that prevents propagation of ultrasonic waves from the piezoelectric vibrator to the rear, and the like. The ultrasonic probe 1 is detachably connected to the apparatus main body 10.

例えば、超音波プローブ1から被検体Pに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Pの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ1が有する複数の圧電振動子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁などの表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。   For example, when ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic probe 1 to the subject P, the transmitted ultrasonic waves are reflected one after another on the discontinuous surface of the acoustic impedance in the body tissue of the subject P, and are reflected as reflected wave signals. Received by a plurality of piezoelectric vibrators of the acoustic probe 1. The amplitude of the received reflected wave signal depends on the difference in acoustic impedance at the discontinuous surface where the ultrasonic wave is reflected. Note that the reflected wave signal when the transmitted ultrasonic pulse is reflected on the moving blood flow or the surface of the heart wall depends on the velocity component of the moving body in the ultrasonic transmission direction due to the Doppler effect. And undergoes a frequency shift.

ここで、第1の実施形態に係る超音波プローブ1は、開口合成法を用いた場合の受信時のS/Nを向上させることを可能にするように構成される。なお、詳細については、後述する。また、第1の実施形態に係る超音波プローブ1は、超音波により被検体Pを2次元で走査する超音波プローブであってもよく、或いは、被検体Pを3次元で走査することが可能な超音波プローブであってもよい。   Here, the ultrasonic probe 1 according to the first embodiment is configured to be able to improve the S / N during reception when the aperture synthesis method is used. Details will be described later. The ultrasound probe 1 according to the first embodiment may be an ultrasound probe that scans the subject P in two dimensions with ultrasound, or the subject P can be scanned in three dimensions. An ultrasonic probe may be used.

モニタ2は、超音波診断装置100の操作者が入力装置3を用いて各種設定要求を入力するためのGUI(Graphical User Interface)を表示したり、装置本体10において生成された超音波画像などを表示したりする。   The monitor 2 displays a GUI (Graphical User Interface) for an operator of the ultrasonic diagnostic apparatus 100 to input various setting requests using the input apparatus 3, and displays an ultrasonic image generated in the apparatus main body 10. Or display.

入力装置3は、トラックボール、スイッチ、ダイヤル、タッチコマンドスクリーンなどを有する。入力装置3は、超音波診断装置100の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体10に対して受け付けた各種設定要求を転送する。例えば、入力装置3は、超音波プローブ1を制御するための各種設定要求を受け付けて、制御部17に転送する。   The input device 3 includes a trackball, a switch, a dial, a touch command screen, and the like. The input device 3 receives various setting requests from an operator of the ultrasonic diagnostic apparatus 100 and transfers the received various setting requests to the apparatus main body 10. For example, the input device 3 receives various setting requests for controlling the ultrasonic probe 1 and transfers the request to the control unit 17.

装置本体10は、超音波プローブ1による超音波の送受信を制御して、超音波プローブ1が受信した反射波に基づいて超音波画像を生成する装置である。装置本体10は、図1に示すように、送受信部11と、Bモード処理部12と、ドプラ処理部13と、画像生成部14と、画像メモリ15と、内部記憶部16と、制御部17とを有する。   The apparatus main body 10 is an apparatus that controls transmission / reception of ultrasonic waves by the ultrasonic probe 1 and generates an ultrasonic image based on reflected waves received by the ultrasonic probe 1. As shown in FIG. 1, the apparatus body 10 includes a transmission / reception unit 11, a B-mode processing unit 12, a Doppler processing unit 13, an image generation unit 14, an image memory 15, an internal storage unit 16, and a control unit 17. And have.

送受信部11は、トリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路などを有し、超音波プローブ1に駆動信号を供給する。パルサ回路は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。また、遅延回路は、超音波プローブ1から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルサ回路が発生する各レートパルスに対し与える。また、トリガ発生回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ1に駆動信号(駆動パルス)を印加する。すなわち、遅延回路は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面からの送信方向を任意に調整する。   The transmission / reception unit 11 includes a trigger generation circuit, a delay circuit, a pulsar circuit, and the like, and supplies a drive signal to the ultrasonic probe 1. The pulsar circuit repeatedly generates rate pulses for forming transmission ultrasonic waves at a predetermined rate frequency. The delay circuit also sets the delay time for each piezoelectric vibrator necessary for determining the transmission directivity by focusing the ultrasonic wave generated from the ultrasonic probe 1 into a beam shape, and for each rate pulse generated by the pulser circuit. Give to. The trigger generation circuit applies a drive signal (drive pulse) to the ultrasonic probe 1 at a timing based on the rate pulse. In other words, the delay circuit arbitrarily adjusts the transmission direction from the piezoelectric vibrator surface by changing the delay time given to each rate pulse.

なお、送受信部11は、後述する制御部17の指示に基づいて、所定のスキャンシーケンスを実行するために、送信周波数、送信駆動電圧などを瞬時に変更可能な機能を有している。特に、送信駆動電圧の変更は、瞬間にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信回路、または、複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。   The transmission / reception unit 11 has a function capable of instantaneously changing the transmission frequency, the transmission drive voltage, and the like in order to execute a predetermined scan sequence based on an instruction from the control unit 17 described later. In particular, the change of the transmission drive voltage is realized by a linear amplifier type transmission circuit capable of instantaneously switching its value or a mechanism for electrically switching a plurality of power supply units.

また、送受信部11は、アンプ回路、A/D変換器、加算器などを有し、超音波プローブ1が受信した反射波信号に対して各種処理を行なって反射波データを生成する。アンプ回路は、反射波信号をチャンネルごとに増幅してゲイン補正処理を行なう。A/D変換器は、ゲイン補正された反射波信号をA/D変換し、デジタルデータに受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与える。加算器は、A/D変換器によって処理された反射波信号の加算処理を行なって反射波データを生成する。加算器の加算処理により、反射波信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。   The transmission / reception unit 11 includes an amplifier circuit, an A / D converter, an adder, and the like, and performs various processes on the reflected wave signal received by the ultrasonic probe 1 to generate reflected wave data. The amplifier circuit amplifies the reflected wave signal for each channel and performs gain correction processing. The A / D converter performs A / D conversion on the gain-corrected reflected wave signal and gives a delay time necessary for determining reception directivity to the digital data. The adder performs an addition process of the reflected wave signal processed by the A / D converter to generate reflected wave data. By the addition processing of the adder, the reflection component from the direction corresponding to the reception directivity of the reflected wave signal is emphasized.

このように、送受信部11は、超音波の送受信における送信指向性と受信指向性とを制御する。ここで、本実施形態に係る送受信部11は、送信レートごとに駆動する圧電振動子を切り替えて、信号を加算する開口合成処理を行う。なお、送受信部11による圧電振動子の切り替えの詳細については、後に詳述する。   As described above, the transmission / reception unit 11 controls transmission directivity and reception directivity in ultrasonic transmission / reception. Here, the transmission / reception unit 11 according to the present embodiment performs aperture synthesis processing for switching the piezoelectric vibrator to be driven for each transmission rate and adding signals. The details of switching of the piezoelectric vibrator by the transmission / reception unit 11 will be described later.

Bモード処理部12は、送受信部11から反射波データを受信し、対数増幅、包絡線検波処理などを行なって、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ(Bモードデータ)を生成する。 ここで、Bモード処理部12は、検波周波数を変化させることで、映像化する周波数帯域を変えることができる。また、Bモード処理部12は、一つの反射波データに対して、二つの検波周波数による検波処理を並列して行うことができる。   The B-mode processing unit 12 receives the reflected wave data from the transmission / reception unit 11 and performs logarithmic amplification, envelope detection processing, and the like to generate data (B-mode data) in which the signal intensity is expressed by brightness. . Here, the B-mode processing unit 12 can change the frequency band to be visualized by changing the detection frequency. Further, the B-mode processing unit 12 can perform detection processing with two detection frequencies in parallel on one reflected wave data.

ドプラ処理部13は、送受信部11から受信した反射波データから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワーなどの移動体情報を多点について抽出したデータ(ドプラデータ)を生成する。   The Doppler processing unit 13 performs frequency analysis on velocity information from the reflected wave data received from the transmission / reception unit 11, extracts blood flow, tissue, and contrast agent echo components due to the Doppler effect, and mobile body information such as average velocity, dispersion, and power. Is generated for multiple points (Doppler data).

なお、本実施形態に係るBモード処理部12およびドプラ処理部13は、2次元の反射波データおよび3次元の反射波データの両方についても処理することが可能である。すなわち、本実施形態に係るBモード処理部12は、3次元の反射波データから3次元のBモードデータを生成することができる。また、本実施形態に係るドプラ処理部13は、3次元の反射波データから3次元のドプラデータを生成することができる。   Note that the B-mode processing unit 12 and the Doppler processing unit 13 according to the present embodiment can process both two-dimensional reflected wave data and three-dimensional reflected wave data. That is, the B-mode processing unit 12 according to the present embodiment can generate three-dimensional B-mode data from the three-dimensional reflected wave data. In addition, the Doppler processing unit 13 according to the present embodiment can generate three-dimensional Doppler data from the three-dimensional reflected wave data.

画像生成部14は、Bモード処理部12及びドプラ処理部13が生成したデータから超音波画像を生成する。すなわち、画像生成部14は、Bモード処理部12が生成したBモードデータから反射波の強度を輝度にて表したBモード画像を生成する。具体的には、画像生成部14は、Bモード処理部12が生成した2次元のBモードデータ或いは3次元のBモードデータから、2次元或いは3次元のBモード画像を生成する。   The image generation unit 14 generates an ultrasound image from the data generated by the B mode processing unit 12 and the Doppler processing unit 13. That is, the image generation unit 14 generates a B-mode image in which the intensity of the reflected wave is represented by luminance from the B-mode data generated by the B-mode processing unit 12. Specifically, the image generation unit 14 generates a two-dimensional or three-dimensional B-mode image from the two-dimensional B-mode data or the three-dimensional B-mode data generated by the B-mode processing unit 12.

また、画像生成部14は、ドプラ処理部13が生成したドプラデータから移動体情報を表す平均速度画像、分散画像、パワー画像、又は、これらの組み合わせ画像としてのカラードプラ画像を生成する。具体的には、画像生成部14は、ドプラ処理部13が生成した2次元のドプラデータ或いは3次元のドプラデータから、2次元或いは3次元のカラードプラ画像を生成する。   In addition, the image generation unit 14 generates a color Doppler image as an average velocity image, a dispersed image, a power image, or a combination image representing moving body information from the Doppler data generated by the Doppler processing unit 13. Specifically, the image generation unit 14 generates a two-dimensional or three-dimensional color Doppler image from the two-dimensional Doppler data or the three-dimensional Doppler data generated by the Doppler processing unit 13.

また、画像生成部14は、生成した3次元データをモニタ2にて表示するための各種画像を生成することもできる。具体的には、画像生成部14は、3次元データからMPR画像やレンダリング画像を生成することができる。   The image generation unit 14 can also generate various images for displaying the generated three-dimensional data on the monitor 2. Specifically, the image generation unit 14 can generate an MPR image and a rendering image from three-dimensional data.

画像メモリ15は、画像生成部14が生成した超音波画像を記憶するメモリである。また、画像メモリ15は、Bモード処理部12やドプラ処理部13が生成したデータを記憶することも可能である。   The image memory 15 is a memory that stores the ultrasonic image generated by the image generation unit 14. The image memory 15 can also store data generated by the B-mode processing unit 12 and the Doppler processing unit 13.

内部記憶部16は、超音波送受信、画像処理及び表示処理を行なうための制御プログラムや、診断情報(例えば、患者ID、医師の所見など)や、診断プロトコルや各種ボディーマークなどの各種データを記憶する。また、内部記憶部16は、必要に応じて、画像メモリ15が記憶する画像の保管などにも使用される。   The internal storage unit 16 stores a control program for performing ultrasonic transmission / reception, image processing and display processing, diagnostic information (for example, patient ID, doctor's findings, etc.), various data such as a diagnostic protocol and various body marks. To do. The internal storage unit 16 is also used for storing images stored in the image memory 15 as necessary.

制御部17は、情報処理装置(計算機)としての機能を実現する制御プロセッサ(CPU:Central Processing Unit)であり、超音波診断装置100の処理全体を制御する。具体的には、制御部17は、入力装置3を介して操作者から入力された各種設定要求や、内部記憶部16から読込んだ各種制御プログラム及び各種データに基づき、送受信部11、Bモード処理部12、ドプラ処理部13及び画像生成部14の処理を制御する。また、制御部17は、画像メモリ15が記憶する超音波画像や、内部記憶部16が記憶する各種画像、又は、画像生成部14による処理を行なうためのGUI、画像生成部14の処理結果などをモニタ2にて表示するように制御する。   The control unit 17 is a control processor (CPU: Central Processing Unit) that realizes a function as an information processing apparatus (computer), and controls the entire processing of the ultrasonic diagnostic apparatus 100. Specifically, the control unit 17 is based on various setting requests input from the operator via the input device 3 and various control programs and various data read from the internal storage unit 16. The processing of the processing unit 12, the Doppler processing unit 13, and the image generation unit 14 is controlled. The control unit 17 also includes an ultrasonic image stored in the image memory 15, various images stored in the internal storage unit 16, a GUI for performing processing by the image generation unit 14, a processing result of the image generation unit 14, and the like. Is displayed on the monitor 2.

以上、第1の実施形態に係る超音波診断装置100の全体構成について説明した。かかる構成のもと、第1の実施形態に係る超音波診断装置100は、以下、詳細に説明する超音波プローブ1の構成により開口合成法を用いた場合の受信時のS/Nを向上させることを可能にするように構成されている。   The overall configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus 100 according to the first embodiment has been described above. With this configuration, the ultrasonic diagnostic apparatus 100 according to the first embodiment improves the S / N during reception when the aperture synthesis method is used by the configuration of the ultrasonic probe 1 described in detail below. Configured to allow that.

ここで、まず、従来技術において開口合成法を用いた場合の受信時のS/Nが低下する場合について説明する。上述したように、従来技術においては、配列型の圧電振動子を備える超音波プローブにおいてグレーディングローブを抑制しつつ、分解能を向上させるために開口合成法が用いられている。図2は、グレーディングローブの抑制について説明するための図である。ここで、図2においては、図2の(A)がグレーディングローブの発生について示し、図2の(B)がグレーディングローブの抑制について示す。なお、図2においては、超音波プローブを横向きから見た場合の圧電振動子20から送信される超音波について示す。   Here, first, the case where the S / N at the time of reception when the aperture synthesis method is used in the prior art will be described. As described above, in the conventional technique, the aperture synthesis method is used to improve the resolution while suppressing the grading lobe in the ultrasonic probe including the array type piezoelectric vibrator. FIG. 2 is a diagram for explaining suppression of grading lobes. Here, in FIG. 2, (A) in FIG. 2 shows the generation of grading lobes, and (B) in FIG. 2 shows the suppression of grading lobes. Note that FIG. 2 shows ultrasonic waves transmitted from the piezoelectric vibrator 20 when the ultrasonic probe is viewed from the side.

例えば、配列型の圧電振動子20においては、図2の(A)の左側の図に示すように、圧電振動子20それぞれから波面が発生され、それらの波面が合成されることにより、メインローブが形成される。このとき、配列型の圧電振動子20では、圧電振動子20ごとに遅延時間が設けられることにより、メインローブに指向性をもたせることができる。このように、配列型の圧電振動子20では、同一波長の波面が合成されてメインローブが形成され、所望の方向にビームを送信する。   For example, in the array-type piezoelectric vibrator 20, as shown in the left diagram of FIG. 2A, a wavefront is generated from each of the piezoelectric vibrators 20, and those wavefronts are combined to form a main lobe. Is formed. At this time, in the array type piezoelectric vibrator 20, the main lobe can have directivity by providing a delay time for each piezoelectric vibrator 20. Thus, in the array type piezoelectric vibrator 20, wavefronts of the same wavelength are combined to form a main lobe, and a beam is transmitted in a desired direction.

しかしながら、配列型の圧電振動子20においては、図2の(A)の右側の図に示すように、隣接する圧電振動子20において波面が1波長ずれて合成されるグレーディングローブが生じる場合がある。このグレーディングローブは、図2の(A)の右側の図に示すように、隣接する圧電振動子20のピッチ(圧電振動子間の間隔)を「d」とした場合に、「dsinθ」が波長「λ」の整数倍「nλ」となる方向に発せられることとなる。   However, in the array type piezoelectric vibrator 20, as shown in the right diagram of FIG. 2A, there may be a grading lobe in which the wave fronts of the adjacent piezoelectric vibrators 20 are shifted by one wavelength. . As shown in the diagram on the right side of FIG. 2A, this grading lobe has a wavelength of “dsin θ” when the pitch of adjacent piezoelectric vibrators 20 (interval between the piezoelectric vibrators) is “d”. It is emitted in the direction of “nλ” which is an integral multiple of “λ”.

このようなグレーディングローブは、メインローブとは異なる方向に発せられ、アーチファクトの要因となるため抑制することが求められる。そこで、このようなグレーディングローブを抑制させる条件として、例えば、図2の(B)に示す式が知られている。すなわち、図2の(B)に示すように、メインローブの走査角度「θM」内にグレーディングローブを発生させないために、エレメントピッチ(圧電振動子間のピッチ(間隔))「d」が、「d<λ/(1+sinθM)」となるようにピッチを狭くした超音波プローブが設計される。 Such a grading lobe is emitted in a different direction from the main lobe and causes artifacts, so it is required to suppress it. Therefore, as a condition for suppressing such a grading lobe, for example, an equation shown in FIG. 2B is known. That is, as shown in FIG. 2B, in order not to generate a grading lobe within the main lobe scanning angle “θ M ”, the element pitch (pitch (interval) between piezoelectric vibrators) “d” is An ultrasonic probe with a narrow pitch is designed so that “d <λ / (1 + sin θ M )”.

ここで、圧電振動子間のピッチが狭く設計されると、圧電振動子の数が一定であれば開口幅が狭くなり、分解能に一定の限界が生じてしまう。そこで、グレーディングローブを抑制しつつ、分解能を向上させるために、送信レートごとに駆動する圧電振動子を切り替えて、各々のデータを記憶しておき、加算する開口合成法が用いられる。図3及び図4は、開口合成法の従来例を説明するための図である。なお、図3の(B)や(C)などに示す図は、複数の圧電振動子を並べた状態を示す。   Here, if the pitch between the piezoelectric vibrators is designed to be narrow, if the number of the piezoelectric vibrators is constant, the opening width becomes narrow, and a certain limit occurs in the resolution. Therefore, in order to improve the resolution while suppressing the grading lobe, an aperture synthesis method is used in which the piezoelectric vibrator to be driven is switched for each transmission rate, and each data is stored and added. 3 and 4 are diagrams for explaining a conventional example of the aperture synthesis method. 3B and 3C show a state in which a plurality of piezoelectric vibrators are arranged.

例えば、従来の開口合成法においては、図3の(A)に示すように、スイッチ30を用いた圧電振動子20の切り替えにより、複数の圧電振動子20を左右の半分に区切り、2つ以上のビームを合成して分解能の高いビームを得る。一例を挙げると、図3の(B)の上側の図に示すように、開口合成法においては、1回目の送信「T:transmission」時には、全圧電振動子20を駆動させて超音波を送信して、受信「R:reception」時に、左半分の圧電振動子20を駆動させて反射波を受信する。そして、図3の(B)の下側の図に示すように、開口合成法においては、2回目の送信「T」時に、再度、全圧電振動子20を駆動させて超音波を送信して、受信「R」時に、右半分の圧電振動子20を駆動させて反射波を受信する。そして、開口合成法においては、1回目、2回目で受信した反射波を合成(複素加算)する。   For example, in the conventional aperture synthesis method, as shown in FIG. 3A, by switching the piezoelectric vibrator 20 using the switch 30, the plurality of piezoelectric vibrators 20 are divided into left and right halves, and two or more Are combined to obtain a high resolution beam. As an example, as shown in the upper diagram of FIG. 3B, in the aperture synthesis method, at the first transmission “T: transmission”, all the piezoelectric vibrators 20 are driven to transmit ultrasonic waves. Then, at the time of reception “R: reception”, the left half piezoelectric vibrator 20 is driven to receive the reflected wave. As shown in the lower diagram of FIG. 3B, in the aperture synthesis method, at the second transmission “T”, all the piezoelectric vibrators 20 are driven again to transmit ultrasonic waves. When receiving “R”, the right half piezoelectric vibrator 20 is driven to receive the reflected wave. In the aperture synthesis method, the reflected waves received at the first time and the second time are synthesized (complex addition).

また、例えば、従来の開口合成法においては、図3の(C)に示すように、送信「T」時においても、駆動する素子を左右の半分に区切り、4回の送信時の超音波のデータと、4回の受信時の反射波のデータとを合成する。   Also, for example, in the conventional aperture synthesis method, as shown in FIG. 3C, even during transmission “T”, the driving element is divided into the left and right halves, and the ultrasonic wave is transmitted four times. The data and the data of the reflected wave at the time of four receptions are synthesized.

また、従来の開口合成法においては、図4に示すように、スイッチ30を用いた圧電振動子20の切り替えにより、複数の圧電振動子20を1振動子ごとに駆動するタイミングを切り替えて、2つ以上のビームを合成して分解能の高いビームを得る。一例を挙げると、図4の(A)に示すように、開口合成法においては、1回目の送信「T」時には、全圧電振動子20を駆動させて超音波を送信して、受信「R」時に、1振動子おきに圧電振動子20を駆動させて反射波を受信する。そして、図4の(B)に示すように、開口合成法においては、2回目の送信「T」時に、再度、全圧電振動子20を駆動させて超音波を送信して、受信「R」時に、1回目で駆動していなかった圧電振動子20を駆動させて反射波を受信する。そして、開口合成法においては、1回目、2回目で受信した反射波を合成する。   Further, in the conventional aperture synthesis method, as shown in FIG. 4, by switching the piezoelectric vibrator 20 using the switch 30, the timing for driving the plurality of piezoelectric vibrators 20 for each vibrator is switched. Two or more beams are combined to obtain a high resolution beam. As an example, as shown in FIG. 4A, in the aperture synthesis method, at the first transmission “T”, all the piezoelectric vibrators 20 are driven to transmit ultrasonic waves and receive “R”. ”, The piezoelectric vibrator 20 is driven every other vibrator to receive the reflected wave. As shown in FIG. 4B, in the aperture synthesis method, at the second transmission “T”, all the piezoelectric vibrators 20 are driven again to transmit ultrasonic waves and receive “R”. Sometimes the reflected wave is received by driving the piezoelectric vibrator 20 that was not driven at the first time. In the aperture synthesis method, the reflected waves received at the first time and the second time are synthesized.

このように、従来技術の開口合成法においては、複数の圧電振動子の駆動のON/OFFを切り替えて実行される。しかしながら、このような開口合成法の場合、1回の超音波の送信レートで約半分の圧電振動子が反射波を受信しないこととなる。すなわち、このような開口合成法を用いる場合には、1回の送信レートにおける受信時のS/Nが低下する。そこで、第1の実施形態に係る超音波診断装置100は、開口合成法を用いた場合の受信時のS/Nを向上させる。   As described above, in the conventional aperture synthesis method, the driving of a plurality of piezoelectric vibrators is switched ON / OFF. However, in the case of such an aperture synthesis method, about half of the piezoelectric vibrators do not receive the reflected wave at one ultrasonic transmission rate. That is, when such an aperture synthesis method is used, the S / N during reception at a single transmission rate is reduced. Therefore, the ultrasonic diagnostic apparatus 100 according to the first embodiment improves the S / N during reception when the aperture synthesis method is used.

図5は、第1の実施形態に係る超音波プローブ1の構成の一例を示す図である。図5に示すように、第1の実施形態に係る超音波プローブ1は、第1の圧電振動子21と、第2の圧電振動子22と、スイッチ31とを有する。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the configuration of the ultrasonic probe 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 5, the ultrasonic probe 1 according to the first embodiment includes a first piezoelectric vibrator 21, a second piezoelectric vibrator 22, and a switch 31.

第1の圧電振動子21は、超音波の送受信を制御する制御部にそれぞれ直接接続される。具体的には、第1の圧電振動子21は、図5に示すように、送受信部11と直接接続される。すなわち、第1の圧電振動子21は、送受信部11によって超音波の送受信が直接制御される。   Each of the first piezoelectric vibrators 21 is directly connected to a control unit that controls transmission and reception of ultrasonic waves. Specifically, the first piezoelectric vibrator 21 is directly connected to the transmitting / receiving unit 11 as shown in FIG. That is, in the first piezoelectric vibrator 21, transmission / reception of ultrasonic waves is directly controlled by the transmission / reception unit 11.

第2の圧電振動子22は、第1の圧電振動子21間に配置され、隣接する一方の第1の圧電振動子21、及び、他方の第1の圧電振動子21に対して、所定のタイミングで並列接続される。具体的には、第2の圧電振動子22は、図5に示すように、送受信部11と直接接続される、両隣の第1の圧電振動子21との並列接続がスイッチ31によって択一的に選択される。   The second piezoelectric vibrator 22 is disposed between the first piezoelectric vibrators 21 and has a predetermined relationship with respect to one adjacent first piezoelectric vibrator 21 and the other first piezoelectric vibrator 21. Connected in parallel at timing. Specifically, as shown in FIG. 5, the second piezoelectric vibrator 22 is connected directly to the transmitting / receiving unit 11 and connected in parallel with the adjacent first piezoelectric vibrator 21 by the switch 31. Selected.

スイッチ31は、第2の圧電振動子22群の並列接続の接続先を所定のタイミングで切り替える。具体的には、スイッチ31は、超音波の送信レートごとに、第1の圧電振動子21の間に配置された第2の圧電振動子22の接続先を隣接する第1の圧電振動子21で交互に切り替える。   The switch 31 switches the connection destination of the second piezoelectric vibrator 22 group in parallel connection at a predetermined timing. Specifically, the switch 31 connects the first piezoelectric vibrator 21 adjacent to the connection destination of the second piezoelectric vibrator 22 disposed between the first piezoelectric vibrators 21 for each transmission rate of ultrasonic waves. Switch alternately with.

例えば、図5の上側の図において、左から3番目に示す第2の圧電振動子22は、1回目の送信レート時に、図面上右側に配置された第1の圧電振動子21と並列接続されるように制御される。すなわち、スイッチ31は、図5の上側の図に示すように接続先を切り替える。そして、左から3番目に示す第2の圧電振動子22は、図5の下側の図に示すように、2回目の送信レート時に図面上左側に配置された第1の圧電振動子21と並列接続されるように制御される。すなわち、スイッチ31は、図5の下側の図に示すように接続先を切り替える。   For example, in the upper diagram of FIG. 5, the second piezoelectric vibrator 22 shown third from the left is connected in parallel with the first piezoelectric vibrator 21 arranged on the right side of the drawing at the first transmission rate. It is controlled so that That is, the switch 31 switches the connection destination as shown in the upper diagram of FIG. The second piezoelectric vibrator 22 shown third from the left is, as shown in the lower figure of FIG. 5, with the first piezoelectric vibrator 21 arranged on the left side of the drawing at the second transmission rate. It is controlled to be connected in parallel. That is, the switch 31 switches the connection destination as shown in the lower diagram of FIG.

第1の実施形態に係る超音波プローブ1は、図5に示すように、第1の圧電振動子21と、第2の圧電振動子22とが交互に配置され、スイッチ31によって第2の圧電振動子の並列接続の接続先が切り替えられる。ここで、スイッチ31は、例えば、半導体による高圧スイッチによって構成される。一例を挙げると、スイッチ31は、図5に示すように、トグルスイッチで構成される。   In the ultrasonic probe 1 according to the first embodiment, as shown in FIG. 5, the first piezoelectric vibrators 21 and the second piezoelectric vibrators 22 are alternately arranged, and the second piezoelectric element 21 is switched by the switch 31. The connection destination of the parallel connection of the vibrator is switched. Here, the switch 31 is configured by, for example, a high-voltage switch made of a semiconductor. For example, the switch 31 is a toggle switch as shown in FIG.

ここで、スイッチ31による並列接続の接続先の切り替えは、送受信部11によって実行される。すなわち、送受信部11は、開口合成による超音波の送受信を制御する場合に、送信レートごとにスイッチ31を制御して第2の圧電振動子22の並列接続の接続先を切り替える。   Here, switching of the connection destination of the parallel connection by the switch 31 is executed by the transmission / reception unit 11. That is, when the transmission / reception unit 11 controls transmission / reception of ultrasonic waves by aperture synthesis, the transmission / reception unit 11 controls the switch 31 for each transmission rate to switch the connection destination of the second piezoelectric vibrators 22 in parallel.

図6は、第1の実施形態に係る超音波プローブ1による開口合成時の超音波の送受信の一例を示す図である。図6においては、配列型の圧電振動子において、左端が第2の圧電振動子22であり、右端が第1の圧電振動子21である場合の超音波の送受信の一例について示す。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of transmission / reception of ultrasonic waves during aperture synthesis by the ultrasonic probe 1 according to the first embodiment. FIG. 6 shows an example of ultrasonic transmission / reception when the left end is the second piezoelectric vibrator 22 and the right end is the first piezoelectric vibrator 21 in the array type piezoelectric vibrator.

例えば、超音波プローブ1は、図6の(A)に示すように、1回目の送信「T」時には、全圧電振動子を駆動させて超音波を送信して、受信「R」時に、第2の圧電振動子22を図面上右側の第1の圧電振動子21と並列接続させて反射波を受信する(図5の上側の状態)。そして、図6の(B)に示すように、超音波プローブ1は、2回目の送信「T」時に、再度、全圧電振動子を駆動させて超音波を送信して、受信「R」時に、第2の圧電振動子22を図面上左側の第1の圧電振動子21と並列接続させて反射波を受信する(図5の下側の状態)。   For example, as shown in FIG. 6A, the ultrasonic probe 1 transmits all ultrasonic waves by driving all piezoelectric vibrators at the first transmission “T”, and at the reception “R”, The two piezoelectric vibrators 22 are connected in parallel with the first piezoelectric vibrator 21 on the right side of the drawing to receive the reflected wave (upper state in FIG. 5). Then, as shown in FIG. 6B, at the time of the second transmission “T”, the ultrasonic probe 1 drives all the piezoelectric vibrators again to transmit ultrasonic waves, and at the time of reception “R”. Then, the second piezoelectric vibrator 22 is connected in parallel with the first piezoelectric vibrator 21 on the left side in the drawing to receive the reflected wave (lower state in FIG. 5).

これにより、第1の実施形態に係る超音波プローブ1においては、図5の下向きの三角で示すように、第1の圧電振動子21のみを駆動させる場合と比較して、図面上右側の第1の圧電振動子21と並列接続させた場合には、圧電振動子の中心位置が半振動子分左にシフトする。一方、図面上左側の第1の圧電振動子21と並列接続させた場合には、第1の圧電振動子21のみを駆動させる場合と比較して、圧電振動子の中心位置が半振動子分右にシフトする。   Thereby, in the ultrasonic probe 1 according to the first embodiment, as shown by the downward triangle in FIG. 5, the first probe on the right side in the drawing is compared with the case where only the first piezoelectric vibrator 21 is driven. When connected in parallel with one piezoelectric vibrator 21, the center position of the piezoelectric vibrator shifts to the left by a half vibrator. On the other hand, when the first piezoelectric vibrator 21 on the left side in the drawing is connected in parallel, the center position of the piezoelectric vibrator is half the vibrator as compared with the case where only the first piezoelectric vibrator 21 is driven. Shift right.

これは、並列接続された第1の圧電振動子21と第2の圧電振動子22とが実効的に1つの振動子として機能するためであり、第1の実施形態に係る超音波診断装置100における開口合成法においては、圧電振動子1個分シフトさせた1回目及び2回目の反射波を合成する。なお、図6においては、送信時に全圧電振動子を駆動させて超音波を送信しているが、これは、第2の圧電振動子22が送受信部11とさらに直接接続されるように配線することで実行することができる。   This is because the first piezoelectric vibrator 21 and the second piezoelectric vibrator 22 connected in parallel effectively function as one vibrator, and the ultrasonic diagnostic apparatus 100 according to the first embodiment. In the aperture synthesis method, the first and second reflected waves shifted by one piezoelectric vibrator are synthesized. In FIG. 6, the ultrasonic waves are transmitted by driving all the piezoelectric vibrators at the time of transmission, but this is wired so that the second piezoelectric vibrator 22 is further directly connected to the transmission / reception unit 11. Can be executed.

このように、第1の実施形態に係る超音波プローブ1では、送信レートごとの超音波の送受信において、ほぼすべての圧電振動子が駆動する。これにより、開口合成における受信時においても高感度を維持することができ、受信時のS/Nを向上させることができる。このとき、送受信のビームを圧電振動子1個分シフトさせることで、グレーディングローブの位相が反転するため加算処理によりグレーディングローブを効果的に抑制することも可能である。   As described above, in the ultrasonic probe 1 according to the first embodiment, almost all piezoelectric vibrators are driven in transmission / reception of ultrasonic waves for each transmission rate. Accordingly, high sensitivity can be maintained even during reception in aperture synthesis, and S / N during reception can be improved. At this time, since the phase of the grading lobe is inverted by shifting the transmission / reception beam by one piezoelectric vibrator, the grading lobe can be effectively suppressed by the addition process.

ここで、上述したように、第1の実施形態に係る超音波プローブ1では、並列接続された第1の圧電振動子21と第2の圧電振動子22とが実効的に1つの振動子として機能する。すなわち、圧電振動子の実効的な幅が通常状態の2倍となるため、1個の圧電振動子における指向性(エレメントファクタ)が狭くなり、ビーム偏向時の感度が相対的に低下して、輝度ムラが生じる場合がある。そこで、第1の実施形態に係る超音波診断装置100においては、ラスタごとのゲイン補正を行うことで、輝度ムラを低減させることも可能である。なお、圧電振動子のピッチを充分に細かくしておくことで、輝度ムラを抑制することも可能である。   Here, as described above, in the ultrasonic probe 1 according to the first embodiment, the first piezoelectric vibrator 21 and the second piezoelectric vibrator 22 connected in parallel are effectively used as one vibrator. Function. That is, since the effective width of the piezoelectric vibrator is twice that of the normal state, the directivity (element factor) of one piezoelectric vibrator is narrowed, and the sensitivity at the time of beam deflection is relatively lowered. Luminance unevenness may occur. Therefore, in the ultrasonic diagnostic apparatus 100 according to the first embodiment, it is possible to reduce luminance unevenness by performing gain correction for each raster. In addition, it is also possible to suppress luminance unevenness by making the pitch of the piezoelectric vibrators sufficiently fine.

上述したように、第1の実施形態によれば、第1の圧電振動子21群は、超音波の送受信を制御する送受信部11にそれぞれ直接接続される。第2の圧電振動子22群は、第1の圧電振動子21間に配置され、隣接する一方の第1の圧電振動子21、及び、他方の第1の圧電振動子21に対して、所定のタイミングで並列接続される。スイッチ31は、第2の圧電振動子22群の並列接続の接続先を所定のタイミングで切り替える。従って、第1の実施形態に係る超音波プローブ1は、送信レートごとの超音波の送受信において、ほぼ全ての圧電振動子を駆動させて開口合成を行うことができ、開口合成を用いた場合の受信時のS/Nを向上させることを可能にする。   As described above, according to the first embodiment, the first piezoelectric vibrator 21 group is directly connected to the transmission / reception unit 11 that controls transmission / reception of ultrasonic waves. The second piezoelectric vibrator 22 group is disposed between the first piezoelectric vibrators 21, and is predetermined with respect to the adjacent one first piezoelectric vibrator 21 and the other first piezoelectric vibrator 21. Are connected in parallel. The switch 31 switches the connection destination of the second piezoelectric vibrator 22 group in parallel connection at a predetermined timing. Therefore, the ultrasonic probe 1 according to the first embodiment can perform aperture synthesis by driving almost all piezoelectric vibrators in transmission / reception of ultrasonic waves for each transmission rate. It is possible to improve the S / N during reception.

また、例えば、図3に示すような圧電振動子を左右で半分に区切る従来技術の場合には、スイッチ回路の実装において、圧電振動子アレイの半分の距離を離れた位置の圧電振動子間で並列に接続する必要があり、配線が複雑で、配線長が長くなったり、場合によっては、プローブの把持部内で実装することができず、装置本体とのコネクタ部内に実装する場合が出てくる。かかる場合には、ケーブルの芯線数が多くなり、ケーブルが太くなるとともにコストが上がるという問題が生じる。しかしながら、第1の実施形態に係る超音波プローブ1は、隣接する圧電振動子間の配線のみで済むために、配線長が短く、プローブ把持部内に実装することが可能である。   Further, for example, in the case of the prior art in which the piezoelectric vibrators shown in FIG. 3 are divided into halves on the left and right sides, in the mounting of the switch circuit, between the piezoelectric vibrators at positions separated by a half distance of the piezoelectric vibrator array. It is necessary to connect in parallel, the wiring is complicated, the wiring length becomes long, or in some cases, it can not be mounted in the probe gripping part, it may be mounted in the connector part with the device body . In such a case, there is a problem that the number of core wires of the cable increases, the cable becomes thicker and costs increase. However, since the ultrasonic probe 1 according to the first embodiment only requires wiring between adjacent piezoelectric vibrators, the wiring length is short, and the ultrasonic probe 1 can be mounted in the probe holding portion.

また、例えば、図4に示すような1つおきに圧電振動子を駆動させる従来技術の場合には、信号漏れ(クロスカップリング)が生じる場合がある。すなわち、送受信部に接続された場合と、接続されていない場合とで、圧電振動子における負荷インピーダンスが大きく異なるため、負荷インピーダンスが高い(駆動していない)場合に、クロスカップリングが生じる場合がある。例えば、図4に示すようにON状態の圧電振動子と、OFF状態の圧電振動子とが交互に配列された場合に、OFF状態の圧電振動子を介してON状態の圧電振動子間でクロスカップリングが生じる。しかしながら、第1の実施形態に係る超音波プローブ1は、ほぼ全ての圧電振動子が駆動することで、クロスカップリングを抑制することができる。   Further, for example, in the case of the prior art in which every other piezoelectric vibrator is driven as shown in FIG. 4, signal leakage (cross coupling) may occur. In other words, since the load impedance in the piezoelectric vibrator differs greatly between when it is connected to the transmitter / receiver and when it is not connected, cross coupling may occur when the load impedance is high (not driven). is there. For example, as shown in FIG. 4, when the piezoelectric vibrators in the ON state and the piezoelectric vibrators in the OFF state are alternately arranged, the cross between the piezoelectric vibrators in the ON state via the piezoelectric vibrators in the OFF state. Coupling occurs. However, the ultrasonic probe 1 according to the first embodiment can suppress cross coupling by driving almost all of the piezoelectric vibrators.

また、第1の実施形態によれば、スイッチ31は、トグルスイッチである。従って、第1の実施形態に係る超音波プローブ1は、クロスポイントスイッチなどに複雑なスイッチを用いることなく、容易に構成することを可能にする。   Further, according to the first embodiment, the switch 31 is a toggle switch. Therefore, the ultrasonic probe 1 according to the first embodiment can be easily configured without using a complicated switch as a crosspoint switch or the like.

また、スイッチ31としてトグルスイッチが用いられることで、第1の実施形態に係る超音波プローブ1は、例えば、マルチプレクサなどを用いる場合よりも簡便な制御で切り替えを制御することを可能にする。   In addition, since the toggle switch is used as the switch 31, the ultrasonic probe 1 according to the first embodiment can control switching with simpler control than when a multiplexer or the like is used, for example.

(第2の実施形態)
さて、これまで第1の実施形態について説明したが、上述した第1の実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。
(Second Embodiment)
Although the first embodiment has been described so far, the present invention may be implemented in various different forms other than the first embodiment described above.

上述した第1の実施形態では、開口合成を行う場合の例について説明した。しかしながら、本願に係る超音波診断装置100は、送受信される超音波の周波数に応じて、開口合成を行わないように制御することも可能である。   In the first embodiment described above, an example in which aperture synthesis is performed has been described. However, the ultrasonic diagnostic apparatus 100 according to the present application can be controlled not to perform aperture synthesis in accordance with the frequency of ultrasonic waves transmitted and received.

かかる場合には、スイッチ31は、送受信部11によって制御される超音波の周波数が所定の周波数を下回った場合に、第2の圧電振動子22群を、隣接する第1の圧電振動子21のうちどちらか一方と並列接続させた状態で維持する。すなわち、送受信部11は、送受信する超音波の周波数が低周波数である場合に、送信レートごとのスイッチ31の切り替え制御を行わず、第2の圧電振動子22を隣接するどちらかの第1の圧電振動子21と並列接続させた状態で維持させる。   In such a case, the switch 31 moves the second piezoelectric vibrator 22 group between the adjacent first piezoelectric vibrators 21 when the ultrasonic frequency controlled by the transmission / reception unit 11 falls below a predetermined frequency. Maintain in parallel with either one of them. That is, the transmission / reception unit 11 does not perform switching control of the switch 31 for each transmission rate when the frequency of ultrasonic waves to be transmitted / received is low, and the first piezoelectric vibrator 22 adjacent to one of the first piezoelectric vibrators 22 is not used. It is maintained in a state of being connected in parallel with the piezoelectric vibrator 21.

ここで、グレーディングローブの強度は、超音波の周波数に依存することから、低周波数の場合にグレーディングローブの影響が問題にならない場合がある。したがって、そのような場合には、超音波診断装置100は、あえて開口合成を行わずに、第2の圧電振動子22を隣接するどちらかの第1の圧電振動子21と並列接続させた状態で維持させる。なお、上述したグレーディングローブの影響が問題にならない低周波数及び圧電振動子のピッチについては、あらかじめ設定される。   Here, since the intensity of the grading lobe depends on the frequency of the ultrasonic wave, the influence of the grading lobe may not be a problem at a low frequency. Therefore, in such a case, the ultrasonic diagnostic apparatus 100 is in a state in which the second piezoelectric vibrator 22 is connected in parallel to one of the adjacent first piezoelectric vibrators 21 without performing aperture synthesis. To maintain. Note that the low frequency and the pitch of the piezoelectric vibrator, in which the influence of the grading lobe described above is not a problem, are set in advance.

すなわち、送受信部11は、現在接続されている超音波プローブ1の圧電振動子間のピッチ(並列接続された通常の2倍のピッチ)の情報と、現時点で送受信する超音波の周波数とに基づいて、スイッチ31を制御するか否かを判定する。そして、送受信部11は、判定結果に基づいて、スイッチ31の切り替え制御を実行する。   That is, the transmission / reception unit 11 is based on information on the pitch between the piezoelectric vibrators of the ultrasonic probe 1 currently connected (a pitch twice as high as that of the parallel connection) and the frequency of the ultrasonic wave transmitted / received at the present time. Whether or not to control the switch 31 is determined. And the transmission / reception part 11 performs switching control of the switch 31 based on the determination result.

また、上述した第1の実施形態では、第1の圧電振動子21と第2の圧電振動子22との総数が偶数である場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、総数を奇数とするようにしてもよい。   Further, in the above-described first embodiment, the case where the total number of the first piezoelectric vibrator 21 and the second piezoelectric vibrator 22 is an even number has been described. However, the embodiment is not limited to this. For example, the total number may be an odd number.

以上説明したとおり、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、本実施形態の超音波プローブ及び超音波診断装置は、開口合成法を用いた場合の受信時のS/Nを向上させることを可能にする。   As described above, according to the first embodiment and the second embodiment, the ultrasonic probe and the ultrasonic diagnostic apparatus of this embodiment improve the S / N at the time of reception when the aperture synthesis method is used. Make it possible.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1 超音波プローブ
10 装置本体
11 送受信部
17 制御部
21 第1の圧電振動子
22 第2の圧電振動子
31 スイッチ
100 超音波診断装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic probe 10 Apparatus main body 11 Transmission / reception part 17 Control part 21 1st piezoelectric vibrator 22 2nd piezoelectric vibrator 31 Switch 100 Ultrasonic diagnostic apparatus

Claims (4)

超音波の送受信を制御する制御部にそれぞれ直接接続される第1の圧電振動子群と、
前記第1の圧電振動子間に配置され、隣接する一方の第1の圧電振動子、及び、他方の第1の圧電振動子に対して、所定のタイミングで並列接続される第2の圧電振動子群と、
前記第2の圧電振動子群の並列接続の接続先を前記所定のタイミングで切り替える切り替え手段と、
を備えたことを特徴とする超音波プローブ。
A first piezoelectric vibrator group directly connected to a control unit that controls transmission and reception of ultrasonic waves;
A second piezoelectric vibration disposed between the first piezoelectric vibrators and connected in parallel at a predetermined timing to one adjacent first piezoelectric vibrator and the other first piezoelectric vibrator. A group of children,
Switching means for switching a connection destination of parallel connection of the second piezoelectric vibrator group at the predetermined timing;
An ultrasonic probe comprising:
前記切り替え手段は、前記制御部によって制御される超音波の周波数が所定の周波数を下回った場合に、前記第2の圧電振動子群を、隣接する第1の圧電振動子のうちどちらか一方と並列接続させた状態で維持することを特徴とする請求項1に記載の超音波プローブ。   When the frequency of the ultrasonic wave controlled by the control unit falls below a predetermined frequency, the switching unit moves the second piezoelectric vibrator group to one of the adjacent first piezoelectric vibrators. The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the ultrasonic probe is maintained in a parallel connection state. 前記切り替え手段は、トグルスイッチであることを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波プローブ。   The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the switching unit is a toggle switch. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の超音波プローブと、
送信レートごとに前記切り替え手段を制御して、前記第2の圧電振動子群の並列接続の接続先を切り替える切り替え制御手段と
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 3,
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a switching control unit that controls the switching unit for each transmission rate to switch a connection destination of parallel connection of the second piezoelectric vibrator group.
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