JP5146101B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検体内に第１超音波信号を送信し前記第１超音波信号に基づく前記被検体内から来た第２超音波信号を受信して前記第２超音波信号に基づいて前記被検体内の画像を形成する超音波診断装置に関し、特に、第１超音波信号の周波数を基本周波数とした場合に第２超音波信号の高調波成分に基づいて前記被検体内の画像を形成する超音波診断装置に関する。

超音波は、通常、１６０００Ｈｚ以上の音波をいい、非破壊、無害および略リアルタイムでその内部を調べることが可能なことから、欠陥の検査や疾患の診断等の様々な分野に応用されている。その一つに、被検体内を超音波で走査し、被検体内から来た超音波の反射波（エコー）から生成した受信信号に基づいて当該被検体内の内部状態を画像化する超音波診断装置がある。この超音波診断装置は、医療用では、他の医療用画像装置に較べて小型で安価であり、そしてＸ線等の放射線被爆が無く安全性が高いこと、また、ドップラ効果を応用した血流表示が可能であること等の様々な特長を有している。このため、超音波診断装置は、循環器系（例えば心臓の冠動脈等）、消化器系（例えば胃腸等）、内科系（例えば肝臓、膵臓および脾臓等）、泌尿器系（例えば腎臓および膀胱等）および産婦人科系等で広く利用されている。この超音波診断装置には、被検体に対して超音波（超音波信号）を送受信する超音波探触子が用いられている。この超音波探触子は、圧電現象を利用することによって、送信の電気信号に基づいて機械振動して超音波（超音波信号）を発生し、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超音波（超音波信号）の反射波を受けて受信の電気信号を生成する複数の圧電素子を備え、これら複数の圧電素子が例えばアレイ状に２次元配列されて構成されている（例えば、特許文献１参照）。

また、近年では、超音波探触子から被検体内へ送信された超音波の周波数（基本周波数）成分ではなく、その高調波周波数成分によって被検体内の内部状態の画像を形成するハーモニックイメージング（Harmonic Imaging）技術が研究、開発されている。このハーモニックイメージング技術は、基本周波数成分のレベルに比較してサイドローブレベルが小さく、Ｓ／Ｎ比（signal to noise ratio）が良くなってコントラスト分解能が向上すること、周波数が高くなることによってビーム幅が細くなって横方向分解能が向上すること、近距離では音圧が小さくて音圧の変動が少ないために多重反射が抑制されること、および、焦点以遠の減衰が基本波並みであり高周波を基本波とする場合に較べて深速度を大きく取れること等の様々な利点を有している。

このハーモニックイメージング技術には、大別すると、フィルタ法と位相反転法（パルスインバージョン法）との２つの方法がある。このフィルタ法は、高調波検出フィルタにより基本波成分と高調波成分とを分離し、高調波成分だけを抽出し、この高調波成分から超音波画像を生成する方法である。また、この位相反転法は、同一方向に続けて互いに位相が反転している第１および第２送信信号を送信し、これら第１および第２送信信号に対応する第１および第２受信信号を加算することによって高調波成分を抽出し、この高調波成分から超音波画像を生成する方法である。第１および第２受信信号における基本波成分は、位相が反転しているが、高調波の例えば２次高調波成分は、同相となるため、第１および第２受信信号を加算することによってこの２次高調波成分が抽出される（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−０８８０５６号公報 特開２００１−２８６４７２号公報

ところで、被検体内からの超音波信号における高調波成分は、その信号レベルが基本周波数成分の信号レベルに較べて微弱であるため、受信することが難しい。このため、被検体内へ送信される第１超音波信号に基づく前記被検体内から来る第２超音波信号を予め参照信号として予測してこの参照信号を用いて相関処理を行うことで、高調波成分を検出する方法が考えられる。しかしながら、高調波成分は、第１超音波信号が被検体内を伝播する過程で生じるため、前記参照信号を一意に設定することが難しい。

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、検出すべき高調波の次数、被検体の診断部位および被検体の診断深度に応じて参照信号を設定することで相関処理を行う超音波診断装置を提供することである。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる超音波診断装置では、被検体内に第１超音波信号を送信するための送信部と、超音波を受信するための受信部と、前記受信部で受信された、前記第１超音波信号に基づく前記被検体内から来た第２超音波信号を受信に基づいて前記被検体内の画像を形成する画像処理部とを備える超音波診断装置であって、前記受信部の出力と予め設定された参照信号との相関処理を行うことによって前記受信部の出力から前記第２超音波信号を検出する相関部をさらに備え、前記参照信号は、前記第１超音波信号の周波数を基本周波数とした場合における検出すべき高調波の次数、前記被検体の診断部位、および、前記被検体の診断深度に応じて設定され、前記相関部は、ＣＣＤ原理に基づくアナログ積和演算装置を備えて構成されていることを特徴とする。

このような構成の超音波診断装置では、参照信号が、検出すべき高調波の次数、被検体の診断部位および記被検体の診断深度に応じて設定されてので、この参照信号を用いることによって相関処理を行うことができ、より高いＳＮ比で高調波成分を取得することが可能となる。そして、この構成によれば、相関部がＣＣＤ原理に基づくアナログ積和演算装置を備えて構成されるので、微弱な信号レベルである高調波成分でもより適切に相関処理を行うことが可能となる。

また、上述の超音波診断装置において、前記第１超音波信号の周波数を基本周波数とした場合における検出すべき高調波の次数、前記被検体の診断部位、および、前記被検体の診断深度に応じて設定された複数の参照信号を記憶する参照信号記憶部をさらに備え、前記相関部は、前記第１超音波信号の周波数を基本周波数とした場合における検出すべき高調波の次数、前記被検体の診断部位、および、前記被検体の診断深度に応じて前記複数の参照信号から１つの参照信号を選択して前記相関処理を行うことを特徴とする。

この構成によれば、互いに異なる複数の参照信号が参照信号記憶部に記憶され、相関部が、検出すべき高調波の次数、被検体の診断部位および被検体の診断深度に応じてこれら複数の参照信号から１つの参照信号を選択して相関処理を行うので、診断領域全体に亘ってより適切な参照信号が選択され、相関処理が行われる。このため、診断領域全体に亘って、より高いＳＮ比で高調波成分を取得することが可能となる。

また、これら上述の超音波診断装置において、前記参照信号は、前記第１超音波信号に基づいて生成される関数であることを特徴とする。

この構成によれば、第１超音波信号に基づいて生成される関数である参照信号を用いた超音波診断装置が提供される。

また、これら上述の超音波診断装置において、前記第１超音波信号は、周波数を時間経過に伴って変化させるチャープ波であることを特徴とする。

この構成によれば、第１超音波信号が自然界に通常存在しないチャープ波であるので、その高調波成分を検出する場合に、ノイズ成分と区別し易い。このため、より高いＳＮ比で高調波成分を取得することが可能となる。ここで、前記チャープ波の高周波部分の周波数は、高調波成分の周波数と重ならないように設定されることが好ましい。

また、これら上述の超音波診断装置において、前記参照信号は、その振幅がフォーカルポイント深度に応じて増減されていることを特徴とする。

この構成によれば、その振幅がフォーカルポイント深度に応じて増減される参照信号を用いた超音波診断装置が提供される。

また、これら上述の超音波診断装置において、圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換することができる圧電素子をさらに備え、前記圧電素子は、送信用と受信用とに分離されていることを特徴とする。

この構成によれば、圧電素子が送信用と受信用とに分離されているので、前記圧電素子のうち送信用の部分には、送信に適した圧電素子とすることができ、そして、前記圧電素子のうち受信用の部分には、受信に適した圧電素子とすることができる。このため、よりに高調波成分を取得することが可能となる。

また、これら上述の超音波診断装置において、前記圧電素子は、２次元アレイ状に複数配列されていることを特徴とする。

この構成によれば、２次元アレイ状に圧電素子が複数配列された超音波探触子を備える超音波診断装置の提供が可能となる。

また、これら上述の超音波診断装置において、前記受信用の前記圧電素子は、有機圧電材料を備えて成ることを特徴とする。

この構成によれば、比較的広帯域で超音波を受信することができる有機圧電素子が受信用の圧電素子に用いられているので、より適切に高周波成分を受信することが可能となる。

本発明にかかる超音波診断装置は、検出すべき高調波の次数、被検体の診断部位および被検体の診断深度に応じて参照信号を設定することで相関処理を行うことができ、より高いＳＮ比で高調波成分を取得することが可能となる。

以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。また、本明細書において、適宜、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

図１は、実施形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。図２は、実施形態における超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。図３は、実施形態の超音波診断装置における超音波探触子の構成を示す図である。図３（Ａ）は、超音波探触子の全体構成を示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、超音波探触子を構成する複数の第１圧電素子のうちの一素子分を示す断面図である。

超音波診断装置Ｓは、図１および図２に示すように、図略の生体等の被検体に対して超音波（第１超音波信号）を送信すると共に、この被検体で反射した超音波の反射波（エコー、第２超音波信号）を受信する超音波探触子２と、超音波探触子２とケーブル３を介して接続され、超音波探触子２へケーブル３を介して電気信号の送信信号を送信することによって超音波探触子２に被検体に対して第１超音波信号を送信させると共に、超音波探触子２で受信された被検体内から来た第２超音波信号に応じて超音波探触子２で生成された電気信号の受信信号に基づいて被検体内の内部状態を超音波画像として画像化する超音波診断装置本体１とを備えて構成される。

超音波診断装置本体１は、例えば、図２に示すように、操作入力部１１と、送信部１２と、受信部１３と、相関部１４と、画像処理部１５と、表示部１６と、制御部１７と、参照信号記憶部１８とを備えて構成されている。

操作入力部１１は、例えば、診断開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータの入力や後述の参照信号の各重み付け係数ｇ（ｎ）を微調整する指示を受け付けるものであり、例えば、複数の入力スイッチを備えた操作パネルやキーボード等である。

送信部１２は、制御部１７の制御に従って、超音波探触子２へケーブル３を介して電気信号の送信信号を供給して超音波探触子２に第１超音波信号を発生させる回路である。第１超音波信号には、例えば、周波数を時間経過に伴って予め設定された所定割合で変化させるチャープ波が用いられる。チャープ波の前記所定割合は、周波数が時間経過に従って徐々に高くなるチャープ波であってもよく、また、周波数が時間経過に従って徐々に低くなるチャープはであってもよい。送信部１２は、例えば、制御部１７からの送信信号ｓ（ｔ）に応じて送信ビームを形成する送信ビームフォーマ回路１２２、および、送信ビームフォーマ回路１２２から後述の超音波探触子２の各第１圧電素子２２を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成回路１２１等を備えて構成される（図４参照）。受信部１３は、制御部１７の制御に従って、超音波探触子２からケーブル３を介して電気信号の受信信号を受信する回路であり、この受信信号を相関部１４へ出力する。受信部１３は、例えば、受信信号を予め設定された所定の増幅率で増幅する増幅器等を備えて構成される。

相関部１４は、受信部１３の出力と予め設定された参照信号との相関処理を行うことによって受信部１３の出力から第２超音波信号を検出するものである。この参照信号は、第１超音波信号の周波数を基本周波数とした場合における検出すべき高調波の次数、被検体の診断部位（診断部位の種類）、および、被検体の診断深度に応じて設定されている。

参照信号記憶部１８は、例えば、ＲＯＭあるいはＥＥＰＲＯＭ等の記憶素子を備えて構成され、第１超音波信号の周波数を基本周波数とした場合における検出すべき高調波の次数、被検体の診断部位、および、被検体の診断深度に応じて設定された複数の参照信号を記憶するものである。そして、上記相関部１４は、第１超音波信号の周波数を基本周波数とした場合における検出すべき高調波の次数、被検体の診断部位、および、被検体の診断深度に応じて参照信号記憶部１８に記憶されている複数の参照信号から１つの参照信号を選択して相関処理を行う。これら検出すべき高調波の次数、被検体の診断部位および被検体の診断深度は、例えば、操作入力部１１から入力される。

ここで、参照信号は、後述するように、第１超音波信号に基づいて生成される関数であってよい。より具体的には、参照信号は、例えば、第１超音波信号の周波数を基本周波数とした場合における検出すべき高調波の次数を２ｎ（ｎは正の整数）とした場合に、第１超音波信号が正の値である場合には＋１を乗算した第１超音波信号の２ｎ乗であって、第１超音波信号が負の値である場合には−１を乗算した第１超音波信号の２ｎ乗である。また例えば、参照信号は、第１超音波信号の周波数を基本周波数とした場合における検出すべき高調波の次数を（２ｎ＋１）（ｎは正の整数）とした場合に、第１超音波信号の（２ｎ＋１）乗である。なお、参照信号は、その振幅がフォーカルポイント深度に応じて増減されていてもよい。

タイミング発生部１９は、超音波診断装置本体１の各部の動作タイミングを生成し、動作タイミングの必要な各部へ出力するものである。

画像処理部１５は、制御部１７の制御に従って、相関部１４で相関処理された受信信号に基づいて被検体内の内部状態の画像（超音波画像）を生成する回路である。画像処理部１５は、例えば、後述の各相関処理部５０−１、５０−２、５０−３、・・・、５０−ｎからの各出力ｙ−１、ｙ−２、ｙ−３、・・・、ｙ−ｎに対し遅延時間を補正する遅延補正回路１５１、および、遅延補正回路１５１の出力を整相加算する整相加算回路１５２等を備えて構成される（図４参照）。表示部１６は、制御部１７の制御に従って、画像処理部１５で生成された被検体の超音波画像を表示する装置である。表示部１６は、例えば、ＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ、有機ＥＬディスプレイおよびプラズマディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。制御部１７は、例えば、マイクロプロセッサ、記憶素子およびその周辺回路等を備えて構成され、これら操作入力部１１、送信部１２、受信部１３、相関部１４、参照信号記憶部１８、画像処理部１５および表示部１６を当該機能に応じてそれぞれ制御することによって超音波診断装置Ｓの全体制御を行う回路である。

超音波探触子（超音波プローブ）２は、被検体内に第１超音波信号を送信しこの第１超音波信号に基づく被検体内から来た第２超音波信号を受信する装置であって、例えば、図３（Ａ）に示すように、圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換することができる複数の第１圧電素子２２を備えて構成されている。すなわち、複数の第１圧電素子２２は、被検体内へ第１超音波信号を送信する場合では、超音波診断装置本体１の送信部１２からケーブル３を介して入力された送信の電気信号を圧電現象を利用することによって第１超音波信号に変換して被検体内にこの第１超音波信号を送信し、そして、被検体内から来た第２超音波信号を受信する場合では、圧電現象を利用することによってこの受信した第２超音波信号を電気信号に変換して受信信号をケーブル３を介して超音波診断装置本体１の受信部１３へ出力する。超音波探触子２が被検体に当てられることによって、第１圧電素子２２で生成された第１超音波信号が被検体内へ送信され、被検体内からの第２超音波信号が第１圧電素子２２で受信される。

より具体的には、例えば、図３（Ｂ）に示すように、これら複数の第１圧電素子２２のそれぞれは、導電線の信号線２４と接続する導電材料から成る信号電極層２２２と、信号電極層２２２上に形成され、圧電材料から成る圧電層２２１と、圧電層２２１上に形成され、導電材料から成る接地電極層２２３とを備えて構成される。すなわち、これら複数の第１圧電素子２２のそれぞれは、互いに対向する一対の第１および第２電極を備え、これら第１および第２電極間に、圧電材料から成る圧電部が形成されている。圧電材料は、例えば、無機圧電材料が用いられる。無機圧電材料は、例えば、いわゆるＰＺＴ、水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、ニオブ酸タンタル酸カリウム（Ｋ（Ｔａ，Ｎｂ）Ｏ_３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）およびチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）等である。

複数の第１圧電素子２２は、一方向に配列され、１次元アレイ状に構成されてもよく、また、図３（Ａ）に示すように、平面視にて互いに線形独立な２方向に、例えば、互いに直交する２方向にｍ行×ｎ列で配列され、２次元アレイ状に構成されてもよい（ｍ、ｎは、正の整数である）。図３（Ａ）は、２４個の第１圧電素子２２−１１〜２２−４６が、互いに直交する２方向に配列された２次元アレイを構成している例を示している。実際の超音波探触子では、例えば、第１圧電素子２２が６４×６４の４０９６個であったり、また例えば第１圧電素子２２が１２８×１２８の１６９００個であったり、多数の第１圧電素子２２を備えていることは言うまでもない。

なお、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。また、添え字のうちの左側の添え字は、行番号を示し、その右側の添え字は、列番号を示している。例えば、第１圧電素子２２−２３は、行番号２で列番号３の第１圧電素子２２である。

これら複数の第１圧電素子２２は、平板状の音響制動部材２１の一方主面上に配置され、これら複数の第１圧電素子２２上に音響整合層２３が積層される。複数の第１圧電素子２２は、クロストーク等の相互干渉を低減するために、互いに所定の隙間（溝、間隙、ギャップ）を空けて音響制動部材２１上に配置される。なお、さらに相互干渉を低減するために、超音波を吸収する超音波吸収材がこの隙間に充填されることが好ましい。この超音波吸収材には、例えば、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等が用いられる。

音響制動部材２１は、超音波を吸収する材料から構成され、複数の第１圧電素子２２から音響制動部材２１方向へ放射される超音波を吸収するものである。音響制動部材２１は、一般に、ダンパあるいはバッキング層とも呼ばれる。そして、各第１圧電素子２２のそれぞれに接続する複数の複数の信号線２４（図３（Ａ）では信号線２４−１１〜２４−４６）が音響制動部材２１を貫通している。なお、各第１圧電素子２２のそれぞれに接続する複数の接地線（アース線）は、図示が省略されているが、各第１圧電素子２２の上面からそれぞれ引き出される。

音響整合層２３は、第１圧電素子２２の音響インピーダンスと被検体の音響インピーダンスとの整合をとる部材である。したがって、音響整合層２３は、第１圧電素子２２の音響インピーダンスと被検体の音響インピーダンスとの差が最も小さくなるように設定される。音響整合層２３は、単層で構成されてもよく、あるいは、複数層で構成されてもよい。なお、図３（Ａ）では、この音響整合層２３の図示が省略されている。また、音響整合層２３は、円弧状に膨出した形状とされ、被検体に向けて送信される超音波を収束する音響レンズの機能を兼用してもよく、また、このような音響レンズが音響整合層２３上に積層されてもよい。

そして、超音波探触子２では、複数の第１圧電素子２２のそれぞれが、複数の区域に分割され、これら複数の区域（区画、領域）のそれぞれに、共振周波数が互いに異なる複数の第２圧電素子を備えている。

例えば、図３（Ｂ）に示す例では、第１圧電素子２２は、平面視にて第１圧電素子２２の一辺に平行な第１および第２境界（図３（Ｂ）では紙面に垂直な方向に沿った境界）で第１ないし第３区域Ａｒ−ａ〜Ａｒ−ｃに分割されている。これら３個の第１ないし第３区域Ａｒ−ａ〜Ａｒ−ｃは、図３（Ｂ）に示す例では、平面視にて互いに同一形状の矩形となっている。この第１区域Ａｒ−ａには、圧電部２２１として第１厚さｔ１の圧電材料から成る圧電部２２１−ａが信号電極層２２２と接地電極層２２３との間に形成され、第１共振周波数ｆｃ１を持つ第２圧電素子２２０−ａが構成されている。第２区域Ａｒ−ｂには、圧電部２２１として第２厚さｔ２の圧電材料から成る圧電部２２１−ｂが信号電極層２２２と接地電極層２２３との間に形成され、第２共振周波数ｆｃ２を持つ第２圧電素子２２０−ｂが構成されている。第３区域Ａｒ−ｃには、圧電部２２１として第３厚さｔ３の圧電材料から成る圧電部２２１−ｃが信号電極層２２２と接地電極層２２３との間に形成され、第３共振周波数ｆｃ３を持つ第２圧電素子２２０−ｃが構成されている。そして、これら第１ないし第３厚さｔ１〜ｔ３が互いに異なる厚さとされることで、第１ないし第３共振周波数ｆｃ１〜ｆｃ３は、互いに異なる周波数となっている。第２圧電素子２２０−ａ〜２２０−ｃの圧電材料と性能が同一である場合には共振周波数定数が一定であるので、例えば、第１厚さｔ１＞第２厚さｔ２＞第３厚さｔ３の関係にある場合では、第１共振周波数ｆｃ１＜第２共振周波数ｆｃ２＜第３共振周波数ｆｃ３となり、第１ないし第３区域Ａｒ−ａ〜Ａｒ−ｃには、共振周波数が低周波数から高周波数へ順に配列されるように第２圧電素子２２０−ａ〜２２０−ｃが配置されることになる。なお、共振周波数定数は、（共振周波数）×（圧電素子の振動方向の厚さ）で与えられる。例えば、圧電部２２１−ａ〜２２１−ｃの圧電材料として、共振周波数定数が約２０００Ｈｚ・ｍのＰＺＴが用いられる場合では、第１厚さｔ１が２００μｍに設計されると、第１区域Ａｒ−ａにおける第２圧電素子２２０−ａの共振周波数は、１０Ｍｚとなり、第２厚さｔ２が１００μｍに設計されると、第２区域Ａｒ−ｂにおける第２圧電素子２２０−ｂの共振周波数は、２０Ｍｚとなり、そして、第３厚さｔ３が５０μｍに設計されると、第３区域Ａｒ−ｃにおける第２圧電素子２２０−ｃの共振周波数は、４０Ｍｚとなる。

ここで、このように各区域Ａｒ−ａ〜Ａｒ−ｃにおける各圧電部２２１−ａ〜２２１−ｃの厚さが異なるため、各圧電部２２１−ａ〜２２１−ｃにおける接地電極層２２３側の各面が面一とされると共に、圧電部２２１−ａにおける信号電極層２２２側の面が信号電極層２２２に当接されると、圧電部２２１−ｂおよび圧電部２２１−ｃにおける信号電極層２２２側の各面と信号電極層２２２との間に、空隙が形成されることになる。このため、この空隙に誘電材料２２４が充填される。このように空隙に誘電材料２２４が充填されることによって、信号電極層２２２と接地電極層２２３との間に印加された電圧が圧電部２２１−ｂ、２２１−ｃに作用し、圧電部２２１−ｂ、２２１−ｃが圧電現象によって機械振動する一方で、誘電材料２２４が圧電部２２１−ｂ、２２１−ｃの共振周波数に略作用しないので、圧電部２２１−ｂ、２２１−ｃは、その厚さｔ１、ｔ２に応じた共振周波数で共振することができる。このような作用により空隙に充填される誘電材料２２４の誘電率は、約２ないし約４０であることが好ましい。

このような構成の超音波診断装置Ｓでは、例えば、操作入力部１１から診断開始の指示が入力されると、制御部１７の制御によって送信部１２で電気信号の送信信号が生成される。この生成された電気信号の送信信号は、ケーブル３を介して超音波探触子２へ供給される。より具体的には、この電気信号の送信信号は、超音波探触子２における第１圧電素子２２へ供給され、第１圧電素子２２では、当該第１圧電素子２２における複数の第２圧電素子２２０へそれぞれ供給される。第１圧電素子２２では、その複数の第２圧電素子２２０のうちの、この電気信号に対応する共振周波数を持つ第２圧電素子２２０が、この電気信号の送信信号が供給されることによってその厚さ方向に伸縮し、この電気信号の送信信号に応じて超音波振動する。この超音波振動によって、第１圧電素子２２は、第１超音波信号を放射する。第１圧電素子２２から音響制動部材２１方向へ放射された第１超音波信号は、音響制動部材２１によって吸収される。また、第１圧電素子２２から音響整合層２３方向へ放射された第１超音波信号は、音響整合層２３を介して放射される。超音波探触子２が被検体に例えば当接されていると、これによって超音波探触子２から被検体に対して第１超音波信号が送信される。

なお、超音波探触子２は、被検体の表面上に当接して用いられてもよいし、被検体の内部に挿入して、例えば、生体の体腔内に挿入して用いられてもよい。

この被検体に対して送信された超音波は、被検体内部における音響インピーダンスが異なる１または複数の境界面で反射され、超音波の反射波（第２超音波信号）となる。この第２超音波信号には、送信された第１超音波信号の周波数（基本波の基本周波数）成分だけでなく、基本周波数の整数倍の高調波の周波数成分も含まれる。例えば、基本周波数の２倍、３倍および４倍等の２次高調波成分（＝２×１次高調波成分）、３次高調波成分（＝（２×１＋１）高調波成分）および４次高調波成分（＝２×２次高調波成分）等も含まれる。この第２超音波信号は、超音波探触子２で受信される。より具体的には、この第２超音波信号は、音響整合層２３を介して第１圧電素子２２で受信される。すなわち、この第２超音波信号は、当該第１圧電素子２２において、その複数の第２圧電素子２２０でそれぞれ受信され、複数の第２圧電素子２２０のそれぞれで機械的な振動が電気信号に変換されて受信信号として取り出される。

ここで、第２圧電素子２２０は、第２超音波信号に含まれる周波数成分のうちのその共振周波数にほぼ対応する周波数成分で機械的に振動し、その振動に応じた電気信号を出力する。そして、第１圧電素子２２は、互いに共振周波数の異なる複数の第２圧電素子２２０を有するので、第２超音波信号に含まれる複数の周波数成分、すなわち、広い周波数帯域に亘って第２超音波信号を受信することができる。

そして、第１圧電素子２２（複数の第２圧電素子２２０）で取り出されたこの電気信号の受信信号は、ケーブル３を介して制御部１７で制御される受信部１３で受信される。受信部１３は、この入力された受信信号を受信処理し、より具体的には、例えば増幅した後に相関部１４へ出力する。そして、相関部１４で相関処理を行うことで所定次数の高調波成分が取得され、画像処理部１５へ出力される。

ここで、上述において、各第１圧電素子２２から順次に超音波が被検体に向けて送信され、被検体で反射した第２超音波信号が複数の第１圧電素子２２で受信される。

そして、画像処理部１５は、制御部１７の制御によって、受信部１３で受信され相関部１４で相関処理された受信信号に基づいて、送信から受信までの時間や受信強度等から被検体の超音波画像を生成し、表示部１６は、制御部１７の制御によって、画像処理部１５で生成された被検体の超音波画像を表示する。

次に、相関処理に関し、より具体的に説明する。

図４は、相関処理の説明に当たって、実施形態にかかる超音波診断装置のより具体的な構成を示す図である。図５は、相関演算を説明するための図である。図６は、アナログ積和演算を説明するための図である。

アナログ信号をデジタル変換してから相関処理を行ったのでは、高調波成分が受信信号全体に占めるエネルギー量が微弱であるため、良質な超音波画像の形成に必要なダイナミックレンジが取れない。そのため、本実施形態における相関部１４では、相関処理自体をアナログで行うものである。

図４において、相関部１４は、超音波探触子２の複数（ｎ個）の第１圧電素子２２ごとに複数の相関処理部５０−１、５０−２、５０−３、・・・、５０−ｎを備えて構成されており、各相関処理部５０−１、５０−２、５０−３、・・・、５０−ｎは、同様に構成されている。その一つについて説明すると、相関処理部５０は、ＣＣＤ原理に基づくアナログ積和演算を行うことによって受信部１３の出力と参照信号との相関を演算する回路であり、例えば、サンプルホールド部５１と、電荷転送部５２と、重み付け設定部５３と、デジタルアナログ乗算部５４と、加算部５５とを備えて構成される。

サンプルホールド部５１は、タイミング発生部１９からの動作タイミングに応じたサンプリング周期で、受信部１３の出力を保持する回路である。サンプルホールド部５１は、動作タイミングに応じたタイミングで、この保持した受信部１３の出力に対応する電荷を電荷転送部５２へ出力する。

電荷転送部５２は、電荷を保持する複数の電荷保持部５２１−１、５２１−２、５２１−３、・・・、５２１−ｎを備えて構成されている。これら各電荷保持部５２１−１、５２１−２、５２１−３、・・・、５２１−ｎは、直列に接続されており、タイミング発生部１９からの動作タイミングに応じたタイミングで自己の電荷保持部５２１で保持している電荷を順次に後段の電荷保持部５２１へ転送する。この点がＣＣＤ原理に基づいている。

デジタルアナログ乗算部５４は、各電荷保持部５２１に対応して設けられた複数のデジタルアナログ乗算器（ＤＡ乗算器）５４１−１、５４１−２、５４１−３、・・・、５４１−ｎを備えて構成されている。ＤＡ乗算器５４１は、重み付け設定部５３によって自機に設定されている重み付けで電荷保持部５２１からの出力値を乗算し、この乗算結果を加算部５５へ出力する。

重み付け設定部５３は、参照信号記憶部１８に記憶されている参照信号に基づいてデジタルアナログ乗算部５４の各ＤＡ乗算器５４１−１、５４１−２、５４１−３、・・・、５４１−ｎに対し、重み付け値を設定するものである。この重み付け値は、操作入力部１１の補正値入力部１１１から補正値が入力された場合には、この入力された補正値で補正される。

加算部５５は、デジタルアナログ乗算部５４の各ＤＡ乗算器５４１−１、５４１−２、５４１−３、・・・、５４１−ｎから入力された乗算結果を加算し、この加算結果を画像処理部１５へ出力する回路である。

このような構成の相関部１４（相関処理部５０）では、次のように動作する。

アナログ相関処理では、ＣＣＤに用いられる電荷移送技術を用いて、２つ以上の電荷を1つの容量素子にまとめあげることで加算を行い、１つの電荷を２分し、一方をさらに２分し、それを繰り返すことで、１／２、１／４、１／８、１／１６、・・・の電荷を用意し、乗数の２進表現に従い、取捨し、再度ひとつの電荷にまとめることで乗算を行うアナログ電荷積和遅延が行われる。この点が、アナログ積和演算である。ここで言う相関処理とは、２つの波形がどの程度似ているかを判定する処理であり、例えば、２つの数列ｘ_ｎとｙ_ｎがあった場合、次の式１で示されるｚが大きいほど、２つの数列が似通っていることになる（通常、信号を検出すると図５のグラフのような急峻なピークを示す）。
ｚ＝Σｘ_ｋｙ_ｋ ・・・（１）
ただし、Σは、ｋ＝１からｋ＝ｎまでの和を求める。

電荷転送部５２の電荷保持部５２１の各ステージに蓄えられている電荷量Ｑｋに参照信号（テンプレート）の対応する重み付け値を乗じ、和をとることで、ノイズの中に信号が存在するか否かを高いＳ／Ｎ比で計算することができる。

相関処理部５０は、アナログ量である電荷量Ｑを用い、遅延、加算および乗算が可能なデバイスであり、これを用いることで、高分解能、高速かつ低消費電力に、相関処理などの演算処理が可能となる。実際のデバイスの構成としては、上述したようにＣＣＤ類似のデバイス形態となる。例えば、ＣＣＤでは、電荷移送を行う場合、ポテンシャル井戸の深さが転送方向に向かって深くなるように調節することによって行われる。図６（Ａ）のように電荷を図上では左から右へ移動させていくことで信号の流れを制御する。加算を行う場合は、図６（Ｂ）に示すように、二つ以上のポテンシャル井戸が一つになるように、駆動電圧を制御する。乗算を行う場合は、例えば、一つのポテンシャル井戸を２分割するような駆動電圧を制御して（例えば上記加算器の逆）、電荷ＱをＱ／２、Ｑ／４、Ｑ／８、Ｑ／１６、Ｑ／３２、Ｑ／６４、・・・というように分割し、それを乗数（デジタル値）のビットに応じて捨てたり残したりする。すなわち、ビットが０の場合には、捨て、ビットが１の場合には残す。その後に、残した電荷をすべて足すことで、乗数Ｍが０≦Ｍ＜１の乗算を行う。例えば、Ｑ×０．３６８２７(１０進数)は、Ｑ×０．０１０１１１１０(２進数)となって、Ｑ×（０＋０／２＋１／４＋０／８＋１／１６＋１／３２＋１／６４＋１／１２８＋０／２５６）となる。

これら絶対値電荷に加え、絶対値である電荷量の正負を表す符号ビットを用いて積和演算を実現する。

また、相関処理とは、２つの波形がどの程度似ているかを判定する処理であり、例えば、上述したように、２つの数列ｘ_ｎとｙ_ｎとがあった場合、上記式１で示されるｚが判定基準となる。

送信信号をｓ（ｔ）とし、送信信号ｓ（ｔ）に雑音を含ませたものをｚ（ｔ）とし、上記の式１からなる判定基準をzとすると、図５に波線で示すように、参照信号と受信信号が重なる瞬間に急峻なピークが検出される。このピークが大きければ大きいほど、参照信号とよく類似した信号が受信されたことになる。ノイズ耐性を高めるためには、できるだけ冗長な、自然界に無い信号を送信信号（参照信号）ｓ（ｔ）に用いることが望ましい。実際には、図４のように、受信部１３が受信する連続信号ｓ（ｔ）を時間τでサンプリングホールドし、離散量ｆ（ｔ）、ｆ（ｔ−τ）、ｆ（ｔ−２τ）、ｆ（ｔ−３τ）、ｆ（ｔ−４τ）、・・・とする。これらに各々相当する重み付け係数ｇ（１）〜ｇ（ｎ）をかけて総和をとることによって得ることができる（式２）。
ｚ＝Σｆ（ｔ−ｋτ）ｇ（ｋ） ・・・（２）
ただし、Σは、ｋ＝１からｋ＝ｎまでの和を求める。

このｚの値がある閾値より大きい場合に、第２超音波信号の高調波成分をｚに比例する強度で受信したとして画像処理部１５へ出力する。画像処理部１５では、このｚから遅延時間や信号強度を求めて超音波画像を生成する。

例えば、３ＭＨｚ〜５ＭＨｚのチャープ波を用いた送信信号を以下のようにする。
s(t)=A・sin{2π[(f_c-B_w/2)t+（B_w/(2T_w)）t²]}・W(t) ・・・（３）
Ｗ（ｔ）は、窓関数（本実施形態では例えばハミング窓を使用）であり、ｆ_ｃは、チャープ波の中心周波数であり、Ｂ_ｗは、チャープ波の掃引周波数であり、Ｔ_ｗは、チャープ波の時間幅である。本実施形態においては、ｆ_ｃ＝４ＭＨｚ、Ｂ_ｗ＝２ＭＨｚとし、Ｔ_ｗは、診断領域の面積により設定される。

相関処理によって検出する高調波の次数をｎとすると、ｎが偶数の場合の参照波形ｒ（ｔ）は、式４となる。
r(t)＝f(d,n)・(s(t)/|s(t)|)・{s(t)}ⁿ ・・・（４）
一方、ｎが奇数の場合の参照波形ｒ（ｔ）は、式５となる。
r(t)＝f(d,n)・{s(t)}ⁿ ・・・（５）
ｆ（ｄ、ｎ）は、診断深度、診断対象および次数によって決定される項であり、フォーカルポイントごとに用意された補正値入力部１１１の重み付けスライダ等によって、ユーザが出力画像を見つつ最適な値を選択してもよい。この関数ｒ（ｔ）を規定のサンプリング周波数でデジタル化したものが参照信号のｇ（１）〜ｇ（ｎ）に書き込まれる値として、診断深度、診断対象および検出次数ごとに参照信号のデータとして参照信号記憶部１８に記憶される。

制御部１７がＲＯＩを基に指定するステアリング角度とフォーカルポイント深度からビームフォーマの遅延が送信ビームフォーマ回路１２２で設定され、駆動信号生成回路１２１でＰＣＭによって形成した上記チャープ波が、超音波探触子２の第１圧電素子２２に印加され、電気音響変換（圧電現象）によって第１超音波信号が発生される。フォーカルポイントにて収束された超音波信号は、被検体内の組織界面で反射されるとともに音圧強度に依存した高調波が発生される。組織界面で反射し、被検体内を伝播した第２超音波信号は、超音波探触子２の第１圧電素子２２によって受信され、受信部１３で受信処理される。受信部１３からの出力は、その受信波形をサンプルホールドすべく、各第１圧電素子２２ごとに、サンプルホールド部５１によって時間方向に離散化される。それらは、一定の動作タイミングのタイミング（制御クロック）によって、電荷転送部５２に入力される。電荷転送部５２では、ｘ_a（１）〜ｘ_ａ（ｎ）のｎ段の電荷保持部５２１−１、５２１−２、５２１−３、・・・、５２１−ｎを持ち、動作タイイングごとにそれぞれの値が次の段に移動する。電荷転送部５２の各電荷保持部５２１−１、５２１−２、５２１−３、・・・、５２１−ｎの各段ｘ_a（１）〜ｘ_ａ（ｎ）は、それぞれ、保持する値を出力するＤＡ乗算器５４１−１、５４１−２、５４１−３、・・・、５４１−ｎを有し、それぞれが対応するＤＡ乗算器５４１へと接続されている。各ＤＡ乗算器５４１−１、５４１−２、５４１−３、・・・、５４１−ｎには、それぞれ相関処理のための重み付け係数ｇ（１）〜ｇ（ｎ）が重み付け設定部５３の設定によって保持されており、また、これら重み付け係数は、制御部１７に制御による重み付け設定部５３によって、書き換え可能とされている。制御部１７は、検出する高調波の次数、診断部位およびフォーカルポイント深度（診断深度）等によって、最適な参照信号（テンプレート）のデータを参照信号記憶部１８から選択し、重み付け設定部５３を介して各ＤＡ乗算器５４１−１、５４１−２、５４１−３、・・・、５４１−ｎが保持する重み付け係数ｇ（１）〜ｇ（ｎ）を書き込む。各ＤＡ乗算器５４１−１、５４１−２、５４１−３、・・・、５４１−ｎは、重み付け係数ｇ（ｋ）のビット数に比例する遅延を経て、ｘ_ａ（ｋ）×ｇ（ｋ）を出力し、これら出力が加算部５５によって加算され、相関係数ｚ_ａが得られる。なお、添え字ａは、超音波探触子２の複数の第１圧電素子２２のうちのａ番目の第１圧電素子２２に関連していることを表している。超音波探触子２のアレイ状に配列された第１圧電素子２２それぞれに対して相関係数ｚ_ａが得られ、また相関係数ｚ_ａのピーク位置を基に遅延補正回路１５１で遅延補正を行った後、各第１圧電素子２２の相関係数を整相加算回路１５２で整相加算することで、全体の相関係数ｚ、すなわち相関処理された受信信号ｙ（ｔ）が得られ、これを基に超音波画像が形成される。

このように本実施形態の超音波診断装置Ｓでは、参照信号が、検出すべき高調波の次数、被検体の診断部位および記被検体の診断深度に応じて設定されてので、この参照信号を用いることによって相関処理を行うことができ、より高いＳＮ比で高調波成分を取得することが可能となる。

また、上述の超音波診断装置Ｓでは、互いに異なる複数の参照信号が参照信号記憶部１８に記憶され、相関部１４が、検出すべき高調波の次数、被検体の診断部位および被検体の診断深度に応じてこれら複数の参照信号から１つの参照信号を選択して相関処理を行うので、診断領域全体に亘ってより適切な参照信号が選択され、相関処理が行われる。このため、診断領域全体に亘って、より高いＳＮ比で高調波成分を取得することが可能となる。

また、上述の超音波診断装置Ｓでは、参照信号は、第１超音波信号に基づいて生成される関数である。より具体的には、参照信号は、第１超音波信号の周波数を基本周波数とした場合における検出すべき高調波の次数を２ｎ（ｎは正の整数）とした場合に、第１超音波信号が正の値である場合には＋１を乗算した第１超音波信号の２ｎ乗であって、第１超音波信号が負の値である場合には−１を乗算した前記第１超音波信号の２ｎ乗である。このため、２ｎ次高調波成分を取得するための参照信号を生成することが可能となる。あるいは、参照信号は、第１超音波信号の周波数を基本周波数とした場合における検出すべき高調波の次数を（２ｎ＋１）（ｎは正の整数）とした場合に、第１超音波信号の（２ｎ＋１）乗である。このため、（２ｎ＋１）次高調波成分を取得するための参照信号を生成することが可能となる。

また、上述の超音波診断装置Ｓでは、第１超音波信号が自然界に通常存在しないチャープ波であるので、その高調波成分を検出する場合に、ノイズ成分と区別し易い。このため、より高いＳＮ比で高調波成分を取得することが可能となる。

また、上述の超音波診断装置Ｓでは、相関部１４は、ＣＣＤ原理に基づくアナログ積和演算装置を備えて構成される。このため、微弱な信号レベルである高調波成分でもより適切に相関処理を行うことが可能となる。

次に、超音波探触子の製造方法について説明する。

（超音波探触子の製造方法）
図７は、実施形態における超音波探触子の製造に用いる治具の構成を示す図である。図７（Ａ）は、治具の上面図を示し、図７（Ｂ）は、治具の断面図を示す。図８は、実施形態における超音波探触子の製造工程を示す図である。

本実施形態における上記構成の超音波探触子２は、例えば、図７に示す構成の治具Ｔを用いることによって製造することができる。

この治具Ｔは、図７に示すように、少なくとも周面部分に第２圧電素子２２０の圧電材料（第１圧電素子２２の圧電材料）よりも硬い粒子３２を含む互いに直径の異なる複数の円板３１を中心軸を一致させて重ねた形状のものである。周面部分は、周面および／または周面内側近傍である。治具Ｔの厚さ、すなわち、治具Ｔにおける複数の円板３１を積層した積層方向の厚さは、第１圧電素子２２間のピッチ（第１圧電素子の大きさ（一辺の長さ））に対応した値である。治具Ｔにおける厚さは、第２圧電素子２２０の幅に対応した値である。また、治具Ｔにおける各円板３１の段差は、各第２圧電素子の厚さｔの差に対応した値である。このような治具Ｔは、例えばダイヤモンドやジルコニウム等の硬い微粒子３２を樹脂に分散し、治具Ｔに対応する形状の金型を用いてこの微粒子３２を分散させた樹脂を成形することによって、形成することができる。微粒子３２は、例えば、平均粒径約１０ｎｍ〜約１０μｍである。図４には、図３に示す３個の第２圧電素子２２０−ａ〜２２０−ｃにおける圧電部２２１−ａ〜２２１−ｃを形成すべく、３個の円板３１−ａ〜３１−ｃを重ねた形状の治具Ｔが示されている。治具Ｔの厚さは、第１圧電素子２２間のピッチに対応した値とされ、円板３１−ａ〜３１−ｃの各厚さは、圧電部２２１−ａ〜２２１−ｃの各幅と等しくされ、円板３１−ａとこれに隣接する円板３１−ｂとの段差は、圧電部２２１−ａの第１厚さｔ１とこれに隣接する圧電部２２１−ｂの第２厚さｔ２との差と等しくされ、円板３１−ｂとこれに隣接する円板３１−ｃとの段差は、圧電部２２１−ｂの第２厚さｔ２とこれに隣接する圧電部２２１−ｃの第３厚さｔ３との差と等しくされる。

そして、本実施形態における上記構成の超音波探触子２は、例えば、図７に示す構成の治具Ｔを用いることによって、次の各工程で製造することができる。

図８において、まず、所定の大きさの圧電材料体Ｄが用意され（図８（Ａ））、この圧電材料体Ｄに複数の第１圧電素子２２を想定し、この想定した各第１圧電素子２２における各区域Ａｒに各圧電部２２１を形成するように、図４に示す治具Ｔを用いることによって圧電材料体Ｄが切削される（図８（Ｂ））。この圧電材料体Ｄの切削は、治具Ｔの周面を圧電材料体Ｄに当接しながら治具Ｔを回転させ、さらに第１圧電素子２２の素子列方向に沿って治具Ｔを移動することによって行われる。次に、切削面に誘電材料２２４が塗布され、平坦面となるように誘電材料２２４が研磨される（図８（Ｃ））。次に、切削加工および研磨加工の施された誘電材料体Ｄの両面にそれぞれ信号電極層２２２および接地電極層２２３が例えば蒸着やスパッタ等の薄膜形成技術によって形成される（図８（Ｄ））。次に、信号電極層２２２上に音響制動部材２１が形成される（図８（Ｅ））。次に、例えばダイシングソーを用いて溝切りすることによって複数の第１圧電素子２２が形成される（図８（Ｆ））。そして、接地電極層２２３上に音響整合層２３が形成され、これら各工程によって、例えば、図３に示す構成の超音波探触子２が製造される。

また、上述の超音波探触子２において、複数の第２圧電素子２２０における隣接する第２圧電素子２２０間には、それらの境界に沿って厚さ方向の溝（隙間、間隙、ギャップ）が形成されてもよい。このように互いに隣接する第２圧電素子２２０間に溝を形成することによって、複数の第２圧電素子２２０間におけるクロストーク等の相互干渉が低減される。

また、上述の超音波診断装置Ｓにおいて、その超音波探触子２は、好ましくは、圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換することができる圧電素子を備え、この圧電素子は、送信用と受信用とに分離されている。送信用の圧電素子と受信用の圧電素子とは、超音波信号の送受信方向に積層されていてもよく、また、超音波信号の送受信方向に略垂直な平面において、並置され、２次元アレイ状に配列された複数の圧電素子が領域ごとに分割されたものであってもよい。

このような構成では、圧電素子が送信用と受信用とに分離されているので、圧電素子のうち送信用の部分には、送信に適した圧電素子とすることができ、そして、圧電素子のうち受信用の部分には、受信に適した圧電素子とすることができる。このため、よりに高調波成分を取得することが可能となる。

また、上述の超音波診断装置Ｓにおいて、超音波探触子２の受信用の前記圧電素子は、好ましくは、有機圧電材料を備えて成っていてもよい。このような構成では、比較的広帯域で超音波を受信することができる有機圧電素子が受信用の圧電素子に用いられているので、より適切に高周波成分を受信することが可能となる。

有機圧電材料は、例えば、フッ化ビニリデンの重合体を用いることができる。また例えば、有機圧電材料は、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）系コポリマを用いることができる。このフッ化ビニリデン系コポリマは、フッ化ビニリデンと他の単量体との共重合体（コポリマ）であり、他の単量体としては、３フッ化エチレン、テトラフルオロエチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、パーフルオロアルコキシエチレン（ＰＡＥ）およびパーフルオロヘキサエチレン等を用いることができる。フッ化ビニリデン系コポリマは、その共重合比によって厚み方向の電気機械結合定数（圧電効果）が変化するので、例えば、超音波探触子の仕様等に応じて適宜な共重合比が採用される。例えば、フッ化ビニリデン／３フッ化エチレンのコポリマの場合では、フッ化ビニリデンの共重合比が６０ｍｏｌ％〜９９ｍｏｌ％が好ましく、有機圧電素子を無機圧電素子に積層する複合素子の場合では、フッ化ビニリデンの共重合比が８５ｍｏｌ％〜９９ｍｏｌ％がより好ましい。また、このような複合素子の場合では、他の単量体は、パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、パーフルオロアルコキシエチレン（ＰＡＥ）およびパーフルオロヘキサエチレンが好ましい。また例えば、有機圧電材料は、ポリ尿素を用いることができる。このポリ尿素の場合では、蒸着重合法で圧電体を作成することが好ましい。ポリ尿素用のモノマとして、一般式、Ｈ_２Ｎ−Ｒ−ＮＨ_２構造を挙げることができる。ここで、Ｒは、任意の置換基で置換されてもよいアルキレン基、フェニレン基、２価のヘテロ環基、ヘテロ環基を含んでもよい。ポリ尿素は、尿素誘導体と他の単量体との共重合体であってもよい。好ましいポリ尿素として、４，４’−ジアミノジフェニルメタン（ＭＤＡ）と４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート（ＭＤＩ）を用いる芳香族ポリ尿素を挙げることができる。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

実施形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。 実施形態における超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。 実施形態の超音波診断装置における超音波探触子の構成を示す断面図である。 相関処理の説明に当たって、実施形態にかかる超音波診断装置のより具体的な構成を示す図である。 相関演算を説明するための図である。 アナログ積和演算を説明するための図である。 実施形態における超音波探触子の製造に用いる治具の構成を示す図である。 実施形態における超音波探触子の製造工程を示す図である。

符号の説明

Ｓ 超音波診断装置
Ｔ 治具
１ 超音波診断装置本体
２ 超音波探触子
１４ 相関部
１８ 参照信号記憶部
２２ 第１圧電素子
５０ 相関処理部
５１ サンプルホールド部
５２ 電荷転送部
５３ 重み付け設定部
５４ デジタルアナログ乗算器
５５ 加算部
２２０ 第２圧電素子

Claims (8)

1. 被検体内に第１超音波信号を送信するための送信部と、超音波を受信するための受信部と、前記受信部で受信された、前記第１超音波信号に基づく前記被検体内から来た第２超音波信号を受信に基づいて前記被検体内の画像を形成する画像処理部とを備える超音波診断装置において、
   前記受信部の出力と予め設定された参照信号との相関処理を行うことによって前記受信部の出力から前記第２超音波信号を検出する相関部をさらに備え、
   前記参照信号は、前記第１超音波信号の周波数を基本周波数とした場合における検出すべき高調波の次数、前記被検体の診断部位、および、前記被検体の診断深度に応じて設定され、
   前記相関部は、ＣＣＤ原理に基づくアナログ積和演算装置を備えて構成されていること
   を特徴とする超音波診断装置。
2. 前記第１超音波信号の周波数を基本周波数とした場合における検出すべき高調波の次数、前記被検体の診断部位、および、前記被検体の診断深度に応じて設定された複数の参照信号を記憶する参照信号記憶部をさらに備え、
   前記相関部は、前記第１超音波信号の周波数を基本周波数とした場合における検出すべき高調波の次数、前記被検体の診断部位、および、前記被検体の診断深度に応じて前記複数の参照信号から１つの参照信号を選択して前記相関処理を行うこと
   を特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記参照信号は、前記第１超音波信号に基づいて生成される関数であること
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記第１超音波信号は、周波数を時間経過に伴って変化させるチャープ波であること
   を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
5. 前記参照信号は、その振幅がフォーカルポイント深度に応じて増減されていること
   を特徴とする請求項３または請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換することができる圧電素子をさらに備え、
   前記圧電素子は、送信用と受信用とに分離されていること
   を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
7. 前記圧電素子は、２次元アレイ状に複数配列されていること
   を特徴とする請求項６に記載の超音波診断装置。
8. 前記受信用の前記圧電素子は、有機圧電材料を備えて成ることを
   を特徴とする請求項６または請求項７に記載の超音波診断装置。
   

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