(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動子を複数個配列した振動子群と、
この振動子群の超音波送波面と反対の側の面に配置され、前記振動子群にプラス側のパルス電圧を供給する導電層と、
該各振動子の超音波送波面側に沿って配置され前記各振動子へマイナス側の信号を供給する前記超音波送波面よりも細い線状の共通信号線と、
前記共通信号線よりさらに超音波送波面側に配置され、前記共通信号線と前記超音波探触子の長軸方向の側面のマイナス側の信号線を接続するために帯状に形成されたグランド用フレキシブルプリント基板と、を備えた超音波探触子を有する超音波診断装置において、
前記グランド用フレキシブルプリント基板は、前記超音波振動子の配列方向と直交する方向の略全幅にわたり前記振動子群のうちの直下に位置する超音波振動子を覆うように配置され、櫛歯状のベース絶縁フィルムの上に櫛歯状のパターンが設けられ、
前記櫛歯状のパターンを介して前記共通信号線と前記超音波探触子の長軸方向の側面のマイナス側の信号線を複数箇所で接続することを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に、被検体に超音波を送受波する超音波探触子に適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波診断装置における超音波探触子は、装置本体側に設けた送波手段で発生したパルス電圧を超音波に変換して被検体に送波すると共に、被検体内で反射した超音波を受波して電気信号に変換した後、装置本体側に設けた受波信号処理手段に出力していた。
【０００３】
このために、従来の超音波探触子は、パルス電圧を超音波に変換するための短冊状の超音波振動子が被検体に接する側すなわち超音波を送波する側の面にマイナス側の信号線（グランド側の信号線）が、この面と対向する側の面にプラス側の信号線がそれぞれ接続されていた。この各信号線は、ケーブルを介して装置本体側の送波手段および受波手段との接続を切り換える切り換え手段に接続されていた。
【０００４】
プラス側の信号線は、超音波振動子の送波面と反対の側の面に設けた電極を超音波探触子の長手方向の側面である超音波振動子の長軸方向の両端面にまわり込むよう引き出したプラス電極に、フレキシブルプリント基板に設けた信号線端子が接続され、該信号端子の他方の側の信号線端子とケーブルのプラスの側の信号線とを接続する構造になっていた。このとき、超音波振動子の配列ピッチは非常に細かいので、一般的には、プラス電極の引き出し方向を奇数列の超音波探触子と偶数列の超音波探触子のグループに分け、このグループごとにプラス電極の引き出し方向を超音波探触子の一方の側と他方の側とに分割することによって、隣接するプラス電極の間隔を大きくしていた。
【０００５】
一方、マイナス側の信号線は、超音波振動子の送波面側に音響整合層と平行すなわち超音波振動子の配列方向に延在させた厚さが例えば５０μｍ，幅が０．５ｍｍ以下の銅線と，該銅線と超音波振動子の側面において接続されるフレキシブルプリント基板に設けたマイナスの側の信号線と，該マイナスの側の信号線の他方の側の信号線端子がケーブルのマイナス側の信号線と接続される構造となっていた。
【０００６】
このフレキシブルプリント基板は、たとえば、ベース絶縁フィルムの上に銅箔からなる信号線パターン（プラスの側の信号線）があり、その上にパターン同士や他の物とのショートを防止する樹脂フィルム等の絶縁膜があり、さらにその上に、銅箔からなる信号線パターン（マイナスの側の信号線）と樹脂フィルム等の絶縁膜が形成されていた。一般的には、このマイナスの側の信号線は、当該フレキシブルプリント基板の一面に形成されており、このフレキシブルプリント基板で超音波探触子の側面部分を覆っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、前記従来技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。
【０００８】
従来の超音波探触子では、前述するように、各超音波振動子とマイナスの側の信号線とは２本の銅線を介して接続されていた。すなわち、各超音波振動子は直接マイナスの信号線に接続されるフレキシブルプリント基板に接続されているのではなく、隣接する超音波振動子同士を順番に接続していき、端部に配列された超音波振動子をフレキシブルプリント基板のマイナスの側の信号線に接続しているのと同等の接続構造であった。
【０００９】
また、前述するように、超音波振動子の送波面側は、被検体との音響インピーダンスを整合するための音響整合層が設けられているので、この銅線の幅および厚さが制限されていた。
【００１０】
このために、従来の超音波探触子では、所定の超音波振動子に入力された電気信号が、この所定の超音波振動子から十分離れた位置に配置された超音波振動子にも影響してしまういわゆる電気的クロストークを十分に低減することができず、この電気クロストークによって超音波画像の画質（先鋭度）が低下してしまうという問題があった。従来の超音波探触子では、この電気的クロストークを６０ｄＢ以下に低減することができなかった。
【００１１】
本発明の目的は、超音波探触子における電気的クロストークを低減することが可能な超音波診断装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、超音波画像の画質を向上することが可能な超音波診断装置を提供することにある。
【００１３】
本発明のその他の目的は、医師等の診断効率を向上することが可能な超音波診断装置を提供することにある。
【００１４】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００１６】
（１）超音波振動子を複数個配列した振動子群と、この振動子群の超音波送波面と反対の側の面に配置され、前記振動子群にプラス側のパルス電圧を供給する導電層と、該各振動子の超音波送波面側に沿って配置され前記各振動子へマイナス側の信号を供給する前記超音波送波面よりも細い線状の共通信号線と、前記共通信号線よりさらに超音波送波面側に配置され、前記共通信号線と前記超音波探触子の長軸方向の側面のマイナス側の信号線を接続するために帯状に形成されたグランド用フレキシブルプリント基板と、を備えた超音波探触子を有する超音波診断装置において、前記グランド用フレキシブルプリント基板は、前記超音波振動子の配列方向と直交する方向の略全幅にわたり前記振動子群のうちの直下に位置する超音波振動子を覆うように配置され、櫛歯状のベース絶縁フィルムの上に櫛歯状のパターンが設けられ、前記櫛歯状のパターンを介して前記共通信号線と前記超音波探触子の長軸方向の側面のマイナス側の信号線を複数箇所で接続する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、発明の実施の形態（実施例）とともに図面を参照して詳細に説明する。
なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００２０】
図１は本発明の一実施の形態の超音波診断装置における超音波探触子の概略構成を説明するための図であり、１０１は超音波振動子（振動子），１０２はプラス側の信号線（第１の信号線），１０３はフレキシブルプリント基板（第１のフレキシブルプリント基板），１０４はグランド用フレキシブルプリント基板，１０５は同軸ケーブル，１０６は硬質基板，１０７は硬質基板電極，１０８はバッキング材，１０９は音響整合層，１１０は音響レンズ，１１１はマイナス側の信号線（第２の信号線），１１２は接続用フレキシブルプリント基板を示す。ただし、本実施の形態の超音波診断装置の本体側すなわち超音波振動子１０１を駆動するパルス信号を発生する送波手段，各超音波振動子１０１で受波した受波信号に対する各超音波振動子間の受波フォーカス点までの到達時間差を補正するための遅延処理を行う受波手段，各受波手段から出力される遅延処理後の受波信号データを加算する加算手段，および、加算後の受波信号データに対して、フィルタリング，圧縮，エッジ強調，時間可変増幅およびスキャン変換等の周知の画像処理を行った後、該処理後の受波信号データを表示手段に出力する信号処理手段等は、従来の超音波診断装置の本体側と同一の構成となるので、その構成および動作の説明は省略し、以下の説明は、超音波探触子部分についてのみ行う。
【００２１】
次に、図１に基づいて、本実施の形態の超音波診断装置における超音波探触子の構成について説明すると、本実施の形態の超音波探触子は、たとえば圧電セラミックスからなる短冊状の超音波振動子１０１が多数個アレー状に設けられている。この超音波振動子１０１の前面すなわち送波面側には、超音波振動子１０１と被測定物である被検体との音響インピーダンスの整合をとるための音響整合層１０９と，各超音波振動子１０１の前面側にグランド電位を供給する図示しない共通信号線（第３の信号線）と，該共通信号線とフレキシブルプリント基板１０３のマイナス側の信号線１１１とを接続するグランド用フレキシブルプリント基板１０４と，超音波（超音波ビーム）を超音波探触子の短軸方向に集束する音響レンズ１１０とが設けられている。なお、超音波探触子の長軸方向の超音波ビームの集束に対しては、送波時には超音波振動子１０１を駆動するパルス電圧の印加時間を変化させることにより行い、受波時には受波信号の遅延時間を変化させることによって行う。ただし、グランド用フレキシブルプリント基板１０４の詳細については後述する。
【００２２】
一方、超音波振動子１０１の後面すなわち超音波振動子１０１の送波面と反対の側の面には、超音波振動子１０１の後面側にプラス側のパルス電圧を供給するための図示しない導電層と，超音波振動子１０１の背面側から送波された超音波が当該超音波振動子１０１面に戻ってこないようにするためのバッキング材１０８等が設けられている。
【００２３】
また、当該超音波探触子の長軸方向の両側面には、前述のプラス側およびマイナス側の信号線に対応する信号線が設けられた硬質基板１０６が設けられると共に、この信号線の両端には電極が設けられている。この信号線の一方の側の電極には、同軸ケーブル１０５のプラス側およびマイナス側の信号線がそれぞれ接続されており、特に、マイナス側の信号線を接続する電極は、硬質基板１０６に設けられた硬質基板電極１０７によってそれぞれが１つに接続されている。一方、硬質基板１０６の他方の側のプラス側の信号電極には、フレキシブルプリント基板１０３に設けられたプラス側の信号線１０２がそれぞれ接続されており、また、硬質基板電極１０７にはマイナス側の信号線１１１が接続されている。
【００２４】
ただし、このフレキシブルプリント基板１０３は、従来の一般的なフレキシブルプリント基板と同様であり、たとえば、ベース絶縁フィルムの上にプラス側の信号線１０２となる銅箔からなる信号線パターンが設けられており、その上にパターン同士や他の物とのショートを防止する樹脂フィルム等の絶縁膜があり、さらにその上に、マイナス側の信号線１１１となる銅箔からなる信号線パターンが形成されている。一般的には、このマイナス側の信号線１１１は、当該フレキシブルプリント基板１０３の一面に形成されており、図１に示すように、このフレキシブルプリント基板１０３で超音波探触子の側面部分を覆っている。一方、当該超音波探触子の短軸方向の両面側には、たとえば、ベース絶縁フィルムの上に銅箔からなる信号線パターンを一面に設けた接続用フレキシブルプリント基板１１２が設けられており、この接続用フレキシブルプリント基板１１２によって、超音波探触子の長軸方向の両側に設けられたフレキシブルプリント基板１０３のマイナス側の信号線１１１同士が接続されている。超音波振動子１０１の送波面側にマイナス側の信号を供給する図示しない共通信号線が送波面に沿って設けられ、この共通信号線の両端が、超音波探触子の両端に設けた接続用フレキシブルプリント基板１１２にそれぞれ接続されている。
【００２５】
以上に説明する構成は従来の超音波探触子と同様の構成であるが、本実施の形態では、この超音波探触子の共通信号線の前面側に、櫛歯状のグランド用フレキシブルプリント基板１０４が設けられており、その櫛歯部分が超音波探触子の長軸方向の側面に配置されるフレキシブルプリント基板１０３のマイナス側の信号線に接続されている。なお、このグランド用フレキシブルプリント基板１０４の構造および取り付け手順等は後述する。
【００２６】
図２は本実施の形態のグランド用フレキシブルプリント基板１０４の概略構成を説明するための図であり、特に、図２（ａ）はグランド用フレキシブルプリント基板の正面図であり、図２（ｂ）はグランド用フレキシブルプリント基板の側面図を示す。
【００２７】
この図２（ｂ）に示すように、本実施の形態のグランド用フレキシブルプリント基板１０４は、前述のフレキシブルプリント基板１０３と同様に、たとえば、絶縁体である櫛歯状のベース絶縁フィルム２０２の上に銅箔からなる櫛歯状のパターン２０１（図２中において斜線で示す部分）が設けられている。このように、本実施の形態では、グランド用フレキシブルプリント基板１０４を一般的なフレキシブルプリント基板と同じ構造とすることによって、その厚さを薄くすることができるので、厚さが１ｍｍ程度のバッキング材１０８と厚さが０．５ｍｍ程度の図示しない共通信号線との間に配置できる。また、その製造コストを低減することができる。
【００２８】
また、図２（ａ）に示すように、本実施の形態のグランド用フレキシブルプリント基板１０４のパターン２０１は、隣接する超音波振動子１０１の送波面側を接続すると共に接続用フレキシブルプリント基板１１２に接続される共通信号線に沿って配置される信号線部（振動子接続部）２０３と，この信号線部２０３とフレキシブルプリント基板１０３とを接続する１以上のリード部２０４とからなる。このとき、信号線部２０３の幅は例えば０．８ｍｍであり、リード部（リード接続部）２０４の長さは９ｍｍとする。
【００２９】
同様に、ベース絶縁フィルム２０２もパターン２０１と同様に形状であり、信号線部２０３の幅は０．５ｍｍ，リード部２０４の長さは６．７ｍｍとする。
【００３０】
このように、本実施の形態のグランド用フレキシブルプリント基板１０４は、ベース絶縁フィルム２０２よりも大きいパターン２０２が当該ベース絶縁フィルム２０２上に形成され、このベース絶縁フィルム２０２側が超音波振動子１０１側となるように超音波振動子１０１の前面に配置される。なお、この構成の詳細については、後述する。
【００３１】
次に、図３および図４に本実施の形態の超音波探触子の組立手順を説明するための図を示し、以下、図３，４に基づいて、本実施の形態の超音波探触子の組立手順を説明する。なお、以下に示す組立手順は、本実施の形態の超音波探触子のマイナス側の信号線の接続に係わる部分を重点的に示すものである。
【００３２】
まず、図３（ａ）に示すように、超音波振動子１０１とバッキング材１０８とを接着した電気音響変換部の超音波振動子１０１の側面のプラス側の電極と、フレキシブルプリント基板１０３のプラス側の信号線１０２とを接続する。このとき、フレキシブルプリント基板１０３のマイナス側の信号線１１１と、接続用フレキシブルプリント基板１１２の銅箔からなる信号線パターンとも接続をする。
【００３３】
次に、図３（ｂ）に示すように、超音波振動子１０１の送波面側すなわちマイナス電極側に２本の共通信号線３０１を接続すると共に、この共通信号線３０１を端部に配置した超音波振動子１０１のところで折り曲げることによって、共通信号線３０１の両端部分と接続用フレキシブルプリント基板１１２の信号線パターンとを接続する。
【００３４】
次に、図４（ａ）に示すように、超音波振動子１０１の送波面側すなわちマイナス電極部分に音響整合層を接着する。この後、まず、共通信号線３０１上にベース絶縁フィルム２０２の側が超音波振動子１０１側となるように、グランド用フレキシブルプリント基板１０４の信号線部２０３を接続する。このとき、信号線部２０３のパターン２０１と共通信号線３０１とを接続することはいうまでもない。次に、このグランド用フレキシブルプリント基板１０３のリード部２０４の中程から超音波振動子１０１側に折り曲げた後、このリード部２０４のパターン２０１をフレキシブルプリント基板１０４のマイナス側の信号線１１１に接続する。これによって、共通信号線３０１の中程、すなわち、端部以外に配置された超音波振動子１０１のマイナス側の信号線（グランド：ＧＮＤ）を強化することができる。以上に示す組立手順によって、図４（ｂ）に示す超音波探触子が構成される。なお、図４（ａ）に示す組立手順において、音響整合層１０９と共グランド用フレキシブルプリント基板１０４との組立順番は、逆でもよいことはいうまでもない。
【００３５】
次に、図４（ｂ）に示す超音波探触子に音響レンズ１１０を接着した後、同軸ケーブル１０５の信号線をそれぞれ硬質基板１０６に設けた電極に接続する。この後、硬質基板１０６の他端に設けた電極とフレキシブルプリント基板１０３のプラス側の信号線１０２とを接続した後、硬質基板電極１０７とフレキシブルプリント基板１０３のマイナス側の信号線１１１とを接続することによって、図１に示すようになり、本実施の形態の超音波探触子の信号線の接続が終了となる。
【００３６】
このように、本実施の形態の超音波探触子では、図５に示す共通信号線３０１を超音波振動子１０１にマイナス側の信号を供給する信号線とする場合の面積約３０ｍｍ2に比較して、本実施の形態ではマイナス側の信号線すなわちＧＮＤの面積は約６４ｍｍ2と従来の２倍以上にすることができるので、電気的クロストークを低減することが可能となる。
【００３７】
図６はこの効果を説明するための図であり、この図において、点線は従来の超音波探触子すなわち超音波振動子１０１に共通信号線３０１のみを用いてマイナス側の信号を供給した場合の全チャンネルへのもれ込みを示し、実線は本実施の形態の超音波探触子すなわち、共通信号線３０１に本実施の形態のグランド用フレキシブルプリント基板１０４を設けた場合の全チャンネルへのもれ込みを示す。ただし、図６は第２０チャンネルに信号を入力した場合の全チャンネルのクロストークを測定した結果である。
【００３８】
この図６からも明らかなように、本実施の形態の超音波探触子は、従来の超音波探触子よりも約８ｄＢクロストークを低減できることが分かる。ただし、一般的に超音波探触におけるクロストークは、信号を入力したチャンネルの超音波探触子から十分に離れたチャンネルの電気的クローストークで定義される。
【００３９】
以上説明したように、本発明の超音波診断装置では、その超音波探触子の送波面側に配置される共通信号線に、超音波探触子と同様の製法で製作されたフレキシブルプリント基板構造からなる櫛歯状のグランド用フレキシブルプリント基板１０４を配置し、このグランド用フレキシブルプリント基板１０４の信号線部分２０３と共通信号線３０１と接続すると共に、グランド用フレキシブルプリント基板１０４のリード部２０４と超音波探触子の側面部分に配置されるフレキシブルプリント基板１０３のマイナス側の信号線１１１とを接続することによって、中程に配置された超音波振動子１０１に至るまでのインピーダンスを低減することができるので、クロストークを低減することができる。
【００４０】
したがって、超音波画像の画質を向上することが可能となる。よって、医師等の診断効率を向上することが可能となる。
【００４１】
なお、本実施の形態においては、従来の超音波探触子の共通信号線にグランド用フレキシブルプリント基板１０３を配置する構成としたが、これに限定されることはなく、たとえば、共通信号線を用いることなく、直接、グランド用フレキシブルプリント基板１０３の信号線部２０３を超音波振動子１０１の送波面側に接続してもよいことはいうまでもない。
【００４２】
また、本実施の形態においては、超音波振動子１０１を円弧状に並べたコンベックス型の超音波探触子について説明したが、これに限定されることはなく、たとえば、超音波振動子１０１を直線状に並べたリニア型およびセクタ型の超音波探触子にも適用可能なことはいうまでもない。
【００４３】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００４４】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）超音波探触子における電気的クロストークを低減することができる。
（２）超音波画像の画質を向上することができる。
（３）医師等の診断効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の超音波診断装置における超音波探触子の概略構成を説明するための図である。
【図２】本実施の形態のグランド用フレキシブルプリント基板の概略構成を説明するための図である。
【図３】本実施の形態の超音波探触子の組立手順を説明するための図である。
【図４】本実施の形態の超音波探触子の組立手順を説明するための図である。
【図５】本実施の形態の共通信号線の概略構成を説明するための図である。
【図６】本実施の形態の超音波探触子の全チャンネルのクロストークを示す図である。
【符号の説明】
１０１  超音波振動子
１０２  プラス側の信号線
１０３  フレキシブルプリント基板
１０４  グランド用フレキシブルプリント基板
１０５  同軸ケーブル
１０６  硬質基板
１０７  硬質基板電極
１０８  バッキング材
１０９  音響整合層
１１０  音響レンズ
１１１  マイナス側の信号線
１１２  接続用フレキシブルプリント基板
２０１  パターン
２０２  ベース絶縁フィルム
２０３  信号線部
２０４  リード部
３０１  共通信号線
【図１】
0004149018.tif 000002
【図２】
0004149018.tif 000003
【図３】
0004149018.tif 000004
【図４】
0004149018.tif 000005
【図５】
0004149018.tif 000006
【図６】
0004149018.tif 000007