プローブ及び超音波診断装置
【課題】クロストークを低減して高品位の画像を取得し得るプローブ及び超音波診断装置を提供する。
【解決手段】基板１１と、基板１１上に固定配置される下部電極１２と、下部電極１２上に設けられる空洞１３と、空洞１３上に設けられる上部電極１４と、上部電極１４を含みコルゲート１５を有するダイヤフラム１６と、からなる超音波振動子１が複数互いに隣接して配置されてなるプローブ１０において、超音波振動子１のそれぞれは、一の超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積と、一の超音波振動子１に隣接する周辺の超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積と、が互いに異なるように配置されたプローブ１０。
【解決手段】基板１１と、基板１１上に固定配置される下部電極１２と、下部電極１２上に設けられる空洞１３と、空洞１３上に設けられる上部電極１４と、上部電極１４を含みコルゲート１５を有するダイヤフラム１６と、からなる超音波振動子１が複数互いに隣接して配置されてなるプローブ１０において、超音波振動子１のそれぞれは、一の超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積と、一の超音波振動子１に隣接する周辺の超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積と、が互いに異なるように配置されたプローブ１０。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブ及び超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を応用した超音波振動子の開発が進められている。「ＭＥＭＳ技術」とは、半導体の製造工程に用いられる成膜、露光、エッチング等によるミクロンオーダの微細加工技術を利用して、微小部材を製造する技術をいう。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ＭＥＭＳ技術を応用した超音波振動子が開示されている。
超音波振動子の基本構造は、基板と、基板上に固定された下部電極と、下部電極上に設けられた空洞と、空洞上に設けられた上部電極と、上部電極を含むダイヤフラムとからなる。上部電極及び下部電極はコンデンサを形成し、コンデンサに直流電圧を印加すると、上部電極及び下部電極間に静電力が働く。直流電圧に重ねて交流電圧を印加すると、上部電極は振動し、上部電極を含むダイヤフラムも上部電極とともに振動する。このとき、超音波振動子から超音波が送波される。
特許文献１によれば、ダイヤフラムは空洞半径の７０％より外側にコルゲートを有して構成される。コルゲートを有することにより、ダイヤフラムは中心部の比較的広い領域で空洞ギャップを一定に保ったまま小さくすることができる。空洞ギャップを一定に保つことで、超音波振動子全体として大きな送信感度及び受信感度を得ることができる。また、空洞ギャプを小さくすることで、超音波振動子の駆動電圧を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−７４６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の超音波振動子を複数備えて構成される超音波探触子（以下、「プローブ」と記載する）では、一の超音波振動子が振動したときに隣接する超音波振動子が共振する、いわゆるクロストークが発生する場合がある。クロストークが発生すると、超音波ビームの形状が乱れてアーチファクトが発生し、高品位の画像を得ることができない。
【０００６】
本発明の課題は、クロストークを低減して高品位の画像を取得し得るプローブ及び超音波診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、基板と、該基板上に固定配置された下部電極と、該下部電極上に設けられた空洞と、該空洞上に設けられた上部電極と、該上部電極を含みコルゲートを有するダイヤフラムと、からなる超音波振動子が複数互いに隣接して配置されてなるプローブにおいて、
前記超音波振動子のそれぞれは、一の超音波振動子のコルゲート内領域の面積と、該一の超音波振動子に隣接する周辺の超音波振動子のコルゲート内領域の面積と、が互いに異なるようにして配置されたプローブが提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、基板と、該基板上に固定配置された下部電極と、該下部電極上に設けられた空洞と、該空洞上に設けられた上部電極と、該上部電極を含みコルゲートを有するダイヤフラムと、からなる超音波振動子が複数互いに隣接して配置されてなるプローブと、前記プローブに接続され、前記プローブを介して超音波を送波又は受波して超音波診断用の画像を生成し、生成された画像を表示する本体と、
を備えた超音波診断装置において、
前記超音波振動子のそれぞれは、一の超音波振動子のコルゲート内領域の面積と、該一の超音波振動子に隣接する周辺の超音波振動子のコルゲート内領域の面積と、が互いに異なるようにして配置された超音波診断装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＭＥＭＳ技術を応用した超音波振動子を複数備えたプローブにおいて、クロストークを低減し、高品位の画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】超音波診断装置の機能ブロック図である。
【図２Ａ】超音波振動子の概略断面図である。
【図２Ｂ】超音波振動子の概略断面図である。
【図２Ｃ】超音波振動子の概略断面図である。
【図３】超音波振動子の概略正面図である。
【図４】複数の超音波振動子からなる複合体の一部を示す図である。
【図５】他の例の複合体の一部を示す図である。
【図６】ファントムの簡略図である。
【図７】超音波ビーム断面プロファイルを示す図である。
【図８】ファントム画像描出性に関する判断基準及び評価工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施形態における超音波振動子、プローブ及び超音波診断装置について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態は本発明の一例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１２】
図１に、超音波診断装置１００の機能ブロック図を示す。
超音波診断装置１００は、プローブ１０及び本体２０により構成される。
【００１３】
プローブ１０は、複数の超音波振動子１、送受信部２、送波タイミング回路２ａ、無線機３、昇圧回路４、第１の蓄電ユニット５、第２の蓄電ユニット６を備えて構成される。
【００１４】
超音波振動子１は、送波タイミング回路２ａからの駆動信号に基づいて被写体に超音波を送波する。また、超音波振動子１は、送波した超音波が被写体で反射して戻ってきたエコー波を受波する。超音波振動子１は、受波したエコー波を電気信号に変換し、変換した電気信号（エコー信号）を送受信部２に出力する。
なお、超音波振動子１の詳細な構成及び動作については後述する（図２Ａ〜Ｃ等参照）。
【００１５】
送受信部２は、超音波振動子１を介して、超音波を送波又はエコー波を受波する。また、送受信部２は、送波タイミング回路２ａを備えて構成される。
【００１６】
送波タイミング回路２ａは、制御部２１から出力される制御信号を無線機３を介して入力し、入力した制御信号に基づいて、適切なタイミングにて超音波振動子１に駆動信号を出力する。駆動信号は、２値又は３値の矩形波であることが望ましい。
また、送波タイミング回路２ａは、超音波振動子１のうち、開口サイズに応じて必要な振動子に駆動信号を出力する。
送受信部２は、超音波振動子１からのエコー信号を入力し、入力したエコー信号を無線機３に出力する。
【００１７】
無線機３は、本体２０からの制御信号を無線通信により受信し、受信した制御信号を送受信部２に出力する。また、無線機３は、送受信部２からのエコー信号を入力し、入力したエコー信号を無線機２２に送信する。また、無線機３は、本体２０からの各種制御信号をプローブ１０の各部に出力する。
【００１８】
昇圧回路４は、第１の蓄電ユニット５から供給される電圧値を昇圧する回路である。昇圧回路４は、無線機３を介して入力される制御信号に基づいて、昇圧のＯＮ／ＯＦＦを行う。
【００１９】
第１の蓄電ユニット５は、非対称性電極構造のキャパシタにより構成され、プローブ１０の各部に電力を供給する。「非対称性電極構造のキャパシタ」とは、例えばリチウムイオンキャパシタである。
なお、図１において、電力の供給線は図示簡略のため省略している。
【００２０】
第２の蓄電ユニット６は、対称性電極構造のキャパシタ又は化学二次電池により構成され、第１の蓄電ユニット５の充電を行う。「対称性電極構造のキャパシタ」とは、例えば電気二重層キャパシタである。また、「化学二次電池」とは、例えばリチウムイオン電池である。
【００２１】
なお、上記説明した構成では、非対称性電極構造のキャパシタにリチウムイオンキャパシタを用いたがこれに限らず、正極を二酸化鉛、負極を多孔質カーボンとする非対称性電極構造のキャパシタを用いるとしてもよい。
また、第１の蓄電ユニット５はプローブ１０の各部に電力を供給するとしたがこれに限らず、第１の蓄電ユニット５は超音波振動子１に電力を供給し、第２の蓄電ユニット６は超音波振動子１以外のプローブ１０の各部に電力を供給する構成としてもよい。
【００２２】
本体２０は、制御部２１、無線機２２、診断情報生成部２３、表示部２４を備えて構成される。
【００２３】
制御部２１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を備えて構成される。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されている各種プログラムをＲＡＭに展開し、展開した各種プログラムとの協働により無線機２２、診断情報生成部２３及び表示部２４の動作を統括的に制御する。また、制御部２１は、無線機２２を介してプローブ１０に制御信号を送信し、プローブ１０の各部の動作を制御する。
【００２４】
無線機２２は、制御部２１からの制御信号を入力し、入力した制御信号をプローブ１０の無線機３に無線通信により送信する。
また、無線機２２は、送受信部２から出力されるエコー信号をプローブ１０の無線機３を介して入力し、入力したエコー信号を診断情報生成部２３に出力する。
【００２５】
診断情報生成部２３は、送受信部２から出力されるエコー信号を無線機２２を介して入力し、入力したエコー信号に基づいて診断情報を生成する。診断情報としては、例えばＢモード画像、カラードップラ画像、ドップラスペクトラム画像等がある。Ｂモード画像は、被写体の内部状態を表す。また、カラードップラ画像は、被写体の血流等の速度分布像を表す。また、ドップラスペクトラム画像は、ドップラ信号のスペクトラムを表す。
診断情報生成部２３は、生成した診断情報を表示部２４に出力する。
【００２６】
表示部２４は、ＬＣＤ又は有機ＥＬディスプレイ等を備えて構成される。表示部２４は、診断情報生成部２３からの診断情報を入力し、入力した診断情報を画面上に表示する。
【００２７】
電源ＡＣは、本体２０の各部に電力を供給する商用交流電源である。
【００２８】
なお、上記構成の他、本体２０は操作部、記憶部、印刷部等（図示省略）を備えて構成されるとしてもよい。
また、上記構成では、プローブ１０及び本体２０とが無線通信により信号のやり取りを行うこととしたがこれに限らず、プローブ１０及び本体２０とがプローブケーブルにて接続される構成としてもよい。この場合、プローブ１０は第１の蓄電ユニット５及び第２の蓄電ユニット６を備えずとも、商用交流電源ＡＣからの電力を取得し得る。
【００２９】
図２Ａ〜図２Ｃに、超音波振動子１の概略断面図を示す。
図２Ａ〜図２Ｃは何れも超音波振動子１の断面図であり、図２Ａは電圧が印加されていない状態、図２Ｂは直流電圧が印加された状態、図２Ｃは直流電圧に重ねて交流電圧が印加されて振動している状態、を示す図である。
【００３０】
図２Ａを例に挙げて、超音波振動子１の構成について説明する。
超音波振動子１は、基板１１、基板１１上に固定された下部電極１２、下部電極１２上に設けられた空洞１３、空洞１３上に設けられた上部電極１４、上部電極１４を含み、コルゲート１５を有するダイヤフラム１６を備えて構成される。ダイヤフラム１６は、上部電極１４やコルゲート１５の他、絶縁膜及びシリコン窒化膜を含む。
【００３１】
ダイヤフラム１６は、外周部にコルゲート１５を有し、コルゲート１５は、中心をダイヤフラム１６の中心と同一とする同心円の２つの凸形状からなる。なお、ここでは２つの凸形状としたがこれに限らず、１つ又は３つ以上の凸形状としてもよい。
【００３２】
コルゲート１５は、ダイヤフラム１６の中心から半径方向に一定の距離Ｒ２以上離れた場所に形成される。具体的には、距離Ｒ２は、空洞１３の半径Ｒ１に対し、Ｒ２＞０．７×Ｒ１、の関係を満たす。すなわち、コルゲート１５は、空洞１３の半径Ｒ１の７０％より外側に形成される。これにより、ダイヤフラム１６の面積の約５０％以上を有効利用することができる。なお、空洞１３の半径Ｒ１は、およそ３０ｎｍ〜８０ｎｍである。
【００３３】
図２Ａでは、電圧が印加されていない状態であるため、空洞ギャップｄはダイヤフラム１６の全範囲でほぼ同一であり、ダイヤフラム１６は基板１１とほぼ平行である。電圧が印加されていない初期状態の空洞ギャップｄは、およそ５０ｎｍ〜１００ｎｍである。
【００３４】
図２Ｂでは、下部電極１２と上部電極１４との間に直流電圧が印加されて下部電極１２及び上部電極１４に逆極性の電荷が誘起され、下部電極１２と上部電極１４との間に静電力が生じている。
【００３５】
下部電極１２及び上部電極１４により形成されるコンデンサに蓄えられる単位面積あたりの電荷量Ｑは、容量Ｃ、直流電圧Ｖｄｃ、誘電率ｅ、下部電極１２と上部電極１４との距離ｄ、を用いると下記式（１）を満たす。
Ｑ＝Ｃ×Ｖｄｃ＝（ｅ／ｄ）×Ｖｄｃ・・・（１）
【００３６】
図２Ｂに示すように、ダイヤフラム１６は静電力によって基板１１側に引き寄せられるが、コルゲート１５の角部１５aに応力が集中する。これにより、角部１５aを基点としたダイヤフラム１６外周部は大きく屈曲するが、中央部は比較的平行性を保持したまま基板１１側に引き寄せられる。ダイヤフラム１６の比較的大きな領域の中央部で空洞ギャップｄを一定に保つことができるため、下部電極１２及び上部電極１４に誘起される電荷の面積密度は均一となり、下部電極１２の電荷と上部電極１４の電荷との間に働く静電力も比較的一定となる。
【００３７】
図２Ｃでは、下部電極１２と上部電極１４との間に直流電圧が印加され、重ねて交流電圧が印加されたことによりダイヤフラム１６が振動している。
直流電圧Ｖｄｃに交流電圧（振幅±Ｖａｃ）が重ねて印加されると、交流電圧Ｖａｃにより下記式（２）に示す電荷ΔＱが周期的に下部電極１２及び上部電極１４に誘起される。
ΔＱ＝Ｃ×Ｖａｃ＝（ｅ／ｄ）×Ｖａｃ・・・（２）
【００３８】
電荷ΔＱにより、下部電極１２と上部電極１４との間で下記式（３）に示す静電力Ｆが
周期的に変動する。
Ｆ＝ｅ／ｄ2×Ｖｄｃ×Ｖａｃ・・・（３）
【００３９】
静電力Ｆによりダイヤフラム１６が振動し、超音波振動子１は超音波を送波する。
音圧は、下部電極１２と上部電極１４との間の距離が短いほど増大し、また、直流電圧Ｖｄｃ及び交流電圧Ｖａｃが大きいほど増大する。
送信感度及び受信感度も同様に、下部電極１２と上部電極１４との間の距離が短いほど増大し、また、直流電圧Ｖｄｃ及び交流電圧Ｖａｃが大きいほど増大する。
【００４０】
直流電圧によりダイヤフラム１６を基板１１側に引きつけない状態では、ダイヤフラム１６の振動の共振周波数は減少する。一方、直流電圧によりダイヤフラム１６を基板１１側に引きつけた状態では、コルゲート１５に内部応力が生じてダイヤフラム１６の振動の共振周波数は増大する。コルゲート１５及び空洞ギャップｄは、印加される直流電圧及び交流電圧の下で所望の空洞ギャップと共振周波数が得られるように設計される。ここでは、コルゲート１５の表面の凸部の幅を１μｍ、凸部の高さを１μｍとして設計した。
【００４１】
図３に、超音波振動子１の概略正面図を示す。
図３に示すように、超音波振動子１は、ダイヤフラム１６の中心と同一の同心円状のコルゲート１５を有する。また、超音波振動子１は、六角形の絶縁膜により区画される。なお、ここでは六角形としたがこれに限らず、四角形でも円形でもよい。
【００４２】
図４に、複数の超音波振動子１からなる複合体の一部を示す。
図４に示す複合体１０１は、図３に示した超音波振動子１の複合体であって、複数の超音波振動子１が互いに隣接して蜂の巣形状を構成する。
また、複合体１０１は、コルゲート１５内領域の面積が「大」、「中」、「小」の３種類の超音波振動子１により構成される。
【００４３】
ここで、「大」は「中」よりも１０％以上コルゲート１５内領域の面積が大きいものとし、「中」は「小」よりも１０％以上コルゲート１５内領域の面積が大きいものとし、「小」は予め定められた面積であるものとする。「小」のコルゲート１５内領域の面積は、例えば既述したように、Ｒ２＞０．７×Ｒ１、の関係を満たすことが望ましい（図２Ａ参照）。
【００４４】
複合体１０１では、一の超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積と、これに隣接する周辺の超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積とが互いに異なる。
例えば、コルゲート１５内領域の面積が「小」の超音波振動子１に隣接する周辺の超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積は何れも「大」又は「中」であり、「小」ではない。このように超音波振動子１を配置し、互いに隣接する超音波振動子１では異なる駆動電圧及び間隙にて駆動させることにより、隣接する超音波振動子１間のクロストークを抑制することができる。
【００４５】
図５に、他の例の複合体を示す。
図５に示す複合体１０２は、図４の複合体１０１に対して、コルゲート１５内領域の面積が「大」、「小（又は中でもよい）」の２種類の超音波振動子１により構成される。２次元の画像を得る場合、複合体１０２は、ｘ方向における超音波振動子１ごとにｙ方向の全ての超音波振動子１を振動させて超音波を送波する。すなわち、２次元の画像を得る場合であれば、ｘ方向においてコルゲート１５内領域の面積が「大」であるｙ方向の複数の超音波振動子１を一つの超音波振動子１とみなし、同様にｘ方向においてコルゲート１５内領域の面積が「小」であるｙ方向の複数の超音波振動子１を一つの超音波振動子１とみなすことができる。よって、ｘ方向において互いに隣接する超音波振動子１を異なる駆動電圧及び間隙にて駆動させることにより、ｘ方向において隣接する超音波振動子１間のクロストークを抑制することができる。
【００４６】
〔実験〕
表１に、実験条件及び実験結果を示す。
【表１】
【００４７】
実施例１は、本実施形態に係る構成である。すなわち、複合体１０１において隣接する超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積を１０％だけ異ならせた構成である。具体的には、複合体１０１において、「大」は「中」よりも１０％だけコルゲート１５内領域の面積が大きく、「中」は「小」よりも１０％だけコルゲート１５内領域の面積が大きい。
【００４８】
実施例２は、本実施形態に係る構成であり、実施例１に対し、複合体１０１において隣接する超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積を２０％だけ異ならせた構成である。具体的には、複合体１０１において、「大」は「中」よりも２０％だけコルゲート１５内領域の面積が大きく、「中」は「小」よりも２０％だけコルゲート１５内領域の面積が大きい。
【００４９】
比較例１は、実施例１及び２に対し、複合体１０１における超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積を全て同一とした構成である。
【００５０】
比較例２は、実施例１及び２に対し、複合体１０１において隣接する超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積を５％だけ異ならせた構成である。具体的には、複合体１０１において、「大」は「中」よりも５％だけコルゲート１５内領域の面積が大きく、「中」は「小」よりも５％だけコルゲート１５内領域の面積が大きい。
【００５１】
なお、本実験では、実施例１、２及び比較例１、２の何れの構成においても超音波振動子１の一音線の送信に用いる駆動振動子数は０．２ｍｍピッチの振動子５０個、アジマス方向の幾何焦点位置はいずれも３５ｍｍ、駆動波の周波数は８ＭＨｚ、送信の繰り返し周期は３ｋＨｚ、とした。
【００５２】
図６に、ファントムの簡略図を示す。
ファントムＰは、各深度に配置された複数のターゲットを備えて構成される。なお、ファントムＰには、Ｇａｍｍｅｘ社製のファントム（４０４ＧＳ−ＬＥ）を用いた。
本実験では、深度３５ｍｍに水平配置された５連のターゲットＴ１１〜Ｔ１５、及び深度６０ｍｍに配置された３連無エコーターゲットＴ２１〜Ｔ２３に対して超音波ビームの送受信を行った。なお、５連のターゲットＴ１１〜Ｔ１５は、水平上において２ｍｍ、１ｍｍ、０．５ｍｍ、０．２５ｍｍの間隔を空けて配置されており、３連無エコーターゲットは各々、４ｍｍ、２ｍｍ、１ｍｍ径の円形無エコー領域があるターゲットとなっている。
【００５３】
図７に、実施例１、２及び比較例１、２の超音波ビーム断面プロファイルを示す。
図７は、深度３５ｍｍの位置に音波が収束するよう各素子に時間遅延をかけて超音波ビームを送波した場合の３５ｍｍ位置における超音波ビーム断面プロファイルである。
縦軸は音響強度（ｄＢ）、横軸はターゲットＴ１の位置を中心としたファントムＰ内の距離（ｍｍ）を示す。超音波ビーム断面プロファイルは、ターゲットＴ１の位置を頂点としたメインローブを形成し、メインローブの両サイドにサイドローブを形成する。
Ａ１は、実施例１の構成の超音波診断装置により得られた超音波ビーム断面プロファイルである。
Ａ２は、実施例２の構成の超音波診断装置により得られた超音波ビーム断面プロファイルである。
Ａ３は、比較例１の構成の超音波診断装置により得られた超音波ビーム断面プロファイルである。
Ａ４は、比較例２の構成の超音波診断装置により得られた超音波ビーム断面プロファイルである。
【００５４】
図７によれば、Ａ１のメインローブの音響強度は高く半値幅は小さい。また、Ａ１及びＡ２のサイドローブの音響強度は低いことが確認できる。一方、Ａ３及びＡ４は、メインローブの音波強度は高いが半値幅は大きい。また、Ａ３及びＡ４はサイドローブの音響強度が高いことが確認できる。
メインローブの音響強度が高く半値幅が小さいほど分解能が良好であり、ターゲットＴ１を画像で把握し易い。また、サイドローブの音響強度が低いほど偽像が画像化されない。このことから、Ａ１又はＡ２の超音波ビームを受波できる実施例１又は実施例２の構成の超音波診断装置は高品位の画像取得に適しているといえる。
【００５５】
図８に、表１に示したファントム画像描出性に関する判断基準及び評価工程を示す。
ファントム画像描出性については、方位分解能のスコア及びアーチファクトのスコアを加算した総合スコアにより評価した。
【００５６】
方位分解能のスコアについては、ファントムＰ内の深度３５ｍｍに水平配置された５連のターゲットＴ１１〜Ｔ１５（図６参照）に向けて超音波ビームを送波し、得られた画像において分離描出されたターゲット数により判断した。
例えば、得られた画像において分離して描出されたターゲット数が５点の場合、分解能は良好と判断でき、スコアを３とした。一方、得られた画像において分離して描出されたターゲット数が２点以下の場合、分解能は悪く、スコアを０とした。
【００５７】
アーチファクトのスコアについては、ファントムＰ内の深度６０ｍｍに配置された３連無エコーターゲットＴ２１〜Ｔ２３（図６参照）に向けて超音波ビームを送波し、得られた画像により判断した。具体的には、無エコーターゲット周辺のバックグラウンド部の平均画像輝度を８０（８ｂｉｔ）としたとき、周辺散乱体による偽像により、本来輝度が低いはずの無エコー部分に相当する位置の輝度が上昇してしまう程度により判断した。径１ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍの何れのターゲット内においても輝度２０（８ｂｉｔ）以下の面積比が７０％以上であるときにスコア３、１ｍｍターゲットのみ輝度２０以下の面積比が７０％未満である場合にスコア２、１ｍｍおよび２ｍｍターゲットで輝度２０以下の面積比が７０％未満である場合にスコア１、何れのターゲットにおいても輝度２０以下の面積比が７０％未満の場合をスコア０とした。
【００５８】
ファントム画像描出性については、方位分解能のスコア及びアーチファクトのスコアを加算して、５点以上の場合を〇、４点の場合を〇△、３点の場合を△、２点の場合を△×、１点以下の場合を×と評価した。
ファントム画像描出性は、表１で示したように、実施例１、２の構成では〇であり、比較例１、２の構成では△であった。
【００５９】
以上のように、本実施形態によれば、複数の超音波振動子１が蜂の巣形状を構成するプローブにおいて、コルゲート１５内領域の面積を隣接する超音波振動子１同士で異なるように配置することにより、クロストークの低減を図ることができ、高品位の画像を得ることができる。
【００６０】
また、一の超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積と、これに隣接する周辺の超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積との差を１０％以上異ならせることで、クロストークを十分に低減することができる。
【００６１】
また、コルゲート１５をダイヤフラム１６の中心と同一の同心円状とすることで、良好な送信感度及び受信感度を得ることができる。
【００６２】
また、コルゲート１５内領域の面積の種類は、少なくとも２種類又は３種類とすることができる。２種類の場合とは、例えば２次元の画像を得る場合にｙ方向の複数の超音波振動子１を一つの超音波振動子１とみなし、ｘ方向においてコルゲート１５内領域の面積を「大」、「小（又は中）」、「大」、「小」、・・・とした場合である（図５参照）。また、３種類の場合とは、例えば３次元の画像を得る場合であって、例えばコルゲート１５内領域の面積が「小」の超音波振動子１の周辺に配置された超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積を「大」、「中」、「大」、・・・とした場合である（図４参照）。
【符号の説明】
【００６３】
１００ 超音波診断装置
１０ プローブ
１１ 基板
１２ 下部電極
１３ 空洞
１４ 上部電極
１５ コルゲート
１６ ダイヤフラム
１ 超音波振動子
２ 送受信部
２ａ 送波タイミング回路
３ 無線機
４ 昇圧回路
５ 第１の蓄電ユニット
６ 第２の蓄電ユニット
２０ 本体
２１ 制御部
２２ 無線機
２３ 診断情報生成部
２４ 表示部
ＡＣ 商用交流電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブ及び超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を応用した超音波振動子の開発が進められている。「ＭＥＭＳ技術」とは、半導体の製造工程に用いられる成膜、露光、エッチング等によるミクロンオーダの微細加工技術を利用して、微小部材を製造する技術をいう。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ＭＥＭＳ技術を応用した超音波振動子が開示されている。
超音波振動子の基本構造は、基板と、基板上に固定された下部電極と、下部電極上に設けられた空洞と、空洞上に設けられた上部電極と、上部電極を含むダイヤフラムとからなる。上部電極及び下部電極はコンデンサを形成し、コンデンサに直流電圧を印加すると、上部電極及び下部電極間に静電力が働く。直流電圧に重ねて交流電圧を印加すると、上部電極は振動し、上部電極を含むダイヤフラムも上部電極とともに振動する。このとき、超音波振動子から超音波が送波される。
特許文献１によれば、ダイヤフラムは空洞半径の７０％より外側にコルゲートを有して構成される。コルゲートを有することにより、ダイヤフラムは中心部の比較的広い領域で空洞ギャップを一定に保ったまま小さくすることができる。空洞ギャップを一定に保つことで、超音波振動子全体として大きな送信感度及び受信感度を得ることができる。また、空洞ギャプを小さくすることで、超音波振動子の駆動電圧を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−７４６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の超音波振動子を複数備えて構成される超音波探触子（以下、「プローブ」と記載する）では、一の超音波振動子が振動したときに隣接する超音波振動子が共振する、いわゆるクロストークが発生する場合がある。クロストークが発生すると、超音波ビームの形状が乱れてアーチファクトが発生し、高品位の画像を得ることができない。
【０００６】
本発明の課題は、クロストークを低減して高品位の画像を取得し得るプローブ及び超音波診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、基板と、該基板上に固定配置された下部電極と、該下部電極上に設けられた空洞と、該空洞上に設けられた上部電極と、該上部電極を含みコルゲートを有するダイヤフラムと、からなる超音波振動子が複数互いに隣接して配置されてなるプローブにおいて、
前記超音波振動子のそれぞれは、一の超音波振動子のコルゲート内領域の面積と、該一の超音波振動子に隣接する周辺の超音波振動子のコルゲート内領域の面積と、が互いに異なるようにして配置されたプローブが提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、基板と、該基板上に固定配置された下部電極と、該下部電極上に設けられた空洞と、該空洞上に設けられた上部電極と、該上部電極を含みコルゲートを有するダイヤフラムと、からなる超音波振動子が複数互いに隣接して配置されてなるプローブと、前記プローブに接続され、前記プローブを介して超音波を送波又は受波して超音波診断用の画像を生成し、生成された画像を表示する本体と、
を備えた超音波診断装置において、
前記超音波振動子のそれぞれは、一の超音波振動子のコルゲート内領域の面積と、該一の超音波振動子に隣接する周辺の超音波振動子のコルゲート内領域の面積と、が互いに異なるようにして配置された超音波診断装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＭＥＭＳ技術を応用した超音波振動子を複数備えたプローブにおいて、クロストークを低減し、高品位の画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】超音波診断装置の機能ブロック図である。
【図２Ａ】超音波振動子の概略断面図である。
【図２Ｂ】超音波振動子の概略断面図である。
【図２Ｃ】超音波振動子の概略断面図である。
【図３】超音波振動子の概略正面図である。
【図４】複数の超音波振動子からなる複合体の一部を示す図である。
【図５】他の例の複合体の一部を示す図である。
【図６】ファントムの簡略図である。
【図７】超音波ビーム断面プロファイルを示す図である。
【図８】ファントム画像描出性に関する判断基準及び評価工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施形態における超音波振動子、プローブ及び超音波診断装置について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態は本発明の一例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１２】
図１に、超音波診断装置１００の機能ブロック図を示す。
超音波診断装置１００は、プローブ１０及び本体２０により構成される。
【００１３】
プローブ１０は、複数の超音波振動子１、送受信部２、送波タイミング回路２ａ、無線機３、昇圧回路４、第１の蓄電ユニット５、第２の蓄電ユニット６を備えて構成される。
【００１４】
超音波振動子１は、送波タイミング回路２ａからの駆動信号に基づいて被写体に超音波を送波する。また、超音波振動子１は、送波した超音波が被写体で反射して戻ってきたエコー波を受波する。超音波振動子１は、受波したエコー波を電気信号に変換し、変換した電気信号（エコー信号）を送受信部２に出力する。
なお、超音波振動子１の詳細な構成及び動作については後述する（図２Ａ〜Ｃ等参照）。
【００１５】
送受信部２は、超音波振動子１を介して、超音波を送波又はエコー波を受波する。また、送受信部２は、送波タイミング回路２ａを備えて構成される。
【００１６】
送波タイミング回路２ａは、制御部２１から出力される制御信号を無線機３を介して入力し、入力した制御信号に基づいて、適切なタイミングにて超音波振動子１に駆動信号を出力する。駆動信号は、２値又は３値の矩形波であることが望ましい。
また、送波タイミング回路２ａは、超音波振動子１のうち、開口サイズに応じて必要な振動子に駆動信号を出力する。
送受信部２は、超音波振動子１からのエコー信号を入力し、入力したエコー信号を無線機３に出力する。
【００１７】
無線機３は、本体２０からの制御信号を無線通信により受信し、受信した制御信号を送受信部２に出力する。また、無線機３は、送受信部２からのエコー信号を入力し、入力したエコー信号を無線機２２に送信する。また、無線機３は、本体２０からの各種制御信号をプローブ１０の各部に出力する。
【００１８】
昇圧回路４は、第１の蓄電ユニット５から供給される電圧値を昇圧する回路である。昇圧回路４は、無線機３を介して入力される制御信号に基づいて、昇圧のＯＮ／ＯＦＦを行う。
【００１９】
第１の蓄電ユニット５は、非対称性電極構造のキャパシタにより構成され、プローブ１０の各部に電力を供給する。「非対称性電極構造のキャパシタ」とは、例えばリチウムイオンキャパシタである。
なお、図１において、電力の供給線は図示簡略のため省略している。
【００２０】
第２の蓄電ユニット６は、対称性電極構造のキャパシタ又は化学二次電池により構成され、第１の蓄電ユニット５の充電を行う。「対称性電極構造のキャパシタ」とは、例えば電気二重層キャパシタである。また、「化学二次電池」とは、例えばリチウムイオン電池である。
【００２１】
なお、上記説明した構成では、非対称性電極構造のキャパシタにリチウムイオンキャパシタを用いたがこれに限らず、正極を二酸化鉛、負極を多孔質カーボンとする非対称性電極構造のキャパシタを用いるとしてもよい。
また、第１の蓄電ユニット５はプローブ１０の各部に電力を供給するとしたがこれに限らず、第１の蓄電ユニット５は超音波振動子１に電力を供給し、第２の蓄電ユニット６は超音波振動子１以外のプローブ１０の各部に電力を供給する構成としてもよい。
【００２２】
本体２０は、制御部２１、無線機２２、診断情報生成部２３、表示部２４を備えて構成される。
【００２３】
制御部２１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を備えて構成される。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されている各種プログラムをＲＡＭに展開し、展開した各種プログラムとの協働により無線機２２、診断情報生成部２３及び表示部２４の動作を統括的に制御する。また、制御部２１は、無線機２２を介してプローブ１０に制御信号を送信し、プローブ１０の各部の動作を制御する。
【００２４】
無線機２２は、制御部２１からの制御信号を入力し、入力した制御信号をプローブ１０の無線機３に無線通信により送信する。
また、無線機２２は、送受信部２から出力されるエコー信号をプローブ１０の無線機３を介して入力し、入力したエコー信号を診断情報生成部２３に出力する。
【００２５】
診断情報生成部２３は、送受信部２から出力されるエコー信号を無線機２２を介して入力し、入力したエコー信号に基づいて診断情報を生成する。診断情報としては、例えばＢモード画像、カラードップラ画像、ドップラスペクトラム画像等がある。Ｂモード画像は、被写体の内部状態を表す。また、カラードップラ画像は、被写体の血流等の速度分布像を表す。また、ドップラスペクトラム画像は、ドップラ信号のスペクトラムを表す。
診断情報生成部２３は、生成した診断情報を表示部２４に出力する。
【００２６】
表示部２４は、ＬＣＤ又は有機ＥＬディスプレイ等を備えて構成される。表示部２４は、診断情報生成部２３からの診断情報を入力し、入力した診断情報を画面上に表示する。
【００２７】
電源ＡＣは、本体２０の各部に電力を供給する商用交流電源である。
【００２８】
なお、上記構成の他、本体２０は操作部、記憶部、印刷部等（図示省略）を備えて構成されるとしてもよい。
また、上記構成では、プローブ１０及び本体２０とが無線通信により信号のやり取りを行うこととしたがこれに限らず、プローブ１０及び本体２０とがプローブケーブルにて接続される構成としてもよい。この場合、プローブ１０は第１の蓄電ユニット５及び第２の蓄電ユニット６を備えずとも、商用交流電源ＡＣからの電力を取得し得る。
【００２９】
図２Ａ〜図２Ｃに、超音波振動子１の概略断面図を示す。
図２Ａ〜図２Ｃは何れも超音波振動子１の断面図であり、図２Ａは電圧が印加されていない状態、図２Ｂは直流電圧が印加された状態、図２Ｃは直流電圧に重ねて交流電圧が印加されて振動している状態、を示す図である。
【００３０】
図２Ａを例に挙げて、超音波振動子１の構成について説明する。
超音波振動子１は、基板１１、基板１１上に固定された下部電極１２、下部電極１２上に設けられた空洞１３、空洞１３上に設けられた上部電極１４、上部電極１４を含み、コルゲート１５を有するダイヤフラム１６を備えて構成される。ダイヤフラム１６は、上部電極１４やコルゲート１５の他、絶縁膜及びシリコン窒化膜を含む。
【００３１】
ダイヤフラム１６は、外周部にコルゲート１５を有し、コルゲート１５は、中心をダイヤフラム１６の中心と同一とする同心円の２つの凸形状からなる。なお、ここでは２つの凸形状としたがこれに限らず、１つ又は３つ以上の凸形状としてもよい。
【００３２】
コルゲート１５は、ダイヤフラム１６の中心から半径方向に一定の距離Ｒ２以上離れた場所に形成される。具体的には、距離Ｒ２は、空洞１３の半径Ｒ１に対し、Ｒ２＞０．７×Ｒ１、の関係を満たす。すなわち、コルゲート１５は、空洞１３の半径Ｒ１の７０％より外側に形成される。これにより、ダイヤフラム１６の面積の約５０％以上を有効利用することができる。なお、空洞１３の半径Ｒ１は、およそ３０ｎｍ〜８０ｎｍである。
【００３３】
図２Ａでは、電圧が印加されていない状態であるため、空洞ギャップｄはダイヤフラム１６の全範囲でほぼ同一であり、ダイヤフラム１６は基板１１とほぼ平行である。電圧が印加されていない初期状態の空洞ギャップｄは、およそ５０ｎｍ〜１００ｎｍである。
【００３４】
図２Ｂでは、下部電極１２と上部電極１４との間に直流電圧が印加されて下部電極１２及び上部電極１４に逆極性の電荷が誘起され、下部電極１２と上部電極１４との間に静電力が生じている。
【００３５】
下部電極１２及び上部電極１４により形成されるコンデンサに蓄えられる単位面積あたりの電荷量Ｑは、容量Ｃ、直流電圧Ｖｄｃ、誘電率ｅ、下部電極１２と上部電極１４との距離ｄ、を用いると下記式（１）を満たす。
Ｑ＝Ｃ×Ｖｄｃ＝（ｅ／ｄ）×Ｖｄｃ・・・（１）
【００３６】
図２Ｂに示すように、ダイヤフラム１６は静電力によって基板１１側に引き寄せられるが、コルゲート１５の角部１５aに応力が集中する。これにより、角部１５aを基点としたダイヤフラム１６外周部は大きく屈曲するが、中央部は比較的平行性を保持したまま基板１１側に引き寄せられる。ダイヤフラム１６の比較的大きな領域の中央部で空洞ギャップｄを一定に保つことができるため、下部電極１２及び上部電極１４に誘起される電荷の面積密度は均一となり、下部電極１２の電荷と上部電極１４の電荷との間に働く静電力も比較的一定となる。
【００３７】
図２Ｃでは、下部電極１２と上部電極１４との間に直流電圧が印加され、重ねて交流電圧が印加されたことによりダイヤフラム１６が振動している。
直流電圧Ｖｄｃに交流電圧（振幅±Ｖａｃ）が重ねて印加されると、交流電圧Ｖａｃにより下記式（２）に示す電荷ΔＱが周期的に下部電極１２及び上部電極１４に誘起される。
ΔＱ＝Ｃ×Ｖａｃ＝（ｅ／ｄ）×Ｖａｃ・・・（２）
【００３８】
電荷ΔＱにより、下部電極１２と上部電極１４との間で下記式（３）に示す静電力Ｆが
周期的に変動する。
Ｆ＝ｅ／ｄ2×Ｖｄｃ×Ｖａｃ・・・（３）
【００３９】
静電力Ｆによりダイヤフラム１６が振動し、超音波振動子１は超音波を送波する。
音圧は、下部電極１２と上部電極１４との間の距離が短いほど増大し、また、直流電圧Ｖｄｃ及び交流電圧Ｖａｃが大きいほど増大する。
送信感度及び受信感度も同様に、下部電極１２と上部電極１４との間の距離が短いほど増大し、また、直流電圧Ｖｄｃ及び交流電圧Ｖａｃが大きいほど増大する。
【００４０】
直流電圧によりダイヤフラム１６を基板１１側に引きつけない状態では、ダイヤフラム１６の振動の共振周波数は減少する。一方、直流電圧によりダイヤフラム１６を基板１１側に引きつけた状態では、コルゲート１５に内部応力が生じてダイヤフラム１６の振動の共振周波数は増大する。コルゲート１５及び空洞ギャップｄは、印加される直流電圧及び交流電圧の下で所望の空洞ギャップと共振周波数が得られるように設計される。ここでは、コルゲート１５の表面の凸部の幅を１μｍ、凸部の高さを１μｍとして設計した。
【００４１】
図３に、超音波振動子１の概略正面図を示す。
図３に示すように、超音波振動子１は、ダイヤフラム１６の中心と同一の同心円状のコルゲート１５を有する。また、超音波振動子１は、六角形の絶縁膜により区画される。なお、ここでは六角形としたがこれに限らず、四角形でも円形でもよい。
【００４２】
図４に、複数の超音波振動子１からなる複合体の一部を示す。
図４に示す複合体１０１は、図３に示した超音波振動子１の複合体であって、複数の超音波振動子１が互いに隣接して蜂の巣形状を構成する。
また、複合体１０１は、コルゲート１５内領域の面積が「大」、「中」、「小」の３種類の超音波振動子１により構成される。
【００４３】
ここで、「大」は「中」よりも１０％以上コルゲート１５内領域の面積が大きいものとし、「中」は「小」よりも１０％以上コルゲート１５内領域の面積が大きいものとし、「小」は予め定められた面積であるものとする。「小」のコルゲート１５内領域の面積は、例えば既述したように、Ｒ２＞０．７×Ｒ１、の関係を満たすことが望ましい（図２Ａ参照）。
【００４４】
複合体１０１では、一の超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積と、これに隣接する周辺の超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積とが互いに異なる。
例えば、コルゲート１５内領域の面積が「小」の超音波振動子１に隣接する周辺の超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積は何れも「大」又は「中」であり、「小」ではない。このように超音波振動子１を配置し、互いに隣接する超音波振動子１では異なる駆動電圧及び間隙にて駆動させることにより、隣接する超音波振動子１間のクロストークを抑制することができる。
【００４５】
図５に、他の例の複合体を示す。
図５に示す複合体１０２は、図４の複合体１０１に対して、コルゲート１５内領域の面積が「大」、「小（又は中でもよい）」の２種類の超音波振動子１により構成される。２次元の画像を得る場合、複合体１０２は、ｘ方向における超音波振動子１ごとにｙ方向の全ての超音波振動子１を振動させて超音波を送波する。すなわち、２次元の画像を得る場合であれば、ｘ方向においてコルゲート１５内領域の面積が「大」であるｙ方向の複数の超音波振動子１を一つの超音波振動子１とみなし、同様にｘ方向においてコルゲート１５内領域の面積が「小」であるｙ方向の複数の超音波振動子１を一つの超音波振動子１とみなすことができる。よって、ｘ方向において互いに隣接する超音波振動子１を異なる駆動電圧及び間隙にて駆動させることにより、ｘ方向において隣接する超音波振動子１間のクロストークを抑制することができる。
【００４６】
〔実験〕
表１に、実験条件及び実験結果を示す。
【表１】
【００４７】
実施例１は、本実施形態に係る構成である。すなわち、複合体１０１において隣接する超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積を１０％だけ異ならせた構成である。具体的には、複合体１０１において、「大」は「中」よりも１０％だけコルゲート１５内領域の面積が大きく、「中」は「小」よりも１０％だけコルゲート１５内領域の面積が大きい。
【００４８】
実施例２は、本実施形態に係る構成であり、実施例１に対し、複合体１０１において隣接する超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積を２０％だけ異ならせた構成である。具体的には、複合体１０１において、「大」は「中」よりも２０％だけコルゲート１５内領域の面積が大きく、「中」は「小」よりも２０％だけコルゲート１５内領域の面積が大きい。
【００４９】
比較例１は、実施例１及び２に対し、複合体１０１における超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積を全て同一とした構成である。
【００５０】
比較例２は、実施例１及び２に対し、複合体１０１において隣接する超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積を５％だけ異ならせた構成である。具体的には、複合体１０１において、「大」は「中」よりも５％だけコルゲート１５内領域の面積が大きく、「中」は「小」よりも５％だけコルゲート１５内領域の面積が大きい。
【００５１】
なお、本実験では、実施例１、２及び比較例１、２の何れの構成においても超音波振動子１の一音線の送信に用いる駆動振動子数は０．２ｍｍピッチの振動子５０個、アジマス方向の幾何焦点位置はいずれも３５ｍｍ、駆動波の周波数は８ＭＨｚ、送信の繰り返し周期は３ｋＨｚ、とした。
【００５２】
図６に、ファントムの簡略図を示す。
ファントムＰは、各深度に配置された複数のターゲットを備えて構成される。なお、ファントムＰには、Ｇａｍｍｅｘ社製のファントム（４０４ＧＳ−ＬＥ）を用いた。
本実験では、深度３５ｍｍに水平配置された５連のターゲットＴ１１〜Ｔ１５、及び深度６０ｍｍに配置された３連無エコーターゲットＴ２１〜Ｔ２３に対して超音波ビームの送受信を行った。なお、５連のターゲットＴ１１〜Ｔ１５は、水平上において２ｍｍ、１ｍｍ、０．５ｍｍ、０．２５ｍｍの間隔を空けて配置されており、３連無エコーターゲットは各々、４ｍｍ、２ｍｍ、１ｍｍ径の円形無エコー領域があるターゲットとなっている。
【００５３】
図７に、実施例１、２及び比較例１、２の超音波ビーム断面プロファイルを示す。
図７は、深度３５ｍｍの位置に音波が収束するよう各素子に時間遅延をかけて超音波ビームを送波した場合の３５ｍｍ位置における超音波ビーム断面プロファイルである。
縦軸は音響強度（ｄＢ）、横軸はターゲットＴ１の位置を中心としたファントムＰ内の距離（ｍｍ）を示す。超音波ビーム断面プロファイルは、ターゲットＴ１の位置を頂点としたメインローブを形成し、メインローブの両サイドにサイドローブを形成する。
Ａ１は、実施例１の構成の超音波診断装置により得られた超音波ビーム断面プロファイルである。
Ａ２は、実施例２の構成の超音波診断装置により得られた超音波ビーム断面プロファイルである。
Ａ３は、比較例１の構成の超音波診断装置により得られた超音波ビーム断面プロファイルである。
Ａ４は、比較例２の構成の超音波診断装置により得られた超音波ビーム断面プロファイルである。
【００５４】
図７によれば、Ａ１のメインローブの音響強度は高く半値幅は小さい。また、Ａ１及びＡ２のサイドローブの音響強度は低いことが確認できる。一方、Ａ３及びＡ４は、メインローブの音波強度は高いが半値幅は大きい。また、Ａ３及びＡ４はサイドローブの音響強度が高いことが確認できる。
メインローブの音響強度が高く半値幅が小さいほど分解能が良好であり、ターゲットＴ１を画像で把握し易い。また、サイドローブの音響強度が低いほど偽像が画像化されない。このことから、Ａ１又はＡ２の超音波ビームを受波できる実施例１又は実施例２の構成の超音波診断装置は高品位の画像取得に適しているといえる。
【００５５】
図８に、表１に示したファントム画像描出性に関する判断基準及び評価工程を示す。
ファントム画像描出性については、方位分解能のスコア及びアーチファクトのスコアを加算した総合スコアにより評価した。
【００５６】
方位分解能のスコアについては、ファントムＰ内の深度３５ｍｍに水平配置された５連のターゲットＴ１１〜Ｔ１５（図６参照）に向けて超音波ビームを送波し、得られた画像において分離描出されたターゲット数により判断した。
例えば、得られた画像において分離して描出されたターゲット数が５点の場合、分解能は良好と判断でき、スコアを３とした。一方、得られた画像において分離して描出されたターゲット数が２点以下の場合、分解能は悪く、スコアを０とした。
【００５７】
アーチファクトのスコアについては、ファントムＰ内の深度６０ｍｍに配置された３連無エコーターゲットＴ２１〜Ｔ２３（図６参照）に向けて超音波ビームを送波し、得られた画像により判断した。具体的には、無エコーターゲット周辺のバックグラウンド部の平均画像輝度を８０（８ｂｉｔ）としたとき、周辺散乱体による偽像により、本来輝度が低いはずの無エコー部分に相当する位置の輝度が上昇してしまう程度により判断した。径１ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍの何れのターゲット内においても輝度２０（８ｂｉｔ）以下の面積比が７０％以上であるときにスコア３、１ｍｍターゲットのみ輝度２０以下の面積比が７０％未満である場合にスコア２、１ｍｍおよび２ｍｍターゲットで輝度２０以下の面積比が７０％未満である場合にスコア１、何れのターゲットにおいても輝度２０以下の面積比が７０％未満の場合をスコア０とした。
【００５８】
ファントム画像描出性については、方位分解能のスコア及びアーチファクトのスコアを加算して、５点以上の場合を〇、４点の場合を〇△、３点の場合を△、２点の場合を△×、１点以下の場合を×と評価した。
ファントム画像描出性は、表１で示したように、実施例１、２の構成では〇であり、比較例１、２の構成では△であった。
【００５９】
以上のように、本実施形態によれば、複数の超音波振動子１が蜂の巣形状を構成するプローブにおいて、コルゲート１５内領域の面積を隣接する超音波振動子１同士で異なるように配置することにより、クロストークの低減を図ることができ、高品位の画像を得ることができる。
【００６０】
また、一の超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積と、これに隣接する周辺の超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積との差を１０％以上異ならせることで、クロストークを十分に低減することができる。
【００６１】
また、コルゲート１５をダイヤフラム１６の中心と同一の同心円状とすることで、良好な送信感度及び受信感度を得ることができる。
【００６２】
また、コルゲート１５内領域の面積の種類は、少なくとも２種類又は３種類とすることができる。２種類の場合とは、例えば２次元の画像を得る場合にｙ方向の複数の超音波振動子１を一つの超音波振動子１とみなし、ｘ方向においてコルゲート１５内領域の面積を「大」、「小（又は中）」、「大」、「小」、・・・とした場合である（図５参照）。また、３種類の場合とは、例えば３次元の画像を得る場合であって、例えばコルゲート１５内領域の面積が「小」の超音波振動子１の周辺に配置された超音波振動子１のコルゲート１５内領域の面積を「大」、「中」、「大」、・・・とした場合である（図４参照）。
【符号の説明】
【００６３】
１００ 超音波診断装置
１０ プローブ
１１ 基板
１２ 下部電極
１３ 空洞
１４ 上部電極
１５ コルゲート
１６ ダイヤフラム
１ 超音波振動子
２ 送受信部
２ａ 送波タイミング回路
３ 無線機
４ 昇圧回路
５ 第１の蓄電ユニット
６ 第２の蓄電ユニット
２０ 本体
２１ 制御部
２２ 無線機
２３ 診断情報生成部
２４ 表示部
ＡＣ 商用交流電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に固定配置された下部電極と、該下部電極上に設けられた空洞と、該空洞上に設けられた上部電極と、該上部電極を含みコルゲートを有するダイヤフラムと、からなる超音波振動子が複数互いに隣接して配置されてなるプローブにおいて、
前記超音波振動子のそれぞれは、一の超音波振動子のコルゲート内領域の面積と、該一の超音波振動子に隣接する周辺の超音波振動子のコルゲート内領域の面積と、が互いに異なるようにして配置されたプローブ。
【請求項２】
前記超音波振動子のそれぞれは、前記一の超音波振動子のコルゲート内領域の面積と、該一の超音波振動子に隣接する周辺の超音波振動子のコルゲート内領域の面積と、の差が１０％以上異なるようにして配置された請求項１に記載のプローブ。
【請求項３】
前記コルゲートの輪郭は、前記ダイヤフラムの中心と同一の同心円状である請求項１又は２に記載のプローブ。
【請求項４】
前記コルゲート内領域の面積の種類は、２種類又は３種類である請求項１〜３の何れか一項に記載のプローブ。
【請求項５】
基板と、該基板上に固定配置された下部電極と、該下部電極上に設けられた空洞と、該空洞上に設けられた上部電極と、該上部電極を含みコルゲートを有するダイヤフラムと、からなる超音波振動子が複数互いに隣接して配置されてなるプローブと、前記プローブに接続され、前記プローブを介して超音波を送波又は受波して超音波診断用の画像を生成し、生成された画像を表示する本体と、を備えた超音波診断装置において、
前記超音波振動子のそれぞれは、一の超音波振動子のコルゲート内領域の面積と、該一の超音波振動子に隣接する周辺の超音波振動子のコルゲート内領域の面積と、が互いに異なるようにして配置された超音波診断装置。
【請求項１】
基板と、該基板上に固定配置された下部電極と、該下部電極上に設けられた空洞と、該空洞上に設けられた上部電極と、該上部電極を含みコルゲートを有するダイヤフラムと、からなる超音波振動子が複数互いに隣接して配置されてなるプローブにおいて、
前記超音波振動子のそれぞれは、一の超音波振動子のコルゲート内領域の面積と、該一の超音波振動子に隣接する周辺の超音波振動子のコルゲート内領域の面積と、が互いに異なるようにして配置されたプローブ。
【請求項２】
前記超音波振動子のそれぞれは、前記一の超音波振動子のコルゲート内領域の面積と、該一の超音波振動子に隣接する周辺の超音波振動子のコルゲート内領域の面積と、の差が１０％以上異なるようにして配置された請求項１に記載のプローブ。
【請求項３】
前記コルゲートの輪郭は、前記ダイヤフラムの中心と同一の同心円状である請求項１又は２に記載のプローブ。
【請求項４】
前記コルゲート内領域の面積の種類は、２種類又は３種類である請求項１〜３の何れか一項に記載のプローブ。
【請求項５】
基板と、該基板上に固定配置された下部電極と、該下部電極上に設けられた空洞と、該空洞上に設けられた上部電極と、該上部電極を含みコルゲートを有するダイヤフラムと、からなる超音波振動子が複数互いに隣接して配置されてなるプローブと、前記プローブに接続され、前記プローブを介して超音波を送波又は受波して超音波診断用の画像を生成し、生成された画像を表示する本体と、を備えた超音波診断装置において、
前記超音波振動子のそれぞれは、一の超音波振動子のコルゲート内領域の面積と、該一の超音波振動子に隣接する周辺の超音波振動子のコルゲート内領域の面積と、が互いに異なるようにして配置された超音波診断装置。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−４９２６（Ｐ２０１２−４９２６Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３９００１（Ｐ２０１０−１３９００１）
【出願日】平成２２年６月１８日（２０１０．６．１８）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１８日（２０１０．６．１８）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
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