CN104334087A - 偏置电压产生装置以及超声波诊断系统 - Google Patents

偏置电压产生装置以及超声波诊断系统 Download PDF

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Abstract

偏置电压产生装置被配置于超声波观测装置外部并与超声波观测装置一起使用，其中，为了使用静电电容型振子与被检体之间进行超声波的发送接收，上述超声波观测装置内置有用于产生发送信号的发送电路和对接收信号进行处理的接收电路，该偏置电压产生装置具备：偏置电压用电源电路，其具备可充电的二次电池并生成偏置电压，其中，该可充电的二次电池用于生成施加到静电电容型振子的偏置电压；以及偏置电压叠加部，其对输出到超声波观测装置的外部的发送信号和被输入到超声波观测装置的内部的接收信号叠加偏置电压。

Description

偏置电压产生装置以及超声波诊断系统
技术领域
本发明涉及一种使用静电电容型振子来进行超声波观测的偏置电压产生装置以及超声波诊断系统。
背景技术
近年来，广泛使用着将插入部插入到体腔内并具备对患部等发送超声波且接收来自患部的超声波的超声波探头的超声波诊断系统。
另外，作为发送接收超声波的振子，除了使用压电元件的超声波探头以外，还采用使用了静电电容型振子的超声波探头。在搭载了压电元件的超声波探头的情况下，发送信号产生单元和接收信号处理单元被设置于超声波观测装置侧。
在使用了静电电容型振子的情况下，需要将在使用了压电元件的情况下不需要的、高电压的直流偏置电压叠加于发送信号和接收信号。因此，与搭载了静电电容型振子的超声波探头一起使用的超声波观测装置在压电元件用的超声波观测装置的情况的结构中还内置有产生直流偏置电压的直流偏置电压产生电路。
与此相对，在日本特开2007-97760号公报的以往例中公开了一种超声波探头装置，能够使该装置小型化，该超声波探头装置在半导体基板上形成静电电容型振子，并且设置用于产生直流偏置电压的直流偏置电压单元，并且内置有用于产生发送信号(驱动信号)的发送信号产生单元。
然而，在上述以往例中，即使在连接搭载了压电元件的超声波探头而(在超声波诊断中)使用的超声波观测装置中采用能够连接的连接器，也无法与该超声波观测装置一起使用。也就是说，在以往例中，需要上述超声波探头装置专用的超声波观测装置。
因而，在以往例中存在以下缺点：除了与搭载了使用压电元件的振子的超声波探头一起使用的现有的超声波观测装置以外还需要使用专用的超声波观察装置。
因此，期望一种即使在使用了压电元件用的超声波观测装置的情况下也能够利用于超声波诊断等具有广泛应用性的装置。
本发明是鉴于上述点而完成的，目的在于提供一种即使使用压电元件用的超声波观测装置也能够通过搭载了静电电容型振子的超声波探头来进行超声波诊断的偏置电压产生装置以及超声波诊断系统。
发明内容
本发明的一个方式所涉及的偏置电压产生装置被配置在超声波观测装置的外部并与上述超声波观测装置一起使用，其中，为了利用静电电容型振子与被检体之间进行超声波的发送接收，上述超声波观测装置内置有产生发送信号的发送电路以及对接收信号进行处理的接收电路，该偏置电压产生装置具备：偏置电压用电源电路，其具备可充电的二次电池并生成偏置电压，其中，上述可充电的二次电池用于生成施加到上述静电电容型振子的上述偏置电压；以及偏置电压叠加部，其对输出到上述超声波观测装置的外部的上述发送信号和被输入到上述超声波观测装置的内部的上述接收信号叠加上述偏置电压。
本发明的一个方式所涉及的超声波诊断系统具备：超声波探头，其搭载有静电电容型振子；超声波观测装置，其内置有产生用于使上述静电电容型振子产生超声波的发送信号的发送电路、对通过超声波的接收而从上述静电电容型振子输出的接收信号进行信号处理的接收电路以及将上述发送信号与上述接收信号分离的发送接收分离电路；以及偏置电压产生装置，其内置于上述超声波探头或者与上述超声波探头装卸自由地连接并且具备：偏置电压用电源电路，其具备可充电的二次电池并生成偏置电压，该可充电的二次电池用于生成施加到上述静电电容型振子的上述偏置信号；以及偏置电压叠加部，其对输出到上述超声波观测装置的外部的上述发送信号和被输入到上述超声波观测装置的内部的上述接收信号叠加上述偏置电压。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的超声波诊断系统的整体结构的图。
图2是表示将设置于搭载了静电电容型振子的超声波探头的内部的偏置电压产生装置连接于偏置电压充电器来进行充电的结构的图。
图3是表示将搭载了静电电容型振子的超声波探头连接于静电电容型振子用的观测装置来进行超声波的发送接收的结构的图。
图4是表示将搭载了静电电容型振子的超声波探头连接于搭载了压电元件的超声波探头用的观测装置来进行超声波的发送接收的结构的图。
图5是表示用于说明第一实施方式的动作的定时的图。
图6是表示本发明的第一实施方式的第一变形例的超声波诊断系统的整体结构的图。
图7是表示用于说明第一变形例的动作的定时的图。
图8是表示第一实施方式的第二变形例中的偏置电压产生装置等的结构的图。
图9是表示第一实施方式的第三变形例中的偏置电压产生装置等的结构的图。
图10是表示构成本发明的第二实施方式的第一超声波探头的主要部分的结构的图。
图11是用于说明使用图10的动作的时序图。
图12是表示第二实施方式的变形例的电子扫描方式的第一超声波探头的主要部分的结构的图。
图13是表示图10的第一超声波探头的变形例的第一超声波探头的主要部分的结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
(第一实施方式)
如图1所示，本发明的第一实施方式的超声波诊断系统1具有：第一超声波探头2A，其以机械扫描方式搭载了静电电容型振子(简称为c-MUT)；第二超声波探头2B，其以机械扫描方式搭载了使用压电元件的振子；第一超声波观测装置(第一观测装置)3A，其与第一超声波探头2A装卸自由地连接并生成超声波断层图像；第二超声波观测装置(第二观测装置)3B，其与第一超声波探头2A和第二超声波探头、2B能够装卸自由地连接，并生成超声波断层图像；以及偏置电压充电器4，其对设置于第一超声波探头2A内的偏置电压用电源电路24充电。此外，在图1中示出将第一超声波探头2A连接于第二观测装置3B的状态。
第一和第二超声波探头2I(I＝A，B)分别具备细长的插入部6I、设置于其后端(基端)的把持部(操作部)7I以及从把持部7I延伸出的线缆部8I，在线缆部8I的端部上设置有连接器9I。
在第一超声波探头2A中的插入部6A的前端部10A内收纳cMUT 11A，cMUT 11A例如经由中空的挠性轴12和集电环13与把持部7A内的电动机14相连结。
另外，电动机14与线缆部8A内的信号线15的一端相连接，该信号线15的另一端连接于连接器9A的连接器端子(触点)P1，经由连接器9A装卸自由地连接的连接器插座16A或者16B连接于观测装置3I内的电动机驱动电路17。
从电动机驱动电路17输出的电动机驱动信号被施加于电动机14，由此对电动机14进行旋转驱动。而且，与电动机14的旋转一起使集电环13和挠性轴12进行旋转，能够使安装于挠性轴12前端的cMUT 11A进行旋转驱动。
另外，cMUT 11A的电极连接于贯穿中空的挠性轴12内的信号线18a的一端，贯穿挠性轴12内的信号线18a经由与集电环13的转子侧触点相接触的定子侧触点与集电环13外部的信号线18a电导通。信号线18a经由构成配置于连接器9A内部的偏置电压产生装置21的偏置电压叠加电路22和电容器23连接于连接器端子P5，并且经由偏置电压叠加电路22连接于连接器端子P6。
偏置电压产生装置21具备偏置电压用电源电路24，该偏置电压用电源电路24以能够充电的方式生成施加到cMUT 11A的偏置电压，该偏置电压用电源电路24的输入端与充电用连接器端子P2相连接，偏置电压用电源电路24的输出端经由作为用于进行偏置电压的施加和不施加的开关的偏置开关25连接于偏置电压叠加电路22。
另外，在偏置电压用电源电路24中，由充电电平检测电路26检测出偏置电压的充电电平，输出所检测出的充电电平的信号线连接于作为充电电平端子而发挥功能的连接器端子P3。
另外，在上述偏置开关25中，对该偏置开关25的两个触点进行接通和断开的控制的开关控制端子经由信号线连接于连接器端子P4。而且，通过从外部对该连接器端子P4例如施加二值的开关控制信号，由此能够对偏置开关25的两个触点进行接通和断开的控制。也就是说，连接器端子P4形成控制端子，该控制端子用于从外部对偏置电压叠加电路22中的偏置电压的施加和不施加进行控制。
此外，与cMUT 11A中的接地侧的电极相连接的信号线连接于连接器端子P7的接地端子。
另一方面，第二超声波探头2B在插入部6B的前端部10B内，代替cMUT11A而收纳由压电元件形成的振子11B，振子11B例如经由中空的挠性轴12和集电环13与把持部7B内的电动机14相连结。
另外，连接于振子11B并贯穿挠性轴12内的信号线18b经由集电环13连接于其外部的信号线18b，该信号线18b与连接器9B的连接器端子P5相连接。第二超声波探头2B中的其它结构与第一超声波探头2A相同，在图1中用相同的附图标记。
图2示出第一超声波探头2A装卸自由地连接的偏置电压充电器4的结构。
偏置电压充电器4具有：充电电压产生电路31，其产生对偏置电压用电源电路24充电的充电电压；充电电压控制电路32，其监视由充电电平检测电路26检测出的充电电平，对充电电压产生电路31的充电动作进行控制；以及开关控制电路33，其对偏置开关的接通和断开进行控制。
另外，偏置电压充电器4具有连接器插座16C，该连接器插座16C具有第一超声波探头2A的连接器端子P2、P3、P4分别连接的连接器插座端子R2、R3、R4。
具体地说，连接器插座端子R2、R3、R4与充电电压产生电路31的输出端、充电电平检测电路26的输入端以及开关控制电路33的输出端分别连接。
另外，充电电压产生电路31具有：交流-直流转换器31a，其从商用的交流电源中产生用于对偏置电压用电源电路24内的可充电的二次电池24a充电的直流电压；以及开关31b，其被设置于交流-直流转换器31a的输出端。而且，将该直流电压施加到二次电池24a对二次电池24a充电。此外，二次电池24a例如由产生5V左右至10V左右的直流电压的锂电池、铅电池等构成。
偏置电压用电源电路24具有二次电池24a和直流-直流转换器24b，该直流-直流转换器24b将该二次电池24a的直流电压升压至100V以上的偏置电压。
另外，二次电池24a的直流电压被提供给充电电平检测电路26，充电电平检测电路26将该直流电压利用于动作电源，监视二次电池24a的直流电压，检测充电电平。此外，充电电平检测电路26也可以根据从直流-直流转换器24b输出的偏置电压的电平来检测充电电平。
由充电电平检测电路26检测出的充电电平被输入到充电电压控制电路32，充电电压控制电路32通过将充电电平的电压与作为基准的电压32a进行比较，来判断是否达到充电完成状态。
而且，充电电压控制电路32进行控制，在充电电平的电压达到作为基准的电压32a的情况下，开关31b断开，结束充电动作。此外，也可以在充电完成时点亮未图示的LED或者熄灭点亮状态的LED等，来将充电完成状态通知给用户。另外，如在后文中所述，也可以将充电电平通知电路72连接于充电电平检测电路26，从而能够将充电电平通知给用户。
另外，开关控制电路33由开关33a和电阻Rb、Rc构成，该开关33a能够切换设定使得能够(通过手动操作等)输出将偏置开关25控制为断开的开关控制信号，该电阻Rb、Rc连接于该开关33a。
在本实施方式中，经由电阻Rc将连接器插座端子R4设定为低电平(L电平)，由此经由连接器插座端子R4所连接的连接器端子P4使偏置开关25断开。此外，偏置开关25是施加到偏置控制端子的电压例如在低电平时断开而在高电平(H电平)时接通的开关。
另外，如图2所示，作为对发送信号和接收信号叠加偏置电压的偏置电压叠加部的偏置电压叠加电路22构成为例如使用与偏置开关25串联地连接的电阻Ra，对信号线18a的连接点Pc叠加偏置电压。
图3示出将第一超声波探头2A连接于第一观测装置3A的状态的主要部分的结构。
第一观测装置3A具有：作为发送信号产生部的发送电路41，为了使用cMUT 11A与被检体之间进行超声波的发送接收，该发送电路41产生发送信号；接收电路42，其对由cMUT 11A接收到的接收信号进行处理；以及偏置电压产生电路49，其产生用于叠加于发送信号和接收信号的偏置电压。由偏置电压产生电路49产生的偏置电压在偏置电压产生电路49与用于经由信号线49a将发送信号和接收信号进行发送接收的信号线44之间的连接点P上叠加于发送信号或者接收信号。也可以将包含偏置电压产生电路49产生的偏置电压以及连接点P上叠加偏置电压的功能定义为偏置电压电路。
另外，第一观测装置3A中，在用于对发送信号和接收信号进行发送接收的信号线44的两端之间插入电容器45，以保护叠加到信号线44的偏置电压被输入到发送接收分离电路43并被输入到发送电路41和接收电路42。此外，发送接收分离电路43使用共用的信号线44使发送信号与接收信号分离。该发送接收分离电路43构成为与图4示出的发送接收分离电路43B相同。
信号线44经由连接器插座端子R6与连接器端子P6相连接，连接器插座端子R7与连接器端子P7相连接。另外，由接收电路42生成的超声波断层图像的影像信号被输出到监视器46，在监视器46的显示面上显示由cMUT 11A发送接收超声波而生成的被检体的超声波断层图像。
另外，设置于第一观测装置3A的开关控制电路47经由连接器插座端子R4与连接器端子P4相连接。该开关控制电路47也可以具有与图2示出的开关控制电路33相同的结构。也就是说，如图3所示，开关控制电路47被设定为输出将偏置开关25设为断开的开关控制信号。
而且，在该情况下，连接器9A内的偏置电压用电源电路24的偏置电压处于在超声波的发送接收过程中不使用的状态。
在图3的结构的情况下，第一观测装置3A将发送信号与叠加到发送信号的偏置电压一起输出到连接器9A侧。而且，对cMUT 11A施加叠加了偏置电压的发送信号，并发送超声波。由电动机14对cMUT 11A进行旋转驱动，因此如图1所示，对前端部10A的外周面所接触的被检体48侧发送超声波。
发送到被检体48侧的超声波在声阻抗发生变化的部分上反射，其一部分被cMUT 11A接收，被变换为电信号。在该情况下，对cMUT 11A施加规定的偏置电压，因此能够高效率地生成变换得到的接收信号。
由cMUT 11A接收到的接收信号在被叠加了由第一观测装置3A内的偏置电压产生电路49产生的偏置电压的状态下，从连接器9A被输入到第一观测装置3A内。而且，接收信号经由电容器45、发送接收分离电路43，被输入到接收电路42，由接收电路42生成影像信号，影像信号被输入到监视器46，由此在监视器46的显示面上显示超声波断层图像。
图4示出将第一超声波探头2A连接于第二观测装置3B的状态的主要部分的结构。
第二观测装置3B具有：发送电路41B，在连接了超声波探头2B的情况下，为了使用压电元件的振子11B与被检体之间进行超声波的发送接收，该发送电路41B产生发送信号；接收电路42B，其对由振子11B接收到的接收信号进行处理；以及发送接收分离电路43B，其使在第二观测装置3B内使用共用的信号线44b发送的发送信号与接收信号分离。在本实施方式中，如图4所示，在连接了超声波探头2A的情况下，发送电路41B对cMUT 11A生成发送信号，接收电路42B对由cMUT 11A接收到的接收信号进行信号处理。另外，发送接收分离电路43B使发送信号与接收信号分离。
如图4所示，发送接收分离电路43B包括：二极管电桥D1～D4，其被配置于从信号线44b的分支点延伸至接收电路42B的输入端侧的信号线44b`中；电阻Re，其将二极管D1、D3的阳极连接于电源端Vdd；以及电阻Rf，其将二极管D2、D4的阴极连接于电源端Vss。二极管电桥D1～D4在如接收信号那样微弱的信号(例如1Vpp以下的信号)的情况下成为导通，被输入到接收电路42B，但是在如发送信号(例如100Vpp左右)那样过大的信号的情况下二极管D1或者D2导通，由此使二极管D3或者D4截止，由此防止对接收电路42B施加过大的信号。
此外，也可以如日本特开2011-229630号公报所记载那样，二极管D1、D2使用与发送信号的周期相比具有反向恢复时间(恢复时间)短的特性的二极管，并且二极管D3、D4使用与接收信号的周期相比具有反向恢复时间(恢复时间)长的特性的二极管。
此外，也可以如日本特开2010-201163号公报的图2所公开那样，构成为使用二极管电桥D1～D4以及开关SW1、SW2，该开关SW1、SW2在发送时和接收时切换负电源与正电源，在发送时使二极管电桥D1～D4处于非导通状态，以高压的发送信号不被输入到接收电路42B的方式进行保护，在接收时使二极管电桥D1～D4处于导通状态来接收信号被输入到接收电路42B。
在本实施方式中，如上所述，发送电路41B和接收电路42B也能够(兼用)用作对cMUT 11A也生成发送信号的发送电路和对接收信号进行信号处理的接收电路。
另外，第二观测装置3B的连接器插座16B具有与连接器端子P1、P4、P5、P7分别进行连接的连接器插座端子R1、R4、R5、R7。
另外，由接收电路42B生成的超声波断层图像的影像信号被输出到监视器46，在监视器46的显示面上显示由振子11B或者cMUT 11A发送接收超声波而生成的被检体的超声波断层图像。
另外，设置于第二观测装置3B的开关控制电路47B经由连接器插座端子R4与连接器端子P4相连接。
该开关控制电路47B被设定为具有与图2示出的开关控制电路33相同的结构，但是开关33a经由上拉电阻Rb与电源端Vdd相连接，对连接器插座端子R4和连接器端子P4施加H电平的开关控制信号。
也就是说，如图4所示，开关控制电路47B进行控制以将偏置开关25接通。
而且，在该情况下，来自发送电路41B的发送信号经由发送接收分离电路43B发送到连接器9A内，在经由连接器9A内的电容器23之后的偏置电压叠加电路22中被叠加由设置于连接器9A内的偏置电压用电源电路24产生的偏置电压，并被施加到cMUT 11A。
另外，在由cMUT 11A接收到超声波的接收信号中也被叠加了由设置于连接器9A内的偏置电压用电源电路24产生的偏置电压，该接收信号在电容器23中偏置电压被遮断之后，被输入到第二观测装置3B内。在第二观测装置3B内，接收信号经由发送接收分离电路43B被输入到接收电路42B，接收电路42B对接收信号进行信号处理而生成影像信号并输出到监视器46。
具有这种结构的超声波诊断系统1的特征在于，具备第一超声波探头2A、第二观测装置3B以及偏置电压产生装置21。第一超声波探头2A是搭载了作为静电电容型振子的cMUT 11A的超声波探头。第二观测装置3B是内置有发送电路41B、接收电路42B以及发送接收分离电路43B的超声波观测装置，其中，发送电路41B产生用于使上述静电电容型振子产生超声波的发送信号，接收电路42B对通过超声波的接收而从上述静电电容型振子输出的接收信号进行信号处理，发送接收分离电路43B使上述发送信号与上述接收信号分离。偏置电压产生装置21内置于上述第二观测装置3B外部的上述超声波探头，具备偏置电压用电源电路24以及偏置电压叠加电路22，其中，偏置电压用电源电路24具备可充电的二次电池24a并生成上述偏执电压，该可充电的二次电池24a用于生成施加到上述静电电容型振子的偏置信号，偏置电压叠加电路22是对输出到上述超声波观测装置的外部的上述发送信号和被输入到上述超声波观测装置的内部的上述接收信号叠加上述偏执电压的偏置电压叠加部。
另外，设置于第一超声波探头2A内的偏置电压产生装置21是被配置在上述第二观测装置3B的外部并与第二观测装置3B一起使用的偏置电压产生装置21。第二观测装置3B是内置了发送电路41B以及接收电路42超声波观测装置。为了使用作为静电电容型振子的cMUT 11A与被检体之间进行超声波的发送接收，发送电路41B产生发送信号。接收电路42对接收信号进行处理。该偏置电压产生装置21的特征在于，具备偏置电压用电源电路24以及偏置电压叠加电路22。偏置电压用电源电路24具备可充电的二次电池24a并生成上述偏置电压，该可充电的二次电池24a用于生成施加到上述静电电容型振子的偏执电压。偏置电压叠加电路22是对从上述超声波观测装置输出的上述发送信号和被输入到上述超声波观测装置的上述接收信号叠加上述偏置电压的偏置电压叠加部。
此外，在上述结构中，示出偏置电压产生装置21被配置在搭载了cMUT11A的第一超声波探头2A内部的结构，但是在后述的图8的结构中，构成为偏置电压产生装置21在搭载了cMUT 11A的第一超声波探头2A``的外部并与该第一超声波探头2A``装卸自由的结构。
接着，说明本实施方式的动作。在使用第一超声波探头2A来进行超声波诊断之前，如图2所示，将偏置电压产生装置21的偏置电压用电源电路24与偏置电压充电器4进行连接来使二次电池24a处于充电的状态。
在本实施方式中，偏置电压产生装置21被设置于第一超声波探头2A内，因此如图2所示，将第一超声波探头2A与偏置电压充电器4进行连接，对设置于第一超声波探头2A内的偏置电压产生装置21的偏置电压用电源电路24的二次电池24a进行充电。
如图2所示进行连接而对偏置电压用电源电路24进行充电，能够通过点亮LED等来完成充电。这样在充电完成之后，将第一超声波探头2A与第二观测装置3B进行连接来进行超声波的发送接收，从而能够进行超声波诊断。具体地说，如图1或者图4所示，将第一超声波探头2A与第二观测装置3B进行连接。
在该情况下，发送电路41B的发送信号经由发送接收分离电路43B，通过连接器9A内的电容器23，在偏置电压叠加电路22中叠加从偏置电压用电源电路24输出的偏置电压，被施加到cMUT 11A的电极。
关于cMUT 11A，在与空洞相向的两侧的电极之间叠加偏置电压的状态下被施加发送信号，由此与空洞相向的一个膜进行振动，向被检体48(参照图1)侧发送超声波。另外，在被检体48侧发生反射而由cMUT 11A接收到的接收信号在叠加了来自偏置电压用电源电路24的偏置电压的状态下经由电容器23被输入到第二观测装置3B内。
在第二观测装置3B内，接收信号经由发送接收分离电路43B被输入到接收电路42B，接收电路42B对接收信号进行信号处理来生成影像信号并输出到监视器46，在监视器46的显示面上显示超声波断层图像。手术操作者观察超声波断层图像来诊断患部等。
图5示出时序图，横轴表示t。将第一超声波探头2A与第二观测装置3B进行连接，将偏置电压产生装置21的未图示的电源开关接通，并且将第二观测装置3B的未图示的电源开关接通，由此偏置电压用电源电路24输出图5的(A)示出的偏置电压Vbias，由偏置电压叠加电路22将该偏置电压Vbias施加到信号线18a。
另外，第二观测装置3B内的发送电路41B在短的发送期间Ts输出图5的(B)示出的脉冲状的发送信号，该发送信号在由偏置电压叠加电路22叠加了偏置电压Vbias的状态下被施加到cMUT 11A，发送超声波。
如图5的(C)所示，当成为发送期间Ts之后的接收期间Tr时，接收电路42B处于动作状态，对由cMUT 11A接收到的接收信号进行信号处理。
此外，cMUT 11A与电动机14的旋转同步地机械地进行旋转驱动，因此发送接收超声波的方向依次发生变化。通过这样反复发送与接收，由此接收电路42B获取径向扫描的情况下的一帧相当的图像数据。而且从一帧相当的图像数据中生成的超声波断层图像显示在监视器46中。
说明了将第一超声波探头2A与压电元件用的第二观测装置3B进行连接来发送接收超声波的动作，但是也可以是如在图3中说明那样，将第一超声波探头2A与第一观测装置3A进行连接来发送接收超声波。
因而，根据本实施方式，能够提供一种在使用了压电元件用的超声波观测装置(即第二观测装置3B)的情况下也能够利用于超声波诊断(或者超声波观测)的偏置电压产生装置以及超声波诊断系统。
上述结构说明了机械扫描方式的超声波诊断系统1，但是也能够如下所述那样构成电子扫描方式的超声波诊断系统1`。
图6示出第一实施方式的第一变形例的电子扫描方式的超声波诊断系统1`的结构。该超声波诊断系统1`在图1的超声波诊断系统1中如下那样变更一部分而构成。
关于本变形例中的第一超声波探头2A`和第二超声波探头2B`，在图1的第一超声波探头2A和第二超声波探头2B中不具有电动机14、挠性轴12以及集电环13。另外，第一超声波探头2A`代替图1中的一个cMUT 11A而具有CMUT阵列11`，该CMUT阵列11`具有沿着前端部10A的内周面而配置的多个cMUT 11-1，11-2，…，11-m，各cMUT 11-j(j＝1，2，…，m)(的电极)与配置于其附近的作为振子选择单元的多路复用器51相连接。
多路复用器51根据施加到该多路复用器51的选择信号来能够依次选择与信号线18a相连接的cMUT 11-j。
第一观测装置3A`内的控制电路53或者第二观测装置3B`内的控制电路53B输出选择信号，该选择信号经由连接器插座端子R1`、连接器端子P1`并经由贯穿第一超声波探头2A`内的信号线54被施加到多路复用器51的振子选择端子。
另外，控制电路53与选择信号同步地对第一观测装置3A`内的发送电路41、接收电路42的动作进行控制。
另外，关于第二超声波探头2B`，代替由图1的一个压电元件构成的振子11B而具有cMUT阵列11B`，该cMUT阵列11B`具有沿着前端部10B的内周面而配置的多个振子11B-1，11B-2，…，11B-m，各振子11B-j(j＝1，2，…，m)(的电极)与配置于其附近的作为振子选择单元的多路复用器51B相连接。多路复用器51B根据施加到该多路复用器51B的选择信号，能够依次选择与信号线18b相连接的振子11B-j。
在将第二超声波探头2B`连接于第二观测装置3B`的情况下，第二观测装置3B`内的控制电路53B输出选择信号，将该选择信号经由贯穿第二超声波探头2B`内的信号线54B施加到多路复用器51B的振子选择端子。
另外，控制电路53B与选择信号同步地对第二观测装置3B`内的发送电路41B、接收电路42B的动作进行控制。
另外，在将第一超声波探头2A`连接于第二观测装置3B`的情况下，与连接第二超声波探头2B`的情况同样地，控制电路53B输出选择信号。此外，如图6所示，第一观测装置3A`和第二观测装置3B`不具有电动机驱动电路17。其它结构为与图1示出的结构相同的结构。
本变形例的动作在图5示出的定时中还根据选择信号来依次切换使用于发送接收的cMUT。也就是说，本变形例的定时成为图7示出的那样。此外，图7的(A)-图7的(C)与图5的(A)-图5的(C)相同。
如图7的(D)所示，第二观测装置3B`内的控制电路53B在最初的第一发送期间Ts和第一接收期间Tr中，输出用于选择第一cMUT 11-1的选择信号Se1，第一cMUT 11-1在第一发送期间Ts和第一接收期间Tr中被使用于发送接收。此外，如图7所示，也可以使输出选择信号Se1、Se2等的定时比发送期间Ts(发送信号)稍稍提前。
当第一发送期间Ts和第一接收期间Tr结束时，控制电路53B在随后的第二发送期间Ts和第二接收期间Tr中，输出用于选择第二cMUT 11-2的选择信号Se2，第二cMUT 11-2在第二发送期间Ts和第二接收期间Tr中被使用于发送接收。
反复进行这种动作，接收电路42B获取进行电子扫描(电子径向扫描)的情况下的一帧相当的图像数据。而且，根据一帧相当的图像数据而生成的超声波断层图像显示在监视器46中。本变形例具有与第一实施方式相同的效果。
此外，在上述第一实施方式中，示出将偏置电压产生装置21设置于第一超声波探头2A内部的结构，但是也可以是，如图8所示，构成为在第一超声波探头2A装卸自由的壳体60内部设置偏置电压产生装置21A的结构。
在图8示出的第二变形例中，例如在图4示出的连接器9A中，在该连接器9A的基端侧分离为两部分来将超声波探头2A``侧的连接器9C与壳体60分离，该壳体60具有该连接器9C装卸自由的连接器插座60A并内置有偏置电压产生装置21A。
该壳体60在图4示出的连接器9A中除了该基端侧的结构以外，实质上成为与连接器9A相同的结构。
也就是说，连接于电动机14的信号线15是利用连接器9C侧的连接器端子P8与壳体60的连接器插座60A的连接器插座端子R8而装卸自由，通过该连接器插座端子R8与该连接器端子P8接触而导通。
另外，连接于cMUT 11A的信号线18a是利用超声波探头2A``侧的连接器9C侧的连接器端子P9与壳体60的连接器插座60A的连接器插座端子R9而装卸自由，通过该连接器插座端子R9与该连接器端子P9接触而导通。
此外，壳体60中的连接器端子P1-P7与第一观测装置3A或者第二观测装置3B的连接器插座16A、16B、偏置电压充电器4相连接的构造与在第一实施方式中说明的构造相同。
此外，图8示出应用于第一实施方式的情况下的偏置电压产生装置21B的情况的结构，但是对图6的结构也能够应用第二变形例。图9示出应用于图6示出的电子扫描方式的情况的情况下的第三变形例的偏置电压产生装置21B的结构。
图9的结构与在图8中将信号线15替换为信号线54的结构相同。此外，信号线54的前端经由与连接器插座端子R8接触而导通的连接器端子P8与多路复用器51相连接，信号线54的后端经由与连接器端子P1`接触而导通的连接器插座端子R1`与第二观测装置3B内的控制电路53B相连接。
在图8或者图9的结构的情况下，即使对于搭载了不具有偏置电压产生装置的cMUT 11A或者cMUT 11`的超声波探头2A``，也具有以下效果，即通过在该超声波探头2A``与第二观测装置3B之间使用内置有偏置电压产生装置21A的壳体60，能够通过发送接收超声波来进行超声波诊断或者超声波观测。
(第二实施方式)
接着，说明本发明的第二实施方式。本实施方式的超声波诊断系统具有在图1的超声波诊断系统1中还具备图10示出的第一超声波探头2D的结构。在本实施方式中，构成为具备：增益可变放大器，其根据充电电平检测电路26的充电电平的检测信号(检测信息)，来使用于对接收信号进行放大的增益可变；以及充电电平通知部，其通知充电电平。
该第一超声波探头2D具有连接器9D，该连接器9D设置有偏置电压产生装置21D，该偏置电压产生装置21D不同于在图1中的第一超声波探头2A中设置于其连接器9A内部(例如图4示出的)的偏置电压产生装置21。
该偏置电压产生装置21D构成为在图4示出的偏置电压产生装置21中还设置有：前置放大器71、充电电平通知电路72以及设置于信号线18a上两个发送接收分离电路73A、73B，其中，前置放大器71是根据充电电平检测电路26的充电电平的检测信号使增益可变的增益可变放大器。此外，前置放大器71被配置于两个发送接收分离电路73A、73B之间，在经由发送接收分离电路73A被输入接收信号的情况下，对该接收信号以增益1以上进行放大，经由发送接收分离电路73B输出到作为发送接收端子的连接器端子P6或者P5侧。另外，两个发送接收分离电路73A、73B例如也可以具有与图4的发送接收分离电路43B相同的结构。
本实施方式的充电电平检测电路26除了在第一实施方式中说明的充电电平的检测功能以外，还使用第一比较电路26a来检测从偏置电压用电源电路24输出的偏置电压是否变得小于预先设定的适当偏置电压范围的下限值Vt1，并且还具有第二比较电路26b，该第二比较电路26b检测从偏置电压用电源电路24输出的偏置电压是否变为比该下限值Vt1更低的第二电压值Vt2以下。此外，如图11的(C)所示，在偏置电压与下限值Vt1进行比较而在下限值Vt1以上的情况下，第一比较电路26a输出与H电平对应的信号(例如电平Vc的信号)，并且在偏置电压小于下限值Vt1的情况下，输出与小于下限值Vt1的偏置电压成比例的电平Vd的第一检测信号。
另外，该充电电平检测电路26具有第三比较电路26c，该第三比较电路26c判断施加到连接器端子P4的信号电平是否为H、L中的一个，换言之判断是否有将偏置开关25接通的H电平(或者连接器9C是否连接于第二观测装置3B)。
而且，仅在施加到连接器端子P4的信号电平为H电平的情况下(即，连接器9C连接于第二观测装置3B的情况下)，对前置放大器71的动作进行控制。在施加到连接器端子P4的信号电平为L电平的情况下，不对前置放大器71的动作进行控制。
当从偏置电压用电源电路24输出的偏置电压变得小于预先设定的适当偏置电压范围的下限值Vt1的情况下，由cMUT 11A接收而生成的接收信号的灵敏度比在适当偏置电压范围内的情况下低。
因此，在本实施方式中，充电电平检测电路26在从偏置电压用电源电路24输出的偏置电压变得小于下限值Vt1的情况下使施加到增益控制端子的电压发生变化，使得前置放大器71的增益从适当偏置电压范围的情况下的增益1变为增益大于1。而且，在本实施方式中，通过前置放大器71的增益增大来对偏置电压降至适当范围以下时导致的接收信号的灵敏度降低进行补偿。
另外，充电电平检测电路26将偏置电压用电源电路24的充电电平的检测信号输出到充电电平通知电路72，充电电平通知电路72在显示器中显示充电电平，由此对用户通知充电电平。
另外，在从偏置电压用电源电路24输出的偏置电压变为第二电压值Vt2以下的情况下，充电电平检测电路26将第二检测信号输出到充电电平通知电路72。当被输入第二检测信号时，充电电平通知电路72与充电电平的显示一起显示促使充电的内容，对用户通知促使充电的内容。
此外，在本实施方式中，在连接器9D连接于第一观测装置3A的情况下，第一观测装置3A的偏置电压产生电路49始终输出适当范围内的偏置电压，因此构成为前置放大器71不进行灵敏度校正的结构。
其它结构与上述第一实施方式相同。接着，说明本实施方式的动作。在本实施方式中，在使用了第一超声波探头2A的情况下，成为与第一实施方式相同的动作，因此省略其说明，说明使用了第一超声波探头2D的情况下的主要动作。另外，说明将第一超声波探头2D连接于第二观测装置3B来进行超声波的发送接收的情况。
图11示出该情况下的动作说明用的时序图。在图11中，横轴表示时间t，偏置电压产生装置21D等的动作在时间t0开始。
如图11的(A)所示，连接器端子P4在时间t0以后，成为H电平，偏置开关25被接通，并且充电电平检测电路26进行对前置放大器71和充电电平通知电路72的动作进行控制的动作。
在偏置电压用电源电路24输出如图11的(B)所示适当范围的偏置电压的期间T1中，充电电平检测电路26的第一比较电路26a将如图11的(C)所示固定电平Vc的第一检测信号施加到前置放大器71的增益控制端。在该状态下，如图11的(D)所示将前置放大器71的增益设定为1。
在该状态下，成为与第一超声波探头2A连接于第二观测装置3B的第一实施方式的情况实质上相同的动作。
另外，为了如图11的(F)所示那样通知充电电平，充电电平通知电路72在显示器中显示充电电平。
当偏置电压用电源电路24的充电电平降低而从偏置电压用电源电路24输出的偏置电压变得小于适当范围的偏置电压的下限值Vt1(其时间t1)时，第一比较电路26a如图11的(C)所示将与从下限值Vt1起降低的比率成比例地发生变化的电平Vd的第一检测信号施加(输出)到前置放大器71的增益控制端。
而且，前置放大器71成为以与从固定电平Vc起的变化量成比例地变大(大于1)的增益来放大接收信号的动作状态。
当从偏置电压用电源电路24输出的偏置电压进一步降低而变为第二电压值Vt2以下(其时间t2)时，第二比较电路26b将如图11的(E)所示第二检测信号(例如H电平)输出到充电电平通知电路72。
当被输入第二检测信号时，充电电平通知电路72将偏置电压用电源电路24的充电电平降至需要充电的程度这一情况在显示器中进行警告显示，对用户通知来促使充电。也就是说，如图11的(F)所示，充电电平通知电路72通过警告显示进行通知。用户通过该警告显示来识别处于要充电的状态这一情况。
此外，在将第一超声波探头2D连接于第一观测装置3A来进行超声波的发送接收的情况下，前置放大器71不进行动作而与上述说明同样地充电电平通知电路72进行动作。
根据这样进行动作的本实施方式，除了与第一实施方式相同的效果以外，即使在从偏置电压用电源电路24输出的偏置电压变得小于适当范围的偏置电压的下限值Vt1的情况下，也能够对接收信号的灵敏度降低进行校正。
此外，说明了本实施方式的超声波诊断系统在图1的超声波诊断系统1中还设置有超声波探头2D的情况。在图6示出的超声波诊断系统1B中也能够设置电子扫描方式的超声波探头，该电子扫描方式的超声波探头设置有图10示出的偏置电压产生装置21D。
图12示出第二实施方式的变形例的超声波诊断系统中的电子扫描方式的第一超声波探头2E的主要部分的结构。本变形例的超声波诊断系统在图6示出的超声波诊断系统1B中还具备图12示出的电子扫描方式的第一超声波探头2E。
该电子扫描方式的第一超声波探头2E在图10的超声波探头2D中将信号线15替换为信号线54而将连接器9D替换为连接器9E。该信号线54的前端与多路复用器51相连接，后端与连接器端子P1`相连接。其它与在图10中说明的结构相同。而且，在本变形例中，除了超声波的扫描方式与第二实施方式不同这一情况以外，具有与第二实施方式大致相同的作用效果。
另外，在图10中示出在超声波探头2D的连接器9D内设置有偏置电压产生装置21D的结构，但是通过将图4的结构设为与图8那样的变形相同的变形，来能够设为超声波探头2D的连接器与偏置电压产生装置21D装卸自由的结构。另外，在图12的超声波探头2E中也能够同样地应用。
此外，在上述实施方式等中，说明了与作为第一观测装置3A的超声波发送接收端子的连接器插座端子R6与作为第二观测装置3B的超声波发送接收端子的连接器插座端子R5分别装卸自由的连接器端子并非共用而成为两个连接器端子P6和P5的结构的情况。与此相对，如图13所示，通过设置切换开关81，也可以设为使连接器端子P5、P6共用化的一个连接器端子P56。图13示出图10的超声波探头2D的变形例的超声波探头2F的结构例。
该超声波探头2F具有连接器9F，该连接器9F是在图10的超声波探头2D的连接器9D中在连接器端子5与发送接收分离电路73b之间在信号线上设置切换开关81，来将连接器端子5设为连接器端子56。
另外，将连接器端子56与切换开关81的共用触点c连接，将从发送接收分离电路73B、偏置电压叠加电路22以及电容器23的连接点至(图10中的)连接器端子P6的信号线与触点a和触点b分别连接，通过连接器端子P4的信号电平对切换开关81的切换进行控制。
具体地说，当施加到连接器端子P4的信号电平为将偏置开关25接通的H电平、即第二观测装置3B连接于连接器9F的状态时，使共用触点c与触点a导通，当施加到连接器端子P4的信号电平为L电平、即第一观测装置3A连接于连接器9F的状态时，使共用触点c与触点b导通。
另外，在图13中不具有连接器端子6。另外，图1或者图4等示出的第二观测装置3B的连接器插座端子R5与连接器端子P56装卸自由地连接，并且图1或者图3等示出的第一观测装置3A的连接器插座端子R6与连接器端子P56装卸自由地连接。
其它结构与在图10等中说明的结构相同。根据本变形例，能够将共用化的连接器端子56与第一观测装置3A和第二观测装置3B的各超声波发送接收端子进行连接。因而，能够消减连接器端子数。此外，图13应用于图10的结构的情况，但是也能够同样地应用于第一实施方式和第二实施方式等。
此外，包含上述变形例的情况的实施方式中的结构并不限定于所图示的结构的情况。另外，在图1、图6等中说明的超声波诊断系统1、1B中根据需要来减少结构要素的结构的情况也属于本发明。例如，在图1示出的超声波诊断系统1中，还能够通过不具有第二超声波探头2B的结构来构成超声波诊断系统1。
另外，在图1示出的超声波诊断系统1中，还能够通过不具有第一观测装置3B的结构来构成超声波诊断系统1。说明了图1的结构的情况，但是在图6的结构中也相同。
另外，在上述结构例中，说明了在超声波探头2A`、2B`等超声波探头内部设置了多路复用器51和51B的情况，但是也可以代替设置于超声波探头内部而设置于观测装置3A`、3B`等观测装置内部。在该情况下，设为将偏置电压用电源电路24的偏置电压经由(根据开关控制信号进行接通和断开控制的)偏置开关25叠加到与各c-MUT 11-j分别连接的信号线的结构即可。
另外，局部组合上述实施方式和变形例而构成的实施方式等也属于本发明。
本申请主张2012年11月16日在日本申请的特愿2012-252427号的优先权，并以此基础提出申请，上述公开内容被引入本说明书、权利要求、附图。

Claims (19)

1.一种偏置电压产生装置，被配置在超声波观测装置的外部并与上述超声波观测装置一起使用，其中，为了利用静电电容型振子与被检体之间进行超声波的发送接收，上述超声波观测装置内置有产生发送信号的发送电路以及对接收信号进行处理的接收电路，该偏置电压产生装置的特征在于，具备：
偏置电压用电源电路，其具备可充电的二次电池并生成偏置电压，其中，上述可充电的二次电池用于生成施加到上述静电电容型振子的上述偏置电压；以及
偏置电压叠加部，其对输出到上述超声波观测装置的外部的上述发送信号和被输入到上述超声波观测装置的内部的上述接收信号叠加上述偏置电压。
2.根据权利要求1所述的偏置电压产生装置，其特征在于，
上述偏置电压产生装置被配置在搭载有上述静电电容型振子的超声波探头内。
3.根据权利要求1所述的偏置电压产生装置，其特征在于，
上述偏置电压产生装置与搭载有上述静电电容型振子的超声波探头和上述超声波观测装置装卸自由地连接。
4.根据权利要求1所述的偏置电压产生装置，其特征在于，
上述偏置电压产生装置还具备：开关，其用于接通和断开由上述偏置电压用电源电路产生的上述偏置电压在上述偏置电压叠加部的叠加；以及控制端子，其用于从外部对上述开关进行接通和断开的控制。
5.根据权利要求4所述的偏置电压产生装置，其特征在于，
上述偏置电压产生装置还具备：
充电电平检测部，其检测构成上述偏置电压用电源电路的上述二次电池的充电电平；以及
充电电平通知部，其通知由上述充电电平检测部检测出的充电电平信息。
6.根据权利要求5所述的偏置电压产生装置，其特征在于，
上述偏置电压产生装置还具备增益可变放大器，该增益可变放大器根据由上述充电电平检测部检测出的充电电平信息来使上述接收信号的增益增大。
7.根据权利要求5所述的偏置电压产生装置，其特征在于，
上述偏置电压用电源电路具有上述二次电池和直流-直流转换器，该直流-直流转换器使上述二次电池的直流电压升压来生成上述偏置电压。
8.根据权利要求2所述的偏置电压产生装置，其特征在于，
上述偏置电压产生装置被配置在上述探头中的与上述超声波观测装置装卸自由地连接的连接器内。
9.根据权利要求2所述的偏置电压产生装置，其特征在于，
上述偏置电压产生装置具有：多个第一连接器端子，所述多个第一连接器端子与上述超声波观测装置的连接器插座的多个连接器插座端子装卸自由地连接；以及多个第二连接器端子，所述多个第二连接器端子与产生对上述二次电池充电的充电电压的充电器的连接器插座的连接器插座端子装卸自由地连接。
10.根据权利要求4所述的偏置电压产生装置，其特征在于，
上述偏置电压产生装置还具有充电器，该充电器与该偏置电压产生装置装卸自由地连接，产生对上述二次电池充电的充电电压，上述充电器具有开关控制电路，在该充电器连接于上述偏置电压产生装置的情况下，该开关控制电路经由上述控制端子将上述开关设定为断开。
11.一种超声波诊断系统，其特征在于，具备：
超声波探头，其搭载有静电电容型振子；
超声波观测装置，其内置有：发送电路，其产生用于使上述静电电容型振子产生超声波的发送信号；接收电路，其对通过超声波的接收而从上述静电电容型振子输出的接收信号进行信号处理；以及发送接收分离电路，其将上述发送信号与上述接收信号分离；以及
偏置电压产生装置，其内置于上述超声波探头或者与上述超声波探头装卸自由地连接并且具备：偏置电压用电源电路，其具备可充电的二次电池并生成偏置电压，该可充电的二次电池用于生成施加到上述静电电容型振子的上述偏置信号；以及偏置电压叠加部，其对输出到上述超声波观测装置的外部的上述发送信号和被输入到上述超声波观测装置的内部的上述接收信号叠加上述偏置电压。
12.根据权利要求11所述的超声波诊断系统，其特征在于，
上述偏置电压产生装置还具备：开关，其用于接通和断开由上述偏置电压用电源电路产生的上述偏置电压在上述偏置电压叠加部的叠加；以及控制端子，其用于从上述偏置电压产生装置的外部对上述开关进行接通和断开的控制。
13.根据权利要求12所述的超声波诊断系统，其特征在于，
上述偏置电压产生装置还具备：
充电电平检测部，其检测上述偏置电压用电源电路的充电电平；以及
充电电平通知部，其通知由上述充电电平检测部检测出的充电电平信息。
14.根据权利要求13所述的超声波诊断系统，其特征在于，
上述偏置电压产生装置还具备增益可变放大器，该增益可变放大器根据由上述充电电平检测部检测出的充电电平信息来使上述接收信号的增益增大。
15.根据权利要求12所述的超声波诊断系统，其特征在于，
除了具有被输入叠加了由上述偏置电压产生装置产生的上述偏置电压的接收信号的上述超声波观测装置以外，该超声波诊断系统还具有第二超声波观测装置，
该第二超声波观测装置内置有以下电路：开关控制电路，其对上述开关产生不叠加上述偏置电压的开关控制信号；第二发送电路，其产生用于使上述静电电容型振子产生超声波的第二发送信号；第二接收电路，其对从上述静电电容型振子输出的接收信号进行信号处理；以及偏置电压电路，其产生要叠加于由上述第二发送电路发送的发送信号和被输入到上述第二接收电路的上述接收信号的第二偏置电压并且进行叠加。
16.根据权利要求11所述的超声波诊断系统，其特征在于，
上述偏置电压用电源电路具有上述二次电池和直流-直流转换器，该直流-直流转换器使上述二次电池的直流电压升压来生成上述偏置电压。
17.根据权利要求12所述的超声波诊断系统，其特征在于，
还具有充电器，该充电器与上述偏置电压产生装置装卸自由地连接，产生对上述二次电池充电的充电电压，上述充电器具有开关控制电路，在该充电器连接于上述偏置电压产生装置的情况下，该开关控制电路经由上述控制端子将上述开关设为断开。
18.根据权利要求12所述的超声波诊断系统，其特征在于，
上述超声波探头由机械扫描方式的超声波探头构成，该机械扫描方式的超声波探头以机械方式进行由上述静电电容型振子产生的超声波的扫描。
19.根据权利要求12所述的超声波诊断系统，其特征在于，
上述超声波探头由电子扫描方式的超声波探头构成，在该电子扫描方式的超声波探头中，作为上述静电电容型振子具有由多个静电电容型振子构成的静电电容型振子阵列，驱动上述静电电容型振子阵列来以电子方式进行超声波的扫描。
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