(57)【要約】【課題】素子ごとの特性のばらつきを少なくすることができる超音波診断装置を提供すること。【解決手段】実施形態の超音波診断装置は、プローブと、送信部と、受信部と、第１の印加部と、第２の印加部とを有する。プローブは、基盤と、該基盤との間でギャップを形成する絶縁膜と、該絶縁膜の中央部に設けられた第１の電極と、該絶縁膜の両端部それぞれに設けられた第２の電極とを備えた複数の容量性超音波振動子を有する。送信部は、超音波を送信する場合に、第１の電極に送信用の駆動パルスを供給する。受信部は、超音波を受信する場合に、第１の電極から受信した超音波信号にゲイン処理を行う。第１の印加部は、超音波を送信する場合に、容量性超音波振動子ごとに決められたバイアス電圧を前記第２の電極に印加する。第２の印加部は、超音波を受信する場合に、容量性超音波振動子ごとに決められたバイアス電圧を第２の電極に印加する。【選択図】図１
2014060508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基盤と、該基盤との間でギャップを形成する絶縁膜と、該絶縁膜の中央部に設けられた第１の電極と、該絶縁膜の両端部それぞれに設けられた第２の電極とを備えた複数の容量性超音波振動子を有するプローブと、
超音波を送信する場合に、前記第１の電極に送信用の駆動パルスを供給する送信部と、
超音波を受信する場合に、前記第１の電極から受信した超音波信号にゲイン処理を行う受信部と、
超音波を送信する場合に、前記容量性超音波振動子ごとに決められたバイアス電圧を前記第２の電極に印加する第１の印加部と、
超音波を受信する場合に、前記容量性超音波振動子ごとに決められたバイアス電圧を前記第２の電極に印加する第２の印加部と
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記第２の印加部が前記第２の電極に印加するバイアス電圧は、前記第１の印加部が前記第２の電極に印加するバイアス電圧よりも高い電圧であることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記第１の印加部は、前記基盤に対して前記絶縁膜の振れが最大となるように、前記容量性超音波振動子ごとに決められたバイアス電圧を前記第２の電極に印加し、
前記第２の印加部は、前記ギャップが最小となるように、前記容量性超音波振動子ごとに決められたバイアス電圧を前記第２の電極に印加する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記容量性超音波振動子ごとに第１の補正電圧及び第２の補正電圧を記憶した電圧情報を記憶する記憶部を更に有し、
前記第１の印加部は、前記電圧情報に含まれる第１の補正電圧に基づいて、前記容量性超音波振動子ごとに決められたバイアス電圧を前記第２の電極に印加し、
前記第２の印加部は、前記電圧情報に含まれる第２の補正電圧に基づいて、前記容量性超音波振動子ごとに決められたバイアス電圧を前記第２の電極に印加する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記容量性超音波振動子ごとに、バイアス電圧を印加した場合に計測されたギャップが前記容量性超音波振動子ごとに均一となるように、前記第１の補正電圧及び前記第２の補正電圧を調整する調整部と、
前記調整部により調整された前記第１の補正電圧及び前記第２の補正電圧を、前記電圧情報として前記記憶部に記憶させる記憶制御部と
を更に有することを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
代替え用の容量性超音波振動子と、
前記容量性超音波振動子の前記第１の補正電圧又は前記第２の補正電圧が所定の閾値の範囲外となる場合に、該容量性超音波振動子を動作させずに、前記第１の補正電圧及び前記第２の補正電圧が所定の閾値の範囲内となる前記代替え用の容量性超音波振動子を動作させる動作制御部と
を更に有することを特徴とする請求項５に記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超音波診断装置のプローブで用いられる振動子として、容量性超音波振動子（ＣＭＵＴ：Capacitive  Micro-machined  Ultrasonic  Transducers）がある。ＣＭＵＴは、圧電セラミックと比較して短パルス、広帯域の信号を送受信することが可能である。また、ＣＭＵＴにおいて、バイアス電圧をかける位置を送信時と受信時とで変えることで、送信音圧と受信感度とをそれぞれ向上させたＤｕａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ＣＭＵＴが知られている。
【０００３】
このようなＤｕａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ＣＭＵＴは、ＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  Systems）技術を用いることで、高密度で大量の素子が製造される。このため、Ｄｕａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ＣＭＵＴでは、素子ごとの特性のばらつきが問題になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５８８５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】CMUTS  with  Dual-Electrode  Structure  for  Improved  Transmit  and  Receive  Performance,  IEEE  TRANSACTION  ON  ULTRASONICS,  AND  FREQUENCY  CONTROL,  VOL.53,  NO.2,  FEBRUARY  2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、素子ごとの特性のばらつきを少なくすることができる超音波診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の超音波診断装置は、プローブと、送信部と、受信部と、第１の印加部と、第２の印加部とを有する。プローブは、基盤と、該基盤との間でギャップを形成する絶縁膜と、該絶縁膜の中央部に設けられた第１の電極と、該絶縁膜の両端部それぞれに設けられた第２の電極とを備えた複数の容量性超音波振動子を有する。送信部は、超音波を送信する場合に、第１の電極に送信用の駆動パルスを供給する。受信部は、超音波を受信する場合に、第１の電極から受信した超音波信号にゲイン処理を行う。第１の印加部は、超音波を送信する場合に、容量性超音波振動子ごとに決められたバイアス電圧を前記第２の電極に印加する。第２の印加部は、超音波を受信する場合に、容量性超音波振動子ごとに決められたバイアス電圧を第２の電極に印加する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａは、プローブにおける素子の実装デザインの一例を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、素子における電極と電極引き出し端子との接続の一例を示す図である。
【図３】図３は、素子の構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係るバイアス電圧制御部の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図５Ａ】図５Ａは、送信用の電圧管理テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、受信用の電圧管理テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る超音波診断装置による送受信時の処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図７は、第２の実施形態に係るバイアス電圧制御部の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図８Ａ】図８Ａは、素子のばらつき検査に用いられる機能部の一例を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、素子のばらつき検査に用いられる等価回路の一例を示す図である。
【図９】図９は、実施形態に係る超音波診断装置による素子のばらつき検査処理の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、実施形態に係る超音波診断装置を説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１から図６を用いて、第１の実施形態に係る超音波診断装置を説明する。第１の実施形態では、例えば、振動素子ごとに予めバイアス電圧が設定された超音波診断装置を例とする。
【００１１】
［第１の実施形態に係る超音波診断装置１００の構成］
図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００の機能構成を示すブロック図である。図１に示すように、超音波診断装置１００は、超音波プローブ１１０と、装置本体１２０とを有する。
【００１２】
超音波プローブ１１０は、超音波送受信を行なう振動素子群１１１を有する。この振動素子群１１１は、ＣＭＵＴ（Capacitive  Micro-machined  Ultrasonic  Transducers）である。なお、振動素子群１１１の構成については、図２Ａ及び図２Ｂを用いて後述する。
【００１３】
装置本体１２０は、入力装置１２１と、モニタ１２２と、送受信部１２３と、信号処理部１２４と、画像処理部１２５と、走査制御部１２６と、ＤＣ（Direct  Current）バイアス電源１２７とを有する。
【００１４】
入力装置１２１は、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボール、ジョイスティック等を有し、超音波診断装置１００の操作者からの各種設定要求を受け付ける。そして、入力装置１２１は、走査制御部１２６に対して受け付けた各種設定要求を転送する。
【００１５】
モニタ１２２は、超音波診断装置１００の操作者が入力装置１２１を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）を表示する。また、モニタ１２２は、画像処理部１２５において生成された超音波画像等を表示する。
【００１６】
送受信部１２３は、送信回路１２３ａと、受信回路１２３ｂと、バイアス電圧制御部１２３ｃとを有する。送信回路１２３ａは、超音波プローブ１１０に駆動信号を供給する。受信回路１２３ｂは、超音波プローブ１１０が受信した反射波信号をチャンネルごとに増幅してゲイン補正処理を行ない、反射波データを生成する。バイアス電圧制御部１２３ｃは、ＤＣバイアス電源１２７により印加されるＤＣバイアスの電圧を制御する。ここで、バイアス電圧制御部１２３ｃは、送信音圧及び受信感度が振動素子群１１１で均一になるようにバイアス電圧を制御する。なお、バイアス電圧制御部１２３ｃの詳細な構成については、図４を用いて後述する。
【００１７】
信号処理部１２４は、送受信部１２３から反射波データを受信し、対数増幅、包絡線検波処理等を行なって、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。また、信号処理部１２４は、送受信部１２３から受信した反射波データから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の移動体情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。
【００１８】
画像処理部１２５は、信号処理部１２４が生成したデータから超音波画像を生成する。すなわち、画像処理部１２５は、Ｂモードデータから反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像を生成する。また、画像処理部１２５は、ドプラデータから移動体情報を表す平均速度画像、分散画像、パワー画像、又は、これらの組み合わせ画像としてのカラードプラ画像を生成する。また、画像処理部１２５は、超音波画像に、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディマークなどを合成した合成画像を生成することもできる。
【００１９】
ここで、画像処理部１２５は、超音波走査の走査線信号列を、テレビなどに代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用画像としての超音波画像を生成する。また、画像処理部１２５は、スキャンコンバート以外に種々の画像処理として、例えば、スキャンコンバート後の複数の画像フレームを用いて、輝度の平均値画像を再生成する画像処理（平滑化処理）や、画像内で微分フィルタを用いる画像処理（エッジ強調処理）などを行なう。
【００２０】
また、画像処理部１２５は、画像データを格納する記憶メモリを搭載しており、３次元画像の再構成処理などを行うことが可能である。また、画像処理部１２５が搭載する記憶メモリから、例えば、診断の後に操作者が検査中に記録された画像を呼び出すことが可能となっている。
【００２１】
すなわち、Ｂモードデータ及びドプラデータは、スキャンコンバート処理前の超音波画像データであり、画像処理部１２５が生成するデータは、スキャンコンバート処理後の表示用の超音波画像データである。なお、Ｂモードデータ及びドプラデータは、生データ（Raw  Data）とも呼ばれる。
【００２２】
走査制御部１２６は、情報処理装置としての機能を実現する制御プロセッサ（ＣＰＵ：Central  Processing  Unit）であり、超音波診断装置１００の処理全体を制御する。具体的には、走査制御部１２６は、入力装置１２１を介して操作者から入力された各種設定要求や、各種制御プログラム及び各種データに基づき、送受信部１２３、信号処理部１２４及び画像処理部１２５の処理を制御する。また、走査制御部１２６は、超音波画像データ等をモニタ１２２にて表示するように制御する。
【００２３】
ＤＣバイアス電源１２７は、超音波プローブ１１０の振動素子群１１１にＤＣバイアスを印加する。
【００２４】
［振動素子群１１１の構成］
次に、図２Ａを用いて、振動素子群１１１の構成について説明する。図２Ａは、振動素子群１１１の実装デザインの一例を示す図である。振動素子群１１１は、図２Ａ中の太線で示したものを１単位とする振動素子２００を複数有する。
【００２５】
また、この振動素子群１１１には、代替え用の振動素子２００が含まれる。言い換えると、振動素子群１１１は、使用する振動素子２００の数よりも多い数の振動素子２００を有する。なお、以下では、振動素子２００のことを「素子２００」と記載する。
【００２６】
図２Ａに示すように、この素子２００は、第１の電極２０４と、第２の電極リング２０５と、４つの電極引き出し端子２１０〜２１３とを有する。第１の電極２０４は、円状の形状を有しており、第２の電極リング２０５は、中空円状の形状を有している。そして、第１の電極２０４は、第２の電極の中央に配置される。
【００２７】
電極引き出し端子２１０は、図示していない引き出し線を介して、第１の電極２０４に接続される。これにより、電極引き出し端子２１０を介して、第１の電極２０４に電圧が印加される。また、電極引き出し端子２１１及び２１２は、図示していない引き出し線を介して、第２の電極リング２０５に接続される。これにより、電極引き出し端子２１１及び２１２を介して、第２の電極リング２０５に電圧が印加される。また、電極引き出し端子２１３は、グランドに接続される。
【００２８】
図２Ｂは、図２Ａに示した素子２００における電極と電極引き出し端子との接続の一例を示す図である。なお、図２Ｂでは、図２Ａに示した４つの電極引き出し端子２１０〜２１３のうち、電極引き出し端子２１３については図示を省略している。図２Ｂに示すように、例えば、第２の電極リング２０５は、同一の円周上に沿って配置された４つの第２の電極２０５ａ〜２０５ｄを有する。ここで、各電極２０５ａ〜２０５ｄの間は、絶縁された状態となっている。
【００２９】
電極引き出し端子２１０は、引き出し線２１０ａを介して、第１の電極２０４に接続される。また、電極引き出し端子２１１は、電極引き出し端子２１１から伸びて４つに分岐する引き出し線２１１ａを介して、第２の電極２０５ａ〜２０５ｄに接続される。一方、電極引き出し端子２１２も、電極引き出し端子２１２から伸びて４つに分岐する引き出し線２１２ａを介して、第２の電極２０５ａ〜２０５ｄに接続される。
【００３０】
［素子２００の構成］
次に、図３を用いて、素子２００の構成について説明する。図３は、素子２００の構成の一例を示す図である。ここで、図３は、素子２００において、第１の電極２０４、第２の電極２０５ａ及び２０５ｃを通る断面を示している。図３に示すように、素子２００は、基盤２０１と、絶縁リム２０２と、絶縁膜２０３と、電極パッド２１４とを有する。基盤２０１には、第３の電極２０６が蒸着されている。絶縁膜２０３には、第１の電極２０４と、第２の電極２０５ａと、第２の電極２０５ｃとが蒸着されている。なお、ここでは、第２の電極２０５ａ及び２０５ｃを例にあげて説明するが、第２の電極２０５ｂ及び２０５ｄも、第２の電極２０５ａ及び２０５ｃと同様に配置される。
【００３１】
絶縁リム２０２は、基板２０１の表面上の周辺部に配置される。また、絶縁膜２０３は、絶縁リム２０２の上部に配置される。これにより、基板２０１と絶縁膜２０３との間にギャップ２０７が形成される。電極パッド２１４は、下側の端部がグランドに接続される。
【００３２】
素子２００は、電気的にコンデンサの構造を有する。例えば、素子２００は、第２の電極２０５ａ〜２０５ｄと第３の電極２０６との間にバイアス電圧が印加されると、ギャップ２０７に電界が発生し、その電界強度に由来して絶縁膜２０３が緊張する。そして、超音波周波数を有するＡＣ（alternating  current）駆動パルスが第１の電極２０４に印加されると、絶縁膜２０３が励振して超音波が射出される。
【００３３】
また、素子２００は、絶縁膜２０３が緊張した状態で被検体から超音波が入波した際は、絶縁膜２０３が励振される結果、コンデンサの容量に対応するギャップ２０７の容量が変化し、その容量変化が電気信号として取り出される。すなわち、素子２００は、印加バイアスの大きさに応じて絶縁膜２０３の張力が制御可能なもの、つまり超音波送受感度が調整可能なものである。
【００３４】
［バイアス電圧制御部１２３ｃの構成］
次に、図４を用いて、バイアス電圧制御部１２３ｃの構成について説明する。図４に示すように、バイアス電圧制御部１２３ｃは、電圧管理テーブル記憶部３０１と、第１の印加部３０２と、第２の印加部３０３とを有する。
【００３５】
電圧管理テーブル記憶部３０１は、振動素子２００ごとに第１の補正電圧を記憶した送信用の電圧管理テーブル３０１ａと、振動素子２００ごとに第２の補正電圧を記憶した受信用の電圧管理テーブル３０１ｂとを記憶する。なお、送信用の電圧管理テーブル３０１ａ及び受信用の電圧管理テーブル３０１ｂが記憶するデータ構造については、図５Ａ及び図５Ｂを用いて後述する。
【００３６】
第１の印加部３０２は、超音波を送信する場合に、素子２００ごとに決められたバイアス電圧を第２の電極２０５ａ〜２０５ｄに印加する。また、第１の印加部３０２が第２の電極２０５ａ〜２０５ｄに印加するバイアス電圧は、第２の印加部３０３が第２の電極２０５ａ〜２０５ｄに印加するバイアス電圧よりも低い電圧である。
【００３７】
例えば、第１の印加部３０２は、基盤２０１に対して絶縁膜２０３の振れが最大となるように、素子２００ごとに決められたバイアス電圧を第２の電極２０５ａ〜２０５ｄに印加する。ここで、第１の印加部３０２は、電圧管理テーブル記憶部３０１に含まれる第１の補正電圧に基づいて、第２の電極２０５ａ〜２０５ｄに電圧を印加する。
【００３８】
第２の印加部３０３は、超音波を受信する場合に、素子２００ごとに決められたバイアス電圧を第２の電極２０５ａ〜２０５ｄに印加する。また、第２の印加部３０２が第２の電極２０５ａ〜２０５ｄに印加するバイアス電圧は、第１の印加部３０３が第２の電極２０５ａ〜２０５ｄに印加するバイアス電圧よりも高い電圧である。例えば、第２の印加部３０３は、ギャップが最小となるように、素子２００ごとに決められたバイアス電圧を第２の電極２０５ａ〜２０５ｄに印加する。ここで、第２の印加部３０３は、電圧管理テーブル記憶部３０１に含まれる第２の補正電圧に基づいて、第２の電極２０５ａ〜２０５ｄに電圧を印加する。
【００３９】
［電圧管理テーブル３０１ａ（３０１ｂ）のデータ構造］
次に、図５Ａ及び図５Ｂを用いて、電圧管理テーブル３０１ａ（３０１ｂ）のデータ構造について説明する。ここでは、図５Ａを用いて、送信用の電圧管理テーブル３０１ａのデータ構造の一例を説明し、図５Ｂを用いて、受信用の電圧管理テーブル３０１ｂのデータ構造の一例を説明する。
【００４０】
図５Ａは、送信用の電圧管理テーブル３０１ａのデータ構造の一例を示す図である。図５Ａに示すように、送信用の電圧管理テーブル３０１ａは、「素子ＩＤ」と、「第２の電極」とを対応付けた情報を記憶する。
【００４１】
ここで、図５Ａに示す送信用の電圧管理テーブル３０１ａが記憶する「素子ＩＤ」は、素子の識別子である。例えば、「素子ＩＤ」には、「１」、「２」などの値が格納される。
【００４２】
また、「第２の電極」は、超音波の送信時に、第２の電極に印加されるバイアス電圧を示す。例えば、「第２の電極」には、基準となるバイアス電圧である「１０（Ｖ）」に、第１の補正電圧である「＋２（Ｖ）」を加えた「１２Ｖ」のバイアス電圧が印加されることを示す「１０＋２」が格納される。
【００４３】
一例を挙げると、図５Ａに示す送信用の電圧管理テーブル３０１ａは、超音波の送信時に、素子ＩＤが「１」の第２の電極には、１２Ｖのバイアス電圧が印加されることを示す。また、図５Ａに示す送信用の電圧管理テーブル３０１ａは、超音波の送信時に、素子ＩＤが「２」の第２の電極には、７Ｖのバイアス電圧が印加されることを示す。このように、バイアス電圧が素子ごとに設定されることで、素子間での特性のばらつきを少なくし、送信音圧を均一にする。
【００４４】
図５Ｂは、受信用の電圧管理テーブル３０１ｂのデータ構造の一例を示す図である。図５Ｂに示すように、受信用の電圧管理テーブル３０１ｂは、「素子ＩＤ」と、「第２の電極」とを対応付けた情報を記憶する。
【００４５】
ここで、図５Ｂに示す受信用の電圧管理テーブル３０１ｂが記憶する「素子ＩＤ」は、素子の識別子である。例えば、「素子ＩＤ」には、「１」、「２」などの値が格納される。
【００４６】
また、「第２の電極」は、超音波の受信時に、第２の電極に印加されるバイアス電圧を示す。例えば、「第２の電極」には、基準となるバイアス電圧である「６０（Ｖ）」に、第２の補正電圧である「＋５（Ｖ）」を加えた「６５Ｖ」のバイアス電圧が印加されることを示す「６０＋５」が格納される。
【００４７】
一例を挙げると、図５Ｂに示す受信用の電圧管理テーブル３０１ｂは、超音波の受信時に、素子ＩＤが「１」の第２の電極には、６５Ｖのバイアス電圧が印加されることを示す。また、図５Ｂに示す受信用の電圧管理テーブル３０１ｂは、超音波の受信時に、素子ＩＤが「２」の第２の電極には、５０Ｖのバイアス電圧が印加されることを示す。このように、バイアス電圧が素子ごとに設定されることで、素子間での特性のばらつきを少なくし、受信感度を均一にする。
【００４８】
［第１の実施形態に係る超音波診断装置１００による処理の処理手順］
図６は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００による送受信時の処理の処理手順を示すフローチャートである。図６に示すように、第１の印加部３０２は、素子２００ごとの第２の電極２０５ａ〜２０５ｄに、あらかじめ記憶したバイアス電圧を印加する（ステップＳ１０１）。そして、第２の印加部３０３は、超音波信号の受信時に、素子２００ごとの第２の電極２０５ａ〜２０５ｄにあらかじめ記憶したバイアス電圧を印加する（ステップＳ１０２）。
【００４９】
［第１の実施形態に係る超音波診断装置１００による効果］
第１の実施形態に係る超音波診断装置１００は、絶縁膜２０３上に第１の電極２０４と第２の電極２０５ａ〜２０５ｄとを有し、第２の電極２０５ａ〜２０５ｄにバイアス電圧を付加する。また、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００は、各素子２００に付加するバイアス電圧を送信時と受信時で独立して設定する。これにより、例えば、送信時には、絶縁膜２０３が最大に振れるように調整し、送信音圧を大きくすることができる。また、受信時には、第１の電極２０４と基盤２０１とのギャップの差を小さくするように調整し、受信感度を向上することができる。
【００５０】
また、Ｄｕａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ＣＭＵＴは、ＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  Systems）技術を用いることで、高密度で大量の素子が製造されるので、素子ごとの特性にばらつきが生じる場合がある。第１の実施形態に係る超音波診断装置１００は、さらに、素子ごとにバイアス電圧を印加することで、素子間での感度のばらつきを少なくする。
【００５１】
上述したように、第１の実施形態によれば、素子間または素子ユニットごとに感度ばらつきの少ないプローブを提供することができ、高精細または均一な画質を得ることができる。
【００５２】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、振動素子ごとに予めバイアス電圧が設定された超音波診断装置を説明した。ところで、超音波診断装置において、素子の中には正常な素子に比べて補正電圧の差が大きい不良品が含まれる場合がある。このような不良品の素子が振動素子群に含まれた場合、送信音圧及び受信感度が低下する。そこで、第２の実施形態では、超音波診断装置において、補正電圧に閾値を設け、この閾値の範囲外である素子を不良品として動作させない例を説明する。
【００５３】
［第２の実施形態に係る超音波診断装置４００の構成］
第２の実施形態に係る超音波診断装置４００はバイアス電圧制御部の機能が一部異なる点を除いて、図１に示した第１の実施形態に係る超音波診断装置１００の構成と同様である。このため第２の実施形態では、図１に示した装置本体１２０を装置本体４２０、送受信部１２３を送受信部４２３、バイアス電圧制御部１２３ｃをバイアス電圧制御部４２３ｃとして説明する。なお、ここでは、図１に示した各部と同様の役割を果たす機能部については、同一符号を付すことにしてその詳細な説明を省略する。
【００５４】
［バイアス電圧制御部４２３ｃの構成］
次に、図７を用いて、バイアス電圧制御部４２３ｃの構成について説明する。図７に示すように、バイアス電圧制御部４２３ｃは、電圧管理テーブル記憶部３０１と、第１の印加部３０２と、第２の印加部３０３と、調整部５０１と、記憶制御部５０２と、動作制御部５０３とを有する。なお、ここでは、図４に示した各部と同様の役割を果たす機能部については、同一符号を付すことにしてその詳細な説明を省略する。
【００５５】
調整部５０１は、素子２００ごとに、バイアス電圧を印加した場合に計測されたギャップが素子２００ごとに均一となるように、印加する第１の補正電圧及び第２の補正電圧を調整する。なお、ギャップは、後述する電気特性検査部６０１及び音響的特性検査部６０２により計測される。
【００５６】
記憶制御部５０２は、調整部５０１により調整された第１の補正電圧を、送信用の電圧管理テーブル３０１ａとして電圧管理テーブル記憶部３０１に記憶させる。また、記憶制御部５０２は、調整部５０１により調整された第２の補正電圧を、受信用の電圧管理テーブル３０１ｂとして電圧管理テーブル記憶部３０１に記憶させる。
【００５７】
動作制御部５０３は、素子２００の第１の補正電圧又は第２の補正電圧が所定の閾値の範囲外となる場合に、素子２００を動作させずに、第１の補正電圧及び第２の補正電圧が所定の閾値の範囲内となる代替え用の素子２００を動作させる。
【００５８】
［素子２００のばらつき検査］
次に、図８Ａ及び図８Ｂを用いて、素子２００の特性のばらつきを検査する動作について説明する。図８Ａは、素子のばらつき検査に用いられる機能部の一例を示す図である。
【００５９】
図８Ａに示すように、超音波プローブ１１０は、電気特性検査部６０１と、音響的特性検査部６０２とに接続する。例えば、電気特性検査部６０１及び音響的特性検査部６０２は、超音波診断装置４００の外部に設けられ、超音波プローブ１１０とスイッチを介して接続される。また、超音波プローブ１１０は、図示しないＤＣバイアス電源１２７を介して、バイアス電圧制御部４２３ｃと接続する。
【００６０】
電気特性検査部６０１は、送信時のバイアス電圧が、第２の電極２０５ａ〜２０５ｄに印加された場合のギャップ２０７を計測する。電気特性検査部６０１は、計測したギャップ２０７をバイアス電圧制御部４２３ｃに出力する。
【００６１】
音響的特性検査部６０２は、受信時のバイアス電圧が、第２の電極２０５ａ〜２０５ｄに印加された場合のギャップ２０７を計測する。音響的特性検査部６０２は、計測したギャップ２０７をバイアス電圧制御部４２３ｃに出力する。
【００６２】
バイアス電圧制御部４２３ｃは、電気特性検査部６０１及び音響的特性検査部６０２により計測されたギャップ２０７に基づいて、印加する第１の補正電圧及び第２の補正電圧を調整する。
【００６３】
図８Ｂは、素子のばらつき検査に用いられる等価回路の一例を示す図である。電気特性検査部６０１及び音響的特性検査部６０２は、素子２００の両端に電圧を印加し、分圧Ｖ１を測定することで、素子２００のギャップを測定する。また、調整部５０１は、バイアス電圧を変化させて、素子２００のギャップのインピーダンスが均一となるように調整する。
【００６４】
［第２の実施形態に係る超音波診断装置４００による処理の処理手順］
図９は、第２の実施形態に係る超音波診断装置４００による素子のばらつき検査処理の処理手順を示すフローチャートである。図９に示すように、電気特性検査部６０１及び音響的特性検査部６０は、任意の電圧を印加した時の、ギャップを測定する（ステップＳ２０１）。
【００６５】
そして、調整部５０２は、ギャップが均一になるように、印加する電圧を素子２００ごとに調整する（ステップＳ２０２）。なお、記憶制御部５０２は、調整部５０１により調整された第１の補正電圧を、送信用の電圧管理テーブル３０１ａとして電圧管理テーブル記憶部３０１に記憶させる。また、記憶制御部５０２は、調整部５０１により調整された第２の補正電圧を、受信用の電圧管理テーブル３０１ｂとして電圧管理テーブル記憶部３０１に記憶させる。
【００６６】
動作制御部５０３は、調整された電圧が所定の閾値の範囲内にない素子２００を使用不可にする（ステップＳ２０３）。そして、動作制御部５０３は、振動素子群１１１の感度ばらつきが均一になるように代替え用の素子２００を使用する（ステップＳ２０４）。
【００６７】
［第２の実施形態に係る超音波診断装置４００による効果］
第２の実施形態に係る超音波診断装置４００は、受信感度やダイナミックレンジの調整が不可能な素子は排除し、受信感度が均一になるようにあらかじめ搭載しておいた代替え素子を有効にする。このように、第２の実施形態によれば、素子間または素子ユニットごとに感度ばらつきの少ないプローブを提供することができ、高精細または均一な画質を得ることができる。
【００６８】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、素子ごとの特性のばらつきを少なくすることができる。
【００６９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７０】
１００  超音波診断装置
１１０  超音波プローブ
１２３ａ  送信回路
１２３ｂ  受信回路
３０２  第１の印加部
３０３  第２の印加部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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