(57)【要約】超音波トランスデューサー用の、拡張された帯域幅及び／又は抑制されたスプリウスモードを有する超音波エネルギーを送信する装置を開示する。一つの実施例において、超音波画像化システムは、超音波信号を発生するシステムシャシーと、複数のスタックを有しそのそれぞれが圧電層間に挿入された一つ以上の中間電極から構成されている複数のスタックを有するシステムシャシーに接続されたトランスデューサーアッセンブリーと、を有している。このアッセンブリーは、各スタックの第１端部上に配置された第１電極をさらに有し、第２電極は、反対側の第２端部に上に配置され、第１電極及び第２電極は、超音波画像化システムのシステムシャシーに接続され、中間電極は、第１電極又は第２電極に接続される。
2005519737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のトランスデューサースタックのトランスデューサーアレイであって、前記トランスデューサースタックの一つは、
複数の圧電層；並びに
前記圧電層のうちの２つの層間に配置された第１信号電極、第２信号電極及び中間電極を有する、前記圧電層に接続された複数の電極；
を有し、
前記中間電極は、前記の信号電極の一つに接続されている
ことを特徴とする、トランスデューサーアレイ。
【請求項２】
前記の各スタックの前記第１電極、前記第２電極及び前記中間電極は、金属箔で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のトランスデューサーアレイ。
【請求項３】
前記の各スタックの前記第１電極、前記第２電極及び前記中間電極は、前記圧電要素上に電着された導電性層で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のトランスデューサーアレイ。
【請求項４】
前記中間層は、第１圧電層の厚みにより、前記第１信号電極から分離されており；
前記中間層は、第２圧電層の厚みにより前記第２信号電極から分離されており；且つ
前記の第１及び第２の厚みは、実質的に同一である
ことを特徴とする請求項１に記載のトランスデューサーアレイ。
【請求項５】
前記中間電極は、第１圧電層の厚みにより、前記第１信号電極から分離されており；
前記中間電極は、第２圧電層の厚みにより前記第２信号電極から分離されており；且つ
前記の第１及び第２の厚みは、同一ではない
ことを特徴とする請求項１に記載のトランスデューサーアレイ。
【請求項６】
前記中間電極は、切り替えられない電気接続により、前記の信号電極の一つに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のトランスデューサーアレイ。
【請求項７】
複数のトランスデューサースタックのトランスデューサーアレイであって、前記トランスデューサースタックの一つは：
複数の圧電層；並びに
前記圧電層のうちの２つの層間に配置された第１信号電極、第２信号電極及び中間電極を有する、前記圧電層に接続された複数の電極；
を有し、
前記の信号電極の一つは、電気的に開口している
ことを特徴とするトランスデューサーアレイ。
【請求項８】
前記中間電極は、参照ポテンシャルに接続されていることを特徴とする請求項１又は７に記載のトランスデューサーアレイ。
【請求項９】
前記中間電極は、交流信号ソースに接続されていることを特徴とする請求項１又は７に記載のトランスデューサーアレイ。
【請求項１０】
複数のトランスデューサースタックのトランスデューサーアレイであって、前記トランスデューサースタックの一つは、
複数の圧電層；並びに
第１信号電極、第２信号電極、前記の信号電極間に配置され且つ前記圧電層の２つの層間に配置された第１中間電極及び前記の信号電極間に配置され且つ前記圧電層の２つの層間配置された第２中間電極を有する、前記圧電層に接続された複数の電極；
を有する、トランスデューサーアレイ。
【請求項１１】
前記第１中間電極は、前記の信号電極の一つに接続されていることを特徴とする請求項１０に記載のトランスデューサーアレイ。
【請求項１２】
前記第２中間電極は、前記の信号電極の他の一つに接続されていることを特徴とする請求項１１に記載のトランスデューサーアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、身体内部に関連する診断情報を提供する、超音波トランスデューサーを用いた超音波画像化システムに係り、さらに特に、促進されたバンド幅及び／又はより低いスプリウスバイブレーションモード（ｓｐｕｒｉｏｕｓ  ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  ｍｏｄｅ）を有する超音波エネルギーを送信する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断画像化システムは、超音波画像化及び測定を実行するのに広く用いられている。例えば、心臓医、放射医及び産科医は、心臓、種々の以上臓器又は胎児発育などを検討するのに超音波画像化システムを用いる。医療画像は、患者の皮膚に対してトランスデューサーアッセンブリーを配置し、皮膚を介して患者の身体内部へと超音波エネルギーを送信すべく、トランスデューサーアッセンブリー内部に配置された一つ以上の圧電要素を作動することによりこれらのシステムから取得される。反応時、超音波エコーは、身体の内部構造から反射され、戻る音響エコーは、トランスデューサーアッセンブリー内の圧電要素により電気信号へと変換される。
【０００３】
図１は、典型的な診断用超音波画像化システム１の等角図である。診断用超音波画像化システム１は、画像化される身体の部分に接して配置されるべく適合される超音波トランスデューサーアッセンブリー１０を有している。超音波トランスデューサーアッセンブリー１０は、ケーブル４によりシステムシャシー３へと接続されている。システムシャシー３は、超音波にて経時的に変化する信号を生成可能な信号ソース（図示せず）をさらに有しているとともに、視覚画像を生成すべく超音波トランスデューサーアッセンブリー１０により受信した音響エネルギーを処理可能なプロセッサー（図示せず）などの他の電子装置を有している。カート５上に取り付けられたシステムシャシー３は、キーボード６を含み、これにより、データがシステムシャシー３に含まれるプロセッサーへと入力されてもよい。視野スクリーン８有するディスプレイモニター７は、システムシャシーにより生成された視覚画像を観察すべく、システムシャシー３の上部表面上に配置される。
【０００４】
図２は、詳細に超音波トランスデューサーアッセンブリー１０について述べるのに使用する超音波トランスデューサーアッセンブリー１０の部分斜視図である。超音波トランスデューサーアッセンブリー１０は、要素１１の反復線形アレイを形成すべく方位角方向１に延びる複数の圧電要素１１を有する。代替的に、より多くの圧電要素１１の単一の列は、方位角方向１及び上方向２の両方に延びる圧電要素１１の方形アレイを形成すべく存在していてもよい。いずれかの場合において、超音波トランスデューサーアッセンブリー１０は、各圧電要素１１の底部表面に接続される複数の第１電極１２及び圧電要素１１のぞれぞれの上部表面の反対側に接続される複数の第２電極１３を有する。第１電極１２及び第２電極１３は、範囲方向３において患者の身体へと超音波トランスデューサーアッセンブリー１０から外部へと伝播する超音波を生成するように経時的に変化する信号を生成する（図１に示した）超音波システムに接続される。超音波システムにより生成される経時的に変化する信号は、フレックス回路１４を介して第１電極１２へと接続されてもよいが、他の接続手段が用いられてもよい。また、第２電極１３は、フレックス回路１４と同様の構造を有するフレックス回路１５により超音波システムへと接続されてもよい。患者の身体の内部構造から反射された超音波は、圧電要素１１により受信され、患者の内部構造の視覚画像を生成すべくさらに処理されるように、フレックス回路１４及びフレックス回路１５を介して超音波システムへと送信されてもよい。超音波トランスデューサーアッセンブリー１０において複数の異なる圧電要素１１を使用することは、超音波トランスデューサーアッセンブリー１０から送信されたトランスデューサーが患者の身体内部の選択された位置において集束されるネットの超音波を生成するように組み合わされてもよいように、各圧電要素１１が選択的に制御され励起されることを可能とする。同様の様式において、超音波トランスデューサーアッセンブリー１０における圧電要素１１のそれぞれにより受信された反射された超音波は、患者の身体における選択された位置からの反射波により占められるネットの出力信号を生成すべく選択的に遅延され合計（ｓｕｍｍｅｄ）されてもよい。
【０００５】
さらに図２を参照すると、超音波トランスデューサーアッセンブリー１０は、圧電要素１１の底部表面から伝播された音響信号を実質的に減衰すべく第１電極１２の下部に配置される音響バッキング部材１６をさらに有する。音響バッキング部材１６は、圧電要素１１並びに第１電極１２及び第２電極１３への比較的強固な支持体をも提供する相対的に高い音響減衰を有する材料で一般的に構成される。超音波トランスデューサーアッセンブリー１０は、圧電要素１１が患者の身体の音響特性により近接して適合することを可能にすべく第２電極１３上に一般的に配置される一つ以上のインピーダンス適合層１７を任意に有してもよい。
【０００６】
超音波診断画像化に存在する一つの現象は、患者の身体を構成する流動体及び組織は、超音波エネルギーに曝露した際、有意な非線形的な音響反応を有する点である。結果として、基本的な送信周波数に調波的に関連された一つ以上の周波数における身体内部にて調波反射がしばしば発生される。この現象の一つの公知の適用において、促進された非線形音響反応を生成すべく、選択された組織又は患者の血流へと種々の造影剤を導入してもよい。この促進された反応は、患者の身体において興味ある選択された領域が、他の周囲の組織からさらに強調され且つ区別されることを可能とする。
【０００７】
さらに図２を参照すると、超音波トランスデューサーアッセンブリー１０は、基本送信周波数にほぼ中心化された周波数の範囲を含む所定の帯域幅内部にて制御されることが可能なように一般的に構成される。結果として、超音波トランスデューサーアッセンブリー１０は、基本周波数に近接した周波数において良好に感度を示すが、一般に、上記の帯域幅の端部近傍の周波数にはそれほど感受的ではない。興味ある調波反射は、トランスデューサーの帯域幅の端部近傍においてしばしば生じ、これら周波数に対する超音波トランスデューサーアッセンブリー１０の感度は、しばしば実質的に減弱される。この問題は、所望反射波が小さい規模（ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）の場合に特に重大である。例えば、上述の造影剤は、血管内部の血流に関連する診断情報を生成すべく、例えば、血管などの比較的小型の身体部分に導入されてもよい。画像化される領域が比較的小型であるので、検出に関して、相対的に微弱な調波反射のみが超音波トランスデューサーアッセンブリー１０に戻される。従って、先行技術の超音波トランスデューサーアッセンブリー１０にて取得可能なよりも高い感度にて、超音波の送信及び反射された超音波の検出を可能とするトランスデューサーアッセンブリーを有することが望ましい。
【０００８】
上述の帯域幅の問題を解決する試みにおいて、先行技術は、トランスデューサーの周波数反応を拡張する２つの一般的な手法を述べている。一つの手法は、より広い単一のパスバンド又は二重のパスバンドの周波数反応のため、多重的適合及びバッキング層を含む受動層のデザインを最適化することである。この手法を用いるトランスデューサーは、一般的に、送信モードと同様に受信モードに関して同様の周波数反応を有し、この超音波システムは、送信波形を変更し、受信フィルターを変更し或いは両方を行うことにより、所望の周波数反応を選択するのに使用される。実用的なトランスデューサーにおいて、構築されてもよい複数の受動層は、非常に限定的である。従って、この手法は、感度などのその他の特性パラメーターを補完することなく、限定された帯域幅の向上のみを達成可能である。二番目の手法は、活性層のデザインを最適化することであって、多くの場合、圧電材料で構築される。活性層最適化に対する努力は、一般に２つのカテゴリーに分類される。１番目のカテゴリーは、上方向に沿って可変な厚みを有する圧電層材料を調製することであって、これにより、トランスデューサー要素の周波数反応を拡張する。この観念は、以下の刊行物（例えば、非特許文献１参照）及び特許文献（例えば、Ｈａｎａｆｙらによる特許文献１）に述べられている。活性層デザインに関する二番目のカテゴリーは、活性トランスデューサー材料の多重層を有するトランスデューサー要素を構築することであり、且つ、各層の極性又は各層に適用された信号を制御するスイッチ回路を使用することであって、これにより、送受信中、トランスデューサー要素の異なる周波数反応を発生する。例えば、特許文献２（Ｇｕｒｕｒａｊａ）は、２以上の電わい（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ）層からなるトランスデューサースタックを提案している。各層にバイアス電圧を選択的に適用することにより、このトランスデューサーは、一つの共鳴周波数において送信すべく且つ他の共鳴周波数を受信すべく選択されてもよい。特許文献３（Ｏｓｓｍａｎｎ）及び特許文献４（Ｈｏｓｓａｃｋ）もまた、２つの圧電層からなるトランスデューサースタックを提案している。送受信モード中、異なる周波数反応が生成可能なように、スイッチ回路が各トランスデューサー要素に取り付けられている。この手法の欠点は、各トランスデューサー要素に関連付けられた追加の制御電子回路を必要とすることであって、トランスデューサーアッセンブリーの複雑性を付与してしまうことになる。
【特許文献１】米国特許第５，４１５，１７５号明細書
【特許文献２】米国特許第５，４１０，２０５号明細書
【特許文献３】米国特許第５，８２５，１１７号明細書
【特許文献４】米国特許第５，９５７，８５１号明細書
【非特許文献１】”Ｄｕａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ  ｆｏｒ  ｍｅｄｉｃａｌ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”、Ｍ．Ｓ．Ｓ．Ｂｏｌｏｒｆｏｒｏｓｈ、ＳＰＩＥ、１７３３巻、（１９９２）、１３１頁以下
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、超音波の帯域幅を増加し及び／又はスプリウスバイブレーションモードを抑制する装置及び方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一面において、超音波画像化システムは、超音波信号を生成するシステムシャシーと、複数のスタックを有しそれぞれが複数の圧電要素からなり複数の中間電極が圧電要素間に挿入された上記システムシャシーに接続されたトランスデューサー要素とを有する。このアッセンブリーは、さらに、各スタックの第１端部上に配置された第１電極を有し、第２電極は、反対の第２端部上に配置された、第１、第２及び中間電極は、超音波システムのシステムシャシーに接続される。本発明の図示された一つの実施例において、トランスデューサー要素は、非適合又はバッキング材料の多重層からなり、少なくとも一つの層材料は、活性材料である。スイッチ回路又はコントロール回路は必要ない。各層の厚み及び信号及びグラウンドパスの接続方法に依存して、このスタックは、基本的及び調波反応の両方を生成するのに使用されてもよく、或いは、所望しないスプリウスモードを抑制するのに使用されてもよく、あるいは、これら両方に用いられてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、一般的に、超音波トランスデューサーの帯域幅を増加し及び／又はバイブレーションのスプリウスモードを低下するための装置及び方法に関する。本発明の特定の実施例に関する特定の詳細の多くは、以下に既述及び図３乃至１０に開示されており、かかる実施例の全体的な理解を提供している。しかしながら、当業者が理解するであろう事柄は、本発明は、以下の記述に述べられている複数の詳細を用いずに実施されてもよいということである。さらに、以下の既述において理解されることは、種々の実施例に関連する図面は、種々の特定又は相対的な物理的寸法を使用することとして意図されてはおらず、且つ、示されている場合、種々の実施例に関する特定又は相対的な寸法は、請求項に他の状態にて表現されていない限り、限定して考慮されるべきではない、ということである。
【００１２】
図３は、本発明の一つの実施例によるトランスデューサーアッセンブリー２０に関する部分等角図である。トランスデューサーアッセンブリー２０は、音響バッキング部材１６上に複数の要素スタック２９を有する。以下の既述において明確にする目的のため、トランスデューサーアッセンブリー２０の単一要素スタック２９について詳細に述べる。しかしながら、トランスデューサーアッセンブリー２０は、既述したように、種々の線形又は方形アレイに配置されてもよい複数の要素スタック２９を有してもよい。さらに、かかる要素スタック２９の配置は、要素スタック２９の平面の構成であってもよいし、例えば、要素スタック２９のアーチ状又は半球状など他の形状であってもよい。要素スタック２９は、要素スタック２９の体部表面上に配置された第１電極２３を有し、音響バッキング部材１６に接している。第１電極２３はスタックに信号接続を構築し、フレックス回路２７を介して超音波システム（図示せず）にさらに接続され、第１電極２３を超音波システムに接続するための他の代替手段を用いてもよい。第２電極２５は、要素スタック２９に信号接続を構築するように要素スタック２９の反対側の上部表面上に配置され、フレックスカップリング２８を介して超音波システムにさらに接続されていてもよく、第２電極２５を超音波システムに接続する他の代替手段を用いてもよい。中間電極２２は、第１電極２３と中間電極２２との間に延びる第１層２１を規定するように、第１電極２３と第２電極２５との間に挿入される。中間電極２２はまた、第２電極２５と中間電極２２との間に延びる第２層２４をも規定する。中間電極２２は、第１層２１及び第２層２４への電気接続を形成し、追加のフレックス回路２６を介して超音波システムにさらに接続されてもよく、中間電極２２を超音波に接続するための他の代替手段を用いてもよい。第１層２１及び第２層２４は、鉛チタン酸（ＰＴ）、鉛ジルコネートチタン酸（ＰＺＴ）又はその他の適切で代替的な圧電材料などの圧電材料で構成されてもよい。第２層は、極性化されていない圧電材料又は実質的に等価な音響伝播特性を有する材料であってもよい。第１電極２３、第２電極２５及び中間電極２２は、導電材料で構成されてもよく、例えば、第１層２１及び第２層２４の表面上に接着して配置された金箔層であってもよい。代替的に、第１電極２３、第２電極２５及び中間電極２２は、第１層２１及び第２層２４の表面上に電着されていてもよい。トランスデューサーアッセンブリー２０は、患者の身体の音響インピーダンスに対して要素スタック２９の音響インピーダンスを適合するように、第２電極２５上配置された一つ以上のインピーダンス適合層１７を任意で有してもよい。
【００１３】
図４を参照すると、トランスデューサーアッセンブリー２０に関する部分断面図を示し、さらに詳細に要素スタック２９を述べるのに使用する。図示されているように、要素スタック２９は、厚みｔ１の第１層２１及び厚みｔ２の第２層２４を有する。厚みｔ１及びｔ２は、要素スタック２９内部の種々の異なる位置における中間電極２２に対する位置に連続して可変であってもよい。第１電極２３は、位置２１０において超音波システムからの経時的に変化する励起信号に接続されてもよく、第２電極２５及び中間電極２２は、それぞれ位置２００及び位置２０５において、超音波のグラウンドポテンシャル又は種々のその他のポテンシャルに共に接続されてもよい。第２層が極性化されていない圧電層又は実質的に同等の音響伝播特性を有する材料である場合、第２電極２５は、超音波システム又はグラウンドポテンシャルから分離されたままであってもよい。種々の場合、要素スタック２９の周波数反応特性は、絶対的な意味合いにおいて、種々の周波数にて励起された際要素スタック２９により発生される算出されたインピーダンスの規模を検討することにより評価されてもよい。このインピーダンスの規模は、要素スタック２９が共鳴状態に到達する際、種々の周波数における絶対的なインピーダンスに関するその値を前もって減少する。
【００１４】
図５は、トランスデューサーアッセンブリー２０の要素スタック２９に関する周波数反応特性を示すグラフであって、約０．５４ｍｍの組み合わされた厚み（ｔ１＋ｔ２）及び約０．２７ｍｍの幅を有する実施例に関する数値計算に基づいている。第１層の厚みｔ１は、要素スタック２９の組み合わされた厚みの約６０％である。比較すると、図５はまた、要素スタック２９と実質的に同様な要素スタックに関する算出されたインピーダンスの規模をも示し、要素スタック内に配置された中間電極２２を有さない。両方の配置に関して、基本周波数は、約２．８ＭＨｚである。図５に示すように、中間電極２２を追加することは、要素スタック２９が第２調波周波数において共鳴することを可能としており、約４．５ＭＨｚを発生すると共に、その他の横モード及びより高い周波数を発生する。逆に、中間電極を有さないスタックに関する算出されたインピーダンスの規模を特に参照すると、第２オーダーの調波共鳴が存在していないことが分かる。
【００１５】
図６を参照すると、既述した要素スタック２９の算出された信号反応帯域幅特性を示す。再び述べると、比較を目的として、図６は、要素スタック２９と実質的に同様な要素スタックに関する算出された帯域幅をも示し、要素スタック内に配置された中間電極を有さない。図６を参照すると、中間電極２２が、要素スタック２９の帯域幅を実質的に増加していることが観察され、有意な信号減衰を伴うことなくより高い周波数を含む帯域幅エンベロープの伸張により証明されている。さらに述べると、上述したように、要素スタック２９に関する第２の調波周波数は、約４．５ＭＨｚにて発生する。図６は、中間電極２２を有する要素スタック２９の感度がこの第２調波周波数にて実質的に促進されていることを示す。特に、図６を参照すると、中間電極を有さない実質的に同様のスタックに関する算出された信号反応帯域幅は、第２調波周波数における要素スタック２９から得られる信号反応よりも低い約１７ｄＢの信号反応を示す。
【００１６】
従って、上述の実施例は、常套的なデザインの比較可能なトランスデューサーと比較して、実質的に増加された帯域幅を有する超音波トランスデューサーを有利に提供する。特に、上述の実施例により達成可能な増加された帯域幅は、トランスデューサーに、第２又はそれ以上のオーダーの調波周波数においてトランスデューサーを励起する戻り音波に対して向上された感度を取得させることを可能にしている。
【００１７】
図７は、本発明の他の実施例によるトランスデューサーアッセンブリー３０に関する部分等角図である。トランスデューサーアッセンブリー３０は、音響バッキング部材１６上に配置された複数の要素スタック３６を有する。再び記するが、以下の既述において明確にする目的で、トランスデューサーアッセンブリー３０の単一の要素スタック３６について詳細に述べる。要素スタック３６は、音響バッキング部材１６に接する要素スタック３６の底部表面上に配置された第１電極２３を有する。第１電極２３は、要素スタック３６の信号接続を構築しており、フレックス回路２７を介して超音波システム（図示せず）に接続されてもよい。第２電極２５は、要素スタック３６の反対側の上部表面上に配置される。第２電極２５は、同様に、要素スタック３６の信号接続を構築しており、フレックスカップリング２８を介して、超音波システムに接続されてもよい。第１中間電極３１は、第１電極２３と第１中間電極３１との間に延びる第１層２１を規定すべく第１電極２３と第２電極２５との間に挿入される。第２中間電極３２は、同様に、第１電極２３と第２電極２５との間に挿入され、第１中間電極３１と第２中間電極３２との間に延びる第２層２４を規定し、さらに、第２中間電極３２から第２電極２５へと延びる第３層３３を規定する。第１中間電極３１は、第１層２１及び第２層２４に電気的に接続され、第１電極２３にさらに接続されてもよく、且つ、要素スタック３６又はその他の接続を介して超音波にさらに接続されてもよい。同様の様式にて、第２中間電極３２は、第２層２４及び第３層３３に電気接続を構築し、第２電極２５に接続されてもよく、且つ、フレックス回路３４又はその他の接続により超音波システムに接続されてもよい。上述の実施例のように、第１層２１、第２層２４及び第３層３３は、例えば、鉛チタン酸（ＰＴ）、鉛ジルコネートチタン酸（ＰＺＴ）又はその他の代替的な材料など、種々の適切な圧電材料で構成されてもよい。さらに、第１層及び第３層は、極性化されていない圧電材料又は実質的に等価な音響伝播特性を有する材料であってもよい。
【００１８】
図８を参照すると、トランスデューサーアッセンブリー３０の部分断面図を示し、要素スタック３６を詳細に述べるのに用いる。要素スタック３６は、第１層２１、第２層２４及び第３層３３を有し、それぞれ、ｔ１、ｔ２及びｔ３なる厚みを有してもよい。第１、第２及び第３層の厚みは、要素スタック３６内の種々の異なる位置において、第２中間電極３２及び第１中間電極３１を配置することにより連続的に変化されてもよい。先行技術の実施例に示すように、第１電極２３は、位置２１０において、超音波システムに由来する経時的に変化する励起信号に接続されてもよく、第２電極２５及び第２中間電極３２は、それぞれ、及び位置３００において、超音波システムのグラウンドポテンシャル又は種々のその他のポテンシャルに共に接続されてもよい。第１中間電極３１は、その後、第１電極とともに、位置３１０において、超音波システムに由来する励起信号に接続されてもよい。代替的に、第２電極２５及び第２中間電極３２は、共に経時的に変化する上述の励起信号に共に接続されてもよい一方で、第１電極２３及び第１中間電極３１は、超音波システムのグラウンドポテンシャル又は種々のその他のポテンシャルに、共に接続されてもよい。第３の代替例として、第１電極２３及び第２電極２５は、第１及び第３層が極性化されていない圧電材料又は等価な材料である場合、超音波又はグラウンドポテンシャルに非接続状態であってもよい。種々の場合、要素スタック３６の周波数反応特性は、絶対的な意味合いにおいて、種々の周波数において励起された際要素スタック３６により発生される算出されたインピーダンスの規模を検討することにより再度評価されてもよい。このインピーダンスの規模は、要素スタック３６が共鳴状態に到達した種々の周波数において絶対的なインピーダンスに関する値を前もって減少させるであろう。
【００１９】
図９は、要素スタック３６の周波数反応特性を示すグラフであって、約０．５４ｍｍの組み合わされた厚み（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）を有し且つ約０．２７ｍｍの幅を有する実施例に関する数値算出に基づいている。この実施例において、第１層の厚みｔ１及び第３層の厚みｔ３は、同一であって、互いに、要素スタック３６の組み合わされた厚みの約１１％である。要素スタック３６が励起されると、第１中間電極３１及び第２中間電極３２を追加することは、要素スタックが基本周波数において共鳴することを可能にしつつ、より高い他の周波数において共鳴を抑制する。例えば、図５の破線と比較すると、通常約１２ＭＨｚに存在する第３の調波周波数に対応する共鳴は、約６ＭＨｚにおいて発生する横モードに加えて、抑制される。
【００２０】
図１０を参照すると、本発明のさらに他の実施例による要素スタック３６に関する算出された周波数反応特性を示すグラフである。この実施例において、図７の要素スタック３６は、約０．５４の組み合わされた厚み（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）及び約０．２７ｍｍの幅を有する。第１層の厚みｔ１は、組み合わされた厚みの約１１％であり、第３層の厚みｔ３は、組み合わされた厚みの約３９％である。要素スタック３６が励起されると、約４．５ＭＨｚにおける第２調波周波数に対応する共鳴が発生され、これは、図５の実線と同様である。しかしながら、図５の反応特性とは異なり、約６ＭＨｚにおける横モード共鳴は抑制される。従って、第２中間電極３２及び第１中間電極３１の位置が要素スタック３６内部で変更されると、要素スタックに関する周波数反応特性は、より高いオーダーの調波周波数を励起するように、或いは所望しない横モード又はより高いオーダーのモードを抑制するように、変化されてもよい。
【００２１】
従って、上述の実施例は、トランスデューサー内部の種々の位置に中間電極を配置することにより、超音波トランスデューサーの周波数反応特性を制御されることを可能とする。従って、この実施例は、望まない共鳴状態を有利に抑制されることを可能とし、クリーナー出力信号を取得する。
【００２２】
本発明の上述した実施例は、排他的ではなく或いは、開示した特定の形態に本発明を限定することを意図するものではない。本発明の特定の実施例及び例は、図示の目的にて上述したが、種々の等価な改変は、当業者が明らかな技術内で認識するであろう本発明の範囲内において可能である。さらに、上述した種々の実施例は、さらなる実施例を提供すべく、組み合わされてもよい。したがって、本発明は、開示の内容に限定されず、本発明の範囲は、以下の請求項により完全に規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】先行技術による超音波診断画像化システムの等角図である。
【図２】先行技術によるトランスデューサーアッセンブリーの部分等角図である。
【図３】本発明の実施例によるトランスデューサーアッセンブリーの部分等角図である。
【図４】本発明の実施例によるトランスデューサーアッセンブリーの部分断面平面図である。
【図５】本発明の実施例によるトランスデューサーアッセンブリーに関する周波数反応帯域幅特性を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例によるトランスデューサーアッセンブリーに関する信号反応帯域幅特性を示すグラフである。
【図７】本発明の他の実施例によるトランスデューサーアッセンブリーに関する部分等角図である。
【図８】本発明の他の実施例によるトランスデューサーアッセンブリーに関する部分断面平面図である。
【図９】本発明の他の実施例によるトランスデューサーアッセンブリーに関する周波数反応特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の他の実施例によるトランスデューサーアッセンブリーに関する周波数反応特性を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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