JP2018068363A

JP2018068363A - Ultrasonic probe, and subject information acquisition device using the same

Info

Publication number: JP2018068363A
Application number: JP2016207954A
Authority: JP
Inventors: 香取　篤史; Atsushi Katori; 篤史香取
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2016-10-24
Filing date: 2016-10-24
Publication date: 2018-05-10

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic probe for detecting an abnormality occurring in an individual element in a CMUT probe, and suppressing an impact on another element by the element in which the abnormality is occurring.SOLUTION: An ultrasonic probe includes: a transducer provided with a plurality of elements which are constituted by arranging cells having a pair of electrodes disposed spaced apart from each other and a vibration membrane including one of the pair of the electrodes; voltage application means for applying a voltage between the pair of the electrodes constituting the element; detection means for detecting a characteristic change between the pair of the electrodes constituting the element; and voltage application stop means for stopping the voltage application based on detection information detected by the detection means.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、超音波などの音響波の送受信（本明細書で送受信と言う場合、送信と受信のうちの少なくとも一方を意味する）を行う超音波プローブ、それを用いた被検体情報取得装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic probe that transmits and receives an acoustic wave such as an ultrasonic wave (when transmitting and receiving is used in the present specification, it means at least one of transmission and reception), and an object information acquisition apparatus using the ultrasonic probe. .

超音波の送受信を行う目的で、静電容量型超音波トランスデューサであるＣＭＵＴ（ＣａｐａｃｉｔｉｖｅＭｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ）が提案されている。ＣＭＵＴは、半導体プロセスを応用したＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）プロセスを用いて作製されたものである。 For the purpose of transmitting and receiving ultrasonic waves, a capacitive micromachined ultrasonic transducer (CMUT), which is a capacitive ultrasonic transducer, has been proposed. The CMUT is manufactured using a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) process that applies a semiconductor process.

図１６は、特許文献１に開示された静電容量型超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）のセル２の断面を示す模式図である。図１６においては、基板４の上方に薄膜又はダイヤフラム８が間隙（キャビティ）８を介して配されており、薄膜８は、支持体６によって支持されている。２つの電極１０と１２とは、間隙１４によって隔てられており、キャパシタンスを形成する。ここで、薄膜８上に電極１２が形成されている。５３、５４は、直流電圧印加手段、交流電圧印加手段、若しくは、ＧＮＤ等の固定電位を印加する電圧印加手段である。図１６のＣＭＵＴセルでは、一対の電極（電極１０と１２）間にバイアス電圧を印加した状態で、音波が薄膜８に入射することで生じる振動を電圧変化として検出する。また、交流電圧を一方の電極に印加することで、２つの電極間の容量性の力が変調され、薄膜８（ダイヤフラム）が動かされて音響信号（超音波）を送出する。 FIG. 16 is a schematic diagram showing a cross section of the cell 2 of the capacitive ultrasonic transducer (CMUT) disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. In FIG. 16, a thin film or diaphragm 8 is arranged above a substrate 4 via a gap (cavity) 8, and the thin film 8 is supported by a support 6. The two electrodes 10 and 12 are separated by a gap 14 and form a capacitance. Here, the electrode 12 is formed on the thin film 8. Reference numerals 53 and 54 denote DC voltage application means, AC voltage application means, or voltage application means for applying a fixed potential such as GND. In the CMUT cell of FIG. 16, vibration generated when a sound wave enters the thin film 8 in a state where a bias voltage is applied between the pair of electrodes (electrodes 10 and 12) is detected as a voltage change. Further, by applying an AC voltage to one electrode, the capacitive force between the two electrodes is modulated, and the thin film 8 (diaphragm) is moved to send an acoustic signal (ultrasonic wave).

また、特許文献１は、センサアレイを構成するＣＭＵＴセルがアースへの短絡回路を形成した場合に、短絡したセルを隔離し、残りのセルを適切に動作させる技術を開示する。図１７を参照してこれについて説明する。図１７では、ＣＭＵＴセル２が多数のセル群５８を構成しており、各セル群５８はセル２の頂部電極１２を接続体１５を用いて直列に接続している。各セル群５８は、それぞれのヒューズ６４によって共通のバイアス電圧母線線路５０に接続されており、各セル群５８内の何れかのセル２が不具合により短絡すると、短絡したセル２が属する群５８のヒューズ６４を流れる電流が増大し、このヒューズ６４が溶断するように設計されている。これにより、不具合なセル２が属するセル群５８を不動作（このセル群５８を隔離）とするが、他のセル群は適正に動作させることができるとしている。 Further, Patent Document 1 discloses a technique for isolating a short-circuited cell and appropriately operating the remaining cells when the CMUT cells constituting the sensor array form a short circuit to ground. This will be described with reference to FIG. In FIG. 17, the CMUT cell 2 constitutes a large number of cell groups 58, and each cell group 58 connects the top electrode 12 of the cell 2 in series using the connection body 15. Each cell group 58 is connected to a common bias voltage bus line 50 by a respective fuse 64, and when any cell 2 in each cell group 58 is short-circuited due to a malfunction, the short-circuited cell 2 belongs to the group 58 to which the cell 2 belongs. The current flowing through the fuse 64 is increased, and the fuse 64 is designed to blow. As a result, the cell group 58 to which the defective cell 2 belongs is set to be non-operational (the cell group 58 is isolated), but other cell groups can be operated properly.

特開２００６−３４３３１５号公報JP 2006-343315 A

特許文献１には、受信素子（または、送受信素子）内を複数のグループに分けておいて、不良が発生したグループをヒューズなどで溶断させる技術が記載されている。しかし、ヒューズなどを溶断させるには、一時的に大きな電流が流れる必要があり、溶断するまでの間に、他の素子の特性に影響を与え、素子を破損するなどの可能性がある。 Patent Document 1 describes a technique in which a receiving element (or transmission / reception element) is divided into a plurality of groups, and a group in which a defect has occurred is fused with a fuse or the like. However, in order to blow a fuse or the like, a large current needs to flow temporarily, and there is a possibility that the characteristics of other elements are affected and the elements are damaged before the fuse is blown.

本発明は、トランスデューサを有するプローブ内の個別素子で発生した異常を検知し、異常の発生した素子が与える他の素子への影響を抑制した超音波プローブを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an ultrasonic probe that detects an abnormality occurring in an individual element in a probe having a transducer and suppresses the influence of the element in which the abnormality has occurred on other elements.

本発明により提供される超音波プローブは、間隙を隔てて配置された一対の電極と、該一対の電極のうちの一方の電極を含む振動膜と、を有するセルを配して構成された複数の素子を備えたトランスデューサと、前記素子を構成する前記一対の電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、前記素子を構成する前記一対の電極間の特性変化を検出する検出手段と、前記検出手段で検出される検出情報に基づき、前記電圧印加を停止する電圧印加停止手段と、を有することを特徴とする。 An ultrasonic probe provided by the present invention includes a plurality of cells each including a cell having a pair of electrodes arranged with a gap and a vibrating membrane including one electrode of the pair of electrodes. A transducer including the element, voltage applying means for applying a voltage between the pair of electrodes constituting the element, detection means for detecting a characteristic change between the pair of electrodes constituting the element, and the detection Voltage application stopping means for stopping the voltage application based on detection information detected by the means.

本発明によると、プローブ内の個別素子で発生した異常を検知し、異常の発生した素子が与える他の素子への影響を抑制した超音波プローブを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an ultrasonic probe that detects an abnormality occurring in an individual element in a probe and suppresses the influence of the element in which the abnormality has occurred on other elements.

第１の実施形態に係る超音波プローブを説明する図である。It is a figure explaining the ultrasonic probe concerning a 1st embodiment. 第１の実施形態に係る超音波プローブを説明する図である。It is a figure explaining the ultrasonic probe concerning a 1st embodiment. 第１の実施形態に係る超音波プローブを説明する図である。It is a figure explaining the ultrasonic probe concerning a 1st embodiment. 第２の実施形態に係る超音波プローブを説明する図である。It is a figure explaining the ultrasonic probe which concerns on 2nd Embodiment. 第３の実施形態に係る超音波プローブを説明する図である。It is a figure explaining the ultrasonic probe which concerns on 3rd Embodiment. 第４の実施形態に係る超音波プローブを説明する図である。It is a figure explaining the ultrasonic probe which concerns on 4th Embodiment. 第５の実施形態に係る超音波プローブを説明する図である。It is a figure explaining the ultrasonic probe which concerns on 5th Embodiment. 第５の実施形態に係る超音波プローブを説明する図である。It is a figure explaining the ultrasonic probe which concerns on 5th Embodiment. 第６の実施形態に係る超音波プローブを説明する図である。It is a figure explaining the ultrasonic probe which concerns on 6th Embodiment. 第６の実施形態に係る超音波プローブを説明する図である。It is a figure explaining the ultrasonic probe which concerns on 6th Embodiment. 第７の実施形態に係る超音波プローブを説明する図である。It is a figure explaining the ultrasonic probe which concerns on 7th Embodiment. 第７の実施形態に係る超音波プローブを説明する図である。It is a figure explaining the ultrasonic probe which concerns on 7th Embodiment. 第７の実施形態に係る超音波プローブを説明する図である。It is a figure explaining the ultrasonic probe which concerns on 7th Embodiment. 第８の実施形態に係る被検体情報取得装置を説明する図である。It is a figure explaining the subject information acquisition apparatus which concerns on 8th Embodiment. 第９の実施形態に係る被検体情報取得装置を説明する図である。It is a figure explaining the subject information acquisition apparatus which concerns on 9th Embodiment. ＣＭＵＴセルの断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross section of a CMUT cell. 特許文献１に記載のセンサアレイを説明する図である。It is a figure explaining the sensor array of patent document 1. FIG.

本発明では、上記課題を解決するにあたり、異常が発生した素子では上下電極間での特性（具体的には、抵抗値や電位差、流れる電流など）が変化する点に着目した。本発明のプローブは、上下電極間の抵抗値や電位差、電流値の変化により素子の異常を検出する手段を有しており、検出手段での検出情報を元に、検出した素子へのバイアス電圧印加の停止を可能とする形態を包含する。 In the present invention, in order to solve the above problems, attention is paid to the point that characteristics (specifically, resistance value, potential difference, flowing current, etc.) between the upper and lower electrodes change in an element in which an abnormality has occurred. The probe of the present invention has means for detecting an abnormality of the element by a change in resistance value, potential difference, or current value between the upper and lower electrodes, and a bias voltage to the detected element based on detection information in the detection means. It includes a mode that allows the application to be stopped.

本明細書において、音響波とは、光音響波、光超音波、音波、超音波と呼ばれる弾性波を含み、光照射により発生する音響波を、特に「光音響波」と呼ぶ。また、音響波のうち、プローブから送信される音響波を「超音波」と呼び、送信された超音波が被検体内で反射したものを特に「反射波」と呼ぶ場合もある。音響波を代表して超音波と記す場合もある。 In this specification, an acoustic wave includes an acoustic wave called a photoacoustic wave, an optical ultrasonic wave, a sound wave, and an ultrasonic wave, and an acoustic wave generated by light irradiation is particularly called a “photoacoustic wave”. Of the acoustic waves, the acoustic wave transmitted from the probe is called “ultrasonic wave”, and the transmitted ultrasonic wave reflected in the subject is particularly called “reflected wave”. An acoustic wave may be represented as an ultrasonic wave.

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。ただし、本発明は、これらの
実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形、変更が可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist.

（第１の実施形態）
本実施形態の超音波プローブでは、素子毎に上下電極間の特性を測定し、素子に異常が発生したことを検出する手段を有しており、検出手段での検出情報を元に、検出した素子へのバイアス電圧印加を停止する手段を有している。 (First embodiment)
The ultrasonic probe of this embodiment has means for measuring the characteristics between the upper and lower electrodes for each element and detecting that an abnormality has occurred in the element, and detected based on detection information in the detection means. Means for stopping application of a bias voltage to the element is provided.

図１を用いて、本実施形態を説明する。図１は、本発明の超音波プローブを説明する模式図である。図１は、本発明の超音波プローブの構成要素を表す模式図である。図１においては、チップ（基板）９９上に間隙（キャビティ）１０５を隔てて配置された一対の電極（第１の電極１０２と第２の電極１０３）が設けられている。そして、一方の電極（第１の電極１０２）を載置した振動膜１０１が支持部１０４により振動可能に支持されて、セル９５が構成されている。１００は、複数のセル９５を配して構成された素子（エレメント）を表わしている。第１の電極１０２には、直流電圧発生手段４０２が接続され、所定の直流電圧Ｖａが印加される。もう一方の第２の電極１０３は、受信回路４０２に接続され、例えば、ＧＮＤ電位付近の固定電位となっている。これにより、第１の電極１０２と第２の電極１０３との間にＶｂｉａｓ＝Ｖａ−０Ｖの電位差を発生させることができる。Ｖａの値を調整することで、Ｖｂｉａｓ（バイアス電圧）の値をＣＭＵＴのセルが持つ機械特性により決まる所望の電位差（数十Ｖから数百Ｖ程度）と一致させることができる。振動膜１０１が超音波を受けて振動することにより、第２の電極１０３に静電誘導により微小電流が発生し、受信回路４０２により、その電流値を測定することで、受信信号を取り出すことができる。２０１は、本発明で特徴的な（バイアス）電圧印加停止手段であり、２０２は、同じく本発明で特徴的な一対の電極間の特性変化を検出する検出手段（異常検知手段）である。また、受信回路４０２の代わりに、送信の電圧を印加する機能を追加した送受信回路を用いる（不図示）ことも可能である。送受信回路を用いて、第２の電極１０３に、交流の駆動電圧を印加することで、第１及び第２の電極間に交流の静電引力が発生し、振動膜１０１を或る周波数で振動させて超音波を送信することが可能である。 The present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic view for explaining an ultrasonic probe of the present invention. FIG. 1 is a schematic diagram showing components of the ultrasonic probe of the present invention. In FIG. 1, a pair of electrodes (a first electrode 102 and a second electrode 103) disposed on a chip (substrate) 99 with a gap (cavity) 105 therebetween is provided. The vibrating membrane 101 on which one electrode (the first electrode 102) is placed is supported by the support portion 104 so as to be able to vibrate, thereby forming a cell 95. Reference numeral 100 denotes an element configured by arranging a plurality of cells 95. A DC voltage generator 402 is connected to the first electrode 102, and a predetermined DC voltage Va is applied. The other second electrode 103 is connected to the receiving circuit 402 and has a fixed potential near the GND potential, for example. Thereby, a potential difference of Vbias = Va−0V can be generated between the first electrode 102 and the second electrode 103. By adjusting the value of Va, the value of Vbias (bias voltage) can be matched with a desired potential difference (several tens to several hundreds V) determined by the mechanical characteristics of the CMUT cell. When the vibration film 101 receives ultrasonic waves and vibrates, a minute current is generated in the second electrode 103 due to electrostatic induction, and a reception signal can be extracted by measuring the current value by the reception circuit 402. it can. Reference numeral 201 denotes a (bias) voltage application stop unit characteristic of the present invention, and 202 denotes a detection unit (abnormality detection unit) that detects a characteristic change between a pair of electrodes that is also characteristic of the present invention. Instead of the reception circuit 402, a transmission / reception circuit to which a function of applying a transmission voltage is added (not shown) can be used. By applying an alternating drive voltage to the second electrode 103 using a transmission / reception circuit, an alternating electrostatic attractive force is generated between the first and second electrodes, and the vibrating membrane 101 vibrates at a certain frequency. It is possible to transmit ultrasonic waves.

本発明では、受信（または送受信）を行う素子単位毎（エレメントと呼ぶ）に、第２の電極１０３は、配線３０２を介して、同じ受信回路４０２に接続されている。言い換えると、超音波プローブは、素子数と同じ数の受信回路４０２を有しており、素子毎に受信信号を取り出す（または、超音波の送信を行う）ことができる。一方、素子単位毎の第１の電極１０２は、配線３０２を介して、同じバイアス印加停止手段２０１に接続されている。各素子に接続されたバイアス印加停止手段２０１のもう一方の端子は、直流電圧印加手段４０１に接続されている。各素子に対応するバイアス印加停止手段２０１を備えているため、直流電圧印加手段４０１から各素子の上下電極間に電位差を印加する動作を停止することができる。このバイアス印加停止手段２０１には、高耐圧の半導体スイッチなどを採用することができる。 In the present invention, the second electrode 103 is connected to the same receiving circuit 402 via the wiring 302 for each element unit (referred to as an element) that performs reception (or transmission / reception). In other words, the ultrasonic probe has the same number of reception circuits 402 as the number of elements, and can extract a reception signal (or transmit ultrasonic waves) for each element. On the other hand, the first electrode 102 for each element unit is connected to the same bias application stopping means 201 via the wiring 302. The other terminal of the bias application stop unit 201 connected to each element is connected to the DC voltage application unit 401. Since the bias application stopping unit 201 corresponding to each element is provided, the operation of applying a potential difference between the upper and lower electrodes of each element from the DC voltage applying unit 401 can be stopped. A high breakdown voltage semiconductor switch or the like can be used as the bias application stopping unit 201.

また、本発明では、素子毎に上下電極間での特性変化（例えば、異常）を検出できる手段２０２を備えていることがもう一つの特徴である。特性変化は、電気的特性の変化を包含する。この検出手段２０２は、例えば、素子に上下電極間の抵抗値が低下するという異常が発生した時の、素子毎の上下電極間に起こる特性の変化を検出できる機能を有している。もし、ある素子で上下電極間の抵抗値が低下すると、上下電極間に所望の電位差が印加できなくなる。それに伴い、異常素子以外の正常な素子の上下電極間にも、所望の電位差が印加できなくなり、正常な素子も所望の受信（あるいは、送受信）特性を得ることができなくなる。 In addition, in the present invention, it is another feature that a unit 202 capable of detecting a characteristic change (for example, abnormality) between the upper and lower electrodes for each element is provided. The characteristic change includes a change in electrical characteristics. The detection unit 202 has a function of detecting a change in characteristics that occurs between the upper and lower electrodes for each element when, for example, an abnormality occurs in the element in which the resistance value between the upper and lower electrodes decreases. If the resistance value between the upper and lower electrodes decreases in a certain element, a desired potential difference cannot be applied between the upper and lower electrodes. Accordingly, a desired potential difference cannot be applied between the upper and lower electrodes of normal elements other than abnormal elements, and normal elements cannot obtain desired reception (or transmission / reception) characteristics.

本発明の構成では、異常検出手段２０２が素子の異常を検出すると、異常検出信号５０１を、バイアス印加停止手段２０１に送る。バイアス印加停止手段２０１では、異常検出信号５０１を元に、異常が発生した素子への直流電圧（バイアス電圧）の印加を停止する。そのため、正常な素子の上下電極間には、所定の直流電圧（バイアス電圧）の印加が印加されたままの状態にでき、正常な素子の動作には影響をほとんど与えなくできる。本発明の超音波プローブは、素子に異常が発生した際、素子の異常を検出し、素子毎に直流電圧（バイアス電圧）の印加を停止することができるため、異常が発生していない素子に影響を与えることを回避することができる。そのため、一部の素子に異常が発生した場合でも、それ以外の素子は、影響を受けることなく使用することができる。本発明では、ＣＭＵＴプローブ内の個別素子で発生した異常を確実に検知し、異常の発生した素子が他の素子への影響を与え難い超音波プローブを提供することができる。 In the configuration of the present invention, when the abnormality detection unit 202 detects an element abnormality, an abnormality detection signal 501 is sent to the bias application stop unit 201. The bias application stopping unit 201 stops application of the DC voltage (bias voltage) to the element in which an abnormality has occurred based on the abnormality detection signal 501. Therefore, the application of a predetermined DC voltage (bias voltage) can be kept applied between the upper and lower electrodes of the normal element, and the operation of the normal element can be hardly affected. In the ultrasonic probe of the present invention, when an abnormality occurs in an element, the abnormality of the element can be detected and application of a DC voltage (bias voltage) can be stopped for each element. The influence can be avoided. Therefore, even if an abnormality occurs in some elements, the other elements can be used without being affected. According to the present invention, it is possible to provide an ultrasonic probe that reliably detects an abnormality that has occurred in an individual element in a CMUT probe, and that an element in which an abnormality has occurred hardly affects other elements.

本実施形態の別の形態を、図２を用いて説明する。図２において、２１１は抵抗である。別の形態では、各素子の第１の電極１０２と、直流電圧発生手段４０１の間に、素子毎に抵抗２１１が配置されていることが、特徴的である。抵抗２１１があることにより、上下電極間の抵抗値が低下した場合でも、直流電圧発生手段４０１から各素子への配線の電圧への変動を少なくすることができる。そのため、もし、異常検出手段２０２が異常を検出し、バイアス印加停止手段２０１で停止するまでに少しの時間差が発生した場合でも、他の正常な素子により影響を与えにくくなる。また、抵抗２１１が電流制限機能を有するため、上下電極間にショートが発生した場合でも、配線の焼き切れなどを防ぐことができる。そのため、異常検出手段２０２が異常を検出する前に、一瞬のうちに配線が焼き切れてしまい、異常が発生したことを検出できないエラー発生を避けることができる。図２に示した別の形態では、ＣＭＵＴプローブ内の個別素子で発生した異常を確実に検知し、異常の発生した素子が他の素子への影響をより与え難い超音波プローブを提供することができる。加えて、その他の効果として、外部の物体と絶縁抵抗が低下した場合でも、外部に流れる電流の大きさを抑制することができる。そのため、より安全性が高く、ＣＭＵＴプローブ内の個別素子で発生した異常を確実に検知し、異常の発生した素子が他の素子への影響をより与え難い超音波プローブを提供することができる。尚、別の実施形態は、図２で示したように、抵抗２１１を、バイアス印加停止手段２０１の直流電圧印加手段４０１側に配置した構成だけではなく、図３に示すようにバイアス印加停止手段２０１のＣＭＵＴ側に配置する構成とすることもできる。 Another embodiment of the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 2, 211 is a resistor. In another form, it is characteristic that the resistor 211 is arranged for each element between the first electrode 102 of each element and the DC voltage generating means 401. Due to the presence of the resistor 211, even when the resistance value between the upper and lower electrodes is lowered, the fluctuation of the wiring voltage from the DC voltage generating means 401 to each element can be reduced. Therefore, even if a slight time difference occurs between the time when the abnormality detection unit 202 detects an abnormality and the bias application stop unit 201 stops the operation, it is less likely to be affected by other normal elements. In addition, since the resistor 211 has a current limiting function, even when a short circuit occurs between the upper and lower electrodes, it is possible to prevent the wiring from being burned out. Therefore, before the abnormality detecting unit 202 detects an abnormality, the wiring is burned out in an instant, and an error that cannot be detected that an abnormality has occurred can be avoided. In another embodiment shown in FIG. 2, it is possible to reliably detect an abnormality that has occurred in an individual element in the CMUT probe, and to provide an ultrasonic probe in which the element in which the abnormality has occurred is less likely to affect other elements. it can. In addition, as another effect, even when the insulation resistance with an external object is reduced, the magnitude of the current flowing to the outside can be suppressed. Therefore, it is possible to provide an ultrasonic probe that has higher safety, reliably detects an abnormality that has occurred in an individual element in the CMUT probe, and that an element in which an abnormality has occurred hardly affects other elements. In another embodiment, as shown in FIG. 2, not only the configuration in which the resistor 211 is arranged on the DC voltage application means 401 side of the bias application stop means 201 but also the bias application stop means as shown in FIG. It can also be configured to be arranged on the CMUT side of 201.

（第２の実施形態）
本実施形態は、一対の電極間の特性変化を検出する（例えば、異常）検出手段２０１の構成に関する。それ以外は、第１実施形態と同様である。図４を用いて、本実施形態を説明する。図４は、直流電圧発生手段４０１と第１の電極１０２の間の機能ブロックを説明する模式図である。図４において、２１１は第１の抵抗、２１２は第２の抵抗、２１３は第１のコンデンサ、２１４は第２のコンデンサ、２２１は電圧測定手段、２２２は異常検知信号生成手段、５０１は異常検知信号、５０２はバイアス電圧測定信号である。本実施形態では、直流電圧発生手段４０１からの電圧を、第１の抵抗２１１と第２の抵抗２１２で分圧し、分圧した電圧を第１の電極１０２に印加している。ここで、電圧の分圧比は、第１の抵抗２１１に対する、ＣＭＵＴの上下電極間の絶縁抵抗値と、第２の抵抗２１２の抵抗値の合成抵抗で決まる。ＣＭＵＴの上下電極間の絶縁抵抗値に対して、第２の抵抗２１２は、小さい値に設定しておくことで、分圧比を第１の抵抗２１１と第２の抵抗２１２のみで規定することができる。第１のコンデンサ２１３と、第２のコンデンサ２１４は、それぞれ分圧前の電圧と、分圧後の電圧を安定化させるためのコンデンサである。 (Second Embodiment)
The present embodiment relates to a configuration of a detection unit 201 that detects a change in characteristics between a pair of electrodes (for example, abnormality). The rest is the same as in the first embodiment. The present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a functional block between the DC voltage generating unit 401 and the first electrode 102. In FIG. 4, 211 is a first resistor, 212 is a second resistor, 213 is a first capacitor, 214 is a second capacitor, 221 is voltage measuring means, 222 is an abnormality detection signal generating means, and 501 is abnormality detection. Signal 502 is a bias voltage measurement signal. In the present embodiment, the voltage from the DC voltage generating unit 401 is divided by the first resistor 211 and the second resistor 212, and the divided voltage is applied to the first electrode 102. Here, the voltage division ratio is determined by the combined resistance of the insulation resistance value between the upper and lower electrodes of the CMUT and the resistance value of the second resistor 212 with respect to the first resistor 211. By setting the second resistor 212 to a small value with respect to the insulation resistance value between the upper and lower electrodes of the CMUT, the voltage dividing ratio can be defined only by the first resistor 211 and the second resistor 212. it can. The first capacitor 213 and the second capacitor 214 are capacitors for stabilizing the voltage before voltage division and the voltage after voltage division, respectively.

もし、ＣＭＵＴの上下電極間の絶縁抵抗値が、第２の抵抗２１２の抵抗値に近くなる、或いは小さくなると、第１の抵抗２１１に対して、第２の抵抗２１２側の実効的な抵抗値が低下してしまい、分圧比が変わるため、第１の電極１０２に印加される電圧値が減少する。そのため、上下電極間に印加される電位差は、所定の値より小さくなり、受信（または、送受信）の効率が変化してしまう。本実施形態では、電圧を分圧した第２の抵抗２１２での電圧降下を、電圧測定手段２２１により測定することで、ＣＭＵＴの素子に発生した異常を検出する。 If the insulation resistance value between the upper and lower electrodes of the CMUT is close to or smaller than the resistance value of the second resistor 212, the effective resistance value on the second resistor 212 side with respect to the first resistor 211. Decreases, and the voltage division ratio changes, so that the voltage value applied to the first electrode 102 decreases. For this reason, the potential difference applied between the upper and lower electrodes becomes smaller than a predetermined value, and the efficiency of reception (or transmission / reception) changes. In the present embodiment, the voltage drop at the second resistor 212 obtained by dividing the voltage is measured by the voltage measuring unit 221, thereby detecting an abnormality occurring in the CMUT element.

電圧測定手段２２１で測定した電圧は、バイアス電圧測定信号５０２として、異常検知信号生成手段２２２に入力される。異常検知信号生成手段２２２では、基準の電圧値より低下した場合、異常検知信号５０１を生成し、バイアス印加停止手段２０１に信号出力する。バイアス印加停止手段２０１は、異常検知信号５０１を受け取ると、備えているスイッチなどをＯＦＦとして、ＣＭＵＴ素子側へのバイアス電圧の供給を停止する。 The voltage measured by the voltage measurement unit 221 is input to the abnormality detection signal generation unit 222 as a bias voltage measurement signal 502. The abnormality detection signal generation unit 222 generates an abnormality detection signal 501 and outputs a signal to the bias application stop unit 201 when the voltage drops below the reference voltage value. Upon receiving the abnormality detection signal 501, the bias application stop unit 201 turns off the provided switch and stops the supply of the bias voltage to the CMUT element side.

ここで、第１の抵抗２１１があることで、素子の上下電極間に異常が発生しても、直流電位発生手段４０１にかかる負荷が急激に増大することを防ぐことができるので、直流電位発生手段４０１で生成するバイアス電圧の変動が発生しにくくなる。一方、第２の抵抗２１２での電圧降下を測定することで、上下電極間で発生した異常を正確に検出することができる。本実施形態に係る超音波プローブは、ＣＭＵＴプローブ内の個別素子で発生した異常をより確実に検知し、異常の発生した素子が他の素子への影響をより与え難い超音波プローブを提供することができる。また、抵抗で分圧した電圧値を測定しているので、第１の抵抗２１１と第２の抵抗２１２を調整することで、異常の発生を最適な条件で検出することが容易にできる。加えて、素子毎に、第１の抵抗２１１と第２の抵抗２１２の分圧比を変えることで、素子毎の初期特性の違い（具体的には、最適な上下電極間電位が異なる）を補正して、素子毎に最適な上下電極間電位を印加することができる。そのため、受信（または、送受信）特性のばらつきの小さい超音波プローブを提供することができる。 Here, since the first resistor 211 is present, even if an abnormality occurs between the upper and lower electrodes of the element, it is possible to prevent the load applied to the DC potential generating means 401 from increasing suddenly. The bias voltage generated by the means 401 is less likely to fluctuate. On the other hand, by measuring the voltage drop at the second resistor 212, an abnormality occurring between the upper and lower electrodes can be accurately detected. The ultrasonic probe according to the present embodiment provides an ultrasonic probe that more reliably detects an abnormality that has occurred in an individual element in a CMUT probe, and that an element in which an abnormality has occurred hardly affects other elements. Can do. Further, since the voltage value divided by the resistor is measured, the occurrence of abnormality can be easily detected under the optimum conditions by adjusting the first resistor 211 and the second resistor 212. In addition, by changing the voltage dividing ratio of the first resistor 211 and the second resistor 212 for each element, the difference in the initial characteristics of each element (specifically, the optimum potential between the upper and lower electrodes differs) is corrected. Thus, the optimum potential between the upper and lower electrodes can be applied for each element. Therefore, it is possible to provide an ultrasonic probe with small variations in reception (or transmission / reception) characteristics.

（第３の実施形態）
本実施形態は、異常検出手段２０１の構成に関する。それ以外は、第１実施形態と同様である。図５を用いて、本実施形態を説明する。図５は、直流電圧発生手段４０１と第１の電極１０２の間の機能ブロックを説明する模式図である。図５において、２１１は第１の抵抗、２１２は第２の抵抗、２１３は第１のコンデンサ、２１４は第２のコンデンサ、２２３は電流測定手段、２２２は異常検知信号生成手段、５０１は異常検知信号、５０２はバイアス電圧測定信号である。 (Third embodiment)
The present embodiment relates to the configuration of the abnormality detection unit 201. The rest is the same as in the first embodiment. The present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining functional blocks between the DC voltage generating means 401 and the first electrode 102. In FIG. 5, 211 is a first resistor, 212 is a second resistor, 213 is a first capacitor, 214 is a second capacitor, 223 is current measuring means, 222 is an abnormality detection signal generating means, and 501 is abnormality detection. Signal 502 is a bias voltage measurement signal.

本実施形態では、直流電圧発生手段４０１からの電圧を、第１の抵抗２１１と第２の抵抗２１２で分圧し、分圧した電圧を第１の電極１０２に印加している。ここで、電圧の分圧比は、第１の抵抗２１１に対する、ＣＭＵＴの上下電極間の絶縁抵抗値と、第２の抵抗２１２の抵抗値の合成抵抗で決まる。ＣＭＵＴの上下電極間の絶縁抵抗値に対して、第２の抵抗２１２は、小さい値に設定しておくことで、分圧比を第１の抵抗２１１と第２の抵抗２１２のみで規定することができる。第１のコンデンサ２１３と、第２のコンデンサ２１４は、それぞれ分圧前の電圧と、分圧後の電圧を安定化させるためのコンデンサである。 In the present embodiment, the voltage from the DC voltage generating unit 401 is divided by the first resistor 211 and the second resistor 212, and the divided voltage is applied to the first electrode 102. Here, the voltage division ratio is determined by the combined resistance of the insulation resistance value between the upper and lower electrodes of the CMUT and the resistance value of the second resistor 212 with respect to the first resistor 211. By setting the second resistor 212 to a small value with respect to the insulation resistance value between the upper and lower electrodes of the CMUT, the voltage dividing ratio can be defined only by the first resistor 211 and the second resistor 212. it can. The first capacitor 213 and the second capacitor 214 are capacitors for stabilizing the voltage before voltage division and the voltage after voltage division, respectively.

ここで、第２の抵抗２１２には、バイアス電圧の大きさと、第１の抵抗２１１と第２の抵抗２１２の値で決まる定常電流が流れている。もし、ＣＭＵＴの上下電極間の絶縁抵抗値が、第２の抵抗２１２の抵抗値に近くなる、或いは小さくなると、第２の抵抗に流れる電流の大きさが小さくなる。本実施形態では、第２の抵抗２１２に流れる電流値を、電流測定手段２２３により測定することで、ＣＭＵＴの素子に発生した異常を検出する。 Here, a steady current determined by the magnitude of the bias voltage and the values of the first resistor 211 and the second resistor 212 flows through the second resistor 212. If the insulation resistance value between the upper and lower electrodes of the CMUT is close to or smaller than the resistance value of the second resistor 212, the magnitude of the current flowing through the second resistor is reduced. In the present embodiment, the current value flowing through the second resistor 212 is measured by the current measuring unit 223, thereby detecting an abnormality occurring in the CMUT element.

電流測定手段２２３で測定した電流は、電流測定信号５０３として、異常検知信号生成手段２２２に入力される。異常検知信号生成手段２２２では、基準の電流値より低下した場合、異常検知信号５０１を生成し、バイアス印加停止手段２０１に信号出力する。バイアス印加停止手段２０１は、異常検知信号５０１を受け取ると、備えているスイッチなどをＯＦＦとして、ＣＭＵＴ素子側へのバイアス電圧の供給を停止する。 The current measured by the current measurement unit 223 is input to the abnormality detection signal generation unit 222 as a current measurement signal 503. The abnormality detection signal generation unit 222 generates an abnormality detection signal 501 and outputs a signal to the bias application stop unit 201 when the current value falls below the reference current value. Upon receiving the abnormality detection signal 501, the bias application stop unit 201 turns off the provided switch and stops the supply of the bias voltage to the CMUT element side.

ここで、第１の抵抗２１１があることで、素子の上下電極間に異常が発生しても、直流電位発生手段４０１にかかる負荷が急激に増大することを防ぐことができるので、直流電位発生手段４０１で生成するバイアス電圧の変動が発生しにくくなる。一方、第２の抵抗２１２での電流値を測定することで、高い耐圧の部品を使うことなく、上下電極間で発生した異常を検出することができる。本実施形態に係る超音波プローブは、ＣＭＵＴプローブ内の個別素子で発生した異常を確実に検知し、異常の発生した素子が他の素子への影響をより与え難い、簡単な構成の超音波プローブを提供することができる。 Here, since the first resistor 211 is present, even if an abnormality occurs between the upper and lower electrodes of the element, it is possible to prevent the load applied to the DC potential generating means 401 from increasing suddenly. The bias voltage generated by the means 401 is less likely to fluctuate. On the other hand, by measuring the current value at the second resistor 212, it is possible to detect an abnormality that has occurred between the upper and lower electrodes without using a component with a high breakdown voltage. The ultrasonic probe according to the present embodiment reliably detects an abnormality that has occurred in an individual element in the CMUT probe, and an ultrasonic probe with a simple configuration in which the element in which the abnormality has occurred is less likely to affect other elements. Can be provided.

（第４の実施形態）
本実施形態は、異常検出手段２０１の構成に関する。それ以外は、第１実施形態と同様である。図６を用いて、本実施形態を説明する。図６において、２２２は異常検知信号生成手段、５０１は異常検知信号、５０４は受信オフセット信号である。本実施形態では、受信回路４０２（または、送受信回路４０３）が、異常検出手段２２３の一部の機能を兼ねていることが特徴である。受信回路４０２（または、送受信回路４０３）では、第２の電極１０３に発生した交流の微小電流を検出し、電圧信号として超音波プローブ外に出力する機能を有している。本実施形態では、この電流検出機能を、ＣＭＵＴ素子で発生した異常の検出に用いることが特徴である。 (Fourth embodiment)
The present embodiment relates to the configuration of the abnormality detection unit 201. The rest is the same as in the first embodiment. This embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 6, 222 is an abnormality detection signal generating means, 501 is an abnormality detection signal, and 504 is a reception offset signal. The present embodiment is characterized in that the reception circuit 402 (or the transmission / reception circuit 403) also functions as a part of the abnormality detection means 223. The reception circuit 402 (or the transmission / reception circuit 403) has a function of detecting a minute alternating current generated in the second electrode 103 and outputting it as a voltage signal outside the ultrasonic probe. This embodiment is characterized in that this current detection function is used to detect an abnormality that has occurred in the CMUT element.

ＣＭＵＴの上下電極間の絶縁抵抗値が十分高い時は、上下電極間に流れる電流値は、十分無視できる程度まで小さい。しかし、ＣＭＵＴ素子に異常が発生し、ＣＭＵＴの上下電極間の絶縁抵抗値が低下すると、第１の配線３０１と第２の配線３０２間に、漏れ電流が流れる。この漏れ電流は定常的に流れるため、受信回路４０２から出力される信号のオフセット値（ＤＣ値）を変化させる。そのため、受信回路４０２からの出力信号のオフセット値をモニタすることで、漏れ電流値の変化を把握することができ、ＣＭＵＴ素子に発生した異常を把握することができる。即ち、一対の間に印加した電圧と、振動膜の振動により得られる信号との、オフセット情報に基づいて検出がなされる。 When the insulation resistance value between the upper and lower electrodes of the CMUT is sufficiently high, the current value flowing between the upper and lower electrodes is small enough to be ignored. However, when an abnormality occurs in the CMUT element and the insulation resistance value between the upper and lower electrodes of the CMUT decreases, a leakage current flows between the first wiring 301 and the second wiring 302. Since this leakage current flows constantly, the offset value (DC value) of the signal output from the receiving circuit 402 is changed. Therefore, by monitoring the offset value of the output signal from the receiving circuit 402, it is possible to grasp the change in the leakage current value and grasp the abnormality occurring in the CMUT element. That is, detection is performed based on offset information between a voltage applied between the pair and a signal obtained by vibration of the diaphragm.

具体的には、受信回路４０２（または、送受信回路４０３）で受信した信号のオフセット成分を、受信オフセット信号５０４として、異常検知信号生成手段２２２に出力する。異常検知信号生成手段２２２では、予め初期に測定しておいたオフセット値より大きく変化した場合、異常検知信号５０１を生成し、バイアス印加停止手段２０１に信号出力する。バイアス印加停止手段２０１は、異常検知信号５０１を受け取ると、備えているスイッチなどをＯＦＦとして、ＣＭＵＴ素子側へのバイアス電圧の供給を停止する。このように、図６では、受信回路４０２（または、送受信回路４０３）の出力信号を利用することで、素子で発生した異常を検出することができるため、構成要素の増加を抑制することができる。本実施形態では、ＣＭＵＴプローブ内の個別素子で発生した異常を確実に検知し、異常の発生した素子が他の素子への影響を与え難い、簡単な構成の超音波プローブを提供することができる。尚、本実施形態は、受信回路４０２（または、送受信回路４０３）の回路構成に寄らず、電流を電圧に変換する機能を有した回路を有したものであれば、どのような構成でも用いることができる。 Specifically, the offset component of the signal received by the reception circuit 402 (or the transmission / reception circuit 403) is output to the abnormality detection signal generation unit 222 as the reception offset signal 504. The abnormality detection signal generation unit 222 generates an abnormality detection signal 501 and outputs a signal to the bias application stop unit 201 when the change is larger than the offset value measured in advance in the initial stage. Upon receiving the abnormality detection signal 501, the bias application stop unit 201 turns off the provided switch and stops the supply of the bias voltage to the CMUT element side. As described above, in FIG. 6, since an abnormality occurring in the element can be detected by using the output signal of the reception circuit 402 (or the transmission / reception circuit 403), an increase in the number of components can be suppressed. . In the present embodiment, it is possible to provide an ultrasonic probe having a simple configuration in which an abnormality occurring in an individual element in the CMUT probe is reliably detected, and the element in which the abnormality has occurred hardly affects other elements. . Note that this embodiment is not limited to the circuit configuration of the reception circuit 402 (or the transmission / reception circuit 403), and any configuration can be used as long as it has a circuit having a function of converting current into voltage. Can do.

（第５の実施形態）
本実施形態は、ＣＭＵＴの上下電極に接続されたパッドの構成に関する。それ以外は、第１から第４の実施形態の何れかと同様である。図７と図８を用いて、本実施形態を説明する。まず、図７を用いて、ＣＭＵＴを用いた超音波プローブの受信部（または、送受信部）の付近の構成例の説明を行う。 (Fifth embodiment)
The present embodiment relates to the configuration of pads connected to the upper and lower electrodes of the CMUT. The rest is the same as any one of the first to fourth embodiments. The present embodiment will be described with reference to FIGS. First, a configuration example near the reception unit (or transmission / reception unit) of the ultrasonic probe using the CMUT will be described with reference to FIG.

図７の超音波プローブでは、ＣＭＵＴ１００を備えたチップ９９上を、絶縁フィルム１４１と枠１４２で囲んで、その間をシリコーン１４４で充填された構成となっている。 The ultrasonic probe of FIG. 7 has a configuration in which a chip 99 provided with the CMUT 100 is surrounded by an insulating film 141 and a frame 142, and the space between them is filled with silicone 144.

基板（チップ）９９上には、ＣＭＵＴ１００が形成されている。ＣＭＵＴ１００は、振動膜１０１、第１の電極１０２、第２の電極１０３と、支持部１０４、配線１０７、１０８、電極１０９、１１０により構成されている。基板上２０１は、第２の電極１０３と支持部１０４が配置されており、支持部１０４により支持された振動膜１０１上に第１の電極１０２が配置されている。第１の電極１０２と第２の電極１０３は対向するように配置されており、振動膜１０１は第１の電極１０２と一体に振動する構成となっている。配線１０７、１０８や電極１０９、１１０は、アルミニウムや銅、金、ニッケル、チタンなどの金属薄膜を成膜することにより形成されている。配線１０７、１０８や電極１０９、１１０は、数百ナノメーターから数マイクロメーターの厚さで、数マイクロメーターから数百マイクロメーターの線幅や線間距離を有している。 A CMUT 100 is formed on a substrate (chip) 99. The CMUT 100 includes a vibration film 101, a first electrode 102, a second electrode 103, a support portion 104, wirings 107 and 108, and electrodes 109 and 110. On the substrate 201, the second electrode 103 and the support portion 104 are disposed, and the first electrode 102 is disposed on the vibration film 101 supported by the support portion 104. The first electrode 102 and the second electrode 103 are disposed so as to face each other, and the vibration film 101 is configured to vibrate integrally with the first electrode 102. The wirings 107 and 108 and the electrodes 109 and 110 are formed by forming a metal thin film such as aluminum, copper, gold, nickel, or titanium. The wirings 107 and 108 and the electrodes 109 and 110 have a thickness of several hundred nanometers to several micrometers, and have a line width and distance between lines of several micrometers to several hundred micrometers.

第１の電極１０２と、第２の電極１０３は、フレキシブル配線基板１４３を介して、それぞれ直流電圧発生手段４０１（不図示）と送受信回路４０２（不図示）に接続されている。第１の電極１０２は配線１０７を介して、電極１０９に接続されており、第２の電極１０３は配線１０８を介して、電極１０９に接続されている。フレキシブル配線基板１４３は、薄い導電層１２２が、薄い絶縁膜１２３と絶縁層１２４により挟まれた構成になっており、導電層や絶縁層の厚さは数マイクロメーターから数十マイクロメーター程度であり、屈曲しやすい構成となっている。導電層１２２は、銅などにより構成することができる。絶縁層１２２、１２３は、ポリイミドなどにより構成することができる。フレキシブル基板１４３の両端は、絶縁層が一部形成されず導電層１２２が露出した電極１２１となっており、電極１２１部で後述する電気接続手段により、基板上９９の電極と接続されており、もう一方側で回路基板上の直流電圧発生手段４０１（不図示）や送受信回路４０２（不図示）に接続されている。 The first electrode 102 and the second electrode 103 are connected to a DC voltage generating means 401 (not shown) and a transmission / reception circuit 402 (not shown) via a flexible wiring board 143, respectively. The first electrode 102 is connected to the electrode 109 through the wiring 107, and the second electrode 103 is connected to the electrode 109 through the wiring 108. The flexible wiring board 143 has a structure in which a thin conductive layer 122 is sandwiched between a thin insulating film 123 and an insulating layer 124, and the thickness of the conductive layer and the insulating layer is about several micrometers to several tens of micrometers. The structure is easy to bend. The conductive layer 122 can be made of copper or the like. The insulating layers 122 and 123 can be made of polyimide or the like. Both ends of the flexible substrate 143 are electrodes 121 in which a part of the insulating layer is not formed and the conductive layer 122 is exposed. The electrodes 121 are connected to electrodes on the substrate 99 by electrical connection means described later. The other side is connected to a DC voltage generating means 401 (not shown) on the circuit board and a transmission / reception circuit 402 (not shown).

図１で、基板９９は、支持部材１４６上にフレキシブル配線基板１４３と並んで配置されており、電極１０９、１１０と電極１２１間は、ワイヤー１３１により電気的に接続されている。ワイヤー１３１は、封止材１３２により覆われており、ワイヤー１３１が基板やフレキシブル配線基板１４３と固定され、外部からの衝撃などによる変形から保護されている。封止材１３２は、エポキシなどの樹脂接着剤を用いて、容易に実現することができる。 In FIG. 1, the substrate 99 is arranged side by side with the flexible wiring substrate 143 on the support member 146, and the electrodes 109 and 110 and the electrode 121 are electrically connected by a wire 131. The wire 131 is covered with a sealing material 132, and the wire 131 is fixed to the substrate or the flexible wiring substrate 143, and is protected from deformation due to an external impact or the like. The sealing material 132 can be easily realized by using a resin adhesive such as epoxy.

支持部材１４６は、樹脂などにより構成することができる。また、枠１４２の一部が有する凹部に、支持部材１４５が有する凸部がはめ込める構造になっており、組み立てることにより枠１４２と支持部材１４５を所望の位置関係に設定することができる。それにより、枠２０２に対して、支持部材１４５上の基板９９に形成したＣＭＵＴ１００との位置の相対関係を所望のものにすることができる。尚、上記説明と逆の構成すなわち、枠１４２が凸部を有し、支持部材１４５が凹部を有する構成も同様に用いることができる。 The support member 146 can be made of resin or the like. In addition, the convex portion of the support member 145 can be fitted in the concave portion of a part of the frame 142, and the frame 142 and the support member 145 can be set in a desired positional relationship by assembling. Thereby, the relative relationship between the position of the frame 202 and the CMUT 100 formed on the substrate 99 on the support member 145 can be made desired. A configuration opposite to the above description, that is, a configuration in which the frame 142 has a convex portion and the support member 145 has a concave portion can also be used.

基板９９上のＣＭＵＴ１００の表面上には、シリコーンの層１４４が形成されており、更にシリコーン層１４４上には、シート状の絶縁フィルム１４１が配置されている。基板９９の端面（側面）は、枠１４２により四方を完全に囲まれている。シート状のフィルム１４１は、枠１４２の端面と隙間が全くなくなるように全周を接着されおり、枠２０２をフィルム１４１で蓋をしている構成となっている。 A silicone layer 144 is formed on the surface of the CMUT 100 on the substrate 99, and a sheet-like insulating film 141 is further disposed on the silicone layer 144. The end surface (side surface) of the substrate 99 is completely surrounded on all sides by a frame 142. The sheet-like film 141 has a configuration in which the entire periphery is bonded so that there is no gap between the end surface of the frame 142 and the frame 202 is covered with the film 141.

図７の構成では、ＣＭＵＴ１００上は、絶縁のシリコーン１４４で充填されているが、充填が不完全な部分があったり、シリコーンの剥がれなどがあると、上下電極間の絶縁抵抗値が低下することがある。また、超音波プローブは、被検体との間に、超音波ゲルや水などの媒質を介して使用する。そのため、更に、外部とは絶縁フィルム１４１と枠１４２で囲まれているが、絶縁フィルム１４１の剥がれや、傷、破れなどが発生すると、外部からの媒質がＣＭＵＴの電極及びその配線付近に侵入し、上下電極間の絶縁抵抗値の低下につながる。本発明を用いることで、このような故障モードに寄る上下電極間の絶縁抵抗値を検出することができる。図８に、本実施形態の超音波プローブの上面からの模式図を示す。図８では、絶縁フィルム１４１と、シリコーン１４４をなくした状態で、示している。図８のＸ−Ｘ‘断面は、図７の断面の模式図に対応している。 In the configuration of FIG. 7, the CMUT 100 is filled with insulating silicone 144, but if there is an incomplete filling or peeling of the silicone, the insulation resistance value between the upper and lower electrodes decreases. There is. The ultrasonic probe is used with a subject via a medium such as an ultrasonic gel or water. Therefore, the outside is surrounded by the insulating film 141 and the frame 142. However, when the insulating film 141 is peeled off, scratched or torn, an external medium enters the CMUT electrode and the vicinity of the wiring. This leads to a decrease in the insulation resistance value between the upper and lower electrodes. By using the present invention, it is possible to detect the insulation resistance value between the upper and lower electrodes approaching such a failure mode. FIG. 8 shows a schematic view from the upper surface of the ultrasonic probe of the present embodiment. In FIG. 8, the insulating film 141 and the silicone 144 are omitted. The X-X ′ cross section in FIG. 8 corresponds to the schematic diagram of the cross section in FIG. 7.

本実施形態では、チップ９９上に、第１の電極１０２と電気的に接続された第１の異常検出用電極１５１と、第２の電極１０３と電気的に接続された第２の異常検出用電極１５２を備えていることが特徴である。 In the present embodiment, a first abnormality detection electrode 151 electrically connected to the first electrode 102 and a second abnormality detection electrode electrically connected to the second electrode 103 on the chip 99. It is characterized by having an electrode 152.

第１の異常検出用電極１５１と、第２の異常検出用電極１５２は、チップ９９上に分散して配置されている。これにより、ＣＭＵＴ１００を備えたチップ９９とシリコーン１４４間や、絶縁フィルム１４１などによる異常が発生した場合に、より早く異常を検出することができる。また、第１の異常検出用電極１５１と、第２の異常検出用電極１５２を、チップ９９の角や辺の近くに配置することで、枠１４２と絶縁フィルム１４１間の接着している部分に故障が発生し、絶縁フィルム１４１が剥がれたことによる異常が発生する際には、より早く異常を検出することができる。 The first abnormality detection electrode 151 and the second abnormality detection electrode 152 are distributed on the chip 99. As a result, when an abnormality occurs between the chip 99 including the CMUT 100 and the silicone 144 or due to the insulating film 141 or the like, the abnormality can be detected earlier. In addition, by arranging the first abnormality detection electrode 151 and the second abnormality detection electrode 152 near the corners and sides of the chip 99, the portion between the frame 142 and the insulating film 141 is adhered. When a failure occurs and an abnormality occurs due to the peeling of the insulating film 141, the abnormality can be detected earlier.

本実施形態の超音波プローブによると、ＣＭＵＴプローブ内の個別素子で発生した異常をより早い段階で確実に検知し、異常の発生した素子が他の素子への影響を与え難い超音波プローブを提供することができる。尚、本実施形態では、ＣＭＵＴ１００を備えたチップ９９を、枠１４１と絶縁フィルム１４２で囲んだ構成で説明したが、本発明はこの構成に限らない。ＣＭＵＴ１００を備えたチップ９９が、枠とシリコーンなどでできた音響レンズで囲まれた構成など、超音波プローブとして用いられる構成であれば、同様に用いることができる。 According to the ultrasonic probe of the present embodiment, it is possible to reliably detect an abnormality occurring in an individual element in the CMUT probe at an earlier stage, and to provide an ultrasonic probe in which the element in which the abnormality occurs hardly affects other elements. can do. In the present embodiment, the chip 99 including the CMUT 100 has been described as being surrounded by the frame 141 and the insulating film 142, but the present invention is not limited to this configuration. The chip 99 provided with the CMUT 100 can be used in the same manner as long as it has a configuration used as an ultrasonic probe, such as a configuration surrounded by an acoustic lens made of a frame and silicone.

（第６の実施形態）
本実施形態は、バイアス印加停止手段２０１と異常検出手段２０２に関する。第１と第５の実施形態の何れかと同様である。本実施形態では、バイアス印加停止手段２０１と異常検出手段２０２が、静電型スイッチ１９０で構成されていることが特徴である。図９、図１０を用いて、説明する。図９、図１０において、９９は基板（チップ）、１８０は梁、１８１は上部スイッチ電極、１８２は接点用電極、１８３は下部スイッチ電極、１８４は支持部、２３０は抵抗である。 (Sixth embodiment)
The present embodiment relates to a bias application stop unit 201 and an abnormality detection unit 202. This is the same as any one of the first and fifth embodiments. The present embodiment is characterized in that the bias application stop unit 201 and the abnormality detection unit 202 are configured by an electrostatic switch 190. This will be described with reference to FIGS. 9 and 10, 99 is a substrate (chip), 180 is a beam, 181 is an upper switch electrode, 182 is a contact electrode, 183 is a lower switch electrode, 184 is a support portion, and 230 is a resistor.

本実施形態で、直流電圧が印加されていない状態を図９に示す。静電型スイッチ１９０は、基板（チップ）９９上に形成されている。梁１８０は、支持部１８４により一方を固定され、もう一方には上部スイッチ電極１８１が配置され、片持ち梁の構造となっている。下部スイッチ電極１８３は、グランド電位に接続されているため、上部電極１８１に高電圧が印加されると、上部スイッチ電極１８１と下部スイッチ電極１８３間に電位差が発生し、電極間に静電引力が発生する。発生する静電引力は、電位差に対応して、指数関数的に増加し、片持ち梁１８０のバネの復元力を超えた静電引力が印加されると、梁１８０が、基板（チップ）９９側に引き込まれて、梁１８０と下部スイッチ電極１８３が接触する（図１０の状態）。ここで、梁１８０は絶縁性の材料、または表面が絶縁されており、下部スイッチ電極１８３と対応する上部スイッチ電極１８１の下部には梁１８０が配置されていることが特徴である。これにより、上部スイッチ電極１８１と下部スイッチ電極１８３は、電気的には接続されず、上部スイッチ電極１８１がグランド電位に短絡されないようになっている。 FIG. 9 shows a state where no DC voltage is applied in the present embodiment. The electrostatic switch 190 is formed on a substrate (chip) 99. One side of the beam 180 is fixed by a support portion 184, and the upper switch electrode 181 is arranged on the other side to form a cantilever structure. Since the lower switch electrode 183 is connected to the ground potential, when a high voltage is applied to the upper electrode 181, a potential difference is generated between the upper switch electrode 181 and the lower switch electrode 183, and an electrostatic attractive force is generated between the electrodes. Occur. The generated electrostatic attraction increases exponentially in accordance with the potential difference. When an electrostatic attraction exceeding the restoring force of the spring of the cantilever 180 is applied, the beam 180 is moved to the substrate (chip) 99. The beam 180 and the lower switch electrode 183 come into contact with each other (the state shown in FIG. 10). Here, the beam 180 is characterized in that an insulating material or a surface thereof is insulated, and the beam 180 is disposed below the upper switch electrode 181 corresponding to the lower switch electrode 183. Thereby, the upper switch electrode 181 and the lower switch electrode 183 are not electrically connected, so that the upper switch electrode 181 is not short-circuited to the ground potential.

一方、接点用電極１８２と対応する上部スイッチ電極１８１の下部には梁１８０が配置されていないことが特徴である。これにより、梁１８０と下部スイッチ電極１８３が接触した図１０の状態では、上部スイッチ電極１８１と接点用電極１８２は接触し、電気的に接続された状態になっている。そのため、直流電圧発生手段４０１からバイアス電圧が、静電型スイッチ１９０を介して、第１の電極１０２に印加される。 On the other hand, the beam 180 is not disposed below the upper switch electrode 181 corresponding to the contact electrode 182. Thereby, in the state of FIG. 10 in which the beam 180 and the lower switch electrode 183 are in contact, the upper switch electrode 181 and the contact electrode 182 are in contact with each other and are electrically connected. Therefore, a bias voltage is applied from the DC voltage generating means 401 to the first electrode 102 via the electrostatic switch 190.

もし、ＣＭＵＴ１００の上下電極間に異常が発生すると、第１の電極１０２の電圧が低下していく。ここで、各素子には、抵抗２３０を備えているため、異常がある素子の電圧だけが低下して、他の正常な素子の電圧には変化は起こらない。異常素子では、第１の電極１０２の電圧が低下するために静電引力が減少して、片持ち梁１８０のバネの復元力の方が大きくなると、梁１８０が離れて、接点用電極１８２と上部スイッチ電極１８１の接続がオフになる。これにより、静電型スイッチ１９０により、電極間の異常を検出して、検出した素子へのバイアス電圧印加を停止する動作を行うことができる。静電型スイッチは、所定の印加電圧以上で、スイッチが導通される動作を行うものを採用可能である。 If an abnormality occurs between the upper and lower electrodes of the CMUT 100, the voltage of the first electrode 102 decreases. Here, since each element is provided with the resistor 230, only the voltage of the element having an abnormality is reduced, and the voltage of other normal elements does not change. In the abnormal element, when the electrostatic attractive force is reduced because the voltage of the first electrode 102 is decreased and the restoring force of the spring of the cantilever 180 is increased, the beam 180 is separated from the contact electrode 182. The connection of the upper switch electrode 181 is turned off. Thus, the electrostatic switch 190 can detect an abnormality between the electrodes and perform an operation of stopping application of the bias voltage to the detected element. As the electrostatic switch, it is possible to employ a switch that performs an operation in which the switch is turned on at a predetermined applied voltage or higher.

ここで、梁１８０は、所定のバイアス電圧で、下部電極１８３と接触するように、梁の構造や、電極の間隔を決めればよい。また、製造上の誤差や、異常を検出するマージンを見込んで、接触・非接触が発生する閾値の電圧を設定すればよい。 Here, the beam structure and electrode spacing may be determined so that the beam 180 is in contact with the lower electrode 183 with a predetermined bias voltage. Further, a threshold voltage that causes contact / non-contact may be set in consideration of a manufacturing error and a margin for detecting an abnormality.

本実施形態では、ＣＭＵＴプローブ内の個別素子で発生した異常を確実に検知し、異常の発生した素子が他の素子への影響を与え難く、追加の構成要素の少ない超音波プローブを提供することができる。尚、本実施形態では、梁１８０を片持ち梁として説明したが、本発明はこれに限らず、同様の動作を行うことができるものであれば、両持ち梁を始めとして様々な構造のものも、同様に用いることができる。尚、本実施形態では、静電型スイッチ１９０はＭＥＭＳ技術を用いて形成した構成で説明したが、本発明はこれに限らない。印加電圧の大きさにより、電気的な導通のＯＮ／ＯＦＦが行えるものであれば、メカ部品や電気部品などで実現したものを始めとして、同様に用いることができる。 In the present embodiment, it is possible to reliably detect an abnormality that has occurred in an individual element in a CMUT probe, and to provide an ultrasonic probe that is less likely to affect other elements and that has few additional components. Can do. In the present embodiment, the beam 180 has been described as a cantilever beam. However, the present invention is not limited to this, and various structures including a cantilever beam can be used as long as the same operation can be performed. Can be used similarly. In the present embodiment, the electrostatic switch 190 is described as being formed using the MEMS technology, but the present invention is not limited to this. As long as the electrical continuity can be turned on and off depending on the magnitude of the applied voltage, it can be used in the same manner, including those realized with mechanical parts and electrical parts.

（第７の実施形態）
本実施形態は、バイアス印加停止手段２０１と異常検出手段２０２に関する。第６の実施形態と同様である。図１１、図１２を用いて、具体的に説明する。図１１において、１６１は上部スイッチ電極、１６２は接点用電極、１６３は下部スイッチ電極、４０２は、受信回路である。図１２において、４０３は、送受信回答であり、図１１と図１２との違いは、受信回路４０２を用いているか送受信回路４０３を用いているかである。本実施形態では、超音波の受信（または、送受信）を行う素子１００と、静電型スイッチ１９０を、同じ基板９９上に、ほぼ同じ構造で備えていることが特徴である。本実施形態での静電型スイッチ１９０は、振動膜１０１上に、上部スイッチ電極１６１を備えており、振動膜１０１の中央部は孔があいており、上部スイッチ電極１６１が振動膜１０１の下面まで露出している構造となっている。振動膜１０１の中央部の孔に対応する領域のチップ９９上には、接点用電極１６２が配置されており、それを囲むように、ドーナツ状に下部スイッチ電極１６３が配置されている。第６の実施形態と同様に、下部スイッチ電極１６３は、グランド電位に固定されており、振動膜１０１は絶縁材料、または表面が絶縁された構造となっている。尚、本実施形態の静電型スイッチ１９０は、ＣＭＵＴ１００とほぼ同じ形状のパラメータ（メンブレンの直径、振動膜の厚さ、空隙の高さなど）で構成することで、実現することができる。メンブレン中央部の孔や、電極形状が異なることや、電圧ばらつきや変動のマージンを考慮して、静電型スイッチ１９０の形状パラメータを最適なものにすることで、所望の動作を容易に得ることができる。 (Seventh embodiment)
The present embodiment relates to a bias application stop unit 201 and an abnormality detection unit 202. This is the same as in the sixth embodiment. This will be specifically described with reference to FIGS. 11 and 12. In FIG. 11, 161 is an upper switch electrode, 162 is a contact electrode, 163 is a lower switch electrode, and 402 is a receiving circuit. In FIG. 12, 403 is a transmission / reception reply, and the difference between FIG. 11 and FIG. 12 is whether the reception circuit 402 or the transmission / reception circuit 403 is used. The present embodiment is characterized in that the element 100 for receiving (or transmitting / receiving) ultrasonic waves and the electrostatic switch 190 are provided on the same substrate 99 with substantially the same structure. The electrostatic switch 190 in this embodiment includes an upper switch electrode 161 on the vibration film 101, a hole is formed in the center of the vibration film 101, and the upper switch electrode 161 is a lower surface of the vibration film 101. The structure is exposed. A contact electrode 162 is disposed on the chip 99 in a region corresponding to the central hole of the vibration film 101, and a lower switch electrode 163 is disposed in a donut shape so as to surround it. Similar to the sixth embodiment, the lower switch electrode 163 is fixed to the ground potential, and the vibration film 101 has an insulating material or a structure in which the surface is insulated. Note that the electrostatic switch 190 of the present embodiment can be realized by configuring with parameters (membrane diameter, vibration membrane thickness, gap height, etc.) having substantially the same shape as the CMUT 100. It is possible to easily obtain the desired operation by optimizing the shape parameters of the electrostatic switch 190 in consideration of the hole in the center of the membrane, the shape of the electrode, and the voltage variation and fluctuation margin. Can do.

本実施形態では、ＣＭＵＴ１００と同じ製造プロセスで、静電型スイッチ１９０を同じチップに作り込むことができるので、チップの外部に構成要素を追加することなく、欲しい機能を実現することとができる。そのため、ＣＭＵＴプローブ内の個別素子で発生した異常を確実に検知し、異常の発生した素子が他の素子への影響を与え難く、追加の構成要素がほとんどない超音波プローブを提供することができる。尚、本実施形態では、静電型スイッチ１９０は、ＣＭＵＴ１００に近接して配置する必要はなく、チップ上のあいたスペースに配置することができる。また、静電型スイッチ１９０に超音波が到達することで、静電型スイッチ１９０のＯＮ／ＯＦＦ特性に影響を与える場合には、図１３で示すように、静電型スイッチ１９０の測定対象側に、超音波遮蔽部材１７０を備えることが望ましい。超音波遮蔽部材１７０は、外部からの超音波を反射または吸収して、静電型スイッチ１９０まで到達させないものであれば、用いることができる。これにより、外部からの超音波により、静電型スイッチ１９０のＯＮ／ＯＦＦ特性が影響を受けることを防ぎ、より安定した動作をさせることができる。 In the present embodiment, since the electrostatic switch 190 can be fabricated on the same chip by the same manufacturing process as the CMUT 100, a desired function can be realized without adding a component outside the chip. Therefore, it is possible to provide an ultrasonic probe that reliably detects an abnormality occurring in an individual element in the CMUT probe, hardly causes an influence on the other element, and has few additional components. . In the present embodiment, the electrostatic switch 190 does not have to be disposed close to the CMUT 100, and can be disposed in a space on the chip. Further, when the ultrasonic wave reaches the electrostatic switch 190 and affects the ON / OFF characteristics of the electrostatic switch 190, as shown in FIG. In addition, it is desirable to provide the ultrasonic shielding member 170. The ultrasonic shielding member 170 can be used as long as it reflects or absorbs ultrasonic waves from the outside and does not reach the electrostatic switch 190. Thereby, it is possible to prevent the ON / OFF characteristic of the electrostatic switch 190 from being affected by the external ultrasonic wave, and to perform a more stable operation.

（第８の実施形態）
第１から第７の何れかの実施形態に記載の超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）は、光音響効果を利用した光音響波（超音波）の受信に用いることができ、それを備えた被検体情報取得装置に適用することができる。図１４は、本実施形態の被検体情報取得装置を説明する模式図である。図１４において、７００は被検体、７０１は静電容量型トランスデューサ（ＣＭＵＴ）、７０２はトランスデューサの保持部材、７０４は光源、７０５は画像情報生成装置である。そして、７０６は画像表示器、６０１は発光指示信号、６０２は光、６０３は光６０２の照射により発生した音響波（超音波）、６０４は光音響波受信信号、６０５は光音響信号による再現画像情報である。 (Eighth embodiment)
The ultrasonic transducer (CMUT) described in any one of the first to seventh embodiments can be used for receiving a photoacoustic wave (ultrasonic wave) using a photoacoustic effect, and subject information provided therewith It can be applied to an acquisition device. FIG. 14 is a schematic diagram for explaining the subject information acquiring apparatus of the present embodiment. In FIG. 14, reference numeral 700 denotes a subject, 701 denotes a capacitive transducer (CMUT), 702 denotes a holding member of the transducer, 704 denotes a light source, and 705 denotes an image information generation device. Reference numeral 706 denotes an image display, 601 denotes a light emission instruction signal, 602 denotes light, 603 denotes an acoustic wave (ultrasonic wave) generated by irradiation of the light 602, 604 denotes a photoacoustic wave reception signal, and 605 denotes a reproduced image based on the photoacoustic signal. Information.

発光指示信号６０１に基づいて、光源７０４から光６０２（パルス光）を発生させることにより、測定対象物（被検体）７００に光６０２を照射する。測定対象物７００では光６０２の照射により光音響波（超音波）６０３が発生し、この超音波６０３を複数の超音波トランスデューサ７０２で受信する。被検体７００との間には、気泡による音響波（超音波）の減衰を避けるために、媒質７０７が充填されている。受信信号の大きさや形状、時間の情報が光音響波の受信信号６０４として、信号処理部である画像情報生成装置７０５に送られる。一方、光源７０４で発生させた光６０２の大きさや形状、時間の情報（発光情報）が、光音響信号の画像情報生成装置７０５に記憶される。光音響信号の画像情報生成装置７０５では、光音響波受信信号６０３と発光情報を基に測定対象物７００の画像信号を生成して、光音響信号による再現画像情報６０５として出力する。画像表示器７０６では、光音響信号による再現画像情報６０５を基に、測定対象物７００を画像として表示する。 By generating light 602 (pulse light) from the light source 704 based on the light emission instruction signal 601, the measurement object (subject) 700 is irradiated with the light 602. In the measurement object 700, photoacoustic waves (ultrasonic waves) 603 are generated by irradiation of the light 602, and the ultrasonic waves 603 are received by a plurality of ultrasonic transducers 702. A medium 707 is filled between the object 700 and the object 700 in order to avoid attenuation of acoustic waves (ultrasonic waves) due to bubbles. Information on the size, shape, and time of the received signal is sent as a photoacoustic wave received signal 604 to an image information generating device 705 that is a signal processing unit. On the other hand, the size, shape, and time information (light emission information) of the light 602 generated by the light source 704 is stored in the photoacoustic signal image information generation device 705. The photoacoustic signal image information generation device 705 generates an image signal of the measurement object 700 based on the photoacoustic wave reception signal 603 and the light emission information, and outputs it as reproduced image information 605 based on the photoacoustic signal. The image display 706 displays the measurement object 700 as an image based on the reproduced image information 605 based on the photoacoustic signal.

本発明の超音波プローブは、ＣＭＵＴプローブ内の個別素子で発生した異常を確実に検知し、異常の発生した素子が他の素子への影響を与え難い。そのため、異常を検出して、動作を停止した素子があっても、他の素子にほとんど影響を与えずに、画像データの取得を行うことができる。更に、異常を検出した素子の情報を、被検体情報取得装置に提供する構成にすることが、より望ましい。これにより、被検体情報取得装置側で、異常を検出して動作を停止している素子を把握することができ、画像を再現する際に、受信動作を停止している素子の情報を補間する処理を行い、画像を生成することができる。そのため、動作を停止している素子があっても、取得する画像の劣化を極力抑えることができる。 The ultrasonic probe of the present invention reliably detects an abnormality that has occurred in an individual element in the CMUT probe, and the element in which the abnormality has occurred does not easily affect other elements. Therefore, even if there is an element that has detected an abnormality and has stopped operating, it is possible to acquire image data with little influence on other elements. Furthermore, it is more desirable to provide a configuration that provides information on an element in which an abnormality has been detected to the subject information acquisition apparatus. As a result, the subject information acquisition apparatus can grasp the element that has stopped operating due to the abnormality, and interpolates the information of the element that has stopped the receiving operation when reproducing the image. Processing can be performed to generate an image. Therefore, even if there is an element whose operation is stopped, it is possible to suppress deterioration of an acquired image as much as possible.

本実施形態に係る超音波プローブを用いた被検体情報取得装置は、素子に異常が発生しても、画質の低下が少ない画像を提供することができる。 The subject information acquisition apparatus using the ultrasonic probe according to the present embodiment can provide an image with little deterioration in image quality even if an abnormality occurs in the element.

（第９の実施形態）
第１から第７の何れかの実施形態に記載の超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）は、超音波の送受信を利用した超音波イメージングに用いることができ、それを備えた被検体情報取得装置に適用することができる。その際、受信回路４０２の代わりに、受信機能に加えて、ＣＭＵＴに送信信号を与える機能も付加された送受信回路４０３を用いる必要がある。 (Ninth embodiment)
The ultrasonic transducer (CMUT) described in any one of the first to seventh embodiments can be used for ultrasonic imaging using transmission / reception of ultrasonic waves, and is applied to a subject information acquisition apparatus including the ultrasonic transducer (CMUT). be able to. At that time, instead of the reception circuit 402, it is necessary to use a transmission / reception circuit 403 to which a function of giving a transmission signal to the CMUT is added in addition to the reception function.

図１５において、９００は測定対象、９０１は被検体情報取得装置、９０２は超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）、９０３は画像情報生成装置、９０４は画像表示器、８０１、８０２は超音波、８００は超音波送信情報、８０３は超音波受信信号、８０４は再現画像情報である。超音波トランスデューサ９０２は、送受信素子であるＣＭＵＴのエレメントを複数のアレイ状に並べたもので構成されている。超音波トランスデューサ９０２から測定対象９００に向かって出力された超音波８０１は、測定対象９００の表面でその界面での固有音響インピーダンスの差により、反射する。反射した超音波８０２は、超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）９０２で受信され、受信信号の大きさや形状、時間の情報が超音波受信信号８０３として画像情報生成装置９０３に送られる。一方、超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）９０２から、送信超音波の大きさや形状、時間の情報が超音波送信情報８０３として、画像情報生成装置９０４に送られている。画像情報生成装置９０４では、超音波受信信号８０３と超音波送信情報８００を基に、測定対象９００の画像信号を生成して再現画像情報８０４として送り、画像表示器９０４で表示される。 In FIG. 15, 900 is a measurement object, 901 is a subject information acquisition device, 902 is an ultrasonic transducer (CMUT), 903 is an image information generation device, 904 is an image display, 801 and 802 are ultrasonic waves, and 800 is ultrasonic waves. Transmission information, 803 is an ultrasonic reception signal, and 804 is reproduction image information. The ultrasonic transducer 902 is composed of CMUT elements, which are transmitting and receiving elements, arranged in a plurality of arrays. The ultrasonic wave 801 output from the ultrasonic transducer 902 toward the measurement object 900 is reflected on the surface of the measurement object 900 due to the difference in specific acoustic impedance at the interface. The reflected ultrasonic wave 802 is received by an ultrasonic transducer (CMUT) 902, and information on the magnitude, shape, and time of the received signal is sent to the image information generating device 903 as an ultrasonic wave received signal 803. On the other hand, the ultrasonic transducer (CMUT) 902 sends information on the size, shape, and time of the transmission ultrasonic wave as ultrasonic transmission information 803 to the image information generation device 904. The image information generation device 904 generates an image signal of the measurement object 900 based on the ultrasonic reception signal 803 and the ultrasonic transmission information 800 and sends it as reproduced image information 804, which is displayed on the image display 904.

本発明の超音波プローブは、ＣＭＵＴプローブ内の個別素子で発生した異常を確実に検知し、異常の発生した素子が他の素子への影響を与え難い。そのため、異常を検出して、動作を停止した素子があっても、他の素子にほとんど影響を与えずに、画像データの取得を行うことができる。更に、異常を検出した素子の情報を、被検体情報取得装置に提供する構成にすることが、より望ましい。これにより、被検体情報取得装置側で、異常を検出して動作を停止している素子を把握することができるので、超音波を送信する際に、動作を停止している素子には、不要の高電圧の送信信号を印加しない動作を行える。ＣＭＵＴの上下電極間で異常が発生している素子に、高電圧の送信信号を印加すると、更なる異常が発生する可能性があるので、この動作を行うことは望ましい。 The ultrasonic probe of the present invention reliably detects an abnormality that has occurred in an individual element in the CMUT probe, and the element in which the abnormality has occurred does not easily affect other elements. Therefore, even if there is an element that has detected an abnormality and has stopped operating, it is possible to acquire image data with little influence on other elements. Furthermore, it is more desirable to provide a configuration that provides information on an element in which an abnormality has been detected to the subject information acquisition apparatus. As a result, the subject information acquisition apparatus can detect the element that has stopped operating by detecting an abnormality, so it is not necessary for the element that has stopped operating when transmitting an ultrasonic wave. The operation without applying a high-voltage transmission signal can be performed. It is desirable to perform this operation because a further abnormality may occur when a high-voltage transmission signal is applied to an element in which an abnormality has occurred between the upper and lower electrodes of the CMUT.

更に、送信動作を停止している素子を補間するように、他の素子の送信条件を変えて、影響を低減することができる。また、画像を再現する際に、受信動作を停止している素子の情報を補間する処理を行い、画像を生成することができる。そのため、送受信動作を停止している素子があっても、取得する画像の劣化を極力抑えることができる。尚、本明細書中の実施形態では、第１の電極１０２に直流電圧発生手段４０１を、第２の電極１０３を受信回路４０２に接続して説明しているが、本発明はこの形態に限らない。第１の電極１０２に受信回路４０２を、第２の電極１０３を直流電圧発生手段４０１に接続した構成にも同様に用いることができる。 Furthermore, the influence can be reduced by changing the transmission conditions of other elements so as to interpolate the elements whose transmission operation is stopped. Further, when reproducing an image, it is possible to generate an image by performing processing for interpolating information of elements whose reception operation is stopped. Therefore, even if there is an element that stops transmission / reception operation, it is possible to suppress degradation of an acquired image as much as possible. In the embodiment of the present specification, the DC voltage generating means 401 is connected to the first electrode 102 and the second electrode 103 is connected to the receiving circuit 402. However, the present invention is not limited to this embodiment. Absent. The receiving circuit 402 can be used for the first electrode 102 and the structure in which the second electrode 103 is connected to the DC voltage generating means 401 can be used similarly.

９９チップ（基板）
１００素子単位（エレメント）
１０１振動膜
１０２第１の電極（上電極）
１０３第２の電極（下電極）
１０４支持部
１０５間隙（キャビティ）
２０１電圧印加停止手段
２０２電極間の特性変化を検出する検出手段
４０１電圧印加手段 99 chips (substrate)
100 element unit
101 vibrating membrane 102 first electrode (upper electrode)
103 Second electrode (lower electrode)
104 Supporting part 105 Gap (cavity)
201 Voltage application stopping means 202 Detection means for detecting characteristic change between electrodes 401 Voltage application means

Claims

A transducer including a plurality of elements configured by arranging a cell having a pair of electrodes arranged with a gap and a vibrating membrane including one of the pair of electrodes;
Voltage applying means for applying a voltage between the pair of electrodes constituting the element;
Detecting means for detecting a characteristic change between the pair of electrodes constituting the element;
An ultrasonic probe comprising: voltage application stop means for stopping the voltage application based on detection information detected by the detection means.

The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the voltage applying unit applies a voltage to each of the plurality of elements.

The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the transducer is a capacitance type.

The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the characteristic change is a change in electrical characteristics.

The ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 4, wherein the ultrasonic probe includes a receiving circuit that detects a signal obtained by vibration of the vibrating membrane.

6. The detection unit according to claim 5, wherein the detection unit performs detection based on offset information between a voltage applied between the pair and a signal obtained by vibration of the vibrating membrane. Ultrasonic probe.

The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the detection unit detects an abnormality in the characteristic change.

The ultrasonic probe according to claim 7, further comprising an abnormality detection electrode connected to the pair of electrodes.

The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the detection unit and the voltage application stop unit are configured by a switch.

The ultrasonic probe according to claim 9, wherein the switch is an electrostatic switch that performs an operation of turning on the switch at a predetermined applied voltage or more.

The ultrasonic probe according to claim 10, wherein the electrostatic switch has the same structure as the capacitive transducer.

The ultrasonic probe according to claim 11, wherein the electrostatic switch is disposed on a substrate on which the capacitive transducer is formed.

An ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 12, a light source, and a signal processing unit that converts a photoacoustic wave detected by the ultrasonic probe into a signal representing information on a subject. A subject information acquisition apparatus characterized by the above.

The object information acquiring apparatus according to claim 13, wherein the photoacoustic wave is generated by irradiating the object with light from the light source.