專利名稱：2維陣列超聲波探頭以及超聲波診斷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向人體發(fā)送超聲波并接收反射波，并處理波形在圖像上 進(jìn)行斷層顯示，以供診斷的超聲波診斷裝置。更詳細(xì)地說(shuō)，本發(fā)明涉及 被連接在能夠?qū)崟r(shí)觀察3維圖像的超聲波診斷裝置上的2維陣列超聲波 探頭以及超聲波診斷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在超聲波探頭中，有將元件排列成2維格子形的2維陣列振子。以 往的2維陣列振子2在襯板構(gòu)件4上以2維格子形排列多個(gè)超聲波振子6 來(lái)構(gòu)成，而且，在該振子6的音響發(fā)射面一側(cè)以及襯板一側(cè)上多個(gè)電極 分別緊靠地被形成，并與未圖示的發(fā)送接收電路連接。而且，進(jìn)一步在 音響發(fā)射面一側(cè)上配置有音響匹配層、音響透鏡或者生物體接觸構(gòu)件等 的音響構(gòu)件。圖l是表示以往的超聲波診斷裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方框圖的例子。 上述超聲波診斷裝置的系統(tǒng)由超聲波探頭10a和超聲波診斷裝置20 構(gòu)成。在上述系統(tǒng)的超聲波探頭10a內(nèi)具有2維陣列振子2;發(fā)送接收 分離電路12;發(fā)送電路14;接收電路16;連接器18。另一方面，超聲 波診斷裝置20—側(cè)具有控制電路22、信號(hào)處理電路24、顯示裝置26。而且，在來(lái)自各振子2的信號(hào)線上在超聲波探頭10a內(nèi)或者超聲波 診斷裝置20內(nèi)，分別連接有發(fā)送電路(脈沖發(fā)生器)14、接收電路(接 收器)16 (在圖1所示的例子中是超聲波探頭10a —側(cè))。在診斷裝置 20內(nèi)，用信號(hào)處理電路24對(duì)用接收器16接收到的信號(hào)進(jìn)行A/D變換，例如，在包絡(luò)線檢波后可以將斷層像顯示在CRT監(jiān)視器等的顯示裝置 26上。進(jìn)而，在2維陣列振子中因?yàn)槟軌?維地在任意方向上發(fā)送接收 超聲波，所以能夠變換為任意的剖面的斷層像顯示，還能夠進(jìn)行3維繪 制處理實(shí)時(shí)地顯示3維圖像。在以往的l維陣列振子中，因?yàn)?維地排列長(zhǎng)方形的振子，所以其 元件個(gè)數(shù)約是100個(gè)。與此相對(duì)，在2維陣列振子中，元件個(gè)數(shù)甚至達(dá) 數(shù)千。因而，當(dāng)是2維陣列振子的情況下，在探頭電纜上連通全部元件 的信號(hào)線將使電纜直徑增加，操作性惡化。因此，大多在超聲波探頭內(nèi) 設(shè)置發(fā)送接收電路。在2維陣列振子的各元件上電極緊靠在音響發(fā)射面一側(cè)以及背面一 側(cè)。在一般的結(jié)構(gòu)中，音響發(fā)射面一側(cè)的電極設(shè)為全部元件共同連接， 而將背面一側(cè)的電極設(shè)為獨(dú)立，經(jīng)由發(fā)送、接收的分離電路，與發(fā)送電 路、接收電路連接。這種情況下，發(fā)送脈沖的電壓一般大于等于100V， 在用一般的低電壓用工藝制造的IC中產(chǎn)生耐電壓上的問(wèn)題。因而，用以高耐壓用的特殊的工藝制造的IC來(lái)制it^送、接收分離 電路。因而，價(jià)格昂貴，同時(shí)因?yàn)榘惭b面積和功耗增大，所以存在因探 頭外形的大型化引起的操作性惡化；為了將溫度上升抑制在一定值以下 從而確保安全性，而不得不降低發(fā)送電壓致使靈敏度下降這樣的畫質(zhì)上 的問(wèn)題。因而，如圖2所示，在振子2的發(fā)射面一側(cè)的電極2a和背面一側(cè)的 電極2b上分別連接發(fā)送電路14、接收電路16。而后，例如在特開(kāi) 2004-41730號(hào)公報(bào)上公開(kāi)了通過(guò)發(fā)送時(shí)將接收電路16設(shè)置成短路狀態(tài)， 在接收時(shí)將發(fā)送電路14交流地設(shè)置成短路狀態(tài)，從而將發(fā)送電路14和 接收電路16分離的超聲波探頭10b的技術(shù)。如果采用該技術(shù)，因?yàn)槟軌?用振子自身進(jìn)行發(fā)送、接收電路的分離，所以能夠在接收電路中使用采 用低耐壓的工藝制造的便宜的IC，此外，因?yàn)椴恍枰l(fā)送、接收分離電 路，所以能夠抑制安裝空間、功耗。但是，即使使用在上述特開(kāi)2004-41730號(hào)公報(bào)中記載的技術(shù)，也需 要元件個(gè)數(shù)大小的發(fā)送電路以及接收電路，為了避免探頭內(nèi)的電路規(guī)模的增大需要將總元件個(gè)數(shù)限制在一定值以下。一般，為了得到高分辨率，需要提高頻率，或者增大口徑?？墒牵?即使想以在一定數(shù)量以下的元件個(gè)數(shù)采取其中一種策略，其結(jié)果頻率和 元件間距的積增大，因?yàn)樽鳛橄蛴幸庀虻姆较蛞酝膺M(jìn)行發(fā)送接收的柵瓣(grating lobe)增大，所以為了得到高分辨率，存在不能高頻化和大口 徑化的問(wèn)題。作為限制發(fā)送接收電路的個(gè)數(shù)而得到大口徑的方法，還有用間隔剔 除只將一定的通道數(shù)和發(fā)送接收電路連接的技術(shù)(稀疏陣列)。但是， 因?yàn)橄鄬?duì)開(kāi)口面積發(fā)送接收的有效面積減少，所以靈敏度下降，因和不 是固定方向的柵以同樣原理發(fā)生的向多方向的旁瓣原因，具有分辨率下 降這一問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容因而，本發(fā)明的目的在于提供一種在盡可能抑制發(fā)送接收電路的規(guī) 模的同時(shí)，不受到柵瓣的影響地高靈敏度的大口徑的2維陣列超聲波探 頭以及超聲波診斷系統(tǒng)。即，本發(fā)明的超聲波探頭其特征在于備有在音響發(fā)射面一側(cè)上具有第1電極，在背面一側(cè)上具有第2電 極的多個(gè)超聲波振子來(lái)構(gòu)成，具有發(fā)送電路以及接收電路，在上述第1電極以及第2電極一方上 連接上述發(fā)送電路，在另一方上連接上述接收電路，上述第1以及第2電極中的至少一方與多個(gè)超聲波振子對(duì)應(yīng)地短路 連接，相對(duì)上述第1以及第2電極的短路圖形相互不同。此外，本發(fā)明的超聲波診斷系統(tǒng)具有為了得到被檢體內(nèi)的組織信息 而對(duì)該被檢體進(jìn)行超聲波發(fā)送接收用的超聲波探頭，其特征在于上述超聲波探頭由在音響發(fā)射面一側(cè)上具有第1電極，在背面一側(cè) 上具有第2電極的多個(gè)超聲波振子來(lái)構(gòu)成，上述第1以及第2電極中的至少一方與多個(gè)超聲波振子對(duì)應(yīng)地短路連接，在上述多個(gè)第1電極以及第2電極的一方上連接發(fā)送電路，在另 一方上連接接收電路，并且對(duì)相互不同的超聲波振子短路連接上迷第1 電極以及第2電極。


組成并合并為說(shuō)明書一部分的

了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并 與上述給出的描述以及下面優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述一起用于解釋本發(fā)明 的原理。圖1是包含以往的2維陣列探頭的超聲波診斷裝置系統(tǒng)的方框圖。 圖2是包含以往的2維陣列探頭的超聲波診斷裝置系統(tǒng)的另一結(jié)構(gòu) 中的方框圖。圖3是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的2維陣列超聲波探頭的振子部 的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖4是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的超聲波振子的電極圖形的例 子的立體圖。圖5是表示包含本發(fā)明的第1實(shí)施方式的超聲波探頭的超聲波診斷 裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖。圖6是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的2維陣列超聲波探頭的振子部 的其他結(jié)構(gòu)例子的立體圖。圖7A以及7B是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的2維陣列探頭的電極 圖形的平面圖，圖7A是M射面一側(cè)看音響發(fā)射面一側(cè)(發(fā)送一側(cè))的 電極圖形的圖，圖7B是M射面一側(cè)看背面一側(cè)(接收一側(cè))的電極圖 形的圖。圖8A至8C是表示一般的2維陣列探頭的聲場(chǎng)的例子的圖。圖9A至9C是在Y方向上并列連接2個(gè)元件的發(fā)送電路，在X方向上并列連接2個(gè)元件的接收電路情況下的聲場(chǎng)的例子的圖。圖IOA至圖IOC是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的2維陣列探頭的聲場(chǎng)的例子的圖。圖11A以及11B是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的2維陣列超聲波探頭的電極圖形的一部分的平面圖，分別圖11A是表示音響發(fā)射面一側(cè)的 電極圖形，圖IIB是表示背面一側(cè)的電極圖形的圖。圖12A至圖12C是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的2維陣列超聲波探 頭的振子部的結(jié)構(gòu)的圖，圖12A是表示該振子部的結(jié)構(gòu)的立體圖，圖12B 是表示超聲波振子的電極圖形的例子的立體圖，圖12C是表示超聲波振 子的電極圖形的例子的平面圖。圖13是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式的1維陣列超聲波探頭的振子部 的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖14是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式的1維陣列探頭的聲場(chǎng)的例子的圖。
具體實(shí)施方式
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。 (第1實(shí)施方式)圖3是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的2維陣列超聲波探頭的振子部 的結(jié)構(gòu)的立體圖。在圖3中，2維陣列超聲波探頭的振子部30以在村板構(gòu)件32上按照 2維格子形排列多個(gè)超聲波振子34而被構(gòu)成。而且，在該超聲波振子34 的音響發(fā)射面一側(cè)以及襯板構(gòu)件32 —側(cè)上多個(gè)電極分別緊靠地被形成， 且與未圖示的發(fā)送接收電路連接。而且，進(jìn)一步在音響發(fā)射面一側(cè)上配 置未圖示的音響匹配層、音響透鏡或者生物體接觸構(gòu)件等的音響構(gòu)件。圖4是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的上述超聲波振子34的電極圖 形的例子的立體圖。該圖4代表性地只將用壓電體構(gòu)成的超聲波振動(dòng)元 件(以下，稱為壓電體)34;音響發(fā)射面一側(cè)電極36;背面一側(cè)電極38 分離來(lái)表示。在本實(shí)施方式中，壓電體34的相互鄰接，并且在音響發(fā)射 面一側(cè)和背面一側(cè)上相互正交的方向的2個(gè)元件用音響發(fā)射面一側(cè)電極 36以及背面一側(cè)電極38分別短路連接。而且，例如，用在圖4中未圖示的作為印刷線路板的撓性印刷板 (FPC )等的信號(hào)引出單元分別在音響發(fā)射面一側(cè)電極36上連接發(fā)送電路，在背面一側(cè)電極38上連接接收電路。其結(jié)果，作為電路結(jié)構(gòu)，成為 如圖5所示那樣。圖5是表示了包含本發(fā)明的第1實(shí)施方式的超聲波探頭的超聲波診 斷診斷裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖。在圖5中，對(duì)于用壓電體34a 34d、音響發(fā)射面一側(cè)電極36a 36d、 背面一側(cè)電極38a 38d構(gòu)成的超聲波振子44a 44d的4個(gè)元件，分別用 FPC襯底45、 56連接發(fā)送電路部48內(nèi)的發(fā)送電路48^ 482這2個(gè)系統(tǒng)， 接收電路部50內(nèi)的接收電路5(h、 502這2個(gè)系統(tǒng)。而且，作為印刷線路 板的FPC襯底54、 56是以聚酰亞胺薄膜為基礎(chǔ)，用銅箔形成導(dǎo)體圖形 而被構(gòu)成。而且，連接有1個(gè)發(fā)送電路的超聲波振子的組和連接有1個(gè) 接收電路的超聲波振子的組相互不同。例如，分別用FPC襯底54、 54在超聲波振子44a以及44c的音響 發(fā)射面一側(cè)電極36a以及36c上連接發(fā)送電路48u在超聲波振子44b以 及44d的音響發(fā)射面一側(cè)電極36b以及36d上連接發(fā)送電路482。而后， 分別用FPC襯底56、56在超聲波振子44a以及44b的背面一側(cè)電極38a 以及38b上連接發(fā)送電路50"在超聲波振子44c以及44d的背面一側(cè)電 極38c以及38d上連接接收電路502。進(jìn)而，上iiiC送電路部48以及接收電路部50分別經(jīng)由超聲波探頭 40內(nèi)的連接器52，連接在超聲波診斷裝置60內(nèi)的控制電路62、信號(hào)處 理電路64以及顯示裝置66上。超聲波診斷裝置60內(nèi)的控制電路62是控制該超聲波探頭40的動(dòng)作 的電路。此外，在信號(hào)處理電路64中，對(duì)從超聲波振子44經(jīng)由接收電 路50、連接器52接收到的信號(hào)進(jìn)行A/D變換。而后，例如將包絡(luò)線檢 波后的斷層像顯示在CRT監(jiān)視器等的顯示裝置66上。在發(fā)送時(shí)，因?yàn)榻邮针娐?(h、 502變成短路狀態(tài)，所以來(lái)自2個(gè)發(fā) 送電路48,、 482的發(fā)送脈沖的返回電流經(jīng)由對(duì)應(yīng)的2個(gè)接收電路5(h、 502 流動(dòng)。但是，因?yàn)樵诮邮针娐?(h、 502的兩端上幾乎不產(chǎn)生電位差，所 以背面一側(cè)電極38等于接地(GND)電平。另一方面，在接收時(shí)，因?yàn)?將發(fā)送電路48i、 482保持在一定的電壓電平，所以交流地處于和GND電位等價(jià)的狀態(tài)。在直流上，因超聲波振子的絕緣性，處于分離的狀態(tài)。在本實(shí)施方式中，在接收時(shí)發(fā)送電路48p 482有可能不是GND電位，但 該狀態(tài)即使在各發(fā)送電路48" 482發(fā)生了各自的電位情況下也不會(huì)受任 何影響。圖6是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的2維陣列超聲波探頭的振子部 的另一結(jié)構(gòu)的立體圖。在圖6中，2維陣列超聲波探頭的振子部30a是在襯板構(gòu)件32上將 多個(gè)超聲波振子34以及音響匹配層70排列成2維的格子形而被構(gòu)成。 而后，在該超聲波振子34的音響發(fā)射面一側(cè)以及襯板構(gòu)件32 —側(cè)上多 個(gè)電極分別緊靠地被形成，并且連接在未圖示的發(fā)送接收電路上。而且， 音響匹配層70也可以配置有音響透鏡，或者生物體接觸構(gòu)件等的音響構(gòu) 件。對(duì)于其他的結(jié)構(gòu)，因?yàn)楹蛨D3所示的2維陣列超聲波探頭的振子部 30的結(jié)構(gòu)相同，所以在相同的部分上標(biāo)注相同的參照號(hào)碼并省略說(shuō)明。以下，說(shuō)明本實(shí)施方式中的振子部的原理和效果。圖7A以及7B是各自從發(fā)射面一側(cè)觀看圖3所示的振子部30的音 響發(fā)射面一側(cè)(發(fā)送一側(cè))以及背面一側(cè)(接收一側(cè))的各電極圖形的 圖。這些電極圖形相當(dāng)于發(fā)送時(shí)、接收時(shí)的元件排列。如圖4以及圖7A、 7B所示，音響發(fā)射面一側(cè)電極36在X方向的間距和壓電體34相同，在 Y方向的間距變成壓電體34的2倍。此外，背面一側(cè)電極38在X方向 的間距變成壓電體34的2倍，在Y方向的間距變成和壓電體34相同。 如果采用這些電極圖形，則發(fā)送時(shí)的Y方向的元件間距和接收時(shí)的X方 向的元件間距分別變成上述以往例子的2倍。圖8A至圖8C是表示一般的2維陣列探頭的2維的指向特性、即聲 場(chǎng)的例子的圖。但是，在此，為了便于說(shuō)明，讓X方向以及Y方向具有 一定的偏向角(例如，40度)，對(duì)X-Y平面的全方位進(jìn)行表示。在各超聲波振動(dòng)元件中，和發(fā)送、接收都鄰接的元件獨(dú)立地連接有 發(fā)送電路、接收電路，設(shè)定與各元件的位置相應(yīng)的適宜的延遲時(shí)間。因此，如果發(fā)送電路、接收電路的特性、開(kāi)口寬度相同，則圖8A所示的發(fā) 送聲場(chǎng)、圖8B所示的接收聲場(chǎng)相一致。此外，圖8C表示作為圖8A的 發(fā)送聲場(chǎng)和圖8B的接收聲場(chǎng)的復(fù)數(shù)之積的發(fā)送接收聲場(chǎng)。如圖8A至圖 8C所示，柵瓣在X方向、Y方向，進(jìn)而在構(gòu)造上的周期出現(xiàn)的斜方向上 產(chǎn)生。圖9A至9C如圖7A、 7B所示，表示在Y方向上并聯(lián)連接2個(gè)元件 的發(fā)送電路,在X方向上并聯(lián)連接2個(gè)元件的接收電路時(shí)的聲場(chǎng)的例子， 圖9A表示發(fā)送聲場(chǎng)，圖9B表示接收聲場(chǎng)，圖9C表示作為圖9A的發(fā) 送聲場(chǎng)和圖9B的接收聲場(chǎng)的復(fù)數(shù)之積的發(fā)送接收聲場(chǎng)的圖。在圖9A中，因?yàn)榘l(fā)送元件的Y方向的間距變成2倍，所以在出現(xiàn) 強(qiáng)的向Y方向的柵瓣的同時(shí)，和圖8A不同的向接近X方向的傾斜方向 也出現(xiàn)強(qiáng)的柵瓣。另一方面，在圖9B中，因?yàn)榻邮赵腦方向的間 距變成2倍，所以在出現(xiàn)強(qiáng)的向X方向的柵瓣的同時(shí)，和圖8B不同的 向著接近Y方向的傾斜方向也出現(xiàn)強(qiáng)的柵瓣。但是，因?yàn)閳D9A的發(fā)送聲場(chǎng)和圖9B的接收聲場(chǎng)強(qiáng)的柵瓣出現(xiàn)的方 向相互不同，所以分別抵消。因而，在圖9C所示的發(fā)送接收聲場(chǎng)中，結(jié) 果不出現(xiàn)強(qiáng)的柵瓣。在此，如果比較圖8C和圖9C,則知道圖9C所示的聲場(chǎng)出現(xiàn)稍強(qiáng) 的柵瓣。但是，必將想起通過(guò)在發(fā)送一側(cè)、接收一側(cè)分別短路連接鄰接 元件的電極，發(fā)送電路和接收電路的個(gè)數(shù)分別變成以往例子的1/2倍。因而，將本實(shí)施方式的2維陣列振子的X方向、Y方向的排列個(gè)數(shù) 分別設(shè)置成Nx、 Ny,將元件間距分別設(shè)置為Px、 Py，考慮Nx，-1.4Nx、 Ny，=1.4Ny、 Px，=Px/1.4、 Py，=Py/1.4這一排列數(shù)以及元件間距的2維陣 列振子。而且如上所述，在發(fā)送時(shí)在Y方向上將2個(gè)元件短路，在接收 時(shí)在X方向上將2個(gè)元件短路。這種情況下，本實(shí)施方式的2維陣列探 頭具有和以往例子相同的開(kāi)口寬度，發(fā)送電路、接收電路的總數(shù)大致成 為相等。圖IOA至圖IOC是表示了本實(shí)施方式中的聲場(chǎng)的例子的圖。因?yàn)樵?件間距變得細(xì)，所以用在圖IOA、 10B中表示發(fā)送、接收聲場(chǎng)表現(xiàn)的柵瓣的級(jí)別變低。進(jìn)而，可知在圖9C中表現(xiàn)的發(fā)送接收聲場(chǎng)的柵瓣如圖 IOC所示，在本實(shí)施方式中完全看不到。即，用相同規(guī)模的發(fā)送接收電路，如果是和以往同樣的口徑則可以 抑制柵瓣的發(fā)生。相反，如果容許相同級(jí)別的柵瓣，則能夠得到更大口 徑的2維陣列。因而，能夠改善靈敏度和分辨等。在本實(shí)施方式中的另一個(gè)效果是，如果是相同口徑通過(guò)元件間距變 成約0.7倍，能夠改善壓電元件的形狀比。在2維陣列中， 一般與1維陣列相比，因?yàn)閄、 Y方向的排列數(shù)減 少，所以各元件的寬度增大，容易受到不需要振動(dòng)的橫方向的振動(dòng)模式 的影響，而為了應(yīng)對(duì)該現(xiàn)象， 一般使用將1個(gè)元件分割成縱橫的 sub-dicing(步,:/y一只)技術(shù)。但是，如果進(jìn)行2分割，則相反壓電元 件的寬度過(guò)小，有產(chǎn)生強(qiáng)度不保這種問(wèn)題的現(xiàn)象。對(duì)此，在本實(shí)施方式中，元件間距為以往例子的約70%，能夠4吏抑 制不需要振動(dòng)的形狀比和保持強(qiáng)度的元件寬度相容。 (第2實(shí)施方式)以下，說(shuō)明本發(fā)明的第2實(shí)施方式。圖11A以及11B是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的2維陣列超聲波探 頭的電極圖形的一部分的平面圖，分別圖IIA是表示音響發(fā)射面一側(cè)的 電極圖形，圖IIB是表示背面一側(cè)的電極圖形的圖。在該第2實(shí)施方式中，音響發(fā)射面一側(cè)電極36分別在X方向上短路 連接2個(gè)元件的壓電體，在Y方向上短路連接3個(gè)元件的壓電體，而在 背面一側(cè)電極38上相反地分別在X方向短路連接3個(gè)元件的壓電體，在 Y方向上短路連接2個(gè)元件的壓電體各6個(gè)元件的壓電體34構(gòu)成振子部。 該振子部的結(jié)構(gòu)根據(jù)壓電元件的形狀比，在需要以比上述的第1實(shí)施方 式更細(xì)的間距排列元件的情況下有效。此外，在上述的第l實(shí)施方式中，在發(fā)送、接收時(shí)的X方向、Y方 向的元件間距產(chǎn)生大的差，在各元件的指向性(要素)上有可能產(chǎn)生不 平衡，而在該第2實(shí)施方式中，因?yàn)榭v橫間距比較接近，所以難以產(chǎn)生 指向性的不平衡。這一點(diǎn)雖然在發(fā)送接收中柵瓣產(chǎn)生的方向靠近，但因作為該陣列的指向性的靈敏度的作用，毫無(wú)問(wèn)題地對(duì)在發(fā)送接收上的柵 瓣抑制有效。在上述說(shuō)明的實(shí)施方式中，說(shuō)明了 1x2以及2x3的元件結(jié)構(gòu)，但除 此以外，也可以進(jìn)行各種圖形的短路連接。即，在本申請(qǐng)發(fā)明中的特征 在于，通過(guò)將音響發(fā)射面一側(cè)和背面一側(cè)的電極圖形設(shè)置成相互不同， ^J^送和接收中發(fā)生的柵瓣的方向不同，具有這種短路連接圖形和電路 結(jié)構(gòu)的情況在本發(fā)明的范圍內(nèi)。 (第3實(shí)施方式)以下，說(shuō)明本發(fā)明的第3實(shí)施方式。在上述的第1、第2實(shí)施方式中，以在音響發(fā)射面電極和背面一側(cè)電 極相互正交的方向上排列成格子形的例子進(jìn)行說(shuō)明，但并不限于此，也 可以構(gòu)成為交錯(cuò)形或如第3實(shí)施方式那樣蜂窩狀。圖12A至圖12C是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的2維陣列超聲波探 頭的振子部的結(jié)構(gòu)的圖，圖12A是表示該振子部的結(jié)構(gòu)的立體圖，圖12B 是表示超聲波振子的電極圖形的例子的立體圖，圖12C是表示超聲波振 子的電極圖形的例子的平面圖。在圖12A中，2維陣列超聲波探頭的振子部80是在村板構(gòu)件82上 將多個(gè)六角柱形的超聲波振子(壓電體)84排列成蜂窩狀被構(gòu)成。而且， 在該超聲波振子(壓電體)84的音響發(fā)射面一側(cè)以及襯板構(gòu)件82 —側(cè)上 多個(gè)電極分別緊靠地被形成，并與未圖示的發(fā)送接收電路連接。而且，進(jìn)一步在音響發(fā)射面一側(cè)上配置有未圖示的音響匹配層、音響透鏡或者 生物體接觸構(gòu)件等的音響構(gòu)件。圖12B以及12C是表示圖12A所示的超聲波振子84的電極圖形的 例子，圖12B是立體圖，圖12C是平面圖。其中，圖12B以及圖12C 都表示只將音響發(fā)射面一側(cè)電極86、背面一側(cè)電極88分離。在本實(shí)施方 式中，壓電體84的相互鄰接，并且在音響發(fā)射面一側(cè)和背面一側(cè)上不同 的方向的2個(gè)元件用音響發(fā)射面一側(cè)電極86以及背面一側(cè)電極88分別 短路連接。而后，例如，用未圖示的撓性印刷線路板(FPC)等的信號(hào)引出單元分別在音響發(fā)射面一側(cè)電極86上連接發(fā)送電路，在背面一側(cè)電極88 上連接接收電路。其結(jié)果，作為電路，變成和圖5所示的結(jié)構(gòu)相同。這樣，通過(guò)將2維的陣列超聲波探頭的振子部設(shè)置以六角柱形配置 成蜂窩形的結(jié)構(gòu)，在能夠得到和上述第1、第2實(shí)施方式一樣的效果方面，能夠提高面積效率。而且，在本第3實(shí)施方式中，雖然將振子部設(shè)置為六角柱形進(jìn)行說(shuō) 明，但也能夠考慮CMUT (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer)那樣的薄膜形振子的應(yīng)用。這種情況下，變成在平板上排 列圓形的振子部的形狀。因而，即使^吏用以CMUT為代表例子的薄膜形的振子，也能夠得到 同樣的效果。(第4實(shí)施方式)以下，說(shuō)明本發(fā)明的第4實(shí)施方式。上述的第1至第3實(shí)施方式雖然說(shuō)明了 2維陣列超聲波探頭，但本 發(fā)明還可以適用到1維陣列超聲波探頭。圖13是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式的1維陣列超聲波探頭的振子部 的結(jié)構(gòu)的立體圖。在圖13中，1維陣列超聲波探頭的振子部卯是在襯板構(gòu)件92上將 多個(gè)方形的超聲波振子(壓電體)94沿一個(gè)方向上排列而4皮構(gòu)成的。而 且，在該超聲波振子(壓電體)94的音響發(fā)射面一側(cè)上與鄰接的壓電體 94緊靠地形成多個(gè)電極96，在襯板構(gòu)件92 —側(cè)上多個(gè)電極緊靠地被形 成，并且分別與未圖示的發(fā)送接收電路連接。而且，進(jìn)一步在音響發(fā)射 面一側(cè)上配置有未圖示的音響匹配層、音響透鏡或者生物體構(gòu)件等的音 響構(gòu)件。圖14是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式的1維陣列探頭的聲場(chǎng)的例子的圖。在該第4實(shí)施方式中，未圖示的背面一側(cè)電極分別按照1個(gè)1個(gè)元 件地來(lái)短路連接壓電體94，音響發(fā)射面一側(cè)電極96分別短路連接2個(gè)元 件的壓電體34來(lái)構(gòu)成振子部。而后，如果將這種情況下的主波束在圖14中^:定成i00，則發(fā)送時(shí)的柵瓣表示為102，接收時(shí)的柵瓣表示為104。但是，因?yàn)樵诎l(fā)送時(shí)和接收時(shí)表示的柵瓣的指向方向不同，所以實(shí)際上對(duì)圖傳/沒(méi)有影響。這樣，即使用第4實(shí)施方式也能夠得到和上述的第1至第3實(shí)施方 式同樣的效果，此外，能夠?qū)l(fā)送電路或者接收電路的結(jié)構(gòu)設(shè)置成以往 的一半。而且，上述的說(shuō)明雖然敘述了在音響發(fā)射面一側(cè)上連接發(fā)送電路， 在背面一側(cè)上連接接收電路的情況，但是當(dāng)然即使在背面一側(cè)上連接發(fā) 送電路，在音響發(fā)射面一側(cè)上連接接收電路，也能夠得到完全同樣的效 果。此外，在上述的實(shí)施方式中，超聲波振子(壓電體)作為用音響發(fā) 射面一側(cè)的電極、背面一側(cè)電極來(lái)短路的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明，但并不限于此， 例如也可以構(gòu)成為用發(fā)送電路、接收電路一側(cè)的電路村底來(lái)進(jìn)行短路連 接。進(jìn)而，在上述的實(shí)施方式中，雖然用在探頭頭內(nèi)包含發(fā)送接收電路 的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說(shuō)明，但即使在連接器部，或者診斷裝置主體內(nèi)部包含發(fā) 送接收電路的情況下，也能夠得到完全相同的效果。以上，雖然說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明在上述的實(shí)施方式 以外，也可以在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍中進(jìn)行各種變形實(shí)施。進(jìn)而，在上述的實(shí)施方式中包含各種階段的發(fā)明，通過(guò)公開(kāi)的多個(gè) 構(gòu)成要件的適當(dāng)組合能夠抽取出各種發(fā)明。例如，即使從實(shí)施方式所示 的全部構(gòu)成要素中刪除幾個(gè)構(gòu)成要件，也能夠解決本發(fā)明要解決的課題 欄中說(shuō)明的課題，當(dāng)?shù)玫搅嗽诒景l(fā)明效果欄中說(shuō)明的效果的情況下，刪 除了該構(gòu)成要件的結(jié)構(gòu)也能夠作為發(fā)明抽取出。如果采用本發(fā)明，則在盡可能抑制發(fā)送接收電路的,的同時(shí)，不 受柵瓣的影響，能夠提供高靈敏度的大口徑的2維陣列超聲波探頭以及 超聲波診斷系統(tǒng)。此外，因?yàn)槟軌蛉菀走x擇用于得到所希望的形狀比的壓電振子的元 件間距，所以能夠抑制各元件的超聲波發(fā)送接收特性的惡化。在本領(lǐng)域的技術(shù)人員內(nèi)很容易產(chǎn)生額外的優(yōu)點(diǎn)和修改。因而，本發(fā)例。因此，在不背離本發(fā)明所附加的權(quán)利要求及其等價(jià)的內(nèi)容的情況下 可以進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種超聲波探頭，其特征在于備有在音響發(fā)射面一側(cè)上具有第1電極，在背面一側(cè)上具有第2電極的多個(gè)超聲波振子來(lái)構(gòu)成，具有發(fā)送電路以及接收電路，在上述第1電極以及第2電極一方上連接上述發(fā)送電路，在另一方上連接上述接收電路，上述第1以及第2電極中的至少一方與多個(gè)超聲波振子對(duì)應(yīng)地短路連接，相對(duì)上述第1以及第2電極的短路圖形相互不同。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲波探頭，其特征在于上述多個(gè)超聲波振子是排列在和上述音響發(fā)射面的方向正交的方向 上的l維陣列振子。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波探頭，其特征在于 針對(duì)上述第1以及第2電極的短路圖形是一方不被短路而另一方短路多個(gè)元件的圖形。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波探頭，其特征在于 針對(duì)上述第1以及第2電極的短路圖形是使相互不同個(gè)數(shù)的多個(gè)元件進(jìn)行短路的圖形。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2至4的任意一項(xiàng)所迷的超聲波探頭，其特征在于針對(duì)上述第1以及第2電極的短路圖形是使相互鄰接的多個(gè)元件進(jìn) 行短路的圖形。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波探頭，其特征在于 針對(duì)上述第1以及第2電極的短路圖形對(duì)一方的電極進(jìn)行短路的元件的個(gè)數(shù)是相對(duì)于另對(duì)另一方的電極進(jìn)行短路的元件的個(gè)數(shù)的2倍。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波探頭，其特征在于 針對(duì)上述第1以及第2電極的短路圖形對(duì)一方的電極進(jìn)行短路的元件的個(gè)數(shù)是相對(duì)于對(duì)另一方的電極進(jìn)行短路的元件的個(gè)數(shù)的1. 5倍。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所迷的超聲波探頭，其特征在于 針對(duì)上述第1或者第2電極的短路圖形是使鄰接的2個(gè)元件短路的圖形。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲波探頭，其特征在于 上述多個(gè)超聲波振子是被排列在與音響發(fā)射方向正交的平面上的2維陣列振子。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所迷的超聲波探頭，其特征在于 上述多個(gè)超聲波振子是在與音響發(fā)射方向正交的平面上被排列成蜂窩形的2維陣列振子。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲波探頭，其特征在于 上述多個(gè)超聲波振子是與音響發(fā)射方向正交、并且在相互正交的2個(gè)方向上被排列成格子形的2維陣列振子。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的超聲波探頭，其特征在于 針對(duì)上述第1以及第2電極的短路連接使分別鄰接的多個(gè)超聲波振子進(jìn)行短路，且針對(duì)上述第1電極的短路連接的長(zhǎng)方向和針對(duì)上述第2 電極的短路連接的長(zhǎng)方向相互正交。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的超聲波探頭，其特征在于 針對(duì)上述第1以及第2電極的短路連接使分別鄰接的2個(gè)超聲波振子進(jìn)行短路，且針對(duì)上述第1電極的短路方向和針對(duì)上述第2電極的短 路方向相互正交。
14. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的超聲波探頭，其特征在于: 針對(duì)上述第1電極的短路連接在笫1個(gè)方向上使鄰接的2個(gè)超聲波振子短路，在與該第1個(gè)方向正交的第2個(gè)方向上使鄰接的3個(gè)超聲波 振子短路，針對(duì)上述第2電極的短路連接在第1方向上使鄰接的3個(gè)超 聲波振子短路，在上述第2方向上使鄰接的2個(gè)超聲波振子短路。
15. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲波探頭，其特征在于 針對(duì)上述第1以及第2電極的短路連接是用直接或者經(jīng)由匹配層構(gòu)件與超聲波振子導(dǎo)電接合的印刷線i^板的導(dǎo)體圖形來(lái)執(zhí)行的。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的超聲波探頭，其特征在于上述印刷線路板以聚酰亞胺薄膜為基礎(chǔ)、用銅箔形成導(dǎo)體圖形的撓 性印刷線路板。
17. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲波探頭，其特征在于 針對(duì)上述第1以及第2電極的短路連接是利用與超聲波振子連接的發(fā)送接收電路襯底來(lái)執(zhí)行的。
18. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 9、 10以及15中的任意一項(xiàng)所述的超聲波 探頭，其特征在于具備與上述多個(gè)超聲波振子的第1或者第2電極連接的發(fā)送電路； 與上述多個(gè)超聲波振子的另 一方電極連接的接收電路。
19. 一種超聲波診斷系統(tǒng)，具有為了得到,皮檢體內(nèi)的組織信息而對(duì) 該被檢體進(jìn)行超聲波發(fā)送接收用的超聲波探頭，其特征在于上述超聲波探頭由在音響發(fā)射面一側(cè)上具有第1電極，在背面一側(cè) 上具有第2電極的多個(gè)超聲波振子來(lái)構(gòu)成，上述第1以及第2電極中的至少一方與多個(gè)超聲波振子對(duì)應(yīng)地短路 連接，在上述多個(gè)第1電極以及第2電極的一方上連接發(fā)送電路，在另 一方上連接接收電路，并且對(duì)相互不同的超聲波振子短路連接上述第1 電極以及第2電極。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的超聲波診斷系統(tǒng)，其特征在于 上述多個(gè)超聲波振子是被排列在與音響發(fā)射方向正交的方向上的1維陣列振子。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的超聲波診斷系統(tǒng)，其特征在于 上述多個(gè)超聲波振子是在與音響發(fā)射方向正交的平面上排列成蜂窩形的2維陣列振子。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的超聲波診斷系統(tǒng)，其特征在于 上述多個(gè)超聲波振子是與音響發(fā)射方向正交、并且在相互正交的2個(gè)方向上排列成格子形的2維陣列振子。
全文摘要
2維陣列超聲波探頭的超聲波振子(44)在相互正交的第1以及第2方向上排列成格子形，在振動(dòng)元件(34a～34d)的音響發(fā)射面一側(cè)上設(shè)置音響發(fā)射面一側(cè)電極(36a～36d)，在背面一側(cè)上設(shè)置背面一側(cè)電極(38a～38d)。在上述音響發(fā)射面一側(cè)電極(36a～36d)以及背面一側(cè)電極(38a～38d)的各自上分別獨(dú)立連接發(fā)送電路部(48)以及接收電路部(50)。而且，短路連接音響發(fā)射面一側(cè)電極(36a，36c)、(36b，36d)并與發(fā)送電路(48₁，48₂)連接，并且短路連接背面一側(cè)電極(38a，38b)、(38c，38d)并與接收電路(50₁，50₂)連接。
文檔編號(hào)A61B8/14GK101229070SQ20081000853
公開(kāi)日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2008年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月23日
發(fā)明者四方浩之 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝;東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會(huì)社