JP2002360571A - 超音波探触子及びそれを用いた超音波装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型、軽量化を図りつつ任意形状に収束した
超音波ビームを送受波して３次元走査を行うことが可能
な超音波探触子及び超音波装置を提供すること。 【解決手段】 超音波を送受波する振動子素子の側面部
に電極が配置された複数の振動子素子を２次元方向に配
列してなり超音波信号を収集する超音波探触子におい
て、前記電極の配置位置が前記振動子素子の２次元配列
の一方向に平行な中心線に対して対称に配列され、前記
振動子素子が前記一方向とこれに直交する他の方向のそ
れぞれについて超音波の送波方向に対して凸形の円弧状
に配列された。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波探触子及び
それを用いた超音波装置に関し、特に、超音波を送受波
する探触子のＳ／Ｎ向上技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波探触子で超音波ビームを送
受波して３次元走査を行い、３次元データを収集するに
は、例えば６４×６４個の振動子素子を２次元方向に配
列した超音波探触子を用い、その内の特定素子を超音波
の送波及び受波に用いて電子走査により３次元データを
収集するものがあった。

【０００３】

【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。従来
の超音波探触子では、２次元配列の振動子素子の内特定
の素子だけを送波及び受波に用いて電子走査するため、
３次元データの収集パターンが一義的に決まってしま
い、任意パターンの３次元データを収集できないもので
あった。また、特定素子といっても５００個位の振動子
素子が必要となり、各振動子素子毎に接続するケーブル
の本数が非常に多くなってしまうものであった。そし
て、超音波の送波及び受波に用いる振動子素子の増大に
対応して、装置本体の整相規模も大きくしなければなら
なかった。

【０００４】また、従来の超音波探触子では、各振動子
素子が１次元配列の振動子素子と同様の構成となってい
たために、振動子素子を構成する圧電材料に超音波信号
を供給すると共に圧電材料で検出される受波信号を出力
する信号線が圧電材料すなわち振動子素子の側面部位に
配置される構成となっていた。この１次元配列の超音波
探触子では、その短軸方向長さがほぼ振動子素子の短軸
方向長さとなっており、その長さは振動子素子の長軸方
向長さの数倍から十数倍となっていた。このために、１
次元配列の振動子素子ではその側面部に配置される信号
線による送受波特性への影響を勘案する必要がなかった
が、２次元配列の振動子素子では短軸方向にも複数の振
動子素子を配列する必要があるので、各振動子素子の短
軸方向長さが小さくなり、信号線による影響を考慮する
必要があった。

【０００５】本発明の目的は、小型、軽量化を図りつつ
任意形状に収束した超音波ビームを送受波して３次元走
査を行うことが可能な超音波探触子及び超音波装置を提
供することにある。

【０００６】本発明の他の目的は、振動子素子の側面に
配置される信号線が超音波探触子の送受波特性に与える
影響を低減することが可能な超音波探触子及び超音波装
置を提供することにある。

【０００７】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。

【０００８】

【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。

【０００９】（１）超音波を送受波する振動子素子の側
面部に電極が配置された複数の振動子素子を２次元方向
に配列してなり超音波信号を収集する超音波探触子にお
いて、前記電極の配置位置が前記振動子素子の２次元配
列の一方向に平行な中心線に対して対称に配列され、前
記振動子素子が前記一方向とこれに直交する他の方向の
それぞれについて超音波の送波方向に対して凸形の円弧
状に配列された。

【００１０】（２）前述した（１）に記載の超音波探触
子において、前記中心線が複数設定される。

【００１１】（３）前述した（１）に記載の超音波探触
子において、前記中心線は前記振動子素子の２次元配列
の一方向に平行であり、該一方向の中心に設定される。

【００１２】（４）２次元に配列された超音波を送受波
する振動子素子の短軸方向の側面部の１つ又は双方に電
極へ接続する信号基板を接続する。

【００１３】（５）前述した（１）乃至（４）の内の何
れかに記載の超音波装置において、前記２次元配列の振
動子素子の各素子には、超音波の送受波を行う振動子素
子を任意に選択する選択スイッチを設けた。

【００１４】（６）前述した（５）に記載の超音波装置
において、前記素子選択スイッチの制御により、任意の
振動子素子を選択して超音波送受波の任意形状の口径を
形成し、該口径から任意形状に収束した超音波ビームを
送受波して３次元に走査する。

【００１５】（７）被検体に超音波を送受波する超音波
探触子と、該探触子で収集した超音波信号を用いて被検
体内部の診断部位の超音波画像を得て表示する装置本体
と有する超音波装置において、前記超音波探触子とし
て、前記（１）乃至（６）の何れかに記載の超音波探触
子を用い、該超音波探触子と前記装置本体との間で振動
子素子の選択データ及び収集した超音波信号を入出力し
て接続するデータ伝達部とを設けた。

【００１６】

【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。

【００１７】図１は本発明の実施の形態１の超音波探触
子の概略構成を説明するための図であり、１０１は振動
子素子、１０２は音響減衰材、１０３はパターン基板、
１０４は素子選択スイッチ、１０５はスイッチ搭載基
板、１０６は第１のコネクタ、１０７はケーブルを示
す。ただし、図１に示すＡは超音波探触子の長軸方向を
示すＡ軸、Ｂは超音波探触子の短軸方向を示すＢ軸であ
る。また、図１は実施の形態１の超音波探触子の内部構
造が見えるようにした斜視図である。

【００１８】図１に示すように、実施の形態１の超音波
探触子は、複数の振動子素子１０１を２次元方向に配列
してなり、この振動子素子１０１で超音波信号を送受波
するものである。この振動子素子１０１は、当該振動子
素子１０１の２次元配列の一方向である長軸方向（図１
中にＡで示す）と、この長軸方向Ａに直交する他の方向
である短軸方向（図１中にＢで示す）とのそれぞれにつ
いて超音波の送波方向に対して凸形の円弧状に並ぶ配列
とされている。

【００１９】この振動子素子１０１の並びは、例えば、
長軸方向Ａに１９２個の振動子素子１０１が配列されて
おり、各振動子素子１０１の送受波面となる先端面が超
音波の送波方向に対して凸形となる円弧状の軌跡を描く
ように位置決めされた配列とされ、いわゆるコンベック
ス型に配列されている。この場合は、各振動子素子１０
１の中心軸が外方に向けて放射状に配向しており、各々
の振動子素子１０１が長軸方向Ａの円弧状軌跡（以下、
長軸整列軌跡と記す）の法線方向に向いて並んでいる。
従って、各振動子素子１０１の超音波送受信の高感度方
向が長軸整列軌跡の法線方向を向くこととなり、特に振
動子素子列の両側部分の受信感度を向上できる。

【００２０】一方、短軸方向Ｂに配列された複数の振動
子素子１０１の並びは、例えば、６４個の振動子素子１
０１が配列されており、各振動子素子１０１の送受波面
が超音波の送波方向に対して凸形となる円弧状の軌跡を
描くように位置決めされた配列とされ、いわゆるコンベ
ックス型に配列されている。この場合は、各振動子素子
の中心軸が平行に配向しており、中心の振動子素子を除
いた両側部分の振動子素子１０１が短軸方向Ｂの円弧状
軌跡（以下、短軸整列軌跡と記す）の法線方向から傾斜
することとなる。

【００２１】各振動子素子１０１は、薄いポリイミド樹
脂へパターン印刷を施したパターン基板１０３を介して
スイッチ搭載基板１０５に配設された素子選択スイッチ
１０４に接続されている。この素子選択スイッチ１０４
は、超音波の送受信を行う振動子素子１０１を任意に選
択するものであり、２次元配列される複数の振動子素子
１０１の各素子に対応して設けられている。この素子選
択スイッチ１０４は、例えば周知のクロスポイントスイ
ッチからなり、外部から入力される選択データに基づい
て、図示しないシフトレジスタとパラレルラッチとデー
コーダとからなる制御部が素子選択スイッチ１０４を制
御することによって、実際に超音波の送受信を行う振動
子素子１０１を任意に選択する構成となっている。

【００２２】そして、ケーブル１０７と第１のコネクタ
１０６とを介して図示しない診断装置本体側から素子選
択スイッチ１０４を制御することによって、超音波の送
受波に係わるすなわち超音波送受信を行う振動子素子１
０１を任意に選択し所望形状の口径が形成される。この
口径によって超音波ビームを送受波して３次元的な走査
を実現する。このとき、実施の形態１の超音波探触子で
は、ケーブル１０７としては、最低限、１回の送受波を
行う際に、超音波の送受波を行うために駆動される振動
子素子１０１分の本数があれば良く、超音波探触子を小
型化でき、さらに軽量化できる。

【００２３】図２は実施の形態１の超音波探触子におけ
る超音波ビームの送受波動作を説明するための図であ
り、２０１は素子束ねリング（口径）、２０２はビーム
走査領域を示す。

【００２４】素子選択スイッチ１０４の制御によって、
２次元配列上の所定アドレスに位置する振動子素子１０
１が選択されと超音波送受波の任意形状の口径２０１が
形成され、この口径２０１から収束した超音波ビームが
送受波され、口径２０１の順次移動と送受波を繰り返す
こにより被検体内の走査領域が３次元に走査される。図
２から明らかなように、長軸方向Ａにｎ＝１９２個、短
軸方向Ｂにｍ＝６４個配列された２次元配列の振動子素
子１０１の内から素子選択スイッチ１０４の制御によっ
て任意の振動子素子１０１が複数個選択される。選択さ
れる振動子素子１０１は、例えば、複数の同心円を成す
各円が共通接続（素子束ね）されたフレネルリングが形
成される、いわゆるフレネルリング分割アニュラアレイ
により口径２０１が形成される。なお、アレイの形状に
ついては、フレネルリング分割アニュラアレイのほかに
等分割アニュラアレイやその他の形状でもよいことはい
うまでもない。

【００２５】さらに、素子選択スイッチ１０４の切り換
えにより、フレネルリングからなる口径２０１を探触子
面上で矢印Ｃ，Ｄで示す方向に順次移動させて超音波ビ
ームを送受波してビーム走査領域２０２に相当する所定
範囲を走査し、３次元データを取り込むことができる。
なお、口径２０１の形状は、同心円状に素子束ねしたフ
レネルリングに限らず、素子選択スイッチ１０４の切り
換えにより、例えば楕円、矩形状、その他の任意形状に
してもよいことはいうまでもない。この場合、その口径
２０１からは任意形状に収束した超音波ビームが送受波
されることとなる。

【００２６】図３は実施の形態１の超音波探触子におけ
る振動子素子の長軸方向の１列分の概略構成を説明する
ための図であり、図４は実施の形態１の超音波探触子に
おける振動子素子の短軸方向の１列分の概略構成を説明
するための図である。

【００２７】図３及び図４において、３０１はパターン
基板、３０２は半田パッド、３０３はグランド電極パタ
ーン、３０４は信号電極パターン、３０５は切断線、３
０６はマッチング層、３０７は圧電材料、３０８は音響
減衰材、３０９はグランド電極、３１０は信号電極、４
０１は短軸整列軌跡、４０２は中心線、４０３は半田を
示す。

【００２８】図３及び図４に示すように、実施の形態１
の振動子素子１０１における長軸方向Ａの１列分の構造
は、圧電材料３０７の上部すなわち超音波の送受波側に
はグランド電極３０９が固定され、下部すなわち超音波
の送受波側と対向する側には信号電極３１０が固定され
ている。このグランド電極３０９の上部には、第１のマ
ッチング層３０６ａと第２のマッチング層３０６ｂとか
らなるマッチング層３０６が固定され、信号電極３１０
の下部には音響減衰材３０８が固定されている。

【００２９】また、図３から明らかなように、上下部に
マッチング層３０６と音響減衰材３０８とが固定された
圧電材料３０７は予め薄い板状に切断され、側面に露出
したグランド電極３０９及び信号電極３１０には、パタ
ーン基板３０１が半田パッド３０２を介して半田付けさ
れ固定される。このパターン基板３０１には、グランド
電極パターン３０３及び信号電極パターン３０４が形成
されており、半田パッド３０２を介してグランド電極３
０９あるいは信号電極３１０に接続されている。特に、
実施の形態１の振動子素子１０１では、パターン基板３
０１が固定された状態で、圧電材料３０７等の全体を２
点鎖線で示す切断線３０５に沿って切断分離することに
よって、１個ずつの振動子素子１０１が形成される。な
お、圧電材料３０７の全体を切断線３０５に沿って切断
分離するのは、パターン基板３０１の半田付けによる固
定の前に行い、個々の振動子素子１０１をパターン基板
３０１のグランド電極パターン３０３及び信号電極パタ
ーン３０４に合わせて配列してもよいことはいうまでも
ない。

【００３０】実施の形態１の振動子素子１０１における
短軸方向Ｂの１列分の構造は、図４に示すように、各振
動子素子１０１の先端面が超音波の送波方向に対して凸
形となる円弧状の軌跡である短軸整列軌跡４０１を描く
ように配列される。ただし、各振動子素子１０１の中心
軸が平行に配向しており、両側部分の振動子素子１０１
が短軸方向Ｂの短軸整列軌跡４０１の法線方向から傾斜
する構造となることは前述の通りである。

【００３１】また、実施の形態１の振動子素子１０１に
おける短軸方向Ｂの配列では、短軸方向Ｂに配列される
振動子素子１０１の中心位置となる中心線４０２に対し
て、振動子素子１０１の配列方向が対象をなるように配
列される。すなわち、図４に示すように、短軸方向Ｂの
３２列目の振動子素子１０１の配列と３３列目の振動子
素子１０１の配列との間に位置する中心線４０２を基準
として、パターン基板３０１を配置していない側の面
（圧電材料３０７の側面の内でパターン基板３０１を配
置した面に対向する面）が中心線４０２の方向を向くよ
うに配置した構造となる。

【００３２】一方、前述するように、圧電材料３０７の
両端にはそれぞれグランド電極３０９及び信号電極３１
０が圧電材料３０７を上下方向から挟み込むように配設
されると共に、それぞれの電極３０９，３１０と同一の
パターン基板３０１に設けられた半田パッド３０２とが
半田４０３によって半田付けされる構造となっているの
で、パターン基板３０１が配置された側の振動量が制約
される。特に、振動子素子１０１を２次元配列とするた
めに、長軸方向Ａのみに振動子素子を配列する従来の１
次元配列のものに比較して、個々の振動子素子１０１で
の短軸方向Ｂの長さは小さなものとなっている。このた
めに、圧電材料３０７の少なくとも一方の側面からグラ
ンド電極３０９及び信号電極３１０に駆動信号を供給す
る場合には、各振動子素子１０１から送波される超音波
出力は不均一なものとなっている。図９はこのときの超
音波出力の分布を示した図であり、特に、図９（ａ）は
振動子素子１０１における長軸方向Ａでの超音波出力分
布を示す図であり、図９（ｂ）は振動子素子１０１にお
ける短軸方向Ｂでの超音波出力分布（音圧分布）を示す
図である。この図９（ａ）から明らかなように、両面に
なにも配置されていない方向での超音波出力は当該振動
子素子１０１の中心軸に対して対称となる。一方、図９
（ｂ）から明らかなように、どちらか一方の側面にパタ
ーン基板３０１が配置されている方向に対する超音波出
力は、実測結果においてパターン基板３０１が配置され
ている側が大きくなる。すなわち、パターン基板３０１
が配置されている方向に超音波出力の強度が大きくなる
こととなる。

【００３３】この理由は、短軸方向において、ポリイミ
ド樹脂のような伸縮性のある材質の基板を振動子素子の
片側面へ設けたために、振動子素子とともに基板が振動
し、それによって音圧分布が非対称になったものと推定
される。しかしながら、これによって短軸方向へ放射状
に超音波ビームを送波する場合に、中心線４０２へ平行
な方向に振動子素子を配列した影響を低減することがで
きる。すなわち、中心線４０２に対し離れた位置で、中
心線４０２に対する傾斜角の大きい超音波ビームの中心
部の音圧レベルが向上でき、Ｓ／Ｎ向上を期待できる。

【００３４】なお、実施の形態１の超音波探触子では、
短軸方向Ｂの中心線４０２を基準として振動子素子１０
１の並び方向を変える構成としたが、これに限定される
ことはなく、例えば短軸方向に隣接する２個ずつ以上の
振動子素子１０１を組とし、それぞれの組での中心軸に
対して短軸方向Ｂの各振動子素子１０１の並び方向が対
称となるように配列してもよく、各振動子素子１０１を
このような配列とすることによって、２個以上の振動子
素子１０１からなる各組の中心軸に対して、超音波出力
を対称とすることができる。

【００３５】図５は実施の形態１の超音波探触子を用い
た超音波診断装置の概略構成を説明するためのブロック
図であり、図６は実施の形態１の超音波探触子を用いた
超音波診断装置の概略構成を説明するための外観図であ
る。

【００３６】図５及び図６において、５０１は超音波探
触子、５０２はデータ伝達部、５０３は診断装置本体、
５０４は入出力インターフェース、５０５は素子選択デ
ータ部、５０６は第１の制御部、５０７は送受分離部、
５０８は受波部、５０９は送波部、５１０は信号処理
部、５１１はスキャンコンバータ、５１２はモニタ、５
１３は第２の制御部、６０１は被検体、６０２は第１の
ケーブル、６０３は第２のケーブル、６０４はコネクタ
を示す。

【００３７】図５に示す本願発明の超音波探触子を適用
した超音波診断装置は、超音波探触子５０１と、データ
伝達部５０２と、診断装置本体５０３とを有してなる。
この超音波探触子５０１は、前述する図１に示す超音波
探触子であり、被検体６０１に超音波を送波すると共
に、被検体６０１内で反射された反射波を受波し、超音
波信号を収集する構成となっている。

【００３８】診断装置本体５０３は、超音波探触子５０
１で収集した超音波信号から被検体６０１内部の診断部
位の超音波像を得て表示するものであり、周知の超音波
診断装置における診断装置本体と同様である。すなわ
ち、超音波探触子５０１の振動子素子１０１に所望の焦
点に収束するような遅延を与えて超音波の打ち出し（送
波）の送波信号を供給する送波部５０９と、超音波探触
子５０１で受波した反射波に応じて出力されるエコー信
号（受信信号）を処理して受信ビームを形成する受波部
５０８と、超音波の送波と受波とに応じて送波部５０９
から探触子５０１へと探触子５０１から受波部５０８へ
と信号の通過を切り換える送受分離部５０７と、受波部
５０９からの受信信号を入力して検波、圧縮、及びエッ
ジ処理等の前処理を行う信号処理部５１０と、該信号処
理部５１０からのデータを入力して画像表示のための走
査変換及び補間処理等を行うスキャンコンバータ５１１
と、該スキャンコンバータ５１１からのデータを入力し
て超音波画像として表示するモニタ５１２と、前述の各
構成要素の動作を制御する第２の制御部５１３とから構
成される。

【００３９】データ伝達部５０２は、超音波探触子５０
１と診断装置本体５０３との間で振動子素子１０１の選
択データ及び収集した超音波信号を入出力して接続する
ものであり、例えば超音波探触子５０１の側面部分に配
置される素子選択スイッチ１０４を設定されたデータに
従って選択し超音波送受波の口径２０１を形成するため
の素子選択データ部５０５と、超音波探触子１０１と診
断装置本体５０３とを接続して超音波の送受信を行う入
出力インターフェイス５０４と、素子選択データ部５０
５により選択された振動子素子１０１での超音波の送受
波が可能なように素子選択データ部５０５及び入出力イ
ンターフェイス部５０４を制御する第１の制御部５０６
とを有する。

【００４０】この第１の制御部５０６は、診断装置本体
５０３の第２の制御部５１３とも接続されいる。また、
素子選択データ部５０５は図２に示す口径２０１を形成
するための素子選択データを記憶する周知のＲＯＭ等か
らなり、該素子選択データ部５０５から読み出されたデ
ータ（素子選択データ）が超音波探触子１０１の制御部
を構成するシフトレジスタに送られ、該シフトレジスタ
及びパラレルラッチ並びにデーコーダの制御により超音
波送受波の口径２０１を形成すべく素子選択スイッチ１
０４のオン／オフが設定される。これにより、超音波探
触子１０１において所定の振動子素子１０１が選択さ
れ、該選択された振動子素子１０１が所定形状の口径２
０１を形成する。この口径２０１からは超音波ビームが
送受波され、口径２０１の移動によって３次元的な超音
波走査がなされることとなるので、３次元像を取得し表
示することができる。

【００４１】また、図６に示すように、実施の形態１の
超音波診断装置は、超音波探触子１０１から伸びる第１
のケーブル６０２をデータ伝達部５０２に接続し、この
データ伝達部５０２から伸びる第２のケーブル６０３を
診断装置本体５０３のコネクタ６０４に接続して、超音
波探触子１０１と診断装置本体５０３との間にデータ伝
達部５０２を介在させることにより、２次元配列超音波
探触子専用の超音波診断装置を構成することなく、従来
からの一般的な超音波診断装置にそのまま接続すること
ができる。

【００４２】そして、超音波探触子１０１の３次元走査
で取り込んだ被検体６０１内部の超音波信号のデータ
は、サーフェイスレンダリング法等の手法により３次元
画像に再構成して表示され、例えば産科等における出生
前胎児の奇形診断等に適用できる。

【００４３】（実施の形態２）図７は実施の形態２の超
音波探触子における振動子素子の長軸方向の１列分の概
略構成を説明するための図であり、図８は実施の形態２
の超音波探触子における振動子素子の短軸方向の１列分
の概略構成を説明するための図である。ただし、以下の
説明では、説明を簡単にするために実施の形態１の超音
波探触子及び超音波診断装置とその構成が異なる振動子
素子の構成についてのみを詳細に説明する。

【００４４】図７及び図８において、７０１は第２のパ
ターン基板、７０２は半田パッド、７０３はグランド電
極パターン、７０４は信号電極パターン、８０１は半田
を示す。図７及び図８に示すように、実施の形態２の振
動子素子１０１における長軸方向Ａの１列分の構造は、
実施の形態１の振動子素子１０１と同様に、圧電材料３
０７の上部すなわち超音波の送受波側にはグランド電極
３０９が固定され、下部すなわち超音波の送受波側と対
向する側には信号電極３１０が固定されている。このグ
ランド電極３０９の上部には、第１のマッチング層３０
６ａと第２のマッチング層３０６ｂとからなるマッチン
グ層３０６が固定され、信号電極３１０の下部には音響
減衰材３０８が固定されている。

【００４５】また、図７から明らかなように、一方の側
面である信号入力面には実施の形態１の振動子素子１０
１と同様に、側面に露出したグランド電極３０９及び信
号電極３１０には、パターン基板３０１が半田パッド３
０２を介して半田付けされ固定される。このパターン基
板３０１には、グランド電極パターン３０３及び信号電
極パターン３０４が形成されており、半田パッド３０２
を介してグランド電極３０９あるいは信号電極３１０に
接続されている。

【００４６】一方、パターン基板３０１が取り付けられ
る面と対向する面にも、信号入力面と同様に、側面に露
出したグランド電極３０９及び信号電極３１０には、第
２のパターン基板７０１が半田パッド７０２を介して半
田付けされ固定される。この第２のパターン基板７０１
には、グランド電極パターン７０３及び信号電極パター
ン７０４が形成されており、半田パッド７０２を介して
グランド電極３０９あるいは信号電極３１０に接続され
ている。また、実施の形態１の振動子素子１０１と同様
に、パターン基板３０１及び第２のパターン基板７０１
が固定された状態で、圧電材料３０７等の全体を２点鎖
線で示す切断線３０５に沿って切断分離することによっ
て、１個ずつの振動子素子１０１が形成される。なお、
圧電材料３０７の全体を切断線３０５に沿って切断分離
するのは、パターン基板３０１及び第２のパターン基板
７０１の半田付けによる固定の前に行い、ここの振動子
素子１０１をパターン基板３０１のグランド電極パター
ン３０３及び信号電極パターン３０４並びに第２のパタ
ーン基板７０１のグランド電極パターン７０３及び信号
電極パターン７０４に合わせて配列してもよいことはい
うまでもない。

【００４７】また、実施の形態２の振動子素子１０１に
おける短軸方向Ｂの１列分の構造は、図８に示すよう
に、各振動子素子１０１の先端面が超音波の送波方向に
対して凸形となる円弧状の軌跡である短軸整列軌跡４０
１を描くように配列される。ただし、各振動子素子１０
１の中心軸が平行に配向しており、両側部分の振動子素
子１０１が短軸方向Ｂの短軸整列軌跡４０１の法線方向
から傾斜する構造となることは実施の形態１と同様であ
る。

【００４８】特に、実施の形態２の振動子素子１０１に
おける短軸方向Ｂの配列では、短軸方向Ｂに配列される
振動子素子１０１は、振動子素子１０１の配列方向が同
一方向となるように配列される。すなわち、図８に示す
ように、各振動子素子１０１のパターン基板３０１が短
軸方向Ｂに対して隣接する振動子素子１０１の第２のパ
ターン基板７０１に隣接するように、各振動子素子１０
１が配列された構造となる。

【００４９】このように、実施の形態２の超音波探触子
では、各振動子素子１０１を構成する圧電材料３０７を
側面から挟むようにパターン基板３０１と第２のパター
ン基板とが振動子素子１０１の配列短軸方向に対称にそ
れぞれ半田４０３，８０１によって取り付けられる構成
となっているので、各振動子素子１０１の短軸方向Ｂで
の出力分布を対称にすることができる。この効果は、中
心線４０２及びその近傍の方向へ超音波ビームを送波す
る際にビーム中心部の音圧を高めることができるので、
Ｓ／Ｎの向上を計ることができる。

【００５０】しかしながら、上記実施の形態では短軸方
向の端部のビームに対し、また、上記実施の形態２では
短軸方向の中心部のビームに対してＳ／Ｎの向上を計れ
るのであるから、現実的には実施の形態１と実施の形態
２とを合せて実施することにより、短軸方向視で放射状
に放射される。超音波ビームの全てにおいて良好なＳ／
Ｎ特性を得られることが期待できる。なお、本実施の形
態２においては、プリント配線した基板７０１を基板３
０１の反対側に設けたが、基板７０１はプリント配線を
行ったものでなくとも同様の効果が発揮し得る。またそ
の長さも振動子素子の厚みにほぼ近いもので良いことは
実験で確認されている。

【００５１】なお、本実施の形態では、振動子素子を２
次元に配列した超音波探触子について説明したが、本発
明の適用範囲は、２次元配列の超音波探触子に限定され
ることはなく、超音波探触子の長軸方向と平行な振動子
素子の面と超音波探触子の短軸方向と平行な振動子素子
の面との比が小さくかつ振動子素子の側面に超音波信号
を供給する電極を配置する振動子素子を備える例えば穿
刺針の先端部分に超音波振動子を配置するような超音波
探触子等に適用した場合にも前述した効果を得られるこ
とはいうまでもない。

【００５２】また、本実施の形態では、診断用の超音波
装置に本願発明を適用した構成及び効果を説明したが、
これに限定されることはなく、例えば検査用の超音波装
置等にも適用可能なことはいうまでもない。

【００５３】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。

【００５４】

【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）小型、軽量化を図りつつ任意形状に収束した超音
波ビームを送受波して３次元走査を行うことができる。 （２）振動子素子の側面に配置される信号線が超音波探
触子の送受波特性に与える影響を低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の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】実施の形態１の超音波探触子における超音波ビ
ームの送受波動作を説明するための図である。

【図３】実施の形態１の超音波探触子における振動子素
子の長軸方向の１列分の概略構成を説明するための図で
ある。

【図４】実施の形態１の超音波探触子における振動子素
子の短軸方向の１列分の概略構成を説明するための図で
ある。

【図５】実施の形態１の超音波探触子を用いた超音波診
断装置の概略構成を説明するためのブロック図である。

【図６】実施の形態１の超音波探触子を用いた超音波診
断装置の概略構成を説明するための外観図である。

【図７】実施の形態２の超音波探触子における振動子素
子の長軸方向の１列分の概略構成を説明するための図で
ある。

【図８】実施の形態２の超音波探触子における振動子素
子の短軸方向の１列分の概略構成を説明するための図で
ある。

【図９】側面部にパターン基板を配置した振動子素子の
超音波出力の分布を示した図である。

【符号の説明】

１０１…振動子素子、１０２…音響減衰材、１０３…パ
ターン基板、１０４…素子選択スイッチ、１０５…スイ
ッチ搭載基板、１０６…第１のコネクタ、１０７…ケー
ブル、２０１…素子束ねリング、２０２…ビーム走査領
域、３０１…パターン基板、３０２…半田パッド、３０
３…グランド電極パターン、３０４…信号電極パター
ン、３０５…切断線、３０６…マッチング層、３０７…
圧電材料、３０８…音響減衰材、３０９…グランド電
極、３１０…信号電極、４０１…短軸整列軌跡、４０２
…中心線、５０１…超音波探触子、５０２…データ伝達
部、５０３…診断装置本体、５０４…入出力インターフ
ェース、５０５…素子選択データ部、５０６…第１の制
御部、５０７…送受分離部、５０８…受波部、５０９…
送波部、５１０…信号処理部、５１１…スキャンコンバ
ータ、５１２…モニタ、５１３…第２の制御部、６０１
…被検体、６０２…第１のケーブル、６０３…第２のケ
ーブル、６０４…コネクタ、７０１…第２のパターン基
板、７０２…半田パッド、７０３…グランド電極パター
ン、７０４…信号電極パターン、８０１…半田、９０１
…第３のパターン基板、９０２…絶縁性の接着剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G047 BA03 CA01 DB14 EA10 EA15 GA01 GA02 GB02 GB15 GB21 GB23 GB28 GB32 GG35 GH09 4C301 AA02 BB13 DD25 EE04 EE16 EE20 GB12 GB19 GB20 GB22 GB24 GB40 HH13 HH16 HH24 HH34 HH37 HH51 JB50 JC08 KK17 LL04 5D019 AA25 BB20 BB25 5D107 AA16 BB07 CC10 CC12

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波を送受波する振動子素子の側面部
   に電極が配置された複数の振動子素子を２次元方向に配
   列してなり超音波信号を収集する超音波探触子におい
   て、 前記電極の配置位置が前記振動子素子の２次元配列の一
   方向に平行な中心線に対して対称に配列され、前記振動
   子素子が前記一方向とこれに直交する他の方向のそれぞ
   れについて超音波の送波方向に対して凸形の円弧状に配
   列されたことを特徴とする超音波探触子。
2. 【請求項２】 被検体に超音波を送受波する超音波探触
   子と、該探触子で収集した超音波信号を用いて被検体内
   部の診断部位の超音波画像を得て表示する装置本体と有
   する超音波装置において、 前記超音波探触子として、前記請求項１に記載の超音波
   探触子を用い、該超音波探触子と前記装置本体との間で
   振動子素子の選択データ及び収集した超音波信号を入出
   力して接続するデータ伝達部とを設けたことを特徴とす
   る超音波装置。