专利名称：超声波诊断装置、超声波诊断装置的校正方法
技术领域：
本发明涉及一种具备在电极间施加DC偏压来收发超声波的超声波探 头的超声波诊断装置及超声波诊断装置的校正方法。
本申请为基于日本国专利法的专利申请特愿第2005 — 333797号的巴 黎优先权的申请，是为了享受特愿第2005 — 333797号的利益而援用其作 为参照的申请。
背景技术：
以往，利用半导体成膜技术制造了电容型超微细加工超声波振动器 (cMUT: Capacitive Micro—machined Ultrasound Transducer) 。 cMUT是 如微小的振动片(diaphragm)那样的装置，具备将超声波信号的声响振动 变换到调制型电容器的电极。cMUT在电极间具有牺牲层，通过在该电极 间施加DC偏压及AC脉冲，对电容电荷进行调制来产生电场，使振动片 振动，从而产生超声波。
而且，提出了一种通过电容器校准仪监视cMUT的电容，来调节偏压 电荷的电容性微型设备超声波振动器。电容器校准仪对振动板电极的电荷 或因放电引起的微小交流电压进行测定，来测量cMUT的电容。由此，可 以进行偏压电荷的生成及维持(例如参照"专利文献l")。
专利文献1:特表2004—503312号公报
不过，cMUT在电极间除了牺牲层之外，还具有防止短路的导电率为 10" 10"Q/m左右的振动膜和支承上下间隙的轮圈(rim)，如果在电极 间施加DC偏压，则存在下述问题，即对应导电率与形状等电路上的阻 抗，在电极间的振动膜及轮圈中会多少流动漏电流(电荷的移动)。
尤其是当发生电荷向振动膜注入时，超声波收发灵敏度(以下称作"收 发灵敏度")会因为电极间电场强度的影响而发生时效变化。并且，即使 遮断DC偏压的施加，被注入到振动膜中的电荷也会残存在振动膜中。通过长时间施加DC偏压而在振动膜中蓄积电荷，该振动膜中的电荷的蓄积 将成为超声波收发灵敏度漂移(drift)(下面称作"收发灵敏度漂移")， 会产生收发灵敏度不良。收发灵敏度不良成为增大高次谐波成分的原因。另外，在"专利文献1"及"专利文献2"所示的技术中，会在电极 中发生充电或放电，但不进行被注入到电极间的绝缘部的电荷的处理，无 法抑制因上述收发灵敏度漂移引起的收发灵敏度不良。发明内容本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于，提供一种对因施加DC偏 压而流入到电极间的绝缘部的电荷的时效蓄积所引起的收发灵敏度漂移 进行迅速校正的超声波诊断装置。为了实现上述目的，第一发明涉及一种超声波诊断装置，具有超声 波探头，其具备超声波振动器，该超声波振动器具有一组电极和设置在所 述电极间的绝缘部及牺牲层；DC偏压施加机构，其对所述电极间施加DC 偏压；发送机构，其通过施加所述DC偏压及超声波发送脉冲，使所述绝 缘部的一部分振动来向被检测体发送超声波；接收机构，其从所述被检测 体接收超声波回波；和图像处理机构，其根据从该接收机构输出的信号构 成超声波像，所述超声波诊断装置还具备对在所述电极间的绝缘部中蓄积 的电荷进行放电的放电机构。超声波诊断装置通过使极性交替地反转而至少一次在超声波振动器 的电极间施加规定值的电压，从而基于DC偏压的长时间施加来对电极间 的绝缘部中蓄积的电荷进行放电。由此，超声波诊断装置可以加速电极间的绝缘部中蓄积的电荷的放 电，使收发灵敏度偏置迅速接近于0。 g卩，可以迅速校正因DC偏压的施 加而流入到电极间振动膜的电荷的时效蓄积所引起的收发灵敏度漂移。而且，优选通过所述放电机构对所述电极间施加Collapse (崩渍)电 压值以上的电压，来加速所述电荷的放电。由此，会在超声波振动器中发生Collapse (崩溃)现象，由于牺牲层 的间隙宽度变为0，阻抗急剧减少，所以可加快电荷放电速度。电荷的放 电能够瞬间进行。第二发明涉及一种超声波诊断装置的校正方法，所述超声波诊断装置 具有超声波探头，该超声波探头具备超声波振动器，其具有一组电极和 设置在所述电极间的绝缘部及牺牲层；和DC偏压施加机构，其对所述电 极间施加DC偏压，所述超声波诊断装置的校正方法包括监视步骤，对所述电极间的绝缘部中蓄积的电荷量进行监视；放电步骤，根据所述电荷 量，放电所述电极间的绝缘部中蓄积的电荷；和反复进行所述监视步骤及 所述放电步骤的步骤。 发明效果根据本发明，可提供一种对因施加DC偏压而流入到电极间的绝缘部 的电荷的时效蓄积所引起的收发灵敏度漂移进行迅速校正的超声波诊断 装置。
图1是超声波诊断装置1的概略构成图(第一实施方式)。 图2是表示超声波探头2所具备的超声波振动器20的图。 图3是发送电路3的构成图。 图4是放电电路4的构成图。 图5是控制机构5的构成图。图6是表示超声波振动器20的一个方式的超声波振动器60的剖面图。 图7是表示超声波振动器20的一个方式的超声波振动器70的剖面图。 图8是超声波发送脉冲电压及收发灵敏度等的关系图。 图9是表示放电处理的流程图。图IO是放电脉冲电压、收发灵敏度及收发灵敏度漂移等的关系图。 图11是表示作为施加偏压历史记录信息54及状态迁移信息56的一个方式的表格110的图。图12是表示显示机构IO所显示的画面120的一个方式的图。 图13是超声波诊断装置la的概略构成图(第二实施方式)。 图14是超声波诊断装置lb的概略构成图(第三实施方式)。 图15是超声波诊断装置lc及外部控制装置153的概略构成图(第四实施方式)。符号的说明1、 la、 lb、 lc一超声波诊断装置，2 —超声波探头，3、 3a—发送电路， 4、 4a、 80—放电机构，5 —控制机构，6、 6b—DC偏压电路，7 —收发分 离电路，8 —接收电路，9一图像处理机构，IO —显示机构，20、 60、 70 — 超声波振动器，21、 61、 71 —上部电极，22 —振动膜，23 —轮圈，24、 62、 72 —下部电极，25、 64、 74 —牺牲层，27 —间隙(gap)宽度，31 —超声 波发送脉冲定时(timing)产生机构，32 —超声波发送脉冲波形生成机构， 33—超声波发送脉冲发生器，41一放电脉冲定时产生机构，42—放电脉冲 波形生成机构，43 —放电脉冲发生器，51 —运算部，52 —主存储器，53 — 存储部，54 —施加偏压历史记录信息，55 —放电脉冲波形信息，56 —状态 迁移信息，63、 73 —绝缘部，69、 79—电荷注入，151、 155 —通信部，152 一网络，153 —外部控制装置，154 —远程维护中心，159 —历史记录信息， 160 —存储部。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明所涉及的超声波诊断装置的优选实施方式 进行详细说明。其中，在以下的说明及附图中，针对具有大致相同功能结 构的构成要素赋予了相同的符号，并省略重复说明。 (1.超声波诊断装置l的构成) 首先，参照图1 图5，对本发明第一实施方式相关的超声波诊断装 置1进行说明。(l一l.超声波诊断装置1的概略构成) 图1是超声波诊断装置1的概略构成图。超声波诊断装置1由超声波探头(probe) 2、发送电路3、放电机构4、 控制机构5、 DC偏压电路6、收发分离电路7、接收电路8、图像处理机 构9和显示机构IO构成。在第一实施方式的超声波诊断装置1中，采用了将发送电路3及放电 机构4的各输出结合而向收发分离电路7进行输出的构成。超声波诊断装置1通过超声波探头2对被检测体收发超声波，利用图 像处理机构9进行图像处理，将被检测体的摄像图像向显示机构IO输出。超声波诊断装置1通过在超声波探头2所具备的超声波振动器20的电极 间施加DC偏压来产生电场，通过施加超声波发送脉冲使振动膜振动来向 被检测体发送超声波，基于来自被检测体的超声波回波检测出振动膜的振 动，来接收超声波。超声波探头2与DC偏压电路6及收发分离电路7连接。收发分离电 路7与发送电路3、接收电路8及放电机构4连接。接收电路8与具备显 示机构10的图像处理机构9连接。DC偏压电路6、发送电路3、放电机 构4、接收电路8、图像处理机构9与控制机构5连接。放电电路3是向收发分离电路7发送超声波发送脉冲的电路。放电机 构4是使注入到超声波振动器20的电极间的绝缘部的电荷进行放电的装 置。DC偏压电路6是控制对超声波探头2的超声波振动器20施加的DC 偏压的电路。收发分离电路7是分离超声波发送脉冲和超声波接收脉冲的 电路。接收电路8是对来自收发分离电路7的超声波发送脉冲进行接收的电 路。图像处理机构9是对从接收电路8发送的接收信号进行检波处理等、 来重新构成超声波像的运算机构。显示机构10是对从图像处理机构9发 送来的超声波像进行显示的监视器等显示装置。控制机构5是控制超声波诊断装置1的状态以及各装置的装置。 (l一2.超声波振动器20)图2是表示超声波探头2所具备的超声波振动器20的图。其中，图2所示的超声波振动器20表示cMUT (Capacitive Micro — machined Ultrasound Transducer)。超声波振动器20包括上部电极21、由可挠性绝缘材料所形成的振动 膜22、对振动膜22的周围进行支承的由氮化硅(Si3N4)等绝缘材料形成 的轮圈23、下部电极24、和在上部电极21 下部电极24之间形成的作为 真空间隙层的牺牲层25。牺牲层25的间隙宽度27根据在电极间施加的 DC偏压和振动膜22的振动而变化。其中，对"绝缘部"是包括上部电极 21 下部电极24之间的振动膜22及轮圈23的情况来进行说明的。超声波振动器20是超声波收发灵敏度根据对驱动超声波振动器的驱 动信号被重叠叠加的偏置电压的大小而变化的振动器。当由超声波振动器20收发超声波时，通过对该超声波振动器20施加规定的偏压，使振动器 的电气机械耦合系数变化，从而将超声波振动器20的收发灵敏度调整为 规定的值。如果在上部电极21与下部电极24之间施加适当的电压信号，则超声 波振动器20作为电容型超声波振动器单元而发挥功能。通过将超声波回 波信号捕捉为传感器部(振动膜22及牺牲层25)的运动能量变化，并对 与之伴随的电流值变化进行检测，可得到接收电信号。 (1—3.发送电路3)图3是发送电路3的构成图。发送电路3包括具备时钟计数器等的超声波发送脉冲定时产生机构 31;具备选择器、存储器及存储器控制部等的超声波发送脉冲波形生成机构32;和具备时钟分频器、缓冲器、电平移位器及功率驱动器等的超声波发送脉冲发生器33。发送电路3由控制机构5来控制基于中心频率(例如0.1MHz 几 十MHz)、波数及包络线等的波形生成；基于重复频率及送波焦点用延迟 量等的产生定时；和基于放大率、电源电压等的输出强度。 (l一4.放电电路4)图4是放电电路4的构成图。放电电路4包括具备时钟计数器等的放电脉冲定时产生机构41;具 备选择器、存储器及存储器控制部等的放电脉冲波形生成机构42;和具备 时钟分频器、缓冲器、电平移位器及功率驱动器等的放电脉冲发生器43。放电机构4由控制机构5控制基于中心频率(例如几Mz 几十kHz)、 波数的波形生成；基于放电触发及电荷蓄积量等的产生定时；和基于放大 率、电源电压等的输出强度。放电脉冲定时产生机构41由控制机构5控制时钟分频比率及时钟计 数次数等，并生成放电脉冲产生定时信号。放电脉冲波形生成机构42通过控制机构5按照中心频率、波数及包 络线等的条件设定来选择选择器。存储器控制部根据由选择器选择的状态 来进行地址设定及波形数据的读写并控制存储器，并且，在放电脉冲定时 产生机构41的放电脉冲产生定时信号产生时，生成放电脉冲波形。放电脉冲发生器43通过缓冲器对由放电脉冲波形生成机构42生成的 放电脉冲波形进行缓冲，通过由电平移位器进行电平移动来放大，并由功率驱动器对超声波探头2的各超声波振动器20的电极间施加放电脉冲。 图5是控制机构5的构成图。控制机构5由CPU等运算部51、 RAM等主存储器52、和硬盘等存 储部53构成。存储部53对施加偏压历史记录信息54、放电脉冲波形信息55及状态 迁移信息56进行保持。施加偏压历史记录信息54是与在超声波振动器20的电极间施加的偏 压的历史记录相关的信息(施加电压值及施加时间等)，可以采用Log文 件等形式。放电脉冲波形信息55是与放电机构4生成的放电脉冲波形相关的信 息，可以采用Config文件等形式。状态迁移信息56是与通常的超声波收发处理状态、和对蓄积的电荷 进行放电的放电处理状态之间的状态迁移相关的信息，可以采用State文 件或标志符(flag)等形式。控制机构5暂时向主存储器52读入施加偏压历史记录信息54、放电 脉冲波形信息55及状态迁移信息56。运算部51根据施加偏压历史记录信 息54，并对应放电脉冲波形信息55的条件，算出脉冲数、各脉冲的施加 电压及施加时间(图10 (b)的波高值vh (th)及放电时间th等)作为放 电脉冲波形的波形信息。控制机构5根据状况，基于状态迁移信息56使 超声波收发处理状态和放电处理状态迁移，对位于超声波探头2的各超声 波振动器20的电极间的振动膜22中蓄积的电荷进行放电。 (2.电荷注入)接着，参照图6及图7，对向电极间的绝缘部注入电荷迸行说明。 图6是表示超声波振动器20的一个方式的超声波振动器60的剖面图。 超声波振动器60通过基于半导体工艺的微细加工而形成。超声波振 动器60由上部电极61、下部电极62、绝缘部63、牺牲层64、基板65构 成。绝缘部63由膜体66、框体67、膜体68构成。绝缘部63由硅化合物 等绝缘材料形成。牺牲层64处于真空状态或被填充了规定的气体。如果被施加DC偏压，则会在上部电极61与下部电极62之间产生电 场。虽然绝缘部63是高电阻，但通过在电极间产生电场，会在绝缘部63 流动微小电流，从上部电极61及下部电极62对绝缘部63产生电荷注入 69。如果切断DC偏压的施加，则上部电极61及下部电极62的电荷消失， 但注入到绝缘部63的电荷会原样地滞留而蓄积于其中。电荷蓄积量与DC 偏压的施加电压、施加时间的积和成比例。绝缘部63的一部分形成振动膜。如果在绝缘部63的振动膜的部分发 生电荷注入而蓄积了电荷，则收发灵敏度因电极间电场强度的影响会发生 变化。而且，电荷蓄积将成为收发灵敏度漂移，会发生收发灵敏度不良。图7是表示超声波振动器20的一个方式的超声波振动器70的剖面图。超声波振动器70由上部电极71、下部电极72、绝缘部73、牺牲层 74构成。绝缘部73由膜体76、框体77和膜体78构成。图7的上部电极 71、绝缘部73及牺牲层74与图6的上部电极61、绝缘部63及牺牲层64 同样。图7的下部电极72将图6的基板65利用为下部电极。在图7的超声波振动器70中也与图6的超声波振动器60同样，从上 部电极71及下部电极72对绝缘部73产生电荷注入79。 (3.收发灵敏度漂移)接着，参照图8对收发灵敏度漂移进行说明。图8是超声波发送脉冲电压及收发灵敏度等的关系图。图8 (a)是表示超声波发送脉冲电压与收发灵敏度的关系的图表。横 轴表示超声波发送脉冲电压^，纵轴表示收发灵敏度p (vs)。图8 (b)是表示超声波发送脉冲电压与时间的关系的图表。横轴表示 超声波发送脉冲电压Vs (ts)，纵轴表示超声波发送时间ts。图8 (c)是表示超声波发送时间与收发灵敏度的关系的图表。横轴表 示超声波发送时间ts，纵轴表示收发灵敏度p (ts)。在对超声波振动器20的电极间施加DC偏压的时间是比较短的时间 时，超声波发送脉冲电压与收发灵敏度之间的关系由图表201表示。图表 201是通过原点202的直线。如果将同振幅的超声波发送脉冲电压vs (AC 脉冲)施加给图形203所示的极性土，则如图表204所示，收发灵敏度p (ts)不向极性土偏移或形变。12另一方面，当对超声波振动器20的电极间施加DC偏压的时间是长时间时，如果对超声波振动器20的振动膜22注入了电荷，则会发生收发 灵敏度极性的偏移，即产生收发灵敏度漂移205。若产生收发灵敏度漂移 205，则超声波收发脉冲电压与收发灵敏度之间的关系向图形206转移。 图形206不通过原点202。如果将同振幅的超声波发送脉冲电压vs (AC 脉冲)施加给图形203所示的极性士，则如图形207所示，收发灵敏度p (U会向极性土偏移并形变。该收发灵敏度形变成为高次谐波成分增大 的原因。(4.超声波诊断装置1的放电处理)接着，参照图9 图11，对超声波诊断装置1的放电处理进行说明。本发明的超声波诊断装置1的特征在于，利用Collapse现象及 Snapback (快反向)现象，在短时间内对超声波振动器20的电极间蓄积 的电荷进行放电。(4一 1.Collapse现象及Snapback现象)如果对超声波振动器20的电极间施加的DC偏压的大小在规定的范 围内，则牺牲层25的间隙宽度27通过振动膜22的弹性力与基于DC偏 置施加而产生的库仑力的平衡而成为规定宽度，处于平衡状态。另一方面，伴随着在超声波振动器20的电极间施加的DC偏压增大， 库仑力增大，使得牺牲层25的间隙宽度27以变得更小的状态而平衡。并且，如果在超声波振动器20的电极间施加的DC偏压增大超过了 规定范围，则振动膜22的弹性力无法完全阻碍基于DC偏置施加的库仑 力，将产生不平衡，牺牲层25的间隙宽度27急剧减小为0。这样的现象 及状态分别被称为"Collapse (崩溃)现象"及"Collapse (崩溃)状态"。 Collapse状态所产生的施加电压的阈值被称为"Collapse电压"。在不产生Collapse现象的状态下，根据振动膜22及轮圈23的阻抗与 DC偏置施加电压之比，在绝缘部产生电荷的注入。另一方面，在Collapse状态下，只根据振动膜22的阻抗与DC偏置 施加电压之比产生电荷的注入。在Collapse状态下，由于阻抗急剧减少， 所以电荷注入速度加速。另外，如果从Collapse状态开始减小DC偏置施加电压，则由于库仑力减小，所以，产生与Collapse现象相反的现象，牺牲层25的间隙宽度 从0急剧变化为规定宽度。该现象被称为"Snapback (快反向)现象"。 Snapback现象所产生的施加电压的阈值被称为"Snapback(快反向)电压"。艮口，如果发生Collapse现象，则振动膜22的弹性力与库仑力之间会 发生不平衡，但不会失去振动膜22的弹性特性。因此，如果发生Snapback 现象，则振动膜22的弹性力与库仑力之间恢复平衡状态。在Snapback现象之后，根据DC偏置施加电压相对振动膜22及轮圈 23的阻抗之比，发生电荷的注入。 (4一2.放电处理的详细内容)图9是表示放电处理的流程图。图IO是放电脉冲电压、收发灵敏度及收发灵敏度漂移等的关系图。 图10 (a)是表示放电脉冲电压与收发灵敏度的关系的图表。横轴表 示放电脉冲电压Vh，纵轴表示收发灵敏度p (Vh)。图10 (b)是表示放电脉冲电压与时间的关系的图表。横轴表示放电脉冲电压Vh (th)，纵轴表示放电时间th。图10 (c)是表示放电时间与收发灵敏度漂移的关系的图表。横轴表 示放电时间th，纵轴表示收发灵敏度漂移pd (th)。通过超声波诊断装置1继续超声波发送处理，从而在超声波振动器20 的电极21与电极24之间的绝缘部，蓄积DC偏置施加电压的极性的电荷 (步骤101)。控制机构5计测与DC偏压的施加电压及施加时间相关的信息，并记 录到施加偏压历史记录信息54中(步骤102)。控制机构5判定DC偏压 的施加电压及施加时间的积和是否达到了规定的基准值。在达到了规定的 基准值的情况下(步骤103的是)，转移到步骤104之后的放电处理。为了对注入的电荷进行放电，放电机构4向超声波振动器20的电极 间施加规定时间" t》的与通常DC偏置施加电压的极性相反极性的放 电脉冲(Hi)(步骤104)。其中，优选考虑状态的偏差，将规定时间(to t,)设定为仅能够注入异电荷程度的时间。放电脉冲(H》的波高值(vh (th))为Collapse电压以上，将发生 Collapse现象。牺牲层25的间隙宽度27变为0，电荷的放电被加速(步骤105)。接着，为了对剩余的异电荷进行放电，放电机构4对超声波振动器20 的电极间施加规定时间(t, t2)的与上次放电脉冲(H,)的极性相反极性 的放电脉冲(H2)(步骤106)。其中，优选考虑状态的偏差，将规定时间" t2)设定为仅能够注入异电荷程度的时间。而且，希望规定时间(to t,) >规定时间(t, t2)。放电脉冲(H2)的波高值(vh (th))为Collapse电压以上，将发生 Collapse现象。牺牲层25的间隙宽度27变为0，电荷的放电被加速(步 骤107)。如果放电机构4反复执行规定次数的步骤104及步骤105的处理(步 骤10S)，则结束放电脉冲(H)的施加(步骤109)。优选缓慢縮短施加 时间，使得规定时间(to t。 >规定时间(t, t2)〉…〉规定时间(tm-, tm) >规定时间(tm tm+1)。如果超声波振动器20的电极间施加电压为Collapse电压以下，则会 发生Snapback现象，牺牲层25的间隙宽度27恢复到规定宽度(步骤110)。 收发灵敏度漂移(pd (th))近似收敛为"0"。参照图10，表示了反复施加4次使极性反转的放电脉冲(H)的例子。 如果放电机构4对超声波振动器20的电极间施加放电脉冲(H。，则从 收发灵敏度漂移pd (tQ)转移为收发灵敏度漂移pd (t。。同样，如果放 电机构4按顺序对超声波振动器20的电极间施加放电脉冲(H2)—放电 脉冲(H3)—放电脉冲(H4)，则转移到收发灵敏度漂移pd (t2)—收发 灵敏度漂移pd (t3)—收发灵敏度漂移pd (t4)。收发灵敏度漂移pd (t4) 近似收敛为"0"。另外，极性反转放电脉冲的施加次数至少设为l次以上。超声波探头 2由多个超声波振动器20构成。由于在各超声波振动器20的特征上存在 偏差，所以，在一次反极性放电脉冲施加中，难以对所有的超声波振动器 20同时将收发灵敏度漂移设为0。通过l次反极性放电脉冲施加，可以改 善某一程度的收发灵敏度漂移，但如图9及图10所示，希望通过多次施 加极性反转放电脉冲来使收发灵敏度漂移收敛为0。并且，图9的步骤104 步骤109及图10所示的放电处理在1秒以下的短时间中结束。因此，优选将进行放电处理的定时设为电源接通/电源断开时或停止超声波的收发的时刻(Freeze时)。这样，在第一实施方式中，超声波诊断装置1通过放电机构4使极性 交替反转，在超声波振动器20的电极间多次施加Collapse电压以上的波 高值的放电脉冲，加速超声波振动器20的振动膜22中蓄积的电荷的放电， 从而可以使收发灵敏度偏置(offset)迅速接近0。电荷的放电可瞬时进行。 即，可迅速校正因DC偏压的施加而流入到电极间的绝缘部的电荷的时效 蓄积所引起的收发灵敏度漂移。 (4一3.电荷蓄积的监视)图11是表示作为施加偏压历史记录信息54及状态迁移信息56的一 个状态的表格110的图。在表格110中记录有日期111、时刻112、施加时间113、施加电压 114、积和115、状态116的各个项目。日期111、时刻112、施加时间113、 施加电压114、积和115相当于图5的施加偏压历史记录信息54。状态116 相当于图5的状态迁移信息56。日期111及时刻112表示DC偏压的施加日期和时间。施加时间U3 表示DC偏压的施加时间，例如"2h"。施加电压114表示DC偏压的施 加电压，例如为"100V"。积和115表示上次放电处理后的DC偏压的施 加电压与施加时间之间的积和，例如为"200V*h"。状态116表示电荷 蓄积状况和放电处理的执行状况。在状态116中例如可记录积和115相对 规定基准值(例如"30000V'h")的到达率。控制机构5在图9的步骤102的处理中，进行表110的日期111、时 刻112、施加时间113、施加电压114、积和115的记录。控制机构5在图 9的步骤103的处理中，判断表110的积和115是否到达规定的基准值， 在判断为到达了规定的基准值的情况下(步骤103的是)，执行图9的步 骤104以后的放电处理。控制机构5根据表110，算出放电处理的执行定 时、图10 (b)所示的放电脉冲(H)的波形信息(脉冲数及各脉冲的施 加电压及施加时间)，在电极间施加放电脉冲。由此，可以适当决定放电处理的开始定时。 (4—4.DC偏压施加历史记录及状态的显示)图12是表示显示机构IO所显示的画面120的一个状态的图。显示机构10根据施加偏压历史记录信息54及状态迁移信息56，对电 荷蓄积状况进行图表显示。对于画面120而言，横轴表示DC偏压的施加电压和施加时间的积和， 横轴表示日期和时间。在时刻121处，由于DC偏压的施加电压与施加时 间的积和达到了规定的基准值122，所以，可进行放电处理。而且，可以 表示当前时间123相对规定基准值122的积和的到达率124。并且，可以 显示放电处理的需要与否。由此，能够把握电荷蓄积量、放电处理的需要与否及时期。另外，对 放电机构5判断放电处理开始的定时来自动执行放电处理的情况进行了说 明，但也可以在装置主体设置放电开关等，通过手动操作执行放电处理。 该情况下，优选根据显示机构10所显示的上述到达率及放电处理的需要 与否，来执行基于手动操作的放电处理。 (5.第二实施方式)接着，参照图13对第二实施方式的超声波诊断装置la进行说明。图13是超声波诊断装置la的概略构成图。在第一实施方式的超声波诊断装置1中，说明了单独构成放电机构4 的情况，但第二实施方式的超声波诊断装置la中，在发送电路3a与放电 机构4a之间共用或局部共用脉冲定时产生机构、脉冲波形生成机构与脉 冲发生器。例如，发送电路3a可以成为包含放电机构4的构成。在第二实施方式中与第一实施方式同样，超声波诊断装置la通过放 电机构4a使极性交替反转，在超声波振动器20的电极间多次施加Collapse 电压以上的波高值的放电脉冲，加速超声波振动器20的振动膜22中蓄积 的电荷的放电，从而可以使收发灵敏度偏置(offset)迅速接近0。而且，第二实施方式中，由于在发送电路3a与放电机构4a之间局部 共用构成要素，所以可以简化装置构成。 (6.第三实施方式)接着，参照图14对第三实施方式的超声波诊断装置lb进行说明。图14是超声波诊断装置lb的概略构成图。在第一实施方式的超声波诊断装置l中说明了单独构成放电机构4的情况，但在第三实施方式的超声波诊断装置lb中，放电机构80包含在DC偏压电路6b内。通过利用包含放电机构80的DC偏压电路6b，使对超声波振动器20 的电极间施加的DC偏压值变动，来加速在超声波振动器20的振动膜22 中蓄积的电荷的放电。在超声波诊断装置lb中，通过根据存储部53的施加偏压历史记录信 息54来施加Collapse电压以下的逆极性DC偏压，来替代第一实施方式 及第二实施方式的Collapse电压以上的放电脉冲，可以对注入到超声波振 动器20的振动膜22的电荷进行放电。在第三实施方式中，通过利用包含放电机构80的DC偏压电路6b施 加逆极性的Collapse电压以下的DC偏压，来加速在超声波振动器20的 振动膜22中蓄积的电荷的放电，可以使收发灵敏度偏置迅速接近于0。另外，在施加Collapse电压以下的DC偏压的情况下，放电处理时间 持续几小时。因此，优选在键盘或监视器等操作设备上设置启动放电处理 的开关，并且，设置对放电处理执行中的信息进行表示的显示与警报等报 知机构。而且，在第三实施方式中，由于不需要设置放电处理用的脉冲定时产 生机构、脉冲波形生成机构与脉冲发生器，所以，可以简化装置构成。另外，理论上也能够通过施加Collapse电压以上的DC偏压来进行蓄 积电荷的放电处理，但如果施加逆极性的Collapse电压以上的DC偏压， 则由于反过来会促进电荷注入，有可能增大收发灵敏度漂移，所以，缓慢 施加逆极性的Collapse电压以下的DC偏置电压来放电是简单可靠的，在 安全上也优选。(7.第四实施方式) 接着，参照图15对第四实施方式的超声波诊断装置lc进行说明。 图15是超声波诊断装置lc及外部控制装置153的概略构成图。 在第一实施方式中，说明了超声波诊断装置l自身算出放电处理的定 时与放电脉冲波形信息来执行放电处理的情况，在第四实施方式中，通过 外部控制装置153来算出放电处理的定时与放电脉冲波形信息。超声波诊断装置lc经由网络152与从属于远程维护中心154的外部控制装置153连接。超声波诊断装置1C与图1的超声波诊断装置1同样。外部控制装置153具备历史记录信息取得机构156、参数更新机构157、 放电处理指示机构158及存储部160。外部控制装置153是个人计算机等 终端装置。网络152是简易型移动电话等的无线通信线路或互联网等的网 络线路。超声波诊断装置lc及外部控制装置153分别具备通信部151及 通信部155，可以通过通信部151、网络152及通信部155相互收受信息。在超声波诊断装置lc与外部控制装置153之间，以一定间隔或根据 使用状况间歇性收发历史记录信息159。历史记录信息159包括电极间DC 偏压的施加历史记录和放电脉冲的施加历史记录。对于历史记录信息159 的收发而言，超声波诊断装置lc以有源方式向外部控制装置153发送历 史记录信息159，或者外部控制装置153以有源方式从超声波诊断装置lc 取得历史记录信息159。外部控制装置153通过历史记录信息取得机构156取得超声波诊断装 置lc保持在存储部53中的历史记录信息159并将其保持到存储部160中。 外部控制装置153根据历史记录信息159，对超声波诊断装置lc的绝缘部 电荷的充放电状态进行确认。而且，外部控制装置153通过参数更新机构157来确认用于生成放电 脉冲波形的波高值、规定时间、次数等的参数，和状态迁移的条件判断参 数等的信息，并且根据需要，向超声波诊断装置lc发送这些参数的更新 值来进行更新。并且，外部控制装置153通过放电处理指示机构158向超声波诊断装 置lc发出指令，使其执行放电处理。超声波诊断装置lc根据从外部控制装置153发送来的与放电处理相 关联的参数和放电处理指令，执行这些参数的更新与放电处理。另外，超 声波诊断装置lc将参数的更新结果与放电处理的执行结果发送给外部控 制装置153。这样，在第四实施方式中，可以通过外部控制装置153对超声波诊断 装置lc中的与放电处理相关的参数的更新和放电处理的定时进行控制。 而且，通过将多台超声波诊断装置lc与网络152连接，可以利用一台外 部控制装置153来管理多个超声波诊断装置lc中的放电处理。(S.其他)在上述实施方式中，说明了利用Collapse现象及Snapback现象，对 因DC偏压的长时间施加而注入到超声波振动器的振动膜中的电荷进行迅 速放电的情况，但通过在超声波振动器中内置利用了 MEMS(Micro Electro Mechanical System)技术的基于机械继电器等的分流开关(shunt switch)， 可以对振动膜的电荷进行放电。该情况下，通过控制转向开关的开闭，可 以进行电荷的放电。另外，也可以由控制机构5监视超声波收发处理状态与放电处理状态 之间的状态迁移，向超声波诊断装置1的操作者通知处理状态。例如，可 以通过显示机构10的警报(alert)显示与声音信息等，向超声波诊断装置 1的操作者通知放电处理执行中的内容。以上，参照附图对本发明的超声波诊断装置的优选实施方式进行了说 明，但本发明不限定于这些例子。本领域技术人员显然能够在本申请所公 开的技术思想范畴内想到各种变更例或修正例，对于这些变更例及修正例 而言，当然也属于本发明的技术范围。
权利要求
1、一种超声波诊断装置，具有超声波探头，其具备超声波振动器，该超声波振动器具有一组电极和设置在所述电极间的绝缘部及牺牲层；DC偏压施加机构，其对所述电极间施加DC偏压；发送机构，其通过施加所述DC偏压及超声波发送脉冲，使所述绝缘部的一部分振动来向被检测体发送超声波；接收机构，其从所述被检测体接收超声波回波；和图像处理机构，其根据从该接收机构输出的信号构成超声波像，所述超声波诊断装置还具备对在所述电极间的绝缘部中蓄积的电荷进行放电的放电机构。
2、 根据权利要求l所述的超声波诊断装置，其特征在于， 所述放电机构至少反复一次在所述电极间施加放电电压。
3、 根据权利要求2所述的超声波诊断装置，其特征在于， 所述放电机构使所述放电电压的极性交替地反转来施加到所述电极间。
4、 根据权利要求3所述的超声波诊断装置，其特征在于， 所述放电机构对所述电极间施加绝对值相同的放电电压。
5、 根据权利要求2所述的超声波诊断装置，其特征在于， 所述放电机构将在所述电极间反复施加的放电电压的至少一个设为崩溃电压以上。
6、 根据权利要求3所述的超声波诊断装置，其特征在于， 所述放电机构缓慢縮短在所述电极间反复施加的放电电压的施加时间。
7、 根据权利要求2所述的超声波诊断装置，其特征在于， 具备对所述绝缘部中蓄积的电荷量进行监视的监视机构， 所述放电机构根据在所述绝缘部中蓄积的电荷量，对所述电极间施加所述放电电压。
8、 根据权利要求7所述的超声波诊断装置，其特征在于， 所述监视机构具有存储机构，用于保持包括有所述电极间被施加的DC偏压的施加电压和施加时间的历史记录的施加电压历史记录信息，所述放电机构根据所述施加电压历史记录信息，向所述电极间施加所 述放电电压。
9、 根据权利要求8所述的超声波诊断装置，其特征在于， 所述存储机构保持在所述电极间施加的DC偏压的施加电压和施加时间之间的积和，所述放电机构在所述积和达到了规定阈值的情况下，向所述电极间施 加所述放电电压。
10、 根据权利要求9所述的超声波诊断装置，其特征在于，具有显示机构，该显示机构用于显示下述的至少一个所述积和的历 史记录；所述积和相对所述规定阈值的到达状况；和根据所述到达状况是 否需要通过所述放电机构进行放电处理及放电处理的时期。
11、 根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于， 在超声波诊断装置的电源接通或电源断开时和停止对所述被检测体收发超声波时之中的至少一方，进行基于所述放电机构的所述电荷的放 电。
12、 根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于， 所述放电机构与所述发送机构共用或一部分共用生成脉冲波形的脉冲波形生成机构、或生成产生所述脉冲波形的定时的脉冲定时产生机构或 者输出高压的所述脉冲的脉冲放大机构的至少任意一个。
13、 根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于， 所述放电机构在所述电极间施加崩溃电压值以下的电压。
14、 根据权利要求l所述的超声波诊断装置，其特征在于， 所述放电机构是与所述DC偏压施加机构相反极性的DC偏压施加机构。
15、 根据权利要求14所述的超声波诊断装置，其特征在于， 具备通知机构，其通知通过所述放电机构而处于所述电荷的放电中。
16、 根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于， 所述放电机构使作为所述绝缘部的一部分的振动膜中蓄积的电荷进行放电。
17、 根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，具备通信机构，其与在和超声波诊断装置不同的场所设置的外部控制 装置之间进行通信，所述放电机构根据来自所述外部控制装置的信息，进行所述电极间的 绝缘部中蓄积的电荷的放电。
18、 一种超声波诊断装置的校正方法，所述超声波诊断装置具有超声 波探头，该超声波探头具备超声波振动器，其具有一组电极和设置在所 述电极间的绝缘部及牺牲层；和DC偏压施加机构，其对所述电极间施加DC偏压，所述超声波诊断装置的校正方法包括-监视步骤，对所述电极间的绝缘部中蓄积的电荷量进行监视； 放电步骤，根据所述电荷量，放电所述电极间的绝缘部中蓄积的电荷；禾口反复进行所述监视步骤及所述放电步骤的步骤。
19、 根据权利要求18所述的超声波诊断装置的校正方法，其特征在于，所述监视步骤具有存储步骤，取得并保持在所述电极间施加的DC偏压的施加电压和施 加时间；运算步骤，运算并保持所述施加电压与所述施加时间的积和； 比较步骤，将所述积和与规定阈值进行比较；和起动步骤，在所述积和达到了所述规定阈值的情况下，起动所述放电 步骤。
20、 根据权利要求18所述的超声波诊断装置的校正方法，其特征在于，在所述监视步骤与所述放电步骤之间具有通信步骤，该通信步骤在与 和超声波诊断装置不同的场所设置的外部控制装置之间收发所述电荷量 的信息，根据来自所述外部控制装置的信息来执行所述放电步骤。
全文摘要
超声波诊断装置(1)通过放电机构(4)使极性交替地反转而在超声波振动器(20)的电极间多次施加Collapse电压以上的波高值的放电脉冲，加速超声波振动器(20)的振动膜中蓄积的电荷的放电，可以使收发灵敏度偏置迅速接近于0。电荷的放电可瞬间进行。即，可迅速校正因DC偏压的施加而流入到电极间振动膜的电荷的时效蓄积所引起的收发灵敏度漂移。
文档编号A61B8/00GK101309644SQ20068004240
公开日2008年11月19日 申请日期2006年10月25日 优先权日2005年11月18日
发明者永田达也, 浅房胜德 申请人:株式会社日立医药