(57)【要約】【課題】ハードウェア的に識別情報（固有ＩＤ）を設定することで、改ざんのおそれが低く、且つ容易な手法により識別情報を設定する超音波トランスデューサーデバイス、超音波測定装置及び超音波測定システム等を提供すること。【解決手段】超音波トランスデューサーデバイス１００は、基板１３０と、基板１３０に設けられ、複数の超音波トランスデューサー素子１１１が配置される超音波トランスデューサー素子アレイ１１０と、基板１３０に設けられ、複数の識別用超音波トランスデューサー素子１２１が配置される識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０を含み、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０は、複数の識別用超音波トランスデューサー素子１２１として、互いに共振周波数の異なる第１〜第Ｎの識別用超音波トランスデューサー素子を含む。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に設けられ、複数の超音波トランスデューサー素子が配置される超音波トランスデューサー素子アレイと、
前記基板に設けられ、複数の識別用超音波トランスデューサー素子が配置される識別用超音波トランスデューサー素子アレイと、
を含み、
前記識別用超音波トランスデューサー素子アレイは、
前記複数の識別用超音波トランスデューサー素子として、互いに共振周波数の異なる第１〜第Ｎの識別用超音波トランスデューサー素子を含むことを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１〜第Ｎの識別用超音波トランスデューサー素子は、対応する開口のサイズに応じて異なる前記共振周波数に設定されていることを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記複数の識別用超音波トランスデューサー素子の一部は受信可能状態に設定され、前記複数の識別用超音波トランスデューサー素子の他の部分は受信不能状態に設定されることで、前記超音波トランスデューサーデバイスの識別情報が設定されることを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。
【請求項４】
請求項３において、
前記識別用超音波トランスデューサー素子アレイは、前記基板に形成された振動膜と、前記振動膜に形成された圧電素子とを含み、
前記一部の各識別用超音波トランスデューサー素子は、
対応する開口が前記基板に形成されることで、前記受信可能状態に設定され、
前記他の部分の各識別用超音波トランスデューサー素子は、
対応する開口が前記基板に非形成であることで、前記受信不能状態に設定されることを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。
【請求項５】
請求項３において、
前記他の部分の各識別用超音波トランスデューサー素子は、
振動抑制材料により前記受信不能状態に設定されることを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記超音波トランスデューサー素子アレイ用の第１の信号線と、
前記識別用超音波トランスデューサー素子アレイ用の信号線であって、前記第１の信号線とは異なる第２の信号線を含むことを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記識別用超音波トランスデューサー素子アレイは、
前記識別用超音波トランスデューサー素子アレイによる超音波信号に基づいて、受信信号を受信することを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。
【請求項８】
請求項７において、
前記識別用超音波トランスデューサー素子アレイの被検体側に反射部材が設けられ、
前記識別用超音波トランスデューサー素子アレイは、
前記識別用超音波トランスデューサー素子アレイによる前記超音波信号の、前記反射部材による反射波に基づいて、前記受信信号を受信することを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の超音波トランスデューサーデバイスを含むことを特徴とする超音波測定装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記識別用超音波トランスデューサー素子アレイからの受信信号に基づいて、前記超音波トランスデューサーデバイスの識別情報を取得する処理部をさらに含むことを特徴とする超音波測定装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記処理部は、
前記受信信号の周波数解析結果に基づいて前記識別情報を取得することを特徴とする超音波測定装置。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記処理部は、
各識別用超音波トランスデューサー素子の開口のサイズに対応する周波数におけるピークの有無により前記識別情報を取得することを特徴とする超音波測定装置。
【請求項１３】
請求項１０乃至１２のいずれかにおいて、
前記処理部が取得した前記識別情報をヘッダーとして、前記超音波トランスデューサー素子アレイにより得られた受信信号を送信する通信部をさらに含むことを特徴とする超音波測定装置。
【請求項１４】
請求項１０乃至１３のいずれかにおいて、
前記処理部は、
第１のスキャン期間での前記識別用超音波トランスデューサー素子アレイからの前記受信信号に基づいて前記識別情報を取得し、前記第１のスキャン期間とは異なる第２のスキャン期間での前記超音波トランスデューサー素子アレイにより得られた受信信号のデータに、前記識別情報を付加することを特徴とする超音波測定装置。
【請求項１５】
各々に識別情報が設定された複数の超音波トランスデューサーデバイスと、
前記複数の超音波トランスデューサーデバイスの各超音波トランスデューサーデバイスから、超音波トランスデューサーデバイスの識別情報が関連付けられた生体情報を収集する情報処理装置と、
を含み、
前記複数の超音波トランスデューサーデバイスの各超音波トランスデューサーデバイスは、複数の被検体の各被検体又は被検体の複数の部位の各部位に装着されるウェアラブル型超音波トランスデューサーデバイスであり、
前記情報処理装置は、前記複数の超音波トランスデューサーデバイスから同一期間に受信した前記生体情報を識別することを特徴とする超音波測定システム。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記識別情報は、
前記複数の超音波トランスデューサーデバイスの各超音波トランスデューサーデバイスが有する識別用超音波トランスデューサー素子によって設定されることを特徴とする超音波測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波トランスデューサーデバイス、超音波測定装置及び超音波測定システム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜ピエゾ振動子による超音波センサーを用い、例えば血管の径や血流を測定することで血圧などを求めるといった、健康モニターの生体デバイスを考えることができる。また、脂肪の厚さや病変の観察など体内情報を得るようなプローブにも活用できる。
【０００３】
生体デバイスは近い距離で複数人が同時に使っている可能性があり、脂肪の厚さを測ったりする場合はフィットネスなどで複数人が同一のプローブを用いることになる。このような場合に、集中端末によってデータの管理をする、データを無線で送受信するといったケースを考えると、用いられているデバイス、プローブが固有ＩＤをもって識別できることが望ましい。
【０００４】
例えば、貼り付け型プローブが用いられる場合には、複数の超音波デバイスが同時に動作するシステムが実現される可能性が高く、装置本体へ送られた信号がどの超音波プローブから送られたものか判別する必要がある。
【０００５】
これに対して特許文献１では、無線接続されるプローブが固有ＩＤをもっていて、装置本体に固有ＩＤを格納する領域がある超音波測定装置が開示されている。
【０００６】
また特許文献２では、信号ラインの開放または接地によってたとえばＩＤとして１１ビットの二値信号をもっており、さらにチェックサムとして０と１の数をカウントする超音波プローブ、超音波診断装置が開示されている。
【０００７】
また特許文献３では、プローブ特徴検出用のピンを有する超音波診断装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−２３６号公報
【特許文献２】特開２００２−１７２１１６号公報
【特許文献３】特開平１１−７０１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１〜３に開示されているように、プローブ毎に固有のＩＤをもたせる手法が知られている。しかし、特許文献１ではそもそもプローブＩＤの具体的な与え方には触れていない。
【００１０】
また、電子的に書き換えられるメモリー（ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭなど）をプローブに持たせ、当該メモリーにプローブＩＤを記憶する手法も考えられる。しかしそのようなメモリーを設けることはコスト増となるとともに、第三者によって容易にプローブＩＤを書き換えられるおそれがあるという課題がある。
【００１１】
例えば特許文献２や特許文献３の手法は、プローブに固有のＩＤを持たせる際に、素子の動作、非動作を用いているものではないため、回路での個々の調整が必要であり、あとから回路を改造されるおそれもある。
【００１２】
本発明の幾つかの態様によれば、識別用超音波トランスデューサー素子によりハードウェア的に識別情報（固有ＩＤ）を設定することで、改ざんのおそれが低く、且つ容易な手法により識別情報を設定する超音波トランスデューサーデバイス、超音波測定装置及び超音波測定システム等を提供することができる。
【００１３】
また、本発明の幾つかの態様によれば、識別用超音波トランスデューサー素子を設け、当該素子の共振周波数の設定により識別情報（固有ＩＤ）を設定することで、改ざんのおそれが低く、且つ容易な手法により識別情報を設定する超音波トランスデューサーデバイス、超音波測定装置及び超音波測定システム等を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様は、基板と、前記基板に設けられ、複数の超音波トランスデューサー素子が配置される超音波トランスデューサー素子アレイと、前記基板に設けられ、複数の識別用超音波トランスデューサー素子が配置される識別用超音波トランスデューサー素子アレイと、を含み、前記識別用超音波トランスデューサー素子アレイは、前記複数の識別用超音波トランスデューサー素子として、互いに共振周波数の異なる第１〜第Ｎの識別用超音波トランスデューサー素子を含む超音波トランスデューサーデバイスに関係する。
【００１５】
本発明の一態様では、超音波トランスデューサーデバイスは、互いに共振周波数の異なる第１〜第Ｎの識別用超音波トランスデューサー素子を含む。これにより、識別用超音波トランスデューサー素子アレイからの出力信号には、素子のハードウェア的な構成に応じて上記共振周波数に対応する周波数の情報が含まれるため、適切に識別情報を設定すること等が可能になる。
【００１６】
また、本発明の一態様では、前記第１〜第Ｎの識別用超音波トランスデューサー素子は、対応する開口のサイズに応じて異なる前記共振周波数に設定されていてもよい。
【００１７】
これにより、開口サイズの調整により共振周波数を設定すること等が可能になる。
【００１８】
また、本発明の一態様では、前記複数の識別用超音波トランスデューサー素子の一部は受信可能状態に設定され、前記複数の識別用超音波トランスデューサー素子の他の部分は受信不能状態に設定されることで、前記超音波トランスデューサーデバイスの識別情報が設定されてもよい。
【００１９】
これにより、識別用超音波トランスデューサー素子の受信可能、不能の状態に応じて識別情報を設定すること等が可能になる。
【００２０】
また、本発明の一態様では、前記識別用超音波トランスデューサー素子アレイは、前記基板に形成された振動膜と、前記振動膜に形成された圧電素子とを含み、前記一部の各識別用超音波トランスデューサー素子は、対応する開口が前記基板に形成されることで、前記受信可能状態に設定され、前記他の部分の各識別用超音波トランスデューサー素子は、対応する開口が前記基板に非形成であることで、前記受信不能状態に設定されてもよい。
【００２１】
これにより、開口の形成、非形成により受信可能状態と受信不能状態を設定すること等が可能になる。
【００２２】
また、本発明の一態様では、前記他の部分の各識別用超音波トランスデューサー素子は、振動抑制材料により前記受信不能状態に設定されてもよい。
【００２３】
これにより、振動抑制材料を用いることで、素子を受信不能状態に設定すること等が可能になる。
【００２４】
また、本発明の一態様では、前記超音波トランスデューサー素子アレイ用の第１の信号線と、前記識別用超音波トランスデューサー素子アレイ用の信号線であって、前記第１の信号線とは異なる第２の信号線を含んでもよい。
【００２５】
これにより、超音波トランスデューサー素子アレイと識別用超音波トランスデューサー素子アレイとでそれぞれ異なる信号線を用いること等が可能になる。
【００２６】
また、本発明の一態様では、前記識別用超音波トランスデューサー素子アレイは、前記識別用超音波トランスデューサー素子アレイによる超音波信号に基づいて、受信信号を受信してもよい。
【００２７】
これにより、識別用超音波トランスデューサー素子アレイにより、識別情報取得用の超音波信号の送信及び受信を行うこと等が可能になる。
【００２８】
また、本発明の一態様では、前記識別用超音波トランスデューサー素子アレイの被検体側に反射部材が設けられ、前記識別用超音波トランスデューサー素子アレイは、前記識別用超音波トランスデューサー素子アレイによる前記超音波信号の、前記反射部材による反射波に基づいて、前記受信信号を受信してもよい。
【００２９】
これにより、反射部材を用いることで、識別用超音波トランスデューサー素子アレイにより、識別情報取得用の超音波信号の送信及び受信を行うこと等が可能になる。
【００３０】
また、本発明の他の態様は、上記の超音波トランスデューサーデバイスを含む超音波測定装置に関係する。
【００３１】
これにより、超音波トランスデューサーデバイスの識別情報を取得、或いは利用する超音波測定装置を実現すること等が可能になる。
【００３２】
また、本発明の一態様では、前記識別用超音波トランスデューサー素子アレイからの受信信号に基づいて、前記超音波トランスデューサーデバイスの識別情報を取得する処理部をさらに含んでもよい。
【００３３】
これにより、超音波測定装置において超音波トランスデューサーデバイスの識別情報を取得することが可能になる。
【００３４】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記受信信号の周波数解析結果に基づいて前記識別情報を取得してもよい。
【００３５】
これにより、受信信号を周波数解析することで識別情報を取得することが可能になる。
【００３６】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、各識別用超音波トランスデューサー素子の開口のサイズに対応する周波数におけるピークの有無により前記識別情報を取得してもよい。
【００３７】
これにより、ピークの有無を検出することで識別情報を取得することが可能になる。
【００３８】
また、本発明の一態様では、前記処理部が取得した前記識別情報をヘッダーとして、前記超音波トランスデューサー素子アレイにより得られた受信信号を送信する通信部をさらに含んでもよい。
【００３９】
これにより、超音波トランスデューサー素子アレイにより得られた受信信号と、識別情報を適切に関連づけて、他の機器に送信すること等が可能になる。
【００４０】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、第１のスキャン期間での前記識別用超音波トランスデューサー素子アレイからの前記受信信号に基づいて前記識別情報を取得し、前記第１のスキャン期間とは異なる第２のスキャン期間での前記超音波トランスデューサー素子アレイにより得られた受信信号のデータに、前記識別情報を付加してもよい。
【００４１】
これにより、識別情報取得用の超音波信号を受信する期間と、超音波トランスデューサー素子アレイにより受信信号を受信する期間とを分けること、及び超音波トランスデューサー素子アレイにより得られた受信信号と識別情報を適切に関連づけること等が可能になる。
【００４２】
また、本発明の他の態様は、各々に識別情報が設定された複数の超音波トランスデューサーデバイスと、前記複数の超音波トランスデューサーデバイスの各超音波トランスデューサーデバイスから、超音波トランスデューサーデバイスの識別情報が関連付けられた生体情報を収集する情報処理装置と、を含み、前記複数の超音波トランスデューサーデバイスの各超音波トランスデューサーデバイスは、複数の被検体の各被検体又は被検体の複数の部位の各部位に装着されるウェアラブル型超音波トランスデューサーデバイスであり、前記情報処理装置は、前記複数の超音波トランスデューサーデバイスから同一期間に受信した前記生体情報を識別してもよい。
【００４３】
本発明の他の態様では、複数のウェアラブル型超音波トランスデューサーデバイスから、同一期間に情報を取得する。このようなシステムにおいても識別情報を適切に設定することで、情報の適切な管理、利用等が可能になる。
【００４４】
また、本発明の一態様では、前記識別情報は、前記複数の超音波トランスデューサーデバイスの各超音波トランスデューサーデバイスが有する識別用超音波トランスデューサー素子によって設定されてもよい。
【００４５】
これにより、超音波トランスデューサーデバイスの識別情報をハードウェア的に設定すること等が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】超音波トランスデューサーデバイスを含むシステムの構成例。
【図２】図２（Ａ）、図２（Ｂ）は超音波トランスデューサーデバイスを含むシステムの具体例。
【図３】超音波トランスデューサーデバイス及び超音波測定装置の構成例。
【図４】図４（Ａ）は本実施形態に係る識別用超音波トランスデューサー素子アレイの例、図４（Ｂ）は出力信号の周波数変換処理後の波形例。
【図５】図５（Ａ）は本実施形態に係る識別用超音波トランスデューサー素子アレイの例、図５（Ｂ）は出力信号の周波数変換処理後の波形例。
【図６】本実施形態に係る超音波測定装置の具体例。
【図７】本実施形態に係る超音波測定装置の具体例。
【図８】本実施形態に係る超音波測定装置の詳細な構成例。
【図９】図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、超音波トランスデューサー素子及び識別用超音波トランスデューサー素子の構成例。
【図１０】図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は超音波トランスデューサー素子アレイと識別用超音波トランスデューサー素子アレイの基板上の配置例。
【図１１】素子サイズと共振周波数の関係例。
【図１２】図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）は超音波信号の送受信の例。
【図１３】反射部材の実装の具体例。
【図１４】図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）は識別用超音波トランスデューサー素子を受信不能状態に設定する手法の説明図。
【図１５】図１５（Ａ）〜図１５（Ｄ）は開口の形成、非形成により識別用超音波トランスデューサー素子を受信不能状態に設定する手法の説明図。
【図１６】図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）は本実施形態に係る識別用超音波トランスデューサー素子アレイから識別情報を求める他の処理の説明図。
【図１７】変形例に係る超音波測定装置の構成、及び識別情報を設定する手法を説明する図。
【図１８】変形例に係る超音波測定装置の詳細な構成例。
【図１９】本実施形態の処理を説明するためのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００４８】
１．本実施形態の手法
まず本実施形態の手法について説明する。上述したように、超音波センサー（超音波トランスデューサー素子）を用いて種々の生体情報を取得する手法が知られている。超音波トランスデューサー素子を含む超音波トランスデューサーデバイスとしては、例えばプローブが考えられる。
【００４９】
近年では、プローブの種類や形状、使用形態が多様化している。例えば、血管の径や血流を測定することで血圧などを求める用途であれば、プローブはユーザーの頸部や手首部分を測定対象とする。その際のプローブは従来広く用いられている棒状のものであってもよいし、手首等に巻き付けて用いるバンド型（例えば腕時計型）のものであってもよい。或いは、シール状のプローブをユーザーに貼り付けて用いることも考えられる。また、脂肪の厚さや病変の観察を行う例であれば、測定対象はユーザーの種々の部位（例えば腹部や胸部）となるし、その場合のプローブ形状も種々のものが考えられる。
【００５０】
このような使用態様の多様化を鑑みれば、図１に示すように、プローブからの情報を処理する情報処理装置２００に対して、複数のプローブが同時に接続される状況を想定する必要がある。図１の例では、情報処理装置２００に対して、第１〜第Ｎの超音波トランスデューサーデバイス１００−１〜１００−Ｎが接続されている。各超音波トランスデューサーデバイスと情報処理装置２００との接続は有線、無線を問わないが、当該接続が無線で実現できる場合には、物理的な制約が少なくなるため、図１に示したような多数のプローブが同時接続される状況がより起こりやすくなると考えられる。
【００５１】
具体的な状況は種々考えられるが、例えば図２（Ａ）に示したように、１人のユーザーが複数の部位を同時に測定している場合もあれば、図２（Ｂ）に示したように複数のユーザーが同時に測定している場合もある。また、図２（Ａ）と図２（Ｂ）を組み合わせて、複数のユーザーが、それぞれ１又は複数の部位を同時に測定している場合も考えられる。
【００５２】
この場合、情報処理装置２００は、複数の超音波トランスデューサーデバイスから、同じようなタイミングで情報を取得することになる。例えば、図２（Ａ）の例であれば、頸部に装着された超音波トランスデューサーデバイス１００−１と、手首部分に装着された超音波トランスデューサーデバイス１００−２と、腹部に装着された超音波トランスデューサーデバイス１００−３とから情報を取得する。
【００５３】
図２（Ａ）では、情報処理装置２００では、１００−１からの情報に基づいて頸部の血管（例えば頸動脈）径等を求める処理と、１００−２からの情報に基づいて手首部の血管径等を求める処理と、１００−３からの情報に基づいて腹部の脂肪等を求める処理（例えば２次元画像を生成する処理）を行う必要がある。つまり、情報の取得元に応じて適切に処理を変更する必要があるため、情報処理装置２００では取得した情報がどの超音波トランスデューサーデバイスから送信されたものであるかを適切に判別する必要がある。特に、超音波トランスデューサーデバイスとの通信が無線により実現される場合、接続ポート等の情報からデバイスを識別することが難しくなるため、何らかの識別手法を用意しておくことの重要性が高まる。
【００５４】
なお、図２（Ａ）では３つの超音波トランスデューサーデバイス１００−１〜１００−３はそれぞれ異なる部位を測定対象とするものであるため、この例であればプローブの種類を識別できればよい。例えば、頸部血管測定用か、手首血管測定用か、腹部脂肪測定用か、といった識別ができればよい。しかし、腹部の異なる部分に２つの腹部脂肪測定用の超音波トランスデューサーデバイスを装着するように、同一ユーザーが同一種類の超音波トランスデューサーデバイスを複数同時に装着するケースもあり得る。つまり狭義には、上記処理を適切に行うためには、同一種類の超音波トランスデューサーデバイスが複数ある場合に、それらのデバイス間の識別も行う必要がある。
【００５５】
図２（Ｂ）の例であれば、Ｎ人のユーザーが全員頸部血管測定用の超音波トランスデューサーデバイスを装着している。この場合、ユーザー１のデータとユーザー２のデータを取り違えたり、混在させてしまうことは、生体情報の管理上非常に問題がある。よってこの場合でも、各超音波トランスデューサーデバイスから取得されたデータは、他の超音波トランスデューサーデバイスから取得されたデータとは明確に分けて処理を行わなくてはならない。この場合も、各超音波トランスデューサーデバイスを識別すればよい。なお、生体情報の取り違え抑止を考慮するのであれば、各ユーザーに対する個人認証処理を行うとよいが、本実施形態では個人認証処理までは踏み込まずに、超音波トランスデューサーデバイスの識別を考慮する。つまり、本実施形態の手法と合わせて個人認証処理を行うことは妨げられないが、本明細書においてはその点の説明は省略する。
【００５６】
以上で説明したように、生体情報の適切な管理、処理を考慮した場合、超音波トランスデューサーデバイスをそれぞれ識別する必要がある。これに対しては、各超音波トランスデューサーデバイスに対して固有のＩＤを割り振る手法が考えられる。各超音波トランスデューサーデバイスからの情報送信の際に、固有ＩＤの情報（識別情報）を合わせて送信することで、各生体情報がどの超音波トランスデューサーデバイスから送信されたものであるかを特定可能である。
【００５７】
しかし、電子的に書き換えられるメモリー（ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭなど）を超音波トランスデューサーデバイスに持たせ、当該メモリーに固有ＩＤを記憶する手法では、コスト増となるとともに、第三者によって容易に固有ＩＤを書き換えられるおそれがあるという課題がある。
【００５８】
そこで本出願人は、生体情報測定用の超音波トランスデューサー素子アレイとは別に、識別情報（固有ＩＤ）用の識別用超音波トランスデューサー素子アレイを設ける手法を提案する。具体的には、本実施形態に係る超音波トランスデューサーデバイス１００は、図３に示したように、複数の超音波トランスデューサー素子１１１が配置される超音波トランスデューサー素子アレイ１１０と、複数の識別用超音波トランスデューサー素子１２１が配置される識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０を含む。なお、図３には不図示であるが、本実施形態に係る超音波トランスデューサーデバイス１００は、図４（Ａ）や図１０（Ａ）等に示した基板１３０を含み、上記の超音波トランスデューサー素子アレイ１１０及び識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０は、図１０（Ａ）等に示すように当該基板１３０に設けられる。
【００５９】
そして、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０は、複数の識別用超音波トランスデューサー素子１２１として、互いに共振周波数の異なる第１〜第Ｎの識別用超音波トランスデューサー素子を含む。図４（Ａ）の例であれば、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０は、第１〜第５の識別用超音波トランスデューサー素子（１２１−１〜１２１−５）の５つの素子を含み、各素子の共振周波数は互いに異なる第１〜第５の共振周波数となっている。図４（Ａ）は、基板（シリコン基板）１３０に形成された識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０を、基板面に沿った方向から観察した場合の断面図を表す。
【００６０】
このようにすれば、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０の出力を識別情報（固有ＩＤ）として用いることが可能になる。例えば、電気的なインパルス信号により超音波信号を出力し、当該超音波信号を上記の識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０により受信する場合、各素子からの出力は当該素子の共振周波数の帯域の情報を有する信号となる。例えば図４（Ａ）の例の場合、５つの識別用超音波トランスデューサー素子１２１−１〜１２１−５は互いに異なる共振周波数ｆ１〜ｆ５に設定されているため、インパルス信号に対応する超音波信号を受信した場合の出力波形に対して周波数変換処理（例えばＦＦＴ，Fast Fourier Transform）を行えば、図４（Ｂ）に示したように、ｆ１〜ｆ５に対応する周波数にピークが現れる。
【００６１】
つまり、複数の超音波トランスデューサーデバイスは、互いに識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０に含まれる素子の周波数の組み合わせが異なるものとしておけば、当該素子アレイ１２０の出力を識別情報として、超音波トランスデューサーデバイス１００を互いに識別可能となる。例えば、ｆ１〜ｆ５に５つのピークが現れる識別情報と、ｆ６〜ｆ１０に５つのピークが現れる識別情報とが取得された場合、ピーク位置が明らかに異なるため、識別情報の出力元である超音波トランスデューサーデバイス１００は異なるものと判定できる。
【００６２】
ただし、識別情報の設定、すなわち識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０の作り込みの容易さを考慮すれば、各素子の共振周波数を任意とする（値の自由度を高くする）ことは好ましいとは言えない。例えば、上述したように、所与の超音波トランスデューサーデバイス１００では、５つの素子の共振周波数をｆ１〜ｆ５とし、他の超音波トランスデューサーデバイス１００では５つの素子の共振周波数をｆ６〜ｆ１０とするのでは、２つのデバイスでは識別用超音波トランスデューサー素子１２１の作成工程を共通化できない。なぜなら、共振周波数を異ならせるためには、後述するように開口サイズ（素子サイズ）を変える必要があり、共振周波数がｆ１〜ｆ５となるサイズの素子の形成工程を、そのまま共振周波数がｆ６〜ｆ１０となるサイズの素子の形成工程に流用することは困難となるためである。
【００６３】
そこで本実施形態では、複数の識別用超音波トランスデューサー素子１２１の一部は受信可能状態に設定され、複数の識別用超音波トランスデューサー素子１２１の他の部分は受信不能状態に設定されることで、超音波トランスデューサーデバイスの識別情報が設定されるものとしてもよい。これは、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０に含まれる複数の識別用超音波トランスデューサー素子１２１を、第１の識別用超音波トランスデューサー素子群と、第２の識別用超音波トランスデューサー素子群に区分した場合に、第１の識別用超音波トランスデューサー素子群は受信可能状態に設定され、第２の識別用超音波トランスデューサー素子群は受信不能状態に設定される、と言い換えることが可能である。
【００６４】
例えば、図４（Ａ）のように５つの識別用超音波トランスデューサー素子１２１−１〜１２１−５がそれぞれｆ１〜ｆ５の共振周波数を有する場合を考える。全ての素子が受信可能状態であれば、ｆ１〜ｆ５の全ての周波数でピークが現れるため、周波数変換処理後の出力波形は図４（Ｂ）のようになる。それに対して、図５（Ａ）に示したように１２１−１、１２１−３、１２１−５を受信可能状態とし、１２１−２、１２１−４を受信不能状態とする。この場合、インパルス信号に対応する超音波信号を受信すると、受信可能素子（第１の識別用超音波トランスデューサー素子群であり具体的には１２１−１、１２１−３、１２１−５）では信号が出力されるため、ｆ１，ｆ３，ｆ５に対応する周波数帯の信号は出力される。しかし、受信不能素子（第２の識別用超音波トランスデューサー素子群であり具体的には１２１−２、１２１−４）では信号の出力がされないため、ｆ２，ｆ４に対応する周波数帯の信号は出力されない。結果として、周波数変換処理後の出力波形は図５（Ｂ）のようになり、ｆ１，ｆ３，ｆ５でピークが現れるが、ｆ２，ｆ４ではピークが現れない。
【００６５】
図４（Ｂ）の信号波形と、図５（Ｂ）の信号波形は明らかに区別可能であるため、図４（Ａ）の構成の超音波トランスデューサーデバイス１００と、図５（Ａ）の構成の超音波トランスデューサーデバイス１００とは、識別情報に基づき異なる機器であると判定できる。そしてこの例の場合、識別用超音波トランスデューサー素子１２１の共振周波数としては図４（Ａ）も図５（Ａ）もｆ１〜ｆ５の５種類だけを考慮すればよい。そのため、各超音波トランスデューサーデバイス１００は、共振周波数がｆ１〜ｆ５となる５種類の素子を含むように構成されればよいため、各デバイスの製造工程の多くの部分を共通化することができる。この場合、ｆ１〜ｆ５（広義にはＮ通りの共振周波数）のそれぞれについて、対応するピークが現れるか否かの２通りの出力が考えられるため、２５＝３２通り（広義には２Ｎ通り）の識別情報を容易に設定可能である。なお、超音波トランスデューサーデバイス１００毎に、受信不能状態としたい素子については何らかの処理（図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）等を用いて後述）する必要があるが、当該工程を実行する負担は大きくない。
【００６６】
ここで、本実施形態における識別用超音波トランスデューサー素子１２１は、受信不能状態であるもの、すなわち、実際には超音波が入力されたとしても十分な電気信号を出力し得ないものを含む。つまり本実施形態では、識別用超音波トランスデューサー素子１２１とは、超音波を受信する素子を構成する構造の一部が省略されたり、素子を構成する構造の一部の機能が制限されている状態の素子を含むものである。
【００６７】
このようにすれば、超音波トランスデューサーデバイス１００が自身の識別情報を出力することができるため、生体情報の適切な処理や管理が可能になる。その際、生体情報測定用の超音波トランスデューサー素子と同様の製造工程により、超音波トランスデューサーデバイス１００に識別情報を持たせることが可能になる。そのため、新たに識別情報用のメモリー等を追加する場合に比べて、コストの増加が抑えられ、製造工程も容易となる。また、メモリー等とは異なり、本実施形態における識別情報は、ハードウェア的に作り込まれることになるため、第三者による改ざんの可能性を抑止可能である。
【００６８】
以下、本実施形態に係る超音波トランスデューサーデバイス１００、超音波測定装置３００等のシステム構成例について説明する。その後、生体情報測定用の超音波トランスデューサー素子１１１、識別用超音波トランスデューサー素子１２１の具体的な構造や、基板上での配置例、配線の接続例を説明するとともに、識別用超音波トランスデューサー素子１２１を受信不能状態に設定する手法の例を説明する。最後に、超音波測定装置３００に含まれる処理部３１０等での処理の詳細を、フローチャート等を用いて説明する。
【００６９】
２．システム構成例
本実施形態に係る超音波トランスデューサーデバイス１００の構成例は図３に示した通りであり、超音波トランスデューサー素子アレイ１１０と、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０を含む。
【００７０】
また、本実施形態の手法は、超音波トランスデューサーデバイス１００を含む超音波測定装置３００に適用できる。超音波測定装置３００は、図３に示したように、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０からの受信信号に基づいて、超音波トランスデューサーデバイス１００の識別情報を取得する処理部３１０を含んでもよい。
【００７１】
ここでの処理部３１０は、受信信号の周波数解析結果に基づいて識別情報を取得する処理を行ってもよい。狭義には処理部３１０は、ＦＦＴを行うＦＦＴ回路を含んでもよく、ＦＦＴの結果から識別情報を取得する。このようにすれば、周波数解析処理を行うことで識別情報を求めることが可能になる。具体的には処理部３１０は、各識別用超音波トランスデューサー素子１２１の開口のサイズに対応する周波数におけるピークの有無により識別情報を取得すればよい。一例としては上述してきたようにＦＦＴ等の周波数変換処理を行い、変換処理後の波形からピーク検出処理を行う。
【００７２】
特に、処理部３１０が識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０の各素子の共振周波数を知ることができる状況であれば、周波数変換処理の結果に対して、特定の周波数の近傍を対象としてピーク検出処理を行えば十分である。図４（Ｂ）等の例であれば、ｆ１〜ｆ５の各周波数の近傍を対象とすればよく、他の範囲における処理をスキップすることも可能である。
【００７３】
なお、所与の周波数にピークが生じる信号には、当該周波数の整数倍の周波数の信号（高調波成分）が含まれる場合がある。例えば、共振周波数がｆ１となる識別用超音波トランスデューサー素子１２１が受信可能状態となっている場合に、当該素子からの受信信号に２×ｆ１、３×ｆ１という周波数成分の信号が含まれうる。その場合、受信信号を周波数変換すれば、当然２×ｆ１、３×ｆ１といった周波数にもピークが現れる。
【００７４】
そのような高調波成分に対応するピークが識別情報に関するピーク（ｆ２〜ｆ５のピーク）と混同されることは好ましくない。例えばｆ２＝２×ｆ１となっており、ｆ１とｆ２の両方にピークが現れた場合、それは第１、第２の識別用超音波トランスデューサー素子１２１−１、１２１−２の両方が受信可能状態にあったのか、第２の識別用超音波トランスデューサー素子１２１−２は受信不能状態であったが１２１−１の高調波が検出されたのかが区別できない。ピークが検出された場合に、識別情報の対応するビットの値を１とする例の場合、識別情報のうちの２ビットが「１１」であるのか「１０」であるのかを区別できないことになってしまう。
【００７５】
よって識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０に含まれる各素子の共振周波数は、互いに異なるものとなるだけでなく、例えば互いに割り切れない数値となることが好ましい。一例としては素数に共通の数値を乗じた値を共振周波数とすればよく、２ＭＨｚ，３ＭＨｚ，５ＭＨｚ，７ＭＨｚ、１３ＭＨｚ，１７ＭＨｚ、といった周波数を本実施形態に係る共振周波数の候補とすればよい。また、共振周波数がｆ１となる識別用超音波トランスデューサー素子１２１が受信可能状態となっている場合に、当該素子からの受信信号に高次モードの周波数成分の信号が含まれうる。よって識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０に含まれる各素子の共振周波数は、「互いに割り切れない数値とする」、「素数に共通の数値を乗じた値とする」ものには限定されず、広義には他の各素子の高次モードの共振周波数と一致しないものとすることが好ましい。
【００７６】
また処理部３１０は、超音波トランスデューサー素子アレイ１１０から出力された情報（生体情報）と、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０から出力された情報（識別情報）を、適切に関連づけて外部へ送信する制御を行う。ただし、処理部３１０は、生体情報に対する詳細な処理、例えば血圧を求める処理や超音波画像を生成する処理を行うことを妨げられない。
【００７７】
超音波測定装置３００の具体的な形状や用途は種々考えられるが、例えば、図６に示した腕時計型のデバイスであってもよい。超音波測定装置３００は、超音波の反射波を測定することにより被検体の生体情報を測定する装置である。図６は、超音波トランスデューサー素子アレイ１１０での受信結果に基づいて、生体情報の１つとして動脈である血管に係る血圧や、ＩＭＴ（Intima Media Thickness：血管の内膜中膜複合体厚）といった血管系機能情報を測定する例である。図６のような腕時計型のデバイスの例では、特に手首部分の動脈を測定対象の血管とする。
【００７８】
ただし、超音波測定装置３００は図６に限定されず、例えば図７に示すようにユーザーの頸部に装着されるデバイスであってもよい。一例としては、超音波測定装置３００はチョーカーのようにバンド状の支持部材を有し、当該支持部材により使用者の頸部に固定されるものが考えられる。また、バンド状の支持部材を用いるのではなく、超音波トランスデューサーデバイス１００や超音波測定装置３００自体を生体に貼付可能な構造としてもよく、ユーザーによる装着手法は種々の変形実施が可能である。図７のような頸部装着型のデバイスの場合、超音波測定装置３００は、頸動脈を測定対象の血管とする。
【００７９】
また、超音波測定装置３００の具体的な構成例を図８に示す。超音波測定装置３００は、処理部３１０が取得した識別情報をヘッダーとして、超音波トランスデューサー素子アレイ１１０により得られた受信信号を送信する通信部３２０をさらに含んでもよい。
【００８０】
このようにすれば、超音波トランスデューサー素子アレイ１１０により得られた受信信号（生体情報）を、識別情報と関連づけて適切に外部機器に対して送信すること等が可能になる。
【００８１】
その際、処理部３１０は、第１のスキャン期間での識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０からの受信信号に基づいて識別情報を取得し、第１のスキャン期間とは異なる第２のスキャン期間での超音波トランスデューサー素子アレイ１１０により得られた受信信号のデータに、識別情報を付加してもよい。そして通信部３２０は、識別情報が付加された受信信号のデータを送信する。
【００８２】
このようにすれば、識別情報の取得タイミングと、超音波トランスデューサー素子アレイ１１０により得られる情報（狭義には生体情報）の取得タイミングを異なるものとすることが可能である。上述したように、識別情報取得用の超音波信号は、電気的なインパルス信号により生じる信号であるのに対して、生体情報取得用の超音波信号はそれとは異なる信号である。例えば、超音波画像を生成する場合、時間に応じて送信方向が異なる（スイープする）超音波信号が出力されることが多い。つまり、識別情報取得用の超音波信号の反射波を用いて生体情報を検出する、或いは生体情報検出用の超音波信号の反射波を用いて識別情報を取得するといった処理は不適切なものとなる。その点、上述したようにタイミングを異なるものとすれば、不適切な超音波信号を処理に用いる可能性を抑止できる。
【００８３】
また、第１のスキャン期間で取得した識別情報は、第２のスキャン期間で取得された受信信号のデータに付加されるものに限定されず、同一の超音波トランスデューサーデバイス１００が接続されている限り、他の期間で取得された受信信号のデータに付加されてもよい。例えば、第１のスキャン期間の前の第３のスキャン期間、及び第１のスキャン期間の後の第２のスキャン期間でそれぞれ生体情報が取得され、且つ第１〜第３のスキャン期間では接続されているプローブが同一であったとする。この場合、第１のスキャン期間で取得された識別情報は、第２のスキャン期間で取得された生体情報に付加されてもよいし、第３のスキャン期間で取得された生体情報に付加されてもよい。リアルタイム処理のように、取得した生体情報を即座に送信する場合、識別情報はそれよりも過去のタイミングで取得されている必要があるが、超音波測定装置３００においてある程度のデータの蓄積が許容される状況では、上述したように識別情報の取得タイミングよりも過去のタイミングでの生体情報に、当該識別情報を付加することも可能である。
【００８４】
また、図８に示したように、超音波測定装置３００は、処理部（ＣＰＵ）３１０及び通信部３２０の他に、マルチプレクサー３０１と、Ｔ／Ｒスイッチ３０２と、送信パルサー３０３と、送信ビームフォーマー３０４と、送受信コントローラー３０５と、受信アンプ３０６と、Ａ／Ｄコンバーター３０７と、受信信号用メモリー３０８と、プローブＩＤ格納メモリー３０９と、画像処理用メモリー３１１と、画像表示モニター３１２と、外部Ｉ／Ｆ３１３を含んでもよい。ただし、超音波測定装置３００は図８の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００８５】
マルチプレクサー３０１は、超音波トランスデューサー素子アレイ１１０を選択するスイッチである。例えば、各超音波トランスデューサーデバイス１００の超音波トランスデューサー素子アレイ１１０が１２８個の素子から構成される場合に、そのうちの１６個の素子を選択して接続する、或いは、図８のように複数の超音波トランスデューサーデバイス１００が接続される場合に、そのうちのいずれかのデバイスを選択して接続する。
【００８６】
Ｔ／Ｒスイッチ３０２は、送信用と受信用の回路の切替を行うスイッチである。Ｔ／Ｒスイッチ３０２を設けることで、送信時の高電圧が受信用回路に流れることを抑止可能である。
【００８７】
送信パルサー３０３は、送信信号（電圧）を作り出す回路であり、送信ビームフォーマー３０４は、任意の距離に超音波が収束するように送信信号を遅延させるための回路である。送受信コントローラー３０５は、送信系及び受信系を制御する回路である。
【００８８】
受信アンプ３０６は、受信信号の増幅を行う。Ａ／Ｄコンバーター３０７は、アナログの受信信号をデジタル化する回路である。
【００８９】
受信信号用メモリー３０８は、受信信号を格納するメモリーである。プローブＩＤ格納メモリー３０９は、測定に使ったプローブ（超音波トランスデューサーデバイス１００）のＩＤ（識別情報）を格納するメモリーである。画像処理用メモリー３１１は、画像処理を行うための作業用メモリーである。画像処理用メモリー３１１は、パラメータなども格納しており、最終的に画像表示モニターに表示するための画像データも格納する。図８では各メモリーを異なる構成として記載したが、これらは１つの記憶部（メモリー）として実現することも可能である。
【００９０】
画像表示モニター３１２は、超音波画像を表示する装置であり、液晶ディスプレイ等により実現できる。外部Ｉ／Ｆ３１３は、ユーザー（超音波測定装置３００の操作者）が、超音波測定装置３００に対して制御情報等の入出力を行うためのインターフェースである。
【００９１】
また、本実施形態の手法は、各々に識別情報が設定された複数の超音波トランスデューサーデバイス１００と、複数の超音波トランスデューサーデバイス１００の各超音波トランスデューサーデバイスから、超音波トランスデューサーデバイスの識別情報が関連付けられた生体情報を収集する情報処理装置２００を含む超音波測定システムに適用できる。
【００９２】
ここで複数の超音波トランスデューサーデバイス１００の各超音波トランスデューサーデバイスは、複数の被検体の各被検体又は被検体の複数の部位の各部位に装着されるウェアラブル型超音波トランスデューサーデバイスであり、情報処理装置２００は、複数の超音波トランスデューサーデバイスから同一期間に受信した生体情報を識別する。
【００９３】
つまり本実施形態の手法は、図１や図２（Ａ）、図２（Ｂ）等に示した超音波測定システムに適用することが可能である。その際、識別情報は、複数の超音波トランスデューサーデバイス１００の各超音波トランスデューサーデバイスが有する識別用超音波トランスデューサー素子１２１によって設定される。
【００９４】
このようにすれば、図１等に示したように、同一期間に複数の超音波トランスデューサーデバイスからの信号を情報処理装置２００において取得するケースであっても、識別情報を用いることで生体情報の処理、管理を適切に行うシステムを実現すること等が可能になる。なお、本実施形態に係る超音波測定システムに含まれる超音波トランスデューサーデバイス１００は、図４（Ａ）〜図５（Ｂ）等に示した共振周波数の差異により識別情報を設定するものであってもよいし、図１７等を用いて後述する変形例に示すものであってもよい。
【００９５】
３．超音波トランスデューサー素子及び識別用超音波トランスデューサー素子
次に、超音波トランスデューサーデバイス１００に含まれる各素子の構成例、各素子アレイの配置例、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０の実現例、及び識別用超音波トランスデューサー素子１２１を受信不能状態とする手法の具体例についてそれぞれ説明する。
【００９６】
３．１  素子の構成例
図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に、超音波トランスデューサー素子アレイ１１０を構成する複数の超音波トランスデューサー素子１１１の各素子、及び識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０を構成する複数の識別用超音波トランスデューサー素子１２１の各素子の構成例を示す。なお、以下では超音波トランスデューサー素子１１１の構成例を示すが、識別用超音波トランスデューサー素子１２１も同様の構成により実現可能である。
【００９７】
超音波トランスデューサー素子１１１は、振動膜（メンブレン、支持部材）５０と圧電素子部とを有する。圧電素子部は、第１電極層（下部電極）２１、圧電体層（圧電体膜）３０、第２電極層（上部電極）２２を有する。
【００９８】
図９（Ａ）は、基板（シリコン基板）１３０に形成された超音波トランスデューサー素子１１１の、素子形成面側の基板１３０に垂直な方向から見た平面図である。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のＡ−Ａ’に沿った断面を示す断面図である。図９（Ｃ）は、図９（Ａ）のＢ−Ｂ’に沿った断面を示す断面図である。
【００９９】
第１電極層２１は、振動膜５０の上層に例えば金属薄膜で形成される。この第１電極層２１は、図９（Ａ）に示すように素子形成領域の外側へ延長され、隣接する超音波トランスデューサー素子１１１に接続される配線であってもよい。
【０１００】
圧電体層３０は、例えばＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）薄膜により形成され、第１電極層２１の少なくとも一部を覆うように設けられる。なお、圧電体層３０の材料は、ＰＺＴに限定されるものではなく、例えばチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ、Ｌａ）ＴｉＯ３）などを用いてもよい。
【０１０１】
第２電極層２２は、例えば金属薄膜で形成され、圧電体層３０の少なくとも一部を覆うように設けられる。この第２電極層２２は、図９（Ａ）に示すように素子形成領域の外側へ延長され、隣接する超音波トランスデューサー素子１１１に接続される配線であってもよい。
【０１０２】
振動膜（メンブレン）５０は、例えばＳｉＯ２薄膜とＺｒＯ２薄膜との２層構造により開口４０を塞ぐように設けられる。この振動膜５０は、圧電体層３０及び第１、第２電極層２１、２２を支持すると共に、圧電体層３０の伸縮に従って振動し、超音波を発生させることができる。
【０１０３】
開口４０は、基板１３０（シリコン基板）の裏面（素子が形成されない面）側から反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等によりエッチングすることで形成される。超音波の共振周波数は、図９（Ｂ）のＡ１に示したダイアフラムのサイズにより決定される。ここでダイアフラムとは、振動膜５０により開口４０を閉塞する部分により実現される、圧力を検知する構造を表す。
【０１０４】
この際、図９（Ｂ）に示したように基板側面が垂直に加工されるようなケースでは、Ａ２に示した開口４０の開口部４５のサイズと、Ａ１に示したダイアフラムのサイズは一致する（或いは十分近いサイズとなる）。つまり図９（Ｂ）の例であれば、開口４０の開口部４５のサイズによって超音波の共振周波数が決定され、その超音波は圧電体層３０側（図９（Ａ）において紙面奥から手前方向）に放射される。
【０１０５】
超音波トランスデューサー素子１１１の下部電極（第１電極）は、第１電極層２１により形成され、上部電極（第２電極）は、第２電極層２２により形成される。具体的には、第１電極層２１のうちの圧電体層３０に覆われた部分が下部電極を形成し、第２電極層２２のうちの圧電体層３０を覆う部分が上部電極を形成する。即ち、圧電体層３０は、下部電極と上部電極に挟まれて設けられる。
【０１０６】
上述したように、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０についても、超音波トランスデューサー素子アレイ１１０と同様のプロセスで形成することができる。つまり、識別用超音波トランスデューサー素子１２１の構成も図９（Ａ）〜図９（Ｃ）となる。
【０１０７】
３．２  基板等における各素子アレイの配置例
本実施形態での超音波トランスデューサー素子アレイ１１０と、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０の基板での配置例は種々考えられる。例えば、超音波トランスデューサー素子アレイ１１０は、前記基板の厚み方向からの平面視において、基板１３０の第１領域に配置され、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０は、前記平面視で基板１３０の第２領域に配置されてもよい。
【０１０８】
ここで、第２領域とは、基板１３０上の第１領域とは異なる領域を表す。また基板１３０の厚み方向とは、基板１３０のうち素子等が配置される面に交差する（狭義には直交する）方向である。例えば、基板１３０が各辺の長さがＸ，Ｙ，Ｚとなる直方体である場合であって、Ｘ＞Ｚ且つＹ＞Ｚとすれば、基板１３０の厚み方向とは長さがＺとなる辺に沿った方向である。図１０（Ａ）は、基板１３０を厚み方向から平面視した場合の超音波トランスデューサー素子アレイ１１０と、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０の配置例を示した図である。
【０１０９】
一例としては、図１０（Ａ）に示したように、基板１３０を第１の方向（図１０（Ａ）でいう左方向）側の領域と、第１の方向とは反対の第２の方向（図１０（Ａ）でいう右方向）側の領域に区分した場合に、第１の方向側の領域の一部又は全部の領域を上記第１領域とし、第２の方向側の領域の一部又は全部の領域を上記第２領域としてもよい。
【０１１０】
さらにいえば、上記第１の領域は基板１３０の素子が配置される面のうちの中央部であり、上記第２領域は基板１３０の素子が配置される面のうちの周縁部（狭義には周縁部のうちの１つの辺に沿った領域）であってもよい。上述したように、識別用超音波トランスデューサー素子１２１の共振周波数は、開口４０（狭義にはダイアフラム）のサイズによって決定される。つまり本実施形態では、第１〜第Ｎの識別用超音波トランスデューサー素子（１２１−１〜１２１−Ｎ）は、対応する開口４０のサイズに応じて異なる共振周波数に設定されていることになる。言い換えれば、各素子の開口４０のサイズを適切に設定することで、共振周波数の設定、つまりは適切な識別情報の設定が可能になる。図１１が素子サイズと共振周波数の関係を示したグラフであり、サイズを変更することで共振周波数を変更可能なことがわかる。
【０１１１】
超音波トランスデューサー素子アレイ１１０は、原理上、当該アレイを構成する複数の超音波トランスデューサー素子１１１のサイズを共通化しても問題がないため、各素子を等間隔で配置する等の手法により、一定の面積の基板１３０上に効率よく配置することが可能である。一方、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０を構成する素子は、上述したように素子サイズが一定とならない。そのため、超音波トランスデューサー素子アレイ１１０の配置領域と、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０の配置領域を重複させてしまうと、超音波トランスデューサー素子アレイ１１０についても、素子間隔（アレイギャップ）を一定とすることが難しくなったりするため、効率的な素子配置ができなくなる可能性がある。その点、各アレイを第１の領域と第２の領域に分けて配置すれば、異なるサイズの素子を含む識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０を要因として、超音波トランスデューサー素子アレイ１１０の素子配置が困難となることを抑止できる。
【０１１２】
次に、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０が受信する超音波信号（狭義には電気的なインパルス信号により生じる超音波信号）の送信元について説明する。例えば、図１２（Ａ）に示したように、本実施形態では識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０は、超音波トランスデューサー素子アレイ１１０による超音波のエコー信号を受信信号として受信してもよい。その場合、超音波測定装置３００の処理部３１０は、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０が受信した受信信号に基づいて、識別情報を取得することになる。
【０１１３】
図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示したように、識別用超音波トランスデューサー素子１２１も超音波トランスデューサー素子１１１と同様の構成である以上、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０が超音波を出力することも可能である。しかし当該超音波が生体により反射された信号を超音波トランスデューサー素子アレイ１１０が受信することで、不適切な生体情報が取得されてしまうおそれがある。つまり、超音波の出力を超音波トランスデューサー素子アレイ１１０に限定することが有用なケースが考えられる。
【０１１４】
しかしこれには限定されず、図１２（Ｂ）に示すように識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０は、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０による超音波信号に基づいて、受信信号を受信してもよい。例えば、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０により出力された超音波信号を超音波トランスデューサー素子アレイ１１０が受信しない、或いは受信したとしても生体情報と区別して取り扱う（例えば処理に利用せず破棄する）ものとできれば、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０の受信対象である超音波信号を、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０自身が出力することも可能である。
【０１１５】
具体的には図１３に示したように、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０の被検体側に反射部材１４０が設けられ、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０は、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０による超音波信号の、反射部材１４０による反射波に基づいて、受信信号を受信してもよい。図１３の例では、開口４０が設けられる側が被検体側となる例を示したため、反射部材１４０は、基板１３０のうち、圧電素子が設けられる側とは反対側に設けられている。ただし、圧電素子が設けられる側が被検体側となる場合もあり、反射部材１４０の設けられる位置は図１３に限定されるものではない。
【０１１６】
この場合の反射部材１４０は、種々の部材により実現することが可能であるが、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０から出力される超音波信号をよく反射する（反射波の強度が高い）ことが求められる。よって反射部材１４０を実現する際には、超音波信号に対して音響インピーダンスが高くなるように設定を行うとよい。この際、反射部材１４０により、超音波トランスデューサー素子アレイ１１０における生体情報の測定が妨げられることは好ましくない。その点を考慮しても、超音波トランスデューサー素子アレイ１１０と、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０の配置領域は、第１の領域と、第２の領域に分けられ、狭義には第２の領域は基板１３０の周縁部となることが望ましい。このようにすれば、反射部材１４０についても超音波トランスデューサー素子アレイ１１０が設けられる領域とは異なる領域に設けられることになるため、超音波トランスデューサー素子アレイ１１０での測定に対する影響を抑止可能である。
【０１１７】
ただし、本実施形態における素子アレイの配置領域は図１０（Ａ）に示したものに限定されず、図１０（Ｂ）に示したように、複数の識別用超音波トランスデューサー素子１２１が、複数の超音波トランスデューサー素子１１１の間に配置されてもよい。なお、図１０（Ｂ）では図面を簡略化するために識別用超音波トランスデューサー素子１２１のサイズを共通としたが、本実施形態では図１０（Ａ）に示したように、素子サイズを共振周波数に応じて変化させる必要がある。また、図１７等を用いて後述する変形例では、識別用超音波トランスデューサー素子１２１のサイズを共通化してもよいため、図１０（Ｂ）に示した配置が可能である。
【０１１８】
３．３  識別用超音波トランスデューサー素子アレイの実現例
図８等からもわかるように、本実施形態に係る超音波トランスデューサーデバイス１００は、超音波トランスデューサー素子アレイ１１０用の第１の信号線（例えば図８のＢ１の接続を電気的に実現する配線）と、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０用の信号線であって、第１の信号線とは異なる第２の信号線（例えば図８のＢ２の接続を電気的に実現する配線）を含む。
【０１１９】
このようにすることで、生体情報と識別情報とを混在させることを抑止できる。そのため、超音波測定装置３００の処理部３１０では、識別情報を生体情報のヘッダーとして利用するように、各情報をそれぞれ分けて処理、利用することが可能になる。
【０１２０】
そして第２の信号線は、各識別用超音波トランスデューサー素子１２１に対して独立に接続されるものであってもよいし、各識別用超音波トランスデューサー素子１２１からの出力を合成するものであってもよい。本実施形態の手法では、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０からの出力は、処理部３１０（特にそのうちのＦＦＴ回路）により周波数変換処理が行われる。そのため、各識別用超音波トランスデューサー素子１２１からの出力に対して、それぞれ独立に周波数変換処理を行った後、それらのピーク位置を合わせて判定してもよいが、時間軸での出力波形を合成した上で、合成信号に対して周波数変換処理を行ってピーク位置を判定してもよく、処理手順は任意である。
【０１２１】
上述したように、各超音波トランスデューサーデバイス１００は、第１〜第ＮのＮ通りの共振周波数の素子を有し、各素子が受信可能状態又は受信不能状態に設定される例であれば、例えばピーク有りを１、ピーク無しを０として二値化すれば、識別用超音波トランスデューサー素子の個数だけのビット数を有する信号が取得される。本実施形態ではこれを識別情報として用いればよい。
【０１２２】
図５（Ａ）では、１２１−１，１２１−３，１２１−５が受信可能状態であり、それ以外が受信不能状態であるため、ビット列を図５（Ａ）で左の素子から順に並べた場合、”１０１０１”という５ビットの信号が識別信号となる。つまり、Ｎ個の識別用超音波トランスデューサー素子を用いることで、Ｎビットの識別情報を生成することができ、最大２Ｎ個の超音波トランスデューサーデバイス１００を互いに識別可能となる。
【０１２３】
なお、以上の説明では識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０が互いに共振周波数の異なるＮ個の識別用超音波トランスデューサー素子１２１−１〜１２１−Ｎを含むものとしたが、これ以外の素子が含まれてもよい。例えば、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０に共振周波数がｆ１となる識別用超音波トランスデューサー素子１２１−１が含まれる場合に、共振周波数がｆ１となる他の識別用超音波トランスデューサー素子１２１−（Ｎ＋１）を追加してもよい。
【０１２４】
このようにすれば、追加した識別用超音波トランスデューサー素子１２１−（Ｎ＋１）を補助的に利用することが可能になる。識別用超音波トランスデューサー素子１２１−（Ｎ＋１）はインパルス信号により生じた超音波信号を受信した場合、ｆ１に対する周波数帯域の信号を出力する。つまり、出力信号の周波数帯は識別用超音波トランスデューサー素子１２１−１に対応する（狭義には一致する）ことになるため、ｆ１に対する周波数帯域の信号の信号強度を高くすることが可能である。或いは、受信可能状態に設定されていた識別用超音波トランスデューサー素子１２１−１が、故障等の要因で意図せずに受信不能状態となってしまった場合、当該素子１２１−１からの信号出力はできなくなるが、追加した識別用超音波トランスデューサー素子１２１−（Ｎ＋１）からｆ１に対する周波数帯域の信号が出力されるため、識別情報（固有ＩＤ）を適切な状態に保つことができる。すなわち、故障等に強い識別情報を有する超音波トランスデューサーデバイス１００を実現することが可能である。
【０１２５】
なお、以上の説明からわかるように、追加する識別用超音波トランスデューサー素子１２１−（Ｎ＋１）の受信可能、不能の状態は、共振周波数が対応する識別用超音波トランスデューサー素子１２１−１と共通化しておく必要がある。例えば、素子１２１−１が受信不能状態に設定されている場合、識別情報としてはｆ１のピークは現れない（二値化した場合ｆ１に対応するビットが０となる）のが適切な状態である。その場合に、素子１２１−（Ｎ＋１）を受信可能状態としてしまえば、出力信号を周波数変換することでｆ１のピークが現れてしまい識別情報が変化してしまうことになり不適切である。つまり、識別情報を出力する識別用超音波トランスデューサー素子１２１と共振周波数が共通する素子を別途設ける場合には、識別情報を変化させない構成とすべきであり、当該構成は受信可能、不能の状態を共通とすることで実現可能である。
【０１２６】
３．４  識別用超音波トランスデューサー素子を受信不能状態とする手法の具体例
図９（Ａ）〜図９（Ｃ）を用いて上述したように、本実施形態に係る識別用超音波トランスデューサー素子１２１は、開口４０や振動膜５０により実現されるダイアフラムが、圧力を圧電体層３０に伝達することで超音波を受信する。つまり、このダイアフラムが構成されない、或いは十分に機能しない状態となれば、超音波が入射された場合にも電気信号が出力されることはなく、受信不能状態を実現することが可能である。
【０１２７】
そのため、一例としては図１４（Ａ）に示したように、圧電体層３０や、開口４０を閉塞する振動膜５０を物理的に破壊すればよい。図１４（Ａ）では、基板１３０に対して圧電体層３０が設けられる側から、針のような突起物を突き刺すことで、素子を破壊している。なお、素子が機能しない程度に破壊されれば受信不能状態は実現できるため、破壊に用いる器具や破壊する方向は問わない。また、図１４（Ａ）では素子構造が完成された後に破壊する例を示しているが、これより前のタイミング（例えば電極の形成前）に破壊する等の変形実施が可能である。
【０１２８】
或いは、ダイアフラムが十分に圧力を伝達しないものとすればよいため、振動膜５０等を破壊しなくてもよい。例えば、他の部分（受信不能状態に設定される部分）の各識別用超音波トランスデューサー素子１２１は、振動抑制材料により受信不能状態に設定されてもよい。
【０１２９】
ここでの振動抑制材料とは、硬度や靱性の高い物質であり、一例としてはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂であってもよい。
【０１３０】
具体的には、振動膜５０のうちの、特に開口４０を閉塞する部分の振動を妨げるように振動抑制材料を設ければよく、例えば図１４（Ｂ）に示したように開口４０を埋めるように振動抑制材料６０を充填してもよい。或いは、図１４（Ｃ）に示したように、電極や圧電体層３０側から、それらの構造を覆うように振動抑制材料６０を塗布してもよい。いずれの場合でも、振動が抑制されることになるため、超音波が入力されたとしても、識別用超音波トランスデューサー素子１２１は電気信号を出力しないことになる。
【０１３１】
或いは、そもそも開口４０を形成しないものとしてもよい。上述したように、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０は、基板１３０に形成された振動膜５０と、振動膜５０に形成された圧電素子（第１電極層２１、圧電体層３０、第２電極層２２を有する圧電素子部）を含む。この場合、一部の各識別用超音波トランスデューサー素子１２１は、対応する開口が基板１３０に形成されることで受信可能状態に設定され、他の部分の各識別用超音波トランスデューサー素子１２１は、対応する開口が基板１３０に非形成であることで受信不能状態に設定されることになる。
【０１３２】
上述したように、ダイアフラムは開口４０と、当該開口４０を閉塞する振動膜５０により実現される。つまり、開口４０が形成されなければ、対応する識別用超音波トランスデューサー素子１２１を受信不能状態とすることが可能である。
【０１３３】
図９（Ａ）〜図９（Ｃ）を用いて説明したように、開口４０は例えば基板１３０をエッチングすることで形成される。エッチング工程では、開口４０を形成する箇所にはレジストを塗布せず、それ以外の箇所に対してレジストを塗布した上で処理を行う。つまり、受信可能状態としたい識別用超音波トランスデューサー素子１２１に対応する箇所にはレジストを塗布せず、受信不能状態としたい識別用超音波トランスデューサー素子１２１に対応する箇所にはレジストを塗布すればよい。
【０１３４】
本実施形態では超音波トランスデューサーデバイス１００毎に固有のＩＤを付与することを想定している。そのため、Ｎ個のデバイスを対象とした場合、レジストのパターンがＮ通り生じることになる。このＮ通りのパターンを直接的に形成するものとしてもよいが、各パターンは流用性が低く生産性の低下につながる。
【０１３５】
そのため、一旦全ての識別用超音波トランスデューサー素子１２１に対応する箇所に開口４０を形成するパターンによりレジストを塗布し、その後、受信不能状態にしたい素子に対応する箇所に個別にレジストを塗布するものとしてもよい。つまり、レジスト塗布工程とエッチング工程により実現される開口形成を、第１のレジスト塗布工程、第２のレジスト塗布工程、エッチング工程により実現する。ここで、第１のレジスト塗布工程では、上述したように全ての開口を形成するパターンを用いればよいため、全ての超音波トランスデューサーデバイス１００において共通化可能である。また、第２のレジスト塗布工程はデバイス毎に異なるものとなるが、これは受信不能状態としたい素子に対応する箇所に対して、ディスペンサー等を用いてレジストを塗布することで容易に実現できるため、当該工程を実現する負担は大きくない。
【０１３６】
これを図示したものが図１５（Ａ）〜図１５（Ｄ）である。図１５（Ａ）は第１のレジスト塗布工程を表すものであり、ここでは全ての識別用超音波トランスデューサー素子１２１（図１５（Ａ）では３つ）に対応する箇所はレジストＲＥが塗布されない。よって、そのままエッチング工程を行えば、図１５（Ｂ）に示したように、３箇所全てに開口４０が形成される。
【０１３７】
それに対して、中央の素子を受信不能状態に設定したい場合であれば、図１５（Ａ）に示した工程の後に、図１５（Ｃ）に示したように、所望の箇所を対象としてディスペンサーＤＩ等を用いてレジストＲＥの再塗布を行えばよい。このようにすれば、エッチング工程により図１５（Ｄ）に示したようになり、受信可能状態としたい素子（図１５（Ｄ）の例では左及び右の素子）については開口４０を形成し、受信不能状態としたい中央の素子については開口４０を形成しないものとできる。
【０１３８】
なお、以上では開口４０の形成、非形成について説明したが、開口４０を形成した後に調整を行ってもよい。具体的には、開口４０形成後に、開口４０の面から樹脂等をディスペンスして負荷重量を変更してもよい。この処理を行った場合、開口４０は形成されているため対応する素子は受信可能状態となるが、負荷重量が変わることで当該素子の共振周波数を細かく調整することが可能になる。上述したように、共振周波数は望ましくは互いに割り切れない数値であるところ、共振周波数の設定精度が低いとその関係を満たせない（例えば所与の共振周波数の高調波が、他の共振周波数と区別不能な程度に近づいてしまう）ことがあり得る。そのような場合には、樹脂等のディスペンスを行い、共振周波数が適切な関係となるように調整するとよい。
【０１３９】
３．５  変形例
以上では、図４（Ａ）等に示した識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０を用いた場合に、インパルス信号により生じる超音波信号の反射波を受信し、受信信号を周波数変換してピークを検出することで識別情報を取得していた。
【０１４０】
しかし図４（Ａ）等の構成から識別情報を取得する手法はこれに限定されない。例えば素子が受信可能か、不能かに応じて電気的なインピーダンスが変化することがわかっている。そのため、インピーダンスの状態に応じて識別情報を取得してもよい。一例としては、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０に対して、所与の電気信号を入力してインピーダンスを測定し、その結果から識別情報を取得する。
【０１４１】
入力する電気信号としては、周波数が異なる複数の信号が考えられる。例えば時間経過とともに周波数が増加していく（周波数スイープする）電気信号を入力する。この場合、周波数を高くすると図１６（Ａ）に示したようにインピーダンスが増加することが想定されるが、さらに入力信号の周波数に対応する共振周波数を有する素子が受信可能状態であれば、当該状態ではインピーダンスが高く現れることになる。図１６（Ａ）〜図１６（Ｂ）は、横軸が入力電気信号の周波数、縦軸が識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０の電気的なインピーダンスを表す図である。結果として、ｆ１〜ｆ５の全てが受信可能状態であれば、図１６（Ｂ）に示したように５つのピークが現れるし、素子のうちの一部或いは全部が受信不能状態であれば、対応する周波数ではピークが現れない。
【０１４２】
このような処理でも、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０の構成に応じた識別情報を取得可能である。
【０１４３】
また以上では、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０として互いに共振周波数の異なる第１〜第Ｎの識別用超音波トランスデューサー素子を含む例を説明した。この場合の識別情報は、図４（Ａ）〜図５（Ｂ）等に示したように共振周波数の位置にピークが立つか否かを表す情報（例えばピークの有無を二値化した情報）となる。
【０１４４】
しかし本実施形態に係る識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０の構成、及び識別情報を求める処理はこれに限定されない。例えば、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０は図１７に示した構成であってもよい。図１７は本実施形態に係る超音波トランスデューサーデバイス１００を含む、超音波測定装置３００における識別情報のイメージを表す図である。図１７の例では、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０が８個の識別用超音波トランスデューサー素子１２１−１〜１２１−８を有し、各素子は独立の配線により二値化処理部３３０に対して接続されている。
【０１４５】
このような配線を行った上で、各素子が受信可能状態と受信不能状態のいずれかに設定されているとする。何らかの超音波が入力された場合、受信可能状態である素子（例えば１２１−１）からは何らかの信号が出力される一方、受信不能状態である素子（例えば１２１−２）からは有意な信号が出力されない。そのため、例えば信号有りを１、信号無しを０として二値化すれば、識別用超音波トランスデューサー素子の個数だけのビット数を有する信号が取得される。本実施形態ではこれを識別情報として用いてもよい。
【０１４６】
つまり図４（Ａ）〜図５（Ｂ）等を用いて上述した例では、出力信号をまとめて（或いは個別に）周波数変換し、その結果のピークの有無を用いていたが、図１７ではピークの周波数等は考慮せずに、そもそも識別用超音波トランスデューサー素子１２１からの出力信号の有無を考慮する構成となる。
【０１４７】
この変形例では、複数の識別用超音波トランスデューサー素子１２１の各素子は、受信可能状態に設定された場合に所与の超音波に対して受信電圧を発生させればよい。そのため、入力となる超音波（例えば超音波トランスデューサー素子アレイ１１０から送信された超音波の反射波）を受信可能な共振周波数が設定されていればよく、各識別用超音波トランスデューサー素子１２１の共振周波数は、同一であってもよいし異なってもよい。ただし、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）を用いて上述したように、共振周波数はダイアフラムのサイズに関係することから、基板上での識別用超音波トランスデューサー素子１２１の効率的な配置を考慮すれば、各素子の共振周波数は対応する（狭義には一致する）ことが望ましい。
【０１４８】
識別用超音波トランスデューサー素子１２１のサイズを共通化できる場合には、図１０（Ｂ）に示したように超音波トランスデューサー素子アレイ１１０と、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０を同じ領域に混在させてもよい。すなわち複数の識別用超音波トランスデューサー素子１２１は、図１０（Ｂ）に示したように、複数の超音波トランスデューサー素子１１１の間に配置されてもよい。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）と同様に、基板１３０を厚み方向から平面視した場合の図である。
【０１４９】
なお、本変形例に係る超音波トランスデューサーデバイスを別の観点から捉えることも可能である。具体的には図１７に示したように、本実施形態に係る超音波トランスデューサーデバイスは複数の超音波トランスデューサー素子（図１７の例であれば１２１−１〜１２１−８）が配置される超音波トランスデューサー素子アレイ（図１７の例であれば１２０）を含み、複数の超音波トランスデューサー素子の一部は、受信可能状態に設定されて、第１の信号線と接続され、複数の超音波トランスデューサー素子の他の一部は、受信不可能状態に設定されて、第２の信号線と接続され、第２の信号線に接続される信号端子は、第１の信号線とは電気的に独立の信号端子である。
【０１５０】
このようにすれば、受信可能素子と受信不能素子とを電気的に独立に取り扱うことが可能になる。上述したように、本変形例では受信可能素子から適切に電気信号が出力されること、及び受信不能素子からは有意な電気信号が出力されないことの両方が満たされることで、有用な情報（狭義には識別情報）を生成している。そのため、受信可能素子の出力と受信不能素子の出力が１つの出力端子で混ざり合ってしまうような状況では、適切な識別情報の出力ができない。言い換えれば、識別情報を適切に生成するためには、受信可能素子と受信不能素子とを電気的に独立に取り扱うことが必要となり、そのための構成としては、受信可能素子と受信不能素子とで信号線を分けた上で、各信号線の端子を電気的に独立とすればよい。
【０１５１】
図１７の例であれば、受信可能素子と受信不能素子という分類だけではなく、さらに細かく識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０を構成する複数の識別用超音波トランスデューサー素子１２１−１〜１２１−８の各素子を独立に取り扱っている。具体的には、８個の素子に対応させて８本の信号線Ｌ１〜Ｌ８を設けている。さらに、第ｉの信号線の端子Ｔｉ１、Ｔｉ２（ｉ＝１〜８）は、第ｋの信号線の端子Ｔｋ１、Ｔｋ２（ｋ＝１〜８且つｋ≠ｉ）と電気的に独立である。この場合、上記の第１の信号線は、Ｌ１、Ｌ４、Ｌ６、Ｌ８に対応し、第２の信号線はＬ２、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ７に対応し、第１の信号線の信号端子と第２の信号線の信号端子とは電気的に独立となっている。
【０１５２】
図１８に本変形例の超音波トランスデューサーデバイス１００を含む超音波測定装置３００の構成例を示す。図１８に示したように、超音波測定装置３００は、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０の各識別用超音波トランスデューサー素子１２１からの信号を二値化する二値化処理部３３０と、二値化された信号を記憶する記憶部３４０（メモリー）を含んでもよい。なお、ここでのメモリーは識別情報の一時保存に用いられるものに過ぎず、メモリーの値はハードウェア的に構成される識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０の出力により適宜上書きされるため、本メモリーは識別情報の改ざんに対する強度を低下させるものではない。
【０１５３】
また、超音波測定装置３００は、超音波トランスデューサー素子アレイ１１０に対して駆動波形を出力するパルサー３５０や、超音波トランスデューサー素子アレイ１１０と処理部３１０とを結ぶＡＦＥ３６０（Analog Front End）を含んでもよい。パルサー３５０やＡＦＥ３６０については、広く用いられる構造であるため、詳細な説明は省略する。
【０１５４】
また、本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス１００は、第２の識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０−２を含んでもよく、その場合、超音波測定装置３００は、第２の識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０−２用の二値化処理部３３０−２と、記憶部３４０−２を含んでもよい。
【０１５５】
第２の識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０−２を有する場合であれば、当該アレイにおいても、送信された超音波の反射波の受信、受信電圧の二値化処理、二値化処理結果のメモリーへの格納が行われる。ここで格納される情報はエラーチェック用のＩＤとなる。
【０１５６】
そして、処理部３１０は、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０での受信電圧の二値化処理により格納された識別情報（固有ＩＤ）と、第２の識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０−２での受信電圧の二値化処理により格納されたエラーチェックＩＤの比較処理を行ってもよい。
【０１５７】
ここでの第２の識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０−２は、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０と同様のパターンにより、各素子の受信可能状態、受信不能状態が設定されているものとする。そのため、各素子において正常な受信電圧が発生していれば、固有ＩＤとエラーチェックＩＤは一致することになる。つまり、固有ＩＤとエラーチェックＩＤの比較とは、狭義には固有ＩＤとエラーチェックＩＤが一致するか否かの判定となる。
【０１５８】
図１４（Ａ）に示したように、素子が破壊されてしまえば、当該素子は受信不能状態となる。つまり、本来は受信可能状態に設定していたはずの素子が、その後何らかの要因により受信不能状態へ移行してしまう可能性は否定できない。また、可能性は低いが、受信不能状態に設定したはずの素子が、破壊や振動抑制材料の塗布が十分でなく、受信可能状態となっている場合もあり得る。その場合、固有ＩＤが本来設定したいＩＤとは異なるものになってしまうため、超音波トランスデューサーデバイス１００を適切に識別することができなくなってしまう。エラーチェックＩＤはそのような状況において、少なくともエラーが発生していることを検出することを可能にする。
【０１５９】
なお、ここでは図１７の構成の識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０を有する超音波トランスデューサーデバイス１００において、第２の識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０−２によりエラーチェックを行う変形例を示した。しかしこれに限定されず、図４（Ａ）〜図５（Ｂ）等に示した共振周波数の異なる複数の識別用超音波トランスデューサー素子１２１を有する場合にも、第２の識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０−２によるエラーチェックを行ってもよい。この場合であっても、第２の識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０−２は、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０と同様のパターンにより実現される点は同様である。
【０１６０】
４．処理の詳細
次に本実施形態における超音波測定装置３００の処理部３１０での処理の詳細を、図１９のフローチャートを用いて説明する。この処理が開始されると、まず接続されているプローブ（超音波トランスデューサーデバイス１００）の数の入力を受け付ける（Ｓ１０１）。ここではプローブ数をｉ０として保持する。
【０１６１】
次に、処理対象としているプローブを表す変数ｉを１で初期化する（Ｓ１０２）。そして、処理部３１０はｉ番目のプローブの固有ＩＤが入力される信号線との接続を指示する（Ｓ１０３）。この制御は、送受信コントローラー３０５を介してマルチプレクサー３０１に対して指示を行うことで実現できる。
【０１６２】
マルチプレクサー３０１は、上記指示を受けて、ｉ番目のプローブの識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０の信号線とＴ／Ｒスイッチ３０２を接続する（Ｓ１０４）。送受信コントローラー３０５の制御により、送信パルサー３０３がインパルス信号（１パルスの矩形波）の出力を行う（Ｓ１０５）。
【０１６３】
Ｓ１０５の処理により、ｉ番目のプローブの識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０から、インパルス信号により生じる超音波信号が出力されたことになる。そして、識別用超音波トランスデューサー素子アレイ１２０は、自身が出力した超音波が反射して返ってきた信号を受信し、受信アンプ３０６、Ａ／Ｄコンバーター３０７を介して受信信号用メモリー３０８に格納する（Ｓ１０６）。
【０１６４】
処理部３１０は、Ｓ１０６で取得した信号に対して、ＦＦＴ処理を実施して固有ＩＤを取得し、得られた固有ＩＤ（プローブＩＤ）をプローブＩＤ格納メモリー３０９にｉ番目のプローブＩＤとして保存する（Ｓ１０７）。
【０１６５】
以上の処理により、ｉ番目のプローブの固有ＩＤが取得できたため、超音波トランスデューサー素子アレイ１１０による受信信号（生体情報）の取得を開始する。具体的には、走査線を表す変数ｊを１で初期化し（Ｓ１０８）、処理部３１０と送受信コントローラー３０５の指示により、マルチプレクサー３０１が、走査線ｊに対応する超音波トランスデューサー素子アレイ１１０とＴ／Ｒスイッチ３０２を接続する（Ｓ１０９）。
【０１６６】
その状態で超音波信号の送受信を行い、走査ｊのＲＦ信号（走査線信号）を画像処理用メモリー３１１に格納する（Ｓ１１０）。その後、全ての走査線について処理を行ったかの判定を行い（Ｓ１１１）、Ｎｏの場合にはｊをインクリメントすることで対象とする走査線を更新し（Ｓ１１２）、Ｓ１０９の処理に戻る。
【０１６７】
Ｓ１１１でＹｅｓの場合には、全ての走査線に対応するＲＦ信号に対して画像処理を施し、あらかじめプローブＩＤ格納メモリーに保存されていたプローブＩＤに対応する画像として、画像表示モニターに表示する（Ｓ１１３）。つまり図１９のフローチャートの例では、１枚の超音波画像に対して、識別情報が関連付けられることになる。
【０１６８】
ただし、生体情報と識別情報の関連づけはこれに限定されず、例えば生体情報を他の機器に対して送信する際の通信プロトコルに合わせたデータ構造を形成する処理において、関連づけを行ってもよい。一例としては、通信プロトコルにおけるデータの最小単位（例えばパケット）のそれぞれについて、ヘッダーとして識別情報を付与してもよい。この場合、各パケットはヘッダー部である識別情報と、データ部である生体情報（狭義には生体情報の一部であって、パケットサイズに収まるデータ量に分割された情報）を含んで構成される。
【０１６９】
Ｓ１１３の処理後は、全てのプローブを処理したか否かの判定を行う（Ｓ１１４）。Ｓ１１４の処理はｉ＝ｉ０であるか否かの判定を行えばよい。Ｓ１１４でＮｏの場合には、ｉをインクリメントすることで対象とするプローブを更新し（Ｓ１１５）、Ｓ１０３の処理に戻る。また、Ｓ１１４でＹｅｓの場合には処理を終了する。
【０１７０】
なお、以上のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また超音波トランスデューサーデバイス、超音波測定装置、超音波測定システム等の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【０１７１】
ＤＩ  ディスペンサー、ＲＥ  レジスト、２１  第１電極層、２２  第２電極層、
３０  圧電体層、４０  開口、４５  開口部、５０  振動膜、６０  振動抑制材料、
１００  超音波トランスデューサーデバイス、
１１０  超音波トランスデューサー素子アレイ、
１１１  超音波トランスデューサー素子、
１２０  識別用超音波トランスデューサー素子アレイ、
１２１  識別用超音波トランスデューサー素子、１３０  基板、１４０  反射部材、
２００  情報処理装置、３００  超音波測定装置、３０１  マルチプレクサー、
３０２  Ｔ／Ｒスイッチ、３０３  送信パルサー、３０４  送信ビームフォーマー、
３０５  送受信コントローラー、３０６  受信アンプ、３０７  Ａ／Ｄコンバーター、
３０８  受信信号用メモリー、３０９  格納メモリー、３１０  処理部、
３１１  画像処理用メモリー、３１２  画像表示モニター、３１３  外部Ｉ／Ｆ、
３２０  通信部、３３０  二値化処理部、３４０  記憶部、３５０  パルサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図１２】
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【図１５】
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