(57)【要約】【課題】高圧あるいは高電流用の電線、高圧用コネクタなどを用意する必要が無くなり、ケーブルの取り回し性を改善した超音波診断装置などの情報取得装置を提供することである。【解決手段】情報取得装置の探触子部１０５は、複数のエレメントを有する多チャンネルのトランスデューサ１０１と、トランスデューサに対するバイアス電圧の供給及び送受信信号の送受のためにトランスデューサに接続されたフロントエンド回路１０２を備える。本体部１０７は、電源部からの電力を分散する電力分散部１１３と、フロントエンド回路との間で送受信信号を送受する送受信回路１０８を備える。複数の配線１０４、１１１を含む接続部１０６は、電力分散部からフロントエンド回路にバイアス電圧を供給する。【選択図】図１
2014236826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に音響波を送信し反射波を受信するため或いは被検体からの音響波を受信するためのバイアス電圧がそれぞれ印加される複数のエレメントを有する多チャンネルのトランスデューサと、前記トランスデューサに対する前記バイアス電圧の供給及び送受信信号の送受のために前記トランスデューサに電気的に接続されたフロントエンド回路と、を備える探触子部、
電源部からの電力を分散する電力分散部と、前記フロントエンド回路との間で前記送受信信号を送受する送受信回路と、を備える本体部、
前記多チャンネルの数より多い数の配線で前記探触子部と前記本体部を電気的に接続している接続部、
を有し、
前記接続部は、前記フロントエンド回路が前記送受信信号の送受のために接続された配線以外の配線を用いて、前記電力分散部から前記フロントエンド回路に前記バイアス電圧を供給することを特徴とする情報取得装置。
【請求項２】
被検体に音響波を送信し反射波を受信するため或いは被検体からの音響波を受信するためのバイアス電圧がそれぞれ印加される複数のエレメントを有する多チャンネルのトランスデューサと、前記トランスデューサに対する前記バイアス電圧の供給及び送受信信号の送受のために前記トランスデューサに電気的に接続されたフロントエンド回路と、を備える探触子部、
電源部からの電力を分散する電力分散部と、前記フロントエンド回路との間で前記送受信信号を送受する送受信回路と、前記電力分散部と前記送受信回路に電気的に接続された信号／電力の弁別回路と、を備える本体部、
複数の配線で前記探触子部と前記本体部を電気的に接続している接続部、
を有し、
前記弁別回路は、或る期間において前記送受信信号を送受するために使用する配線を介して別の期間において前記バイアス電圧を前記フロントエンド回路に供給することを特徴とする情報取得装置。
【請求項３】
被検体に音響波を送信し反射波を受信するため或いは被検体からの音響波を受信するためのバイアス電圧がそれぞれ印加される複数のエレメントを有する多チャンネルのトランスデューサと、前記トランスデューサに対する前記バイアス電圧の供給及び送受信信号の送受のために前記トランスデューサに電気的に接続されたフロントエンド回路と、を備える探触子部、
電源部からの電力を分散する電力分散部と、前記フロントエンド回路との間で前記送受信信号を送受する送受信回路と、を備える本体部、
複数の配線で前記探触子部と前記本体部を電気的に接続している接続部、
を有し、
前記電力分散部と前記送受信回路は、それぞれ、互いに異なる周波数帯域の信号を生成し、前記接続部の配線を用いて、前記フロントエンド回路に前記バイアス電圧を分散して供給し、前記フロントエンド回路との間で前記送受信信号を送受することを特徴とする情報取得装置。
【請求項４】
前記フロントエンド回路は、前記トランスデューサとの間で前記送受信信号を送受するアンプ回路を含むフロントエンドブロックと、前記トランスデューサに前記バイアス電圧を供給し前記アンプ回路に電源電圧を供給するバイアス/回路電源の発生ブロックと、を有し、
前記電源部から、前記電力分散部と前記接続部と前記発生ブロックを介して、前記トランスデューサと前記アンプ回路に電圧が供給されることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の情報取得装置。
【請求項５】
前記電源部は、前記アンプ回路用の電源と前記トランスデューサに対する前記バイアス電圧の電源を有することを特徴とする請求項４に記載の情報取得装置。
【請求項６】
前記エレメントは、間隙を挟んで設けられた２つの電極のうちの一方の電極を含む振動膜が振動可能に支持されたセル構造を少なくとも１つ含むことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の情報取得装置。
【請求項７】
前記配線は同軸細線であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の情報取得装置。
【請求項８】
光源と、前記送受信回路と繋がった処理回路と、を有し、前記トランスデューサは、前記光源から発振した光が被検体に照射されることにより発生する音響波を受信して電気信号に変換し、
前記処理回路は、前記電気信号を用いて被検体の情報を取得することを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の情報取得装置。
【請求項９】
前記送受信回路と繋がった処理回路を有し、前記トランスデューサは、被検体からの音響波を受信して電気信号に変換し、
前記処理回路は、前記電気信号を用いて被検体の情報を取得することを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の情報取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多チャンネルのトランスデューサを持つ超音波診断装置などの被検体の情報取得装置に関する。被検体との間で音響波の送受信を行う超音波診断装置などの情報取得装置では、探触子部にフロントエンド回路を備え、トランスデューサにバイアス電源を供給する電力伝達手段やフロントエンド回路用の回路電源などを備える。特には、本発明は、こうした超音波診断装置などの情報取得装置に関する。尚、本明細書において、音響波とは、音波、超音波、光音響波と呼ばれるものを含む。例えば、被検体内部に可視光線や赤外線等の光（電磁波）を照射して被検体内部で発生する光音響波を含む。以下では、音響波を超音波で代表することもある。また、送受信と言う場合、送信と受信を含む場合及び受信のみを含む場合を含んだ意味で用いる。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波の送受信を行う目的で、静電容量型の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。また、ｃＭＵＴデバイスの出力をＳＮ良く取り出すために、フロントエンド回路をｃＭＵＴデバイス直近の探触子先端部に実装する形態を用いることがある。送受信信号の授受は、同軸細線と呼ばれるもので、トランスデューサのチャンネル数分、探触子先端近傍のフロントエンド回路と信号処理装置とが接続されて行われる。このフロントエンド回路の電源として、低電圧高電流の電源を必要とする。
【０００３】
特許文献１に開示された装置では、マイクロマシニングを用いて製造される超音波振動子のシリコン基板と同一の基板上またはその内部に、直流高電圧の発生手段を備えている構成を取っている。特許文献２においては、光ファイバケーブルを介して入力された光エネルギーを変換素子により電気エネルギーに変換して、ｃＭＵＴに対してバイアス電圧を供給する超音波探触子が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７-９７７６０号公報
【特許文献２】特許第４７７６３４４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ｃＭＵＴのバイアス電圧は高圧であるため、それを供給するケーブルは太く、コネクタも対応するコネクタを選択する必要がある。フロントエンド回路の電源ケーブルもまた、信号を取り出すための同軸細線ケーブルとは別種の物であり、バイアス電圧用ケーブルと同じく、ケーブルが太いため、探触子先端での取り回しを悪くする要因となっている。このように、高電圧用の電線、低電圧高電流用の電線、高圧用コネクタ等を用意する必要がある。これらは、信号用の同軸細線ケーブルとは別種の物であり、太くて硬いなど、ケーブルそのものの取り回し性に関して、課題となっている。光ケーブルにおいても、取り扱い上、光ケーブルの曲げの曲率が限定されるなど、ケーブルそのものの取り回し性は課題となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題に鑑み、本発明の第１の情報取得装置は、
被検体に音響波を送信し反射波を受信するため或いは被検体からの音響波を受信するためのバイアス電圧がそれぞれ印加される複数のエレメントを有する多チャンネルのトランスデューサと、前記トランスデューサに対する前記バイアス電圧の供給及び送受信信号の送受のために前記トランスデューサに電気的に接続されたフロントエンド回路と、を備える探触子部、
電源部からの電力を分散する電力分散部と、前記フロントエンド回路との間で前記送受信信号を送受する送受信回路と、を備える本体部、
前記多チャンネルの数より多い数の配線で前記探触子部と前記本体部を電気的に接続している接続部、を有する。そして、前記接続部は、前記フロントエンド回路が前記送受信信号の送受のために接続された配線以外の配線を用いて、前記電力分散部から前記フロントエンド回路に前記バイアス電圧を供給する。
【０００７】
また上記課題に鑑み、本発明の第２の情報取得装置は、
被検体に音響波を送信し反射波を受信するため或いは被検体からの音響波を受信するためのバイアス電圧がそれぞれ印加される複数のエレメントを有する多チャンネルのトランスデューサと、前記トランスデューサに対する前記バイアス電圧の供給及び送受信信号の送受のために前記トランスデューサに電気的に接続されたフロントエンド回路と、を備える探触子部、
電源部からの電力を分散する電力分散部と、前記フロントエンド回路との間で前記送受信信号を送受する送受信回路と、前記電力分散部と前記送受信回路に電気的に接続された信号／電力の弁別回路と、を備える本体部、
複数の配線で前記探触子部と前記本体部を電気的に接続している接続部、を有する。そして、前記弁別回路は、或る期間において前記送受信信号を送受するために使用する配線を介して別の期間において前記バイアス電圧を前記フロントエンド回路に供給する。
【０００８】
また上記課題に鑑み、本発明の第３の情報取得装置は、
被検体に音響波を送信し反射波を受信するため或いは被検体からの音響波を受信するためのバイアス電圧がそれぞれ印加される複数のエレメントを有する多チャンネルのトランスデューサと、前記トランスデューサに対する前記バイアス電圧の供給及び送受信信号の送受のために前記トランスデューサに電気的に接続されたフロントエンド回路と、を備える探触子部、
電源部からの電力を分散する電力分散部と、前記フロントエンド回路との間で前記送受信信号を送受する送受信回路と、を備える本体部、
複数の配線で前記探触子部と前記本体部を電気的に接続している接続部、を有する。そして、前記電力分散部と前記送受信回路は、それぞれ、互いに異なる周波数帯域の信号を生成し、前記接続部の配線を用いて、前記フロントエンド回路に前記バイアス電圧を分散して供給し、前記フロントエンド回路との間で前記送受信信号を送受する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高圧あるいは高電流用の電線、高圧用コネクタなどを用意する必要が無くなり、ケーブルの取り回し性を改善した超音波診断装置などの情報取得装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る超音波診断装置を説明する図である。
【図２】第２の実施形態に係る超音波診断装置を説明する図である。
【図３】静電容量型のトランスデューサの例を示す図である。
【図４】情報取得装置の例を示す全体ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明では、多チャンネルのトランスデューサに対するバイアス電圧の供給及び送受信信号の送受のためのフロントエンド回路を備える探触子部、電源部からの電力を分散する電力分散部を備える本体部、複数の配線で探触子部と本体部を接続する接続部を有する。電源部は、後述の実施例のように本体部に内蔵されていてもよいし、外部にあって、コンセントなどを介して外部の電源部から電源が供給される様になっていてもよい。複数の配線を含む接続部の使い方には、典型的には３つのタイプがある。１つ目のタイプでは、接続部は、多チャンネル数より多い数の配線で探触子部と本体部を電気的に接続し、フロントエンド回路が送受信信号の送受のために接続された配線以外の配線を用いて、電力分散部がフロントエンド回路にバイアス電圧を分散して供給する。２つ目のタイプでは、本体部が、電力分散部と送受信回路に接続された信号／電力の弁別回路を備え、弁別回路は、或る期間において送受信信号を送受するために使用している配線を介して別の期間においてバイアス電圧を分散してフロントエンド回路に供給する。３つ目のタイプでは、電力分散部と送受信回路は、それぞれ、互いに異なる周波数帯域の信号を生成し、接続部の配線を用いて、フロントエンド回路にバイアス電圧を分散して供給し、フロントエンド回路との間で前記送受信信号を送受する。
【００１２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施例の超音波診断装置の構成を説明するための図である。多チャンネル信号の送受信に用いられる信号線として、同軸細線を用い、３６０ピン、２６０ピン等の予め決まった規格のものを用いる場合を考える。こうしたとき、例えば、使用する多チャンネルのトランスデューサの２５６ch、１２８chというチャンネル数に対し、使用しない複数本の信号線を有する場合が多い。その場合に、使用しない複数本の信号線を、分散した電力伝達用の配線として使用するのが本実施例である。
【００１３】
超音波診断装置は、探触子部と本体部を電気的に繋ぐ接続部であるケーブル１０６で本体部１０７に電気的に接続された探触子部１０５を有する。本体部１０７は、超音波信号の送受信回路１０８、画像処理回路１０９、電力分散回路１１３、アンプ回路用の電源回路１１４、トランスデューサ用のバイアス電源回路１１２から構成される。前述した様に、これらの電源回路は外部にあってもよい。探触子部１０５は、超音波信号を送受信する１Ｄあるいは２Ｄに配列された複数のエレメントを持つトランスデューサ部１０１と、フロントエンド回路の基板１０２で構成される。１Ｄとは、１つ以上のセルを含むエレメントが１列に配列されたデバイスの配列形態、２Ｄとは、エレメントが２次元に配列されたデバイスの配列形態を示す。フロントエンド回路の基板１０２は、フロントエンドブロック１０３とバイアス/回路電源の発生ブロック１１０で構成される。
【００１４】
送受信回路１０８は、超音波送信時に高電圧の送信波形を生成するための回路と、受信時に微小電圧を増幅する機能を持つ回路を有する。画像処理回路１０９は、得られた超音波受信信号からの情報を処理して画像や音等の診察情報として表現するための回路である。電力分散部である電力分散回路１１３は、高電圧を複数の低電圧の電源回線に分ける、あるいは、高電流の電源を低電流の複数の電源回線に分ける回路である。
【００１５】
フロントエンドブロック１０３は、送信時には、送信波形をトランスデューサ側へ伝え、受信時には受信信号を増幅するアンプ回路（例えばトランスインピーダンスアンプ）などである。フロントエンドブロック１０３は、必要なエレメント数と同じあるいはそれ以上の数量が用意される。各々のフロントエンドブロック１０３は、トランスデューサ部１０１の対応するエレメントと接続される。またフロントエンドブロック１０３は、ケーブル１０６の信号送受信用の同軸細線１０４を通して本体部１０７内の送受信回路１０８と接続されている。バイアス/回路電源の発生ブロック１１０は、本体部１０７内の電力分散回路１１３とケーブル１０６の電力伝達用の同軸細線１１１を通して接続されている。バイアス/回路電源の発生ブロック１１０は、トランスデューサ部１０１のバイアス供給部にバイアス電圧を供給し、フロントエンドブロック１０３にはアンプ回路の電源電圧を供給する。
【００１６】
電力伝達用の同軸細線１１１は、送受信用の同軸細線１０４と同じ仕様のものである。電力伝達用の同軸細線１１１としては、規格の多チャンネル用の同軸ケーブルと接続コネクタにおいて、送受信用の同軸細線で使用していないチャンネルの同軸細線を複数本使用するものとする。
【００１７】
超音波診断装置としての動作は、次のように行われる。本体部１０７の送受信回路１０８から送信用の比較的高い電圧の信号が、ケーブル１０６中の信号送受信用の同軸細線１０４を介し、フロントエンドブロック１０３へ送られる。そして、このブロック１０３を介してトランスデューサ部１０１へ伝達され、超音波が送出される。このとき、送受信回路１０８の受信部、フロントエンドブロック１０３のアンプ部は、スイッチ等で保護され、バイパスされている。トランスデューサ部１０１から送出された超音波は、被検体の距離、強度などに応じた時間遅延や強度を持つ反射波となって、トランスデューサ部１０１に戻ってくる。この反射波による受信信号は、微弱であることや、長い同軸ケーブルで伝送されるため、フロントエンドブロック１０３で増幅やインピーダンス変換を行い、送受信用の同軸細線１０４を通して送受信回路１０８の受信部へ伝達される。そして更に、画像処理回路１０９で画出し等の信号処理がなされ、不図示の表示部（本体部内あってもよいし、本体部外にあってもよい）で表示される。ここにおいて、超音波診断装置として、超音波送信系は別に配置されたり、別方法で超音波を発生させたりして、当該装置が受信系の回路だけで構成される場合もある。
【００１８】
次に、本実施例における電源供給系の動作について述べる。超音波診断装置の本体部１０７において、トランスデューサ用のバイアス電源回路１１２と上記アンプ回路用の電源回路１１４から電力が電力分散回路１１３に供給されている。電力分散回路１１３は、電力伝達用の同軸細線１１１の１本で伝送可能な電圧値、電流値、電力値の範囲内の値に電力を分割し、接続部の複数本の同軸細線１１１で、必要な電力を探触子部１０５へ伝達する。伝達された電力は探触子部１０５内で、複数の電力伝達用の同軸細線１１１を介し、フロントエンド回路の基板１０２のバイアス/回路電源の発生ブロック１１０へ伝達される。発生ブロック１１０は、供給された分散電力をバイアス電源に必要な直流の高電圧にして、トランスデューサ部１０１へバイアス電源として供給する。また、フロントエンドブロック１０３の電源用の低電圧高電流にして、フロントエンドブロック１０３のアンプ回路に電源電圧として供給する。
【００１９】
電力伝達用の同軸細線１１１で伝達できる範囲の電圧、電流、電力でバイアス電源用の直流の高電圧を生成する手段としては、直流であれば、複数の電圧を直列に接続して直流の高電圧を得る構成がある。交流であれば、トランスで昇圧し整流することで直流の高電圧を得ることができる。交流で送る際には、周波数特性を持つ回路を入れることにより周波数によって電圧値を制御できるようにしても良い。
【００２０】
また電力伝達用の同軸細線１１１で伝達できる範囲の電圧、電流、電力で直流のフロントエンドプリアンプ用の低電圧高電流を得るには、直流で送るとすれば、並列接続にする構成で可能である。交流であれば、整流後に並列接続すれば低電圧高電流を得ることが可能である。また、バイアス電源の電圧やアンプ回路の電源電圧を意図的に可変にしたい場合には、交流で送る場合の周波数を変えることで、バイアス/回路電源の発生ブロック１１０により生成する電圧値を変えられるような構成としても良い。パルス状で送る場合のパルスのデューティーを変えることによって、発生ブロック１１０により生成する電圧値を変えられるようにしても良い。また、バイアス電源とアンプ回路電源を電力的に足し合わせた後、電力的に分散して伝達しバイアス/回路電源の発生ブロック１１０でそれぞれ生成するような構成としても良い。
【００２１】
（実施例２）
第２の実施例を、図２を用いて説明する。図２は、信号線を用いて信号伝達と電力伝達を切り替える方式を採用する超音波診断装置の実施例である。超音波送受信において、ビームフォーミング動作で、一時的に、或る配線を使用していない時にその配線で電力伝達を行うことができる超音波診断装置が本実施例である。従って、接続部は、必ずしもトランスデューサのチャンネル数より多い複数本の配線を備える必要はない。超音波診断装置は、本体部１０７にケーブル１０６で接続された超音波探触子部１０５を有する。探触子部１０５は、超音波を送受信する１Ｄあるいは２Ｄに配列された複数のエレメントを持つトランスデューサ部１０１と、フロントエンド回路の基板１０２で構成される。フロントエンド回路の基板１０２は、フロントエンドブロック１０３、バイアス/回路電源の発生ブロック１１０で構成される。フロントエンドブロック１０３は、必要なエレメント数と同じ或いはそれ以上の数量が用意される。フロントエンドブロック１０３は、トランスデューサ部１０１の対応エレメントと接続される。またフロントエンドブロック１０３は、本体部１０７の信号/電力の弁別回路２０２に接続されている。
【００２２】
信号/電力の弁別回路２０２は、本体部１０７内の電力分散回路１１３と送受信回路１０８に接続されている。また弁別回路２０２は、ケーブル１０６の送受信/電力の伝達兼用の同軸細線２０１を通してバイアス/回路電源の発生ブロック１１０にも接続されている。弁別回路２０２は、それぞれ別個の必要なタイミングで、同軸細線２０１に電力分散回路１１３と送受信回路１０８の出力を供給する。発生ブロック１１０は、トランスデューサ部１０１のバイアス電圧供給部にバイアス電圧を供給し、フロントエンドブロック１０３にはアンプ回路の電源電圧を供給する。
【００２３】
本実施例において、画像情報を得るためにビームフォーミング送受信の手法が取られる。この手法は、送受信可能なチャンネル総数の一部の限定された一定数のエレメントの組を、順次遅延をかけて変化させ、１本のビームを形成・走査し、各時のビーム方向の被検体の超音波の情報を得るものである。エレメントの１Ｄあるいは２Ｄ配列の組において１本のビームを形成してビーム方向の被検体の超音波の情報を取得後、１エレメント分、行あるいは列方向にずらして更にビーム方向の被検体の超音波の情報を得る。この動作を順次行い、情報を合成することで、例えばＢ（Brightness）モード画と呼ばれる画像を作るものである。この動作をする超音波送受信のシステムにおいては、ビームフォーミングに使用されるチャンネルのエレメントと回路は信号の送受信を行うが、使用されないエレメントと回路では信号の送受信は行われない。
【００２４】
次に本実施例における動作原理を説明する。本実施例において、本体部１０７では、各時のビームフォーミングに必要なチャンネルでは、送受信動作を行う。このことを利用して、信号/電力の弁別回路２０２は、その時のビームフォーミングに必要ないチャンネルに係る同軸細線２０１に電力分散回路１１３からの電力を加える。電力分散回路１１３は、同軸細線２０１の１本が伝送可能な電圧値、電流値、電力値の範囲内の値に電力を分割しているので、弁別回路２０２は非使用のチャンネルに係る同軸細線２０１を弁別して複数本の細線で必要な電力を探触子部１０５へ伝達する。探触子部１０５では、ビームフォーミングに使用しないチャンネルに加えられた電力をバイアス/回路電源の発生ブロック１１０へ伝達する。
【００２５】
信号/電力の弁別回路２０２における信号伝達と電力伝達の弁別方法として、信号伝達と電力伝達の周波数帯域を変えて実現する方法もある。一般に、超音波に使用されるトランスデューサは周波数帯域が決まっており、帯域外の電気信号に対しては無反応であり、ビームフォーミング及び送受信信号に影響を与えることは無い。すなわち、電力伝達と送受信の信号伝達とに係る信号を互いに異なる周波数帯域にすれば、或るタイミングでビームフォーミングつまり信号伝達に使用しているチャンネルの細線であっても、電力を複数に分散して電力伝達に使用することができる。この方法を採用する場合は、信号/電力の弁別回路２０２は必要なく、互いに異なる周波数帯域の信号を生成する電力分散回路と送受信回路が接続部１０６の同じ同軸細線２０１に接続されている。
【００２６】
また、信号/電力の弁別回路２０２を探触子部１０５側にも持ち、この弁別回路２０２が、使用してない同軸細線があれば、使用チャンネル情報を本体部１０７の弁別回路２０２に送り、ここでスイッチ制御などにより使用配線の切り替えを行う方法もある。
【００２７】
次に、本発明で用いられるトランスデューサの一例である静電容量型のトランスデューサについて説明する。図３に、セル構造を複数含むエレメントを有した静電容量型のトランスデューサを示す。図３（ａ）は上面図を示し、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ｂ断面図である。本トランスデューサは、セル構造７を有するエレメント８を複数個有している。図３では、４個のエレメント８がそれぞれ９個のセル構造７を有しているが、それぞれのエレメント８は１つ以上のセルを有していれば幾つであっても構わない。本例のセル構造７は、図３（ｂ）に示す様に、基板１、第一の電極２、第一の電極２上の絶縁膜３、絶縁膜３と間隙５（空隙など）を介して設けられた振動膜４、振動膜４上の第二の電極６で構成されている。基板１は、Ｓｉで構成されているが、ガラスなどの絶縁性基板を用いても構わない。第一の電極２はチタンやアルミニウムなどの金属薄膜で形成される。基板１を低抵抗のシリコンで形成する場合には、それ自体を第一の電極２とすることも可能である。絶縁膜３は、酸化シリコンなどの薄膜を堆積することで形成できる。振動膜４やそれを支持する部分である振動膜支持部９は、窒化シリコンなどの薄膜を堆積することで形成される。第二の電極６は、チタンやアルミニウムなどの金属薄膜で構成することができる。窒化シリコン膜や単結晶シリコン膜からなるメンブレン部分の振動膜と第二の電極部分を併せて振動膜と捉えることもできる。以上のように、本例では、エレメントは、間隙を挟んで設けられた２つの電極のうちの一方の電極を含む振動膜が振動可能に支持されたセル構造を少なくとも１つ含む。
【００２８】
本例のトランスデューサの駆動原理を説明する。セル構造は、間隙５を挟んで設けられた第一の電極２と振動膜とで形成されているので、音響波を受信するためには、第一の電極２もしくは第二の電極６に直流電圧を印加する。このバイアス電圧が図１や図２のバイアス/回路電源の発生ブロック１１０から印加されている。音響波を受信すると、音響波により振動膜が振動して間隙の距離（高さ）が変化するため、電極間の静電容量が変化する。この静電容量変化を第一の電極２もしくは第二の電極６から検出することで、音響波を検出することができる。こうした静電容量変化による受信信号は図１や図２のフロントエンドブロック１０３のアンプ回路に送られる。また、エレメントは、第一の電極２もしくは第二の電極６に交流電圧を印加して振動膜を振動させることで、音響波を送信することもできる。こうした交流電圧の送信信号は、本体部１０７の送受信回路１０８から、図１や図２のフロントエンドブロック１０３を介してエレメント８に送信される。
【００２９】
上記実施例の超音波診断装置などの情報取得装置の適用例を説明する。被検体からの音響波をトランスデューサで受信し、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。
【００３０】
より詳しくは、情報取得装置の一例は、被検体に光（可視光線や赤外線を含む電磁波）を照射する。このことにより被検体内の複数の位置（部位）で発生した光音響波を受信し、被検体内の複数の位置に夫々対応する特性情報の分布を示す特性分布を取得する。光音響波により取得される特性情報とは、光の吸収に関わる特性情報を示し、光照射によって生じた光音響波の初期音圧、あるいは初期音圧から導かれる光エネルギー吸収密度や、吸収係数、組織を構成する物質の濃度、等を反映した特性情報を含む。物質の濃度とは、例えば、酸素飽和度やトータルヘモグロビン濃度や、オキシヘモグロビンあるいはデオキシヘモグロビン濃度などである。また、情報取得装置は、人や動物の悪性腫瘍や血管疾患などの診断や化学治療の経過観察などを目的とすることもできる。よって、被検体としては生体、具体的には人や動物の乳房、頸部、腹部などの診断対象が想定される。被検体内部にある光吸収体としては、被検体内部で相対的に吸収係数が高い組織を示す。例えば、人体の一部が被検体であれば、オキシヘモグロビンあるいはデオキシヘモグロビンやそれらを多く含む血管、あるいは新生血管を多く含む腫瘍、頸動脈壁のプラークなどがある。さらには、金粒子やグラファイトなどを利用して、悪性腫瘍などと特異的に結合する分子プローブや、薬剤を伝達するカプセルなども光吸収体となる。
【００３１】
また、光音響波の受信だけでなく、トランスデューサを含むプローブから送信される超音波が被検体内で反射した超音波エコーによる反射波を受信することにより、被検体内の音響特性に関する分布を取得することもできる。この音響特性に関する分布は、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した分布を含む。
【００３２】
図４（ａ）は、光音響効果を利用した情報取得装置を示したものである。光源２０１０が発振したパルス光は、レンズ、ミラー、光ファイバー等の光学部材２０１２を介して、被検体２０１４に照射される。被検体２０１４の内部にある光吸収体２０１６は、パルス光のエネルギーを吸収し、音響波である光音響波２０１８を発生する。探触子部１０５内のトランスデューサ２０２０は、光音響波２０１８を受信して電気信号に変換し、探触子部のフロントエンド回路に出力する。フロントエンド回路ではプリアンプ等の信号処理を行い、接続部１０６を介してこれを本体部１０７の信号処理部２０２４に送る。信号処理部２０２４では、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、同じく本体部のデータ処理部２０２６へ出力する。データ処理部２０２６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。ここでは、信号処理部２０２４とデータ処理部２０２６を含めて、画像処理部という。表示部２０２８は、データ処理部２０２６から入力された画像データに基づいて、画像を表示する。
【００３３】
図４（ｂ）は、音響波の反射を利用した超音波エコー診断装置などの情報取得装置を示したものである。探触子部１０５内のトランスデューサ２１２０から被検体２１１４へ送信された音響波は、反射体２１１６により反射される。トランスデューサ２１２０は、反射された音響波（反射波）２１１８を受信して電気信号に変換し、探触子部内のフロントエンド回路に出力する。フロントエンド回路ではプリアンプ等の信号処理を行い、接続部１０６を介してこれを本体部１０７の信号処理部２１２４に送る。信号処理部２１２４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、同じく本体部のデータ処理部２１２６へ出力する。データ処理部２１２６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。ここでも、信号処理部２１２４とデータ処理部２１２６を含めて、画像処理部という。表示部２１２８は、データ処理部２１２６から入力された画像データに基づいて、画像を表示する。
【００３４】
なお、探触子部は、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４（ｂ）のように反射波を用いる装置の場合、音響波を送信する探触子は受信する探触子と別に設けても良い。さらに、図４（ａ）と（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、をどちらも取得するようにしてもよい。この場合、図４（ａ）のトランスデューサ２０２０が光音響波の受信だけでなく、音響波の送信と反射波の受信を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１０１・・トランスデューサ、１０２・・フロントエンド回路の基板、１０３・・フロントエンドブロック、１０４・・送受信用の同軸細線、１０５・・探触子部、１０６・・ケーブル、１０７・・本体部、１０８・・送受信回路、１０９・・画像処理回路、１１０・・発生ブロック、１１１・・電力伝達用の同軸細線、１１２・・バイアス電圧の電源（電源部）、１１３・・電力分散部、１１４・・アンプ回路用の電源（電源部）、２０１・・送受信/電力伝達兼用の同軸細線、２０２・・信号/電力の弁別回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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