JP6552177B2 - 静電容量型トランスデューサ及びその駆動方法 - Google Patents
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Description
(実施例1)
図1−1を用いて本発明の実施例1を説明する。まず、セル1の断面構造を説明する。酸化ケイ素膜100nmを成膜したケイ素単結晶基板7を用い、厚さ100nmのタングステンを第1の電極8とし、厚さ100nmの酸化ケイ素を絶縁層9とする。間隙10の高さは200nmであり、200Paで減圧、封止されている。間隙10の上のメンブレン11は窒化ケイ素膜で、その厚さは500nmである。第2の電極12は厚さ100nmのアルミニウムである。セル1の振動膜の直径は30μmで、第2の電極12の直径は26μmであり、配線2の幅は5μmである。
図3を用いて実施例2について説明する。静電容量型トランスデューサのエレメントの構成は実施例1とほぼ同様である。第1のエレメント群21の中の1つのエレメント、例えばエレメント31に入力電圧波形27を入力する。同時に、第2のエレメント群22の中の例えばエレメント32に、入力電圧波形27と同じ波形で位相差23がほぼ90度の入力電圧波形28を入力する。他方、駆動するエレメント全体に位相差24を与えることで超音波ビーム(音響波ビーム)25を形成する。位相差24を適切に施すことによって超音波ビーム25が伝播する方向26や強度分布を制御することができる。即ち、1次元のビームフォーミングを行うことができる。
図4を用いて本発明の実施例3である超音波診断装置(被検体情報取得装置の一種)を説明する。この超音波診断装置は、静電容量型トランスデューサが出力する音響波を被検体に送信し、被検体からの音響波を受信し、受信した信号を用いて被検体の情報を取得する。本実施例で用いられる静電容量型トランスデューサ51のエレメント52の構成は実施例1、実施例2のものとほぼ同様である。静電容量型トランスデューサ51には図1−1(b)に示すように電源13より直流電圧がかけられている。制御器54が波形発生器(波形生成装置)53と切り替えスイッチ57に制御信号を与え、超音波(音響波)58の送信波形を入力する。この送信モードのとき、スイッチ(切替部)57では受信側のスイッチがOFFとなる。波形発生器53は任意の電圧波形を発生させることができる。
Claims (16)
- 第1電極と間隙を隔てて設けられた第2電極を含む振動膜が振動可能に支持された構造のセルを1以上含むエレメントを複数有し、前記複数のエレメントは第1のエレメントと第2のエレメントを含み、前記エレメントの前記第1電極または前記第2電極に交流電圧が印加される静電容量型トランスデューサの駆動方法であって、
前記第1のエレメントに印加する交流電圧の波形と前記第2のエレメントに印加する交流電圧の波形を同じとし、
前記第1のエレメントに印加する交流電圧と前記第2のエレメントに印加する交流電圧との位相差をほぼ90度とし、
前記第1のエレメントを複数含む第1の群のエレメントにそれぞれ隣接する、前記第1のエレメントと同数の前記第2のエレメントを含む第2の群のエレメントに、前記第1の群のエレメントに印加する交流電圧と波形が同じであって音響波ビームを形成するための位相差と90度の位相差とを与えた交流電圧を印加し、
前記音響波ビームを形成するための位相差と前記90度の位相差との和はほぼ90度を満たす範囲にあることを特徴とする静電容量型トランスデューサの駆動方法。 - 第1電極と間隙を隔てて設けられた第2電極を含む振動膜が振動可能に支持された構造のセルを1以上含むエレメントを複数有し、前記複数のエレメントは第1のエレメントと第2のエレメントを含み、前記エレメントの前記第1電極または前記第2電極に交流電圧が印加される静電容量型トランスデューサの駆動方法であって、
前記第1のエレメントにおける、前記第1電極または前記第2電極には、第1の交流電圧を印加し、前記第2のエレメントにおける、前記第1電極または前記第2電極には、第2の交流電圧を印加する工程を含み、
前記第1の交流電圧の波形と、前記第2の交流電圧の波形とは同じであり、前記第1の交流電圧の位相と、前記第2の交流電圧の位相との位相差がほぼ90度であり、
前記第1のエレメントを複数含む第1の群のエレメントにそれぞれ隣接する、前記第1のエレメントと同数の前記第2のエレメントを含む第2の群のエレメントに、前記第1の群のエレメントに印加する交流電圧と波形が同じであって音響波ビームを形成するための位相差と90度の位相差とを与えた交流電圧を印加し、
前記音響波ビームを形成するための位相差と前記90度の位相差との和はほぼ90度を満たす範囲にあることを特徴とする静電容量型トランスデューサの駆動方法。 - 前記第1のエレメントを複数含む第1の群のエレメントには、同じ波形と同じ位相の交流電圧を印加し、
前記第1のエレメントと同数の前記第2のエレメントを含む第2の群のエレメントには、前記第1の群のエレメントに印加する交流電圧と波形が同じであって位相差がほぼ90度である交流電圧を印加することを特徴とする請求項1または2に記載の静電容量型トランスデューサの駆動方法。 - 前記第1のエレメントを複数含む第1の群のエレメントには、それぞれ、同じ波形であって音響波ビームを形成するための位相差を与えた交流電圧を印加し、
前記第1のエレメントと同数の前記第2のエレメントを含む第2の群のエレメントには、それぞれ、前記第1の群のエレメントに印加する交流電圧と波形が同じであって位相差がほぼ90度であり更に音響波ビームを形成するための位相差を与えた交流電圧を印加することを特徴とする請求項1または2に記載の静電容量型トランスデューサの駆動方法。 - 前記位相差が90±5度であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の静電容量型トランスデューサの駆動方法。
- 前記第1の群のエレメントと前記第2の群のエレメントが交互に並ぶように前記交流電圧を印加することを特徴とする請求項3乃至5の何れか1項に記載の静電容量型トランスデューサの駆動方法。
- 請求項1乃至6の何れか1項に記載の駆動方法で駆動されるように構成された静電容量型トランスデューサと、
前記静電容量型トランスデューサに直流電圧を印加する電源と、
前記静電容量型トランスデューサに交流電圧を印加する波形生成装置と、
前記静電容量型トランスデューサに前記直流電圧を印加する受信モードと前記静電容量型トランスデューサに交流電圧を印加する送信モードとの間でモードを切り替えるスイッチと、
前記静電容量型トランスデューサで受信した信号を処理する信号処理部と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項1乃至6の何れか1項に記載の駆動方法で駆動されるように構成された静電容量型トランスデューサを有し、
前記静電容量型トランスデューサが出力する音響波を被検体に送信し、該被検体からの音響波を受信し、受信した信号を用いて被検体の情報を取得することを特徴とする被検体情報取得装置。 - 第1電極と間隙を隔てて設けられた第2電極を含む振動膜が振動可能に支持された構造のセルを1以上含むエレメントを複数有し、前記複数のエレメントは第1のエレメントと第2のエレメントを含み、前記エレメントの前記第1電極または前記第2電極に交流電圧を印加する波形生成装置を備える静電容量型トランスデューサであって、
前記波形生成装置は、前記第1のエレメントに印加する交流電圧の波形と前記第2のエレメントに印加する交流電圧の波形を同じとし、前記第1のエレメントに印加する交流電圧と前記第2のエレメントに印加する交流電圧との位相差をほぼ90度とするように構成されており、
前記波形生成装置は、
前記第1のエレメントを複数含む第1の群のエレメントにそれぞれ隣接する、前記第1のエレメントと同数の前記第2のエレメントを含む第2の群のエレメントに、前記第1の群のエレメントに印加する交流電圧と波形が同じであって音響波ビームを形成するための位相差と90度の位相差とを与えた交流電圧を印加し、
前記音響波ビームを形成するための位相差と前記90度の位相差との和はほぼ90度を満たす範囲にあることを特徴とする静電容量型トランスデューサ。 - 第1電極と間隙を隔てて設けられた第2電極を含む振動膜が振動可能に支持された構造のセルを1以上含むエレメントを複数有し、前記複数のエレメントは第1のエレメントと第2のエレメントを含み、前記エレメントの前記第1電極または前記第2電極に交流電圧を印加する波形生成装置を備える静電容量型トランスデューサであって、
前記波形生成装置は、前記第1のエレメントに第1の交流電圧を印加するための波形と、前記第2のエレメントに第2の交流電圧を印加するための波形を生成するものであり、前記第1の交流電圧の波形と、前記第2の交流電圧の波形とは同じであり、前記第1の交流電圧の位相と、前記第2の交流電圧の位相との位相差がほぼ90度であり、
前記波形生成装置は、
前記第1のエレメントを複数含む第1の群のエレメントにそれぞれ隣接する、前記第1のエレメントと同数の前記第2のエレメントを含む第2の群のエレメントに、前記第1の群のエレメントに印加する交流電圧と波形が同じであって音響波ビームを形成するための位相差と90度の位相差とを与えた交流電圧を印加し、
前記音響波ビームを形成するための位相差と前記90度の位相差との和はほぼ90度を満たす範囲にあることを特徴とする静電容量型トランスデューサ。 - 前記波形生成装置は、
前記第1のエレメントを少なくとも1つ以上含む第1の群には、同じ波形と同じ位相の交流電圧を印加し、
前記第1のエレメントと同数の前記第2のエレメントを含む第2の群には、前記第1の群のエレメントに印加する交流電圧と波形が同じであって位相差がほぼ90度である交流電圧を印加するように構成されていることを特徴とする請求項9または10に記載の静電容量型トランスデューサ。 - 前記波形生成装置は、
前記第1のエレメントを少なくとも1つ以上含む第1の群のエレメントには、それぞれ、同じ波形であって音響波ビームを形成するための位相差を与えた交流電圧を印加し、
前記第1のエレメントの群と同数の前記第2のエレメントを含む第2の群のエレメントには、それぞれ、前記第1の群のエレメントに印加する交流電圧と波形が同じであって位相差がほぼ90度であり更に音響波ビームを形成するための位相差を与えた交流電圧を印加するように構成されていることを特徴とする請求項9または10に記載の静電容量型トランスデューサ。 - 前記位相差が90±5度であることを特徴とする請求項9乃至12の何れか1項に記載の静電容量型トランスデューサ。
- 前記波形生成装置は、
前記第1の群のエレメントと前記第2の群のエレメントが交互に並ぶように前記交流電圧を印加するように構成されていることを特徴とする請求項9乃至13の何れか1項に記載の静電容量型トランスデューサ。 - 請求項9乃至14の何れか1項に記載の静電容量型トランスデューサと、
前記静電容量型トランスデューサの受信モードと送信モードとを切り替える切替部と、前記静電容量型トランスデューサで受信した信号を処理する信号処理部と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項9乃至14の何れか1項に記載の静電容量型トランスデューサを有し、前記静電容量型トランスデューサが出力する音響波を被検体に送信し、該被検体からの音響波を受信し、受信した信号を用いて被検体の情報を取得することを特徴とする被検体情報取得装置。
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