专利名称：超声探头和超声诊断装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及超声探头和超声诊断装置，具体来说，其中的超声探头和超声诊断装置改变传送的超声波束的构成。
背景技术：
在向目标对象传送超声波束供超声成像的超声诊断装置中，用于传送和接收超声波束的超声探头连接到超声诊断装置。具有在行方向中布置的换能器元件的一维探头具有方位方向的有效分辨性能；但是，高度方向的性能通过聚焦在固定范围中的固定孔径来确定。另ー方面，为了增强高度方向的性能，包括ニ维探头的许多类型的多行探头正在研制。当超声诊断装置生成诸如B模式图像之类的ニ维超声图像时，优选的是使用传送 椭圆形超声波束、具有方位方向的高分辨性能的ー维探头。另外，当超声诊断装置使用ニ维探头来生成三维超声图像时，优选的是使用传送真圆的超声波束并且具有方位方向和高度方向的相等性能的ニ维探头或多行探头。在专利文献I中公开了ニ维探头的示例。专利文献I中公开的ニ维探头使用矩阵开关来控制以ニ维方式布置的换能器阵列。[专利文献I]日本未审查专利2003-290228(等效于美国专利US6868729)
发明内容
技术问题然而，即使诸如ニ维探头之类的多行探头用于生成超声图像，方位方向的分辨性能保持为低。希望增强多行探头的方位方向的性能。问题的解决方案在第一方面中，本发明提供一种连接到超声诊断装置、用于向目标对象传送超声波束的超声探头。超声探头包括开关单元，包括N/2个(其中N为自然数)通道，并且各通道切換到第一极和第二极；第一换能器元件，数量为N/2个，连接到第一极并且以ニ维来布置，其中布置以X轴和I轴来定义；以及第二换能器元件，数量为N/2个，连接到第二极并且以ニ维来布置，其中布置以X轴和y轴来定义。在超声探头中，第一换能器元件的通道号的布置和第二换能器元件的通道号的布置在X轴和I轴中有所不同。在第二方面中，本发明提供一种超声探头，其中N个第一换能器元件和第二换能器元件在y轴方向中划分，并且分为第一行和第二行；N个换能器元件布置在第一行中，以使得第一换能器元件的通道号对+y轴方向和+/-X轴方向増加，并且第二换能器元件的通道号对-I轴方向和+/-X轴方向増加。在第二方面的超声探头中，开关单元对+/-X轴方向进行扫描，同时保持孔径的改变的构成。在第三方面中，本发明提供ー种超声探头，其中N个第一换能器元件和第二换能器元件在I轴方向中划分，并且分为第一行和第二行；N个换能器元件布置成使得第一行中的第一换能器元件的通道号对+X轴方向和+/_y轴方向増加，并且第二行中的第二换能器元件的通道号对+X轴和+/_y轴方向増加。在第四方面 中，本发明提供ー种超声探头，其中N个第一换能器元件和第二换能器元件在y轴方向中划分，并且分为第一行和第二行；N个换能器元件布置在第一行中，以使得第一换能器元件的通道号对-X轴方向和+/_y轴方向増加，并且第二行中的第二换能器元件的通道号对-X轴方向和+/_y轴方向増加。在第四方面的超声探头中，开关单元对+/_y轴方向进行扫描，同时保持孔径的构成。开关单元对+/-X轴方向进行扫描，同时保持孔径的改变的构成。在第五方面中，本发明提供ー种调整孔径、用于向目标对象传送超声波束的超声诊断装置。超声诊断装置包括开关单元，包括N/2个(其中N为自然数)通道，各通道切换到第一极和第二扱。超声探头包括第一换能器元件，数量为N/2个(其中N为自然数)，连接到第一极并且以ニ维来布置，其中布置以X轴和y轴来定义；和第二换能器単元，数量为N/2个，连接到第二极并且以ニ维来布置，其中布置以X轴和y轴来定义；以及驱动信号供应单元，用于通过开关单元向N个换能器元件供应驱动信号。开关单元开/关N/2个通道，及组合第一换能器元件和第二换能器元件，并且使用该N/2个来改变超声波束的孔径的构成。在第六方面中，本发明提供ー种超声诊断探头，其中第一换能器元件的通道号和第二换能器元件的通道号在X轴和I轴方向中有所不同。开关单元对+/_y轴方向进行扫描，同时保持孔径的改变的构成。开关单元对+/-X轴方向进行扫描，同时保持孔径的改变的构成。通过如附图中所示的本发明的优选实施例的以下描述，本发明的进ー步的目的和优点将会明显。
图I是示出超声诊断装置的配置的框图。图2是示出连接控制信号分配単元14和复用器16的示例的简图。图3(A)是示出超声探头10与回波空间ES之间的关系的简图。图3(B)是包括四个子阵列的超声换能器12的平面图。图4是在使孔径的面积保持不变的同时改变孔径的构成的第一实施例。图5(A)_(D)是示出第一实施例中孔径向X轴方向顺序移动的简图。图6是包括八个子阵列的超声换能器12的第二实施例的平面图。图7是在使孔径的面积保持不变的同时改变孔径的构成的第二实施例。图8是在使孔径的面积保持不变的同时改变孔径的构成的第三实施例。图9是包括四个子阵列的超声换能器12的第四实施例的平面图。图10是在使孔径的面积保持不变的同时改变孔径的构成的第四实施例。图Il(A)-(D)是示出第四实施例中孔径朝X轴方向顺序移动的简图。图12 (A)-(C)是示出第四实施例中孔径朝y轴方向顺序移动的简图。图13是包括八个子阵列的超声换能器12的第五实施例的平面图。图14是在使孔径的面积保持不变的同时改变孔径的构成的第五实施例。
图15是在使孔径的面积保持不变的同时改变孔径的构成的第六实施例。图16是第一实施例和第四实施例中在孔径恒定面积时改变孔径的构成的示例。
具体实施例方式<超声诊断装置100的配置>图I是示出超声诊断装置100的配置的框图。超声诊断装置100包括超声探头10、扫描控制单元21、传送控制单元22和驱动信号生成单元23。超声诊断装置100还包括接收信号处理单元32、接收控制単元33、原始数据存储器34、接收波束形成器35、图像生成单元36、控制单元40、输入单元45、存储器单元50和显示单元60。超声探头10包括超声换能器12，超声换能器12按照输入的驱动信号向目标对象传送超声波束，并且通过接收从目标对象反射的超声回波来输出接收信号。在这个实施例 中，超声换能器12包括以ニ维方式布置的N个(N为大于ニ的自然数)换能器元件。当N为奇数时，将不会使用布置在最远端的超声换能器12。另外，超声探头10包括控制信号分配単元14和ー个复用器(MUX) 16。下面描述其详细说明。超声换能器12包括形成诸如PZT(锆钛酸Pb (铅))之类的压电材料的两端上的电极的换能器元件。换能器元件当电脉冲或连续波电压输入到换能器元件的电极时膨胀和收缩。通过膨胀和收缩，电脉冲或连续波的超声波从各换能器元件生成，并且超声波束通过组合超声波来生成。另外，各换能器元件接收超声回波，然后膨胀和收缩，并且生成电信号。其电信号作为超声回波的接收信号来输出。在目标对象之内的预定成像区域中扫描超声波束之前，扫描控制单元21设置从超声探头10传送的超声波束的传送方向、接收方向和聚焦点深度。另外，扫描控制単元21能够设置超声换能器12的孔径的构成。基于设定，扫描控制单元21控制控制信号分配单元14、传送控制单元22、复用器(MUX) 16、接收控制单元33和接收波束形成器35。传送控制单元22按照扫描控制单元21所设置的超声波束的传送方向、聚焦点的深度和孔径的构成来对各驱动信号设置延迟时间(延迟模式)。驱动信号生成単元23具有N/2个(N为大于ニ的自然数)通道，并且各通道包括用于生成驱动信号的脉冲，其中驱动信号将基于传送控制単元22中设置的延迟时间被供应到在超声换能器12之中选择的换能器元件(N/2个)。复用器16将所选择的换能器元件(N/2个)连接到多个驱动信号生成单元23。接收信号处理单元32具有N/2个(N为大于ニ的自然数)通道。复用器16在扫描控制单元21的控制下将超声换能器12之中选择的换能器元件连接到接收信号处理单元32。接收信号处理单元32中的各通道放大从超声换能器12所输出的接收信号，并且转换成数字接收数据(原始数据)。接收数据由接收控制単元33存储在原始数据存储器34中。扫描控制单元21、传送控制单元22和接收控制单元33控制超声诊断装置100的传送/接收行为。接收波束形成器35具有按照超声回波的接收方向和聚焦点深度的多个延迟模式(相位匹配模式)，并且将延迟赋予从原始数据存储器34检索的、与扫描控制単元21设置的接收方向和聚焦点深度对应的多个接收数据的每个，并且通过相加其接收数据来执行接收焦点处理。具有窄超声回波的声线信号(声线数据)因其接收焦点处理而被生成。图像生成単元36执行对声线数据的包络解调处理，并且还处理对数压缩和増益调整，以便生成B模式图像数据。图像生成単元36将生成的B模式图像数据转换成与正常电视信号扫描对应的图像数据供显示。B模式超声图像在显示单元60中显示。另外，B模式图像数据在需要时存储在存储器単元50中。输入单元45包括诸如键盘和鼠标之类 的输入部件，并且在操作员向超声诊断装置输入命令和信息时使用。控制单元40基于输入単元45输入的命令和信息来控制超声诊断装置100的各个部分。在这个实施例中，扫描控制単元21、传送控制単元22、接收控制单元33、接收波束形成器35、图像生成单元36和控制单元40配置有CPU以及对CPU命令各个处理的软件。软件存储在诸如硬盘之类的存储器単元50中。在这个实施例中，传送控制单元22控制驱动信号生成单元23，以使得从超声换能器12之中的多个选择的换能器元件传送超声波束。相应地，超声换能器12以具有不同构成的多个孔径向目标对象传送超声波束。另外，传送控制単元22能够控制驱动信号生成单元23，以使得对预定方向进行扫描，同时保持预定孔径的形状。图2是示出连接图I所述的控制信号分配単元14和复用器16的示例的简图。图2示出128个通道(N = 128)的超声换能器12。超声换能器12分成第一组换能器元件12S(S00-S63)和第二组换能器元件12T(T00-63)。复用器16包括64个双极开关SW0-SW63。双极开关SW0-SW63的第一极连接到第一组的换能器元件12S (S00-S63)，而双极开关SW0-SW63的第二极连接到第二组的换能器元件12S(T00-T63)。换能器元件SOO和换能器元件TOO由双极开关SWO来开/关(switch),而换能器元件SOl和换能器元件TOl由双极开关SWl来开/关。类似地，换能器元件S63和换能器元件T63由双极开关SW63来开/关。双极开关SWO-双极开关SW63由图2所示的复用器16来开/关，并且选择来自第一组换能器元件12S(S00-S63)的若干元件和来自第二组换能器元件12T(T00-T63)的若干元件。选择的换能器元件的数量始终为64，驱动信号被供应到其64个换能器元件，并且从其换能器元件传送的超声波束形成孔径的预定构成。〈超声波束的构成〉图3(A)是示出超声探头10与回波空间ES之间的关系的简图。示意描述为回波空间ES的底面的矩阵指示所投影的128个通道的超声换能器12’。图3中，布置X轴方向的16个换能器阵列和y轴方向的8个换能器阵列，并且示出总共128个换能器阵列。超声换能器12能够以具有不同构成的多个孔径(取决于选择的换能器元件)向目标对象传送超声波束。例如，超声换能器12传送细长椭圆形超声波束UBl或真圆超声波束UB4，如图3(A)描绘的。当超声诊断装置100在显示单元60中显示B模式ニ维超声图像时，在屏幕上需要X轴方向(方位方向)的分辨性能，而在屏幕上不需要y轴方向。也就是说，当孔径的面积恒定时，X轴方向(方位方向)的大孔径和I轴方向(高度方向)的窄孔径是优选的。因此，当显示ニ维超声图像时，优选的是向目标对象传送细长椭圆形超声波束UBl。这个超声波束UBl与传送给正常ID探头或I. 2 探头的超声波束几乎相同。另ー方面，当在显示単元60上实时显示超声图像时，具有均匀定向特性的真圆是优选的。因此，优选的是向目标对象传送具有真圆的超声波束UB4。图3(B)是超声换能器12的平面图。在超声换能器12中，例如，布置x轴方向的16个换能器元件和y轴方向的8个换能器元件。超声换能器12分成多个块，用于设置多个子阵列。在图3(B)中，分成四个块的子阵列(SA1-SA4)彼此相邻布置。在图3(B)中，在一个子阵列(SA1-SA4)中，对X轴方向布置八个换能器元件，而对y轴方向布置四个换能器元件。这是布置换能器元件的ー个示例。如图3(B)所示，在各换能器元件上标注通道号，以便提供更好的理解。在图3(B)中，左半部的两个子阵列(SA1-SA2)是第一组换能器元件12S(S00-S63)，其连接到复用器16的开关SW0-SW63的第一极，如图2所示。右半部的两个子阵列(SA3-SA4)是第二组换能器元件12T(T00-T63)，其连接到开关SW0-SW63的第二极。如图3㈧和图3(B)所示，为了说明图4及之后的换能器元件的布置，左下部的超声换能器12标记为原点，并且水平方向称作X轴方向(方位方向)，而竖直方向称作I轴方 向(高度方向)。另外，下半部的子阵列(SAl和SA3)称作第一行(ROWl)，而上半部的子阵列(SA2和SA4)称作第二行(R0W2)。在以下描述的各个实施例中，甚至当换能器元件的布置不同时，下半部的子阵列称作第一行(ROWl)，而上半部的子阵列称作第二行(R0W2)。<超声换能器的布置第一实施例>图4是在使孔径的面积保持不变的同时改变孔径的构成的第一实施例。在图4(A)-(D)所示的超声换能器12中，换能器元件按所示方式布置。第一组的换能器元件12S(S00_S063)包括两个子阵列(SA1-SA2)。第一行中的子阵列SAl的换能器元件的通道号布置成使得通道号对+X轴方向和_y轴方向増加，如SOO至S31所示。类似地，第二行中的子阵列SA2的换能器元件的通道号布置成使得通道号对+X轴方向和-I轴方向増加，如S32至S63所示。在第二组的换能器元件12T(T00-T63)中，第一行中的子阵列SA3的换能器元件的通道号布置成使得通道号对+X轴方向和+y轴方向増加，如TOO至T31所示。类似地，第二行中的子阵列SA4的换能器元件的通道号布置成使得通道号对+X轴方向和+y轴方向增カロ，如T32至T63所示。图4(A)中，复用器16基于来自扫描控制单元21 (參照图2)的控制信号来改变双极开关SW0-SW63，并且总共64个着色为灰色的换能器元件被驱动。具体来说，驱动第一组之中的换能器元件12S、即300、501、504、505丨、558、559、562和S63，并且驱动第二组之中的换能器元件 12T、即 T02、T03、T06、T07...、T56、T57、T60 和 Τ61。如图4㈧所示，当驱动换能器元件SOO时，没有驱动由双极开关SWO所开/关的换能器元件TOO。类似地，当驱动换能器元件T03时，没有驱动由双极开关SW3所开/关的换能器元件S03。64个着色为灰色的换能器元件形成对X轴方向延长而对y轴方向变窄的孔径。由此，超声换能器12能够传送细长超声波束UBl。图4(B)中，复用器16基于来自扫描控制単元21的控制信号来改变双极开关SW0-SW63，并且总共64个着色为灰色的换能器元件被驱动。具体来说，驱动第一组之中的换能器元件12S、即S00、S04、S08、S0^..、S59、S60、S62和S63，并且驱动第二组之中的换能器元件 12T、即 T02、T03、T06、T07...、T52、T53、T56 和 Τ60。
当驱动换能器元件S61吋，没有驱动由双极开关SW61所开/关的换能器元件T61。类似地，当驱动换能器元件T60吋，没有驱动由双极开关SW60所开/关的换能器元件S60。64个着色为灰色的换能器元件形成菱形孔径。由此，超声换能器12能够传送比超声波束UBl更粗的椭圆形超声波束UB2。
类似地，对于图4(C)，复用器16基于来自扫描控制単元21的控制信号来改变双极开关SWO至SW63。驱动总共64个着色为灰色的换能器元件。总共64个着色为灰色的换能器元件形成具有接近方形的形状的孔径。由此，超声换能器12能够传送比超声波束UB2更粗的椭圆形超声波束UB3。 类似地，对于图4 (D)，复用器16基于来自扫描控制単元21的控制信号来改变双极开关SWO至SW63。驱动总共64个着色为灰色的换能器元件。总共64个着色为灰色的换能器元件形成方形孔径。由此，超声换能器12能够传送真圆的超声波束UB4。图5(A)_(D)是示出包括图4(C)中以灰色指示的总共64个换能器元件的孔径顺序移动的简图。-X轴方向的椭圆形超声波束UB3按照下列次序顺序地进行扫描图5(A)、图 5 (B)、图 5(C)和图 5(D)。在图5(A)中，驱动第一组之中的换能器元件12S、即S12、S16、S17、S18…、S60、S61、S62和S63，并且驱动第二组之中的换能器元件12T、即T01、T02、T03、T04...、T44、T45、Τ46和Τ48。当驱动换能器元件S52时，没有驱动由双极开关SW52所开/关的换能器元件Τ52。类似地，当驱动换能器元件Τ48时，没有驱动由双极开关SW48所开/关的换能器元件S48。在图5(B)中，驱动如图5(A)所示的总共64个着色为灰色的换能器元件，以使得所有换能器元件向左位移ー个元件。在图5(C)中，驱动如图5(B)所示的总共64个着色为灰色的换能器元件，以使得所有换能器元件向左位移ー个元件。此外，在图5(D)中，驱动如图5(C)所示的总共64个着色为灰色的换能器元件，以使得所有换能器元件向左位移ー个元件。在图5(D)中，驱动第二组之中的换能器元件12Τ、即Τ01、Τ02、Τ03、Τ07、Τ32、Τ33、Τ34和Τ36，而没有驱动第一组之中的换能器元件12S、即SOI、S02、S03、S07、S32、S33、S34和 S36。类似地，对于与图5 (A)-⑶对应的描述，图4(A)所示的超声波束UB1、图4 (B)所示的超声波束UB2和图4(D)所示的超声波束UB4也能够对x轴方向进行扫描。此外，驱动X轴区域末端的换能器元件、如图4(A)和图4(B)的换能器元件S00、S35、T60和T61。因此，对于图4所示的通道号，超声波束UB3和超声波束UB4不能对+/-X轴方向进行扫描。但是，通过使用三极开关代替双极开关，或者通过增加换能器元件的数量，能够扫描超声波束UBl或超声波束UB2。<超声换能器的布置第二实施例>图6和图7是在保持孔径的面积的同时改变孔径的构成的第二实施例，这是第一实施例的修改示例。在图7 (A)-(D)所示的超声换能器12中，换能器元件如图6所示来布置。如图6所示，第二实施例中的超声换能器12包括八个子阵列(SA1-SA8)。第一组的换能器元件12S(S00_S63)包括四个子阵列(SA1-SA4)。第一行的子阵列SAl的换能器元件的通道号对+X轴方向和_y轴方向増加，如S32至S47所示。子阵列SA2的换能器元件的通道号从S48至S63按照相似方式布置。类似地，第二行的子阵列SA3的换能器元件的通道号对+X轴方向和—I轴方向増加，如SOO至S15所示。子阵列SA4的换能器元件的通道号从S16至S31按照相似方式布置。在第二组的换能器元件12T(T00-T63)中，第一行的子阵列SA5的换能器元件的通道号对+X轴方向和+y轴方向増加，如T32至T47所示。子阵列SA6的换能器元件的通道号从T48至T63按照相似方式布置。类似地，第二行的子阵列SA7的换能器元件的通道号对+X轴方向和+y轴方向増加，如TOO至T15所示。子阵列SA8的换能器元件的通道号从T16至T32按照相似方式布置。如上所述，图6中的超声换能器12的换能器元件的布置与图4所示的换能器元件的布置不同，以使得子阵列的数量不同。另外，换能器元件SOO的位置不同，使得换能器元件SOO位于第二行中，与前一个实施例的第一行相反，并且通道号对+X轴方向増加，与前一个实施例中的-y轴方向相反。即使布置是不同的，也能够通过改变64个换能器元件的驱 动区域来传送超声波束UBl-超声波束UB4，如图7 (A)-(D)所示。另外，图7所示的超声换能器12能够对X轴方向来扫描超声波束UBl-超声波束UB4，与对于图5的超声波束UB2相似。<超声换能器的布置第三实施例>图8是在保持孔径的面积的同时改变孔径的构成的第三实施例，这是第一实施例的修改示例。图S(A)-(D)中所示的超声换能器12包括八个子阵列，这与第二实施例相似。换能器元件按如下所述来布置。在第一组的换能器元件12S(S00_S63)中，第一行中的子阵列SAl的换能器元件的通道号对+X轴方向和_y轴方向减小，如S47至S32所示。子阵列SA2的换能器元件的通道号从S63至S48按照相似方式布置。类似地，第二行中的子阵列SA3的换能器元件的通道号对+X轴方向和—I轴方向减小，如S15至SOO所示。子阵列SA4的换能器元件的通道号从S31至S16按照相似方式布置。在第二组的换能器元件12T(T00-T63)中，第一行中的子阵列SA5的换能器元件的通道号对+X轴方向和+y轴方向减小，如T47至T32所示。子阵列SA6的换能器元件的通道号从T63至T48按照相似方式布置。类似地，第二行中的子阵列SA7的换能器元件的通道号对+X轴方向和+y轴方向减小，如T15至TOO所示。子阵列SA8的换能器元件的通道号从T31至T16按照相似方式布置。如上所述，图8中的超声换能器12的换能器元件的布置与图7所示的换能器元件的布置不同，以使得子阵列中的通道号对相反方向増加。即使布置是不同的，也能够通过改变64个换能器元件的驱动区域来传送超声波束UBl-超声波束UB4，如图8 (A)-(D)所示。而且，图8所示的超声换能器12能够对X轴方向来扫描超声波束UBl-超声波束UB4，与对于图5的超声波束UB2相似。<超声换能器的布置第四实施例>图9和图10是在保持孔径的面积的同时改变孔径的构成的第四实施例。第一组的换能器元件12S和第二组的换能器元件12T布置成使得它相互对应，这与第一至第三实施例不同。图9和图IO(A)-(D)所示的超声换能器12的换能器元件按如下所述来布置。
如图9所示，超声换能器12包括四个子阵列(SA1-SA4)。
在第一组的换能器元件12S中，第一行中的子阵列SAl的换能器元件的通道号布置成使得通道号对+X轴方向和-y轴方向増加，如SOO至S31所示。类似地，第二行中的子阵列SA2的换能器元件的通道号布置成使得通道号对+X轴方向和_y轴方向増加，如S32至S63所示。在第二组的换能器元件12T中，第二行中的子阵列SA4的换能器元件的通道号布置成使得通道号对+X轴方向和-y轴方向増加，如TOO至T31所示。类似地，第一行中的子阵列SA3的换能器元件的通道号布置成使得通道号对+X轴方向和_y轴方向増加，如T32至T63所示。在图10(A)中，复用器16基于来自扫描控制单元21 (參照图2)的控制信号来改变双极开关SW0-SW63，并且总共64个以灰色指示的换能器元件被驱动。具体来说，驱动第一组之中的换能器元件12S、即S00、S01、S04、S05*"、S58、S59、S62、和S63以及第二组之中的换能器元件 12T 的 T02、T03、T06、T07...、T56、T57、T60 和 Τ61。如图10㈧所示，当驱动换能器元件SOO时，没有驱动由双极开关SWO所开/关的换能器元件TOO。类似地，当驱动换能器元件T03时，没有驱动由双极开关SW3所开/关的换能器元件S03。总共64个着色为灰色的换能器元件形成对X轴方向延长而对I轴方向变窄的孔径。由此，超声换能器12能够传送细长超声波束UBl。类似地，在图10⑶中，复用器16基于来自扫描控制单元21 (參见图2)的控制信号来改变双极开关SWO至SW63。驱动总共64个以灰色指示的换能器元件。总共64个着色为灰色的换能器元件形成菱形孔径。由此，超声换能器12能够传送比超声波束UBl更粗的椭圆形超声波束UB2。类似地，在图10(C)中，复用器16基于来自扫描控制单元21 (參见图2)的控制信号来改变双极开关SWO至SW63。驱动总共64个以灰色指示的换能器元件。总共64个着色为灰色的换能器元件形成方形孔径。由此，超声换能器12能够传送比超声波束UB2更粗的椭圆形超声波束UB3。类似地，在图10⑶中，复用器16基于来自扫描控制单元21 (參见图2)的控制信号来改变双极开关SWO至SW63。驱动总共64个以灰色指示的换能器元件。总共64个着色为灰色的换能器元件形成方形孔径。由此，超声换能器12能够传送圆形超声波束UB4。图11(A)-⑶是示出包括图10(C)中以灰色指示的总共64个换能器元件的孔径顺序移动的简图。-X轴方向的椭圆形超声波束UB3按照下列次序顺序地进行扫描图11(A)、图 11 (B)、图 Il(C)和图 11(D)。在图Il(A)中，驱动第一组之中的换能器元件12S、即S15、S16、S17、S18···、S59、S61、S62和S63，并且驱动第二组之中的换能器元件12T、即1'00、1'01、1'02、1'03丨、了45、了46、T47和T60。当驱动换能器元件S15时，没有驱动由双极开关SW15所开/关的换能器元件T15。类似地，当驱动换能器元件T60时，没有驱动由双极开关SW60所开/关的换能器元件S60。图11⑶中，驱动如图1UA)所示的总共64个着色为灰色的换能器元件，以使得所有换能器元件向左位移ー个元件。在图Il(C)中，驱动如图Il(B)所示的总共64个着色为灰色的换能器元件，以使得所有换能器元件向左位移ー个元件。此外，在图Il(D)中，驱动如图Il(C)所示的总共64个着色为灰色的换能器元件，以使得所有换能器元件向左位移ー个兀件。在图Il(D)中，驱动第二组之中的换能器元件12T、即T00、T01、T04、T08、T36、T40、Τ44和Τ45 ;但是没有驱动第一组之中的换能器元件12S、即S00、SOI、S04、S08、S36、S40、S44 和 S45。图10 (A)所示的超声波束UB1、图10⑶所示的超声波束UB2和图10⑶所示的超声波束UB4还能够对X轴方向进行扫描。图12㈧-(C)是示出包括图10㈧中以灰色指示的总共64个换能器元件的孔径顺序移动的简图。_y轴方向的长椭圆形超声波束UBl按照下列次序顺序地进行扫描图12(A)、图12(B)和图12(C)。与第一实施例至第三实施例不同，第四实施例的布置允许超声波束对y轴方向进行扫描。 在图12(A)中，驱动第一组之中的换能器元件12S、即S00、SOI、S04、S05…、S58、S59、S62和S63，并且驱动第二组之中的换能器元件12T、即T02、T03、T06、T07...、T56、T57、Τ60和Τ61。当驱动换能器元件SOO时，没有驱动由双极开关SWO所开/关的换能器元件TOO。在图12(B)中，驱动如图12(A)所示的总共64个着色为灰色的换能器元件，以使得所有换能器元件向下位移ー个元件。在图12(C)中，驱动如图12(B)所示的总共64个着色为灰色的换能器元件，以使得所有换能器元件向下位移ー个元件。在图12(C)中，驱动第一行中的换能器元件、即第一组的换能器元件12S和第二组的换能器元件12T。图10⑶所示的超声波束UB2、图10(C)所示的超声波束UB3和图10⑶所示的超声波束UB4还能够对y轴方向进行扫描。此外，在图10(C)和图10(D)中，驱动y轴区域末端的换能器元件。因此，对于图10所示的通道号，超声波束UB3和超声波束UB4不能对+/_y轴方向进行扫描。但是，通过增加换能器元件的数量，能够扫描超声波束UB3或超声波束 UB4。<超声换能器的布置第五实施例>图13和图14是在保持孔径的面积的同时改变孔径的构成的第五实施例，这是第四实施例的修改示例。图13和图H(A)-(D)所示的换能器元件12按如下所述来布置。如图13所示，超声换能器12包括八个子阵列(SA1-SA8)。第一组的换能器元件12S(S00-S63)包括四个子阵列(SA1-SA4)。第一行的子阵列SAl的换能器元件的通道号对+X轴方向和_y轴方向増加，如S32至S47所示。子阵列SA2的换能器元件的通道号从S48至S63按照相似方式布置。类似地，第二行的子阵列SA3的换能器元件的通道号对+X轴方向和_y轴方向増加，如SOO至S15所示。子阵列SA4的换能器元件的通道号从S16至S31按照相似方式布置。在第二组的换能器元件12T(T00-T63)中，第一行的子阵列SA5的换能器元件的通道号对+X轴方向和_y轴方向増加，如TOO至T15所示。子阵列SA6的换能器元件的通道号从T16至T31按照相似方式布置。类似地，第二行的子阵列SA7的换能器元件的通道号对+X轴方向和_y轴方向増加，如T32至T47所示。子阵列SA8的换能器元件的通道号从S48至S63按照相似方式布置。
如上所述，图13中的超声换能器12的换能器元件的布置与图10所示的换能器元件的布置不同，以使得子阵列中的通道号对-y轴方向和+X轴方向増加。即使布置是不同的，也能够通过改变64个换能器元件的驱动区域来传送超声波束UBl-超声波束UB4,如图H(A)-(D)所示。而且，图14所示的超声换能器12能够对X轴方向和y轴方向来扫描超声波束UBl-超声波束UB4，与对于图11和图12的超声波束相似。
<超声换能器的布置第六实施例>图15是在保持孔径的面积的同时改变孔径的构成的第六实施例，这是第四实施例的修改示例。与第五实施例相似，图15 (A)-(D)中所示的超声换能器12包括八个子阵列。换能器元件按如下所述来布置。第一组的换能器元件12S(S00_S63)包括四个子阵列(SA1-SA4)。第一行的子阵列SAl的换能器元件的通道号对+X轴方向和_y轴方向减小，如S47至S32所示。子阵列SA2的换能器元件的通道号从S63至S48按照相似方式布置。类似地，第二行的子阵列SA3的换能器元件的通道号对+X轴方向和—I轴方向减小，如S15至SOO所示。子阵列SA4的换能器元件的通道号从S31至S16按照相似方式布置。在第二组的换能器元件12T(T00-T63)中，第一行的子阵列SA5的换能器元件的通道号对+X轴方向和_y轴方向减小，如T15至TOO所示。子阵列SA6的换能器元件的通道号从T31至T16按照相似方式布置。类似地，第二行的子阵列SA7的换能器元件的通道号对+X轴方向和_y轴方向减小，如T47至T32所示。子阵列SA8的换能器元件的通道号从T63至T48按照相似方式布置。如上所述，图15中的超声换能器12的换能器元件的布置与图10所示的换能器元件的布置不同，以使得子阵列中的通道号对相反方向増加。即使布置是不同的，也能够通过改变64个换能器元件的驱动区域来传送超声波束UBl-超声波束UB4，如图15 (A)-(D)所示。而且，图15所示的超声换能器12能够对X轴方向和y轴方向来扫描超声波束UBl-超声波束UB4，与对于图11或图12的超声波束相似。<超声换能器的布置的等式>图16是在保持孔径的面积的同时改变孔径的构成的第一实施例和第四实施例的等式。在图16的超声换能器12中，换能器元件的布置示为(i，j)。〈对于第一实施例〉当第一组换能器元件12S被顺序赋予直到换能器(i，j)的通道号的整数时，换能器元件12T的第二组的换能器元件的通道号能够按如下所示来描述。换能器元件(i，j)的通道号当j < Y/2吋，对应于与((n_l)K+i，Y/2-j)对应的换能器元件的通道号；以及当j > Y/2时，对应于与((n-l)K+i，3Y/2_j)对应的换能器元件的通道号。其中，K定义K = Z/Y，复用器的通道号为Z。例如，如果如图2所解释的、通道数量为64并且如图3所解释的、对y轴方向布置八个换能器元件，K = 8。而且，η是ー个通道的极号。使用双极开关SW(參见图2)来说明图4。〈对于第四实施例〉当第一组换能器元件12S被顺序赋予直到换能器(i，j)的通道号的整数时，换能器元件12T的第二组的换能器元件的通道号能够按如下所示来描述。换能器元件(i，j)的通道号当j < Y/2吋，对应于与((n_l)K+i，Y/2-j)对应的换能器元件的通道号；以及当j > Y/2时，对应于与((n_l)K+i，_Y/2_j)对应的换能器元件的通道号。可配置本发明的许多极为不同的实施例，而没有背离本发明的精神和范围。应当 理解，本发明并不局限于说明书中的具体实施例，而是由所附权利要求来定义。
权利要求
1.ー种超声探头(10)，其连接到超声诊断装置(100)，用于向目标对象传送超声波束，所述超声探头(10)包括 开关单元(16)，包括N/2个(其中N为自然数)通道，各通道切換到第一极和第二扱； 第一换能器元件(12S)，数量为N/2个，连接到所述第一极并且以ニ维来布置，其中布置以X轴和y轴来定义；以及 第二换能器元件(12T)，数量为N/2个，连接到所述第二极并且以ニ维来布置，其中所述布置以X轴和I轴来定义； 其中所述第一换能器元件(12S)的通道号的所述布置和所述第二换能器元件(12T)的所述通道号的所述布置在X轴和I轴中有所不同。
2.如权利要求I所述的超声探头(10)，其中，N个所述第一换能器元件(12S)和所述第二换能器元件(12T)在y轴中划分并且分成第一行和第二行； N个所述换能器元件(12)布置在所述第一行中，以使得所述第一换能器元件(12S)的所述通道号对+y轴方向和+/-X轴方向増加，并且所述第二换能器元件(12T)的所述通道号对_y轴方向和+/-X轴方向増加。
3.如权利要求2所述的超声探头(10)，其中，所述开关単元(16)对+/-X轴方向进行扫描，同时保持孔径的改变的构成。
4.如权利要求I所述的超声探头(10)，其中，N个所述第一换能器元件(12S)和所述第二换能器元件(12T)在y轴中划分并且分成所述第一行和所述第二行； N个所述换能器元件(12)布置成使得所述第一行中的所述第一换能器元件(12S)的所述通道号对+X轴方向和+/-y轴方向増加，并且所述第二行中的所述第二换能器元件(12T)的所述通道号对+X轴和+/_y轴方向増加。
5.如权利要求I所述的超声探头(10)，其中，N个所述第一换能器元件(12S)和所述第二换能器元件(12T)在y轴中划分并且分成所述第一行和所述第二行； N个所述换能器元件(12)布置成使得所述第一行中的所述第一换能器元件(12S)的所述通道号对-X轴方向和+/-y轴方向増加，并且所述第二行中的所述第二换能器元件(12T)的所述通道号对-X轴方向和+/_y轴方向増加。
6.如权利要求4或5所述的超声探头(10)，其中，所述开关単元(16)对+/_y轴方向进行扫描，同时保持所述孔径的所述构成。
7.如权利要求4至6中的任一项所述的超声探头(10)，其中，所述开关単元(16)对+/-X轴方向进行扫描，同时保持孔径的改变的构成。
8.ー种超声诊断装置(100)，其调整用于向目标对象传送超声波束的孔径，所述超声诊断装置(100)包括 开关单元(16)，包括N/2个(其中N为自然数)通道，各通道切換到第一极和第二扱； 超声探头(10)，包括 第一换能器元件(12S)，数量为N/2个(其中N为自然数)，连接到所述第一极并且以ニ维来布置，其中布置以X轴和y轴来定义，以及第ニ换能器元件(12T)，数量为N/2个，连接到所述第二极并且以ニ维来布置；以及 驱动信号供应单元(32)，用于通过所述开关単元(16)向所述N个换能器元件(12)供应驱动信号；其中所述开关単元(16)开/关所述N/2个通道，并组合所述第一换能器元件(12S)和所述第二换能器元件(12T)，以及使用所述N/2个来改变所述超声波束的所述孔径的构成。
9.如权利要求8所述的超声诊断装置(100)，其中，所述第一换能器元件(12S)的通道号和所述第二换能器元件(12T)的所述通道号在X轴和y轴方向中有所不同。
10.如权利要求8或9所述的超声诊断装置(100)，其中，所述开关单元(16)对+/-y轴方向进行扫描，同时保持所述孔径的改变的构成。
11.如权利要求8至10中的任一项所述的超声诊断装置(100)，其中，所述开关単元(16)对+/-X轴方向进行扫描，同时保持所述孔径的改变的构成。
全文摘要
本发明名称为“超声探头和超声诊断装置”。连接到超声诊断装置(100)的超声探头(10)向目标对象传送超声波束。超声探头(10)包括开关单元(16)，包括N/2个(其中N为自然数)通道，各通道切换到第一极和第二极；第一换能器元件(12S)，数量为N/2个，连接到第一极并且以二维来布置，其中布置以x轴和y轴来定义；以及第二换能器元件(12T)，数量为N/2个，连接到第二极并且以二维来布置，其中布置以x轴和y轴来定义。第一换能器元件(12S)的通道号的布置和第二换能器元件(12T)的通道号的布置在x轴和y轴中有所不同。
文档编号A61B8/00GK102658262SQ20111042720
公开日2012年9月12日 申请日期2011年12月7日 优先权日2010年12月7日
发明者雨宫慎一 申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司