JP6472313B2 - 探触子及び情報取得装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電容量型トランスデューサを用いて超音波などの超音波波の送信と受信の少なくとも一方（以下、送受信とも言う）を行う探触子、それを備える超音波診断装置などの被検体情報取得装置に関する。超音波波は音波、超音波、光超音波波などを含む用語として用いるが、以下では超音波で代表することもある。

超音波の送受信を行う目的で、静電容量型超音波トランスデューサであるＣＭＵＴ（Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer）を用いた超音波探触子が提案されている。ＣＭＵＴデバイスは、電極間を所定の電圧に保持する高圧の直流電位のバイアス電圧を必要とする。ＣＭＵＴデバイスは、バイアス電圧の大きさにより電気機械結合係数が変わり、バイアス電圧の増大に応じて変換特性が増大するトランスデューサである。ＣＭＵＴの振動膜は、印加されるバイアス電圧が或る所定の値を超えると、その変位が急激に変化し、基板に接するようになる。この現象がプルインと呼ばれ、その時のバイアス電圧はプルイン電圧と定義される。プルインと呼ばれる現象が発生すると、振動膜と基板が接触しトランスデューサとして大きく機能が異なってしまう。従って、ＣＭＵＴデバイスはプルイン電圧より低いバイアス電圧値で使用することが必要である。ＣＭＵＴデバイスに印加するバイアス電圧値は、製造上のばらつきによるプルイン電圧の違いや、電気機械結合係数による仕様を考慮し、デバイスごとに個別に決める必要がある。

特許文献１に記載の超音波診断装置では、超音波探触子内部にバイアス電圧値を記憶したメモリを搭載している。超音波診断装置は、超音波探触子のメモリからバイアス電圧値を読み出し、超音波探触子に供給するバイアス電圧値を設定している。

特許第５３０３４７２号

しかしながら、特許文献１の発明では、探触子にバイアス電圧値の記憶部、通信部を備え、超音波診断装置にはバイアス電圧制御部、探触子の通信部と通信する通信部を備える必要がある。また、その制御のための処理が必要となる。本発明は、探触子においてバイアス電圧値の記憶部や通信部を設けること、装置本体部において探触子との通信手段や通信により得られた値でバイアス電圧制御をする手段を設けること、を必要としない探触子、それを用いた装置を提供することを目的とする。

本発明の探触子は、基板上に設けられた第１の電極と、前記第１の電極と間隙を介して配置された第２の電極と、を有するセルを複数備え、前記第２の電極は、支持部により前記基板上に可動に保持された振動膜上に設けられて前記振動膜と一体となって振動するものであり、前記複数のセルは、超音波の送信と受信の少なくとも一方を行う送受信セルと、前記送受信セルのプルイン電圧より低い電圧でプルインし、該プルインにより短絡する保護セルと、を有し、前記保護セルにおいて、前記振動膜の前記第１の電極と対向する面に第３の電極を有し、かつ、前記第２の電極は、前記振動膜の前記第３の電極が配置された面とは反対側の面に配置され、前記第２の電極と前記第３の電極とは、前記振動膜を貫通する貫通配線によって電気的に接続されている。

本発明によれば、探触子においてバイアス電圧記憶部や通信部を設けること、装置本体部において探触子との通信手段や通信により得られた値でバイアス電圧制御をする手段を設けること、を必要としない。

実施例１の探触子を説明する模式図。 実施例２の探触子と装置本体部を説明する回路ブロック図。 実施例２の探触子の回路動作を説明する図。 実施例３の探触子と装置本体部を説明する回路ブロック図。 実施例３の探触子の回路動作を説明する図。 実施例４の探触子と装置本体部を説明する回路ブロック図。 被検体情報取得装置に係わる実施例５を示すブロック図。

以下の実施例の探触子では、超音波送受信を行う送受信セルのプルイン電圧より低い電圧でプルインし、プルインにより短絡する保護セルが設けられる。保護セルは、先にプルインして短絡することで送受信セルのプルインを防ぐ（後述の実施例１を参照）。また、保護セルを含むバイアス電圧制御手段が、送受信セルに印加されるバイアス電圧を、送受信セルのプルイン電圧より低い電圧値に調整する（後述の実施例２、３を参照）。また、送受信セルのプルイン電圧より低いプルイン電圧の保護セルの短絡を検出する検出手段を装置本体部に備え、送受信セルのバイアス電圧を、検出手段の検出結果に基づき、送受信セルのプルイン電圧より低い電圧値に調整する（後述の実施例４を参照）。

以下、図面を用いて、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
（実施例１）
図１は、実施例１の探触子を説明するための図である。図１は、送受信セルと保護セルの断面を摸式的に表したものである。本実施例は、超音波送受信用の送受信セル１５と、超音波送受信用セル１５よりも低電圧でプルインし、プルイン時に短絡する保護セル１６と、を備える。送受信セル１５のプルインは、バイアス電圧が或る電圧を超えると、振動膜１１が一瞬で基板１０側へ貼りつく現象である。プルインが解除される電圧は、ヒステリシスがあり、ヒステリシス分、プルイン電圧より下がった電圧となる。

送受信セル１５は、保護セル１６と共通の基板１０上に固定された第１の電極１３と、間隙を挟んで第１の電極１３に対向し配置された第２の電極１２を有する。第２の電極１２は、振動膜１１上に配置されており、振動膜１１と一体となって振動する構造になっている。振動膜１１は、支持部１４により基板１０上に可動に保持されている。本実施例では、第２の電極１２に、直流電源回路２１が接続されている。直流電源回路２１は、探触子外（例えば装置本体部）に設置されている。保護セル１６では、第３の電極１７が振動膜４０の下面に配置されている。第３の電極１７は、振動膜４０の上面の第２の電極４１と、振動膜４０を貫通する配線４４により電気的に導通している。保護セル１６は、第３の電極１７と配線４４以外は、送受信セル１５と同じ構造となっている。即ち、保護セル１６でも、基板１０上に第１の電極４２が設けられ、振動膜４０は、振動可能に、支持部４３により基板１０上に保持されている。本実施例では、保護セル１６の第２の電極４１も直流電源回路２１に接続されている。

送受信セル１５の第２の電極１２には、直流電源回路２１より所定の直流電圧が印加されている。もう一方の第１の電極１３は、送受信回路２２に接続され、GND（グランド）電位付近の固定電位となっている。これにより、第１の電極１３と第２の電極１２間にバイアス電圧Vbiasの電位差を発生させている。送受信回路２２により、第１の電極１３に交流の駆動電圧を印加することで、第１の電極と第２の電極間に働く静電引力に交流成分を発生させて振動膜１１を振動させ、超音波を送信することができる。他方、振動膜１１が超音波を受けて振動することにより、第１の電極１３に静電誘導により微小電流が発生する。この電流を、送受信回路２２により、電流電圧変換し、増幅することで、受信信号を取り出すことができる。この送受信回路２２の外部との入出力端子３０は、超音波診断装置の本体部（不図示）に接続される。送受信セル１５は、バイアス電圧Vbiasが該セル１５のプルイン電圧に向かって上昇して或る電圧を超えると、振動膜１１が一瞬で基板１０側へ貼りつく現象が発生する。送受信セル１５において、超音波を送信するときのバイアス電圧と、超音波を受信するときのバイアス電圧とは、同じでもよいし、異なっていてもよい。例えば、受信モードでは、保護セル１６のプルイン電圧より低いバイアス電圧を受信バイアスとして送受信セル１５に印加する。他方、送信モードでは、前記受信バイアスより小さい電圧を送信バイアスとして印加する。

保護セル１６では、第１の電極４２と第３の電極１７との間にバイアス電圧Vbiasの電位差が発生している。保護セル１６は、該セル１６のプルイン電圧に達してプルインが発生した時、上下電極間がショートとなり回路的にはオープンからショートへと変化するスイッチとして働く。保護セル１６は、このプルイン電圧が送受信セル１５のプルイン電圧より低くなるように、設計されている。即ち、セル面積の拡大、振動膜４０と基板１０との間隔の狭小化、振動膜４０の低弾性化、振動膜４０の膜厚の薄化等により、保護セル１６の構造が調整して作られている。保護セル１６のプルイン電圧は、例えば、送受信セル１５のプルイン電圧の８０％〜９０％に設定される。保護セル１６は、超音波送受信に用いられることはないので、送受信セル１５による超音波送受信に影響の出ない部分に実装される。

以上の如く構成されているため、バイアス電圧Vbiasが上昇したとき、保護セル１６のプルイン電圧が送受信セル１５のプルイン電圧より低いため、保護セル１６は送受信セル１５より先にプルインし、短絡する。そのため、送受信セル１５には、保護セル１６のプルイン電圧より大きな電圧が印加されることがない。こうして送受信セル１５は保護される。直流電源回路２１の出力電圧をモニタするか、あるいは電源電流リミッタ等を用いることにより、保護セル１６のプルインを検知することができる。本実施例では、送受信セル１５と保護セル１６を同一工程で同時期に製作することができるため、製造上のばらつきを同じ偏りとすることができる。したがって、本実施例によれば、保護セル１６のプルインを検知することで、送受信セル１５をプルインさせないバイアス電圧を知ることができる。そして、例えば、直流電源回路２１や送受信回路２２に内蔵された制御部において、この検知された保護セル１６のプルイン電圧に基づき、直流電源回路２１の直流電圧や送受信回路２２の交流の駆動電圧が調整されて、送受信セル１５による送受信が行われる。

加えて、たとえ、送受信セル１５にそのプルイン電圧以上の電圧を印加させてしまった際でも、保護セル１６が先にプルインして送受信セル１５への電圧印加を遮断するので、送受信セル１５のプルインを避けることができる。よって、送受信セル１５の破損や特性劣化を避けることができる。ただし、保護セル１６を、送受信セル１５をプルインさせないバイアス電圧を知ることのみに用いて、送受信動作中、保護セル１６への通電を切る構成にすることもできる。或いは、保護セル１６に接続する直流電源回路を、送受信セル１５に接続する直流電源回路とは別個にすることもできる。

送受信セル１５のプルイン電圧に対する、保護セル１６のプルイン電圧の調整は、セルが有する振動膜１１、４０の大きさ（面積）の比を調整することで行うことがより望ましい。これにより、保護セル１６と送受信セル１５の振動膜の厚さや、振動膜と基板の間隔を同じにしたままで、プルイン電圧の比のみを簡単に設定することができる。さらに、送受信セル１５と保護セル１６は同じ基板上に、距離を離さず配置することがより望ましい。例えば、１以上のセルを含むエレメントが複数ある構成において、保護セルはエレメント毎にその近くに設ける。ただし、必ずしも、エレメント毎でなくてもよく、複数のエレメントの単位でプローブ（探触子）１つとしたときに、複数のエレメントと同じ基板上に１以上の保護セルがあれば良い。同じ基板上の領域では、製造上のばらつきがほぼ均一になるからである。そのため、製造ばらつきがあっても、保護セル１６のプルイン電圧と送受信セル１５のプルイン電圧の比を、所望の比のままにすることができる。

尚、本実施例では、保護セル１６を、振動膜４０の下面に第３の電極１７を備えた構成で説明したが、これに限らない。保護セル１６の振動膜４０が、第１の電極４２に接触した際に、第１の電極４２と第２の電極４１が電気的に接続する構成であれば、同様に用いることができる。例えば、振動膜４０の下面に第２の電極４１を備えた構成なども用いることができる。

本実施例によれば、探触子においてバイアス電圧記憶部や通信部を設けること、装置本体部において探触子との通信手段や通信により得られた値でバイアス電圧制御をする手段を設けること、を必要としない。

（実施例２）
図２は、実施例２を説明するための回路ブロック図である。本実施例では、保護セル１６を用いた定電圧出力手段を構成し、定電圧出力を送受信セル１５用のバイアス電圧として自動的に印加する構成となっている。ここでは、探触子１０１は、本体部である超音波診断装置１０５に対して、信号線とバイアス電源線で接続されている。信号線は、探触子１０１の送受信回路２２と本体部の送受信信号処理回路１０７との間の超音波の送受信信号の伝送機能に係わる。電源線は、直流電源回路１０６の出力をＣＭＵＴ（送受信セル１５と保護セル１６）の振動膜の電極に印加する。探触子１０１は、本体部である超音波診断装置１０５に対して、着脱可能に接続される。

探触子１０１の節点３８には、直流電源回路１０６からの出力電圧Vbが接続されている。その他の接続関係は図２に記載のようになっている。ローパスフィルタ１０２は、送受信セル１５のバイアス電圧供給部に接続されている。この構成において、探触子１０１には、直流電源回路１０６から一定電圧の直流電圧Vbが印加される。図２中の節点３３の電圧をVb１、節点３４の電圧をVb２、節点３５の電圧をVb３とする。保護セル１６のプルイン電圧Vpは、送受信セル１５のプルイン電圧より低い電圧となるよう設計されている。

Vbが印加されたあとの各節点の電圧変化を図３に示す。（ａ）は節点３８の電圧Vb、（ｂ）は節点３３の電圧Vb１、（ｃ）は節点３４の電圧Vb２、（ｄ）は節点３５の電圧Vb３の電圧変化を示したものである。電圧Vbの印加後、t=０からt１までの時間、Vb１は上昇する。Vb２も同様に上昇する。t=t１になると、Vb２が保護セル１６のプルイン電圧Vpに達し、保護セル１６の振動膜が基板に引き込まれ、保護セル１６の上下電極間ショートが起こる。コンデンサ２５があるため、時定数に応じて電圧Vb１、Vb２が下がる。電圧Vb２が下がるとt=t２（このとき、上記の如くヒステリシスがあるので、電圧Vb２はプルイン電圧Vpより少し下がった電圧である）で保護セル１６がオープンになる。保護セル１６がオープンになると、コンデンサ２５があるため、時定数に応じて電圧Vb１、Vb２が上昇する。電圧Vb２が上昇すると保護セル１６のプルイン電圧Vpに達し、t=t３のとき再び保護セル１６の振動膜が基板に引き込まれ、保護セル１６の上下電極間ショートが起こる。以降、t=t１からt３までの前記動作を繰り返す。Vb１は、Vb印加後、保護セル１６のVpを最大値として、一定周期の充放電を繰り返す結果の電圧となる。送受信セル１５に印加される電圧Vb３は、ローパスフィルタ１０２によりVb１の低周波数の成分のみを取り出した電圧変化となるので、（ｄ）のような電圧波形となる。この波形は、保護セル１６のプルイン電圧Vp以下の一定電圧となる。

本実施例によれば、固定電圧の直流電圧回路１０６、探触子内の抵抗２４、２６、コンデンサ２５、インダクタなどのディスクリート部品による簡単な回路構成で探触子１０１を構成できる。よって、送受信セル１５をプルインさせないバイアス電圧を供給できる簡単な構成の探触子を提供することができる。また、本実施例によれば、探触子においてバイアス電圧の記憶部、通信部を設けること、超音波診断装置の本体部においてバイアス電圧制御部、通信部、その制御部を設けることが必要なく、探触子内バイアス電圧制御手段を備えた探触子を提供できる。

（実施例３）
図４は、実施例３の探触子を説明する回路ブロック図である。ここでは、バイアス電圧を、分割部をコンデンサ２５で接地した抵抗分圧回路を介して保護セル１６に印加し、分割部の電圧をローパスフィルタ１０２を介して送受信セル１５に印加する。また、保護セル１６を用いた定電圧出力手段に、後述のVb１の電圧降下期間の長短を調整する調整幅可変手段として単安定マルチバイブレータ２８を備え、単安定マルチバイブレータの時定数により、前記分割部の電圧を調整する構成としている。

探触子１０１内の保護セル１６がプルインしたときの電圧変化を入力トリガーとした単安定マルチバイブレータ２８を入れている他、接続構成は図４の回路ブロック図に記載のようになっている。単安定マルチバイブレータ２８で任意の幅のパルスを発生するための時定数調整抵抗として、抵抗３０が接続されている。単安定マルチバイブレータ２８は、入力トリガーとしてパルス波形が入力されると、回路内蔵の可変の時定数で決まる任意時間、出力がショートするよう設定されている。そのとき以外はオープンと設定されている。

直流電源回路１０６から一定電圧の直流電圧Vbが印加されたあとの各部の電圧変化を図５に示す。節点３６の単安定マルチバイブレータ２８のトリガー入力につながる電圧をVtrig、節点３７の単安定マルチバイブレータ２８の出力電圧をVmnoutとする。Vmnoutは抵抗２９を介して前記分割部に印加される。

図５は各節点における電圧変化を示したものである。（ａ）は節点３８の電圧Vb、（ｂ）は節点３３の電圧Vb１、（ｃ）は節点３４の電圧Vb２、（ｄ）は節点３６の電圧Vtrig、（ｅ）は節点３７の電圧Vmnout、（ｆ）は節点３５の電圧Vb３の電圧変化を示す。t=０からt１までの時間、電圧Vbが印加されると電圧Vb１、Vb２は上昇する。t=t１になると、Vb２が上昇して保護セル１６のプルイン電圧Vpに達し、保護セル１６の上下電極間ショートが起こる。Vb２の電圧値は、Vb１の電圧を抵抗２６と抵抗２７で分圧した電圧になる。保護セル１６がショートすることによりVb２はVpの電圧以下になるので、t=t１の後、貼りついた振動膜が基板から剥れ、t=t２に保護セル１６が再度オープンとなる。Vb１は、t=t１からt２の間、コンデンサ２５からの放電で電圧が下がる。また、Vtrigは、t=t１とt２の間、電圧上昇し、t２になると電圧が下がるパルスとなる。Vtrigは単安定マルチバイブレータ２８のトリガー入力となる。単安定マルチバイブレータ２８は、マルチバイブレータの時定数で決められたt=ｔ２からt４の期間、出力がショート状態となり、コンデンサ２５からの放電でVb１の電圧を更に下げる働きをする。

t=t４後、Vb１は、保護セル１６と単安定マルチバイブレータ２８ともにオープンとなることでコンデンサ２５に充電が始まり、電圧が上がる。Vb１の電圧とともにVb２の電圧が上がり、t=t３の時間に保護セル１６がプルイン電圧Vpに達し、上下電極間ショートが起こる。そこから、t１からt３までの動作を繰り返していく。Vb１の電圧を下げる期間が長くなり、ローパスフィルタ１０２の出力値は実施例２の場合より小さくすることができる。また、その単安定マルチバイブレータ２８の時定数の長短により、Vb１の電圧を下げる期間の長短を決められ、ローパスフィルタ１０２の出力であるVb３の電圧値の高低を任意に調整できることとなる。

本実施例によれば、前記分割部の電圧を調整することで送受信セル１５のバイアス電圧を保護セル１６のプルイン電圧Vpに対して低いほうに設定することができる。また、送受信セル１５のバイアス電圧を、プルインさせない電圧で任意に設定することができる。その他、本実施例でも、実施例２と同様の効果を奏することができる。

（実施例４）
図６は、実施例４の探触子を説明する図である。本実施例は、保護セル１６の短絡を検出する検出手段（保護セルプルイン電圧検出回路２０７を含む）を備え、探触子のバイアス電圧を音響送受信セル１５のプルイン電圧より低い電圧値に調整する探触子２０１及び超音波診断装置２０５に係わる。

本体部である超音波診断装置２０５は、バイアス電圧供給のためのバイアス電圧制御回路２０６、保護セルプルイン電圧検出回路２０７、送受信セルバイアス電圧決定回路２０８を備えている。探触子２０１は保護セル１６と送受信セル１５を含み、バイアス電圧として電圧制御回路２０６からの直流電圧が印加される。バイアス電圧制御回路２０６は、バイアス電圧決定回路２０８により電圧を制御される。プルイン電圧検出回路２０７は、保護セル１６がプルインしたことによる電流、電圧の変化を検出し、その検出結果をバイアス電圧決定回路２０８へ知らせる。バイアス電圧決定回路２０８は、前記検出結果に基づき、バイアス電圧制御回路２０６の電圧値の指示を行う。また、バイアス電圧決定回路２０８は、保護セル１６のプルイン電圧検出シーケンス、そのプルイン電圧の記憶、プルイン電圧検出シーケンス後のバイアス電圧制御回路２０６への出力電圧指示を行う。プルイン電圧検出シーケンスは、超音波診断装置２０５の電源投入時や、本体部である超音波診断装置２０５に探触子２０１が新たに接続されたときなどに行われる。このシーケンスの開始は、自動で行われてもよいし、操作者による手動で行われてもよい。

プルイン電圧検出シーケンスが始まると、バイアス電圧決定回路２０８は、バイアス電圧をステップあるいは連続で漸次上昇させていくようバイアス電圧制御回路２０６に指示する。バイアス電圧が探触子２０１の保護セル１６のプルイン電圧に達した時点で、保護セル１６がプルインし、ショート状態となり電流の増加が起こる。保護セルプルイン電圧検出回路２０７は、その電流変化を検出し、バイアス電圧決定回路２０８へ検出信号を送る。バイアス電圧決定回路２０８は、その時点でのバイアス電圧制御回路２０６の出力電圧値を保護セル１６のプルイン電圧値として記憶し、プルイン電圧検出シーケンスを終了する。そして、その値から、探触子に出力するバイアス電圧値が決定される。

プルイン電圧検出シーケンス後、バイアス電圧決定回路２０８は、その決定値をバイアス電圧制御回路２０６へ指示し、バイアス電圧制御回路２０６は、その値の出力電圧値で探触子２０１にバイアス電圧を供給する。本実施例によれば、探触子側が保護セル１６を備えるだけの構成で、自動で送受信セル１５をプルインさせないバイアス電圧を決めて印加することができる。

以上に説明した実施例では、ＣＭＵＴを送信及び受信用のセルとして用いる場合で説明しているが、ＣＭＵＴを送信のみ或いは受信のみで使用する場合でも同様に本発明を適用することができる。また、上記実施例で、保護セル１６のプルイン電圧は、送受信セル１５のプルイン電圧より低い設定であればよい。上記実施例では、第２の電極１２及び第３の電極１７に直流電源回路２１、１０６を、第１の電極１３、４２を送受信回路２２に接続している。しかし、第２の電極１２及び第３の電極１７に送受信回路２２を、第１の電極１３、４２を直流電源回路２１、１０６に接続した構成も同様に用いることができる。バイアス電圧の極性は、上記説明では正極性としているが、負極性でも同様に用いることができる。

さらに、直流電源回路２１、１０６は、超音波診断装置１０５内に配置しているが、外部直流電源からの供給でも構わない。保護セル１６は、第２の電極４１なしで第３の電極１７のみで構成しても構わない。ローパスフィルタ１０２は、抵抗-コンデンサ、インダクタ-コンデンサ、抵抗-インダクタ-コンデンサ等で構成されるものでよく、１段あるいは数段あってもよい。

（実施例５）
上記実施例で説明した送受信セルと保護セルを含む探触子及び超音波診断装置は、超音波波を用いる被検体情報取得装置に適用することができる。被検体からの超音波を探触子で受信し、出力される電気信号を用い、光吸収係数などの被検体の光学特性値を反映した被検体情報や音響インピーダンスの違いを反映した被検体情報を取得することができる。

図７（ａ）は、光音響効果を利用した被検体情報取得装置を示したものである。光源３４０から発生したパルス光は、レンズ、ミラー、光ファイバー等の光学部材３４２を介して、被検体３４４に照射される。被検体３１４の内部にある光吸収体３４６は、パルス光のエネルギーを吸収し、超音波である光音響波３４８を発生する。プローブ（すなわち探触子）３５２内の送受信セル３５０は、光音響波３４８を受信して電気信号に変換し、信号処理部３５４に出力する。信号処理部３５４は、入力された電気信号に対して、Ａ／Ｄ変換や増幅等の信号処理を行い、データ処理部３５６へ出力する。データ処理部３５６は、入力された信号を用いて被検体情報（光吸収係数などの被検体の光学特性値を反映した特性情報）を画像データとして取得する。なお、ここでは、信号処理部３５４とデータ処理部３５６を含めて、処理部と言い、上記送受信信号処理部１０７にほぼ対応している。表示部３５８は、データ処理部５６から入力された画像データに基づいて、画像を表示する。

図７（ｂ）は、超音波の反射を利用した超音波エコー診断装置等の被検体情報取得装置を示したものである。プローブ３７２内の送受信セル３７０から被検体３６４へ送信された超音波は、反射体３６６により反射される。送受信セル３７０は、反射された超音波３６８を受信して電気信号に変換し、信号処理部３７４に出力する。信号処理部３７４は、入力された電気信号に対して、Ａ／Ｄ変換や増幅等の信号処理を行い、データ処理部３７６へ出力する。データ処理部３７６は、入力された信号を用いて被検体情報（音響インピーダンスの違いを反映した特性情報）を画像データとして取得する。表示部３７８は、少なくとも送受信セルからの受信信号を用いて被検体の画像形成を行う画像形成部を含むデータ処理部３７６から入力された画像データに基づいて、画像を表示する。

プローブは、機械的に走査するものであっても、医師や技師等のユーザが被検体に対して移動させるもの（ハンドヘルド型）であってもよい。また、図７（ｂ）のように反射波を用いる装置の場合、超音波を送信するプローブは受信するプローブと別に設けても良い。

さらに、図７（ａ）と図７（ｂ）の装置の機能をどちらも兼ね備えた装置とし、被検体の光学特性値を反映した被検体情報と、音響インピーダンスの違いを反映した被検体情報と、のどちらも取得するようにしてもよい。この場合、図７（ａ）の送受信セル３５０が光音響波の受信だけでなく、超音波の送信と反射波の受信を行うようにしてもよい。具体的には、光音響効果を利用する場合には、プローブ内の送受信セルは被検体で発生した光音響波を受信する。一方、超音波エコー診断の場合には、プローブ内の送受信セルは、超音波を被検体に送信し、被検体内で反射された超音波を受信する。

本発明による装置は、主に超音波診断装置に利用出来るが、その他の被検体情報取得装置などにも用いることができる。

１２、４１・・第２の電極、１３、４２・・第１の電極、１５・・送受信セル、１６・・保護セル、１０１・・探触子、１０５・・超音波診断装置（装置本体部）

Claims (14)

1. 基板上に設けられた第１の電極と、前記第１の電極と間隙を介して配置された第２の電極と、を有するセルを複数備えた探触子であって、
   前記第２の電極は、支持部により前記基板上に可動に保持された振動膜上に設けられて前記振動膜と一体となって振動するものであり、
   前記複数のセルは、超音波の送信と受信の少なくとも一方を行う送受信セルと、
   前記送受信セルのプルイン電圧より低い電圧でプルインし、プルインにより短絡する保護セルと、を有し、
   前記保護セルにおいて、前記振動膜の前記第１の電極と対向する面に第３の電極を有し、かつ、前記第２の電極は、前記振動膜の前記第３の電極が配置された面とは反対側の面に配置され、前記第２の電極と前記第３の電極とは、前記振動膜を貫通する貫通配線によって電気的に接続されていることを特徴とする探触子。
2. バイアス電圧制御手段を有し、
   前記バイアス電圧制御手段は、前記送受信セルに印加されるバイアス電圧を、前記保護セルの短絡を用いて、前記送受信セルのプルイン電圧より低い電圧値に自動的に調整することを特徴とする請求項１に記載の探触子。
3. 前記バイアス電圧制御手段は、所定の直流電圧を、該所定の直流電圧が印加される分割部をコンデンサで接地した抵抗分圧回路を介して、前記保護セルに印加し、前記分割部の電圧をローパスフィルタを介して前記送受信セルに印加するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の探触子。
4. 前記バイアス電圧制御手段は、単安定マルチバイブレータの時定数により、前記分割部の電圧を調整することを特徴とする請求項３に記載の探触子。
5. 前記送受信セルに印加されるバイアス電圧は、前記保護セルの短絡を検出する装置本体部の検出手段の検出結果に基づいて、前記送受信セルのプルイン電圧より低い電圧値に調整されることを特徴とする請求項１に記載の探触子。
6. 前記送受信セルと前記保護セルは、共通の直流電源回路に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の探触子。
7. 前記送受信セルのプルイン電圧に対する前記保護セルのプルイン電圧の調整が、各セルが有する前記振動膜の面積の比を調整することで行われていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の探触子。
8. 前記送受信セルと前記保護セルは、同じ基板上に配置されていることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の探触子。
9. 請求項１から８の何れか１項に記載の探触子と、前記探触子が着脱可能に接続される装置本体部と、を有することを特徴とする超音波診断装置。
10. 被検体からの超音波波を受信して電気信号に変換する探触子と、
    前記探触子からの電気信号を用いて被検体の情報を取得する処理部と、を有し、
    前記探触子が請求項１から８の何れか１項に記載の探触子であることを特徴とする情報取得装置。
11. 前記探触子は、前記探触子から被検体に超音波波を送信し、被検体で反射された超音波波を受信することを特徴とする請求項１０に記載の情報取得装置。
12. 前記探触子は、被検体に光を照射することにより発生する超音波波を受信することを特徴とする請求項１０または１１に記載の情報取得装置。
13. 被検体に光を照射する光源を有することを特徴とする請求項１２に記載の情報取得装置。
14. 前記処理部は、少なくとも前記送受信セルからの受信信号を用いて被検体の画像形成を行う画像形成部を含むことを特徴とする請求項１０から１３の何れか１項に記載の情報取得装置。

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