(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物との間で超音波の送受波を行うことできるプローブ部と、
該プローブ部との信号の送受信および前記プローブ部に対する電源電圧の付与を行うことができる送受信部と、
該送受信部と前記プローブ部とを電気的に接続している状態にあり且つ前記送受信部による前記プローブ部への基準電位の付与を行うことができる第１配線と、
前記送受信部と前記プローブ部とを電気的に接続している状態にあり且つ前記送受信部から前記プローブ部への電圧信号の送信および前記プローブ部から前記送受信部への電流信号の送信を行うことができる第２配線と、を備え、
前記プローブ部は、
前記電圧信号の付与に応答して前記対象物に超音波を送ることができる第１振動子と、
前記対象物からの超音波を受けて電気信号に変換することができる第２振動子と、
前記第２配線と前記第１振動子とを接続している状態にある双方向ダイオードと、
前記電気信号に応答して電流を増幅して電流信号を前記第２配線に出力することができる増幅回路と、を有し、
前記第２振動子は、前記第１配線に電気的に接続している状態にある第１電極と、第２電極と、を含み、
前記増幅回路は、
前記第１配線に接続している状態にあり且つソースもしくはエミッタである第３電極、前記第２電極に電気的に接続している状態にあり且つゲートもしくはベースである第４電極、および該第４電極に対して抵抗素子を介して電気的に接続している状態にあり且つドレインもしくはコレクタである第５電極、を含むとともに、ソース接地またはエミッタ接地の状態にある第１トランジスタと、
前記第５電極と前記第２配線とを電気的に接続している状態にある第１抵抗素子と、
前記第１配線に接続している状態にある第６電極、前記第５電極に電気的に接続している状態にあり且つゲートもしくはベースである第７電極、および第８電極、を含むとともに、前記第１トランジスタとは異なる導電型を有し且つドレイン接地もしくはコレクタ接地の状態にあるか、あるいは前記第１トランジスタと同一の導電型を有し且つソース接地もしくはエミッタ接地の状態にある第２トランジスタと、
前記第８電極と前記第２配線とを電気的に接続している状態にある第２抵抗素子と、
前記第８電極と前記第２配線とを接続している状態にある第１容量素子と、を有し、
前記送受信部は、内部抵抗によって前記電流信号に応じた電圧を検出することができる、超音波検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載された超音波検出装置であって、
前記双方向ダイオードは、前記第２配線から前記第１振動子に向けて、前記電圧信号を通過させるとともに閾値未満の強度の信号を通過させない、超音波検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された超音波検出装置であって、
前記第１容量素子は、前記第８電極に電気的に接続している状態にある第９電極と、前記第２配線に電気的に接続している状態にある第１０電極と、を含む、超音波検出装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載された超音波検出装置であって、
前記第１トランジスタは、第１導電型を有し、
前記第６電極が、ドレインまたはコレクタを含み、
前記第８電極が、ソースまたはエミッタを含み、
前記第２トランジスタは、ドレイン接地またはコレクタ接地の状態にある第２導電型のトランジスタを含む、超音波検出装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載された超音波検出装置であって、
前記第１トランジスタは、第２導電型を有し、
前記第６電極が、ドレインまたはコレクタを含み、
前記第８電極が、ソースまたはエミッタを含み、
前記第２トランジスタは、ドレイン接地またはコレクタ接地の状態にある第１導電型のトランジスタを含む、超音波検出装置。
【請求項６】
請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載された超音波検出装置であって、
前記第１トランジスタは、第１導電型を有し、
前記第６電極が、ソースまたはエミッタを含み、
前記第８電極が、ドレインまたはコレクタを含み、
前記第２トランジスタは、ソース接地もしくはエミッタ接地の状態にある前記第１導電型のトランジスタを含む、超音波検出装置。
【請求項７】
請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載された超音波検出装置であって、
前記第１トランジスタは、第２導電型を含み、
前記第６電極が、ソースまたはエミッタを含み、
前記第８電極が、ドレインまたはコレクタを含み、
前記第２トランジスタは、ソース接地もしくはエミッタ接地の状態にある前記第２導電型のトランジスタを含む、超音波検出装置。
【請求項８】
請求項４に記載の超音波検出装置であって、
前記第３電極は、ソースを含み、
前記第４電極は、ゲートを含み、
前記第５電極は、ドレインを含み、
前記第１トランジスタは、前記第１導電型の第１ＭＯＳトランジスタを含み、
前記第６電極は、ドレインを含み、
前記第７電極は、ゲートを含み、
前記第８電極は、ソースを含み、
前記第２トランジスタは、前記第２導電型の第２ＭＯＳトランジスタを含む、超音波検出装置。
【請求項９】
請求項５に記載の超音波検出装置であって、
前記第３電極は、ソースを含み、
前記第４電極は、ゲートを含み、
前記第５電極は、ドレインを含み、
前記第１トランジスタは、前記第２導電型の第１ＭＯＳトランジスタを含み、
前記第６電極は、ドレインを含み、
前記第７電極は、ゲートを含み、
前記第８電極は、ソースを含み、
前記第２トランジスタは、前記第１導電型の第２ＭＯＳトランジスタを含む、超音波検出装置。
【請求項１０】
請求項６に記載の超音波検出装置であって、
前記第３電極は、ソースを含み、
前記第４電極は、ゲートを含み、
前記第５電極は、ドレインを含み、
前記第１トランジスタは、前記第１導電型の第１ＭＯＳトランジスタを含み、
前記第６電極は、ソースを含み、
前記第７電極は、ゲートを含み、
前記第８電極は、ドレインを含み、
前記第２トランジスタは、前記第１導電型の第２ＭＯＳトランジスタを含む、超音波検出装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の超音波検出装置であって、
前記第３電極は、ソースを含み、
前記第４電極は、ゲートを含み、
前記第５電極は、ドレインを含み、
前記第１トランジスタは、前記第２導電型の第１ＭＯＳトランジスタを含み、
前記第６電極は、ソースを含み、
前記第７電極は、ゲートを含み、
前記第８電極は、ドレインを含み、
前記第２トランジスタは、前記第２導電型の第２ＭＯＳトランジスタを含む、超音波検出装置。
【請求項１２】
請求項８または請求項９に記載の超音波検出装置であって、
前記第２ＭＯＳトランジスタは、前記第８電極に電気的に接続している状態にあるバックゲート電極、を含む、超音波検出装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項７の何れか１つの請求項に記載の超音波検出装置であって、
前記第１トランジスタは、エミッタ接地の状態にあるバイポーラトランジスタを含み、
前記第２トランジスタは、前記第１トランジスタとは異なる導電型を有するコレクタ接地の状態にあるバイポーラトランジスタ、あるいは前記第１トランジスタと同一の導電型を有するエミッタ接地の状態にあるバイポーラトランジスタを含む、超音波検出装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３の何れか１つの請求項に記載の超音波検出装置であって、
前記増幅回路は、前記第１抵抗素子および前記第２抵抗素子のそれぞれを前記第２配線に電気的に接続している状態にある第３抵抗素子、をさらに有する、超音波検出装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の超音波検出装置であって、
前記増幅回路は、第２容量素子、をさらに有し、
前記第１容量素子は、前記第８電極と接続している状態にある第９電極と、前記第２配線に接続している状態にある第１０電極と、を含み、
前記第２容量素子は、前記第１配線に電気的に接続している状態にある第１１電極と、前記第３抵抗素子を介して前記第２配線に電気的に接続している第１２電極と、を含む、超音波検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、超音波検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波の反射を利用して血管内部の断層画像を取得可能な血管内超音波検査法（ＩＶＵＳ：Intravascular Ultrasound）の実行が可能な超音波検出装置が知られている。【０００３】
この超音波検出装置は、一般に、超音波探触子（プローブ部）と、信号の送受信を行う送受信部を含むパルサレシーバと、がカテーテル内を挿通しているケーブルによって電気的に接続されている構成を有する。超音波検出装置では、例えば、パルサレシーバが、カテーテル内の信号用のケーブルを介して大きな電圧の駆動用の送信信号をプローブ部の振動子に付与すると、振動子が超音波を発生する。このとき、振動子は、血管の各部で反射した超音波を受けて微弱な受信信号を生じる。この微弱な受信信号は、プローブ部内の増幅回路で増幅された上でカテーテル内の信号用のケーブルを介してパルサレシーバに送られる。また、振動子に電圧を付与するために、例えば、振動子の第１の電極に信号用の配線（信号線ともいう）が電気的に接続され、振動子の第２の電極に電圧の基準となる電位を付与する配線（基準線ともいう）が電気的に接続される。基準線は、例えば、接地されている配線（接地線ともいう）を含む。【０００４】
このような超音波検出装置については、例えば、プローブ部内において、増幅回路の前段に送信信号の通過を阻止し、微弱な受信信号を通過させる回路（スイッチ回路ともいう）を設ける技術が提案されている（例えば、特開２０１１−２２９６３０号公報の記載を参照）。これにより、例えば、大きな電圧の送信信号の入力によってプローブ部内の増幅回路が壊れる不具合が生じにくい。スイッチ回路は、例えば、ダイオードブリッジ回路などを含む。
【発明の概要】
【０００５】
超音波検出装置が開示される。
【０００６】
超音波検出装置の一態様は、プローブ部と、送受信部と、第１配線と、第２配線と、を備えている。前記プローブ部は、対象物との間で超音波の送受波を行うことができる。前記送受信部は、前記プローブ部との信号の送受信および前記プローブ部に対する電源電圧の付与を行うことができる。前記第１配線は、前記送受信部と前記プローブ部とを電気的に接続している状態にあり且つ前記送受信部による前記プローブ部への基準電位の付与を行うことができる。前記第２配線は、前記送受信部と前記プローブ部とを電気的に接続している状態にあり且つ前記送受信部から前記プローブ部への電圧信号の送信および前記プローブ部から前記送受信部への電流信号の送信を行うことができる。前記プローブ部は、第１振動子と、第２振動子と、双方向ダイオードと、増幅回路と、を有する。前記第１振動子は、前記電圧信号の付与に応答して前記対象物に超音波を送ることができる。前記第２振動子は、前記対象物からの超音波を受けて電気信号に変換することができる。前記双方向ダイオードは、前記第２配線と前記第１振動子とを接続している状態にある。前記増幅回路は、前記電気信号に応答して電流を増幅して電流信号を前記第２配線に出力することができる。前記第２振動子は、前記第１配線に電気的に接続している状態にある第１電極と、第２電極と、を含む。前記増幅回路は、第１トランジスタと、第１抵抗素子と、第２トランジスタと、第２抵抗素子と、第１容量素子と、を有する。前記第１トランジスタは、第３電極、第４電極および第５電極、を含み且つソース接地またはエミッタ接地の状態にある。前記第３電極は、前記第１配線に接続している状態にあり且つソースもしくはエミッタである。前記第４電極は、前記第２振動子の前記第２電極に電気的に接続している状態にあり且つゲートもしくはベースである。前記第５電極は、前記第４電極に対して抵抗素子を介して電気的に接続している状態にあり且つドレインもしくはコレクタである。前記第１抵抗素子は、前記第５電極と前記第２配線とを電気的に接続している状態にある。前記第２トランジスタは、第６電極、第７電極および第８電極を含むとともに、前記第１トランジスタとは異なる導電型を有し且つドレイン接地もしくはコレクタ接地の状態にあるか、あるいは前記第１トランジスタと同一の導電型を有し且つソース接地もしくはエミッタ接地の状態にある。前記第６電極は、前記第１配線に接続している状態にある。前記第７電極は、前記第５電極に電気的に接続している状態にあり且つゲートもしくはベースである。前記第２抵抗素子は、前記第８電極と前記第２配線とを電気的に接続している状態にある。前記第１容量素子は、前記第８電極と前記第２配線とを接続している状態にある。前記送受信部は、内部抵抗によって前記電流信号に応じた電圧を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１実施形態に係る超音波検出装置の構成の一例を示す図である。
【図２】図２（ａ）は、図１のIIａ部におけるカテーテル部の先端部分を含む構成の一例を示す図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のIIｂ−IIｂ線に沿ったカテーテル部の仮想的な切断面部の一例を示す図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る超音波検出装置の回路構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る増幅回路の動作を説明するための図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る増幅回路の動作を説明するための図である。
【図６】図６は、第２実施形態に係る超音波検出装置の回路構成の一例を示す図である。
【図７】図７は、第３実施形態に係る超音波検出装置の回路構成の一例を示す図である。
【図８】図８は、第４実施形態に係る超音波検出装置の回路構成の一例を示す図である。
【図９】図９は、第５実施形態に係る超音波検出装置の回路構成の第１例を示す図である。
【図１０】図１０は、第５実施形態に係る超音波検出装置の回路構成の第２例を示す図である。
【図１１】図１１は、第６実施形態に係る超音波検出装置の回路構成の第１例を示す図である。
【図１２】図１２は、第６実施形態に係る超音波検出装置の回路構成の第２例を示す図である。
【図１３】図１３は、第６実施形態に係る超音波検出装置の回路構成の第３例を示す図である。
【図１４】図１４は、第６実施形態に係る超音波検出装置の回路構成の第４例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
例えば、超音波の反射を測定することで血管内部の断層画像をリアルタイムで見ることができる血管内超音波検査法（ＩＶＵＳ）を実行可能な超音波検出装置が知られている。
【０００９】
この超音波検出装置は、一般に、プローブ部と、このプローブ部との間で信号の送受信を行う送受信部を含むパルサレシーバと、がカテーテル内のケーブルで電気的に接続されている構成を有する。超音波検出装置では、例えば、プローブ部内の振動子が、パルサレシーバによるカテーテル内の信号用のケーブルを介した−１００Ｖあるいは＋１００Ｖ程度の大きな電圧の駆動用の送信信号の付与に応答して、超音波を発生する。そして、振動子は、血管の各部で反射した超音波を受けて微弱な受信信号を生じる。この微弱な受信信号は、プローブ部内の増幅回路で増幅された上でカテーテル内の信号用のケーブルを介してパルサレシーバに送られる。これにより、受信信号のＳ／Ｎ比が改善される。また、振動子に電圧を付与するために、例えば、振動子は、信号線が電気的に接続された第１の電極と、電圧の基準となる電位を付与する接地線などの基準線が電気的に接続された第２の電極と、を有する。
【００１０】
このような構成を有する超音波検出装置については、例えば、プローブ部内において、増幅回路の前段に送信信号の通過を阻止し、微弱な受信信号を通過させる、ダイオードブリッジ回路などのスイッチ回路を設けることが考えられる。これにより、例えば、大きな電圧の送信信号の入力によってプローブ部内の増幅回路が壊れる不具合が生じにくい。
【００１１】
ところで、プローブ部内に増幅回路およびスイッチ回路が存在している場合には、信号線および基準線を含む２本の配線に加えて、増幅回路およびスイッチ回路を駆動させるための電圧を付与する少なくとも２本の電源線をカテーテル内に挿通させる形態が考えられる。この場合には、例えば、パルサレシーバと１つの振動子とを用いて、送信信号および受信信号の送受信を行うために、少なくとも４本の配線をカテーテル内に挿通される必要がある。また、例えば、プローブ部内の振動子、増幅回路およびスイッチ回路などの素子および回路の数の増加に伴って、カテーテル内に挿通される配線の本数が増加し得る。そして、配線の本数の増加によってカテーテルの径が増大すれば、例えば、カテーテルを挿入可能な血管の径が限定され得る。
【００１２】
また、このような問題は、ＩＶＵＳを実行可能な超音波検出装置だけに限られず、送受信部とプローブ部との間における配線の数を減らしたいような用途で使用される超音波検出装置一般に共通する。
【００１３】
そこで、本開示の発明者らは、超音波検出装置について、送受信部とプローブ部との間における配線の数を減らすことができる技術を創出した。
【００１４】
これについて、以下、各種実施形態を図面に基づいて説明する。図面においては同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。図面は模式的に示されたものである。図２（ａ）および図２（ｂ）には、右手系のＸＹＺ座標系が付されている。このＸＹＺ座標系では、カテーテル部２における先端２ｔｐに向けた長手方向が第１方向としての−Ｘ方向とされ、カテーテル部２の径方向に沿った第２方向が＋Ｙ方向とされ、＋Ｘ方向と＋Ｙ方向との両方に直交する第３方向が＋Ｚ方向とされている。
【００１５】
＜１．第１実施形態＞
第１実施形態に係る超音波検出装置１００は、人体を含む生体用のカテーテルを用いた検査装置である。第１実施形態に係る超音波検出装置１００について、図１から図５に基づいて説明する。
【００１６】
＜１−１．超音波検出装置の概略的な構成＞
図１で示されるように、超音波検出装置１００は、例えば、ガイドワイヤ１、カテーテル部２、ケーブル部３、本体制御ユニット４および駆動機構５を備えている。
【００１７】
ガイドワイヤ１は、生体のうちの処理の対象物としての管状体の蛇行および湾曲している管腔における所望の場所にカテーテル部２を導くための線状の部材である。ここで、管状体は、例えば、蛇行および湾曲している血管などを含み得る。このような血管は、例えば、心臓冠動脈、脳の血管あるいは足の血管などを含み得る。管状体が血管である場合には、管腔は、血管の内腔である。
【００１８】
カテーテル部２は、対象物としての管状体に対して各種の処理を行うことが可能な細い管状の医療器具である。図２（ａ）および図２（ｂ）で示されるように、カテーテル部２は、例えば、細長い管状体２０と、この管状体２０の内部空間（管腔ともいう）２ｉｓ内に位置している細長いセンサ部２１と、を有する。
【００１９】
管状体２０は、先端２ｔｐにおいて、ガイドワイヤ１の先端１ｔｐを基準としてガイドワイヤ１が管状体２０の管腔２ｉｓ内に向けて挿通している状態にある孔部２ｔｈを有する。また、管状体２０は、ガイドワイヤ１が管腔２ｉｓから外部に引き出されるように挿通している孔部２ｏｐを有する。このため、ガイドワイヤ１に沿って管状体２０を摺り動かすことができる。これにより、例えば、血管内にガイドワイヤ１を挿入し、このガイドワイヤ１に沿って血管に管状体２０を挿入することができる。そして、例えば、この管状体２０に沿わせて病変部などの対象箇所までセンサ部２１を到達させることができる。
【００２０】
センサ部２１は、例えば、管状体２０の管腔２ｉｓ内において、管状体２０の長手方向において管状体２０に沿って移動可能である。また、センサ部２１は、例えば、このセンサ部２１の先端部２１ｔｐの近傍に位置している超音波探蝕子（プローブ部ともいう）２２と、配線部Ｗ１と、を有する。プローブ部２２は、例えば、対象物としての管状体との間で超音波の送受波を行うことができる。具体的には、プローブ部２２は、例えば、本体制御ユニット４からケーブル部３および配線部Ｗ１を介して入力された電気信号に応答して、センサ部２１の長手方向に沿った仮想的な軸（仮想軸ともいう）Ａｘ２に交差する方向に向けて超音波を送り出すことができる。これにより、プローブ部２２は、例えば、対象物としての管状体に対して超音波を送る動作（送波ともいう）を実現することができる。また、プローブ部２２は、例えば、超音波を受けて、この超音波を電気信号に変換することができる。このプローブ部２２は、電気信号を増幅処理した上で、配線部Ｗ１を介して本体制御ユニット４に送ることができる。
【００２１】
ケーブル部３は、例えば、長手方向の第１の端部でカテーテル部２に接続している状態にある。また、ケーブル部３は、例えば、長手方向の第２の端部において本体制御ユニット４に着脱可能に接続している状態にあるコネクタ３ｃを有する。このため、例えば、本体制御ユニット４は、ケーブル部３を介して、カテーテル部２との間で各種の信号の送受信が可能である。また、本体制御ユニット４は、例えば、ケーブル部３を介して、カテーテル部２に電力を供給してもよい。
【００２２】
駆動機構５は、例えば、管状体２０の管腔２ｉｓ内に位置しているセンサ部２１を、このセンサ部２１の長手方向に沿った仮想軸Ａｘ２を中心として機械的に回転せることができる。このため、例えば、プローブ部２２は、仮想軸Ａｘ２を中心として１回転するごとに、対象物としての管状体の長手方向における１箇所について断層構造に係る電気信号を得ることができる。このようにして、機械的な回転によってプローブ部２２が回転する方式は、機械式と称される。
【００２３】
本体制御ユニット４は、例えば、超音波検出装置１００における各部の動作を制御することができる。この本体制御ユニット４は、例えば、入力部４１、出力部４２および送受信部４ｐなどを有する。
【００２４】
入力部４１は、例えば、本体制御ユニット４を使用するユーザの動作などに応じた信号を入力することができる。入力部４１は、例えば、操作部、マイクおよび各種センサなどを含み得る。操作部は、ユーザの操作に応じた信号を入力することができるマウスおよびキーボードなどを含み得る。マイクは、ユーザの音声に応じた信号を入力することができる。各種センサは、ユーザの動きに応じた信号を入力することができる。
【００２５】
出力部４２は、例えば、各種情報を出力することができる。出力部４２は、例えば、表示部およびスピーカなどを含み得る。表示部は、例えば、各種情報をユーザが認識可能な態様で可視的に出力することができる。ここで、表示部は、入力部４１の少なくとも一部と一体化されたタッチパネルの形態を有していてもよい。スピーカは、例えば、各種情報をユーザが認識可能な態様で可聴的に出力することができる。出力部４２が出力する各種情報は、例えば、センサ部２１を用いて得られた、対象物としての管状体の断層構造に係る画像情報などを含み得る。
【００２６】
送受信部４ｐは、例えば、プローブ部２２との間における電気信号の送受信およびプローブ部２２に対する電源電圧の付与を実行することができる。送受信部４ｐとプローブ部２２との間において送受信される電気信号は、例えば、電圧信号および電流信号を含み得る。送受信部４ｐは、例えば、パルサレシーバとも称される。また、送受信部４ｐは、内部抵抗を有しており、この内部抵抗によって、プローブ部２２から受信する電流信号に応じた電圧を検出することができる。内部抵抗の電気抵抗は、例えば、５０Ω程度の所定の値に設定される。送受信部４ｐは、電流信号を増幅した後に、増幅後の電流信号に応じて内部抵抗によって電圧を検出するためのアンプ、あるいは電流信号に応じて内部抵抗で発生させた電圧を増幅した後に検出するためのアンプ、を有していてもよい。
【００２７】
＜１−２．超音波検出装置における回路の構成＞
図３で示されるように、配線部Ｗ１は、第１配線Ｗ１ｆおよび第２配線Ｗ１ｓを含む。
【００２８】
第１配線Ｗ１ｆは、例えば、送受信部４ｐとプローブ部２２とを電気的に接続している状態にある。この第１配線Ｗ１ｆは、例えば、送受信部４ｐによってプローブ部２２に基準の電位（基準電位ともいう）Ｖｏを付与することができる。第１実施形態では、基準電位Ｖｏは、例えば、所定の正の電位である＋１０Ｖなどに設定される。基準電位Ｖｏには、例えば、＋１Ｖから＋３０Ｖ程度の所定の正の電位が適用されてもよい。別の観点から言えば、第１配線Ｗ１ｆは、例えば、プローブ部２２に対して電源を供給するための配線（電源線ともいう）としての機能を有する。
【００２９】
第２配線Ｗ１ｓは、例えば、送受信部４ｐとプローブ部２２とを電気的に接続している状態にある。この第２配線Ｗ１ｓは、例えば、送受信部４ｐからプローブ部２２への電気信号の送信と、プローブ部２２から送受信部４ｐへの電気信号の送信と、を実行することができる。第１実施形態では、例えば、第２配線Ｗ１ｓを介して送受信部４ｐからプローブ部２２に送信される電気信号は、電圧信号であり、第２配線Ｗ１ｓを介してプローブ部２２から送受信部４ｐへ送信される電気信号は、電流信号である。
【００３０】
図３で示されるように、プローブ部２２は、例えば、第１振動子Ｕｔ１と、第２振動子Ｕｔ２と、双方向ダイオードＤｄ１と、増幅回路２２ａと、を有する。
【００３１】
＜１−２−１．第１振動子＞
第１振動子Ｕｔ１は、例えば、送受信部４ｐからプローブ部２２への電気信号としての電圧信号の付与に応答して、対象物としての管状体に超音波を送る送波を実行することができる。第１振動子Ｕｔ１には、例えば、圧電素子などが適用される。第１実施形態では、第１振動子Ｕｔ１は、例えば、１Ａ電極Ｅ１ａと、１Ｂ電極Ｅ１ｂと、を有する。１Ａ電極Ｅ１ａは、例えば、第１配線Ｗ１ｆに電気的に接続している状態にある。１Ｂ電極Ｅ１ｂは、例えば、双方向ダイオードＤｄ１を介して第２配線Ｗ１ｓに電気的に接続している状態にある。
【００３２】
＜１−２−２．第２振動子＞
第２振動子Ｕｔ２は、例えば、対象物としての管状体からの超音波を受けて、この超音波を電気信号に変換することができる。第２振動子Ｕｔ２には、例えば、圧電素子などが適用される。第１実施形態では、第２振動子Ｕｔ２は、例えば、第１電極としての２Ａ電極Ｅ２ａと、第２電極としての２Ｂ電極Ｅ２ｂと、を有する。２Ａ電極Ｅ２ａは、例えば、第１配線Ｗ１ｆに電気的に接続している状態にある。
【００３３】
＜１−２−３．双方向ダイオード＞
双方向ダイオードＤｄ１は、例えば、第２配線Ｗ１ｓに電気的に接続している状態にある。この双方向ダイオードＤｄ１は、例えば、第１振動子Ｕｔ１に向けて電気信号としての電圧信号を通過させることができる。また、この双方向ダイオードＤｄ１は、例えば、閾値未満の強度の電気信号を通過させることができない。双方向ダイオードＤｄ１は、例えば、電気的に並列に接続している、第１ダイオードＤ１と、第２ダイオードＤ２と、を有する。第１ダイオードＤ１は、第１方向に電流を流すことができる。第２ダイオードＤ２は、第１方向とは逆の第２方向に電流を流すことができる。このような構成および機能を有する双方向ダイオードＤｄ１は、ＴＲスイッチとも称される。
【００３４】
第１実施形態では、第１方向は、第１振動子Ｕｔ１から送受信部４ｐへ向けた方向である。第２方向は、送受信部４ｐから第１振動子Ｕｔ１へ向けた方向である。このため、第１実施形態では、例えば、送受信部４ｐから第１振動子Ｕｔ１に向けて、負の電位を呈する信号が、第１ダイオードＤ１を通過することができる。ここでは、例えば、第１配線Ｗ１ｆの正の基準電位Ｖｏに対して絶対値が相対的に大きな負の最小の電位（最小電位ともいう）Ｖｍｉｎを呈する電圧信号ｓ１が、送受信部４ｐから第１ダイオードＤ１を通過して第１振動子Ｕｔ１の１Ｂ電極Ｅ１ｂに印加され得る。この電圧信号ｓ１には、例えば、絶対値が大きな負の最小電位Ｖｍｉｎを呈するスパイクパルスなどが適用され得る。電圧信号ｓ１の最小電位Ｖｍｉｎは、例えば、−１００Ｖなどに設定される。
【００３５】
ここで、第１振動子Ｕｔ１は、例えば、双方向ダイオードＤｄ１を通過したスパイクパルスに応答して、超音波を発生させることができる。また、第１振動子Ｕｔ１は、例えば、対象物としての管状体からの超音波を受けて電気信号に変換することができる。このとき、第１振動子Ｕｔ１で発生する電気信号が、双方向ダイオードＤｄ１の閾値未満の強度を有するものであれば、第１振動子Ｕｔ１で発生する電気信号は、双方向ダイオードＤｄ１で遮蔽されて、第２配線Ｗ１ｓに到達しない。閾値は、例えば、電気信号の電圧を含み得る。
【００３６】
＜１−２−４．増幅回路＞
増幅回路２２ａは、例えば、電気信号に応答して、電流を増幅して電流信号を第２配線Ｗ１ｓに出力することができる。換言すれば、増幅回路２２ａは、いわゆるトランスコンダクタンスアンプの機能を有する。
【００３７】
図３で示されるように、増幅回路２２ａは、例えば、第１トランジスタＴｒ１と、第１抵抗素子Ｅｒ１と、第２トランジスタＴｒ２と、第２抵抗素子Ｅｒ２と、第１容量素子Ｅｃ１と、を有する。また、第１実施形態では、増幅回路２２ａは、例えば、第３抵抗素子Ｅｒ３と、第２容量素子Ｅｃ２と、を有する。
【００３８】
第１トランジスタＴｒ１は、例えば、第３電極としての３Ａ電極Ｅ３ａと、第４電極としての３Ｂ電極Ｅ３ｂと、第５電極としての３Ｃ電極Ｅ３ｃと、を含む。３Ａ電極Ｅ３ａは、例えば、第１配線Ｗ１ｆに電気的に接続している状態にある。３Ｂ電極Ｅ３ｂは、例えば、第２振動子Ｕｔ２の２Ｂ電極Ｅ２ｂに電気的に接続している状態にある。３Ｃ電極Ｅ３ｃは、例えば、３Ｂ電極Ｅ３ｂに対して抵抗素子Ｅｒ０を介して電気的に接続していることでダイオード接続を形成している状態にある。抵抗素子Ｅｒ０は、例えば、１０ｋΩなどの電気抵抗を有する。第１実施形態では、第１トランジスタＴｒ１は、多数キャリアが正孔であるｐ型チャンネルを形成することができるＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）構造を有するトランジスタ（ＰＭＯＳトランジスタともいう）である。換言すれば、第１トランジスタＴｒ１は、多数キャリアが正孔である第１導電型のトランジスタである。また、ここで、例えば、３Ａ電極Ｅ３ａは、ソース電極としての役割を有する。例えば、３Ｂ電極Ｅ３ｂは、ゲート電極としての役割を有する。例えば、３Ｃ電極Ｅ３ｃは、ドレイン電極としての役割を有する。この場合には、第１トランジスタＴｒ１は、ソース接地の状態にあるＭＯＳトランジスタ（第１ＭＯＳトランジスタともいう）である。また、第１実施形態では、第１トランジスタＴｒ１は、例えば、３Ａ電極Ｅ３ａに電気的に接続された状態にあるバックゲート電極としての３Ｄ電極Ｅ３ｄを有する。
【００３９】
第１抵抗素子Ｅｒ１は、例えば、第１トランジスタＴｒ１の３Ｃ電極Ｅ３ｃと第２配線Ｗ１ｓとを電気的に接続している状態にある。換言すれば、３Ｃ電極Ｅ３ｃは、第１抵抗素子Ｅｒ１を介して第２配線Ｗ１ｓに電気的に接続している状態にある。第１実施形態では、３Ｃ電極Ｅ３ｃは、第１抵抗素子Ｅｒ１と、第３抵抗素子Ｅｒ３と、をこの記載の順に介して第２配線Ｗ１ｓに電気的に接続している状態にある。第１抵抗素子Ｅｒ１の電気抵抗Ｒ１は、例えば、１０００Ω程度に設定される。第１抵抗素子Ｅｒ１には、例えば、高い電圧の付与に対して壊れにくい性質（高耐圧性ともいう）を有する拡散抵抗もしくはウェル抵抗、あるいは十分な厚さの絶縁膜の上に形成された状態にあるポリシリコンの抵抗などが適用され得る。
【００４０】
第２トランジスタＴｒ２は、例えば、第６電極としての４Ａ電極Ｅ４ａと、第７電極としての４Ｂ電極Ｅ４ｂと、第８電極としての４Ｃ電極Ｅ４ｃと、を含む。４Ａ電極Ｅ４ａは、例えば、第１配線Ｗ１ｆに電気的に接続している状態にある。４Ｂ電極Ｅ４ｂは、例えば、第１トランジスタＴｒ１の３Ｃ電極Ｅ３ｃに電気的に接続している状態にある。第１実施形態では、第２トランジスタＴｒ２は、多数キャリアが電子であるｎ型チャンネルを形成することができるＭＯＳ構造を有するトランジスタ（ＮＭＯＳトランジスタともいう）である。換言すれば、第２トランジスタＴｒ２は、多数キャリアが電子である第２導電型のトランジスタである。ここで、４Ａ電極Ｅ４ａは、例えば、ドレイン電極としての役割を果たし得る。４Ｂ電極Ｅ４ｂは、例えば、ゲート電極としての役割を果たし得る。４Ｃ電極Ｅ４ｃは、例えば、ソース電極としての役割を果たし得る。この場合には、第２トランジスタＴｒ２は、ドレイン接地の状態にあるＭＯＳトランジスタ（第２ＭＯＳトランジスタ）である。また、第１実施形態では、第２トランジスタＴｒ２は、例えば、４Ｃ電極Ｅ４ｃに電気的に接続された状態にあるバックゲート電極としての４Ｄ電極Ｅ４ｄを有する。
【００４１】
ここで、例えば、第１トランジスタＴｒ１および第２トランジスタＴｒ２が、それぞれＭＯＳトランジスタであれば、増幅回路２２ａのより多くの素子を含む部分を微細化の技術で１枚の半導体チップにおいて実現することができる。
【００４２】
第２抵抗素子Ｅｒ２は、例えば、第２トランジスタＴｒ２の４Ｃ電極Ｅ４ｃと第２配線Ｗ１ｓとを電気的に接続している状態にある。換言すれば、４Ｃ電極Ｅ４ｃは、第２抵抗素子Ｅｒ２を介して第２配線Ｗ１ｓに電気的に接続している状態にある。第１実施形態では、４Ｃ電極Ｅ４ｃは、第２抵抗素子Ｅｒ２と、第３抵抗素子Ｅｒ３と、をこの記載の順に介して第２配線Ｗ１ｓに電気的に接続している状態にある。第２抵抗素子Ｅｒ２の電気抵抗Ｒ２は、例えば、第１抵抗素子Ｅｒ１の電気抵抗Ｒ１よりも小さな値に設定され得る。この場合には、例えば、第１抵抗素子Ｅｒ１の電気抵抗Ｒ１が１０００Ω程度であれば、第２抵抗素子Ｅｒ２の電気抵抗Ｒ２は、５００Ω程度に設定され得る。第２抵抗素子Ｅｒ２には、例えば、第１抵抗素子Ｅｒ１と同様に、高耐圧性を有する拡散抵抗もしくはウェル抵抗、あるいは十分な厚さの絶縁膜の上に形成された状態にあるポリシリコンの抵抗などが適用され得る。第３抵抗素子Ｅｒ３の電気抵抗Ｒ３は、例えば、５０Ω程度の小さな値に設定される。
【００４３】
第１容量素子Ｅｃ１は、例えば、第２トランジスタＴｒ２の４Ｃ電極Ｅ４ｃと第２配線Ｗ１ｓとを接続している状態にある。換言すれば、４Ｃ電極Ｅ４ｃは、第１容量素子Ｅｃ１を介して第２配線Ｗ１ｓに接続している状態にある。第１実施形態では、第１容量素子Ｅｃ１は、例えば、第９電極としての５Ａ電極Ｅ５ａと、第１０電極としての５Ｂ電極Ｅ５ｂと、を含む。５Ａ電極Ｅ５ａは、例えば、第２トランジスタＴｒ２の４Ｃ電極Ｅ４ｃに電気的に接続している状態にある。５Ｂ電極Ｅ５ｂは、例えば、第２配線Ｗ１ｓに電気的に接続している状態にある。第１容量素子Ｅｃ１の静電容量Ｃ１は、例えば、７５ｐＦ程度に設定される。
【００４４】
そして、ここでは、例えば、４Ｃ電極Ｅ４ｃを基準とすれば、第２配線Ｗ１ｓに向けて、第２抵抗素子Ｅｒ２および第３抵抗素子Ｅｒ３を介して電流が流れ得る経路と、第１容量素子Ｅｃ１を介して電流が流れ得る経路と、が分岐して別ルートで存在している。
【００４５】
第２容量素子Ｅｃ２は、例えば、第１１電極としての６Ａ電極Ｅ６ａと、第１２電極としての６Ｂ電極Ｅ６ｂと、を含む。６Ａ電極Ｅ６ａは、例えば、第１配線Ｗ１ｆに電気的に接続している状態にある。６Ｂ電極Ｅ６ｂは、例えば、第３抵抗素子Ｅｒ３を介して第２配線Ｗ１ｓに電気的に接続している状態にある。第２容量素子Ｅｃ２の静電容量Ｃ２は、例えば、１つの半導体チップ上に形成することが可能である、いわゆるオンチップで形成することが可能である大きな値に設定され得る。第１実施形態では、６Ｂ電極Ｅ６ｂは、第３抵抗素子Ｅｒ３を介して第２配線Ｗ１ｓに電気的に接続している状態にある。また、６Ｂ電極Ｅ６ｂは、第１抵抗素子Ｅｒ１を介して抵抗素子Ｅｒ０、３Ｃ電極Ｅ３ｃおよび４Ｂ電極Ｅ４ｂのそれぞれに電気的に接続している状態にある。さらに、６Ｂ電極Ｅ６ｂは、第２抵抗素子Ｅｒ２を介して４Ｃ電極Ｅ４ｃおよび５Ａ電極Ｅ５ａのそれぞれに電気的に接続している状態にある。ここで、第３抵抗素子Ｅｒ３および第２容量素子Ｅｃ２は、例えば、送受信部４ｐから第２配線Ｗ１ｓを介して増幅回路２２ａに入力される電圧信号ｓ１の高周波成分をカットして、第１トランジスタＴｒ１および第２トランジスタＴｒ２に付与するローパスフィルタとしての役割を果たし得る。これにより、例えば、増幅回路２２ａに付与される電圧の変化を緩やかにすることができる。その結果、例えば、電圧信号ｓ１の付与に対する増幅回路２２ａの高耐圧性が向上し得る。
【００４６】
＜１−３．増幅回路における電流の増幅＞
＜１−３−１．第２振動子が超音波を受波していない基準状態＞
まず、例えば、図４で示されるように、送受信部４ｐによって第１配線Ｗ１ｆがプローブ部２２に一定の基準電位Ｖｏ（例えば、＋１０Ｖ）を付与し、第２配線Ｗ１ｓが送受信部４ｐからプローブ部２２に電圧信号ｓ１を付与していない状態を、基準状態とする。この基準状態では、例えば、第１配線Ｗ１ｆと、送受信部４ｐが接地されている部分（接地部ともいう）と、の間に、電圧Ｖｏ（例えば、＋１０Ｖ）が付与されている状態にある。このとき、第１配線Ｗ１ｆから接地部に向けて、増幅回路２２ａと、第２配線Ｗ１ｓと、送受信部４ｐの内部抵抗と、を介して、定常電流が流れている状態にある。ここで、第２配線Ｗ１ｓを流れる定常電流をｉ０とすると、定常電流ｉ０は、電圧Ｖｏを、増幅回路２２ａの全体の電気抵抗（第１合成抵抗ともいう）Ｒｔ１と送受信部４ｐの内部抵抗の電気抵抗Ｒｉ（例えば、５０Ω）とを合算した抵抗値（第２合成抵抗値ともいう）Ｒｔ２で除した値を呈する。換言すれば、ｉ０＝Ｖｏ／Ｒｔ２の式で定常電流ｉ０が表される。
【００４７】
ここで、増幅回路２２ａの第１合成抵抗Ｒｔ１においては、第１抵抗素子Ｅｒ１の電気抵抗Ｒ１（例えば１０００Ω）よりも第２抵抗素子Ｅｒ２の電気抵抗Ｒ２（例えば５００Ω）の方が大きなウエイトを占める。例えば、第２合成抵抗Ｒｔ２は、電気抵抗Ｒ２と電気抵抗Ｒｉとを合算した値に近似した値を呈する。換言すれば、［第２合成抵抗Ｒｔ２］≒［電気抵抗Ｒ２］＋［電気抵抗Ｒｉ］の関係式が成立する。ここで、例えば、第２合成抵抗Ｒｔ２が５００Ωであり、電気抵抗Ｒｉが５０Ωである場合には、第２合成抵抗Ｒｔ２は、約５５０Ωである。この場合には、定常電流ｉ０は、約１８ｍＡ（≒１０Ｖ／５５０Ω）である。そして、第２配線Ｗ１ｓの電位Ｖｓは、約９００ｍＶ（≒５０Ω×１８ｍＡ）である。
【００４８】
ところで、この基準状態では、例えば、ダイオード接続によって、第１トランジスタＴｒ１の３Ｂ電極Ｅ３ｂと３Ｃ電極Ｅ３ｃとが短絡している。このため、３Ａ電極Ｅ３ａよりも３Ｂ電極Ｅ３ｂの方が、電位が低い。これにより、ソース電極である３Ａ電極Ｅ３ａとゲート電極である３Ｂ電極Ｅ３ｂとの間の電圧Ｖｇｓが負の値を呈する。そして、第１トランジスタＴｒ１は、ソース電極である３Ａ電極Ｅ３ａとドレイン電極である３Ｃ電極Ｅ３ｃとの間に、定常的な直流電流ｉ０ａが流れている状態にある。このとき、第１トランジスタＴｒ１の電圧Ｖｇｓは、直流電流ｉ０ａに応じた値を呈する。ここで、第１トランジスタＴｒ１の電圧Ｖｇｓは、式１よび式２で示すように、ソース−ドレイン間の電流Ｉに応じた値となる。
【００４９】
Ｖｇｓ＝√｛（２×Ｉ）／β｝＋Ｖｔｈ  ・・・（式１）
β＝μ×Ｃｏｘ×（Ｗ／Ｌ）  ・・・（式２）。
【００５０】
式１および式２では、Ｖｔｈは、第１トランジスタＴｒ１の閾値電圧を示す。μは移動度を示す。Ｃｏｘは、ゲート酸化膜の単位面積当たりの静電容量（単位ゲート酸化膜容量ともいう）を示す。ゲート酸化膜を構成する酸化物の誘電率をεｏｘとし、ゲート酸化膜の厚さをｔｏｘとすれば、単位ゲート酸化膜容量Ｃｏｘは、Ｃｏｘ＝εｏｘ／ｔｏｘの式で示される。Ｗは、チャンネルの幅を示す。Ｌは、チャンネルの長さを示す。
【００５１】
また、基準状態では、第１トランジスタＴｒ１において定常的な直流電流ｉ０ａが流れている場合には、３Ｃ電極Ｅ３ｃに接続している、第２トランジスタＴｒ２のゲート電極である４Ｂ電極Ｅ４ｂには、正の電位Ｖ０が付与されている状態にある。このため、第２トランジスタＴｒ２では、ドレイン電極である４Ａ電極Ｅ４ａとソース電極である４Ｃ電極Ｅ４ｃとの間には、定常的な直流電流ｉ０ｂが流れている状態にある。これにより、基準状態においては、増幅回路２２ａは、定常的に直流電流ｉ０（＝ｉ０ａ＋ｉ０ｂ）が流れている状態にある。
【００５２】
＜１−３−２．第２振動子が超音波を受波している状態＞
ここで、例えば、図５で示されるように、第２振動子Ｕｔ２が、超音波を受波して、この超音波を電気信号に変換することで、第１トランジスタＴｒ１のゲート電極としての３Ｂ電極Ｅ３ｂに電位Ｖｉｎを付与する場合を想定する。この場合には、第１トランジスタＴｒ１では、３Ｂ電極Ｅ３ｂへの電位Ｖｉｎの付与に応じて、ソース電極である３Ａ電極Ｅ３ａとドレイン電極である３Ｃ電極Ｅ３ｃとの間に流れる電流ｉ１が生じる。この電流ｉ１は、式３で示される。
【００５３】
ｉ１＝ｇｍ１×Ｖｉｎ  ・・・（式３）。
【００５４】
式３では、ｇｍ１は、第１トランジスタＴｒ１に係るトランスコンダクタンス（相互コンダクタンスともいう）を示す。相互コンダクタンスｇｍ１は、例えば、３０ｍＳ程度に設定される。
【００５５】
このとき、第２トランジスタＴｒ２のゲート電極である４Ｂ電極Ｅ４ｂには、第１トランジスタＴｒ１に対する電位Ｖｉｎの入力に応じた電位Ｖ１が付与される。この電位Ｖ１は、式４で示される。
【００５６】
Ｖ１＝ｇｍ１×Ｖｉｎ×Ｒ１  ・・・（式４）。
【００５７】
式４では、ｇｍ１は、第１トランジスタＴｒ１に係るトランスコンダクタンス（相互コンダクタンスともいう）を示す。Ｒ１は、第１抵抗素子Ｅｒ１の電気抵抗を示す。ここでは、例えば、電位Ｖ１の出力に対する抵抗（出力抵抗ともいう）Ｒｏ１を考慮して、電圧Ｖｉｎを電圧Ｖ１に増幅する電圧利得Ａｖ１は、Ａｖ１＝ｇｍ１×{１／（１／Ｒ１＋１／Ｒｏ１）}の式で示されてもよい。この場合には、第２トランジスタＴｒ２のゲート容量をＣｇ２とすれば、電圧Ｖｉｎを電圧Ｖ１に増幅可能な信号強度の帯域幅（単に帯域ともいう）ωｃ１は、ωｃ１＝１／〔{１／（１／Ｒ１＋１／Ｒｏ１）}×Ｃｇ２〕の式で示され得る。ここで、相互コンダクタンスｇｍ１は、３０ｍＳ程度に設定され、出力抵抗Ｒｏ１は、７００Ω程度に設定される。
【００５８】
第２トランジスタＴｒ２では、４Ｂ電極Ｅ４ｂへの電位Ｖ１の付与に応じて、ドレイン電極である４Ａ電極Ｅ４ａとソース電極である４Ｃ電極Ｅ４ｃとの間に流れる電流ｉ２が生じる。ここで、例えば、第２トランジスタＴｒ２と第２抵抗素子Ｅｒ２とは、ソース接地（ソースフォロアともいう）の回路を形成している。このため、第２トランジスタＴｒ２では、ゲート電極である４Ｂ電極Ｅ４ｂへ入力される電位Ｖ１と、ソース電極である４Ｃ電極Ｅ４ｃから出力される電位Ｖ２と、がほぼ等しくなる。電位Ｖ２は、式５で示される。また、電流ｉ２は、式６で示される。ここでは、例えば、第２トランジスタＴｒ２について、相互コンダクタンスをｇｍ２とし、電位Ｖ２の出力抵抗をＲｏ２とすると、電圧Ｖ１を電圧Ｖ２に増幅する電圧利得Ａｖ２は、Ａｖ２＝（ｇｍ２×Ｒｏ２）／{１＋（ｇｍ２×Ｒｏ２）}で示されてもよい。この場合には、電圧Ｖ１を電圧Ｖ２に増幅可能な信号強度の帯域ωｃ２は、ωｃ２＝ｇｍ２／Ｃ２の式で示され得る。Ｃ２は、上述したように、第２容量素子Ｅｃ２の静電容量である。ここで、相互コンダクタンスｇｍ２は、例えば、１３３ｍＳ程度に設定され、出力抵抗Ｒｏ２は、例えば、６８０Ω程度に設定される。このとき、電圧利得Ａｖ２は、ほぼ１となる。
【００５９】
Ｖ２≒Ｖ１＝ｇｍ１×Ｖｉｎ×Ｒ１  ・・・（式５）
ｉ２＝Ｖ２／Ｒ２≒ｇｍ１×Ｖｉｎ×（Ｒ１／Ｒ２）・・・（式６）。
【００６０】
ここで、電流ｉ２と電流ｉ１とは、式３および式６から、式７で示される関係を有する。
【００６１】
ｉ２＝Ｖ２／Ｒ２≒ｇｍ１×Ｖｉｎ×（Ｒ１／Ｒ２）＝（Ｒ１／Ｒ２）×ｉ１  ・・・（式７）。
【００６２】
ここで、例えば、第１抵抗素子Ｅｒ１の電気抵抗Ｒ１が１０００Ωであり、第２抵抗素子Ｅｒ２の電気抵抗Ｒ２が５００Ωであれば、ｉ２＝２×ｉ１の関係が成立する。
【００６３】
また、このとき、第１容量素子Ｅｃ１では、５Ａ電極Ｅ５ａに電位Ｖ２が印加され、５Ｂ電極Ｅ５ｂに０Ｖの電位が印加されて、第１容量素子Ｅｃ１を流れる交流成分である電流ｉ３が生じる。この電流ｉ３は、式８で示される。
【００６４】
ｉ３＝Ｖ２×ｊωＣ１  ・・・（式８）。
【００６５】
式８では、ｊωＣは、第１容量素子Ｅｃ１のアドミタンスを示す。より具体的には、ｊは、虚数単位を示す。ωは、角周波数を示す。このωは、２πｆと等価である。ｆは、交流の周波数を示す。また、Ｃ１は、第１容量素子Ｅｃ１の静電容量を示す。
【００６６】
そして、電流ｉ３は、式８のＶ２に式５を代入し、さらに式３を代入することで、式９で示される。
【００６７】
ｉ３＝Ｖ２×ｊωＣ１＝ｇｍ１×Ｖｉｎ×（Ｒ１×ｊωＣ１）＝（Ｒ１×ｊωＣ１）×ｉ１  ・・・（式９）。
【００６８】
ここで、例えば、電気抵抗Ｒ１が１０００Ωであり、静電容量Ｃ１が７５ｐＦであり、印加される交流の電圧Ｖｉｎの周波数ｆが６０ＭＨｚであれば、ｉ３≒２８．２×ｉ１の関係が成立する。このとき、電流ｉ３が、電流ｉ１に対して約２８．２倍に増幅された関係を有する。
【００６９】
そして、増幅回路２２ａから第２配線Ｗ１ｓを介して送受信部４ｐに向けて、電流ｉ１と電流ｉ２と電流ｉ３との和である電流（信号電流ともいう）ｉ４の電流信号が流れる。ここでは、例えば、電気抵抗Ｒ１、電気抵抗Ｒ２および静電容量Ｃ１を、それぞれ適宜に大きな値に設定すれば、増幅回路２２ａから出力される信号電流ｉ４を増大させることができる。例えば、上記一例では、信号電流ｉ４は、電流ｉ１の約３０．２倍である。このため、増幅回路２２ａは、例えば、電流ｉ１を約３０倍まで増幅した信号電流ｉ４を出力することができる。これにより、例えば、送受信部４ｐにおいて内部抵抗によって生じる電流信号に応じた電圧が増幅されるような状態となる。
【００７０】
そして、このとき、送受信部４ｐは、例えば、定常的な直流電流ｉ０に応じた電圧を基準として、第２振動子Ｕｔ２による超音波の受波に応答した電位Ｖｉｎに応じて流れる信号電流ｉ４の増減に応じた電圧の変化を検出することができる。これにより、送受信部４ｐは、例えば、対象物としての管状体の断層構造に係る情報を得ることができる。
【００７１】
上述したように、超音波検出装置１００では、例えば、送受信部４ｐとプローブ部２２との間には、接地用の専用の配線ならびにスイッチ回路を駆動させるための電源線がなく、第１配線Ｗ１ｆおよび第２配線Ｗ１ｓを含む２本の配線しか存在していない。このような構成であっても、電圧信号の付与に応答した第１振動子Ｕｔ１による超音波の送波と、第２振動子Ｕｔ２による超音波の受波に応答した電気信号の出力と、増幅回路２２ａによる電気信号に応答して増幅された電流信号の出力と、が実現可能である。したがって、例えば、超音波検出装置１００では、送受信部４ｐとプローブ部２２との間における配線の数を減らすことができる。
【００７２】
＜１−４．増幅回路のその他の性質＞
＜１−４−１．増幅回路における高耐圧性と高い相互コンダクタンスとの両立＞
仮に、例えば、増幅回路を構成するトランジスタを、高い電圧の付与に対して壊れにくい性質（高耐圧性）を有するＭＯＳトランジスタとする場合には、ゲートの酸化膜をかなり厚くすることが考えられる。しかしながら、ゲートの酸化膜の厚さが増大すれば、利得の低下ならびに増幅可能な信号強度の帯域の減少が生じ得る。このため、例えば、増幅回路における高耐圧性と高い相互コンダクタンスとを両立させる点で、改善の余地がある。
【００７３】
第１実施形態に係る増幅回路２２ａでは、第１配線Ｗ１ｆと第２配線Ｗ１ｓとの間に、基準電位Ｖｏと、電圧信号ｓ１の最小電位Ｖｍｉｎとの差分としての電圧が最大の電圧（最大電圧ともいう）として印加され得る。
【００７４】
第１実施形態に係る増幅回路２２ａにおいて、例えば、第１トランジスタＴｒ１に流れる電流の最大値（第１最大電流値ともいう）Ｉｍａｘ１は、式１０で示される。
【００７５】
Ｉｍａｘ１＝Ｖ／Ｒ＝（Ｖｏ＋｜Ｖｍｉｎ｜）／{（１／ｇｍ１）＋Ｒ１＋Ｒ３｝  ・・・（式１０）。
【００７６】
また、例えば、第２トランジスタＴｒ２に流れる電流の最大値（第２最大電流値ともいう）Ｉｍａｘ２は、式１１で示される。
【００７７】
Ｉｍａｘ２＝Ｖ／Ｒ＝（Ｖｏ＋｜Ｖｍｉｎ｜）／{（１／ｇｍ２）＋（１／２πｆＣ１）｝・・・（式１１）。
【００７８】
ここで、例えば、基準電位Ｖｏを＋１０Ｖとし、電圧信号ｓ１の最小電位Ｖｍｉｎを−１００Ｖとし、相互コンダクタンスｇｍ１を３０ｍＳとし、電気抵抗Ｒ１を１０００Ωとし、電気抵抗Ｒ３を５０Ωとすると、式１０から算出される第１最大電流値Ｉｍａｘ１は、約１１０ｍＡとなる。また、例えば、相互コンダクタンスｇｍ２を１３３ｍＳとし、第１容量素子Ｅｃ１を流れる交流の周波数ｆを６０ＭＨｚとし、第１容量素子Ｅｃ１の静電容量Ｃ１を７５ｐＦとすると、式１１から算出される第２最大電流値Ｉｍａｘ２は、約２．５Ａとなる。
【００７９】
上記式１および式２で示されたように、第１トランジスタＴｒ１および第２トランジスタＴｒ２におけるゲート−ソース間の電圧Ｖｇｓは、それぞれソース−ドレイン間の電流Ｉに応じた値となる。このため、例えば、第１実施形態では、第１トランジスタＴｒ１において、第１最大電流値Ｉｍａｘ１の電流が流れることで変動する電圧Ｖｇｓの変動量ΔＶｇｓが、第１トランジスタＴｒ１のゲート酸化膜の絶縁破壊が生じ得る電圧（絶対最大定格ともいう）未満となるように、（Ｗ／Ｌ）が設定されればよい。第１トランジスタＴｒ１では、例えば、数値βはＭＯＳトランジスタの製造プロセスに応じて決まる。具体的には、第１トランジスタＴｒ１において、例えば、移動度μが５．４×１０−２ｍ２／（Ｖ・ｓ）である場合には、ゲート酸化膜を構成する酸化物の誘電率εｏｘを３．４５×１０−１１Ｆ／ｍとし、ゲート酸化膜の厚さｔｏｘを７．８×１０−９ｍとし、チャンネルの幅Ｗを５００μｍとし、チャンネルの長さＬを０．３５μｍとすれば、「（変動量ΔＶｇｓ）＜（絶対最大定格）」の関係を満たし得る。また、例えば、第１実施形態では、第２トランジスタＴｒ２において、第２最大電流値Ｉｍａｘ２の電流が流れることで変動する電圧Ｖｇｓの変動量ΔＶｇｓが、第２トランジスタＴｒ２のゲート酸化膜の絶縁破壊が生じ得る電圧（絶対最大定格）未満となるように、（Ｗ／Ｌ）が設定されればよい。第２トランジスタＴｒ２では、例えば、移動度μが２．７×１０−２ｍ２／（Ｖ・ｓ）である場合には、ゲート酸化膜を構成する酸化物の誘電率εｏｘを３．４５×１０−１１Ｆ／ｍとし、ゲート酸化膜の厚さｔｏｘを７．８×１０−９ｍとし、チャンネルの幅Ｗを１５００μｍとし、チャンネルの長さＬを０．３５μｍとすれば、「（変動量ΔＶｇｓ）＜（絶対最大定格）」の関係を満たし得る。
【００８０】
このように、第１実施形態では、例えば、増幅回路２２ａの回路の構成によって、第１トランジスタＴｒ１および第２トランジスタＴｒ２のそれぞれにおけるゲート酸化膜が薄くても、絶対最大定格未満の電圧Ｖｇｓの変動量ΔＶｇｓならびに高い相互コンダクタンスｇｍ１，ｇｍ２が実現され得る。これにより、例えば、増幅回路２２ａにおける高耐圧性と高い相互コンダクタンスとが両立し得る。
【００８１】
また、例えば、第１実施形態に係る第２トランジスタＴｒ２では、ソース電極としての４Ｃ電極Ｅ４ｃとバックゲート電極としての４Ｄ電極Ｅ４ｄとが、電気的に接続している状態にある。換言すれば、例えば、第２トランジスタＴｒ２のバックゲート電極が第２配線Ｗ１ｓに直接接続されることなく、ソース電極としての４Ｃ電極Ｅ４ｃに接続されている状態にある。これにより、例えば、第１振動子Ｕｔ１から超音波を発生させるための絶対値が大きな最小電位Ｖｍｉｎを呈する電圧信号ｓ１を、第１振動子Ｕｔ１に印加する際に、第２トランジスタＴｒ２が不具合を生じにくい。
【００８２】
＜１−４−２．増幅回路における低消費電力＞
図３から図５で示されるように、第１配線Ｗ１ｆから増幅回路２２ａを経由して第２配線Ｗ１ｓに電流が流れる経路には、３つの経路がある。この３つの経路は、次の第１経路、第２経路および第３経路を含む。
【００８３】
［第１経路］第１配線Ｗ１ｆから、第１トランジスタＴｒ１、第１抵抗素子Ｅｒ１および第３抵抗素子Ｅｒ３を経由して、第２配線Ｗ１ｓに至る経路。
【００８４】
［第２経路］第１配線Ｗ１ｆから、第２トランジスタＴｒ２、第２抵抗素子Ｅｒ２および第３抵抗素子Ｅｒ３を経由して、第２配線Ｗ１ｓに至る経路。
【００８５】
［第３経路］第１配線Ｗ１ｆから、第２トランジスタＴｒ２、第１容量素子Ｅｃ１を経由して、第２配線Ｗ１ｓに至る経路。
【００８６】
これらの３つの経路のうち、第１経路および第２経路には直流電流が流れ得る。このため、増幅回路２２ａは、第１経路および第２経路において、第２配線Ｗ１ｓを介して送受信部４ｐに直流結合（ＤＣ結合ともいう）の方式で接続している状態となる。また、上記の３つの経路のうち、第３経路には直流電流は流れずに交流電流が流れる。このため、増幅回路２２ａは、第３経路において、第２配線Ｗ１ｓを介して送受信部４ｐに交流結合（ＡＣ結合ともいう）の方式で接続している状態となる。
【００８７】
ところで、第２振動子Ｕｔ２が超音波を受波していない基準状態では、図４で示されたように、例えば、第１経路の直流電流ｉ０ａと第２経路の直流電流ｉ０ｂとの和である直流電流ｉ０が、第１配線Ｗ１ｆから増幅回路２２ａを介して第２配線Ｗ１ｓに流れる。また、第２振動子Ｕｔ２が超音波を受波している状態では、図５で示されたように、増幅回路２２ａでは、例えば、第１経路の電流ｉ１に対して、第２経路の電流ｉ２が小さな増幅率（Ｒ１／Ｒ２倍）で増幅された関係を有し、第３経路の交流の電流ｉ３が大きな増幅率（Ｒ１×ｊωＣ１倍）で増幅された関係を有する。このため、増幅回路２２ａは、主に交流電流を増幅して出力する機能を有する。これにより、例えば、増幅回路２２ａにおいて定常的に流れる直流電流ｉ０は小さなものとなり得る。その結果、増幅回路２２ａにおいて定常的に流れる直流電流ｉ０に応じて消費される電力も小さなものとなり得る。したがって、例えば、超音波検出装置１００では、消費電力を低減することができる。
【００８８】
＜１−５．第１実施形態のまとめ＞
第１実施形態に係る超音波検出装置１００では、例えば、送受信部４ｐとプローブ部２２との間には、接地用の専用の配線ならびにスイッチ回路を駆動させるための電源線がなく、第１配線Ｗ１ｆおよび第２配線Ｗ１ｓを含む２本の配線が存在している。このような構成が採用されても、例えば、第１振動子Ｕｔ１が電圧信号の付与に応答して超音波を送り、第２振動子Ｕｔ２が超音波の受波に応答して電気信号を出力し、増幅回路２２ａが電気信号に応答して増幅された電流信号を出力することができる。したがって、例えば、超音波検出装置１００において、送受信部４ｐとプローブ部２２との間における配線の数を減らすことができる。
【００８９】
＜２．他の実施形態＞
本開示は上述の第１実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更および改良などが可能である。
【００９０】
＜２−１．第２実施形態＞
上記第１実施形態において、例えば、第３抵抗素子Ｅｒ３および第２容量素子Ｅｃ２のうちの第２容量素子Ｅｃ２が省略されてもよい。
【００９１】
例えば、図３から図５で示された第１実施形態に係るプローブ部２２の代わりに、図６で示されるプローブ部２２Ａが採用されてもよい。プローブ部２２Ａは、例えば、図３から図５で示された第１実施形態に係るプローブ部２２を基本構成として、増幅回路２２ａの代わりに、この増幅回路２２ａから第２容量素子Ｅｃ２が省略された増幅回路２２ａＡを有する。この場合にも、例えば、第３抵抗素子Ｅｒ３は、送受信部４ｐから第２配線Ｗ１ｓを介して増幅回路２２ａに入力される電圧信号ｓ１を、この電圧信号ｓ１の高周波成分をカットして、第１トランジスタＴｒ１および第２トランジスタＴｒ２に付与し得る。これにより、例えば、増幅回路２２ａＡに付与される電圧信号ｓ１における電圧の変化を緩やかにすることができる。その結果、例えば、電圧信号ｓ１の付与に対する増幅回路２２ａＡの高耐圧性が向上し得る。また、この場合には、例えば、微細化の技術で１枚の半導体チップにおいて増幅回路２２ａＡを実現することが容易となる。
【００９２】
＜２−２．第３実施形態＞
上記第１実施形態において、例えば、第３抵抗素子Ｅｒ３および第２容量素子Ｅｃ２の両方の素子が省略されてもよい。例えば、図３から図５で示された第１実施形態に係るプローブ部２２の代わりに、図７で示されるプローブ部２２Ｃが採用されてもよい。プローブ部２２Ｃは、例えば、図３から図５で示された第１実施形態に係るプローブ部２２を基本構成として、増幅回路２２ａの代わりに、この増幅回路２２ａから第３抵抗素子Ｅｒ３および第２容量素子Ｅｃ２が省略された増幅回路２２ａＣを有する。この場合にも、例えば、送受信部４ｐとプローブ部２２Ｃとの間における配線の数を減らすことができる。
【００９３】
＜２−３．第４実施形態＞
上記各実施形態において、例えば、正負の極性が全て逆であってもよい。
【００９４】
例えば、図３から図５で示された第１実施形態に係るプローブ部２２の代わりに、図８で示されるプローブ部２２Ｄが採用されてもよい。この場合には、例えば、第１配線Ｗ１ｆがプローブ部２２Ｄに付与する基準電位Ｖｏが所定の負の電位とされ、第２配線Ｗ１ｓがプローブ部２２Ｄに付与する電圧信号ｓ１が絶対値が大きな正の最大電位Ｖｍａｘを呈するパルスとされる。ここで、基準電位Ｖｏは、例えば、−１０Ｖなどに設定される。基準電位Ｖｏには、例えば、−１Ｖから−３０Ｖ程度の所定の負の電位が適用されてもよい。最大電位Ｖｍａｘは、例えば、＋１００Ｖなどに設定される。
【００９５】
ここでは、プローブ部２２Ｄは、例えば、図３から図５で示された第１実施形態に係るプローブ部２２を基本構成として、増幅回路２２ａの代わりに、図８で示される増幅回路２２ａＤを有する。増幅回路２２ａＤは、例えば、図３から図５で示された第１実施形態に係る増幅回路２２ａを基本構成として、第１トランジスタＴｒ１が、第１ＭＯＳトランジスタとしてのＮＭＯＳトランジスタに置換され、第２トランジスタＴｒ２が、第２ＭＯＳトランジスタとしてのＰＭＯＳトランジスタに置換されたものである。ここで、ＮＭＯＳトランジスタは、ソース接地の状態にあり且つ多数キャリアが電子である第２導電型のトランジスタである。ＰＭＯＳトランジスタは、ドレイン接地の状態にあり且つ多数キャリアが正孔である第１導電型のトランジスタである。ここでも、第１トランジスタＴｒ１は、ソース電極の役割を有する第３電極としての３Ａ電極Ｅ３ａと、ゲート電極の役割を有する第４電極としての３Ｂ電極Ｅ３ｂと、ドレイン電極の役割を有する第５電極としての３Ｃ電極Ｅ３ｃと、３Ａ電極Ｅ３ａに電気的に接続された状態にあるバックゲート電極である３Ｄ電極Ｅ３ｄと、を含む。第２トランジスタＴｒ２は、例えば、ドレイン電極の役割を有する第６電極としての４Ａ電極Ｅ４ａと、ゲート電極の役割を有する第７電極としての４Ｂ電極Ｅ４ｂと、ソース電極の役割を有する第８電極としての４Ｃ電極Ｅ４ｃと、４Ｃ電極Ｅ４ｃに電気的に接続された状態にあるバックゲート電極である４Ｄ電極Ｅ４ｄと、を含む。
【００９６】
第４実施形態に係る超音波検出装置１００では、例えば、増幅回路２２ａＤを流れる電流ｉ１，ｉ２，ｉ３および第２配線Ｗ１ｓを流れる信号電流ｉ４の向きあるいは正負が、上記第１実施形態における増幅回路２２ａを流れる電流ｉ１，ｉ２，ｉ３および第２配線Ｗ１ｓを流れる信号電流ｉ４とは逆となる。
【００９７】
このような構成が採用されても、例えば、第１振動子Ｕｔ１が電圧信号の付与に応答して超音波を送り、第２振動子Ｕｔ２が超音波の受波に応答して電気信号を出力し、増幅回路２２ａＤが電気信号に応答して増幅された電流信号を出力することができる。したがって、例えば、超音波検出装置１００において、送受信部４ｐとプローブ部２２との間における配線の数を減らすことができる。
【００９８】
また、ここでも、例えば、第２実施形態および第３実施形態と同様に、第３抵抗素子Ｅｒ３および第２容量素子Ｅｃ２の少なくとも一方の素子が省略されてもよい。
【００９９】
＜２−４．第５実施形態＞
上記各実施形態において、例えば、第２トランジスタＴｒ２が、第１トランジスタＴｒ１と同一の導電型を有するソース接地の状態にあるＭＯＳトランジスタに置換されてもよい。
【０１００】
例えば、図３から図５で示された第１実施形態に係るプローブ部２２の代わりに、図９で示されるプローブ部２２Ｅが採用されてもよい。このプローブ部２２Ｅは、例えば、図３から図５で示された第１実施形態に係るプローブ部２２を基本構成として、増幅回路２２ａの代わりに、増幅回路２２ａＥを有する。この増幅回路２２ａＥは、第１実施形態に係る増幅回路２２ａの第２トランジスタＴｒ２がソース接地の状態にあり且つ多数キャリアが正孔である第１導電型のトランジスタである第２ＭＯＳトランジスタとしてのＰＭＯＳトランジスタとされたものである。この場合には、第２トランジスタＴｒ２は、ソース電極の役割を有する第６電極としての４Ａ電極Ｅ４ａと、ゲート電極の役割を有する第７電極としての４Ｂ電極Ｅ４ｂと、ドレイン電極の役割を有する第８電極としての４Ｃ電極Ｅ４ｃと、を含む。そして、４Ａ電極Ｅ４ａは、第１配線Ｗ１ｆに接続している状態にある。４Ｂ電極Ｅ４ｂは、第１トランジスタＴｒ１の３Ｃ電極Ｅ３ｃに電気的に接続された状態にある。また、第２トランジスタＴｒ２は、４Ａ電極Ｅ４ａに電気的に接続された状態にあるバックゲート電極である４Ｄ電極Ｅ４ｄ、を有する。ここでは、例えば、第１抵抗素子Ｅｒ１の電気抵抗Ｒ１を基準として、さらに第２抵抗素子Ｅｒ２の電気抵抗Ｒ２を相対的に低下させてもよい。この場合には、例えば、電圧Ｖ１を電圧Ｖ２に増幅する増幅率が低下し、電圧Ｖ１を電圧Ｖ２に増幅可能な信号強度の帯域ωｃ２が大きくなり得る。その結果、例えば、第１容量素子Ｅｃ１の駆動能力としての静電容量Ｃ１を増加させることができる。
【０１０１】
また、例えば、図８で示された第４実施形態に係るプローブ部２２Ｄの代わりに、図１０で示されるプローブ部２２Ｆが採用されてもよい。このプローブ部２２Ｆは、図１０で示された第４実施形態に係るプローブ部２２Ｄを基本構成として、増幅回路２２ａＤの代わりに、増幅回路２２ａＦを有する。この増幅回路２２ａＦは、第４実施形態に係る増幅回路２２ａＤの第２トランジスタＴｒ２がソース接地の状態にあり且つ多数キャリアが電子である第２導電型のトランジスタである第２ＭＯＳトランジスタとしてのＮＭＯＳトランジスタとされたものである。この場合には、第２トランジスタＴｒ２は、ソース電極の役割を有する第６電極としての４Ａ電極Ｅ４ａと、ゲート電極の役割を有する第７電極としての４Ｂ電極Ｅ４ｂと、ドレイン電極の役割を有する第８電極としての４Ｃ電極Ｅ４ｃと、を含む。そして、４Ａ電極Ｅ４ａは、第１配線Ｗ１ｆに接続している状態にある。４Ｂ電極Ｅ４ｂは、第１トランジスタＴｒ１の３Ｃ電極Ｅ３ｃに電気的に接続された状態にある。また、第２トランジスタＴｒ２は、４Ａ電極Ｅ４ａに電気的に接続された状態にあるバックゲート電極である４Ｄ電極Ｅ４ｄ、を有する。
【０１０２】
＜２−５．第６実施形態＞
上記各実施形態において、第１トランジスタＴｒ１および第２トランジスタＴｒ２を構成するＭＯＳトランジスタは、例えば、バイポーラトランジスタとされてもよい。このような構成が採用されれば、例えば、バイポーラトランジスタは、ＭＯＳトランジスタとは異なり、絶縁破壊が生じ得るゲート酸化膜が存在していない。このため、例えば、第１振動子Ｕｔ１から超音波を発生させるための絶対値が大きな最小電位Ｖｍｉｎあるいは最大電位Ｖｍａｘを呈する電圧信号ｓ１を、第１振動子Ｕｔ１に印加する際に、第１トランジスタＴｒ１および第２トランジスタＴｒ２に問題が生じにくい。
【０１０３】
この場合には、例えば、図３から図５で示された第１実施形態に係るプローブ部２２の代わりに、図１１で示されるプローブ部２２Ｇが採用されてもよい。このプローブ部２２Ｇは、例えば、図３から図５で示された第１実施形態に係るプローブ部２２を基本構成として、増幅回路２２ａの代わりに、増幅回路２２ａＧを有する。この増幅回路２２ａＧは、第１実施形態に係る増幅回路２２ａを基本構成として、第１トランジスタＴｒ１および第２トランジスタＴｒ２が、それぞれＭＯＳトランジスタからバイポーラトランジスタに置換されたものである。ここでは、第１トランジスタＴｒ１には、例えば、エミッタ接地の状態にある第１導電型のトランジスタとしてのＰＮＰ型のトランジスタが適用される。第２トランジスタＴｒ２には、例えば、コレクタ接地の状態にある第２導電型のトランジスタとしてのＮＰＮ型のトランジスタが適用される。この場合には、第１トランジスタＴｒ１は、エミッタ電極の役割を有する第３電極としての３Ａ電極Ｅ３ａと、ベース電極の役割を有する第４電極としての３Ｂ電極Ｅ３ｂと、コレクタ電極の役割を有する第５電極としての３Ｃ電極Ｅ３ｃと、を含む。３Ａ電極Ｅ３ａは、第１配線Ｗ１ｆに電気的に接続している状態にある。３Ｂ電極Ｅ３ｂは、第２振動子Ｕｔ２の第２電極としての２Ｂ電極Ｅ２ｂに電気的に接続している状態にある。３Ｃ電極Ｅ３ｃは、３Ｂ電極Ｅ３ｂに対して抵抗素子Ｅｒ０を介して電気的に接続していることでダイオード接続を形成している状態にある。第２トランジスタＴｒ２は、第６電極としての４Ａ電極Ｅ４ａと、ベース電極の役割を有する第７電極としての４Ｂ電極Ｅ４ｂと、第８電極としての４Ｃ電極Ｅ４ｃと、を含む。ここで、４Ａ電極Ｅ４ａは、例えば、コレクタ電極としての役割を果たし得る。４Ｃ電極Ｅ４ｃは、例えば、エミッタ電極としての役割を果たし得る。そして、４Ａ電極Ｅ４ａは、第１配線Ｗ１ｆに電気的に接続している状態にある。４Ｂ電極Ｅ４ｂは、第１トランジスタＴｒ１の３Ｃ電極Ｅ３ｃに電気的に接続している状態にある。
【０１０４】
また、例えば、図８で示された第４実施形態に係るプローブ部２２Ｄの代わりに、図１２で示されるプローブ部２２Ｈが採用されてもよい。このプローブ部２２Ｈは、例えば、図８で示された第４実施形態に係るプローブ部２２Ｄを基本構成として、増幅回路２２ａＤの代わりに、増幅回路２２ａＨを有する。この増幅回路２２ａＨは、第４実施形態に係る増幅回路２２ａＤを基本構成として、第１トランジスタＴｒ１および第２トランジスタＴｒ２が、それぞれＭＯＳトランジスタからバイポーラトランジスタに置換されたものである。ここでは、第１トランジスタＴｒ１には、例えば、エミッタ接地の状態にある第２導電型のトランジスタとしてのＮＰＮ型のトランジスタが適用される。第２トランジスタＴｒ２には、例えば、コレクタ接地の状態にある第１導電型のトランジスタとしてのＰＮＰ型のトランジスタが適用される。この場合には、第１トランジスタＴｒ１は、エミッタ電極の役割を有する第３電極としての３Ａ電極Ｅ３ａと、ベース電極の役割を有する第４電極としての３Ｂ電極Ｅ３ｂと、コレクタ電極の役割を有する第５電極としての３Ｃ電極Ｅ３ｃと、を含む。そして、３Ａ電極Ｅ３ａは、第１配線Ｗ１ｆに電気的に接続している状態にある。３Ｂ電極Ｅ３ｂは、第２振動子Ｕｔ２の第２電極としての２Ｂ電極Ｅ２ｂに電気的に接続している状態にある。３Ｃ電極Ｅ３ｃは、３Ｂ電極Ｅ３ｂに対して抵抗素子Ｅｒ０を介して電気的に接続していることでダイオード接続を形成している状態にある。第２トランジスタＴｒ２は、第６電極としての４Ａ電極Ｅ４ａと、ベース電極の役割を有する第７電極としての４Ｂ電極Ｅ４ｂと、第８電極としての４Ｃ電極Ｅ４ｃと、を含む。ここで、４Ａ電極Ｅ４ａは、コレクタ電極としての役割を果たし得る。４Ｃ電極Ｅ４ｃは、例えば、エミッタ電極としての役割を果たし得る。そして、４Ａ電極Ｅ４ａは、第１配線Ｗ１ｆに電気的に接続している状態にある。４Ｂ電極Ｅ４ｂは、第１トランジスタＴｒ１の３Ｃ電極Ｅ３ｃに電気的に接続している状態にある。
【０１０５】
また、例えば、図９で示された第５実施形態に係るプローブ部２２Ｅの代わりに、図１３で示されるプローブ部２２Ｉが採用されてもよい。このプローブ部２２Ｉは、例えば、図９で示された第５実施形態に係るプローブ部２２Ｅを基本構成として、増幅回路２２ａＥの代わりに、増幅回路２２ａＩを有する。この増幅回路２２ａＩは、第５実施形態に係る増幅回路２２ａＥを基本構成として、第１トランジスタＴｒ１および第２トランジスタＴｒ２が、それぞれＭＯＳトランジスタからバイポーラトランジスタに置換されたものである。ここでは、第１トランジスタＴｒ１および第２トランジスタＴｒ２には、例えば、エミッタ接地の状態にある第１導電型のトランジスタとしてのＰＮＰ型のトランジスタが適用される。第１トランジスタＴｒ１は、エミッタ電極の役割を有する第３電極としての３Ａ電極Ｅ３ａと、ベース電極の役割を有する第４電極としての３Ｂ電極Ｅ３ｂと、コレクタ電極の役割を有するである第５電極としての３Ｃ電極Ｅ３ｃと、を含む。そして、３Ａ電極Ｅ３ａは、第１配線Ｗ１ｆに電気的に接続している状態にある。３Ｂ電極Ｅ３ｂは、第２振動子Ｕｔ２の第２電極としての２Ｂ電極Ｅ２ｂに電気的に接続している状態にある。３Ｃ電極Ｅ３ｃは、３Ｂ電極Ｅ３ｂに対して抵抗素子Ｅｒ０を介して電気的に接続していることでダイオード接続を形成している状態にある。第２トランジスタＴｒ２は、第６電極としての４Ａ電極Ｅ４ａと、ベース電極の役割を有する第７電極としての４Ｂ電極Ｅ４ｂと、第８電極としての４Ｃ電極Ｅ４ｃと、を含む。ここで、４Ａ電極Ｅ４ａは、例えば、エミッタ電極としての役割を果たし得る。４Ｃ電極Ｅ４ｃは、例えば、コレクタ電極としての役割を果たし得る。そして、４Ａ電極Ｅ４ａは、第１配線Ｗ１ｆに電気的に接続している状態にある。４Ｂ電極Ｅ４ｂは、第１トランジスタＴｒ１の３Ｃ電極Ｅ３ｃに電気的に接続している状態にある。
【０１０６】
また、例えば、図１０で示された第５実施形態に係るプローブ部２２Ｆの代わりに、図１４で示されるプローブ部２２Ｊが採用されてもよい。このプローブ部２２Ｊは、例えば、図１０で示された第５実施形態に係るプローブ部２２Ｆを基本構成として、増幅回路２２ａＦの代わりに、増幅回路２２ａＪを有する。この増幅回路２２ａＪは、第５実施形態に係る増幅回路２２ａＦを基本構成として、第１トランジスタＴｒ１および第２トランジスタＴｒ２が、それぞれＭＯＳトランジスタからバイポーラトランジスタに置換されたものである。ここでは、第１トランジスタＴｒ１および第２トランジスタＴｒ２には、例えば、それぞれエミッタ接地の状態にある第２導電型のトランジスタとしてのＮＰＮ型のトランジスタが適用される。この場合には、第１トランジスタＴｒ１は、エミッタ電極の役割を有する第３電極としての３Ａ電極Ｅ３ａと、ベース電極の役割を有する第４電極としての３Ｂ電極Ｅ３ｂと、コレクタ電極の役割を有する第５電極としての３Ｃ電極Ｅ３ｃと、を含む。そして、３Ａ電極Ｅ３ａは、第１配線Ｗ１ｆに電気的に接続している状態にある。３Ｂ電極Ｅ３ｂは、第２振動子Ｕｔ２の第２電極としての２Ｂ電極Ｅ２ｂに電気的に接続している状態にある。３Ｃ電極Ｅ３ｃは、３Ｂ電極Ｅ３ｂに対して抵抗素子Ｅｒ０を介して電気的に接続していることでダイオード接続を形成している状態にある。第２トランジスタＴｒ２は、第６電極としての４Ａ電極Ｅ４ａと、ベース電極の役割を有する第７電極としての４Ｂ電極Ｅ４ｂと、第８電極としての４Ｃ電極Ｅ４ｃと、を含む。ここで、４Ａ電極Ｅ４ａは、例えば、エミッタ電極としての役割を果たし得る。４Ｃ電極Ｅ４ｃは、例えば、コレクタ電極としての役割を果たし得る。そして、４Ａ電極Ｅ４ａは、第１配線Ｗ１ｆに電気的に接続している状態にある。４Ｂ電極Ｅ４ｂは、第１トランジスタＴｒ１の３Ｃ電極Ｅ３ｃに電気的に接続している状態にある。
【０１０７】
＜２−６．その他＞
上記各実施形態に係る超音波検出装置１００は、例えば、配管内もしくは狭い空間において、周囲に位置している物体の断層画像を見るような、血管内部の断層画像を見る用途以外に適用されてもよい。この場合には、超音波検出装置１００は、例えば、細長いセンサ部２１と、送受信部４ｐと、を有していればよい。
【０１０８】
上記各実施形態および各種変形例をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。
【符号の説明】
【０１０９】
２２，２２Ａ，２２Ｃ，２２Ｄ，２２Ｅ，２２Ｆ，２２Ｇ，２２Ｈ，２２Ｉ，２２Ｊ  プローブ部
２２ａ，２２ａＡ，２２ａＣ，２２ａＤ，２２ａＥ，２２ａＦ，２２ａＧ，２２ａＨ，２２ａＩ，２２ａＪ  増幅回路
４ｐ  送受信部
１００  超音波検出装置
Ｄｄ１  双方向ダイオード
Ｅ２ａ  ２Ａ電極
Ｅ２ｂ  ２Ｂ電極
Ｅ３ａ  ３Ａ電極
Ｅ３ｂ  ３Ｂ電極
Ｅ３ｃ  ３Ｃ電極
Ｅ３ｄ  ３Ｄ電極
Ｅ４ａ  ４Ａ電極
Ｅ４ｂ  ４Ｂ電極
Ｅ４ｃ  ４Ｃ電極
Ｅ４ｄ  ４Ｄ電極
Ｅ５ａ  ５Ａ電極
Ｅ５ｂ  ５Ｂ電極
Ｅｃ１  第１容量素子
Ｅｒ０  抵抗素子
Ｅｒ１  第１抵抗素子
Ｅｒ２  第２抵抗素子
Ｔｒ１  第１トランジスタ
Ｔｒ２  第２トランジスタ
Ｕｔ１  第１振動子
Ｕｔ２  第２振動子
Ｖｏ  基準電位
Ｗ１ｆ  第１配線
Ｗ１ｓ  第２配線
ｉ４  信号電流
ｓ１  電圧信号
【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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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