(57)【要約】【課題】音響プローブの素子と外部とを接続するための配線を簡易な構成で実現する。【解決手段】音響波を受信して電気信号を出力する複数のトランスデューサ、および、複数のトランスデューサを間隔をおいて接続する柔軟な配線部を有するトランスデューサユニットと、トランスデューサユニットが配置される内壁を有する支持部材であって、内壁は、複数のトランスデューサの少なくとも一部の指向軸が集まるように複数のトランスデューサを支持するものである支持部材を有する音響プローブである。【選択図】図１Ａ
2016101317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響波を受信して電気信号を出力する複数のトランスデューサ、および、前記複数のトランスデューサを間隔をおいて接続する柔軟な配線部を有するトランスデューサユニットと、
前記トランスデューサユニットが配置される内壁を有する支持部材であって、前記内壁は、前記複数のトランスデューサの少なくとも一部の指向軸が集まるように前記複数のトランスデューサを支持するものである支持部材と、
を有することを特徴とする音響プローブ。
【請求項２】
前記支持部材は、半球の形状である
ことを特徴とする請求項１に記載の音響プローブ。
【請求項３】
前記支持部材は、円錐台の側面の形状である
ことを特徴とする請求項１に記載の音響プローブ。
【請求項４】
前記支持部材は、角錐台の側面の形状である
ことを特徴とする請求項１に記載の音響プローブ。
【請求項５】
前記支持部材は、かまぼこ状である
ことを特徴とする請求項１に記載の音響プローブ。
【請求項６】
前記支持部材は、円柱の側面の形状である
ことを特徴とする請求項１に記載の音響プローブ。
【請求項７】
前記配線部は、渦巻状に配置されている
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の音響プローブ。
【請求項８】
前記配線部は、枝分かれして分岐している
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の音響プローブ。
【請求項９】
前記支持部材は、柔軟に変形する材質で構成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の音響プローブ。
【請求項１０】
前記トランスデューサは、静電容量型トランスデューサである
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の音響プローブ。
【請求項１１】
前記静電容量型トランスデューサが形成されたチップは、貫通配線を有しており、静電容量型超音波トランスデューサは、当該静電容量型トランスデューサが形成されていない面で前記配線部と電気的に接続している
ことを特徴とする請求項１０に記載の音響プローブ。
【請求項１２】
前記配線部はフレキシブルプリント配線であり、
前記静電容量型超音波トランスデューサは、前記チップの前記静電容量型超音波トランスデューサが形成されていない面で、前記フレキシブルプリント配線と電気的に接続している
ことを特徴とする請求項１１に記載の音響プローブ。
【請求項１３】
前記チップとともに前記フレキシブルプリント配線を固定するガラスエポキシ材をさらに有する
ことを特徴とする請求項１２に記載の音響プローブ。
【請求項１４】
リジットフレキシブル基板をさらに有し、
前記静電容量型超音波トランスデューサは、前記チップの静電容量型超音波トランスデューサが形成されていない面で、前記リジットフレキシブル基板のリジット部と電気的に接続しており、前記リジット部には検出回路が配置されている
ことを特徴とする請求項１１に記載の音響プローブ。
【請求項１５】
検出回路を備えた複数の回路基板をさらに有し、
前記静電容量型超音波トランスデューサは、前記チップの静電容量型超音波トランスデューサが形成されていない面で、前記回路基板と電気的に接続しており、前記複数の回路基板は、異方性導電樹脂で接続したフレキシブルプリント配線で接続される
ことを特徴とする請求項１１に記載の音響プローブ。
【請求項１６】
前記静電容量型超音波トランスデューサの検出回路は、チップ部品を用いたトランスインピーダンス回路であり、
前記トランスインピーダンス回路を構成するチップ部品は、リジットな回路基板に内蔵されている
ことを特徴とする請求項１１から１５のいずれか１項に記載の音響プローブ。
【請求項１７】
前記静電容量型超音波トランスデューサの検出回路は、オペアンプを用いたトランスインピーダンス回路であり、
前記トランスインピーダンス回路を構成するオペアンプは、リジットな回路基板に内蔵されている
ことを特徴とする請求項１１から請求項１５のいずれか１項に記載の音響プローブ。
【請求項１８】
前記静電容量型超音波トランスデューサの検出回路に電源を供給する配線は、前記支持部材上にある
ことを特徴とする請求項１１から請求項１７のいずれか１項に記載の音響プローブ。
【請求項１９】
前記静電容量型超音波トランスデューサに直流電圧を印加する配線は、前記支持部材上にある
ことを特徴とする請求項１１から請求項１８のいずれか１項に記載の音響プローブ。
【請求項２０】
前記静電容量型超音波トランスデューサの表面に配置される絶縁フィルムをさらに有する
ことを特徴とする請求項１１から１９のいずれか１項に記載の音響プローブ。
【請求項２１】
前記絶縁フィルムと前記静電容量型超音波トランスデューサの間に配置されたシリコーンゴム層をさらに有する
ことを特徴とする請求項２０に記載の音響プローブ。
【請求項２２】
前記シリコーンゴム層の厚さは、二十マイクロメータから四十マイクロメータの間である
ことを特徴とする請求項２１に記載の音響プローブ。
【請求項２３】
前記絶縁フィルムは、前記チップの前記静電容量型超音波トランスデューサが形成されていない部分に接着される
ことを特徴とする請求項２０から請求項２２のいずれか１項に記載の音響プローブ。
【請求項２４】
前記チップは凹部を有しており、
前記静電容量型超音波トランスデューサは凹部の底面に形成され、
前記絶縁フィルムは、前記凹部ではない部分に接着される
ことを特徴とする請求項２３に記載の音響プローブ。
【請求項２５】
前記チップは、前記絶縁フィルムが接着される部分に溝を有する
ことを特徴とする請求項２３または２４に記載の音響プローブ。
【請求項２６】
前記トランスデューサユニットは、前記複数のトランスデューサがそれぞれ配置される複数のリジット部が前記配線部により接続された構成であり、
前記複数のリジット部のそれぞれには、前記トランスデューサ、および、前記音響波を送信する送信用トランスデューサが１素子ずつ配置されている
ことを特徴とする請求項１から２５のいずれか１項に記載の音響プローブ。
【請求項２７】
前記トランスデューサユニットは、前記複数のトランスデューサがそれぞれ配置される複数のリジット部が前記配線部により接続された構成であり、
前記トランスデューサは、前記音響波を受信するとともに、前記音響波を送信する機能を持ち、
前記複数のリジット部のそれぞれには、前記トランスデューサが１素子ずつ配置されている
ことを特徴とする請求項１から２５のいずれか１項に記載の音響プローブ。
【請求項２８】
請求項１ないし２７のいずれか１項に記載の音響プローブと、
被検体から伝搬する音響波を前記音響プローブが受信して出力された電気信号を用いて前記被検体内部の特性情報を取得する情報処理装置と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２９】
光源と、
前記光源からの光を前記被検体に射出する光射出端と、
をさらに有し、
前記被検体から伝搬する音響波は、前記光を照射された前記被検体から発生する光音響波である
ことを特徴とする請求項２８に記載の被検体情報取得装置。
【請求項３０】
前記音響プローブは、前記被検体に前記音響波を送信する機能を有し、
前記被検体から伝搬する音響波は、前記被検体に送信されたのち、前記被検体内部で反射した音響波である
ことを特徴とする請求項２８または２９に記載の被検体情報取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体に光を照射して、光音響効果により被検体中の測定対象から音響波（典型的には超音波であるが、本明細書中では光音響波と記載する）を発生させ、発生した音響波を半球状の超音波プローブを用いて受信する測定システムがある。半球状の超音波プローブは、半球表面上に配置した複数の超音波トランスデューサ素子で構成されている。
【０００３】
図２３を用いて、説明する。図２３において、１０は被検体、１１は光源からの光射出端、１２は超音波プローブ、１３は超音波トランスデューサ、２１は光、２２は光音響波、３０は媒質である。半球状の超音波プローブ１２は、半球状の形状をしており、複数の超音波トランスデューサ１３と、光源１１を備えている。被検体１０は、超音波プローブ１２の半球に一部囲まれるように配置される。被検体１０と超音波プローブ１２間には、音響マッチングと取るための媒質３０が充填される。光源１１から被検体１０に光２１を照射して、被検体で発生した光音響波２２を、超音波プローブ１２が有する複数の超音波トランスデューサ１３で受信する。不図示の情報処理装置が、光音響波を用いて、既知の画像再構成方法によって被検体の画像化を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０３０６８６５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半球などの曲面に複数の超音波トランスデューサを備えたプローブでは、それぞれのトランスデューサと外部の装置と接続するための配線が必要になる。しかし、多数の超音波トランスデューサ毎に接続するための配線を配置すると、超音波トランスデューサと同じだけ配線数が必要になり、配線の構成が複雑になってしまう。そのため、配線部の体積が大きく必要になり、プローブが大型化してしまう。
【０００６】
本発明は上記のような課題に鑑みてなされたものであり、音響プローブの素子と外部とを接続するための配線を簡易な構成で実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
音響波を受信して電気信号を出力する複数のトランスデューサ、および、前記複数のトランスデューサを間隔をおいて接続する柔軟な配線部を有するトランスデューサユニットと、
前記トランスデューサユニットが配置される内壁を有する支持部材であって、前記内壁は、前記複数のトランスデューサの少なくとも一部の指向軸が集まるように前記複数のトランスデューサを支持するものである支持部材と、
を有することを特徴とする音響プローブである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、音響プローブの素子と外部とを接続するための配線を簡易な構成で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】第１の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図１Ｂ】第１の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図１Ｃ】第１の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図１Ｄ】第１の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図１Ｅ】第１の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図１Ｆ】第１の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図２】第２の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図３】第３の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図４】第４の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図５】第５の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図６】第６の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図７】第７の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図８】第８の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図９Ａ】第９の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図９Ｂ】第９の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図９Ｃ】第９の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図９Ｄ】第９の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図１０Ａ】第１０の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図１０Ｂ】第１０の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図１１Ａ】第１１の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図１１Ｂ】第１１の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図１２Ａ】第１２の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図１２Ｂ】第１２の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図１２Ｃ】第１２の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図１３】第１３の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図１４】第１４の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図１５Ａ】第１５の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図１５Ｂ】第１５の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図１６】第１６の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図１７】第１７の実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図
【図１８】第１８の実施形態に係る超音波プローブを説明する模式図
【図１９】第１９の実施形態に係る超音波プローブを説明する模式図
【図２０Ａ】第２０の実施形態に係る超音波プローブを説明する模式図
【図２０Ｂ】第２０の実施形態に係る超音波プローブを説明する模式図
【図２０Ｃ】第２０の実施形態に係る超音波プローブを説明する模式図
【図２０Ｄ】第２０の実施形態に係る超音波プローブを説明する模式図
【図２１】第２１の実施形態に係る被検体情報取得装置を説明する模式図
【図２２】第２２の実施形態に係る被検体情報取得装置を説明する模式図
【図２３】光音響プローブを説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。
【００１１】
本発明は、被検体から伝播する音響波を検出し、被検体内部の特性情報を生成し、取得する技術に関する。よって本発明は、被検体情報取得装置またはその制御方法、あるいは
被検体情報取得方法や信号処理方法として捉えられる。本発明はまた、これらの方法をＣＰＵ等のハードウェア資源を備える情報処理装置に実行させるプログラムや、そのプログラムを格納した記憶媒体としても捉えられる。本発明はまた、音響波測定装置やその制御方法としても捉えられる。
【００１２】
本発明の被検体情報取得装置は、被検体に光（電磁波）を照射し、光音響効果に従って被検体内または被検体表面で発生して伝播した音響波を受信（検出）する、光音響トモグラフィー技術を利用した装置を含む。このような被検体情報取得装置は、光音響測定に基づき被検体内部の特性情報を画像データ等の形式で得ることから、光音響トモグラフィー装置、光音響画像装置、あるいは単に光音響装置と呼べる。
【００１３】
光音響装置における特性情報は、光照射によって生じた音響波の発生源分布、被検体内の初期音圧分布、あるいは初期音圧分布から導かれる光エネルギー吸収密度分布や吸収係数分布、組織を構成する物質の濃度分布を含む。具体的には、オキシヘモグロビン・デオキシヘモグロビン濃度分布や、それらから求められる酸素飽和度分布などの血液成分分布を含む。また、脂肪、グルコース濃度、コラーゲン濃度、メラニン濃度、脂肪や水の体積分率などでもよい。また、特性情報は、数値データとしてではなく、被検体内の各位置の分布情報として求めてもよい。すなわち、吸収係数分布や酸素飽和度分布などの２次元または３次元の分布情報でもよい。
【００１４】
本発明の音響波取得装置には、被検体に超音波を送信し、被検体内部で反射した反射波（エコー波）を受信して、被検体情報を画像データとして取得する超音波エコー技術を利用した装置を含む。
超音波エコー技術を利用した装置の場合、取得される被検体情報とは、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情報である。
【００１５】
本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、音響波と呼ばれる弾性波を含む。光音響効果により発生した音響波のことを、光音響波または光超音波と呼ぶ。探触子により音響波から変換された電気信号を音響信号とも呼び、光音響波に由来する音響信号を特に光音響信号と呼ぶ。
【００１６】
本発明は、音響波（超音波）を受信する超音波トランスデューサや、超音波トランスデューサを有する超音波トランスデューサユニットに関する発明としても捉えられる。本発明はまた、超音波トランスデューサユニットを有する超音波プローブに関する発明としても捉えられる。このような超音波プローブが光音響波の測定に用いられる場合、光音響プローブとも呼べる。また、光音響波も超音波エコーも音響波であるため、光音響プローブと、超音波エコー用のプローブである超音波プローブとの上位概念として、音響プローブも考えられる。なお、本明細書における「超音波トランスデューサ」という表記は、機能の理解を容易にする目的で行われるものであり、受信可能な音響波の周波数または波長を限定するものではない。
【００１７】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。本発明の光音響プローブは、超音波トランスデューサ間を柔軟に曲がる配線を用いて接続している超音波トランスデューサユニットを有していることを特徴とする。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１Ａ〜図１Ｆは、本発明の超音波プローブを説明するための模式図である。図において、または以下の説明において、１００は超音波プローブ、１０１は超音波トランスデューサユニット、１０２は半球状の支持部材である。また、１０３は超音波トランスデューサ、１０４はケーブル、１０５はコネクタ、１０６は光源からの光出射端、１０７は貫通
孔、１１０は筺体、１１１はフレキシブル部、１１２はリジット部、１１３は配線取り出し部である。
【００１９】
本発明の超音波プローブ１００は、図１Ａで示すように、超音波トランスデューサユニット１０１と、筺体１１０（半球状の支持部材１０２を内包する）により構成される。また、支持部材１０２の中央には、光源からの光射出端１０６が配置されており、半球の内側の中央付近に向かって光を照射できる。
【００２０】
まず、図１Ｂを用いて、本発明の超音波プローブ１００が備えている超音波トランスデューサユニット１０１について、説明する。超音波トランスデューサユニット１０１は、柔軟に変形して曲がるフレキシブル部１１１と、硬くて曲がらないリジット部１１２（超音波トランスデューサ１０３を備える）から構成されている。フレキシブル部１１１上には、複数のリジット部１１２が分散して配置されている。フレキシブル部１１１は、薄い絶縁フィルムによって薄い導電層が挟まれた構造であり、薄くて柔らかいため、容易に変形することができる。フレキシブル部１１１は、複数の電気的に分離された配線を有している。導電層を複数層有するフレキシブル部１１１であれば、より多数の配線を形成できる。フレキシブル部としては例えばフレキシブルプリント配線板等を好適に利用できる。
【００２１】
図１Ｃは、超音波トランスデューサユニット１０１の配線を説明する模式図である。各超音波トランスデューサ１０３は、フレキシブル部１１１の各配線と接続されており、その配線はそれぞれプローブの外部へ接続するためのケーブル１０４と接続されている。
本発明の超音波トランスデューサ１０３には、超音波の受信を行うことができるものであれば用いることができ、圧電型、ＰＶＤＦ、静電容量型などを用いることで容易に実現することができる。形状としては、正方形や長方形、台形などの四角形、多角形、円形などを用いることができる。特に、台形や八角形の形状を用いることで、半球表面内のリジット部１１２の占める面積の割合を高めることができる。
【００２２】
次に、図１Ｄを用いて、本実施形態の断面の模式図を説明する。半球状の支持部材１０２は、超音波トランスデューサユニット１０１の配線取り出し部１１３を通すことができる貫通孔１０７を有している。複数の超音波トランスデューサ１０３は、柔らかいフレキシブル部１１１によって接続されているので、支持部材１０２が有する曲面に沿って曲がって配置できる。また、支持部材１０２の底面中央には、光射出端１０６が配置されている。
【００２３】
なお、支持部材１０２の半球の内側の表面には、硬いリジット部１１２に対応した凹凸を設けることが好ましい。この凹凸に合わせてリジット部１１２を配置することで、超音波トランスデューサ１０３を支持部材に対して精度よく配置できる。また、超音波トランスデューサ１０３の指向軸（受信感度の高い方向）を支持部材１０２の中央付近に集めることで、画像を高解像度で生成可能な高感度領域を形成できる。超音波トランスデューサユニット１０１の配線取り出し部１１３は、支持部材１０２の有する貫通孔１０７を通して、半球内側から外側に引き出されている。配線取り出し部１１３は、フレキシブル配線用のコネクタに接続されており、ケーブル１０４により外部の装置と接続される。
【００２４】
図１Ｅに、本実施形態のプローブを被検体側から見た模式図を示す。貫通孔１０７から、フレキシブル配線が支持部材１０２から引き出されている。渦巻状に配置されたフレキシブル部１１１に沿って、複数のリジット部１１２が配置されている。
【００２５】
本発明の超音波プローブは、複数の超音波トランスデューサ１０３を有する超音波トランスデューサユニット１０１毎に、配線を束ねている。そのため、それぞれの素子と外部と接続するための配線を１つの素子毎に引き出す構成に比べて、配線の構成を大きく簡易
化できる。
【００２６】
以上のように、本発明の超音波プローブによると、引き出しの配線部を簡素な構成にすることができ、配線部を小型化することができる。そのため、超音波プローブ自体を小型にすることができ、取り回しや操作性が良い超音波プローブを提供することができる。また、コストの面でも有利である。
【００２７】
尚、本実施形態の図面上では、貫通孔１０７の内部には何も配置していないが、封止剤１０７が充填されている構成を取ることが望ましい。これにより、半球の内周側から外周側への液体の侵入を防止できる。
また、ここで言う半球形状とは、必ずしも数学的に厳密な半球であることを意味しない。複数の超音波トランスデューサを、少なくとも一部の指向軸が集まるように支持できる部材であれば良い。例えば球冠状または球帯状、あるいは楕円体の一部を切り取った形状、皿状やお椀状など、半球に類する様々な形状を含み得る。
【００２８】
本実施形態の別の形態を、図１Ｆを用いて説明する。本実施形態の別の形態では、フレキシブル部１１１は複数個存在する。超音波トランスデューサ１０３は、いずれかのフレキシブル部１１１に分散して配置される。そして半球状の支持部材１０２は、複数の貫通孔を有する。複数のフレキシブル配線基板を繋げると、図１Ｅで示した構成と同様の渦巻状になる。
【００２９】
本実施形態の別の形態によると、複数のフレキシブル部１１１に分割して構成しているので、プローブ内での超音波トランスデューサ１０３までの配線長を短縮できる。また、フレキシブル部１１１内の配線密度を下げることができるので、配線の幅を広げることができる。その結果、配線抵抗を低減できる。ここで、フレキシブル配線の長さや抵抗は、超音波トランスデューサの送受信特性に影響を与えることが知られている。よって本変形例によれば、光音響信号の受信特性に優れた光音響プローブを提供できる。
【００３０】
（応用例）
本実施形態の超音波トランスデューサを含む光音響プローブは、被検体内部で発生し伝搬した光音響波を受信し、アナログの電気信号に変換する。光源と、このような光音響プローブと、信号処理装置と、情報処理装置とを有する被検体情報取得装置を使用すれば、被検体内部の特性情報を示す画像データを生成できる。この画像データを表示装置に表示することで、診断画像として利用できる。この場合、信号処理装置は、アナログ電気信号に対して増幅やデジタル変換処理を行う。情報処理装置は、整相加算など既知の手法を用いて画像再構成を行う。
【００３１】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、フレキシブル部の配置に関する。それ以外は、第１の実施形態と同じである。図２は、本実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図である。本実施形態は、フレキシブル配線を深さ方向に複数配置していることが特徴である。
【００３２】
図２（ａ）では、支持部材１０２の中央部に複数の貫通孔１０７を有している。それぞれの貫通孔１０７からはフレキシブル部１１１が引き出されており、フレキシブル部１１１は枝分かれしながら、半球の周辺部に向かって配置されている。
【００３３】
本実施形態によると、貫通孔から各超音波トランスデューサ１１１までの配線長を短縮できる。また、配線が枝分かれしているので、フレキシブル部１１１内での配線密度を低減できる。そのため、より優れた光音響波の受信特性が得られる。また、曲面表面に複数の超音波トランスデューサを備えたプローブにおいて、それぞれの素子と外部と接続する
ための配線を簡易な構成で実現できる。また、フレキシブル部を取り出す貫通孔を、半球の中央付近に配置することが可能になるので、ケーブルとの接続が短くできる。また、プローブのケーブルを半球の中央に集中させられるので、プローブを小型化できる。
【００３４】
本実施形態の別の形態を、図２（ｂ）を用いて説明する。図２（ｂ）では、支持部材１０２の中央寄りではなく、外寄り（円周に近い側）に複数の貫通孔を有している。 複数
の貫通孔からは、それぞれのフレキシブル部１１１が引き出されており、フレキシブル部１１１は枝分かれしながら、半球の中央部に向かって配置されている。
【００３５】
図２（ｂ）の構成は、図２（ａ）の構成に比べて、貫通孔に近い部分で、より数多く枝分かれする。そのため、フレキシブル部１１１内での配線全体の配線抵抗を低減することができる。本実施形態の別の形態によると、更に優れた光音響波の受信特性が得られる。また、曲面表面に複数の超音波トランスデューサを備えたプローブにおいて、それぞれの素子と外部と接続するための配線を簡易な構成で実現できる。
【００３６】
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、フレキシブル部の配置に関する。それ以外は、第１の実施形態と同じである。図３は、本実施形態に係る光音響プローブを説明する模式図である。本実施形態は、複数のフレキシブル部を深さ毎に複数配置していることが特徴である。
【００３７】
図３では、フレキシブル部が背骨と肋骨を組み合わせたような形状となっている。すなわち、貫通孔１０７から引き出された背骨状の主線と、主線から分岐した、複数の肋骨状の副線が存在する。各副線は、半球状の支持部材における高さごとに、内壁を一周するように配置されている。
【００３８】
本実施形態によると、それぞれの素子と外部と接続するためのフレキシブル部を、容易に支持部材に配置できる。その結果、プローブの作製時の工数や時間を低減できる。そのため、曲面表面に複数の超音波トランスデューサを備えたプローブの作成において、不良の発生が起きにくくなる。
【００３９】
本実施形態の別の形態を、図３（ｂ）を用いて説明する。別の形態では、上記の背骨状の主線を設けずに、複数のフレキシブル部を深さ毎に複数配置している。別の形態によると、それぞれの素子と外部と接続するためフレキシブル部を分割しているので、曲面表面に複数の超音波トランスデューサを備えたプローブの作成において、不良の発生をより低減できる。
【００４０】
（第４の実施形態）
第４の実施形態は、支持部材または筺体の形状に関する。それ以外は、第１から第３の何れかの実施形態と同じである。図４は、本実施形態に係る支持部材１０２を説明する模式図である。本実施形態は、超音波トランスデューサを配置している面が、円錐台の内壁側面であることを特徴とする。なお、配置面は円錐台の側面部分があれば良い。図４は、かかる円錐台状の支持部材の斜視図である。
【００４１】
本実施形態の形態によると、半球状の曲面に配置する構成に比べて、超音波トランスデューサユニットを容易に配置できる。また、フレキシブル部の構造を簡易化できる。このような形状であっても、各超音波トランスデューサの指向軸が集中する高感度領域の形成は可能であるので、被検体内部が高解像度で画像化される。
【００４２】
本実施形態によると、曲面表面に複数の超音波トランスデューサを備えたプローブにおいて、それぞれの素子と外部と接続するための配線をより簡易な構成で実現できる。
【００４３】
（第５の実施形態）
第５の実施形態は、支持部材または筺体の形状に関する。それ以外は、第１から第３の何れかの実施形態と同じである。図５は、本実施形態に係る支持部材を説明する模式図である。本実施形態は、超音波トランスデューサを配置している面が、角錐台の側面の内壁にあることを特徴とする。図５（ａ）は角錐台の斜視図、図５（ｂ）は平面図である。
【００４４】
本実施形態の形態によると、半球状の支持部材に比べて、容易に超音波トランスデューサユニットを配置できる。また、フレキシブル部の構造を大幅に簡易化できる。本実施形態を、第２の実施形態の配線配置方式と組み合わせることは、簡易化のためにさらに好ましい。このような形状であっても、各超音波トランスデューサの指向軸が集中する高感度領域の形成は可能であるので、被検体内部が高解像度で画像化される。
【００４５】
本実施形態によると、複数の超音波トランスデューサを備えたプローブにおいて、それぞれの素子と外部と接続するための配線を、大幅に簡易な構成で実現できる。
尚、本実施形態では、三角錐台で説明したが、本発明はこれに限らない。四角錐台や、五角錐台を始めとして、他の多角錐台にも、同様に用いることができる。
【００４６】
（第６の実施形態）
第６の実施形態では、支持部材１０２の形状が異なる。それ以外は、第１から第５の何れかの実施形態と同じである。図６（ａ）は、本実施形態に係る支持部材の模式図である。本実施形態では、光音響プローブ１００の支持部材の形状が、図６（ａ）で表すように、かまぼこ状であることが特徴である。超音波トランスデューサは、かかる支持部材の凹んだ部分の内壁に配置される。
【００４７】
被検体側から見たフレキシブル部（リジット部１１２は不図示）の配置は、図６（ｂ）で示すような一本の配線を折り曲げた形状や、図６（ｃ）に示すような背骨部と肋骨部を持つ形状などにできる。
本実施形態によると、かまぼこ状の曲面表面に複数の超音波トランスデューサを備えたプローブにおいて、それぞれの素子と外部と接続するための配線を簡易な構成で実現できる。このような形状であっても、各超音波トランスデューサの指向軸が集中する高感度領域の形成は可能であるので、被検体内部が高解像度で画像化される。
【００４８】
（第７の実施形態）
第７の実施形態では、支持部材１０２の形状が異なる。それ以外は、第１の実施形態と同じである。図７は、本実施形態に係る支持部材の模式図である。本実施形態では、支持部材の形状が円柱であることを特徴とする。
【００４９】
図７では、フレキシブル部が、螺旋状（不図示）に配置されており、フレキシブル部上に複数の超音波トランスデューサが分散して配置されている。
本実施形態によると、円柱内側の曲面表面に複数の超音波トランスデューサを備えたプローブにおいて、それぞれの素子と外部と接続するための配線を簡易な構成で実現できる。
【００５０】
（第８の実施形態）
第８の実施形態では、支持部材１０２の形状が異なる。それ以外は、第７の別の実施形態と同じである。図８は、本実施形態に係る光音響プローブの模式断面図である。  本実施形態では、支持部材が柔軟な材料でできており、図８（ｂ）で示すように、被検体１０の形状に沿って変形可能なことを特徴とする。
【００５１】
本実施形態において、超音波トランスデューサユニットを支持する部材１０８（筺体）は、ゴムなどでできた柔軟な材質からなる。超音波トランスデューサユニットにおいて、超音波トランスデューサ間は、柔軟に曲がるフレキシブル部により接続されている。そのため、トランスデューサからの電気接続を保ったまま、被検体の形状に合わせて、プローブ全体の形状が変形できる。
【００５２】
本実施形態によると、曲面表面に複数の超音波トランスデューサを備えたプローブにおいて、それぞれの素子と外部と接続するための配線を簡易な構成で実現できる。また、被検体の形状に合わせてプローブが変形できる。
【００５３】
（第９の実施形態）
第９の実施形態では、超音波トランスデューサが異なる。それ以外は、第１から第８の何れかの実施形態と同じである。図９は、本実施形態に係る超音波トランスデューサの模式図である。本実施形態では、超音波トランスデューサ１０３に、静電容量型超音波トランスデューサ１０９を用いることが特徴である。静電容量型超音波トランスデューサの典型は、ＣＭＵＴ（Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducer）と呼ばれる。
【００５４】
静電容量トランスデューサ１０９は、半導体プロセスを応用したＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）プロセスを用いて、シリコンのチップ上に作製される。静電容量型超音波トランスデューサは、圧電型の超音波トランスデューサ１０３に比べて、受信特性の周波数特性が大幅に優れている特徴がある。図９Ａにおいて、１４０はチップ（基板）、２０１は振動膜、２０２は第１の電極、２０３は第２の電極、２０４は支持部、２０５は空隙、３０１は第１の配線、３０２は第２の配線、４０１は直流電圧発生手段、４０２は受信回路である。
【００５５】
振動膜２０１は、支持部２０４によりチップ１４０上に支持されており、超音波を受けて振動する。振動膜２０１上には第１の電極２０２が配置されており、チップ１４０上の第１の電極２０２に対向する位置には第２の電極２０３が配置されている。振動膜２０１と、空隙２０５を挟んで対抗した第１の電極２０２および第２の電極２０３とを１セットとして、セルと呼ぶ。
【００５６】
第１の電極２０２は、第１の配線３０１を介してチップ１４０外部に引き出され、直流電圧発生手段４０１に接続されている。直流電圧発生手段４０１により、第１の電極２０２と第２の電極２０３間には、数十ボルトから数百ボルトの電位差が発生している。
第２の電極２０３には、第２の配線３０２を介してチップ１４０外部に引き出され、受信回路４０２に接続されている。振動膜２０１と第１の電極２０２が振動することにより、第１の電極２０２と第２の電極２０３間の距離が変化して、電極間の静電容量が変化する。電極間には電位差があるため、容量変化に対応して、微小な電流が発生する。微小電流は、第２の電極２０３に接続された受信回路４０２で電流から電圧に変換され、出力される。
【００５７】
チップ１４０上には、複数のセルが配置されており、チップ１４０上の第１の電極２０２はお互いに電気的に接続されており、チップ１４０上の第２の電極２０３はお互いに電気的に接続されている。チップ１４０上の第２の電極は、チップ１４０毎に異なる受信回路４０２に接続されている。本発明の超音波プローブでは、受信回路４０２をチップ１４０と同じ数だけ備えており、 複数の静電容量型トランスデューサ１０１は配置している
チップ１４０毎に独立した受音素子（受音素子の単位をエレメントと呼ぶ）として、機能している。受音素子の大きさは、数百マイクロメータから数ミリメータで、受音素子の数は、百から数千素子である。
【００５８】
図９Ｂを用いて、本実施形態の超音波トランスデューサ１０９と、フレキシブル配線２２０の接続を説明する。本実施形態では、静電容量トランスデューサを形成しているチップは貫通配線２１０を有している。チップ表面（静電容量トランスデューサの形成面）の電極２０２、２０３に接続した配線が、チップ裏面（静電容量トランスデューサを形成していない面）の電極に引き出されている。フレキシブル配線の導電層は、チップ裏面の電極の位置に対応して露出しており（不図示）、チップとフレキシブル配線の電極間は、ハンダバンプ２１１により電気的に接続されている。チップとフレキシブル配線の間には、アンダーフィル材２１２で充填されている。アンダーフィル材２１２があることにより、湿気などによる電気接続部への不良発生の影響を減らし、電気接続信頼性を高めることができる。フレキシブル配線内の配線の先には、検出回路が接続されている（不図示）。
【００５９】
図９Ｃで示すように、フレキシブル配線２２０の裏面（チップを形成していない側の面）には、検出回路４０３を配置する構成も取ることができる。これにより、静電容量トランスデューサに、検出回路を近接して配置することができる。静電容量トランスデューサの受信特性は、配線が有する寄生容量により、大幅に影響を受ける。そのため、本構成では、優れた受信特性を得ることができる。
【００６０】
この際、検出回路４０３とフレキシブル配線間は、ハンダを用いることで容易に接続することができる。検出回路４０３と、フレキシブル配線との電気接続部は、エポキシ樹脂などの封止材２３０で覆っていることが望ましい。これにより、湿気などにより、電気接続部への不良発生の影響を減らすことができ、電気接続信頼性を高めることができる。
【００６１】
本実施形態によると、曲面表面に複数の静電容量トランスデューサからなる超音波トランスデューサを備えたプローブにおいても、それぞれの素子と外部と接続するための配線を簡易な構成で実現できる。その結果、超音波トランスデューサの受信周波数特性が優れたプローブを提供できる。
【００６２】
本実施形態の別の形態を、図９Ｄを用いて説明する。図９Ｄでは、チップ裏面のフレキシブル配線２２０の裏側に、ガラスエポキシ材２４０を配置していることが特徴である。ガラスエポキシ材は、ガラスクロスにエポキシ接着剤をしみこませたものを積層して加熱圧迫して硬化したものである。ガラスエポキシ材は接着材２４１によりフレキシブル配線と固定されている。ガラスエポキシ材はある太さのガラスクロスが周期的に積層されているため、侵入した超音波を減衰させる効果がある。
【００６３】
図９Ｄの構成によれば、チップを透過した超音波や、チップ透過後に支持部材で反射した音響波が受信特性に与える影響を低減できる。特に、ガラスクロスの太さが異なる複数の種類の層を組み合わせたガラスエポキシ材を用いることで、透過する超音波を減衰させる効果が大きくなる。
【００６４】
本実施形態の別の形態によると、曲面表面に複数の超音波トランスデューサを備えたプローブについて、それぞれの素子と外部と接続するための配線を簡易な構成で実現できる。そして、超音波トランスデューサの受信周波数特性が優れ、受信特性がチップを透過した音響波の影響を受け難いプローブを提供できる。
【００６５】
本実施形態のハンダバンプ２１１の代わりに、金バンプを用いても良い。フレキシブル部はチップ１４０の形状に沿って曲がるので、チップ１４０に若干の反りが発生した場合でも、フレキシブル部の変形によって、金バンプでの電気接続部での接続不良が発生しにくい。そのため、金バンプとして、ハンダバンプ２１１以外のフリップチップ実装技術に用いる金バンプや、金バンプ−ハンダを利用できる、このように使用するバンプの制約が減るので、最適な電気接続方法を選択可能となる。
本実施形態によると、ハンダバンプを用いることなく、複数の超音波トランスデューサの配置間隔を狭く配置可能な光音響プローブを提供する。
【００６６】
（第１０の実施形態）
第１０の実施形態では、超音波トランスデューサが異なる。それ以外は、第９の実施形態と同じである。図１０は、本実施形態に係る超音波トランスデューサの模式図である。本実施形態では、フレキシブル配線に、リジットフレキシブル基板２４２を用いていることが特徴である。
【００６７】
図１０Ａで示すように、リジットフレキシブル基板２４２は、リジット部とフレキシブル部とを含む。本実施形態のリジット部は符号２４３で表され、ガラスエポキシと銅箔により構成された硬く変形しにくい部材である。本実施形態のフレキシブルブは、フレキシブルプリント基板と同じポリイミドの絶縁フィルム（符号２２１，２２３）で薄い導電層（符号２２２）を挟んでおり、柔らかく曲がりやすい。複数のリジット部間は、フレキシブル部により接続されている。
【００６８】
リジット部上には、チップの電極と対応した電極を備えており、電極間はハンダバンプで電気的に接続している。リジット部とチップの間には、アンダーフィル材が充填されている。アンダーフィル材により固定されているので、温度変化によりチップとリジット部が伸縮した際にも、バンプ部にかかる応力を低減でき、電気接続部での不良の発生が抑制される。
【００６９】
リジット部のチップを配置していない面には、検出回路４０３が配置されている。本実施形態では、検出回路を通常の回路基板と同様にリジット部に配置しているので、複雑な配線を配置することが可能にある。そのため、静電容量型トランスデューサと検出回路間の配線を、より好適で寄生容量が少ない構成にできるので、受信特性が良好になる。検出回路４０３とリジット部の間はハンダ接続が好適である。検出回路４０３とリジット部との電気接続部は、エポキシ樹脂などの封止材で覆うことが望ましい。これにより、湿気などによる電気接続部への不良発生を防ぎ、電気接続信頼性を高めることができる。
【００７０】
本実施形態によると、曲面表面に複数の超音波トランスデューサを備えたプローブにおいて、それぞれの素子と外部と接続するための配線を簡易な構成で実現できる。そして、超音波トランスデューサの受信周波数特性がより優れたプローブを提供できる。
【００７１】
本実施形態の別の形態を、図１０Ｂを用いて説明する。図１０Ｂでは、リジット部２４４とフレキシブル部２２０を別体としている。リジット部は、ガラスエポキシと銅箔を積層した多層基板により構成され、フレキシブル部は、フレキシブルプリント基板により構成されている。リジット部の裏面には、検出回路４０３の他に、フレキシブル配線が異方性導電樹脂２５１により電気的に接続されている。
【００７２】
異方導電性樹脂は、微小な数マイクロメートル程度の導電性金属粒子を含有している含有している絶縁性の熱硬化性樹脂であり、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）や異方性導電ペースト（ＡＣＰ）などを用いて形成できる。電極２５２の間隔は、導電性金属粒子の大きさ以下になるまで近接しており、電極間は導電性金属粒子により電気的に接続されている。隣り合う電極間は、導電性金属粒子の大きさより十分広くなっているので、絶縁が確保されている。また、異方導電性樹脂は熱硬化性樹脂であるので、リジット部とフレキシブル部を接着固定している。
【００７３】
本実施形態の別の形態によると、チップと検出回路を実装したリジット部と、リジット部間を接続するフレキシブル部を別体で構成している。そのため、電気接続不良なリジッ
ト部を選別して取り除けるので、不良のない超音波トランスデューサユニットを提供できる。
【００７４】
（第１１の実施形態）
第１１の実施形態では、リジットフレキシブル配線の形状が異なる。それ以外は、第１０の実施形態と同じである。図１１は、本実施形態に係る超音波トランスデューサの模式図である。
【００７５】
本実施形態では、チップの外形よりも、フレキシブル部が接続されている側のリジット部の方が小さいことが特徴である。リジット部間を接続しているフレキシブル部は、作製上の制約があり、ある長さ以下にすることは難しい。そのため、チップの外形とリジット部の大きさを一致させた構成では、図１１Ｂに示すように、複数のチップ間の間隔が離れてしまう。
【００７６】
一方、本実施形態の構成では、図１１Ａで示すように、フレキシブル部が接続されている側のリジット部をチップの大きさより小さくしている。そのため、複数のチップの間隔を狭く配置することが可能になる。そのため、高い密度で静電容量型トランスデューサを配置可能になる。
【００７７】
本実施形態によると、曲面表面に複数の超音波トランスデューサを備えたプローブにおいて、それぞれの素子と外部と接続するための配線を簡易な構成で実現できる。そして、受信周波数特性が優れている超音波トランスデューサを高い密度で配置したプローブを提供できる。
【００７８】
（第１２の実施形態）
第１２の実施形態では、検出回路の実装形態が異なる。それ以外は、第９から第１１の何れかの実施形態と同じである。図１２は、本実施形態に係る超音波トランスデューサの模式図である。
【００７９】
本実施形態では、リジット部の基板内部に検出回路が有するチップ部品が配置されていることが特徴である。検出回路４０３は、図１２Ａで示すように、オペアンプを用いたトランスインピーダンス回路で構成できる。オペアンプを用いたトランスインピーダンス回路は、オペアンプの負帰還部に抵抗とコンデンサがパラレルに配置されており、帰還部で入力された電流を電圧に変換する。オペアンプの帰還特性があるため、広帯域なオペアンプを用いることで、寄生容量の影響を小さくできる。そのため、静電容量型トランスデューサの作成にあたり、広い周波数幅を持ち、かつ受信感度の低下が少ないという、優れた受信特性が得られる。
【００８０】
本実施形態では、図１２Ｂで示すように、検出回路の抵抗や、容量などのチップ部品４０４を、リジット部の内部に備えていることが特徴である。このような構成は、部品内蔵基板の作製技術を用いて容易に実現できる。また、オペアンプ４１１はリジット部の裏面に配置されている。図１２Ｂの構成では、チップ抵抗をリジット部に内蔵しているので、検出回路４０３の実装面積を小さくできる。そのため、検出回路の実装面積が大きいことに起因する静電容量型トランスデューサまたはチップの間隔の増大を避けることができる。
【００８１】
本実施形態によると、曲面表面に複数の超音波トランスデューサを備えたプローブについて、それぞれの素子と外部と接続するための配線を簡易な構成で実現できる。そして、受信周波数特性が優れている超音波トランスデューサの検出回路を高い密度で配置したプローブを提供できる。
【００８２】
本実施形態の別の形態を、図１２Ｃを用いて説明する。別の形態では、検出回路４０３全体が、リジット部の内部に配置されている。この場合、回路の全体がエポキシ樹脂であるリジット部により覆われているので、湿気などによる電気接続部の不良や、オペアンプ４１１の不良の発生を低減できる。
【００８３】
本実施形態の別の形態によると、曲面表面に複数の超音波トランスデューサを備えたプローブについて、それぞれの素子と外部と接続するための配線を簡易な構成で実現できる。そして、受信周波数特性が優れている超音波トランスデューサの検出回路が高い信頼性を有するプローブを提供できる。
【００８４】
（第１３の実施形態）
第１３の実施形態は、静電容量型超音波トランデューサ用の配線に関する。それ以外は、第９から第１２の何れかの実施形態と同じである。図１３は、本実施形態に係る超音波トランスデューサの模式図である。本実施形態では、静電容量型超音波トランデューサが有する受信回路が用いる電源が、半球状の支持部上の配線から供給されている。
【００８５】
静電容量型超音波トランデューサの検出回路４０３において、第１２の実施形態のようにオペアンプを用いる場合、オペアンプに電源を供給する必要がある。また、それ以外の回路構成を用いる場合でも、検出回路に電源を供給する必要がある。通常、電源に供給する配線には、検出信号用の配線に比べて、大きな電流が流れる。そのため、フレキシブル部の導電層の厚さを厚くするか、配線の幅を広くする必要がある。しかしその結果、フレキシブル部の柔軟性の低下や、配線の配置密度低下を招く。
【００８６】
そこで本実施形態の構成では、共通の電源配線を支持部材１０２上に配置する。これにより、検出回路への電源供給用の配線を、静電容量型トランスデューサの近傍まで容易に配置できる。支持部材上の配線とフレキシブル配線上の静電容量型トランスデューサとの接続は、フレキシブル配線と支持部材間にハンダバンプ等のフリップチップ実装方法を適用することで実現できる。また、配置スペース上の問題がなければ、コネクタなどを用いてもよい。
【００８７】
また、本実施形態の構成では、フレキシブル部に電源の配線を備える必要がないため、受信信号に用いる配線を広くできる。その結果、配線抵抗を低くしたり、配線間の距離を広げたりできるので、寄生容量が少ない配線を実現できる。
【００８８】
本実施形態によると、曲面表面に複数の超音波トランスデューサを備えたプローブについて、それぞれの素子と外部と接続するための配線を簡易な構成で実現できる。そして、信号に用いる配線がより好適で、受信周波数特性が更に優れている超音波トランスデューサを提供できる。
【００８９】
（第１４の実施形態）
第１４の実施形態では、静電容量型超音波トランデューサ用の配線に関する。それ以外は、第９から第１３の何れかの実施形態と同じである。図１４は、本実施形態に係る超音波トランスデューサの模式図である。
【００９０】
本実施形態では、静電容量型超音波トランデューサにおいて、第２の電極２０３に接続されており、直流電圧発生手段に接続された配線が、半球状の支持部上に配線されていることを特徴とする。第２の電極２０３に印加する直流電圧（バイアス電圧）は、数十ボルトから数百ボルトの電圧を印加する。そのため、近接する配線との絶縁性を確保するために隣接する配線との距離を広くする必要があり、配線の配置密度低下が発生するおそれが
ある。
【００９１】
本実施形態の構成では、共通のバイアス電圧配線を支持部材１０２上に静電容量型トランスデューサの近傍まで配置することで、高電圧の直流印加電圧に必要な絶縁性を容易に確保できる。また、フレキシブル部にバイアス電圧の配線を備える必要がないため、受信信号に用いる配線を広くできる。そのため、配線抵抗を低くしたり、配線間の距離を広げたりできるので、寄生容量が少ない配線を実現できる。
【００９２】
本実施形態によると、曲面表面に複数の超音波トランスデューサを備えたプローブについて、それぞれの素子と外部と接続するための配線を簡易な構成で実現できる。そして、信号に用いる配線がより好適で、受信周波数特性が更に優れている超音波トランスデューサを提供できる。
【００９３】
（第１５の実施形態）
第１５の実施形態では、静電容量型超音波トランデューサの直流電圧発生手段に関する。それ以外は、第１４と同じである。
図１５Ａにおいて、４５１は印加電圧の調整手段である。本実施形態では、直流電圧発生手段４０１と第２の電極２０３の間に、印加電圧の調整手段４５１を備えていることが特徴である。印加電圧調整手段４５１は、直流電圧発生手段４０１から出力されたＶｂを、第２の電極２０３に印加する端子ではＶｏに調整する機能を有している。
【００９４】
静電容量型トランスデューサは、振動膜２０１の厚さばらつきや、空隙２０５のばらつきにより、素子（エレメント）毎に印加する直流電圧の最適値が異なる。本実施形態に係る超音波プローブでは、静電容量型トランスデューサの素子（エレメント）毎に最適な直流電圧Ｖｏを印加できる。
【００９５】
図１５Ｂを用いて、印加電圧の調整手段４５１の回路構成を説明する。印加電圧の調整手段４５１は、３つの抵抗により構成される。直流電圧発生手段４０１と第２の電極２０３の間には、第１の抵抗４６１が挿入されている。第２の抵抗４６２と、第３の抵抗４６３が直列に接続され、第２の電極２０３側の配線３０２と、ＧＮＤ端子間に配置されている。第１の抵抗４６１値をＲ１、第２の抵抗４６２の抵抗値をＲ２、第３の抵抗４６３の抵抗値をＲ３とすると、第２の電極２０３側の配線３０２に印加される電圧値Ｖｏは、式（１）で表される。
Ｖｏ＝（Ｒ２＋Ｒ３）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）×Ｖｂ    …（１）
この式に基づき、静電容量型トランスデューサに印加する最適な電圧を素子ごとに決定できる。
【００９６】
本実施形態では、Ｒ２の値をＲ３の値より小さくしていることが特徴である。それにより、第２の抵抗４６２での降下電圧は、第３の抵抗４６３での電圧降下より小さくなる。そのため、第１の抵抗４６１と、第３の抵抗４６３は、高い耐圧（数十ボルトから数百ボルト）である必要があるが、第２の抵抗４６２は、それに比べて低い耐圧で良い。第１の抵抗４６１と、第３の抵抗４６３は、高い耐圧の抵抗であるため比較的大きな部品となってしまうが、 第２の抵抗４６２には比較的小型な部品を使用できる。
【００９７】
この構成によれば、第１の抵抗４６１と第３の抵抗４６３の抵抗値が固定であっても、第２の抵抗４６２の抵抗値を変更するだけで印加電圧を変更できる。第２の抵抗４６２は、素子毎に適切な印加電圧になるような抵抗値に設定すればよい。第２の抵抗４６２は小型な部品であるため、交換が容易である。
また、第１の高圧コンデンサ４６４、第２の高耐圧コンデンサ４６５は、各端子の電圧の変動や、外部からのノイズの混入を抑える目的で、配置されている。
【００９８】
本実施形態に係る超音波プローブでは、素子毎に最適な直流電圧を印加できるので、静電容量型トランスデューサの特性を均一化できる。したがって、本実施形態に係る超音波プローブを用いると、高精度なデータを取得し、高画質な画像を生成できる。
【００９９】
本実施形態の別の形態として、第１の抵抗４６１と第３の抵抗４６３を、支持部材１０２上に配置しても良い。第２の抵抗４６２は、フレキシブル部またはリジット部に配置されており、素子毎に適切な印加電圧になるような抵抗値に設定されている。そのため、支持部材に配置する超音波トランスデューサユニットを変更しても、支持部材１０２上に実装する抵抗の値を変えることなく、素子毎に最適な印加電圧に設定できる。また、第２の抵抗４６２は、耐圧が小さい小型の部品であるので、支持部材１０２上に素子の数だけ配置することができる。
【０１００】
支持部材とフレキシブル部とを接続する配線は、第１の電極２０２と接続する第１の配線３０１と、第２の電極２０３に接続する第２の配線３０２に加えて、第２の抵抗４６２に接続された第３の配線を有している。これにより、第１の電極２０２寄りのフレキシブル部に配置した第２の抵抗４６２を用いた静電容量型トランスデューサに印加する電圧Ｖｏの調整が可能になる。
【０１０１】
本実施形態によると、曲面表面に複数の超音波トランスデューサを備えたプローブにおいて、それぞれの素子と外部と接続するための配線を簡易な構成で実現できる。そして、受信周波数特性が均一で優れている超音波トランスデューサのプローブを提供できる。
【０１０２】
（第１６の実施形態）
第１６の実施形態では、超音波トランスデューサの表面に配置されている部材に関する。それ以外は第９から第１５の何れかと同じである。図１６は、本実施形態に係る超音波プローブの模式図である。本実施形態では、超音波トランスデューサ素子を配置した曲面上に、シリコーンゴム層２６１を介して絶縁フィルム２６０を配置していることが特徴である。
【０１０３】
絶縁フィルム２６０は、薄膜の絶縁フィルムにより構成でき、材質はＰＥＴ、ＰＩ、ＰＥ、ＴＰＸなど薄膜に形成できるものを用いる。絶縁フィルム４０３の厚さは、使用する超音波の波長に対して十分薄い厚さとする。好適には、数マイクロメータから十数マイクロメータとする。
【０１０４】
シリコーンゴム層２６１は、音響波の透過特性が優れており、且つ絶縁フィルム２６０とチップ１４０間を強く接着できるものを用いる。ここで、絶縁フィルム２６０と接着する静電容量型トランスデューサ１０６側の振動膜２０１は薄く、振動膜２０１上に配置している部材の影響を大きくうける。そのため、エポキシ系などの硬化後の硬度が高い接着剤を用いると、受信感度が大幅に劣化する。一方、シリコーンゴムは硬化後の硬度が低いので、振動膜２０１の振動特性への影響を抑制できる。また、超音波の透過特性に与える影響を低減するために、シリコーンゴム層２６１の厚さを数十マイクロメータ以下とすることが望ましい。
【０１０５】
また、チップ１４０と絶縁フィルム２６０の間隔が狭すぎると、振動膜２０１の光音響波の受信特性が影響を受ける。そのため、シリコーンゴム層２６１の厚さは二十マイクロメータ以上とすることが望ましい。これらの理由から、シリコーンゴム層２６１の厚さは、二十マイクロメータから四十マイクロメータの間であることが特に望ましい。
【０１０６】
本実施形態では、絶縁フィルム２６０により、高電圧が電極に印加される静電容量型ト
ランスデューサ１０６の表面と外部とを電気的に絶縁できる。そのため、被検体に対する安全性が向上する。
また、絶縁フィルム２６０とチップ１４０間にシリコーンゴム層２６１を配置することで、光音響波の受信特性をほとんど劣化させずに、チップ１４０と絶縁フィルム２６０を接着させられる。
【０１０７】
（第１７の実施形態）
第１７の実施形態では、超音波トランスデューサの表面に配置されている部材に関する。それ以外は、第１６の実施形態と同じである。図１７は、本実施形態にかかる超音波トランスデューサの構造を示す。
【０１０８】
本実施形態では、超音波トランスデューサを備えたチップ毎に、シリコーンゴム層２６１を介して絶縁フィルム２６０を配置していることが特徴である。本実施形態のチップは、図１７（ａ）に示すように、凹部２７０を有している。静電容量型トランスデューサは凹部の底面に配置される。チップの凹部の周辺の突起となっている部分には、絶縁フィルムが接着されており、チップの有する凹部と絶縁フィルムの間には、シリコーンゴム層で充填されている。
【０１０９】
図１７（ｂ）に示すように、チップで凹部を形成していない周辺部に小さな溝２７１を設けても良い。この溝内に接着剤を充填することで、チップと絶縁フィルム間の接着力が向上する。これにより、必要な接着強度を実現するための接着面積を小さくできるので、チップ全体の大きさも小さくできる。
【０１１０】
本実施形態によると、静電容量型トランスデューサの第１の電極２０２と第２の電極２０３は、チップと絶縁フィルムによって囲まれている。そのため、高電圧が電極に印加される静電容量型トランスデューサ１０６の表面と外部とを電気的に絶縁でき、安全性が向上する。
【０１１１】
また、チップ毎に分離して絶縁フィルムを備えているため、複数の静電容量型トランスデューサを任意の角度をつけて配置できる。そのため、静電容量型トランスデューサの絶縁性を確保したまま、曲面に容易に配置できる。
【０１１２】
本実施形態に係る超音波プローブによると、曲面表面に複数の超音波トランスデューサを備えたプローブにおいて、それぞれの素子と外部と接続するための配線を簡易な構成で実現できる。そして、信号に用いる配線がより好適で、受信周波数特性が優れており、絶縁性が高い超音波トランスデューサを提供できる。
【０１１３】
（第１８の実施形態）
第１８の実施形態では、超音波トランスデューサが、光音響波を受信する素子２００だけでなく、超音波の送信を行う素子１９９を備えている。その他は、第９から第１７までの何れかの実施形態と同じである。図１８を用いて説明する。
【０１１４】
図１８で、１９９は超音波の送信を行う静電容量型トランスデューサ、４１３は第２の直流電圧発生手段、４１２は駆動手段となる駆動回路である。図１８は、１つのチップ１４０上に配置された静電トランスデューサ１９９、２００の模式図である。チップ１４０上には、送信用の静電容量型トランスデューサ１９９と受信用の静電容量型トランスデューサ２００が１素子（エレメント）ずつ配置されている。受信用の静電容量型トランスデューサ２００の構成は、上述してきたものと同様である。
【０１１５】
静電容量型トランスデューサ１９９は、超音波の送信に適した特性を有している。第２
の直流電圧発生手段４１３は、超音波の送信効率が最適になるような印加電圧に設定されている。また、駆動手段４１２は、第２の電極に高電圧のパルスを印加する。静電容量型トランスデューサ１９９の第１の電極２０２は、チップ１４０毎に駆動手段４１２と電気的に接続されている。この構成によれば、駆動信号５１１，５１２に従って、駆動手段４１２が第１の電極２０２と第２の電極２０３間に発生する静電引力を変化させ、その結果振動膜２０１が振動して超音波が送信される。
【０１１６】
一方、静電容量型トランスデューサ２００は、光音響波に加えて、超音波（例えば超音波エコー）の受信に適している。静電容量型トランスデューサ２００は、音響波受信用の直流電圧値５０２を掛けられており、光音響波や超音波エコーを受信すると振動膜２０１が振動し、検出回路が振動を検出する。検出した信号強度は信号５０１として出力される。
【０１１７】
本実施形態では、超音波イメージングデータ像の形成時には、静電容量型トランスデューサ１９９から超音波を被検体に向けて送信し、被検体で反射した超音波を静電容量型トランスデューサ２００により受信する。一方、超音波イメージング像の取得時には、光源１０３により被検体で発生した光音響波を静電容量型トランスデューサ２００により受信する。
【０１１８】
本実施形態に係る超音波プローブによると、光音響波の受信と超音波の送受信を１つのプローブで実施できるので、被検体の光音響イメージング像および超音波イメージング像を形成できる。また、超音波の送信用トランスデューサと、超音波および光音響波の受信用トランスデューサを分けているため、超音波の送信特性と受信特性がともに良好になり、高画質な画像が生成できる。更に、超音波の送受信と光音響波の受信に用いる静電容量型トランスデューサ１９９、２００を同じチップ１４０上に形成しているため、光音響イメージング像と超音波イメージング像の位置ズレを低減できる。
【０１１９】
（第１９の実施形態）
第１９の実施形態では、静電容量型トランスデューサ２００が、超音波の受信機能だけでなく送信機能も有している。その他は、第８から第１８までの何れかの実施形態と同じである。
【０１２０】
図１９（ａ）は、１つのチップ１４０上に配置された静電トランスデューサ１９８の模式図である。１つのチップ上には、静電トランスデューサ１９８が１素子（エレメント）配置されている。第１の電極２０２は駆動検出回路４２１と接続されている。駆動検出回路４２１は、装置側から超音波の送信に用いる高電圧パルスを静電容量型トランスデューサ１９８に印加する機能と、静電容量型トランスデューサ１９８からの微小電流を検出信号として装置側に出力する機能を有している。
【０１２１】
図１９（ｂ）は、駆動検出回路４２１を説明するための回路図である。図１９（ｂ）において、４２１は駆動検出回路、４３１はオペアンプ、４３２は帰還抵抗、４３３は帰還容量、４３４、４３５は高耐圧スイッチ、４３６、４３７はダイオード、４３８は高耐圧ダイオードである。オペアンプ４３１の負帰還部に、帰還抵抗４３２と帰還容量４３３が並列に配置されており、電流電圧変換を行う。オペアンプの入力と出力端子には、高耐圧スイッチ４３４、４３５と、ダイオード４３７、４３８がそれぞれ接続されている。高耐圧ダイオード４３８は、端子間に所定の電圧（１ボルト弱）以下の場合は、端子間の配線接続が切断される。また、高耐圧スイッチ４３４、４３５に所定値（数ボルト程度）より高い電圧が印加されると、スイッチの入出力端子間の配線が切断される。
【０１２２】
送信のための高電圧パルスが印加されていない時、高耐圧ダイオード４３８の端子間に
はほとんど電位差がないため、高耐圧ダイオード４３８の入出力端子での配線は切断されている状態になっている。一方、 高耐圧スイッチ４３４、４３５は、外部から高い電圧
が印加されていないので、スイッチ間の配線が接続されている。そのため、トランスデューサからの微小電流をオペアンプで電流電圧変換して、外部に接続した装置（不図示）に検出信号を出力できる。
【０１２３】
一方、送信のための高電圧パルスが装置（不図示）側から印加されると、高耐圧ダイオード４３８内部の配線は接続され、高耐圧スイッチ４３４、４３５には、所定値（数ボルト程度）より高い電圧が印加される。そのため、高耐圧スイッチ４３４、４３５は、スイッチ内部の配線を切断する。そのため、オペアンプへ高電圧が印加されてオペアンプが破損することを防ぐことができる。オペアンプからの信号出力は、高耐圧スイッチ４３５でカットされるために、送信のために印加した高電圧パルスに影響を与えることがない。そのため、トランスデューサの第１の電極に、超音波を送信するための高電圧パルスを印加できる。
【０１２４】
本実施形態に係る超音波プローブによると、光音響波の受信と、超音波の送受信を１つのプローブで兼用できる。また、静電容量型トランスデューサ１９８が１つで済むため、チップ１４０を小型化できる。その結果、素子の数を増やしたり、素子同士を近接配置してプローブを小型化したりできる。また、光音響イメージング像、超音波イメージング像の位置ズレをより少なくできる。
【０１２５】
（第２０の実施形態）
第２０の実施形態では、超音波の送信に用いるセル数と、光音響波と超音波の受信に用いるセル数が異なる。その他は、第１９の実施形態と同じである。
【０１２６】
図２０において、１９７は第１の静電容量型トランスデューサ、１９６は第２の静電容量型トランスデューサである。本実施形態では、光音響波の受信に、第１の静電容量型トランスデューサ１９７と第２の静電容量型トランスデューサ１９６を用いて、超音波の送受信には第１の静電容量型トランスデューサ１９７のみを用いる。
【０１２７】
図２０Ａは、本実施形態の第１の静電トランスデューサ１９７と、第２の静電容量型トランスデューサ１９６を説明する模式図である。第１の静電トランスデューサ１９７と、第２の静電容量型トランスデューサ１９６は、１つのチップ１４０上に配置されている。第１の静電容量型トランスデューサ１９７の第１の電極２０２は、駆動検出回路４２２の第１の端子と接続されている。第２の静電容量型トランスデューサ１９６の第２の電極２０３は、駆動検出回路４２２の第２の端子と接続されている。駆動検出回路４２２は、第１０の実施形態で説明した回路に、更にオペアンプを用いた電流電圧変換回路（トランスインピーダンス回路）と加算器４３９が追加された構成となっている。以下、第１０の実施形態と異なる点のみを説明する。
【０１２８】
図２０Ｂは、本実施形態に係る超音波プローブの駆動検出回路４２２を説明する回路図である。光音響波を受信する際には、高耐圧ダイオード４３８はＯＦＦしており、オペアンプの前後の配線はＯＮしているので、第１の静電トランスデューサ１９７からの電流は電圧に変換される。加算回路４３９は、第１の静電トランスデューサ１９７の電圧信号と、第２の静電容量型トランスデューサ１９６から電流を電圧変換した受信信号を合算した信号５０１を受信信号として出力する。これにより、第１の静電容量型トランスデューサ１９７と第２の静電容量型トランスデューサ１９６全体で光音響波を受信できる。
【０１２９】
一方、超音波の送受信を行う際は、超音波の駆動信号５３１が駆動検出回路４２２に入力される。高電圧が印加された際は、オペアンプは高電圧から保護され、高耐圧ダイオー
ド４３８はＯＮされる。その結果、配線３２１に接続された第１の静電トランスデューサ１９７のみに駆動電圧が印加され、振動膜から超音波が送信される。
被検体（測定対象）で反射した超音波により振動膜が振動した際には、超音波の送信（駆動）信号５３１は印加されていないので、高耐圧ダイオード４３８はＯＦＦしており、オペアンプの前後の配線はＯＮしている。そのため、電流電圧変換が行われ、超音波の受信信号５３１として出力される。
【０１３０】
本実施形態に係る超音波プローブは、光音響波の受信に用いる素子の大きさと、超音波の送受信に用いる素子の大きさを変えることができる。そのため、光音響波と超音波それぞれの信号取得に適した大きさの素子を使用できるので、取得データの品質が向上し、高画質な光音響イメージング像および超音波イメージング像を生成できる。
【０１３１】
また、本実施形態では、超音波の送受信に用いる素子（１９７）より、光音響波の受信に用いる素子（１９７＋１９６）の方が大きい。光音響波の受信では、素子の大きさが大きいため、同じ周波数で使用する場合、受信する光音響波の指向性を高くできる。一方、超音波の送受信では、小さな径の素子を用いても、素子の送信時の指向性と、素子の受信時の指向性の掛け合わせとなる。そのため、受信だけを行う同じ径の素子に比べて、送受信後の指向性を高くできる。そのため、本実施形態に係る超音波プローブを用いると、光音響イメージング像と超音波イメージング像の解像度がより近い画像を取得できる。
【０１３２】
本実施形態の別の形態として、図２０Ｃで示す駆動検出回路４２２を用いる例を説明する。この駆動検出回路４２２は、第２の静電容量型トランスデューサ１９６に接続されたオペアンプ４３１と、加算器４３９の間に、スイッチ４４０を有していることが特徴である。スイッチ４４０は、スイッチの制御信号５４０によりＯＮ、ＯＦＦが制御される。具体的には、超音波の送受信時にＯＦＦ、光音響波の受信時にＯＮするように制御信号５４０が入力される。このスイッチ４４０は、低電圧のアナログスイッチを用いることで容易に実現できる。
【０１３３】
本実施形態では、超音波の送受信信号５３１用と光音響波の出力信号５０１用の線を、１本の配線で兼用できる。よって、プローブのケーブル内の配線数を削減し、装置規模やコストの削減が可能になる。なお、スイッチの制御信号５４０は、必ずしも外部の装置から入力される必要はない。超音波プローブ内への駆動信号である高電圧パルスの印加を検出して、一定期間の間スイッチのＯＦＦ信号を生成する手段を設けても良い。
【０１３４】
本実施形態の別の形態として、図２０Ｄのように、光音響波の受信に第１の静電容量型トランスデューサ１９７のみを用いて、超音波の送受信には第１の静電容量型トランスデューサ１９７と第２の静電容量型トランスデューサ１９６を用いる構成も可能である。
【０１３５】
これにより、送受信に用いる素子サイズが大きく、より大きな超音波を送信でき、また受信感度も高くできるので、高精度な送受信信号を取得できる。本実施形態では、送受信に用いる超音波の中心周波数を、光音響波の受信信号の中心周波数より高く設定して使用する。これにより、光音響イメージング像と超音波イメージング像の解像度がより近く、超音波イメージング像がより高精度である画像を取得できる。
【０１３６】
（第２１の実施形態）
第１から第２０の何れかの実施形態に記載の超音波プローブは、光音響効果を利用した光音響波（超音波）の受信に用いることができ、それを備えた被検体情報取得装置に適用できる。
【０１３７】
図２０を用いて、本実施形態の被検体情報取得装置の動作を具体的に説明する。被検体
（測定対象物）は８００である。８０１は音響マッチング用の媒質、８０２は複数の静電容量型トランスデューサ、８０３は情報処理装置、８０４は表示装置である。８０５は光源からの光射出端であり、例えばパルスレーザー光を被検体に照射する。
【０１３８】
まず、発光指示信号７０１に基づいて、被検体８００に光７０２が照射される。被検体内部で光音響効果により発生した光音響波（超音波）７０３は、超音波プローブが有する複数の静電容量型トランスデューサ８０２に受信される。受信信号の大きさや形状、時間の情報が光音響信号７０４として情報処理装置８０３に送られる。一方、光７０２の大きさや形状、時間の情報（発光情報）も情報処理装置８０３に記憶される。情報処理装置８０３では、光音響信号７０３と発光情報を基に画像再構成処理を行い、光音響画像データ７０５を生成する。表示装置８０４では、光音響画像データ７０５を基に被検体８００の画像を表示する。
【０１３９】
本実施形態に係る超音波プローブは、広い周波数範囲の光音響波を受信できる特性を有している。そのため、光音響波から多くの情報を取得できるので、高画質な画像を生成できる。
【０１４０】
（第２２の実施形態）
本実施形態は、第１８から第２０の何れかの超音波探触子を、第２１の実施形態の被検体情報取得装置に用いたものである。図２２に、本実施形態に係わる被検体情報取得装置の模式図を示す。図２２において、７０６は超音波の送受信信号、７０７は送信した超音波、７０８は反射した超音波エコー、７０９は超音波に由来する画像データである。
【０１４１】
本実施形態の被検体情報取得装置は、光音響波の受信に加えて、パルスエコー（超音波の送受信）を行い、画像を形成する。パルスエコー処理においては、超音波の送信信号７０６を元にして、複数の静電容量型トランスデューサ８０２から、被検体８００に向かって超音波７０６が出力（送信）される。被検体８００の内部で、内在する物体の固有音響インピーダンスの差により超音波が反射する。
【０１４２】
反射した超音波７０８は、複数の静電容量型トランスデューサ８０２で受信され、受信信号の大きさや形状、時間の情報が超音波信号７０６として情報処理装置８０３に送られる。一方、送信超音波の大きさや形状、時間の情報は超音波送信情報として、情報処理装置８０３で記憶される。情報処理装置８０３では、超音波信号７０６と超音波送信情報を基に被検体８００の画像信号を生成して、超音波画像データ７０９として出力する。
表示装置８０４では、光音響画像データ７０５と、超音波画像データ７０９の２つの情報を基に、被検体８００の画像を表示する。
【０１４３】
本実施形態によると、広い周波数範囲の光音響波を受信できる特性を超音波プローブ用いて、異なる測定方法の受信情報を取得して画像を形成するため、より情報量の多い画像を取得、表示できる。
【０１４４】
本明細書中での説明では、第１の電極２０２は振動膜２０１上に、第２の電極２０３は基板１００上に配置されていたが、本発明はこの構成に限られない。例えば、振動膜２０１上に第２の電極２０３が、基板１００上に第１の電極２０２が配置された構成でも同様に用いることができる。
【符号の説明】
【０１４５】
１００：超音波プローブ，１０１：超音波トランスデューサユニット，１０２：支持部材，１０３：超音波トランスデューサ
【図１Ａ】
2016101317.tif 000003
【図１Ｂ】
2016101317.tif 000004
【図１Ｃ】
2016101317.tif 000005
【図１Ｄ】
2016101317.tif 000006
【図１Ｅ】
2016101317.tif 000007
【図１Ｆ】
2016101317.tif 000008
【図２】
2016101317.tif 000009
【図３】
2016101317.tif 000010
【図４】
2016101317.tif 000011
【図５】
2016101317.tif 000012
【図６】
2016101317.tif 000013
【図７】
2016101317.tif 000014
【図８】
2016101317.tif 000015
【図９Ａ】
2016101317.tif 000016
【図９Ｂ】
2016101317.tif 000017
【図９Ｃ】
2016101317.tif 000018
【図９Ｄ】
2016101317.tif 000019
【図１０Ａ】
2016101317.tif 000020
【図１０Ｂ】
2016101317.tif 000021
【図１１Ａ】
2016101317.tif 000022
【図１１Ｂ】
2016101317.tif 000023
【図１２Ａ】
2016101317.tif 000024
【図１２Ｂ】
2016101317.tif 000025
【図１２Ｃ】
2016101317.tif 000026
【図１３】
2016101317.tif 000027
【図１４】
2016101317.tif 000028
【図１５Ａ】
2016101317.tif 000029
【図１５Ｂ】
2016101317.tif 000030
【図１６】
2016101317.tif 000031
【図１７】
2016101317.tif 000032
【図１８】
2016101317.tif 000033
【図１９】
2016101317.tif 000034
【図２０Ａ】
2016101317.tif 000035
【図２０Ｂ】
2016101317.tif 000036
【図２０Ｃ】
2016101317.tif 000037
【図２０Ｄ】
2016101317.tif 000038
【図２１】
2016101317.tif 000039
【図２２】
2016101317.tif 000040
【図２３】
2016101317.tif 000041