CN103442647A - 超声波探头及超声波诊断装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超声波探头，具备：压电体（4）；信号线侧电极（12），设置于压电体；以及接地线侧电极（13），设置于压电体；通过在信号线侧电极与接地线侧电极之间施加电压，从压电体放射超声波。具备短路/开放切换机构（5），通过控制超声波的放射的有无的控制信号，将信号线侧电极与接地线侧电极之间切换为短路状态和开放状态。短路/开放切换机构通过放射超声波的控制信号，从短路状态切换为开放状态，并且通过不放射超声波的控制信号，从开放状态切换为短路状态。通过该构成，在不损失压电特性的情况下，维持高温环境或急剧的温度变化环境下的压电体的可靠性。

Description

超声波探头及超声波诊断装置

技术领域

本发明涉及超声波探头及具备该超声波探头的超声波诊断装置，该超声波探头向生物体内放射超声波，并接收从各体内组织反射的超声波。

背景技术

超声波图像诊断是如下的图像诊断方法：向生物体内放射超声波，接收从各体内组织反射的超声波，制作并显示生物体内组织图像（超声波图像）而进行诊断。为了生成超声波图像，超声波探头接触生物体并向生物体放射超声波，同时接收从各体内组织反射的超声波信号，并将其变换为电信号。

超声波探头仅在有需要超声波图像诊断的患者时使用。即，如果能够仅在超声波图像诊断时产生超声波，则作为超声波探头的功能没有问题。此外，在超声波图像诊断时以外的情况下，从安全性的观点出发，放射超声波自身成为问题，必须停止超声波的放射。

在超声波图像诊断所使用的超声波探头中，使用压电体进行电信号与超声波信号的变换。在超声波图像诊断中，除了压电体的压电特性，不易受到其周围环境的影响也很重要。超声波图像诊断是对生物体进行的诊断，所以在生物体无法忍受的高温环境或温度急剧变化的环境中不实施诊断，通常在20℃左右的室温氛围下使用。但是，在输送中或保管中等诊断以外的状态下，有时暴露于室温以上的高温环境或急剧的温度变化环境中。

压电体是在产生应力时在其表面产生正和负的电荷的物质。在压电体中，已知有正压电效应和逆压电效应，该正压电效应指的是在施加变形时发生极化的效应，也称为直接压电效应，该逆压电效应指的是根据极化的大小而变形的效应。此外，已知压电体具有焦电性，具有根据温度变化而压电体内部的自发极化变化的特性。并且，温度上升时自发极化减少，在压电体表面产生减少的量的电荷。例如，焦电型的红外线传感器等是检测由于压电体接受到红外线时的温度变化而发生的电荷的变化量（焦电流）的传感器，是有效利用该焦电性的传感器。但是，在超声波图像诊断所使用的超声波探头中，焦电性导致的压电体表面的电荷变化成为使超声波探头的感度特性劣化的原因。当感度劣化时，生物体内的超声波图像的S/N恶化，无法将需要的信息图像化，所以导致误诊或无法诊断等重要问题。

此外，在压电体中存在被称为居里温度的相转移温度，在居里温度以上，压电体具有失去压电性的特性，通常推荐以居里温度的一半以下的温度使用。此外，锌铌酸铅与钛酸铅、或锰铌酸铅与钛酸铅等的固溶体单结晶，近年来作为表现出高压电特性的压电体而受到关注，但是这些固溶体单结晶在比居里温度更低的区域中具有相转移温度，在高温环境或急剧的温度变化环境下，压电特性容易劣化。

不限于在超声波图像诊断中使用的超声波探头，为了防止高温环境或急剧的温度变化环境导致的压电体的压电特性劣化，过去已知在压电体上连接并联电阻的方法（例如参照专利文献1、专利文献2）。

图7是表示与压电体102并联地连接有电阻体103的压电元件101的构成的电路图。在压电体102的一个面上形成有信号线侧电极104，在另一个面上形成有接地线侧电极105，通过逆压电效应，对应于来自外部的施加电场而压电体102变形。电阻体103与信号线侧电极104及接地线侧电极105连接。电阻体103通过在信号线侧电极104和接地线侧电极105上烧结导电膏而形成，或者通过配置固定电阻元件而形成。通过该构成，从压电体102的一个电极侧向另一个电极侧流动焦电流，抑制温度变化导致的自发极化的变化，能够防止压电特性的劣化。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭56-144624号公报

专利文献2：日本实开昭61-94730号公报

发明的概要

发明所要解决的课题

但是，在上述以往的构成中，在设置于压电体的信号线侧电极和接地线侧电极上使用导电膏来连结电阻体，所以在构成超声波图像诊断中使用的超声波探头的数十～数千个压电体上以成为均匀的电阻值的方式涂覆导电膏是非常困难的。此外，设置固定电阻元件的情况下，电路零件量变多，特别是容纳在具备数千个压电体的超声波探头内是非常困难的。

此外，最佳的并联电阻值因每个压电体而不同，需要分别找出最佳的并联电阻值。特别是在具备数十～数千个压电体的超声波探头中，由于连接具备同一值的并联电阻，压电体间的压电特性的偏差可能会进一步增大。

此外，在超声波图像诊断所使用的超声波探头中，插入压电体的并联电阻成为感度降低的原因。另一方面，根据并联电阻的值，温度变化时的压电特性的变化率也不同。在图8中，将锰铌酸铅和钛酸铅的固溶体单结晶用于压电体，并示出在具备与图7相同的以往的压电元件的构成的超声波探头中改变并联电阻值时的Vpp感度特性和冷热冲击实验中的实验后的Vpp感度变化率。

Vpp感度特性是在将收发的超声波信号变换为电信号之后、改变波形的峰峰值的并联电阻值时的特性。将没有并联电阻时的Vpp感度表示为100%。冷热冲击实验中的实验后的Vpp感度变化率是如下的特性：将压电元件在－20℃环境中放置1小时后，在60℃环境中放置1小时，并将其作为1个循环，将重复100循环的冷热冲击实验中的实验后的Vpp感度变化率（＝（实验后的Vpp感度－实验前的Vpp感度）÷（实验前的Vpp感度）×100［%］）的、改变并联电阻值的情况下的特性。

将在冷热冲击实验前测定的并联电阻连接时的Vpp相对感度与并联电阻值一起变大。在某程度的并联电阻值以上时，Vpp相对感度饱和，接近没有并联电阻时的（并联电阻值＝∞）的感度。另一方面，观察冷热实验前后的Vpp感度的变化率时，在某并联电阻值以上饱和，但是并联电阻值大时Vpp感度的变化也变大。

即，如果选择大的并联电阻值，则Vpp感度自身能够维持高的值，但是在暴露于冷热冲击实验这样的环境时，意味着Vpp感度较大地降低，给超声波诊断带来不良影响。另一方面，如果选择小的并联电阻值，则能够抑制冷热冲击实验的环境下的Vpp感度降低，但是Vpp感度自身较低，这种情况下，也给超声波图像诊断带来不良影响。

因此，对压电体来说，压电特性和对于高温环境及急剧的温度变化环境的可靠性存在折衷的关系，目前要么使两者平衡，要么牺牲压电特性或可靠性的一方而使用压电体。近年来，相对介电常数非常高的压电体、锌铌酸铅和钛酸铅或者锰铌酸铅和钛酸铅等的固溶体单结晶这样的、具有非常高的压电常数的压电体逐渐商品化。但是，这些压电体都是相对于温度变化而压电性能的劣化较大，所以难以使用，或者连接并联电阻而有意地降低压电特性而使用，从而维持可靠性，因此难以将压电体的压电性能提高到100%。

发明内容

本发明解决上述以往的课题，其目的在于，提供一种超声波探头及超声波诊断装置，在为了进行超声波图像诊断而使用时，不损失压电特性，或者在超声波图像诊断时以外的不使用时，在高温环境或急剧的温度变化环境下维持压电体的可靠性。

解决课题所采用的技术手段

为了解决上述课题，本发明的超声波探头的特征在于，具备：压电体；信号线侧电极，设置于所述压电体；以及接地线侧电极，设置于所述压电体；通过在所述信号线侧电极与所述接地线侧电极之间施加电压，从所述压电体放射超声波；该超声波探头具备短路/开放切换机构，通过控制所述超声波的放射的有无的控制信号，将所述信号线侧电极与所述接地线侧电极之间切换为短路状态和开放状态。

此外，也可以构成为，所述短路/开放切换机构通过放射所述超声波的控制信号从所述短路状态切换为所述开放状态，并且通过不放射所述超声波的控制信号从所述开放状态切换为所述短路状态。

此外，也可以构成为，所述短路/开放切换机构通过不放射所述超声波的控制信号来设置为所述短路状态。

此外，也可以构成为，所述短路/开放切换机构是多路复用器。

此外，也可以构成为，具备与所述信号线侧电极连接的信号线和与所述接地线侧电极连接的接地线，所述短路/开放切换机构具有短路板，能够通过所述控制信号，在使所述信号线与所述接地线之间成为短路状态的位置和成为开放状态的位置之间移动。

此外，也可以构成为，所述短路/开放切换机构通过放射所述超声波的控制信号，使所述短路板移动而使所述信号线与所述接地线之间成为开放状态，并且通过不放射所述超声波的控制信号使所述短路板移动并使通过短路板所述信号线与所述接地线之间成为短路状态。

此外，也可以构成为，所述短路/开放切换机构通过不放射所述超声波的控制信号，使所述短路板移动到使所述信号线与所述接地线成为短路状态的位置，从而成为所述短路状态。

此外，也可以构成为，具备能够装卸的短路连接器，该短路连接器将所述信号线侧电极与所述接地线侧电极之间短路。

此外，也可以构成为，具有控制部，向所述短路/开放切换机构提供所述控制信号。

本发明的超声波诊断装置为了解决上述课题，具备：上述超声波探头；以及超声波诊断装置主体，具有控制部，该控制部向所述短路/开放切换机构提供所述控制信号。

发明的效果：

根据本发明的超声波探头，通过短路/开放切换机构，能够在不损失压电特性的情况下维持高温环境或急剧的温度变化环境下的压电体的可靠性，上述短路/开放切换机构在放射超声波时（使用时）使其成为开放状态，在不放射超声波时（不使用时）使其成为短路状态。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的超声波诊断装置的概略构成的电路图。

图2是表示多路复用器的概略构成的图。

图3A是表示本发明的实施方式2的超声波诊断装置的概略构成的电路图，是表示超声波探头的使用时的状态的图。

图3B是表示本发明的实施方式2的超声波诊断装置的概略构成的电路图，是表示超声波探头的不使用时的状态的图。

图3C是表示本发明的实施方式2的超声波诊断装置的概略构成的电路图，是表示将超声波探头取下的状态的图。

图4A是表示本发明的实施方式3的超声波诊断装置的超声波探头的概略构成的侧面图，是表示短路状态的图。

图4B是从图4A的箭头A的方向观察的侧面图。

图5A是表示本发明的实施方式3的超声波诊断装置的超声波探头的概略构成的侧面图，是表示开放状态的图。

图5B是从图5A的箭头A的方向观察的侧面图。

图6是表示在本发明的实施方式3的超声波诊断装置的超声波探头上安装有短路连接器的状态的电路图。

图7是表示以往的压电元件的构成的电路图。

图8是表示压电体的Vpp感度特性及冷热冲击实验中的实验前后的Vpp感度变化率的图。

具体实施方式

以下参照附图，详细说明本发明的超声波诊断装置的实施方式。

（实施方式1）

图1是表示本发明的实施方式1中的超声波诊断装置的概略构成的电路图。超声波诊断装置1由超声波诊断装置主体2和超声波探头3构成。

超声波诊断装置主体2向超声波探头3提供驱动超声波探头3的驱动信号，接收由超声波探头3接收的接收信号，进行信号处理，在监视器（未图示）上显示生物体内组织图像（超声波图像）。主体侧信号线端子9是提供驱动信号并接收接收信号的端子，主体侧接地线端子10是表现出接地电位的端子。主体侧控制线端子11是输出用于控制是否使用超声波探头3的信号的端子。

超声波探头3与超声波诊断装置主体2连接，与被检体接触而使用。压电体4将电变换为超声波，或将超声波变换为电。即，通过驱动信号被驱动而放射超声波信号，接受从被检体反射的超声波信号并变换为接收信号。将电变换为超声波或将超声波变换为电的性能由被称为d常数或g常数的压电常数来决定。

压电体4的相对介电常数与压电体4的电阻抗有关。在超声波探头3中，将压电体4加工为短册状或柱状，并使用配置了大量压电体4的构造。这种情况下，每个压电体4变小而其电阻抗变高。此外，近年来，还出现了被称为1.5D阵列或矩阵阵列的、配置了大量更微小的压电体4的超声波探头3。这种情况下，电阻抗进一步变高，难以电驱动压电体4。因此，作为在超声波探头3中使用的压电体4，多数情况下要求具备高压电常数或高相对介电常数的压电材料。但是，一般来说，具有高压电常数或高相对介电常数的压电材料的居里温度较低，容易因温度变化而压电常数或相对介电常数降低。

作为压电体4的材料，有锆钛酸铅系或钛酸铅系的压电陶瓷、具有非常高的相对介电常数的被称为张弛振荡器的缓和型强电介质、铌系和铋系等非铅的压电陶瓷或压电单结晶、锌铌酸铅和钛酸铅、或锰铌酸铅和钛酸铅、铟铌酸铅和锰铌酸铅和钛酸铅、锰铌酸铅和锆钛酸铅等固溶体单结晶或陶瓷、PVDF（Polyvinylidene fluoride）等压电高分子膜等。

在压电体4中，在一个面上设有信号线侧电极12，在另一个面上设有接地线侧电极13。信号线侧电极12、接地线侧电极13是金、银等金属材料，通过电镀、溅射或烧结等形成。信号线侧电极12经由信号线14与探头侧信号线端子6连接。接地线侧电极13经由接地线15与探头侧接地线端子7连接。

探头侧信号线端子6能够与主体侧信号线端子9连接。此外，探头侧接地线端子7能够与主体侧接地线端子10连接。对探头侧信号线端子6和探头侧接地线端子7施加的驱动信号经由信号线侧电极12、接地线侧电极13被提供给压电体4。此外，由压电体4产生的接收信号经由探头侧信号线端子6、探头侧接地线端子7传递至声波诊断装置主体2。

探头侧控制线端子8能够与主体侧控制线端子11连接。短路/开放切换机构5将信号线14与接地线15之间短路或开放。即，将信号线侧电极12与接地线侧电极13之间短路或开放。具体地说，短路/开放切换机构5由与信号线14及接地线15连接的开关16构成，通过从探头侧控制线端子8输入的控制信号而接通断开。即，在超声波探头3的使用时、即放射超声波时将开关16断开，在超声波探头3的不使用时、即不放射超声波时将开关16接通。

另外，根据压电体4的数量及超声波诊断装置主体2的规格，探头侧信号线端子6及探头侧接地线端子7通常存在多个，但是为了简单起见，在图1中记载了各1个的情况，但是在多个的情况下，仅通过增加端子数就能够同样地构成。此外，在图1中，示出了在超声波诊断装置主体2内进行驱动信号的生成及接收信号的信号处理的构成，但是近年来实现这些处理的电路小型化，也可以采用将这些处理容纳在超声波探头3内的构成。

在超声波诊断装置主体2上能够连接1条以上的超声波探头3，使用者能够根据检查部位来选择超声波探头3。但是，构成为无法同时使用多个超声波探头3。超声波诊断装置主体2仅在超声波探头3的使用时，在与超声波探头3之间收发电信号。在超声波探头3的不使用时，在与超声波探头3之间没有电信号的收发。

根据超声波探头3的使用时或不使用时来生成控制信号。控制信号在超声波诊断装置主体2内生成，经由主体侧控制线端子11被发送给超声波探头3的探头侧控制线端子8。控制信号在使用时将开关16断开，在不使用时将开关接通。

作为在超声波探头3的使用时生成的控制信号，可以使用在使用者从与超声波诊断装置主体2连接的多个超声波探头3中选择1个时发生的信号。在超声波诊断装置主体2上仅连接有1条超声波探头3的情况下，虽然使用者不需要选择超声波探头3，但在向超声波探头3发送电信号之前，为了确保对生物体的安全性，必须进行超声波探头3的连接确认等。可以将这时发生的信号作为控制信号使用。此外，控制信号只要是在使用超声波探头3之前生成的信号即可，可以将任何信号作为超声波探头3的使用时的控制信号使用。

此外，作为超声波探头3的不使用时，有不选择超声波探头3的情况、暂时停止诊断的情况、切断超声波诊断装置主体2的电源的情况、将超声波探头从超声波诊断装置主体2卸下的情况、未与超声波诊断装置主体2连接的情况等。作为在不选择超声波探头3的情况下生成的控制信号，可以使用超声波诊断装置主体2的接地线（未图示）。此外，在超声波诊断装置主体2中，设有不需卸下超声波探头3或切断电源就能暂时停止诊断的功能，可以将该功能的发现时生成的信号作为控制信号使用。此外，切断超声波诊断装置主体2的电源的情况下，可以将这时生成的信号作为控制信号使用。

此外，从使用中的超声波诊断装置主体2向超声波探头3施加非常高电压的电信号，在该状态下将超声波探头3从超声波诊断装置主体2卸下，可能会导致超声波探头3内的电路（未图示）破损，通常在切断超声波诊断装置主体2的电源之后、或者在设为暂时停止诊断的状态之后将超声波探头3卸下。因此，将超声波探头3卸下的情况下，可以将电源切断时或暂时停止诊断时发生的信号作为控制信号使用。除此之外，只要是在停止或中断超声波探头3的使用之前生成的信号，可以将任何信号作为超声波探头3的不使用时的控制信号使用。

在本实施方式中，通过将主体侧控制线端子11与探头侧控制线端子8连接，将控制信号发送给超声波探头3，但是也可以构成为，通过在超声波诊断装置主体2中设置无线的发送机（未图示）、在超声波探头3中设置无线的接收机（未图示），从超声波诊断装置主体2以无线发送控制信号。

此外，在图1中示出了控制信号在超声波诊断装置主体2内生成的情况，但是也可以构成在超声波探头3内设有生成控制信号的机构。作为生成控制信号的机构，例如可以在超声波探头3内设置加速度传感器（未图示），将该加速度传感器的输出作为控制信号使用。在使用时，使用者手持超声波探头3，对生物体表面进行扫描，所以能够根据加速度传感器的输出来判断目前处于使用时。此外，在不使用时，使用者将超声波探头3放置在超声波诊断装置主体2所具备的托架（未图示）中、或者离开手保管，所以加速度传感器的输出没有变化，能够判定为目前处于不使用时。即，利用使用时和不使用时的超声波探头3的动作差异，能够生成控制信号。同样，只要是利用使用时和不使用时的超声波探头3的动作差异，也可以将加速度传感器以外的传感器的输出作为控制信号来使用。

如以上那样，在本实施方式中，在超声波探头3的使用时，信号线侧电极12与接地线侧电极13成为开放状态，能够感度较好地检测超声波信号。

此外，在超声波探头3的不使用时、具体而言在输送中或保管中，未必处于室温环境下，也可能暴露于高温环境或急剧的温度变化环境下。但是，通过使信号线侧电极12与接地线侧电极13之间成为短路状态，能够抑制感度的降低。

因此，虽然表现出高压电特性，但是能够使用在高温环境或急剧的温度变化环境下压电特性的劣化较大的压电体，所以能够得到感度更高的超声波诊断图像。

（实施方式2）

本发明的实施方式2的超声波诊断装置的特征在于，作为短路/开放切换机构5而使用多路复用器。其他构成与实施方式1的超声波诊断装置同样，对同样的构成要素附加与实施方式1的超声波诊断装置相同的符号并省略说明。

多路复用器21是将多个输入信号作为一个信号输出的、类似于开关的机构。图2是表示简单的2输入多路复用器的概略构成的图。将2个输入信号S、G分别输入到输入端子22、输入端子23时，根据控制信号C的值，从多路复用器21的输出端子24输出以数式1的逻辑式表示的输出信号Y。

Y＝（S·C）＋（G·C＊）···（数式1）

在此，＊表示负逻辑。此外，控制信号C是“0”状态和“1”状态的某个状态。

该逻辑式表示选择输入信号S或输入信号G。控制信号C为“1”状态情况下，根据数式1，输出信号Y成为“S”。另一方面，控制信号C为“0”状态的情况下，根据数式1，输出信号Y成为“G”。即，多路复用器21作为通过控制信号C将输入端子22、23的一方与输出端子24连接的开关来进行动作。

图3是表示将进行上述动作的2输入多路复用器应用为短路/开放切换机构5的超声波探头3b的构成的概略图。图3A表示超声波探头3b的使用（图像诊断）时的状态，图3B表示不使用时的状态，图3C表示超声波探头3b离开超声波诊断装置主体2的状态。

设置于压电体4的信号线侧电极12经由信号线14与多路复用器21的输出端子24连接。另一方面，接地线侧电极13经由接地线15与探头侧接地线端子7连接，并且与多路复用器21的输入端子23连接。探头侧信号线端子6与多路复用器21的输入端子22连接。探头侧控制线端子8与控制信号C的输入端子（未图示）连接。

如图3A所示，作为控制信号C而向多路复用器21输入“1”时，输出信号Y成为“S”。即，处于将输入端子22与输出端子24连接的状态，信号线14与接地线15之间为开放状态。因此，向压电体4施加驱动信号而能够放射超声波。由此，能够感度较好地检测超声波信号。

如图3B所示，作为控制信号C而向多路复用器21输入“0”时，输出信号Y成为“G”。即，成为将输入端子23与输出端子24连接的状态，信号线14与接地线15之间为短路状态。因此，不向压电体4施加电压，不能放射超声波。由此，即使在暴露于高温环境或急剧的温度变化环境的情况下，也能够抑制压电特性的劣化。

如图3C所示，在超声波探头3b与超声波诊断装置主体2处于未连接状态的情况下，设定为使控制信号C成为“0”状态。即，在未与超声波诊断装置主体2连接的状态的情况下，与图3B同样，信号线14与接地线15之间为短路状态。由此，即使在暴露于高温环境或急剧的温度变化环境的情况下，也能够抑制压电特性的劣化。

在图3中，示出了在信号线14与接地线15之间相对于1个压电体4的开放或短路、即信号线侧电极12与接地线侧电极13之间的开放状态和短路状态的切换中使用1个多路复用器21的例子。但是，在目前IC化的1个多路复用器21中，有些能够进行16输出、32输出的切换，即使压电体4的数量变多，也能够以较少的多路复用器21来切换短路状态和开放状态，是能够收纳于超声波探头3b内的尺寸。因此，作为压电体4的数量变多的情况下的短路/开放切换机构5，优选多路复用器21。

此外，除此之外，作为短路/开放切换机构5，也可以使用继电器电路或晶体管、光耦合器等市售的开关器件（未图示）。如果将这些开关器件与图3同样地作为短路/开放切换机构5连接，并构成为使控制信号在各个线圈、晶体管的基极、发光二极管中流动，则能够通过控制信号将短路/开放切换机构5切换为开放状态或短路状态。

（实施方式3）

图4A是表示本发明的实施方式3的超声波诊断装置的超声波探头的概略构成的侧面图。图4B是从箭头A的方向观察的侧面图。在图4A、4B中，示意性地表示信号线14与接地线15为同轴线状的构造。本实施方式的超声波诊断装置的特征在于，实施方式1的超声波诊断装置中的短路/开放切换机构5使用与实施方式2不同的构成。在本实施方式的超声波诊断装置中，对于与实施方式1的超声波诊断装置相同的构成要素附加同一符号并省略说明。

信号线14及接地线15通过焊锡、导电膏、接合等连接成同轴电缆32，将同轴电缆32的内部导体作为信号线14使用，将外部导体作为接地线15使用。另外，也可以取代同轴电缆，而使用单线电缆、金属箔膜、在柔性基板中使用的贴铜层叠板等具有挠性的导电材料。同轴电缆32的信号线14及接地线15例如排列在印刷基板31上并通过焊锡等结线，经由设置在印刷基板31上的连接器（未图示）与图1所示的探头侧信号线端子6、探头侧接地线端子7（未图示）连接。

如图4A所示，短路/开放切换机构5c具有线圈35、短路板33、铁芯34、磁铁36、弹簧37。短路/开放切换机构5c通过线圈35的电磁力，进行信号线14与接地线15之间的短路/开放切换。

短路板33与磁铁36接触，能够以与磁铁36的接触点50为中心转动，能够与信号线14及接地线15接触/脱离。此外，在短路板33中，与信号线14及接地线15接触的部分33a是导电材料，铁芯34侧33b由磁性材料构成。因此，通过短路板33转动，能够切换信号线14及接地线15之间的短路状态和开放状态。短路板33的形状及大小能够通过信号线14及接地线15的大小、配置等自由选择。例如，在图4中，示出了为了使结线在印刷基板31上的信号线14与接地线15之间能够通过短路板33成为短路状态而采用コ字形（参照图4B）的情况的短路板33。

磁铁36构成为L字状，一方与铁芯34连接，另一方与短路板33接触。在铁芯34上卷绕有线圈35。弹簧37相对于短路板33与磁铁36的接触点，一端安装在面对铁芯34的一侧的相反侧，另一端安装在磁铁36上。短路板33通常如图4A所示的状态那样，通过弹簧37的力而离开铁芯34，与信号线14和接地线15连接。即，信号线14与接地线15之间短路。

在超声波探头3的不使用时，在线圈35中不流过控制信号。即，处于图4A、4B的状态。在该状态下，信号线14与接地线15之间成为短路状态，无法向压电体4施加电信号，无法放射超声波。因此，即使暴露于高温环境或急剧的温度变化环境下，也能够抑制压电特性的劣化。

图5A是表示使用时的超声波诊断装置的超声波探头的概略构成的侧面图，表示超声波探头的使用状态。图5B是从图5A的箭头A的方向观察的侧面图。在超声波探头3的使用时，从图1所示的探头侧控制线端子8向线圈35流入控制信号。在线圈35中流过电流时，铁芯34被磁化。由铁芯34产生的磁束穿过磁铁36、短路板33（磁性材料）后，产生电磁力，与铁芯34相对的部分的短路板33被吸附到铁芯34侧。由此，信号线14及接地线15不再与短路板33接触，信号线14和接地线15之间成为开放状态。即，信号线侧电极12和接地线侧电极13之间成为开放状态，向超声波探头3发送驱动信号后，向压电体4施加驱动信号，能够放射超声波。由此，能够感度良好地检测超声波信号。

此外，从超声波探头3的使用状态切换为不使用状态时，停止向线圈35流入控制信号。这样，铁芯34不被磁化，短路板33失去电磁力，通过弹簧37的力而短路板33返回到与信号线14及接地线15接触的位置（图4A、4B）。即，信号线侧电极12与接地线侧电极13之间回到短路状态，

由此，无法向压电体4施加电信号，无法放射超声波。由此，即使暴露于高温环境或急剧的温度变化环境下，也能够抑制压电特性的劣化。

即，通过在超声波探头3的使用时或不使用时生成的控制信号，使短路板33移动到使信号线14和接地线15之间成为开放状态的位置或成为短路状态的位置，从而能够将设置于压电体4的信号线侧电极12与接地线侧电极13之间切换为开放状态或短路状态。

此外，在具有多个压电体4的超声波探头3中，通过设置数个短路/开放切换机构5c，能够切换信号线14与接地线15之间的短路状态或开放状态。

作为其他的短路/开放切换机构5c，可以采用使用马达（未图示）和电线（未图示）的构成。例如，将短路板33和马达通过电线连接，在超声波探头3的使用时，向马达流入使用状态的控制信号，将电线卷起以使短路板33离开信号线14及接地线15，从而使信号线14及接地线15成为开放状态。另一方面，在超声波探头3不使用时，向马达流入不使用状态的控制信号，例如以与使用时相比逆转的方式驱动马达，并使电线回到短路板33与信号线14及接地线15接触的位置，从而使信号线14与接地线15之间成为短路状态。在这样的方法中，能够将设置于压电体4的信号线侧电极12与接地线侧电极13之间切换为开放状态或短路状态。

此外，输送时是超声波探头3c的不使用时的一例。在输送时，不仅温度环境严酷，而且还要考虑到向超声波探头3c的机械冲击。在使用短路/开放切换机构5c和短路板33的、将信号线14与接地线15之间机械地切换短路状态或开放状态的方法中，特别是输送时的短路状态有时不稳定。在此，可以使用将与超声波探头3c的探头侧信号线端子6和探头侧接地线端子7连接的端子预先短路的、能够装卸的短路连接器41。图6表示使用短路连接器41的超声波探头3c的构成。短路连接器41的信号线端子42与接地线端子43之间被短路。

短路连接器41相对于超声波探头3c能够装卸，信号线端子42能够与探头侧信号线端子6连接，接地线端子43能够与探头侧接地线端子7连接。将超声波探头3c与超声波诊断装置主体2连接时使用的连接器（未图示）能够承受机械冲击，作为短路连接器41用的连接器是优选的。

特别是，在输送环境时等不使用时，将短路连接器41与超声波探头3c连接。在超声波探头3c的使用时，将短路连接器41卸下使用。通过该方法，能够进一步提高输送时的设置于压电体4的信号线侧电极12和接地线侧电极13之间的短路状态的可靠性。可以用于具有多路复用器21等电短路/开放切换机构5的超声波探头3。

工业实用性

本发明利用使用时的温度环境限定为室温附近这一情况，具有如下的效果：即使使用表现出高压电特性而在高温环境或急剧的温度变化环境下压电特性的劣化较大的压电体，也能够兼得高压电特性和可靠性，作为在超声波图像诊断中使用的超声波探头是有用的。

符号的说明

1 超声波诊断装置

2 超声波诊断装置主体

3、3b、3c 超声波探头

4 压电体

5、5c 短路/开放切换机构

6 探头侧信号线端子

7 探头侧接地线端子

8 探头侧控制线端子

9 主体侧信号线端子

10 主体侧接地线端子

11 主体侧控制线端子

12 信号线侧电极

13 接地线侧电极

14 信号线

15 接地线

16 开关

21 多路复用器

22 输入端子

23 输入端子

24 输出端子

31 印刷基板

32 同轴电缆

33 短路板

34 铁芯

35 线圈

36 磁铁

37 弹簧

41 短路连接器

42 信号线端子

43 接地线端子

50 接触点

Claims (10)

1.一种超声波探头，其特征在于，具备：

压电体；

信号线侧电极，设置于所述压电体；以及

接地线侧电极，设置于所述压电体；

通过在所述信号线侧电极与所述接地线侧电极之间施加电压，从所述压电体放射超声波，

该超声波探头具备短路/开放切换机构，通过控制所述超声波的放射的有无的控制信号，将所述信号线侧电极与所述接地线侧电极之间切换为短路状态和开放状态。

2.如权利要求1所述的超声波探头，其特征在于，

所述短路/开放切换机构通过放射所述超声波的控制信号从所述短路状态切换为所述开放状态，并且通过不放射所述超声波的控制信号从所述开放状态切换为所述短路状态。

3.如权利要求1所述的超声波探头，其特征在于，

所述短路/开放切换机构通过不放射所述超声波的控制信号来设置为所述短路状态。

4.如权利要求1所述的超声波探头，其特征在于，

所述短路/开放切换机构是多路复用器。

5.如权利要求1所述的超声波探头，其特征在于，

具备与所述信号线侧电极连接的信号线和与所述接地线侧电极连接的接地线，

所述短路/开放切换机构具有短路板，该短路板能够通过所述控制信号，在使所述信号线与所述接地线之间成为短路状态的位置和成为开放状态的位置之间移动。

6.如权利要求5所述的超声波探头，其特征在于，

所述短路/开放切换机构通过放射所述超声波的控制信号，使所述短路板移动而使所述信号线与所述接地线之间成为开放状态，并且通过不放射所述超声波的控制信号使所述短路板移动,并通过短路板使所述信号线与所述接地线之间成为短路状态。

7.如权利要求5所述的超声波探头，其特征在于，

所述短路/开放切换机构通过不放射所述超声波的控制信号，使所述短路板移动到使所述信号线与所述接地线成为短路状态的位置，从而成为所述短路状态。

8.如权利要求1～7中任意一项所述的超声波探头，其特征在于，

具备能够装卸的短路连接器，该短路连接器将所述信号线侧电极与所述接地线侧电极之间短路。

9.如权利要求1～8中任意一项所述的超声波探头，其特征在于，

具有控制部，向所述短路/开放切换机构提供所述控制信号。

10.一种超声波诊断装置，其特征在于，具备：

权利要求1～8中任意一项所述的超声波探头；以及

超声波诊断装置主体，具有控制部，向所述短路/开放切换机构提供所述控制信号。

Images