【手続補正書】
【提出日】平成25年2月25日(2013.2.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内に超音波を送信し、前記被検体から来た超音波を受信するための超音波トランスデューサであって、
前記超音波トランスデューサは、
相互に厚みの等しい複数の圧電体を積層して成り、該圧電体の厚み伸縮によって生じる３λ／４共振モードで共振を行う積層型圧電体を備え、
前記圧電体は、３層積層されて、その層間および両端の圧電体の表面に電極を有し、前記両端の圧電体の表面に形成される電極に端子を接続することで、該各圧電体は相互に直列接続され、
前記各圧電体は、圧電正効果による電気変位または電場の符号と関係する残留分極の向きあるいは結晶軸を、固定端側の第１段目の圧電体の軸を基準として、それに接する第２段目の圧電体では逆方向、さらにその上の第３段目の圧電体でも逆方向となるように配列されていることを特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項２】
被検体内に超音波を送信し、前記被検体から来た超音波を受信するための超音波トランスデューサであって、
前記超音波トランスデューサは、
相互に厚みの等しい圧電体を２層積層して成り、該圧電体の厚み伸縮によって生じる３λ／４共振モードで共振を行う積層型圧電体を備え、
前記各圧電体は、その層間および各外表面に電極を有し、前記外表面の電極に端子を接続することで、該各圧電体は相互に直列接続され、
前記両圧電体は、圧電正効果による電気変位または電場の符号と関係する残留分極の向きあるいは結晶軸を、互いに逆方向となるように配列されていることを特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項３】
被検体内に超音波を送信し、前記被検体から来た超音波を受信するための超音波トランスデューサであって、
前記超音波トランスデューサは、
相互に厚みの等しい複数の圧電体を４層以上積層して成り、該圧電体の厚み伸縮により所望共振モードで共振を行う積層型圧電体を備え、
前記各圧電体は、その層間および両端の圧電体の表面に電極を有し、前記両端の圧電体表面の電極に端子を接続することで、該圧電体を相互に直列接続し、
前記各圧電体は、圧電正効果による電気変位または電場の符号と関係する残留分極の向きあるいは結晶軸を、固定端側の第１段目の圧電体の軸を基準として、それに接する第２段目の圧電体およびさらにその上の第３段目の圧電体では逆方向、さらにその上の第４段目の圧電体では同方向となる周期性を持つように配列されていることを特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項４】
前記超音波トランスデューサにおいて、前記積層型圧電体は、超音波の送受信に共用され、該超音波トランスデューサは、３λ／４共振モードによる超音波を送信することを特徴とする請求項１または２記載の超音波トランスデューサ。
【請求項５】
前記超音波トランスデューサにおいて、前記積層型圧電体は、第１の圧電体として超音波の受信に用いられ、該超音波トランスデューサは、λ／４共振モードによる基本波成分の超音波を送信する第２の圧電体をさらに備え、背後層側から、前記第２の圧電体および第１の圧電体の順で積層されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項６】
前記超音波トランスデューサにおいて、前記積層型圧電体は、第１の圧電体として超音波の受信に用いられ、該超音波トランスデューサは、λ／４共振モードによる基本波成分の超音波を送信する２つの第２の圧電体をさらに備え、前記第１の圧電体の両側に、前記第２の圧電体が並設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項７】
前記第１の圧電体は、有機高分子を主成分とする材料から成ることを特徴とする請求項５または６記載の超音波トランスデューサ。
【請求項８】
前記第２の圧電体は、無機材料から成り、前記第１の圧電体は、有機高分子を主成分とする材料から成り、前記第１の圧電体と被検体との間に音響整合を目的とした部材を介在しないことを特徴とする請求項５記載の超音波トランスデューサ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサと、
前記超音波トランスデューサに送信用の超音波信号を与える送信部と、
前記超音波トランスデューサで受信された受信信号に所定の信号処理を施す受信部と、
前記受信部からの受信信号に基づいて、前記被検体の内部状態を断層画像として画像化する画像処理部とを備えること
を特徴とする超音波診断装置。
【請求項１０】
前記送信部は、送信信号を符号化されたパルス電圧として前記積層型圧電体に与え、前記受信部は、前記積層型圧電体で受信した信号をパルス圧縮処理を行い、前記画像処理部に画像化させることを特徴とする請求項９記載の超音波診断装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】超音波トランスデューサおよび超音波診断装置
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、超音波トランスデューサおよび超音波診断装置に関し、特にその超音波トランスデューサ（探触子）の構造に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明の目的は、超音波トランスデューサにおける所望高周波成分の送波時の出力音圧あるいは受波時の出力電圧が１次モードのそれらよりも大きくなるようにすることができる超音波トランスデューサおよび超音波診断装置を提供することである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本発明の超音波トランスデューサは、被検体内に超音波を送信し、前記被検体から来た超音波を受信するための超音波トランスデューサであって、相互に厚みの等しい複数の圧電体を積層して成り、該圧電体の厚み伸縮によって生じる３λ／４共振モードで共振を行う積層型圧電体を備え、前記圧電体は、３層積層されて、その層間および両端の圧電体の表面に電極を有し、前記両端の圧電体の表面に形成される電極に端子を接続することで、該各圧電体は相互に直列接続され、前記各圧電体は、圧電正効果による電気変位または電場の符号と関係する残留分極の向きあるいは結晶軸を、固定端側の第１段目の圧電体の軸を基準として、それに接する第２段目の圧電体では逆方向、さらにその上の第３段目の圧電体でも逆方向となるように配列されていることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
上記の構成によれば、前記超音波トランスデューサを積層圧電体から構成し、前記超音波トランスデューサで受信し、受信部で抽出するのが３λ／４共振モードの信号とする場合に、前記積層圧電体の積層枚数を３枚として各圧電体を直列接続し、かつ予め定める態様で（ある決まりに従い）、一部の圧電体について、その表裏を反転して積層する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
また、本発明の超音波トランスデューサは、被検体内に超音波を送信し、前記被検体から来た超音波を受信するための超音波トランスデューサであって、相互に厚みの等しい圧電体を２層積層して成り、該圧電体の厚み伸縮によって生じる３λ／４共振モードで共振を行う積層型圧電体を備え、前記各圧電体は、その層間および各外表面に電極を有し、前記外表面の電極に端子を接続することで、該各圧電体は相互に直列接続され、前記両圧電体は、圧電正効果による電気変位または電場の符号と関係する残留分極の向きあるいは結晶軸を、互いに逆方向となるように配列されていることを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
また、本発明の超音波トランスデューサは、被検体内に超音波を送信し、前記被検体から来た超音波を受信するための超音波トランスデューサであって、相互に厚みの等しい複数の圧電体を４層以上積層して成り、該圧電体の厚み伸縮により所望共振モードで共振を行う積層型圧電体を備え、前記各圧電体は、その層間および両端の圧電体の表面に電極を有し、前記両端の圧電体表面の電極に端子を接続することで、該圧電体を相互に直列接続し、前記各圧電体は、圧電正効果による電気変位または電場の符号と関係する残留分極の向きあるいは結晶軸を、固定端側の第１段目の圧電体の軸を基準として、それに接する第２段目の圧電体およびさらにその上の第３段目の圧電体では逆方向、さらにその上の第４段目の圧電体では同方向となる周期性を持つように配列されていることを特徴とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
また、本発明の超音波トランスデューサでは、前記積層型圧電体は、超音波の送受信に共用され、該超音波トランスデューサは、３λ／４共振モードによる超音波を送信することを特徴とする。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
また、本発明の超音波トランスデューサでは、前記積層型圧電体は、第１の圧電体として超音波の受信に用いられ、該超音波トランスデューサは、λ／４共振モードによる基本波成分の超音波を送信する第２の圧電体をさらに備え、背後層側から、前記第２の圧電体および第１の圧電体の順で積層されていることを特徴とする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
また、本発明の超音波トランスデューサでは、前記積層型圧電体は、第１の圧電体として超音波の受信に用いられ、該超音波トランスデューサは、λ／４共振モードによる基本波成分の超音波を送信する２つの第２の圧電体をさらに備え、前記第１の圧電体の両側に、前記第２の圧電体が並設されていることを特徴とする。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
また、本発明の超音波トランスデューサでは、前記第１の圧電体は、有機高分子を主成分とする材料から成ることを特徴とする。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
また、本発明の超音波トランスデューサでは、前記第２の圧電体は、無機材料から成り、前記第１の圧電体は、有機高分子を主成分とする材料から成り、前記第１の圧電体と被検体との間に音響整合を目的とした部材を介在しないことを特徴とする。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
また、本発明の超音波診断装置は、上述のいずれかの超音波トランスデューサと、前記超音波トランスデューサに送信用の超音波信号を与える送信部と、前記超音波トランスデューサで受信された受信信号に所定の信号処理を施す受信部と、前記受信部からの受信信号に基づいて、前記被検体の内部状態を断層画像として画像化する画像処理部とを備えることを特徴とする。上記の構成によれば、超音波トランスデューサから被検体内に超音波を送信し、前記被検体から来た超音波を前記超音波トランスデューサで受信し、その受信信号に基づいて、画像処理部が前記被検体の内部状態を断層画像として画像化する。そして、このような超音波診断装置は、上述のいずれかの超音波トランスデューサを用いるので、超音波トランスデューサにおける所望高周波成分の送波時の出力音圧あるいは受波時の出力電圧が１次モードのそれらよりも大きくなるようにすることができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
また、本発明の超音波診断装置では、前記送信部は、送信信号を符号化されたパルス電圧として前記積層型圧電体に与え、前記受信部は、前記積層型圧電体で受信した信号をパルス圧縮処理を行い、前記画像処理部に画像化させることを特徴とする。上記の構成によれば、被検体に与える影響が無闇に大きくなることなく、大振幅、すなわちＳ／Ｎの良好な受信パルスを得ることができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
本発明の超音波トランスデューサは、積層圧電体を備え、前記超音波トランスデューサで受信し、受信部で抽出するのが３次以上の所望共振モード成分の信号とする場合に、前記積層圧電体の積層枚数を、２層または前記所望共振モード成分の次数枚として各圧電体を直列接続し、かつ予め定める態様で一部の圧電体について、その表裏を反転して積層する。それゆえ、超音波トランスデューサにおける所望高周波成分の送波時の出力音圧あるいは受波時の出力電圧が１次モードのそれらよりも大きくなるようにすることができるとともに、電気インピーダンスを低下することができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
本発明の超音波診断装置は、超音波トランスデューサから被検体内に超音波を送信し、前記被検体から来た超音波を前記超音波トランスデューサで受信し、その受信信号に基づいて、画像処理部が前記被検体の内部状態を断層画像として画像化する超音波診断装置において、前記超音波トランスデューサを積層圧電体から構成し、前記超音波トランスデューサで受信し、受信部で抽出するのが３次以上の所望共振モード成分の信号とする場合に、前記積層圧電体の積層枚数を、２層または前記所望共振モード成分の次数枚として各圧電体を直列接続し、かつ予め定める態様で一部の圧電体について、その表裏を反転して積層する。それゆえ、積層型圧電体における各圧電体を、圧電正効果による電気変位や電場の符号に一致させ、λ／４共振モードの場合に比べて、前記３次以上の所望高調波成分の送波時の出力音圧あるいは受波時の出力電圧を大きくすることができるとともに、１次モードの信号を減衰させることができる。こうして、該超音波トランスデューサ内での帯域分離性能を向上し、前記受信部におけるフィルタやアンプを不要にすることができ、あるいはそれらのフィルタやアンプ用いる場合にも、フィルタの次数を低くしたり、アンプのゲインを小さくしたりすることができる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
そして、３λ／４共振時の各圧電体の歪みは、上式（３３）〜（３５）においてｎ＝３で与えられる。各圧電体の厚みが等しく、すなわち上式でｈ１＝ｈ２＝ｈ３＝ｈ／３の場合、各圧電体の歪みＳ１３ω，Ｓ２３ω，Ｓ３３ωは、
Ｓ１３ω＝Δｈ１３ω／ｈ１＝３ξ０３ωｓｉｎ（π／２）／ｈ
＝３ξ０３ω／ｈ                                            …（３６）
Ｓ２３ω＝Δｈ２３ω／ｈ２
＝３ξ０３ω｛ｓｉｎ（π）−ｓｉｎ（π／２）｝／ｈ
＝−３ξ０３ω／ｈ                                          …（３７）
Ｓ３３ω＝Δｈ３３ω／ｈ３
＝３ξ０３ω｛ｓｉｎ（３π／２）−ｓｉｎ（π）｝／ｈ
＝−３ξ０３ω／ｈ                                          …（３８）となる。ここで、添え字３ωは３次調波における応答を意味する。これらの式から３λ／４共振では圧電体２および圧電体３の歪みと、圧電体１の歪みとが逆位相であることを示す。