(57)【要約】【課題】本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、制御情報を伝送する制御線数を減少させると共に、これら制御線に制御情報を出力する制御手段の構成の簡単化とを図ることができる超音波画像診断装置を提供する。【解決手段】マトリクス状に配列された複数の超音波振動子と、これら振動子を励振駆動して超音波ビームを送波させるための電気信号を出力する一方、振動子で受波した超音波エコー波が変換された電気信号が入力可能な送受信手段と、この送受信手段と上記各振動子との接続を切り換える切替手段と、この切替手段の切替を制御する制御情報を記憶するＭＯＳＦＥＴ２と、この制御情報をこのＭＯＳＦＥＴ２に与えて記憶させる一方、この記憶された制御情報を上記切替手段に与えるスイッチングコントローラ３と、を具備している。これら振動子、送受信手段、切替手段、ＭＯＳＦＥＴ２およびスイッチングコントローラ３を、プローブヘッド内に配設している。【選択図】  図１
2005304692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配列された複数の超音波振動子と、
これら振動子を励振駆動して超音波ビームを送波させるための電気信号を出力する一方、振動子で受波した超音波エコー波が変換された電気信号が入力可能な送受信手段と、
この送受信手段と上記各振動子との接続を切り換える切替手段と、
この切替手段の切替を制御する制御情報を記憶する記憶手段と、
この制御情報をこの記憶手段に与えて記憶させる一方、この記憶された制御情報を上記切替手段に与える制御手段とを具備し、
上記振動子、送受信手段、切替手段、記憶手段および制御手段を、プローブヘッド内に配設していることを特徴とする超音波画像診断装置。
【請求項２】
上記切替手段は、上記送受信手段と上記振動子とを電気的に接続する接続路に、開閉可能に介在されたスイッチング素子であり、
上記制御情報がこのスイッチング素子をオンオフ制御する切替信号であることを特徴とする請求項１記載の超音波画像診断装置。
【請求項３】
上記振動子は、半導体基板上に形成されて電界の変化により振動して超音波を送波する一方、超音波エコー波の受波により振動して電界の変化として検出するダイアフラム構造の薄膜よりなる超音波振動子であることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波画像診断装置。
【請求項４】
上記記憶手段は、上記切替手段毎に配設された記憶素子としてフローティングゲートを有するＭＯＳ型トランジスタを有し、このフローティングゲートのチャージを上記制御手段により制御することにより上記制御情報を記憶させるように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波画像診断装置。
【請求項５】
上記記憶手段は、強誘電体材料を記憶素子として備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の超音波画像診断装置。
【請求項６】
上記記憶手段は、磁気抵抗素子を記憶素子として備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波画像診断装置。
【請求項７】
上記制御手段は、その制御情報信号を伝送するＸ，Ｙ制御線を介して上記各記憶手段に接続され、
これらＸ，Ｙ制御線は、上記振動子のマトリクス配列および各振動子に対応させてＸ方向とＹ方向とにそれぞれ配線され、これらＸ，Ｙ制御線には、各振動子に対応させて上記記憶手段を接続していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の超音波画像診断装置。
【請求項８】
上記複数の振動子の超音波送波面と超音波送波面の反対面に、上記各振動子に電気的にそれぞれ接続される第１の接点群を形成した振動子部と、
少なくとも上記切替手段と記憶手段とを一体に形成した半導体基板と、上記振動子部の第１の接点群に接触して電気的に接続される一方、上記切替手段に電気的に接続される第２の接点群を形成し、この接点群を介して制御信号及び超音波送受信号を伝送するための基盤部と、
を具備していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の超音波画像診断装置。
【請求項９】
上記切替基板部は、上記半導体基板に、切替手段である切替回路と、記憶手段である記憶回路とを集積回路として一体に形成してなることを特徴とする請求項９記載の超音波画像診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の超音波振動子（振動子）をマトリクス状に配列してなる二次元アレイをプローブヘッド（ハンドル）内に配設した超音波画像診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の超音波画像診断装置は、プローブヘッド内に、被検体に超音波を送波する一方、エコー波を受波して電気信号に変換する二次元アレイの複数の振動子を配設し、これら各振動子毎に、各々適量の遅延を与え、超音波の位相を制御することにより、三次元的に超音波ビームを送受信し、被検体の任意断面の断層や三次元のボリュームを超音波画像診断装置本体のモニタに表示させるように構成されている。
【０００３】
しかし、この種の二次元（２Ｄ）アレイでは、複数の振動子をマトリクス状に配列することにより二次元に構成されているので、これら振動子数は、例えば横６４行、縦６４列（６４×６４）の二次元アレイでは、振動子数、すなわちチャンネル数が４０９６（６４×６４＝４０９６）の多数になる。
【０００４】
したがって、この多数の振動子の各々に、送受信回路を接続することは、送受信回路数が多数となり回路規模も膨大となるので、実用的ではない。
【０００５】
そこで、従来より、その解決策の一つとして、駆動する振動子を間引いて送受信用の信号を引き出して使用するスパースアレイが提案されている。
【０００６】
しかし、これは全振動子を駆動しないために受信感度の低下が避けられない。また、振動子を単に間引いて駆動するために超音波ビームのサイドローブが大きくなり、表示画質が劣化するという課題がある。
【０００７】
この課題を解決する方法としては、サブアレイ方式（例えば特許文献１参照）がある。この方式は全振動子を複数のグループに分け、各グループ内で駆動する振動子を切り換えたり、微小遅延を与えたりし、駆動するグループを順次変更することによりほぼ全グループの振動数を順次駆動する方式である。
【０００８】
これにより、受信感度の向上と、サイドローブの低減による表示画質の向上と、を共に図ることができる。
【特許文献１】特開平５−１４６４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような従来のサブアレイ方式では、グループ分けしたサブアレイ振動子を駆動するための切替スイッチが少なくとも最低限、切替素子数必要であり、その切替スイッチを制御するスイッチ制御回路もその数だけ必要となり、回路規模や消費電力が増大するという課題がある。
【００１０】
例えば振動子数が上記のように６４行６４列の二次元アレイでは、この４０９６（６４×６４＝４０９６）個の振動子を個々に選択して切り換えるためには、４０９６個の切替スイッチが必要となる。
【００１１】
また、これら切替スイッチはそのＯＮ／ＯＦＦ動作を制御する制御情報、すなわち切替情報が必要であるので、この切替スイッチを制御するための制御信号の数と、この制御信号を伝送する制御線の本数も４０９６個（４０９６本）必要となる。
【００１２】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、制御情報を伝送する制御線数を減少させると共に、これら制御線に制御情報を出力する制御手段の構成の簡単化とを図ることができる超音波画像診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、各切替スイッチ毎に、接続情報等の制御情報を所定時間保持する記憶手段を設けることにより、各振動子毎に制御情報を与えることなく、切替等の制御を行なうものであり、次のように構成される。
【００１４】
請求項１に係る発明は、マトリクス状に配列された複数の超音波振動子と、これら振動子を励振駆動して超音波ビームを送波させるための電気信号を出力する一方、振動子で受波した超音波エコー波が変換された電気信号が入力可能な送受信手段と、この送受信手段と上記各振動子との接続を切り換える切替手段と、この切替手段の切替を制御する制御情報を記憶する記憶手段と、この制御情報をこの記憶手段に与えて記憶させる一方、この記憶された制御情報を上記切替手段に与える制御手段と、を具備し、上記振動子、送受信手段、切替手段、記憶手段および制御手段を、プローブヘッド内に配設していることを特徴とする超音波画像診断装置である。
【００１５】
請求項２に係る発明は、上記切替手段は、上記送受信手段と上記振動子とを電気的に接続する接続路に、開閉可能に介在されたスイッチング素子であり、上記制御情報がこのスイッチング素子をオンオフ制御する切替信号であることを特徴とする請求項１記載の超音波画像診断装置である。
【００１６】
請求項３に係る発明は、上記振動子は、半導体基板上に形成されて電界の変化により振動して超音波を送波する一方、超音波エコー波の受波により振動して電界の変化として検出するダイアフラム構造の薄膜よりなる超音波振動子であることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波画像診断装置である。
【００１７】
請求項４に係る発明は、上記記憶手段は、上記切替手段毎に配設された記憶素子としてフローティングゲートを有するＭＯＳ型トランジスタを有し、このフローティングゲートのチャージを上記制御手段により制御することにより上記制御情報を記憶させるように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波画像診断装置である。
【００１８】
請求項５に係る発明は、上記記憶手段は、強誘電体材料を記憶素子として備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の超音波画像診断装置である。
【００１９】
請求項６に係る発明は、上記記憶手段は、磁気抵抗素子を記憶素子として備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波画像診断装置である。
【００２０】
請求項７に係る発明は、上記制御手段は、その制御情報信号を伝送するＸ，Ｙ制御線を介して上記各記憶手段に接続され、これらＸ，Ｙ制御線は、上記振動子のマトリクス配列および各振動子に対応させてＸ方向とＹ方向とにそれぞれ配線され、これらＸ，Ｙ制御線には、各振動子に対応させて上記記憶手段を接続していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の超音波画像診断装置である。
【００２１】
請求項８に係る発明は、上記複数の振動子の超音波送波面と超音波送波面の反対面に、上記各振動子に電気的にそれぞれ接続される第１の接点群を形成した振動子部と、少なくとも上記切替手段と記憶手段とを一体に形成した半導体基板と、上記振動子部の第１の接点群に接触して電気的に接続される一方、上記切替手段に電気的に接続される第２の接点群を形成し、この接点群を介して制御信号及び超音波送受信号を伝送するための基盤部と、を具備していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の超音波画像診断装置である。
【００２２】
請求項９に係る発明は、上記切替基板部は、上記半導体基板に、切替手段である切替回路と、記憶手段である記憶回路とを集積回路として一体に形成してなることを特徴とする請求項９記載の超音波画像診断装置である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、切替スイッチ等の切替手段毎に、その切替動作を制御する制御情報を記憶する記憶手段を設けているので、この記憶手段に予め制御情報を記憶させておき、振動子の駆動時に、その制御情報を記憶手段から読み出して切替手段を制御することができる。
【００２４】
したがって、切替手段と制御手段とを制御線により１対１で接続する必要がなく、振動子の位置を特定し得る本数、すなわち、振動子のＸ，Ｙ方向の行数と列数の合計数、例えば振動子数が６４行６４列であれば、１２８本（６４＋６４）と、クロック線１本の合計数に減少させることができる。従来の制御線の本数が振動子の数と同数（例えば４０９６本）であることと比較すれば、この制御本数の減少効果は大きい。
【００２５】
また、このために、制御線に接続される送受信手段（回路）の構成の簡単化も図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、これら添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【００２７】
（実施形態１）
図１は本発明の一実施形態に係る超音波画像診断装置１の記憶素子の一例であるＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）群２と、制御手段の一例であるスイッチングコントローラ３との接続を主に示す電子回路図である。
【００２８】
図２はこの超音波画像診断装置１に係る送受信手段の送受信部４と、サブアレイ方式での１グループ分のスイッチング回路群５、同振動子（超音波振動子）群６との接続の一列を示す電子回路図である。
【００２９】
振動子群６は、例えばＰＺＴ等の圧電素子等からなり、所要の電気信号を受けて超音波を出力する一方、超音波エコー波を受波して電気信号のエコー信号に変換する振動子６ａを、Ｘ方向に複数列（例えば６４列）配列し、Ｙ方向に複数行（例えば６４行）配列してマトリクス状（６４×６４）に配列することにより構成されている。
【００３０】
図２ではサブアレイ方式により例えば２５個の振動子６ａにより１グループを構成した場合の当該１グループを一部省略して示しており、図中（ｎｎ，数字）は各サブアレイ内での配列位置を示している。また、図１中Ｖｅｅはカレントミラー回路７に給電されるバイアス電圧であるが、接地してもよい。
【００３１】
これら各振動子６ａは、スイッチング回路群５の各スイッチング素子５ａに電気的にそれぞれ接続され、これら各スイッチング素子５ａは、例えばトランジスタからなり、その入力側に、送受信部４の出力端とＭＯＳＦＥＴ２の出力端子８とを接続している。
【００３２】
送受信部４は振動子６ａを励振駆動して超音波を送波させるための超音波送信用電気信号を出力する一方、振動子６ａで受波された超音波エコー波が電気信号に変換されたエコー信号を受けてこれを増幅するものである。
【００３３】
ＭＯＳＦＥＴ２は、各振動子６ａ毎、すなわち、各スイッチング素子５ａ毎に設けられ、各スイッチング素子５ａを介して各振動子６ａに接続されている。図１に示すように各ＭＯＳＦＥＴ２は、フローティングゲート２ａを、Ｘ，Ｙ制御線ｘ，ｙの一方、例えばｘに接続し、ソース２ｃをカレントミラー回路７を介して電源線である読出線ｗに接続している。
【００３４】
読出線ｗは、その途中のカレントミラー回路７の下流側にて、スイッチ切替信号ＳＷを出力する出力端子８を設けている。
【００３５】
ＭＯＳＦＥＴ２はフローティングゲート２ａを具備しており、電源を遮断しても、その入力状態を所定時間保持する書込み、消去可能のフラッシュメモリのメモリセルに応用されているトランジスタ構造である。
【００３６】
図３はこのフローティングゲート２ａを具備したＭＯＳＦＥＴ２の記憶動作を示すグラフであり、横軸にフローティングゲート２ａの印加電圧を、縦軸にドレイン電流Ｉｄを示し、曲線ａはメモリ書込み時の特性曲線を、曲線ｂはメモリ消去時の特性曲線を、曲線ｃはフローティングゲート２ａに負の電圧を印加したときのメモリ消去時の特性曲線をそれぞれ示している。
【００３７】
すなわち、ＭＯＳＦＥＴ２は、そのフローティングゲート２ａに、例えば１０Ｖ程度の高電圧を印加すると、酸化膜のエネルギ障壁を超えてソース２ｃ側からフローティングゲート２ａに電子が流れ込み、メモリセルの閾値が高くなる。また、ソース２ｃ側に例えば１０Ｖ程度の高電圧を加えると、フローティングゲート２ａからソース２ｂ側に電子が引き抜かれ、閾値が低下する動作をする。
【００３８】
このために、フローティングゲート２ａに例えば１０Ｖのパルス電圧を加え、ドレイン２ｂに５Ｖのパルス電圧とを加え、これら両電圧が印加された後のタイミングで読出線ｗに例えば電源電圧Ｖｃｃを印加すると、ＭＯＳＦＥＴ２がＯＮ状態となり、スイッチ切替信号ＳＷが出力端子８から出力されて、図２で示す所要のスイッチング素子５ａに与えられ、これをＯＮ動作させ、送受信部４を振動子６ａに選択的に接続させるようになっている。
【００３９】
Ｘ，Ｙ制御線ｘ，ｙは、振動子群６のマトリクス配列と各振動子６ａとにそれぞれ対応して、Ｘ，Ｙ方向に所定のピッチで配線されている。したがって、振動子群６が６４行６４列であれば、Ｘ，Ｙ制御線ｘ，ｙも振動子群６に対応して６４行，６４列に配線されている。したがって、Ｘ，Ｙ制御線ｘ，ｙは１２８本（６４＋６４＝１２８）必要となる。
【００４０】
しかし、これらＸ，Ｙ制御線ｘ，ｙ同士の非接触の各立体交差部Ｃの箇数は振動子６ａの総数４０９６（６４×６４＝４０９６）と同数であり、各振動子６ａの総数に対応している。
【００４１】
そこで、図１に示すように、これら各立体交差部Ｃの近傍において、Ｘ，Ｙ制御線ｘ，ｙの一方、例えばＸ制御線ｘに、各ＭＯＳＦＥＴ２のフローティングゲート２ａを接続すると共に、他方のＹ制御線ｙに、各ＭＯＳＦＥＴ２のドレイン２ｂを接続し、ソース２ｃにカレントミラー回路７を介して電源線を読出線ｗとして電気的に接続している。すなわち、各ＭＯＳＦＥＴ２は各振動子６ａ毎に、各振動子６ａの駆動を制御する制御情報を電源未供電時でも保持（記憶）する機能を有する。
【００４２】
図１に示すように、これらＸ，Ｙ制御線ｘ，ｙの入力端には、制御回路の一例であるスイッチングコントローラ９の出力端が接続される。このスイッチングコントローラ９は駆動しようとする振動子６ａのＭＯＳＦＥＴ２に、Ｘ，Ｙ方向で特定された所要番号のＸ，Ｙ制御線ｘ，ｙを介してスイッチング素子５ａをオンさせる切替（ＯＮ）情報を、シリアルで選択的に与え、この切替情報を電源未給電時に所定時間保持（記憶）させる。
【００４３】
スイッチングコントローラ９は、サブアレイ方式により振動子群６の中で順次励振駆動する振動子６ａのパターンをデータテーブル等として保存し、その駆動パターンに従って切替制御情報をクロックパルスのタイミングに従ってＸ，Ｙ制御線ｘ，ｙにシリアルで出力するものである。また、この制御情報の設定は、スイッチング素子５ａによる切替が送受信部４から送信信号を与えるタイミングの前に終了させ、振動子６ａによる超音波エコー受波後、次の超音波送信信号の送信までのブランキング期間中に、毎回選択した部分が切り換えられるタイミングで切替信号がＭＯＳＦＥＴ２に与えられ、しかも、このとき、前回の接続情報と同じ場合には、切替をスキップさせるように構成されている。これにより、不要な切替情報を送信する必要が無くなるので、切替情報の設定時間を短縮できる。
【００４４】
したがって、スイッチングコントローラ９からその駆動パターンに従って切替信号がクロックパルスに従ってＸ，Ｙ制御線ｘ，ｙにシリアルで出力され、ＭＯＳＦＥＴ２に与えられる。
【００４５】
このために、Ｘ，Ｙ制御線ｘ，ｙを介してフローティングゲート２ａとドレイン２ｂに共に入力されたＭＯＳＦＥＴ２のみに切替制御情報（スイッチＯＮ信号）が保持され、記憶される。すなわち、Ｘ，Ｙ制御線ｘ，ｙによりＸ座標とＹ座標とにより位置が特定された各振動子６ａに対応するＭＯＳＦＥＴ２のみに、切替信号が記憶される。
【００４６】
次に、スイッチングコントローラ９から読出線ｗを介して例えば１０Ｖの電源電圧が読出信号としてＭＯＳＦＥＴ２のソース２ｃ側に与えられると、これまでに記憶されていた切替（ＯＮ）信号が出力端子８から出力される。
【００４７】
図２に示すようにこの切替ＯＮ信号ＳＷはサブアレイの所要のグループの所要のスイッチング素子５ａに与えられ、このスイッチング素子５ａをＯＮさせる。
【００４８】
このために、ＯＮしたスイッチング素子５ａを介して送受信部４から励振駆動用の電気信号が振動子６ａに与えられる。これにより、振動子６ａが励振起動されて所要周波数の超音波が出力され、図示しない被検体に送波される。
【００４９】
この後、被検体の所要部位で反射された超音波エコー波は振動子６ａにより受波されて電気信号に変換され、送受信部４で増幅される。
【００５０】
そして、この超音波画像診断装置１によれば、各スイッチング素子５ａ毎に記憶素子であるＭＯＳＦＥＴ２を設け、各スイッチング素子５ａに与えられる切替信号を各ＭＯＳＦＥＴ２により記憶させるので、Ｘ，Ｙ制御線ｘ，ｙの本数を大幅に減少させることができる。
【００５１】
すなわち、振動子６ａの総数が例えば６４行６４列で４０９６個（６４×６４＝４０９６）である場合は、Ｘ，Ｙ制御線ｘ，ｙの総本数が１２８本（６４＋６４）と１本のクロック線でよく、従来例の４０９６本に比して大幅に低減することができる。
【００５２】
これにより、Ｘ，Ｙ制御線ｘ，ｙの配線作業の効率向上と誤配線の低減とを共に図ることができる。
【００５３】
また、このために、Ｘ，Ｙ制御線ｘ，ｙにスイッチ切替情報を出力するスイッチングコントローラ９の構成の簡単化も図ることができる。
【００５４】
（実施形態２）
図４〜図６は上記超音波画像診断装置１の実施形態２に係るプローブヘッド１０の構成部材の平面図、斜視図、一部省略縦断面図である。
【００５５】
図５に示すようにこのプローブヘッド１０は、図示しないプローブヘッドケーシング内に、振動子部１１、切替基板部１２、コネクタ基板部１３および複数のアンプ基板部１４を配設している。
【００５６】
図６にも示すように振動子部１１は、上記マトリクス状に配列された振動子群６の超音波送波面である図中上面上に、音響整合層１１ａを張り合わせる一方、その背面である振動子群６の図中下面にバッキング材１１ｂを張り合わせて、これらを一体に結合している。バッキング材１１ｂの図中下底面には、各振動子６ａに各々１対１で電気的に接続された第１の接点である第１バンプ群１１ｃを突設している。
【００５７】
図４にも示すように切替基板部１２には半導体基板の一例である矩形平板状のシリコン基板１２ａに、上記スイッチング素子５ａと、ＭＯＳＦＥＴ２およびカレントミラー回路７を含む図１で示す記憶回路と、Ｘ，Ｙ制御線ｘ，ｙとを集積回路として一体に形成している。
【００５８】
また、切替基板部１２はシリコン基板１２ａの図中上面上において、上記第１バンプ群１１ｃに対応する位置かつ同数の、第２の接点群である第２バンプ群１２ｂを突設している。これら第２接点群１２ｂは各スイッチング素子５ａにそれぞれ電気的に接続されている。
【００５９】
このシリコン基板１２ａの図６中下底面には、このシリコン基板部１２ａよりも若干大きい矩形平板よりなるエポシ樹脂製等の電極基板１２ｃを同心状かつ各コーナ部を一致させて張り合わせて一体に結合している。この電極基板１２ｃの図中下底面には、Ｘ，Ｙ制御線ｘ，ｙとクロック線と同数の第３の接点群に対応する第３バンプ群１２ｄを突設している。
【００６０】
これら第３のバンプ群１２ｄは、エポキシ樹脂製の電極基板部１２ｃの図示しないスルーホールおよびボンディングワイヤ群１２ｅを介して各Ｘ，Ｙ制御線ｘ，ｙとクロック線の一端に電気的に接続されている。
【００６１】
図４に示すように、ボンディングワイヤ群１２ｅはシリコン基板部１２ａと電極基板部１２ｃの両外縁部同士間を跨がるように形成される。これはシリコン基板１２ａの背面に、直接第３バンプ群１２ｄを製造し難いためである。
【００６２】
図６に示すようにコネクタ基板部１３はエポキシ樹脂製等の矩形平板状の基板１３ａの図６中上面上に、第３バンプ群１２ｄに対応する位置にて、これと同数の電極群１３ｂが形成され、その基板１３ａの裏面側には電極群１３ｂと同数の基板１３ａの裏面側には電極群１３ｂと同数のコネクタ群１３ｃが植設されている。これら各コネクタ群３と電極群１３ｂは基板１３ａの板厚方向に貫通するように形成された図示しないスルーホールにより電気的に接続されている。
【００６３】
上記第１バンプ群１１ｃおよび第２バンプ群１２同士と、第３バンプ群１２ｄおよび電極群１３ｂ同士は、図６に示すように振動子部１１、切替基板部１２、コネクタ基板部１３を順次重ね合わせることにより、着脱自在に電気的に接続される。
【００６４】
アンプ基板部１４は、図５に示すように起立された複数の基板１４ａ，１４ａ，…の上端部に、コネクタ基板部１３の各コネクタ１３ｃに機械的かつ電気的に着脱自在に接続される図示しない接続端部を形成する一方、これら接続端部に電気的に接続される図示しない増幅回路を形成している。これら増幅回路は各振動子６で受信したエコー信号を増幅するものである。
【００６５】
したがって、このプローブヘッド１０によれば、そのプローブヘッドケーシング内に、振動子部１１、切替基板部１２、コネクタ基板部１３およびアンプ基板部１４を、これら相互に電気的に接触可能に重ねて収容しているので、プローブヘッド１０の小型化と組立効率の向上とを共に図ることができる。
【００６６】
また、上述したようにＸ，Ｙ制御線ｘ，ｙの総数を大幅に減少することができるので、これらＸ，Ｙ制御線ｘ，ｙに接続されるコネクタ基板部１３のコネクタ１３ｃの本数もＸ，Ｙ制御線ｘ，ｙの本数と同数に減少させることができる。
【００６７】
このために、コネクタ基板部１３の製造ないし組立効率を向上させることができる。また、アンプ基板部１４に形成された増幅回路により、振動子６で受波されて電気信号に変換されたエコー信号を増幅するので、エコー信号の受信感度を向上させることができると共に、後段の増幅回路を省略することができる。
【００６８】
（実施形態３）
図７は本発明の実施形態３に係る記憶素子として上記ＭＯＳＦＥＴ２に代えて強誘電体キャパシタ１５と選択トランジスタ１６を使用した記憶回路１７の一例を示している。
【００６９】
図８はこの強誘電体キャパシタ１５の分極（Ｐ）−電圧（Ｖ）特性のヒステリシスループを示している。なお、図８中ＢＬはビット線、ＰＬはプレート線、Ｖｃｃは電源電圧、Ｖｃは抗電圧、Ｐｒは残留分極をそれぞれ示す。この強誘電体キャパシタ１５は、その一対の電極１５ａ，１５ｂ間に、高電圧を加えることで電気分極がなされ、また逆極性の高電圧を加えることにより逆方向の電気分極がなされる。このために、この２つの分岐極の状態で図８のＣ，Ｄ点に示すように「１」，「０」の情報を記憶することができる。
【００７０】
そこで、この記憶回路１７では、選択トランジスタ１６の２入力端に、Ｘ，Ｙ制御線ｘ，ｙを接続し、誘電体キャパシタ１５に蓄積されるチャージを制御することにより切替信号を保持（記憶）させるようになっている。
【００７１】
（実施形態４）
図９は本発明の実施形態４に係る記憶素子として上記ＭＯＳＦＥＴ２に代えて磁気抵抗素子１８を使用し、これと選択トランジスタ１９、カレントミラー回路７により記憶回路Ｍを構成した一例を示している。
【００７２】
図１０（Ａ）はこの磁気抵抗素子１８の構造と作用原理を示す模式図、同図（Ｂ）はこの磁気抵抗素子１８の電気抵抗−磁場特性のヒステリシスループを示している。
【００７３】
図１０（Ａ）に示すように磁気抵抗素子１８は、上部電極１８ａと下部電極１８ｂとの間に、ＣоＦｅ等からなる上部強磁性体層１８ｃとＣо等からなる下部強磁性体層１８ｄとを介在させ、これら上，下部強磁性体層１８ｃ，１８ｄ間に、Ａｌ２Ｏ３等からなる絶縁障壁１８ｅを介在させることにより構成されている。
【００７４】
また、図１０（Ｂ）に示すように磁気抵抗素子１８は、磁場を加えることにより、上，下部強磁性体層１８ｃ，１８ｄ同士の強磁性体のスピンの向きを制御し、その際の磁気抵抗のヒステリシスループのＡ，Ｂ点により「１」，「０」の情報を記憶することができる。
【００７５】
そこで、図９に示すようにこの磁気抵抗素子１８に選択トランジスタ１９を接続してなる記憶回路を、図１で示すＭＯＳＦＥＴ２に置換することにより、スイッチングコントローラ９からの制御情報である切替指令信号を所定期間保持することができる。
【００７６】
すなわち、図９に示すようにＸ，Ｙ制御線ｘ，ｙの一方に、磁気抵抗素子１８の上部電極１８ａを、Ｘ，Ｙ制御線ｘ，ｙの他方に、磁気抵抗素子１８の下部電極１８ｂを接続し、この下部電極１８ｂに選択トランジスタ１９のゲート１９ａを接続している。また、選択トランジスタ１９は、そのドレイン１９ｂをＹ制御線ｙに、ソース１９ｃをカレントミラー回路７に接続している。
【００７７】
したがって、スイッチングコントローラ９が切替指令信号をクロック信号に従ってシリアルでＸ，Ｙ制御線ｘ，ｙに出力すると、この切替指令信号が磁気抵抗素子１８に入力されて保持（記憶）され、設定される。
【００７８】
この設定後、読出線ｗの電源電圧線から磁気抵抗素子１８のソース１９ｃ側に電源電圧が印加されると、記憶されたスイッチ切替信号ＳＷが読み出され、各出力端子８から出力される。すなわち、図１で示すＭＯＳＦＥＴ２を含む記憶回路とほぼ同様にスイッチングコントローラ９からの切替指令信号を磁気抵抗素子１８を含む記憶回路によっても所定時間保持し、適宜読み出すことができる。
【００７９】
（実施形態５）
図１１は本発明の実施形態５に係るＣＭＵＴ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｕｌｔｒａｓоｕｎｄ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）型トランスデューサアレイ２０の縦断面図である。このＣＭＵＴ型トランスデューサアレイ２０は、プローブヘッド１０内に配設されるものであり、半導体基板の一例であるシリコン基板２１の図中上面上に、所要の間隙を置いてダイアフラム構造の薄膜よりなるＭＵＴ素子２２の複数個を超音波振動子６として例えばマトリクス状に配設している。
【００８０】
各ＭＵＴ素子２２は、ダイアフラムが支持フレーム２３，２３間に横架されて機械的に接続され、これら支持フレーム２３，…はシリコン基板２１上に、所要の間隙を置いて立設されている。
【００８１】
シリコン基板２１には、上記Ｘ，Ｙ制御線ｘ，ｙ、記憶素子のＭＯＳＦＥＴ２を含む記憶回路およびスイッチング素子５ａをそれぞれ含む回路２４、受信増幅回路２５が集積回路としてそれぞれ形成されている。これら集積回路は、電気的には図１，図２に示す電子回路のように接続されている。
【００８２】
シリコン基板２１は、その図１１中下面に、このシリコン基板２１よりも若干大きい平板状のエポキシ樹脂製等のコネクタ基板２６を張り合わせて一体に固着している。コネクタ基板２６の図中下面には、上記Ｘ，Ｙ制御線ｘ，ｙにそれぞれ電気的に接続される複数のコネクタ２７，２７，…が植設される。したがって、コネクタ２７の本数は制御線ｘ，ｙと同数である。
【００８３】
また、コネクタ基板２６とシリコン基板２１の外縁部には、シリコン基板２１の各Ｘ，Ｙ制御線ｘ，ｙと各コネクタ２７とを電気的に接続するためのボンディングワイヤ２８が１対１で複数本ボンディングされ、コネクタ基板２６側のボンディングワイヤ２８の各パッド２８ａは、コネクタ基板２６の図示しないスルーホールを介して各コネクタ２７に電気的に接続されている。
【００８４】
図１２は上記ＭＵＴ素子２２と送受信部４との接続回路をサブアレイの１グループ（例えばＭＵＴ素子２２が２５個）分示す回路図である。図１２に示すように各ＭＵＴ素子２２の一端に送受信部４を接続する一方、その他端にＤＣバイアス線２９を接続し、この接続部側には直流カット用のコンデンサ３０をそれぞれ介在させ、スイッチ切替信号ＳＷとして直流バイアスをＭＵＴ素子２２に与えることにより励振駆動して超音波を出力させる一方、エコー波を受信して電気信号に変換するようになっている。
【００８５】
したがって、このＣＭＵＴ型トランスデューサアレイ２０によれば、シリコン基板２１に、スイッチング素子５ａ、ＭＯＳＦＥＴ２を含む記憶回路、Ｘ，Ｙ制御線ｘ，ｙをそれぞれ含む電子回路を集積回路として一体に形成しているので、図６で示す切替基板１２を省略することができる。このために、プローブヘッド１０のさらなる小型軽量化を図ることができる。
【００８６】
また、シリコン基板２２には、受信増幅回路２５を一体に形成しているので、エコー信号の受信感度の向上を図ることができるうえに、後段の受信回路を省略することができる。このために、プローブヘッド１０の構成の簡単化を図ることができ、コスト低減を図ることができる。
【００８７】
なお、上記各実施形態では、ＭＯＳＦＥＴ２等の記憶素子に記憶させる制御情報として、スイッチング素子５ａを切替制御する切替情報の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、振動子群６に与える送信遅延時間、受信遅延時間、送信波形、送信条件（繰返し周波数、送信電圧等）を制御情報として記憶する記憶手段をプローブヘッド（ハンドル）内に設けてもよい。
【００８８】
これによれば、超音波画像診断装置１の電源投入やプローブヘッド切替時から診断開始までの時間、映像化モード切替時間、送受信条件切替時に、超音波画像診断装置本体とプローブヘッド間のデータ転送が不要となり、起動、切替時間を早くし、診断のスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波画像診断装置の記憶回路部の電子回路図。
【図２】図１で示す実施形態のサブアレイの１グループ分の振動子とそのスイッチング素子との回路を主に示す電子回路図。
【図３】図１で示すＭＯＳＦＥＴの記憶機能を示すためのゲート電圧−ドレイン電流特性を示すグラフ。
【図４】図１で示すＸ，Ｙ制御線を主に示す切替基板等の平面図。
【図５】図１等で示す実施形態のプローブヘッド内に配設される振動子部、切替基板部、コネクタ基板部、アンプ基板部の外観斜視図。
【図６】図５の一部切欠縦断面図。
【図７】記憶素子として図１で示すＭＯＳＦＥＴに代えて強誘電体キャパシタを使用した場合の記憶回路図。
【図８】図７で示す強誘電体キャパシタの記憶機能を示すためのヒステリシスループを示すグラフ。
【図９】記憶素子として図１で示すＭＯＳＦＥＴに代えて磁気抵抗素子を使用した場合の記憶回路図。
【図１０】（Ａ）は図９で示す磁気抵抗素子の構成と動作原理を示す模式図、（Ｂ）は同磁気抵抗素子の記憶機能を示すためのヒステリシスループを示すグラフ。
【図１１】本発明の他の実施形態に係るＣＭＵＴ型トランスデューサの縦断面図。
【図１２】図１１で示すＭＵＴ素子と送受信部との接続例を示す電子回路図。
【符号の説明】
【００９０】
１  超音波画像診断装置
２  ＭＯＳＦＥＴ
２ａ  フローティングゲート
３  スイッチングコントローラ
４  送受信部
５  スイッチング回路群
５ａ  スイッチング素子
６  振動子群
６ａ  振動子群
７  カレントミラー回路
８  出力端子
１０  プローブヘッド
１１  振動子部
１２  切替基板部
１３  コネクタ基板部
１４  アンプ基板部
１７  強誘電体キャパシタ
１８  磁気抵抗素子
１８ａ  上部電極
１８ｂ  上部電極
２０  ＣＭＵＴ型トランスデューサアレイ
２１  シリコン基板
２２  ＭＵＴ素子
２３  柱状電極
２４  ＭＯＳＦＥＴ等を含む回路
２５  受信増幅回路
２６  コネクタ基板
２７  コネクタ
２８  ボンディングワイヤ
ｘ  Ｘ制御線
ｙ  Ｙ制御線
【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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【図１１】
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【図１２】
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