[发明专利]超声波探头及超声波诊断装置

说明书

技术领域

本发明是涉及超声波探头及超声波诊断装置的技术。

背景技术

超声波诊断装置由探头和装置本体构成，并使用超声波进行生物体等的内部构造的图像化。超声波探头(探针)中内置有多个超声波振子(电声变换元件)，进行超声波信号的收发。作为超声波振子器件，可以采用压电陶瓷、单晶体、压电聚合物、或电容型换能器。这些器件通过施加电压而产生超声波并发送该超声波。并且，这些器件接收声波时则生成电信号。

超声波探头通常将振子划分为无数的信道而阵列化。在摄像时，通过适当地向这些各信道的收发信号赋予延迟时间，从而生成聚焦于某点的超声波束。

图1表示超声波探头中的发送波束形成。图1示出在发送时将赋予各不相同的延迟时间的输入信号施加于一维阵列探头的各信道的状况。图1的超声波探头具备多个超声波振子1。超声波探头内或者本体装置内的延迟电路通过对超声波振子1的各信道赋予不同的延迟时间3而形成会聚于点2的超声波束。

图2表示超声波探头中的接收波束形成。图2示出在一维阵列探头的各信道中接收回波信号的状况。超声波探头具备与多个超声波振子1连接的加法器4。接收时在超声波振子1的各信道中接收的回波信号的接收时间因距焦点2的距离而不同。超声波探头内或者本体装置内的延迟电路对各信道的接收信号赋予与传播时间差相应的延迟时间3而使相位一致。超声波探头内或者装置内的加法器4对相位一致后的各信号进行加法运算，从而接收信号作为聚焦于一点的信号而被获取。将进行这种处理的电路称为调相电路或波束形成器等。该电路在还包含加法处理的情况下称为调相加法电路。

超声波探头通过改变延迟时间使焦点移动而取得摄像区域整体的信号。所得信号经过加权处理、检波处理、滤波处理等而在超声波诊断装置的显示器上显示为图像。

超声波诊断装置的画质指标之一是空间分辨率。特别是横方向(方位方向)的空间分辨率依赖于超声波束的聚焦性能。焦点的空间宽度取决于频率和口径。因此，在超声波探头中的一个信道宽度(间隔)被固定的情况下，能够使用的信道越多则空间分辨率越高。

如图1所示，口径W1大于口径W2，波束在焦点2更为收敛。并且，口径越大则能够收发的超声波能量越大，因此S/N也提高。但是，超声波诊断装置的装置本体的发送波束形成器及接收波束形成器的信道数是有限的(通常为数10信道(ch)～200信道(ch)的级别)。由于信道的间隔被设计为避免因所用频率而导致伪差，因此设计自由度小。因此，其口径也存在极限。另一方面，使信道成为二维配列的矩阵阵列时，则存在超声波探头中待处理的信道数增至数千信道级别的情况。因此变成相对于探头的信道数，本体波束形成器的信道数压倒性地不足的状况。

因此，可以考虑将超声波探头内的多个信道集中为一个而进行子阵列化(专利文献1)。由此，能够减少接收时的与本体波束形成器(主波束形成器)连接的信号线数量(信道简并)。在本方法中，与主波束形成器中的主延迟时间相区别，在前级电路向各信道施加微小的延迟时间后，对多个信道信号进行加法运算。因此，实现该功能的电路称为“微小延迟加法电路”或“微型波束形成器”。或者与将本体电路称为主波束形成器相对地称为“子波束形成器”等。

另一方面，在本方法的发送时，通过从一个发送线向多个超声波振子的信道分配电压信号，从而能够以有限的本体信道数处理更多的信道。将这种电路称为“微小延迟分配电路”等。通过这些收发用的子波束形成器电路，本体装置即使以有限的信道数，也能够处理更多的探头信道。并且，能够处理如二维矩阵阵列那样1000个以上的信道数，实现三维体积摄像。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005－270423号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，一般微小延迟加法电路或延迟分配电路等的子波束形成器的性能与主波束形成器相比通常较差。原因在于，这些电路在插入探头内部的情况下，与搭载于本体装置的情况相比功耗、尺寸的设计条件更加严格。假设，在将这些电路插入本体装置的情况下，也为了获得成本优势而需要使性能低于主波束形成器。