JP2011505766A - 電圧フィードバックを施した容量性マイクロマシン加工超音波変換器 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2007年12月3日に出願された米国仮特許出願第60/992,027号の利益を主張し、その開示全体が、参照することにより本明細書に組み込まれる。
VΛ=Vin−VB=Vin(1+jωCRFCC)-1として求めることができ、式中、jは虚数単位であり、ωCは、CMUTの動作周波数である。特定の印加される入力信号VINについて、CMUTに印加される電圧VAは、CMUTのキャパシタンスCCが増加すると、減少する。したがって、適切に選択した抵抗RFを有する直列レジスタ542は、CMUT500に印加される電圧VAに負のフィードバックを提供する。
VA=Vin−VB=Vin(1+(−ωc 2LFCC))-1として得ることができる。印加される入力信号VINについて、CMUTに印加される電圧VAの割合は、CMUTのキャパシタンスCCが増加するにつれて増加する。したがって、直列インダクタ544は、CMUT500に印加される電圧VAに正のフィードバックを提供する。
Claims (20)
- 容量性マイクロマシン加工超音波変換器(CMUT)であって、
第1の電極と、
間隙によって前記第1の電極から分離される第2の電極であって、第1のキャパシタンスが前記第1の電極と前記第2の電極との間に存在するようにする、第2の電極と、
前記第2の電極が、前記第1の電極に向かって、および前記第1の電極から離れる方に移動するのを可能にするための、前記第2の電極を支持するバネ要素と、
を備える、容量性マイクロマシン加工超音波変換器(CMUT)と、
前記CMUTと直列に接続されるフィードバック構成要素であって、前記CMUTに印加される電圧にフィードバックを提供する、フィードバック構成要素と、
を備える、システム。 - 前記フィードバック構成要素は、前記CMUTの前記第1のキャパシタンスが、前記第2の電極の移動の結果として増加する時に、前記電圧を減少させるために、前記CMUTに印加される前記電圧に負のフィードバックを提供するキャパシタである、請求項1に記載のシステム。
- 前記フィードバック構成要素は、前記第1のキャパシタンスとほぼ同等またはそれ未満である、第2のキャパシタンスを有するキャパシタである、請求項1に記載のシステム。
- 前記フィードバック構成要素は、前記第1のキャパシタンスの10パーセントから300パーセントである、第2のキャパシタンスを有するキャパシタである、請求項1に記載のシステム。
- 前記フィードバック構成要素は、前記第1のキャパシタンスの30パーセントから100パーセントある、第2のキャパシタンスを有するキャパシタである、請求項1に記載のシステム。
- 前記CMUTが音響エネルギーを検出するために受信モードで使用される時には、前記フィードバック構成要素を回避するための経路を提供するように作動可能であり、前記CMUTが音響エネルギーを送信するために送信モードで使用される時には、前記CMUTと直列に前記フィードバック構成要素を配置するように作動可能である、スイッチをさらに備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記フィードバック構成要素と前記CMUTとの間にバイアス電圧を印加するためのバイアス回路をさらに備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記フィードバック構成要素と前記CMUTとの間のスイッチであって、前記CMUTが音響エネルギーを送信するために送信モードで使用される時には、前記CMUTを前記フィードバック構成要素および送電電圧源と直列に接続し、前記CMUTが音響エネルギーを検出するために受信モードで使用される時には、前記CMUTを受信端末に接続する、スイッチと、
前記スイッチと前記CMUTとの間にバイアス用電圧を印加するためのバイアス回路と、
をさらに備える、請求項1に記載のシステム。 - 前記フィードバック構成要素と前記CMUTとの間のスイッチであって、前記CMUTが音響エネルギーを送信するために送信モードで使用される時には、前記CMUTを前記フィードバック構成要素および送電電圧源と直列に接続し、前記CMUTが音響エネルギーを検出するために受信モードで使用される時には、前記CMUTを受信端末に接続する、スイッチと、
前記スイッチが前記CMUTを前記受信端末に接続する時に、バイアス用電圧を印加するためのバイアス回路と、
をさらに備える、請求項1に記載のシステム。 - 前記CMUTが表面に位置する超音波プローブをさらに備え、前記フィードバック構成要素は、前記プローブ内に位置し、前記プローブの前記表面から絶縁される、請求項1に記載のシステム。
- 前記CMUTが表面に位置する前記プローブを有する、超音波システムをさらに備え、前記フィードバック構成要素は、ケーブルを介して前記プローブに接続される前記超音波システムの基盤ユニット内に位置する、請求項1に記載のシステム。
- 前記フィードバック構成要素は、所定の動作周波数で、前記CMUTのインピーダンスと同じ桁数であるインピーダンスを有する、レジスタまたはインダクタである、請求項1に記載のシステム。
- 前記フィードバック構成要素は、所定の動作周波数で、前記CMUTのインピーダンスの50パーセントから300パーセントであるインピーダンスを有する、レジスタまたはインダクタである、請求項1に記載のシステム。
- 第1の電極と、前記第1の電極から空間によって分離される第2の電極と、を含む容量性マイクロマシン加工超音波変換器(CMUT)を提供するステップであって、前記第1の電極と前記第2の電極との間に、第1のキャパシタンスが存在するようにし、前記第2の電極は、前記第2の電極が前記第1の電極に向かって移動し、元の位置に戻るのを可能にするためのバネ要素によって支持され、前記第1の電極と前記第2の電極との間に第1のキャパシタンスが存在する、ステップと、
フィードバックキャパシタを前記CMUTと直列に配置するステップであって、前記フィードバックキャパシタは、前記CMUTの前記第1の電極と前記第2の電極との間の前記第1のキャパシタンスに基づく第2のキャパシタンスを有する、ステップと、
を含む、方法。 - 前記CMUTを作動させるために前記CMUTおよび前記フィードバックキャパシタに送電電圧を印加するステップをさらに含み、前記フィードバックキャパシタは、前記CMUTの前記第1のキャパシタンスが、前記CMUTの作動の間に増加する時に、前記CMUTに印加される前記送電電圧が減少するように、前記CMUTに印加される前記送電電圧にフィードバックを適用する、請求項14に記載の方法。
- 前記CMUTの前記第1のキャパシタンス以下である前記第2のキャパシタンスを有するように、前記フィードバックキャパシタを選択するステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 前記CMUTの前記第1のキャパシタンスの30パーセントから100パーセントである前記第2のキャパシタンスを有するように、前記フィードバックキャパシタを選択するステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 前記CMUTの前記第1のキャパシタンスの10パーセントから300パーセントである前記第2のキャパシタンスを有するように、前記フィードバックキャパシタを選択するステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 容量性マイクロマシン加工超音波変換器(CMUT)であって、
第1の電極と、
間隙によって前記第1の電極から分離される第2の電極であって、前記第2の電極が第1の位置にある時に、第1のキャパシタンスが、前記第1の電極と前記第2の電極との間に存在するようにする、第2の電極と、
前記第2の電極が、電圧が印加される時に、所定の変位のために前記第1の位置から前記第1の電極の方へ移動し、音響エネルギーを生成するために前記第1の位置に戻るのを可能にするための、前記第2の電極を支持する可撓性要素と、
前記CMUTと直列に接続されるフィードバックキャパシタであって、前記フィードバックキャパシタは、前記第1のキャパシタンスの10パーセントから300パーセントの第2のキャパシタンスを有し、前記フィードバックキャパシタおよび前記CMUTは、分圧器を形成し、前記CMUTの前記第1のキャパシタンスの増加により、前記フィードバックキャパシタが、前記CMUTに印加される前記電圧に負のフィードバックを提供する時、前記CMUTに印加される前記電圧が減少するようにする、フィードバックキャパシタと、
を備える、システム。 - 前記システムは、前記CMUTが表面に位置する前記プローブを有する超音波システムであり、
前記フィードバックキャパシタは、前記プローブ内に位置し、前記プローブの前記表面から絶縁されるか、ケーブルを介して前記プローブに接続される前記超音波システムの基盤ユニット内に位置する、
請求項19に記載のシステム。
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