JPH11169371A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波探触子における電気的クロストークを
低減することが可能な超音波診断装置を提供すること。 【解決手段】 短冊形の振動子を直線状または円弧状に
複数個並べた振動子群と、該各振動子の送波面と反対側
の面に接続される複数本の第１の信号線と前記各振動子
の送波面側の面に共通に接続される第２の信号線とを有
する第１のフレキシブルプリント基板と、前記第２の信
号線と前記各振動子の送波面側の面とを共通に接続する
第３の信号線とを備える超音波探触子を有する超音波診
断装置において、前記第３の信号線は、当該超音波探触
子の長軸方向に前記振動子の側面を接続する振動子接続
部と、該振動子接続部を当該超音波探触子の側面に配置
される第１のフレキシブルプリント基板上の第２の信号
線に接続する１以上のリード接続部とを有する櫛歯状の
フレキシブルプリント基板からなっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波診断装置に
関し、特に、被検体に超音波を送受波する超音波探触子
に適用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波診断装置における超音波探
触子は、装置本体側に設けた送波手段で発生したパルス
電圧を超音波に変換して被検体に送波すると共に、被検
体内で反射した超音波を受波して電気信号に変換した
後、装置本体側に設けた受波信号処理手段に出力してい
た。

【０００３】このために、従来の超音波探触子は、パル
ス電圧を超音波に変換するための短冊状の超音波振動子
が被検体に接する側すなわち超音波を送波する側の面に
マイナス側の信号線（グランド側の信号線）が、この面
と対向する側の面にプラス側の信号線がそれぞれ接続さ
れていた。この各信号線は、ケーブルを介して装置本体
側の送波手段および受波手段との接続を切り換える切り
換え手段に接続されていた。

【０００４】プラス側の信号線は、超音波振動子の送波
面と反対の側の面に設けた電極を超音波探触子の長手方
向の側面である超音波振動子の長軸方向の両端面にまわ
り込むよう引き出したプラス電極に、フレキシブルプリ
ント基板に設けた信号線端子が接続され、該信号端子の
他方の側の信号線端子とケーブルのプラスの側の信号線
とを接続する構造になっていた。このとき、超音波振動
子の配列ピッチは非常に細かいので、一般的には、プラ
ス電極の引き出し方向を奇数列の超音波探触子と偶数列
の超音波探触子のグループに分け、このグループごとに
プラス電極の引き出し方向を超音波探触子の一方の側と
他方の側とに分割することによって、隣接するプラス電
極の間隔を大きくしていた。

【０００５】一方、マイナス側の信号線は、超音波振動
子の送波面側に音響整合層と平行すなわち超音波振動子
の配列方向に延在させた厚さが例えば５０μｍ，幅が
０．５ｍｍ以下の銅線と，該銅線と超音波振動子の側面
において接続されるフレキシブルプリント基板に設けた
マイナスの側の信号線と，該マイナスの側の信号線の他
方の側の信号線端子がケーブルのマイナス側の信号線と
接続される構造となっていた。

【０００６】このフレキシブルプリント基板は、たとえ
ば、ベース絶縁フィルムの上に銅箔からなる信号線パタ
ーン（プラスの側の信号線）があり、その上にパターン
同士や他の物とのショートを防止する樹脂フィルム等の
絶縁膜があり、さらにその上に、銅箔からなる信号線パ
ターン（マイナスの側の信号線）と樹脂フィルム等の絶
縁膜が形成されていた。一般的には、このマイナスの側
の信号線は、当該フレキシブルプリント基板の一面に形
成されており、このフレキシブルプリント基板で超音波
探触子の側面部分を覆っていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。

【０００８】従来の超音波探触子では、前述するよう
に、各超音波振動子とマイナスの側の信号線とは２本の
銅線を介して接続されていた。すなわち、各超音波振動
子は直接マイナスの信号線に接続されるフレキシブルプ
リント基板に接続されているのではなく、隣接する超音
波振動子同士を順番に接続していき、端部に配列された
超音波振動子をフレキシブルプリント基板のマイナスの
側の信号線に接続しているのと同等の接続構造であっ
た。

【０００９】また、前述するように、超音波振動子の送
波面側は、被検体との音響インピーダンスを整合するた
めの音響整合層が設けられているので、この銅線の幅お
よび厚さが制限されていた。

【００１０】このために、従来の超音波探触子では、所
定の超音波振動子に入力された電気信号が、この所定の
超音波振動子から十分離れた位置に配置された超音波振
動子にも影響してしまういわゆる電気的クロストークを
十分に低減することができず、この電気クロストークに
よって超音波画像の画質（先鋭度）が低下してしまうと
いう問題があった。従来の超音波探触子では、この電気
的クロストークを６０ｄＢ以下に低減することができな
かった。

【００１１】本発明の目的は、超音波探触子における電
気的クロストークを低減することが可能な超音波診断装
置を提供することにある。

【００１２】本発明の他の目的は、超音波画像の画質を
向上することが可能な超音波診断装置を提供することに
ある。

【００１３】本発明のその他の目的は、医師等の診断効
率を向上することが可能な超音波診断装置を提供するこ
とにある。

【００１４】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００１６】（１）振動子を複数個配列した振動子群
と，該各振動子と接続される複数本の第１の信号線と前
記各振動子と共通に接続される第２の信号線とを有する
第１のフレキシブルプリント基板と，前記第２の信号線
と前記各振動子とを共通に接続する第３の信号線とを備
える超音波探触子を有する超音波診断装置において、前
記第３の信号線は、当該振動子の配列方向に前記振動子
とをそれぞれ接続する振動子接続部と，該振動子接続部
を当該超音波探触子の側面に配置される第１のフレキシ
ブル基板上の第２の信号線に接続する１以上のリード接
続部とを有する第２のフレキシブルプリント基板を備え
ている。

【００１７】（２）振動子を複数個配列した振動子群
と，該各振動子と接続される複数本の第１の信号線と前
記各振動子と共通に接続される第２の信号線とを有する
第１のフレキシブルプリント基板と，前記第２の信号線
と前記各振動子とを共通に接続する第３の信号線とを備
える超音波探触子を有する超音波診断装置において、前
記第３の信号線は、当該振動子の配列方向に前記振動子
とをそれぞれ接続されその端部において前記第２の信号
線に接続される共通信号線と，該共通信号線に沿って接
続される振動子接続部と前記振動子接続部を当該振動子
の側面に配置される第１のフレキシブルプリント基板上
の第２の信号線に接続する１以上のリード接続部とを有
する第２のフレキシブルプリント基板とからなってい
る。

【００１８】前述した（１）および（２）の手段によれ
ば、第３の信号線の振動子接続部の両端部分で第２の信
号線と接続すると共に、リード接続部から第２の信号線
に直接に接続することができるので、中程に配置される
超音波振動子から第２の信号線に至るまでの信号線の距
離、すなわち、インピーダンスを減少することができ
る。したがって、たとえば、第２の信号線を振動子に送
波信号を伝送する伝送線のグランドに接続した場合に
は、そのグランド線と各振動子間のインピーダンスを低
下できるすなわち超音波探触子内のグランドを強化する
ことができるので、隣接しないすなわち十分に距離が離
れた超音波振動子に入力された駆動信号が所定の位置の
超音波振動子に及ぼす電気的な影響であるクロストーク
を低減できる。また、クロストークを低減することによ
って、各超音波振動子の独立性が向上するので、超音波
画像の先鋭度を向上することができる。したがって、医
師等の診断効率を向上することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明について、発明の実
施の形態（実施例）とともに図面を参照して詳細に説明
する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図に
おいて、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。

【００２０】図１は本発明の一実施の形態の超音波診断
装置における超音波探触子の概略構成を説明するための
図であり、１０１は超音波振動子（振動子），１０２は
プラス側の信号線（第１の信号線），１０３はフレキシ
ブルプリント基板（第１のフレキシブルプリント基
板），１０４はグランド用フレキシブルプリント基板，
１０５は同軸ケーブル，１０６は硬質基板，１０７は硬
質基板電極，１０８はバッキング材，１０９は音響整合
層，１１０は音響レンズ，１１１はマイナス側の信号線
（第２の信号線），１１２は接続用フレキシブルプリン
ト基板を示す。ただし、本実施の形態の超音波診断装置
の本体側すなわち超音波振動子１０１を駆動するパルス
信号を発生する送波手段，各超音波振動子１０１で受波
した受波信号に対する各超音波振動子間の受波フォーカ
ス点までの到達時間差を補正するための遅延処理を行う
受波手段，各受波手段から出力される遅延処理後の受波
信号データを加算する加算手段，および、加算後の受波
信号データに対して、フィルタリング，圧縮，エッジ強
調，時間可変増幅およびスキャン変換等の周知の画像処
理を行った後、該処理後の受波信号データを表示手段に
出力する信号処理手段等は、従来の超音波診断装置の本
体側と同一の構成となるので、その構成および動作の説
明は省略し、以下の説明は、超音波探触子部分について
のみ行う。

【００２１】次に、図１に基づいて、本実施の形態の超
音波診断装置における超音波探触子の構成について説明
すると、本実施の形態の超音波探触子は、たとえば圧電
セラミックスからなる短冊状の超音波振動子１０１が多
数個アレー状に設けられている。この超音波振動子１０
１の前面すなわち送波面側には、超音波振動子１０１と
被測定物である被検体との音響インピーダンスの整合を
とるための音響整合層１０９と，各超音波振動子１０１
の前面側にグランド電位を供給する図示しない共通信号
線（第３の信号線）と，該共通信号線とフレキシブルプ
リント基板１０３のマイナス側の信号線１１１とを接続
するグランド用フレキシブルプリント基板１０４と，超
音波（超音波ビーム）を超音波探触子の短軸方向に集束
する音響レンズ１１０とが設けられている。なお、超音
波探触子の長軸方向の超音波ビームの集束に対しては、
送波時には超音波振動子１０１を駆動するパルス電圧の
印加時間を変化させることにより行い、受波時には受波
信号の遅延時間を変化させることによって行う。ただ
し、グランド用フレキシブルプリント基板１０４の詳細
については後述する。

【００２２】一方、超音波振動子１０１の後面すなわち
超音波振動子１０１の送波面と反対の側の面には、超音
波振動子１０１の後面側にプラス側のパルス電圧を供給
するための図示しない導電層と，超音波振動子１０１の
背面側から送波された超音波が当該超音波振動子１０１
面に戻ってこないようにするためのバッキング材１０８
等が設けられている。

【００２３】また、当該超音波探触子の長軸方向の両側
面には、前述のプラス側およびマイナス側の信号線に対
応する信号線が設けられた硬質基板１０６が設けられる
と共に、この信号線の両端には電極が設けられている。
この信号線の一方の側の電極には、同軸ケーブル１０５
のプラス側およびマイナス側の信号線がそれぞれ接続さ
れており、特に、マイナス側の信号線を接続する電極
は、硬質基板１０６に設けられた硬質基板電極１０７に
よってそれぞれが１つに接続されている。一方、硬質基
板１０６の他方の側のプラス側の信号電極には、フレキ
シブルプリント基板１０３に設けられたプラス側の信号
線１０２がそれぞれ接続されており、また、硬質基板電
極１０７にはマイナス側の信号線１１１が接続されてい
る。

【００２４】ただし、このフレキシブルプリント基板１
０３は、従来の一般的なフレキシブルプリント基板と同
様であり、たとえば、ベース絶縁フィルムの上にプラス
側の信号線１０２となる銅箔からなる信号線パターンが
設けられており、その上にパターン同士や他の物とのシ
ョートを防止する樹脂フィルム等の絶縁膜があり、さら
にその上に、マイナス側の信号線１１１となる銅箔から
なる信号線パターンが形成されている。一般的には、こ
のマイナス側の信号線１１１は、当該フレキシブルプリ
ント基板１０３の一面に形成されており、図１に示すよ
うに、このフレキシブルプリント基板１０３で超音波探
触子の側面部分を覆っている。一方、当該超音波探触子
の短軸方向の両面側には、たとえば、ベース絶縁フィル
ムの上に銅箔からなる信号線パターンを一面に設けた接
続用フレキシブルプリント基板１１２が設けられてお
り、この接続用フレキシブルプリント基板１１２によっ
て、超音波探触子の長軸方向の両側に設けられたフレキ
シブルプリント基板１０３のマイナス側の信号線１１１
同士が接続されている。超音波振動子１０１の送波面側
にマイナス側の信号を供給する図示しない共通信号線が
送波面に沿って設けられ、この共通信号線の両端が、超
音波探触子の両端に設けた接続用フレキシブルプリント
基板１１２にそれぞれ接続されている。

【００２５】以上に説明する構成は従来の超音波探触子
と同様の構成であるが、本実施の形態では、この超音波
探触子の共通信号線の前面側に、櫛歯状のグランド用フ
レキシブルプリント基板１０４が設けられており、その
櫛歯部分が超音波探触子の長軸方向の側面に配置される
フレキシブルプリント基板１０３のマイナス側の信号線
に接続されている。なお、このグランド用フレキシブル
プリント基板１０４の構造および取り付け手順等は後述
する。

【００２６】図２は本実施の形態のグランド用フレキシ
ブルプリント基板１０４の概略構成を説明するための図
であり、特に、図２（ａ）はグランド用フレキシブルプ
リント基板の正面図であり、図２（ｂ）はグランド用フ
レキシブルプリント基板の側面図を示す。

【００２７】この図２（ｂ）に示すように、本実施の形
態のグランド用フレキシブルプリント基板１０４は、前
述のフレキシブルプリント基板１０３と同様に、たとえ
ば、絶縁体である櫛歯状のベース絶縁フィルム２０２の
上に銅箔からなる櫛歯状のパターン２０１（図２中にお
いて斜線で示す部分）が設けられている。このように、
本実施の形態では、グランド用フレキシブルプリント基
板１０４を一般的なフレキシブルプリント基板と同じ構
造とすることによって、その厚さを薄くすることができ
るので、厚さが１ｍｍ程度のバッキング材１０８と厚さ
が０．５ｍｍ程度の図示しない共通信号線との間に配置
できる。また、その製造コストを低減することができ
る。

【００２８】また、図２（ａ）に示すように、本実施の
形態のグランド用フレキシブルプリント基板１０４のパ
ターン２０１は、隣接する超音波振動子１０１の送波面
側を接続すると共に接続用フレキシブルプリント基板１
１２に接続される共通信号線に沿って配置される信号線
部（振動子接続部）２０３と，この信号線部２０３とフ
レキシブルプリント基板１０３とを接続する１以上のリ
ード部２０４とからなる。このとき、信号線部２０３の
幅は例えば０．８ｍｍであり、リード部（リード接続
部）２０４の長さは９ｍｍとする。

【００２９】同様に、ベース絶縁フィルム２０２もパタ
ーン２０１と同様に形状であり、信号線部２０３の幅は
０．５ｍｍ，リード部２０４の長さは６．７ｍｍとす
る。

【００３０】このように、本実施の形態のグランド用フ
レキシブルプリント基板１０４は、ベース絶縁フィルム
２０２よりも大きいパターン２０２が当該ベース絶縁フ
ィルム２０２上に形成され、このベース絶縁フィルム２
０２側が超音波振動子１０１側となるように超音波振動
子１０１の前面に配置される。なお、この構成の詳細に
ついては、後述する。

【００３１】次に、図３および図４に本実施の形態の超
音波探触子の組立手順を説明するための図を示し、以
下、図３，４に基づいて、本実施の形態の超音波探触子
の組立手順を説明する。なお、以下に示す組立手順は、
本実施の形態の超音波探触子のマイナス側の信号線の接
続に係わる部分を重点的に示すものである。

【００３２】まず、図３（ａ）に示すように、超音波振
動子１０１とバッキング材１０８とを接着した電気音響
変換部の超音波振動子１０１の側面のプラス側の電極
と、フレキシブルプリント基板１０３のプラス側の信号
線１０２とを接続する。このとき、フレキシブルプリン
ト基板１０３のマイナス側の信号線１１１と、接続用フ
レキシブルプリント基板１１２の銅箔からなる信号線パ
ターンとも接続をする。

【００３３】次に、図３（ｂ）に示すように、超音波振
動子１０１の送波面側すなわちマイナス電極側に２本の
共通信号線３０１を接続すると共に、この共通信号線３
０１を端部に配置した超音波振動子１０１のところで折
り曲げることによって、共通信号線３０１の両端部分と
接続用フレキシブルプリント基板１１２の信号線パター
ンとを接続する。

【００３４】次に、図４（ｃ）に示すように、超音波振
動子１０１の送波面側すなわちマイナス電極部分に音響
整合層を接着する。この後、まず、共通信号線３０１上
にベース絶縁フィルム２０２の側が超音波振動子１０１
側となるように、グランド用フレキシブルプリント基板
１０４の信号線部２０３を接続する。このとき、信号線
部２０３のパターン２０１と共通信号線３０１とを接続
することはいうまでもない。次に、このグランド用フレ
キシブルプリント基板１０３のリード部２０４の中程か
ら超音波振動子１０１側に折り曲げた後、このリード部
２０４のパターン２０１をフレキシブルプリント基板１
０４のマイナス側の信号線１１１に接続する。これによ
って、共通信号線３０１の中程、すなわち、端部以外に
配置された超音波振動子１０１のマイナス側の信号線
（グランド：ＧＮＤ）を強化することができる。以上に
示す組立手順によって、図４（ｄ）に示す超音波探触子
が構成される。なお、図４（ｃ）に示す組立手順におい
て、音響整合層１０９と共グランド用フレキシブルプリ
ント基板１０４との組立順番は、逆でもよいことはいう
までもない。

【００３５】次に、図４（ｄ）に示す超音波探触子に音
響レンズ１１０を接着した後、同軸ケーブル１０５の信
号線をそれぞれ硬質基板１０６に設けた電極に接続す
る。この後、硬質基板１０６の他端に設けた電極とフレ
キシブルプリント基板１０３のプラス側の信号線１０２
とを接続した後、硬質基板電極１０７とフレキシブルプ
リント基板１０３のマイナス側の信号線１１１とを接続
することによって、図１に示すようになり、本実施の形
態の超音波探触子の信号線の接続が終了となる。

【００３６】このように、本実施の形態の超音波探触子
では、図５に示す共通信号線３０１を超音波振動子１０
１にマイナス側の信号を供給する信号線とする場合の面
積約３０ｍｍ²に比較して、本実施の形態ではマイナス
側の信号線すなわちＧＮＤの面積は約６４ｍｍ²と従来
の２倍以上にすることができるので、電気的クロストー
クを低減することが可能となる。

【００３７】図６はこの効果を説明するための図であ
り、この図において、点線は従来の超音波探触子すなわ
ち超音波振動子１０１に共通信号線３０１のみを用いて
マイナス側の信号を供給した場合の全チャンネルへのも
れ込みを示し、実線は本実施の形態の超音波探触子すな
わち、共通信号線３０１に本実施の形態のグランド用フ
レキシブルプリント基板１０４を設けた場合の全チャン
ネルへのもれ込みを示す。ただし、図６は第２０チャン
ネルに信号を入力した場合の全チャンネルのクロストー
クを測定した結果である。

【００３８】この図６からも明らかなように、本実施の
形態の超音波探触子は、従来の超音波探触子よりも約８
ｄＢクロストークを低減できることが分かる。ただし、
一般的に超音波探触におけるクロストークは、信号を入
力したチャンネルの超音波探触子から十分に離れたチャ
ンネルの電気的クローストークで定義される。

【００３９】以上説明したように、本発明の超音波診断
装置では、その超音波探触子の送波面側に配置される共
通信号線に、超音波探触子と同様の製法で製作されたフ
レキシブルプリント基板構造からなる櫛歯状のグランド
用フレキシブルプリント基板１０４を配置し、このグラ
ンド用フレキシブルプリント基板１０４の信号線部分２
０３と共通信号線３０１と接続すると共に、グランド用
フレキシブルプリント基板１０４のリード部２０４と超
音波探触子の側面部分に配置されるフレキシブルプリン
ト基板１０３のマイナス側の信号線１１１とを接続する
ことによって、中程に配置された超音波振動子１０１に
至るまでのインピーダンスを低減することができるの
で、クロストークを低減することができる。

【００４０】したがって、超音波画像の画質を向上する
ことが可能となる。よって、医師等の診断効率を向上す
ることが可能となる。

【００４１】なお、本実施の形態においては、従来の超
音波探触子の共通信号線にグランド用フレキシブルプリ
ント基板１０３を配置する構成としたが、これに限定さ
れることはなく、たとえば、共通信号線を用いることな
く、直接、グランド用フレキシブルプリント基板１０３
の信号線部２０３を超音波振動子１０１の送波面側に接
続してもよいことはいうまでもない。

【００４２】また、本実施の形態においては、超音波振
動子１０１を円弧状に並べたコンベックス型の超音波探
触子について説明したが、これに限定されることはな
く、たとえば、超音波振動子１０１を直線状に並べたリ
ニア型およびセクタ型の超音波探触子にも適用可能なこ
とはいうまでもない。

【００４３】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本
発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることは勿論である。

【００４４】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。 （１）超音波探触子における電気的クロストークを低減
することができる。 （２）超音波画像の画質を向上することができる。 （３）医師等の診断効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の超音波診断装置におけ
る超音波探触子の概略構成を説明するための図である。

【図２】本実施の形態のグランド用フレキシブルプリン
ト基板の概略構成を説明するための図である。

【図３】本実施の形態の超音波探触子の組立手順を説明
するための図である。

【図４】本実施の形態の超音波探触子の組立手順を説明
するための図である。

【図５】本実施の形態の共通信号線の概略構成を説明す
るための図である。

【図６】本実施の形態の超音波探触子の全チャンネルの
クロストークを示す図である。

【符号の説明】

１０１ 超音波振動子 １０２ プラス側の信号線 １０３ フレキシブルプリント基板 １０４ グランド用フレキシブルプリント基板 １０５ 同軸ケーブル １０６ 硬質基板 １０７ 硬質基板電極 １０８ バッキング材 １０９ 音響整合層 １１０ 音響レンズ １１１ マイナス側の信号線 １１２ 接続用フレキシブルプリント基板 ２０１ パターン ２０２ ベース絶縁フィルム ２０３ 信号線部 ２０４ リード部 ３０１ 共通信号線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動子を複数個配列した振動子群と、該
   各振動子と接続される複数本の第１の信号線と前記各振
   動子と共通に接続される第２の信号線とを有する第１の
   フレキシブルプリント基板と、前記第２の信号線と前記
   各振動子とを共通に接続する第３の信号線とを備える超
   音波探触子を有する超音波診断装置において、 前記第３の信号線は、当該振動子の配列方向に前記振動
   子とをそれぞれ接続する振動子接続部と、該振動子接続
   部を前記第１のフレキシブル基板上の第２の信号線に接
   続する１以上のリード接続部とを有する第２のフレキシ
   ブルプリント基板を備えたことを特徴とする超音波診断
   装置。