JP4776344B2 - Ultrasonic probe, ultrasonic imaging device - Google Patents

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Description

本発明は、被検体の診断画像として超音波像を撮像する超音波撮像装置に関する。詳細には、容量型マイクロマシン超音波振動子を有する超音波探触子を備える超音波撮像装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic imaging apparatus which takes an image of the ultrasonic image as a diagnostic image of the subject. In particular, to ultrasonic imaging device or the like including an ultrasound probe having a capacitive micromachined ultrasonic transducer.

従来、超音波診断装置における超音波の送信及び受信を担う超音波振動子として、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)に代表される圧電セラミクスや、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)等の圧電素子が用いられる。一般的にこれらの振動子は、超音波探触子内で数百素子以上に微細分離されたアレイ形態で利用され、各分離素子には、各々電気配線が接続されて数百近くの信号チャンネル構造が実現される。
また、超音波撮像装置のアナログ信号処理部とデジタル信号処理部の間で電気信号→光信号→電気信号の信号変換を行い、MRI(Magnetic Resonance Imaging)による撮像中に漏洩電磁波がMRI測定系内に入ることを防止する超音波撮像装置が提案されている(例えば、[特許文献1]参照。)。
Conventionally, as an ultrasonic transducer for transmitting and receiving ultrasonic waves in an ultrasonic diagnostic apparatus, piezoelectric ceramics represented by PZT (lead zirconate titanate) and piezoelectric elements such as PVDF (polyvinylidene fluoride) are used. . Generally, these transducers are used in the form of an array that is finely separated into hundreds of elements in an ultrasonic probe. Each separation element is connected to an electric wiring and has several hundred signal channels. A structure is realized.
In addition, an electrical signal → optical signal → electric signal conversion is performed between the analog signal processing unit and the digital signal processing unit of the ultrasonic imaging apparatus, and leakage electromagnetic waves are captured in the MRI measurement system during imaging by MRI (Magnetic Resonance Imaging). There has been proposed an ultrasonic imaging apparatus that prevents entry (see, for example, [Patent Document 1]).

また、圧電振動子以外を用いた超音波探触子として、半導体成膜技術を用いて製作される容量型マイクロマシン超音波振動子(cMUT:Capacitive Micro−machined Ultrasound Transducer)がある(例えば、[非特許文献1]参照。)。
cMUTはフォトリソグラフィー微細加工といった半導体成膜プロセスを用いているために、厚さ数十〜数百μmの薄い小型のチップ上に数μm〜数十μmのサイズで製作される。さらに、同一チップ上にトランジスタ等の様々な電気回路を含むデバイスを混載することが可能である。また、cMUTは圧電振動子では実現困難な広帯域な音響特性を有しており、小型であるだけでなく、広帯域超音波探触子用トランスデューサとして用いることができる(例えば、[非特許文献2]参照。)。
In addition, as an ultrasonic probe using a device other than a piezoelectric transducer, there is a capacitive micro-machined ultrasonic transducer (cMUT) manufactured using a semiconductor film forming technique (for example, [Non- (See Patent Document 1].)
Since the cMUT uses a semiconductor film forming process such as photolithography microfabrication, the cMUT is manufactured with a size of several μm to several tens of μm on a small thin chip having a thickness of several tens to several hundreds of μm. Furthermore, it is possible to mount devices including various electric circuits such as transistors on the same chip. The cMUT has a wide-band acoustic characteristic that is difficult to realize with a piezoelectric vibrator, and is not only small, but can also be used as a transducer for a broadband ultrasonic probe (for example, [Non-Patent Document 2]). reference.).

特開2004−242886号公報JP 2004-242886 A Butas T. Khuri-Yakub et al, “SurfaceMicro-machined Capacitive Ultrasound Transducers” IEEE Transactions onUltrasonics, Ferroelectrics, and Frequency control, Vol. 45, No. 3, May 1998.Butas T. Khuri-Yakub et al, “SurfaceMicro-machined Capacitive Ultrasound Transducers” IEEE Transactions onUltrasonics, Ferroelectrics, and Frequency control, Vol. 45, No. 3, May 1998. Omer Oralkan et al, “CapacitiveMicromachined Ultrasonic Transducers: Next-Generation Arrays for AcousticImaging?” IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequencycontrol, Vol. 49, No. 11, Nov. 2002.Omer Oralkan et al, “CapacitiveMicromachined Ultrasonic Transducers: Next-Generation Arrays for AcousticImaging?” IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequencycontrol, Vol. 49, No. 11, Nov. 2002.

しかしながら、従来の圧電振動子を用いた超音波撮像装置では、圧電振動子各チャンネルと装置本体との間はアナログ電気通信によって信号送受が行われる。従って、圧電振動子アレイを用いた超音波探触子を取り回す際、数百本以上の同軸メタル線を含むケーブルを同時に引き回す必要がある。多芯の同軸メタルケーブルは、重量及び体積が大きく引き回す際のフレキシビリティが低く、操作性や作業効率が低下したり労力的負担が増大するという問題点がある。   However, in an ultrasonic imaging apparatus using a conventional piezoelectric vibrator, signal transmission / reception is performed between each channel of the piezoelectric vibrator and the apparatus body by analog electric communication. Therefore, when an ultrasonic probe using a piezoelectric transducer array is routed, it is necessary to simultaneously route cables including several hundreds of coaxial metal wires. A multi-core coaxial metal cable has a problem in that it has a low weight and a large flexibility when routed, and the operability and work efficiency are reduced and the labor load is increased.

従来の超音波撮像装置において、圧電振動子各チャンネルと装置本体との間はアナログ電気通信によって信号送受が行われる。そのため、超音波探触子と装置本体との間を接続する電気配線ケーブルは200チャンネル近くの電気配線を要する。また、受信したエコー信号は一般に非常に低レベルなので、メタル線は単純な撚り線ではなく、各々がそれ自身の信号線及び導電シールド(conductive shield)を備える同軸線となる。そのため、超音波探触子と装置との間は200芯以上の同軸メタル線から構成され構造的かつ重量的にも大きな多芯同軸メタルケーブルにより接続される。   In a conventional ultrasonic imaging apparatus, signals are transmitted and received between each channel of the piezoelectric vibrator and the apparatus main body by analog electric communication. For this reason, an electrical wiring cable that connects between the ultrasonic probe and the apparatus main body requires electrical wiring of nearly 200 channels. Also, since the received echo signal is generally very low, the metal lines are not simple strands, but are coaxial lines each with its own signal line and conductive shield. Therefore, the ultrasonic probe and the apparatus are connected by a multi-core coaxial metal cable which is composed of coaxial metal wires having 200 cores or more and is large in structure and weight.

また、従来の電線による印加パルス伝送もしくはバイアス電圧及び半導体回路電源の供給における漏洩電流に関しては、絶縁性能を追求すればケーブルが太く硬くなり操作性が低下する。また、電磁的両立性や不要輻射の低減に関しては、パルスを電線で送り、また同一経路で微弱な受信信号を受け取るので、性能を追求すると規模が大きくなる。また、外来ノイズが画面に混入する事は避けられない場合が多く、規格遵守のため感度を犠牲にすることも必要である。さらに、不要輻射を基準内に収めるために電圧を下げる等の対策が必要であり性能低下を招くこともある。   In addition, with regard to leakage current in applied pulse transmission or bias voltage and semiconductor circuit power supply by a conventional electric wire, if the insulation performance is pursued, the cable becomes thicker and harder and operability is lowered. In addition, regarding electromagnetic compatibility and reduction of unnecessary radiation, a pulse is transmitted by an electric wire and a weak reception signal is received through the same path. In addition, it is often unavoidable that external noise is mixed into the screen, and it is also necessary to sacrifice sensitivity in order to comply with the standard. Furthermore, in order to keep unwanted radiation within the standard, measures such as lowering the voltage are necessary, which may lead to performance degradation.

以上のように、圧電振動子アレイを用いた超音波探触子では、超音波探触子と装置本体との間の接続ケーブルの高フレキシビリティ化と超音波探触子自体の小型軽量化はトレードオフの関係にある。   As described above, in the ultrasonic probe using the piezoelectric transducer array, the high flexibility of the connection cable between the ultrasonic probe and the apparatus main body and the reduction in size and weight of the ultrasonic probe itself are not achieved. There is a trade-off relationship.

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、超音波探触子と装置本体との間における接続ケーブルのフレキシビリティを向上させ、操作性及び作業効率を向上させることを可能とする超音波撮像装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and can improve the flexibility of the connection cable between the ultrasonic probe and the apparatus main body, and can improve the operability and work efficiency. An object of the present invention is to provide an ultrasonic imaging apparatus.

前述した目的を達成するために第1の発明は、cMUTを用いて被検体との間で超音波の送受を行う超音波撮像装置用の超音波探触子であって、前記超音波探触子の本体部に対して着脱可能な着脱部を具備し、前記着脱部には、光信号を電気信号に変換する光電気信号変換素子または前記電気信号を光信号に変換する電気光信号変換素子の少なくともいずれかと、前記cMUTと、バイアス電圧供給部と、が設けられ、前記着脱部と前記超音波撮像装置の本体部との間を接続する第1の光ファイバケーブルを用いて前記超音波に関する信号の送受を行い、前記着脱部は、前記バイアス電圧供給部として、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電気エネルギー変換素子を具備し、前記着脱部と前記超音波撮像装置の本体部との間を接続し、前記第1の光ファイバケーブルと異なる第2の光ファイバケーブルを介して入力された光エネルギーを前記光電気エネルギー変換素子により電気エネルギーに変換して前記cMUTに対しバイアス電圧を供給することを特徴とする超音波探触子である。
第2の発明は、cMUTを用いて被検体との間で超音波の送受を行う超音波撮像装置用の超音波探触子であって、前記超音波探触子の本体部に対して着脱可能な着脱部を具備し、前記着脱部には、光信号を電気信号に変換する光電気信号変換素子または前記電気信号を光信号に変換する電気光信号変換素子の少なくともいずれかと、前記cMUTと、バイアス電圧供給部と、が設けられ、前記着脱部と前記超音波撮像装置の本体部との間を接続する第1の光ファイバケーブルを用いて前記超音波に関する信号の送受を行い、前記着脱部は、前記バイアス電圧供給部として、充電池及びバイアス制御回路を具備し、前記充電池から前記バイアス制御回路を介して前記cMUTに対しバイアス電圧を供給することを特徴とする超音波探触子である。
In order to achieve the above-described object, the first invention is an ultrasonic probe for an ultrasonic imaging apparatus that transmits and receives ultrasonic waves to and from a subject using a cMUT , the ultrasonic probe . A detachable part that can be attached to and detached from the main body part of the child, and the detachable part includes a photoelectric signal conversion element that converts an optical signal into an electrical signal, or an electrical / optical signal conversion element that converts the electrical signal into an optical signal , The cMUT, and a bias voltage supply unit are provided, and the ultrasonic wave is related to the ultrasonic wave using a first optical fiber cable that connects the detachable unit and the main body of the ultrasonic imaging apparatus. There line transmission and reception of signals, the detachable unit, as the bias voltage supply unit, comprising a photoelectric energy converting element which converts light energy into electrical energy, wherein said detachable portion of the main body portion of the ultrasonic imaging apparatus Connect between The optical energy input through a second optical fiber cable different from the first optical fiber cable is converted into electrical energy by the photoelectric energy conversion element, and a bias voltage is supplied to the cMUT. This is an ultrasonic probe.
A second invention is an ultrasonic probe for an ultrasonic imaging apparatus that transmits and receives ultrasonic waves to and from a subject using a cMUT, and is attached to and detached from a main body of the ultrasonic probe. An attachable / detachable part, wherein the attachable / detachable part includes at least one of an optical / electrical signal conversion element that converts an optical signal into an electric signal, an electric / optical signal conversion element that converts the electric signal into an optical signal, and the cMUT, A bias voltage supply unit, and transmits and receives signals related to the ultrasonic wave using a first optical fiber cable that connects between the detachable unit and the main body of the ultrasonic imaging apparatus, and the detachable unit The ultrasonic probe has a rechargeable battery and a bias control circuit as the bias voltage supply unit, and supplies a bias voltage from the rechargeable battery to the cMUT via the bias control circuit. Is

超音波振動子としては容量型マイクロマシン超音波振動子(cMUT)を用いることが望ましい。光電気信号変換素子はフォトダイオード等である。電気光信号変換素子は面発光レーザ等である。超音波探触子には光通信モジュールや超音波振動子を含むデバイス混載チップが設けられる。
超音波撮像装置の本体と超音波探触子とを接続する接続ケーブルに関しては、メタル線に代えて光ファイバが用いられる。光ファイバを有するケーブルを介して、超音波撮像装置の本体と超音波探触子との間で信号やエネルギーの送受が行われる。
これにより、超音波探触子自体の重量や体積を増加させることなく、超音波探触子と装置本体との間における接続ケーブルのフレキシビリティを向上させ、操作性及び作業効率を向上させることができる。
As the ultrasonic transducer, it is desirable to use a capacitive micromachine ultrasonic transducer (cMUT). The photoelectric signal conversion element is a photodiode or the like. The electro-optical signal conversion element is a surface emitting laser or the like. The ultrasonic probe is provided with a device mixed chip including an optical communication module and an ultrasonic transducer.
An optical fiber is used in place of the metal wire for the connection cable that connects the main body of the ultrasonic imaging apparatus and the ultrasonic probe. Signals and energy are transmitted and received between the main body of the ultrasonic imaging apparatus and the ultrasonic probe via a cable having an optical fiber.
Thereby, without increasing the weight and volume of the ultrasonic probe itself, the flexibility of the connection cable between the ultrasonic probe and the apparatus main body can be improved, and the operability and work efficiency can be improved. it can.

第1の発明又は第2の発明により、被検体と接触する部分をディスポーザブルあるいは取替式にすることができる。超音波診断時に多くの被検体に対して同一の超音波放射面を使い回す必要がないので衛生面の向上を図ることができる。
また、超音波撮像装置の本体と超音波探触子との間は光ファイバのみの接続ケーブルで接続される。同軸メタル線を有する接続ケーブルと比較して、軽量かつ高フレキシビリティを有する接続ケーブルを用いることができ、超音波診断作業性の大幅な向上を図ることができる。メタル線を用いないので、電磁放射ノイズの問題も解消することができる。
According to the first invention or the second invention , the portion in contact with the subject can be made disposable or replaceable. Since it is not necessary to use the same ultrasonic radiation surface for many subjects at the time of ultrasonic diagnosis, it is possible to improve hygiene.
Further, the main body of the ultrasonic imaging apparatus and the ultrasonic probe are connected by a connection cable including only an optical fiber. Compared with a connection cable having a coaxial metal wire, a connection cable having a light weight and high flexibility can be used, and the ultrasonic diagnostic workability can be greatly improved. Since no metal wire is used, the problem of electromagnetic radiation noise can be solved.

また、光の位相を変化させる光変調器を具備し、前記光変調器による変調光を前記第1の光ファイバケーブルによって伝送することが望ましい。これにより、光外部変調方式により高速変調が可能であり、通信速度及び伝送量を向上させることができる。
また、前記着脱部には、前記cMUTが設けられたチップと、前記チップをマウントした基板とが設けられ、前記チップと前記基板との間、あるいは前記基板の背面に超音波吸収層が設けられることが望ましい。これにより、チップから基板側への超音波放射を防ぐことが可能となる。
It is preferable that an optical modulator for changing the phase of the light is provided, and the modulated light from the optical modulator is transmitted by the first optical fiber cable . Thereby, high-speed modulation is possible by the optical external modulation method, and the communication speed and the transmission amount can be improved.
The detachable portion includes a chip on which the cMUT is provided and a substrate on which the chip is mounted, and an ultrasonic absorption layer is provided between the chip and the substrate or on the back surface of the substrate. It is desirable. This makes it possible to prevent ultrasonic radiation from the chip to the substrate side.

第3の発明は、cMUTを用いて被検体との間で超音波の送受を行う超音波探触子と、当該超音波探触子に駆動信号を供給する送信手段と、前記超音波探触子から出力される受信信号を処理する受信手段と、当該受信手段から出力される信号に基づき超音波像を再構成する画像処理手段と、前記超音波像が表示される表示手段を備える超音波撮像装置であって、前記超音波探触子は、前記超音波探触子の本体部に対して着脱可能な着脱部を具備し、前記着脱部には、光信号を電気信号に変換する光電気信号変換素子または前記電気信号を光信号に変換する電気光信号変換素子の少なくともいずれかと、前記cMUTと、バイアス電圧供給部と、が設けられ、前記着脱部と前記超音波撮像装置の本体部との間を接続する第1の光ファイバケーブルを用いて前記超音波に関する信号の送受を行い、前記着脱部は、前記バイアス電圧供給部として、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電気エネルギー変換素子を具備し、前記着脱部と前記超音波撮像装置の本体部との間を接続し、前記第1の光ファイバケーブルと異なる第2の光ファイバケーブルを介して入力された光エネルギーを前記光電気エネルギー変換素子により電気エネルギーに変換して前記cMUTに対しバイアス電圧を供給することを特徴とする超音波撮像装置である。
第4の発明は、cMUTを用いて被検体との間で超音波の送受を行う超音波探触子と、当該超音波探触子に駆動信号を供給する送信手段と、前記超音波探触子から出力される受信信号を処理する受信手段と、当該受信手段から出力される信号に基づき超音波像を再構成する画像処理手段と、前記超音波像が表示される表示手段を備える超音波撮像装置であって、前記超音波探触子は、前記超音波探触子の本体部に対して着脱可能な着脱部を具備し、前記着脱部には、光信号を電気信号に変換する光電気信号変換素子または前記電気信号を光信号に変換する電気光信号変換素子の少なくともいずれかと、前記cMUTと、バイアス電圧供給部と、が設けられ、前記着脱部と前記超音波撮像装置の本体部との間を接続する第1の光ファイバケーブルを用いて前記超音波に関する信号の送受を行い、前記着脱部は、前記バイアス電圧供給部として、充電池及びバイアス制御回路を具備し、前記充電池から前記バイアス制御回路を介して前記cMUTに対しバイアス電圧を供給することを特徴とする超音波撮像装置である。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves to and from a subject using a cMUT , a transmission unit that supplies a drive signal to the ultrasonic probe, and the ultrasonic probe Ultrasound including receiving means for processing a reception signal output from the child, image processing means for reconstructing an ultrasonic image based on the signal output from the receiving means, and display means for displaying the ultrasonic image In the imaging apparatus, the ultrasonic probe includes an attachment / detachment portion that is attachable / detachable to / from a main body portion of the ultrasonic probe, and the attachment / detachment portion includes light that converts an optical signal into an electrical signal. At least one of an electrical signal conversion element or an electrical / optical signal conversion element that converts the electrical signal into an optical signal , the cMUT, and a bias voltage supply unit are provided, and the attachment / detachment unit and the main body of the ultrasonic imaging apparatus First optical fiber cable connecting between There line transmission and reception of signals relating to the ultrasonic using Le, the detachable unit, as the bias voltage supply unit, comprising a photoelectric energy converting element which converts light energy into electrical energy, wherein said detachable portion exceeds A light energy input through a second optical fiber cable different from the first optical fiber cable is converted into electric energy by the photoelectric energy conversion element. An ultrasound imaging apparatus, wherein a bias voltage is supplied to the cMUT .
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves to and from a subject using a cMUT, a transmission unit that supplies a driving signal to the ultrasonic probe, and the ultrasonic probe Ultrasound including receiving means for processing a reception signal output from the child, image processing means for reconstructing an ultrasonic image based on the signal output from the receiving means, and display means for displaying the ultrasonic image In the imaging apparatus, the ultrasonic probe includes an attachment / detachment portion that is attachable / detachable to / from a main body portion of the ultrasonic probe, and the attachment / detachment portion includes light that converts an optical signal into an electrical signal. At least one of an electrical signal conversion element or an electrical / optical signal conversion element that converts the electrical signal into an optical signal, the cMUT, and a bias voltage supply unit are provided, and the attachment / detachment unit and the main body of the ultrasonic imaging apparatus First optical fiber cable connecting between The transmission / reception unit includes a rechargeable battery and a bias control circuit as the bias voltage supply unit, and the rechargeable battery is connected to the cMUT via the bias control circuit. An ultrasonic imaging apparatus that supplies a bias voltage.

第2の発明は、第1の発明の超音波探触子を備える超音波撮像装置に関する発明である。   2nd invention is invention regarding an ultrasonic imaging apparatus provided with the ultrasonic probe of 1st invention.

本発明によれば、超音波探触子と装置本体との間における接続ケーブルのフレキシビリティを向上させ、操作性及び作業効率を向上させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the flexibility of the connection cable between an ultrasonic probe and an apparatus main body can be improved, and operativity and work efficiency can be improved.

以下添付図面を参照しながら、本発明に係る超音波撮像装置の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、以下の説明及び添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。   Hereinafter, preferred embodiments of an ultrasonic imaging apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description and the accompanying drawings, the same reference numerals are given to components having substantially the same functional configuration, and redundant description will be omitted.

(1.第1の実施の形態)
最初に、図1〜図5を参照しながら、本発明の第1の実施の形態に係る超音波撮像装置100について説明する。
(1. First embodiment)
First, the ultrasonic imaging apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は、超音波撮像装置100の概略構成図である。
超音波撮像装置100は、装置本体1と超音波探触子3とが接続ケーブル5により接続されて構成される。
超音波撮像装置100は、超音波探触子3により被検体27に対して超音波を送受信し、装置本体1において画像処理を行い、表示部29に被検体の撮像画像を出力する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an ultrasonic imaging apparatus 100.
The ultrasonic imaging apparatus 100 is configured by connecting an apparatus main body 1 and an ultrasonic probe 3 with a connection cable 5.
The ultrasonic imaging apparatus 100 transmits / receives ultrasonic waves to / from the subject 27 by the ultrasonic probe 3, performs image processing in the apparatus main body 1, and outputs a captured image of the subject to the display unit 29.

装置本体1は、制御部11、送波整相回路12、E/O素子13、受波整相回路23、O/E素子22を備える。装置本体1は、イメージプロセッサを備える画像処理部28を介してディスプレイ等の表示部29に接続される。
接続ケーブル5は、光ファイバ−メタル複合ケーブルであり、メタル線25及び光ファイバ14及び光ファイバ21を含む。
The apparatus main body 1 includes a control unit 11, a transmission phasing circuit 12, an E / O element 13, a receiving phasing circuit 23, and an O / E element 22. The apparatus main body 1 is connected to a display unit 29 such as a display via an image processing unit 28 including an image processor.
The connection cable 5 is an optical fiber-metal composite cable, and includes a metal wire 25, an optical fiber 14, and an optical fiber 21.

超音波探触子3は、O/E素子15、D/Aコンバータ16、送受切替スイッチ17、増幅器18、A/Dコンバータ19、E/O素子20、cMUT26(容量型マイクロマシン超音波振動子)を備える。
O/E素子15及びO/E素子22は、光信号を電気信号に変換する素子であり、例えば、フォトダイオードである。
E/O素子13及びE/O素子20は、電気信号を光信号に変換する素子であり、例えば、面発光レーザである。
尚、同一の混載チップ7上に、D/Aコンバータ16、送受切替スイッチ17、増幅器18、A/Dコンバータ19、cMUT26が設けられる。
The ultrasonic probe 3 includes an O / E element 15, a D / A converter 16, a transmission / reception selector switch 17, an amplifier 18, an A / D converter 19, an E / O element 20, and a cMUT 26 (capacitive micromachine ultrasonic transducer). Is provided.
The O / E element 15 and the O / E element 22 are elements that convert optical signals into electrical signals, and are, for example, photodiodes.
The E / O element 13 and the E / O element 20 are elements that convert electrical signals into optical signals, and are, for example, surface emitting lasers.
A D / A converter 16, a transmission / reception selector switch 17, an amplifier 18, an A / D converter 19, and a cMUT 26 are provided on the same mixed chip 7.

送受電気パルス信号は、装置本体1あるいは超音波探触子3でデジタル信号化された後に光信号に変換され、接続ケーブル5の光ファイバ14及び光ファイバ21を媒体として装置本体1と超音波探触子3との間を伝送される。
cMUT26やO/E素子15やE/O素子20等のデバイスを駆動させるためのバイアス電圧等は、接続ケーブル5のメタル線25を通じて印加される。
The transmission / reception electrical pulse signal is converted into an optical signal after being converted into a digital signal by the apparatus main body 1 or the ultrasonic probe 3, and the apparatus main body 1 and the ultrasonic probe are transmitted using the optical fiber 14 and the optical fiber 21 of the connection cable 5 as media. It is transmitted between the touch 3.
A bias voltage or the like for driving devices such as the cMUT 26, the O / E element 15, and the E / O element 20 is applied through the metal wire 25 of the connection cable 5.

装置本体1の制御部11は、デジタル電気信号を送波整相回路12に送る。送波整相回路12は、デジタル電気信号に対してビーム形成処理を行って送波デジタル電気信号をE/O素子13に送る。E/O素子13は、送波デジタル電気信号を送波デジタル光信号に変換して光ファイバ14に伝送する。送波デジタル光信号は、光ファイバ14を介して超音波探触子3に伝送される。   The control unit 11 of the apparatus main body 1 sends a digital electric signal to the wave transmission phasing circuit 12. The transmission wave phasing circuit 12 performs beam forming processing on the digital electric signal and sends the transmission digital electric signal to the E / O element 13. The E / O element 13 converts the transmitted digital electrical signal into a transmitted digital optical signal and transmits it to the optical fiber 14. The transmitted digital optical signal is transmitted to the ultrasonic probe 3 through the optical fiber 14.

超音波探触子3のO/E素子16は、送波デジタル光信号を送波デジタル電気信号に変換する。D/Aコンバータ16は、送波デジタル電気信号をアナログ化する。送波アナログ電気信号は、送受切替スイッチ17によって指定されるタイミングでcMUT26に印加され超音波パルスとして被検体27に照射される。
被検体27より反射された超音波エコー信号は、cMUT26により検出されて受波アナログ電気信号に変換される。増幅器18は、受波アナログ電気信号を増幅処理する。A/Dコンバータ19は、受波アナログ電気信号をデジタル化し、E/O素子20に印加する。
超音波探触子3のE/O素子20は、受波デジタル電気信号を受波デジタル光信号に変換する。受波デジタル光信号は、光ファイバ21を介して装置本体1に伝送される。
尚、D/Aコンバータ16〜A/Dコンバータ19までの処理は、混載チップ7上で全て処理することができる。
The O / E element 16 of the ultrasonic probe 3 converts the transmitted digital optical signal into a transmitted digital electric signal. The D / A converter 16 converts the transmitted digital electrical signal into analog form. The transmitted analog electrical signal is applied to the cMUT 26 at a timing designated by the transmission / reception changeover switch 17 and is irradiated to the subject 27 as an ultrasonic pulse.
The ultrasonic echo signal reflected from the subject 27 is detected by the cMUT 26 and converted into a received analog electrical signal. The amplifier 18 amplifies the received analog electrical signal. The A / D converter 19 digitizes the received analog electrical signal and applies it to the E / O element 20.
The E / O element 20 of the ultrasonic probe 3 converts the received digital electrical signal into a received digital optical signal. The received digital optical signal is transmitted to the apparatus main body 1 through the optical fiber 21.
The processes from the D / A converter 16 to the A / D converter 19 can all be performed on the mixed chip 7.

装置本体1のO/E素子22は、受波デジタル光信号を受波デジタル電気信号に変換する。受波整相回路23は、受波デジタル電気信号に対してビーム形成処理を行う。画像処理部28は、受波整相回路23から送られたデジタル電気信号に対して加算処理及び検波処理等を行って表示部29に超音波診断画像を表示させる。   The O / E element 22 of the apparatus main body 1 converts the received digital optical signal into a received digital electric signal. The received wave phasing circuit 23 performs beam forming processing on the received digital electric signal. The image processing unit 28 performs addition processing, detection processing, and the like on the digital electrical signal sent from the wave receiving phasing circuit 23 to display an ultrasound diagnostic image on the display unit 29.

図2は、cMUT26の構造図である。
図3は、cMUT26の配置を示す図である。
FIG. 2 is a structural diagram of the cMUT 26.
FIG. 3 is a diagram showing the arrangement of the cMUT 26.

cMUT26は、シリコン(Si)等の基板45、基板45の表面に形成される可撓性の薄膜43、薄膜43の周囲を支持する窒化珪素(Si)等の絶縁材料42、基板45〜薄膜43間に形成される真空ギャップ層44、下部電極46、上部電極41により構成される。 The cMUT 26 includes a substrate 45 such as silicon (Si), a flexible thin film 43 formed on the surface of the substrate 45, an insulating material 42 such as silicon nitride (Si 3 N 4 ) that supports the periphery of the thin film 43, and a substrate 45. ~ A vacuum gap layer 44 formed between the thin films 43, a lower electrode 46, and an upper electrode 41.

cMUT26は、それを駆動する駆動信号に重畳して印加されるバイアス電圧の大きさに応じて超音波送受信感度が変化する振動子である。cMUT26により超音波を送受するとき、そのcMUT26に所定のバイアスを印加して振動子の電気機械結合係数を変化させることにより、cMUT26の送受信感度を所定の値に合わせている。
上部電極41と下部電極46との間に適切な電圧信号を印加すると、cMUT26は、容量型超音波トランスデューサセルとして機能する。超音波エコー信号を薄膜43の運動エネルギー変化として捕捉しこれに伴う電流値変化を検知することによって受信電気信号が得られる。
図3に示すように、cMUT26は、複数(例えば、数十個)配置された状態で用いられる。
The cMUT 26 is a transducer whose ultrasonic transmission / reception sensitivity changes according to the magnitude of a bias voltage applied in a superimposed manner on a drive signal for driving the cMUT 26. When transmitting / receiving ultrasonic waves by the cMUT 26, the transmission / reception sensitivity of the cMUT 26 is adjusted to a predetermined value by applying a predetermined bias to the cMUT 26 to change the electromechanical coupling coefficient of the vibrator.
When an appropriate voltage signal is applied between the upper electrode 41 and the lower electrode 46, the cMUT 26 functions as a capacitive ultrasonic transducer cell. A received electrical signal is obtained by capturing an ultrasonic echo signal as a change in kinetic energy of the thin film 43 and detecting a change in current value associated therewith.
As shown in FIG. 3, a plurality of (for example, several tens) cMUTs 26 are used.

図4は、超音波探触子3の概略構成図である。
図5は、超音波探触子3の概略斜視図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the ultrasonic probe 3.
FIG. 5 is a schematic perspective view of the ultrasonic probe 3.

混載チップ7は、プリント基板33上にマウントされる。混載チップ7からプリント基板33側への超音波放射を防ぐために、超音波吸収層(バッキング層)を混載チップ7とプリント基板33との間あるいはプリント基板33背面へ接着することが望ましい。
ワイヤ34は、混載チップ7とプリント基板33との間に設けられる電気配線である。
超音波放射面の裏側に設けられるプリント基板33には、O/E素子15としてPIN(p−intrinsic−n)フォトダイオード31、E/O素子20として半導体レーザの一種である面発光レーザ32(VCSEL:Vertical Surface Emitting Laser)、電気配線用コネクタ35が取り付けられる。
The mixed chip 7 is mounted on the printed board 33. In order to prevent ultrasonic radiation from the mixed chip 7 to the printed circuit board 33 side, it is desirable to adhere an ultrasonic absorption layer (backing layer) between the mixed chip 7 and the printed circuit board 33 or to the back surface of the printed circuit board 33.
The wire 34 is an electrical wiring provided between the mixed chip 7 and the printed board 33.
A printed circuit board 33 provided on the back side of the ultrasonic radiation surface has a PIN (p-intrinsic-n) photodiode 31 as the O / E element 15 and a surface emitting laser 32 (a type of semiconductor laser as the E / O element 20). A VCSEL (Vertical Surface Emitting Laser) and electrical wiring connector 35 are attached.

PINフォトダイオード31、面発光レーザ32、電気配線用コネクタ35は、それぞれ、接続ケーブル5の光ファイバ14、光ファイバ21、メタル線25に接続される。接続ケーブル5は、装置本体1に接続される。
装置本体1との接続端子は、光ファイバ及びメタル線の両接続コネクタとなる。光ファイバ接続に関しては、例えば、光ファイバ多芯一括接続コネクタであるMTコネクタ等を用いることができる。また、メタル線接続に関しては、例えば、コネクタ嵌合ピン等を利用することで容易に装置間と接続することができる。
The PIN photodiode 31, the surface emitting laser 32, and the electrical wiring connector 35 are connected to the optical fiber 14, the optical fiber 21, and the metal wire 25 of the connection cable 5, respectively. The connection cable 5 is connected to the apparatus main body 1.
The connection terminal with the apparatus main body 1 is an optical fiber and metal wire connection connector. For optical fiber connection, for example, an MT connector that is an optical fiber multi-core collective connector can be used. Moreover, regarding metal wire connection, it is possible to easily connect between devices by using, for example, a connector fitting pin.

このように、第1の実施の形態の超音波撮像装置100では、装置本体1と超音波探触子3とを接続する接続ケーブルにはメタル線に代えて光ファイバが用いられ、超音波探触子3に光通信モジュールやcMUTを含むデバイス混載チップが設けられる。
従って、超音波探触子の小型化、ケーブルの低クロストーク化、ケーブルのフレキシビリティの向上、大容量通信、筐体内の光インターコネクション化を実現することができる。
すなわち、超音波探触子自体の重量や体積を増加させることなく、超音波探触子と装置本体との間における接続ケーブルのフレキシビリティを向上させ、操作性及び作業効率を向上させることができる。
As described above, in the ultrasonic imaging apparatus 100 according to the first embodiment, an optical fiber is used in place of the metal wire for the connection cable connecting the apparatus main body 1 and the ultrasonic probe 3, and the ultrasonic probe is used. A device mixed chip including an optical communication module and a cMUT is provided on the contact 3.
Therefore, it is possible to realize miniaturization of the ultrasonic probe, low crosstalk of the cable, improvement of cable flexibility, large-capacity communication, and optical interconnection in the housing.
That is, without increasing the weight or volume of the ultrasonic probe itself, the flexibility of the connection cable between the ultrasonic probe and the apparatus main body can be improved, and the operability and work efficiency can be improved. .

cMUT駆動時に64個のチャンネルにてビームを形成し、サンプリングレート40MHz、A/Dコンバータによる変換レート12bit/ch/clockとした場合、通信媒体の伝送レートとしては30Gbpsが最低必要となる。
現在、短距離用光通信で用いられている、ITU−T(International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector)G.650に代表されるグレーデッドインデックス(GI:Graded Index)型石英系マルチモード光ファイバは波長850nmにおいて、伝送レート10Gbps/kmを満たすものが既に実用化されている。
また、超短距離用光通信用として、敷設距離数十mを想定した、大コア径かつ高フレキシビリティを有するプラスチック光ファイバ(POF:Plastic optical fiber)等も10Gbpsの伝送速度を実現している。
When a beam is formed with 64 channels at the time of cMUT driving, the sampling rate is 40 MHz, and the conversion rate by the A / D converter is 12 bits / ch / clock, the transmission rate of the communication medium needs to be 30 Gbps at the minimum.
ITU-T (International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector) G. currently used in short-distance optical communication. A graded index (GI) graded multi-mode optical fiber represented by 650 has already been put into practical use at a wavelength of 850 nm and satisfying a transmission rate of 10 Gbps / km.
In addition, for optical communication for ultra short distances, a plastic optical fiber (POF: Plastic optical fiber) having a large core diameter and high flexibility assuming a laying distance of several tens of meters has also achieved a transmission speed of 10 Gbps. .

従って、超音波探触子を超音波撮像装置と光ファイバにてデジタル通信を行う場合、理論上最低4芯の光ファイバがあれば超音波信号を伝送可能となる。4芯ファイバテープをMTコネクタにて接続する方法は従来の光通信においては既に実用化されており、非常に低損失の接続が可能である。
また、シングルモード光ファイバ等を用いてシングルモード光通信を行うことで、波長多重化通信を行うことができる。この場合、信号に全て異なる波長の光を用い、超音波探触子内及び超音波撮像装置内に、ファイバブラッググレーティング、カプラ等を具備させる必要があるが、究極的には1本の光ファイバにて信号伝送を行うことができる。
Accordingly, when digital communication is performed between an ultrasonic probe and an ultrasonic imaging device using an optical fiber, an ultrasonic signal can be transmitted theoretically if there is a minimum of four-core optical fibers. A method of connecting a four-core fiber tape with an MT connector has already been put into practical use in conventional optical communication, and a connection with very low loss is possible.
Further, wavelength multiplexed communication can be performed by performing single mode optical communication using a single mode optical fiber or the like. In this case, it is necessary to use light of all different wavelengths for signals, and to provide fiber Bragg gratings, couplers, etc. in the ultrasonic probe and the ultrasonic imaging apparatus, but ultimately one optical fiber. Signal transmission can be performed at

E/O素子及びO/E素子は半導体部品であり共に超小型のデバイスである。
E/O素子としては、半導体レーザが一般的に用いられる。特に、近年光インターコネクション等で利用されつつある面発光レーザは、従来のLD(Laser Diode)等の半導体レーザと比較し、半導体膜積層方向に光を取り出すことができることから、アレイ化が容易であり、また低消費電力、高変換効率、低閾値動作、高速直接変調も可能であるといった特長を有し、電気光混載実装を行う際の電気光変換素子として最も実用性が高い。面発光レーザに用いられる発光材料としては、Ga(ガリウム)、In(インジウム)、Al(アルミニウム)、P(リン)、As(ヒ素)、N(窒素)といった元素を用いた化合物が用いられ、これらの化合物をGaAs(ガリウムヒ素)基板上に多層膜化しすることで面発光レーザは製作される。この多層膜構造は使用波長に応じて選択、最適化される。
The E / O element and the O / E element are both semiconductor components and ultra-small devices.
A semiconductor laser is generally used as the E / O element. In particular, surface emitting lasers that are being used in recent years for optical interconnection and the like can extract light in the direction of the semiconductor film stacking as compared with conventional semiconductor lasers such as LD (Laser Diode), and thus can be easily arrayed. In addition, it has features such as low power consumption, high conversion efficiency, low threshold operation, and high-speed direct modulation, and is most practical as an electro-optical conversion element when performing electro-optical mixed mounting. As a light emitting material used for the surface emitting laser, a compound using an element such as Ga (gallium), In (indium), Al (aluminum), P (phosphorus), As (arsenic), or N (nitrogen) is used. A surface emitting laser is manufactured by forming these compounds into a multilayer film on a GaAs (gallium arsenide) substrate. This multilayer structure is selected and optimized according to the wavelength used.

O/E素子としては、フォトダイオードを用いることができる。フォトダイオードは半導体製膜技術を用いて作製されるデバイスであり、使用波長に対して高感度仕様のものを用いる必要がある。また、フォトダイオードを駆動させるためのバイアス電流はメタル線によって供給される。例えば、面発光レーザを光源として、通信波長850nmの光を用いた場合は、Si(シリコン)を用いたフォトダイオードが用いるのが最適である。一方、さらに波長1μm以上の長波長の光を通信に用いる場合には、Si(シリコン)よりも禁制帯幅の小さな材料が用いられ、Ge(ゲルマニウム)、Ga(ガリウム)、In(インジウム)、As(ヒ素)といった材料からなる化合物によって作製される。本発明における光通信波長は、光源と光検出器の検出感度波長依存性及び光ファイバの伝送レートとの関係で最適なものを選ぶのが好ましい。   A photodiode can be used as the O / E element. A photodiode is a device manufactured using a semiconductor film-forming technique, and it is necessary to use a high-sensitivity specification for the wavelength used. A bias current for driving the photodiode is supplied by a metal line. For example, when a surface emitting laser is used as a light source and light having a communication wavelength of 850 nm is used, it is optimal to use a photodiode using Si (silicon). On the other hand, when light having a wavelength longer than 1 μm is used for communication, a material having a smaller forbidden bandwidth than Si (silicon) is used, and Ge (germanium), Ga (gallium), In (indium), It is made of a compound made of a material such as As (arsenic). The optical communication wavelength in the present invention is preferably selected in accordance with the relationship between the detection sensitivity wavelength dependency of the light source and the photodetector and the transmission rate of the optical fiber.

超音波撮像装置内のシステムとして、受信信号は装置内コンピュータにて高速演算処理されて画像化される。この演算処理量が増えるにしたがい、装置内コンピュータの負荷は高くなり、処理能力が低下してしまう。従って、超音波撮像装置内コンピュータとして、出来るだけ高速演算処理可能な高い処理能力を持つコンピュータを用いるのが望ましい。
現在の銅配線による電気実装をベースとしたコンピュータではクロックの高速化に対して、信号劣化、消費電力増大、電磁干渉等が生じるという問題点がある。例えば、CMOS(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)ベーストランジスタが高速化、集積密度の増大によりマイクロプロセッサのクロック周波数が向上し、20Gbpsのデータ伝送レートが実現可能になったとしても、実際は15Gbps程度の通信速度が限界となってしまう。この問題を解決するため、現在コンピュータ内信号送受を光信号で行う光インターコネクションテクノロジが発達しつつある。光インターコネクションテクノロジは、メタル線によるインターコネクションと比較して、高周波数においても低い伝送損失、低クロストーク、広帯域といった多くの利点を有している。
As a system in the ultrasonic imaging apparatus, the received signal is processed at high speed by an in-apparatus computer and imaged. As the amount of calculation processing increases, the load on the computer in the apparatus increases and the processing capability decreases. Therefore, it is desirable to use a computer with high processing capability capable of high-speed calculation processing as much as possible as the computer in the ultrasonic imaging apparatus.
Computers based on current electrical mounting using copper wiring have problems such as signal degradation, increased power consumption, electromagnetic interference, and the like as clock speed increases. For example, even if a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) base transistor is increased in speed, the clock frequency of the microprocessor is improved by increasing the integration density, and a data transmission rate of 20 Gbps can be realized, the communication speed is actually about 15 Gbps. Becomes the limit. In order to solve this problem, an optical interconnection technology for performing signal transmission / reception within a computer using an optical signal is being developed. Optical interconnection technology has many advantages over metal line interconnection, including low transmission loss, low crosstalk, and wide bandwidth even at high frequencies.

この光インターコネクションテクノロジは、高速演算処理を必要とされる超音波診断装置内コンピュータにも将来的に適用されることが想定される。本発明はこのような装置内コンピュータ光インターコネクション化に対して、超音波探触子との間で伝送される光信号をダイレクトに装置内コンピュータに伝送できるという点で、超音波撮像装置システム構築を容易化できる利点を有する。   This optical interconnection technology is expected to be applied in the future to computers in ultrasonic diagnostic apparatuses that require high-speed arithmetic processing. The present invention constructs an ultrasonic imaging apparatus system in that an optical signal transmitted to an ultrasonic probe can be directly transmitted to an in-apparatus computer in response to such in-apparatus computer optical interconnection. Has the advantage that can be facilitated.

尚、図4はリニアタイプ探触子の形状を示しているが、コンベックスタイプあるいはセクタタイプの構造に関しても同一構造の探触子を構成することができる。
この場合、基板の上に異なるプロセスのベアチップを搭載していくマルチチップの構成や同一の半導体に形成する方式が可能である。また、複数のプロセスを同一の半導体素材に施す方式も可能である。これは、後述する実施の形態においても同様である。
Although FIG. 4 shows the shape of a linear type probe, a probe having the same structure can be configured with respect to a convex type or sector type structure.
In this case, a multi-chip configuration in which bare chips of different processes are mounted on a substrate, or a method of forming the same semiconductor is possible. Also, a method in which a plurality of processes are performed on the same semiconductor material is possible. The same applies to the embodiments described later.

(2.第2の実施の形態)
次に、図6及び図7を参照しながら、本発明の第2の実施の形態に係る超音波撮像装置200について説明する。
(2. Second Embodiment)
Next, an ultrasonic imaging apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

図6は、超音波撮像装置200の概略構成図である。
図7は、超音波探触子203の概略構成図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the ultrasonic imaging apparatus 200.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the ultrasonic probe 203.

超音波撮像装置200は、装置本体201と超音波探触子203とが接続ケーブル205により接続されて構成される。
装置本体201及び接続ケーブル205は、第1の実施の形態の装置本体1及び接続ケーブル5と同様のものである。
The ultrasonic imaging apparatus 200 is configured by connecting an apparatus main body 201 and an ultrasonic probe 203 with a connection cable 205.
The apparatus main body 201 and the connection cable 205 are the same as the apparatus main body 1 and the connection cable 5 of the first embodiment.

装置本体201及び超音波探触子203は、それぞれ、E/O素子13及びO/E素子22、O/E素子15及びE/O素子20を有する。接続ケーブル205は、メタル線25、光ファイバ14、光ファイバ21の複合ケーブルである。   The apparatus main body 201 and the ultrasound probe 203 have an E / O element 13 and an O / E element 22, an O / E element 15 and an E / O element 20, respectively. The connection cable 205 is a composite cable of the metal wire 25, the optical fiber 14, and the optical fiber 21.

超音波探触子203は、超音波探触子本体部8及び当該超音波探触子本体部8に着脱可能な着脱部9により構成される。着脱部9は混載チップ7を含む。装置本体201と着脱部9との間の電力供給及び信号送受は、接続点53及び接続点54及び接続点55において非接触方式で行われる。   The ultrasonic probe 203 includes an ultrasonic probe main body portion 8 and an attachment / detachment portion 9 that can be attached to and detached from the ultrasonic probe main body portion 8. The detachable part 9 includes a mixed chip 7. Power supply and signal transmission / reception between the apparatus main body 201 and the attachment / detachment unit 9 are performed in a non-contact manner at the connection point 53, the connection point 54, and the connection point 55.

超音波探触子本体部8は電力供給用の非接触送電コイル51を備え、着脱部9は電力受給用の非接触受電コイル52を備える。非接触給電方式により、混載チップ7に給電を行って混載チップ7の各デバイスを駆動させることができる。   The ultrasonic probe body 8 includes a non-contact power transmission coil 51 for supplying power, and the detachable unit 9 includes a non-contact power reception coil 52 for receiving power. By the non-contact power supply method, power can be supplied to the embedded chip 7 to drive each device of the embedded chip 7.

信号送受のためのデジタル光信号は、空間接続により光ファイバ14とO/E素子15との間、光ファイバ21とE/O素子20との間を伝送される。
尚、空間接続部位に光学レンズを配置することで接続損失を低減することができる。光信号を空間接続にて接続する場合には光軸ズレによる伝送損失が生じやすいので、超音波探触子本体部8と着脱部9とを精密なアライメントによって嵌め合わせることが望ましい。
A digital optical signal for signal transmission / reception is transmitted between the optical fiber 14 and the O / E element 15 and between the optical fiber 21 and the E / O element 20 by spatial connection.
In addition, a connection loss can be reduced by arrange | positioning an optical lens in a space connection site | part. When optical signals are connected by spatial connection, transmission loss due to optical axis misalignment is likely to occur. Therefore, it is desirable to fit the ultrasonic probe main body 8 and the detachable portion 9 by precise alignment.

このように、第2の実施の形態では、接続ケーブルにはメタル線に代えて光ファイバが用いられ、超音波探触子に光通信モジュールやcMUTを含むデバイス混載チップが設けられるので、第1の実施の形態と同様の効果がある。
また、第2の実施の形態の超音波撮像装置200では、超音波探触子203は、超音波探触子本体部8とこれに着脱可能な着脱部9とから構成される。
従って、被検体と接触する部分をディスポーザブルあるいは取替式にすることができる。超音波診断時に多くの被検体に対して同一の超音波放射面を使い回す必要がないので衛生面の向上を図ることができる。
As described above, in the second embodiment, an optical fiber is used for the connection cable instead of the metal wire, and the device including the optical communication module and the cMUT is provided on the ultrasonic probe. This has the same effect as the embodiment.
In the ultrasonic imaging apparatus 200 according to the second embodiment, the ultrasonic probe 203 includes an ultrasonic probe main body 8 and a detachable portion 9 that can be attached to and detached from the main body 8.
Therefore, the portion that contacts the subject can be made disposable or replaceable. Since it is not necessary to use the same ultrasonic radiation surface for many subjects at the time of ultrasonic diagnosis, it is possible to improve hygiene.

(3.第3の実施の形態)
次に、図8を参照しながら、本発明の第3の実施の形態に係る超音波撮像装置300について説明する。
(3. Third embodiment)
Next, an ultrasonic imaging apparatus 300 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図8は、超音波撮像装置300の概略構成図である。
超音波撮像装置300は、装置本体301と超音波探触子303とが接続ケーブル305により接続されて構成される。
第3の実施の形態の超音波撮像装置300は、第2の実施の形態の超音波撮像装置200における非接触方式給電に代えて充電池よる給電を行うものである。
従って、装置本体301にはバイアス制御回路24が設けられない。また、接続ケーブル305には光ファイバ14及び光ファイバ21が設けられるが、メタル線25は設けられない。また、超音波探触子303には非接触送電コイル51、非接触受電コイル52が設けられない。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the ultrasonic imaging apparatus 300.
The ultrasonic imaging apparatus 300 is configured by connecting an apparatus main body 301 and an ultrasonic probe 303 by a connection cable 305.
The ultrasonic imaging apparatus 300 according to the third embodiment performs power feeding by a rechargeable battery instead of the non-contact power feeding in the ultrasonic imaging apparatus 200 according to the second embodiment.
Therefore, the apparatus main body 301 is not provided with the bias control circuit 24. Further, although the optical fiber 14 and the optical fiber 21 are provided in the connection cable 305, the metal wire 25 is not provided. Further, the ultrasonic probe 303 is not provided with the non-contact power transmission coil 51 and the non-contact power reception coil 52.

一方、着脱部9には、充電池56及びバイアス制御回路57が設けられる。超音波探触子本体部8から着脱部9が取り外され、外部電源から接続点58を介して充電池56の充電が行われる。充電後、超音波探触子本体部8に着脱部9が取り付けられ、充電池56からバイアス制御回路57を介して、混載チップ7やO/E素子15等に給電が行われる。   On the other hand, the attachment / detachment unit 9 is provided with a rechargeable battery 56 and a bias control circuit 57. The detachable portion 9 is removed from the ultrasonic probe main body portion 8, and the rechargeable battery 56 is charged from the external power source via the connection point 58. After charging, the detachable portion 9 is attached to the ultrasonic probe main body 8, and power is supplied from the rechargeable battery 56 to the mixed chip 7, the O / E element 15, etc. via the bias control circuit 57.

このように、第3の実施の形態では、接続ケーブルにはメタル線に代えて光ファイバが用いられ、超音波探触子に光通信モジュールやcMUTを含むデバイス混載チップが設けられるので、第1の実施の形態と同様の効果がある。
また、第3の実施の形態の超音波撮像装置300は、着脱部9に充電池56が設けられ、当該充電池56により超音波探触子303の各デバイスに給電を行う。従って、第2の実施の形態と同様に、被検体と接触する部分をディスポーザブルあるいは取替式にすることができ衛生面の向上を図ることができる。さらに、第3の実施の形態では、装置本体301側にバイアス制御回路を設ける必要がなく、給電用のメタル線も不要である。
As described above, in the third embodiment, an optical fiber is used instead of a metal wire for the connection cable, and the device-embedded chip including the optical communication module and the cMUT is provided for the ultrasonic probe. This has the same effect as the embodiment.
Further, in the ultrasonic imaging apparatus 300 according to the third embodiment, the rechargeable battery 56 is provided in the attaching / detaching unit 9, and the rechargeable battery 56 supplies power to each device of the ultrasonic probe 303. Therefore, as in the second embodiment, the portion in contact with the subject can be made disposable or replaceable, and the hygiene can be improved. Further, in the third embodiment, it is not necessary to provide a bias control circuit on the apparatus main body 301 side, and no power supply metal line is required.

(4.第4の実施の形態)
次に、図9を参照しながら、本発明の第4の実施の形態に係る超音波撮像装置300について説明する。
(4. Fourth embodiment)
Next, an ultrasonic imaging apparatus 300 according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図9は、超音波撮像装置400の概略構成図である。
超音波撮像装置400は、装置本体401と超音波探触子403とが接続ケーブル405により接続されて構成される。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of the ultrasonic imaging apparatus 400.
The ultrasonic imaging apparatus 400 is configured by connecting an apparatus main body 401 and an ultrasonic probe 403 by a connection cable 405.

装置本体401には光源61が設けられる。光源61は、紫外光レーザ、可視光レーザ、白色光源、重水素ランプ等の光源である。
接続ケーブル405は、第1の実施の形態の接続ケーブル5のメタル線25に代えて光ファイバ62を設けたものである。
超音波探触子403には、光エネルギーを電気エネルギーに変換するO/E素子63が設けられる。O/E素子63は、フォトダイオードではなく、アモルファスシリコン、シリコン単結晶、多結晶、化合物半導体、色素増感太陽電池等を用いた光電気変換素子である。
The apparatus main body 401 is provided with a light source 61. The light source 61 is a light source such as an ultraviolet light laser, a visible light laser, a white light source, or a deuterium lamp.
The connection cable 405 is provided with an optical fiber 62 instead of the metal wire 25 of the connection cable 5 of the first embodiment.
The ultrasonic probe 403 is provided with an O / E element 63 that converts light energy into electric energy. The O / E element 63 is not a photodiode but a photoelectric conversion element using amorphous silicon, silicon single crystal, polycrystal, compound semiconductor, dye-sensitized solar cell, or the like.

装置本体401と超音波探触子403との間では、超音波送受信号だけでなくバイアス電流も光に変換されて光ファイバ62を介して伝送される。
超音波探触子403のO/E素子63は、光エネルギーを電気エネルギーに変換し、超音波探触子403の各デバイスにバイアス電圧を供給する。
尚、光源61及びO/E素子63のデバイスに関しては、最も変換効率の高い組み合わせとなるように選択するのが望ましい。
Between the apparatus main body 401 and the ultrasonic probe 403, not only the ultrasonic transmission / reception signal but also the bias current is converted into light and transmitted through the optical fiber 62.
The O / E element 63 of the ultrasonic probe 403 converts light energy into electric energy and supplies a bias voltage to each device of the ultrasonic probe 403.
It should be noted that the devices of the light source 61 and the O / E element 63 are preferably selected so as to have the highest conversion efficiency.

このように、第4の実施の形態では、接続ケーブルにはメタル線に代えて光ファイバが用いられ、超音波探触子に光通信モジュールやcMUTを含むデバイス混載チップが設けられるので、第1の実施の形態と同様の効果がある。
また、第4の実施の形態では、装置本体401と超音波探触子403との間は光ファイバのみの接続ケーブル405で接続される。例えば、接続ケーブル405の芯数を超音波信号送受信用に8芯としバイアス供給用に2芯とした場合、総数10芯程度となる。
従って、同軸メタル線を有する接続ケーブルと比較して、軽量かつ高フレキシビリティを有する接続ケーブルを用いることができ、超音波診断作業性の大幅な向上を図ることができる。また、装置本体401と超音波探触子403との間の接続ケーブルとしてメタル線を用いないので、電磁放射ノイズの問題も解消することができる。
As described above, in the fourth embodiment, an optical fiber is used for the connection cable instead of the metal wire, and the ultrasonic probe is provided with the device mixed chip including the optical communication module and the cMUT. This has the same effect as the embodiment.
In the fourth embodiment, the apparatus main body 401 and the ultrasonic probe 403 are connected by a connection cable 405 including only an optical fiber. For example, when the number of cores of the connection cable 405 is 8 cores for ultrasonic signal transmission / reception and 2 cores for bias supply, the total number is about 10 cores.
Therefore, compared to a connection cable having a coaxial metal wire, a connection cable having a light weight and high flexibility can be used, and the ultrasonic diagnostic workability can be greatly improved. Further, since a metal wire is not used as a connection cable between the apparatus main body 401 and the ultrasonic probe 403, the problem of electromagnetic radiation noise can be solved.

また、第2の実施の形態と同様に、着脱部409を設け、当該着脱部409にO/E素子63及びO/E素子15及びE/O素子20及び混載チップ7を設けることにより、被検体と接触する部分をディスポーザブルあるいは取替式にすることができる。超音波診断時に多くの被検体に対して同一の超音波放射面を使い回す必要がないので衛生面の向上を図ることができる。
さらに、第4の実施の形態では、電気的に絶縁されているので交換する部分を限定することなく設計可能である。この場合は電力供給及び信号印加に対応した光通信の接続部に精度を要するが一般に用いられる光通信接続コネクタの応用で実施可能である。また、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)振動子など機械的微細加工が必要な従来製品とは異なり、半導体プロセスのみで製作できる部分が主であるので製造コスト低減が可能である。
Similarly to the second embodiment, an attaching / detaching portion 409 is provided, and the attaching / detaching portion 409 is provided with the O / E element 63, the O / E element 15, the E / O element 20, and the mixed chip 7. The part in contact with the specimen can be made disposable or replaceable. Since it is not necessary to use the same ultrasonic radiation surface for many subjects at the time of ultrasonic diagnosis, it is possible to improve hygiene.
Furthermore, since the fourth embodiment is electrically insulated, it can be designed without limiting the part to be replaced. In this case, the optical communication connection portion corresponding to power supply and signal application requires accuracy, but can be implemented by application of a commonly used optical communication connector. In addition, unlike conventional products that require mechanical micromachining such as PZT (lead zirconate titanate) vibrators, the manufacturing cost can be reduced because the main part is a semiconductor process.

(5.第5の実施の形態)
次に、図10〜図12を参照しながら、本発明の第5の実施の形態に係る超音波撮像装置500について説明する。
(5. Fifth embodiment)
Next, an ultrasonic imaging apparatus 500 according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図10は、超音波撮像装置500の概略構成図である。
超音波撮像装置500は、装置本体501と超音波探触子503とが接続ケーブル505により接続されて構成される。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of the ultrasonic imaging apparatus 500.
The ultrasonic imaging apparatus 500 is configured by connecting an apparatus main body 501 and an ultrasonic probe 503 by a connection cable 505.

装置本体501には、E/O素子72及びO/E素子74及び検出回路75が設けられる。
超音波探触子503には、光変調器71が設けられる。光変調器71は、混載チップ7とは別のデバイスとして超音波探触子503に実装される。
接続ケーブル505は、光ファイバ−メタル複合ケーブルであり、光ファイバ73が設けられる。光ファイバ73は、超音波探触子503側の光変調器71と装置本体501側のE/O素子72及びO/E素子74との間の光信号の伝送を媒介する。
The apparatus main body 501 is provided with an E / O element 72, an O / E element 74, and a detection circuit 75.
The ultrasonic probe 503 is provided with an optical modulator 71. The optical modulator 71 is mounted on the ultrasonic probe 503 as a device different from the embedded chip 7.
The connection cable 505 is an optical fiber-metal composite cable, and an optical fiber 73 is provided. The optical fiber 73 mediates transmission of an optical signal between the optical modulator 71 on the ultrasonic probe 503 side and the E / O element 72 and the O / E element 74 on the apparatus main body 501 side.

被検体27より反射された超音波エコー信号は、cMUT26により検出されて受波アナログ電気信号に変換される。増幅器18は、受波アナログ電気信号を増幅処理する。A/Dコンバータ19は、受波アナログ電気信号をデジタル化して光変調器71に印加する。   The ultrasonic echo signal reflected from the subject 27 is detected by the cMUT 26 and converted into a received analog electrical signal. The amplifier 18 amplifies the received analog electrical signal. The A / D converter 19 digitizes the received analog electrical signal and applies it to the optical modulator 71.

装置本体501側の面発光レーザ等の半導体レーザからの単色光は、光ファイバ73を通じて、超音波探触子503側の光変調器71に入射する。入射単色光は、光変調器71により変調されて再び光ファイバ73を通じて、装置本体501側に入射する。検出回路75は、変調された光を検出して超音波信号を取得する。   Monochromatic light from a semiconductor laser such as a surface emitting laser on the apparatus main body 501 side enters an optical modulator 71 on the ultrasonic probe 503 side through an optical fiber 73. The incident monochromatic light is modulated by the optical modulator 71 and again enters the apparatus main body 501 through the optical fiber 73. The detection circuit 75 detects the modulated light and acquires an ultrasonic signal.

このように、第5の実施の形態では、接続ケーブルにはメタル線に代えて光ファイバが用いられ、超音波探触子に光通信モジュールやcMUTを含むデバイス混載チップが設けられるので、第1の実施の形態と同様の効果がある。
また、第5の実施の形態の超音波撮像装置500は、超音波探触子503側に光変調器71が設けられ、装置本体501側に検出回路75が設けられる。
従って、光外部変調方式により高速光変調が可能であり、通信速度及び伝送量を向上させることができる。
As described above, in the fifth embodiment, an optical fiber is used instead of a metal wire for the connection cable, and a device mixed chip including an optical communication module and a cMUT is provided on the ultrasonic probe. This has the same effect as the embodiment.
Also, in the ultrasonic imaging apparatus 500 of the fifth embodiment, the optical modulator 71 is provided on the ultrasonic probe 503 side, and the detection circuit 75 is provided on the apparatus main body 501 side.
Therefore, high-speed optical modulation is possible by the optical external modulation method, and the communication speed and transmission amount can be improved.

尚、光変調器71は、MEMSミラー(Micro Electro Mechanical System)、多層膜ミラー、屈折率異方性変化型変調器、屈折率変化型変調器を用いたデバイスである。   The optical modulator 71 is a device using a MEMS mirror (Micro Electro Mechanical System), a multilayer mirror, a refractive index anisotropic change type modulator, and a refractive index change type modulator.

MEMSミラーは、微細加工によって製作される超小型デバイスである。MEMSミラーは、外部からの電気信号によってミラーの角度を変えることができる。MEMSミラーによって光ファイバから出射される単色光は偏光されるため、MEMSミラーをを光強度変調素子として動作させることができる。   A MEMS mirror is a micro device manufactured by microfabrication. The MEMS mirror can change the angle of the mirror by an external electric signal. Since the monochromatic light emitted from the optical fiber by the MEMS mirror is polarized, the MEMS mirror can be operated as a light intensity modulation element.

多層膜ミラーは、例えば、SiO(酸化シリコン)/TiO(酸化チタン)といった屈折率の異なる材料から構成される多層膜にPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)素子を接合させて製作される。多層膜ミラーは、音響光学効果を利用したデバイスとして用いることができる。混載チップから伝達されるデジタル電気信号はPZT素子に印加され、多層膜の膜厚を変化させる。ブラッググレーティング波長は多層膜の膜厚と屈折率によって決まり、印加デジタル電気信号は反射光波長を変化させる。この効果を利用してある波長での光強度を検出することにより、多層膜ミラーを光強度変調素子として動作させることができる。 The multilayer mirror is manufactured, for example, by bonding a PZT (lead zirconate titanate) element to a multilayer film composed of materials having different refractive indexes such as SiO 2 (silicon oxide) / TiO 2 (titanium oxide). The multilayer mirror can be used as a device utilizing an acoustooptic effect. A digital electric signal transmitted from the embedded chip is applied to the PZT element to change the film thickness of the multilayer film. The Bragg grating wavelength is determined by the film thickness and refractive index of the multilayer film, and the applied digital electric signal changes the reflected light wavelength. By detecting the light intensity at a certain wavelength using this effect, the multilayer mirror can be operated as a light intensity modulation element.

また、屈折率異方性変化型変調器に関しては、LiTaO(タンタル酸リチウム)等の電気光学効果を示す結晶を用いることができる。これらの結晶中を通る光波は、偏波面の方向によって常光及び異常光に分かれ、それぞれ、異なった速度で進む。この時に結晶に電圧を印加すると、これらの光線の速度が変化して位相差が発生し、光強度を変調させることができる。 As for the refractive index anisotropy change type modulator, a crystal exhibiting an electrooptic effect such as LiTaO 3 (lithium tantalate) can be used. Light waves passing through these crystals are divided into ordinary light and extraordinary light depending on the direction of the plane of polarization, and travel at different speeds. At this time, when a voltage is applied to the crystal, the speed of these light rays changes, a phase difference is generated, and the light intensity can be modulated.

また、媒質そのものの屈折率を電気によって変化させる屈折率変化型変調器としてはLiNbO(ニオブ酸リチウム)等を用いたMZ(Mach−Zehnder)型干渉計などによって構成された光導波路素子を利用することができる。 In addition, as a refractive index change type modulator that changes the refractive index of the medium itself by electricity, an optical waveguide element constituted by an MZ (Mach-Zehnder) type interferometer using LiNbO 3 (lithium niobate) or the like is used. can do.

図11は、光変調器71としての屈折率変化型変調器80を概略構成図である。
図12は、光変調器71としての屈折率変化型変調器83を概略構成図である。
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a refractive index change type modulator 80 as the optical modulator 71.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a refractive index change type modulator 83 as the optical modulator 71.

光導波路素子81上に分岐型及び集合型の導波路が設けられ、光ファイバ73が入射部及び出射部にカップリングされる。分岐された一方の導波路に電界が印加されるように電極82が設けられる。電極82には、混載チップ7からの電気配線が接続される。
電気信号が導波路に印加されると、電気光学効果による屈折率変化を誘起されて出射光の干渉パターンが変化する。この干渉光を検出することにより光強度変調を検出することができる。
Branched and aggregated waveguides are provided on the optical waveguide element 81, and the optical fiber 73 is coupled to the entrance and exit. An electrode 82 is provided so that an electric field is applied to one of the branched waveguides. Electrical wiring from the embedded chip 7 is connected to the electrode 82.
When an electrical signal is applied to the waveguide, a refractive index change due to the electro-optic effect is induced, and the interference pattern of the emitted light changes. By detecting this interference light, the light intensity modulation can be detected.

尚、図11では導波回路平行方向に光ファイバ73をカップリングして光信号を取り出すが、図12に示すように導波路内にミラー84を設けることで、導波回路垂直方向に光を取り出すこともできる。
また、光変調器71は、混載チップ7とは別のデバイスとして超音波探触子403に実装されるものとして説明したが、MEMSミラーを用いた光変調器71を混載チップ7上に設けるようにしてもよい。
In FIG. 11, the optical signal is extracted by coupling the optical fiber 73 in the direction parallel to the waveguide circuit. However, by providing a mirror 84 in the waveguide as shown in FIG. It can also be taken out.
The optical modulator 71 has been described as being mounted on the ultrasonic probe 403 as a device separate from the embedded chip 7. However, the optical modulator 71 using a MEMS mirror is provided on the embedded chip 7. It may be.

(6.その他)
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る超音波撮像装置の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
(6. Others)
The preferred embodiments of the ultrasonic imaging apparatus according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

第1の実施の形態〜第5の実施の形態について説明したが、これらを適宜組み合わせて超音波撮像装置を構成することもできる。   Although the first embodiment to the fifth embodiment have been described, an ultrasonic imaging apparatus can be configured by appropriately combining them.

超音波撮像装置100の概略構成図Schematic configuration diagram of the ultrasonic imaging apparatus 100 cMUT26の構造図Structure diagram of cMUT26 cMUT26の配置を示す図The figure which shows arrangement | positioning of cMUT26 超音波探触子3の概略構成図Schematic configuration diagram of the ultrasound probe 3 超音波探触子3の概略斜視図Schematic perspective view of the ultrasound probe 3 超音波撮像装置200の概略構成図Schematic configuration diagram of the ultrasonic imaging apparatus 200 超音波探触子203の概略構成図Schematic configuration diagram of the ultrasound probe 203 超音波撮像装置300の概略構成図Schematic configuration diagram of the ultrasonic imaging apparatus 300 超音波撮像装置400の概略構成図Schematic configuration diagram of the ultrasonic imaging apparatus 400 超音波撮像装置500の概略構成図Schematic configuration diagram of the ultrasonic imaging apparatus 500 光変調器71としての屈折率変化型変調器80を概略構成図Schematic configuration diagram of a refractive index change type modulator 80 as an optical modulator 71 光変調器71としての屈折率変化型変調器83を概略構成図Schematic configuration diagram of a refractive index change type modulator 83 as an optical modulator 71

符号の説明Explanation of symbols

100、200、300、400、500………超音波撮像装置
1、201、301、401、501………装置本体
3、203、303、403、503………超音波探触子
5、205、305、405、505………接続ケーブル
7………混載チップ
8………超音波探触子本体部
9………着脱部
11………制御部
12………送波整相回路
13、20、32、72………E/O素子(面発光レーザ等)
14、21、62、73………光ファイバ
15、22、31、74………O/E素子(フォトダイオード等)
16………D/Aコンバータ
17………送受切替スイッチ
18………増幅器
19………A/Dコンバータ
23………受波整相回路
24、57………バイアス制御回路
25………メタル線
26………cMUT
27………被検体
28………画像処理部(イメージプロセッサ)
29………表示部(ディスプレイ)
51………非接触送電コイル
52………非接触受電コイル
53、54、55、58………接続点
56………充電池
61………光源
63………O/E素子(アモルファスシリコン等)
71………光変調器
75………検出回路
80、83………屈折率変化型変調器
81………光導波路素子
82………電極
100, 200, 300, 400, 500... Ultrasonic imaging device 1, 201, 301, 401, 501... Device main body 3, 203, 303, 403, 503 ..... Ultrasonic probe 5, 205 , 305, 405, 505 ......... Connection cable 7 ......... Mixed chip 8 ......... Ultrasonic probe main body 9 ......... Removable part 11 ......... Control part 12 ......... Transmission phasing circuit 13 , 20, 32, 72... E / O element (surface emitting laser, etc.)
14, 21, 62, 73 ..... Optical fiber 15, 22, 31, 74 ..... O / E element (photodiode etc.)
16 ......... D / A converter 17 ......... Transmission / reception selector switch 18 ......... Amplifier 19 ......... A / D converter 23 ......... Receiving phasing circuit 24, 57 ......... Bias control circuit 25 ......... Metal wire 26 ………… cMUT
27 .... Subject 28 ..... Image processing unit (image processor)
29 ……… Display (display)
51 ......... Non-contact power transmission coil 52 ......... Non-contact power reception coil 53, 54, 55, 58 ......... Connection point 56 ......... Rechargeable battery 61 ......... Light source 63 ......... O / E element (amorphous silicon) etc)
71 .... Optical modulator 75 ..... Detection circuit 80, 83 ........ Refractive index modulator 81 .... Optical waveguide element 82 ..... Electrode

Claims (8)

cMUTを用いて被検体との間で超音波の送受を行う超音波撮像装置用の超音波探触子であって、
前記超音波探触子の本体部に対して着脱可能な着脱部を具備し、
前記着脱部には、光信号を電気信号に変換する光電気信号変換素子または前記電気信号を光信号に変換する電気光信号変換素子の少なくともいずれかと、前記cMUTと、バイアス電圧供給部と、が設けられ、
前記着脱部と前記超音波撮像装置の本体部との間を接続する第1の光ファイバケーブルを用いて前記超音波に関する信号の送受を行い、
前記着脱部は、前記バイアス電圧供給部として、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電気エネルギー変換素子を具備し、
前記着脱部と前記超音波撮像装置の本体部との間を接続し、前記第1の光ファイバケーブルと異なる第2の光ファイバケーブルを介して入力された光エネルギーを前記光電気エネルギー変換素子により電気エネルギーに変換して前記cMUTに対しバイアス電圧を供給することを特徴とする超音波探触子。
An ultrasound probe for an ultrasound imaging apparatus that transmits and receives ultrasound with a subject using a cMUT ,
A detachable part detachably attached to the main body of the ultrasonic probe,
The attachment / detachment unit includes at least one of an photoelectric signal conversion element that converts an optical signal into an electrical signal or an electrical / optical signal conversion element that converts the electrical signal into an optical signal , the cMUT, and a bias voltage supply unit. Provided,
There line transmission and reception of signals relating to the ultrasonic waves using a first optical fiber cable that connects the main body portion of said detachable unit and the ultrasonic imaging apparatus,
The attachment / detachment unit includes a photoelectric energy conversion element that converts light energy into electrical energy as the bias voltage supply unit ,
The photoelectric energy conversion element connects light energy input through the second optical fiber cable different from the first optical fiber cable by connecting the detachable part and the main body of the ultrasonic imaging apparatus. An ultrasonic probe that converts the electric energy into a bias voltage to the cMUT .
cMUTを用いて被検体との間で超音波の送受を行う超音波撮像装置用の超音波探触子であって、  An ultrasound probe for an ultrasound imaging apparatus that transmits and receives ultrasound with a subject using a cMUT,
前記超音波探触子の本体部に対して着脱可能な着脱部を具備し、  A detachable part detachably attached to the main body of the ultrasonic probe,
前記着脱部には、光信号を電気信号に変換する光電気信号変換素子または前記電気信号を光信号に変換する電気光信号変換素子の少なくともいずれかと、前記cMUTと、バイアス電圧供給部と、が設けられ、  The attachment / detachment unit includes at least one of an photoelectric signal conversion element that converts an optical signal into an electrical signal or an electrical / optical signal conversion element that converts the electrical signal into an optical signal, the cMUT, and a bias voltage supply unit. Provided,
前記着脱部と前記超音波撮像装置の本体部との間を接続する第1の光ファイバケーブルを用いて前記超音波に関する信号の送受を行い、  Sending and receiving signals related to the ultrasonic wave using a first optical fiber cable connecting the detachable part and the main body part of the ultrasonic imaging apparatus,
前記着脱部は、前記バイアス電圧供給部として、充電池及びバイアス制御回路を具備し、  The detachable unit includes a rechargeable battery and a bias control circuit as the bias voltage supply unit,
前記充電池から前記バイアス制御回路を介して前記cMUTに対しバイアス電圧を供給することを特徴とする超音波探触子。  An ultrasonic probe, wherein a bias voltage is supplied from the rechargeable battery to the cMUT via the bias control circuit.
光の位相を変化させる光変調器を具備し、前記光変調器による変調光を前記第1の光ファイバケーブルによって伝送することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の超音波探触子。 Comprises an optical modulator for varying the phase of light, ultrasonic feeler according to light modulated by the optical modulator to claim 1 or claim 2, wherein the transmitting by the first optical fiber cable Child. 前記着脱部には、前記cMUTが設けられたチップと、前記チップをマウントした基板とが設けられ、  The detachable portion is provided with a chip provided with the cMUT and a substrate on which the chip is mounted,
前記チップと前記基板との間、あるいは前記基板の背面に超音波吸収層が設けられることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の超音波探触子。  The ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 3, wherein an ultrasonic absorption layer is provided between the chip and the substrate or on the back surface of the substrate.
cMUTを用いて被検体との間で超音波の送受を行う超音波探触子と、当該超音波探触子に駆動信号を供給する送信手段と、前記超音波探触子から出力される受信信号を処理する受信手段と、当該受信手段から出力される信号に基づき超音波像を再構成する画像処理手段と、前記超音波像が表示される表示手段を備える超音波撮像装置であって、
前記超音波探触子は、前記超音波探触子の本体部に対して着脱可能な着脱部を具備し、
前記着脱部には、光信号を電気信号に変換する光電気信号変換素子または前記電気信号を光信号に変換する電気光信号変換素子の少なくともいずれかと、前記cMUTと、バイアス電圧供給部と、が設けられ、
前記着脱部と前記超音波撮像装置の本体部との間を接続する第1の光ファイバケーブルを用いて前記超音波に関する信号の送受を行い、
前記着脱部は、前記バイアス電圧供給部として、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電気エネルギー変換素子を具備し、
前記着脱部と前記超音波撮像装置の本体部との間を接続し、前記第1の光ファイバケーブルと異なる第2の光ファイバケーブルを介して入力された光エネルギーを前記光電気エネルギー変換素子により電気エネルギーに変換して前記cMUTに対しバイアス電圧を供給することを特徴とする超音波撮像装置。
An ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves to and from a subject using a cMUT , a transmission unit that supplies a drive signal to the ultrasonic probe, and a reception that is output from the ultrasonic probe An ultrasonic imaging apparatus comprising: a receiving unit that processes a signal; an image processing unit that reconstructs an ultrasonic image based on a signal output from the receiving unit; and a display unit that displays the ultrasonic image.
The ultrasonic probe comprises a detachable part that can be attached to and detached from the main body of the ultrasonic probe,
The attachment / detachment unit includes at least one of an photoelectric signal conversion element that converts an optical signal into an electrical signal or an electrical / optical signal conversion element that converts the electrical signal into an optical signal , the cMUT, and a bias voltage supply unit. Provided,
There line transmission and reception of signals relating to the ultrasonic waves using a first optical fiber cable that connects the main body portion of said detachable unit and the ultrasonic imaging apparatus,
The attachment / detachment unit includes a photoelectric energy conversion element that converts light energy into electrical energy as the bias voltage supply unit ,
The photoelectric energy conversion element connects light energy input through the second optical fiber cable different from the first optical fiber cable by connecting the detachable part and the main body of the ultrasonic imaging apparatus. An ultrasonic imaging apparatus, wherein a bias voltage is supplied to the cMUT after being converted into electric energy.
cMUTを用いて被検体との間で超音波の送受を行う超音波探触子と、当該超音波探触子に駆動信号を供給する送信手段と、前記超音波探触子から出力される受信信号を処理する受信手段と、当該受信手段から出力される信号に基づき超音波像を再構成する画像処理手段と、前記超音波像が表示される表示手段を備える超音波撮像装置であって、  An ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves to and from a subject using a cMUT, a transmission unit that supplies a drive signal to the ultrasonic probe, and a reception that is output from the ultrasonic probe An ultrasonic imaging apparatus comprising: a receiving unit that processes a signal; an image processing unit that reconstructs an ultrasonic image based on a signal output from the receiving unit; and a display unit that displays the ultrasonic image.
前記超音波探触子は、前記超音波探触子の本体部に対して着脱可能な着脱部を具備し、  The ultrasonic probe comprises a detachable part that can be attached to and detached from the main body of the ultrasonic probe,
前記着脱部には、光信号を電気信号に変換する光電気信号変換素子または前記電気信号を光信号に変換する電気光信号変換素子の少なくともいずれかと、前記cMUTと、バイアス電圧供給部と、が設けられ、  The attachment / detachment unit includes at least one of an photoelectric signal conversion element that converts an optical signal into an electrical signal or an electrical / optical signal conversion element that converts the electrical signal into an optical signal, the cMUT, and a bias voltage supply unit. Provided,
前記着脱部と前記超音波撮像装置の本体部との間を接続する第1の光ファイバケーブルを用いて前記超音波に関する信号の送受を行い、  Sending and receiving signals related to the ultrasonic wave using a first optical fiber cable connecting the detachable part and the main body part of the ultrasonic imaging apparatus,
前記着脱部は、前記バイアス電圧供給部として、充電池及びバイアス制御回路を具備し、  The detachable unit includes a rechargeable battery and a bias control circuit as the bias voltage supply unit,
前記充電池から前記バイアス制御回路を介して前記cMUTに対しバイアス電圧を供給することを特徴とする超音波撮像装置。  An ultrasonic imaging apparatus, wherein a bias voltage is supplied from the rechargeable battery to the cMUT via the bias control circuit.
光の位相を変化させる光変調器を具備し、前記光変調器による変調光を前記第1の光ファイバケーブルによって伝送することを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の超音波撮像装置。 The ultrasonic imaging apparatus according to claim 5 , further comprising: an optical modulator that changes a phase of light, wherein the modulated light by the optical modulator is transmitted by the first optical fiber cable. . 前記着脱部には、前記cMUTが設けられたチップと、前記チップをマウントした基板とが設けられ、
前記チップと前記基板との間、あるいは前記基板の背面に超音波吸収層が設けられることを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれかに記載の超音波撮像装置。
The detachable portion is provided with a chip provided with the cMUT and a substrate on which the chip is mounted,
The ultrasonic imaging apparatus according to claim 5, wherein an ultrasonic absorption layer is provided between the chip and the substrate or on the back surface of the substrate .
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