[发明专利]超声检测设备和超声诊断设备

说明书

技术领域

本发明涉及超声检测设备和超声诊断设备，更具体地，涉及电容式超声检测设备和使用它的超声诊断设备。

背景技术

到目前为止，已经知道了包含具有以一定间隔布置的电极的单元的电容式超声检测设备(参见美国专利No.6430109)。具体地，近年来，使用微加工(micromachining)技术的电容式微加工超声换能器(CMUT)得到积极研究。CMUT借助于轻型振动膜片发射或接收超声波，并且即使换能器位于液体和气体中，也可很容易地获得优异的宽带特性。作为有希望的技术的、具有比现有技术的医疗诊断形式更高精度的利用CMUT的超声诊断已经受到越来越多的关注。通过电容式机电换能器和在后级处设置的电路来执行CMUT的超声接收功能。由静电电容的时间变化引起前级的电容式机电换能器的输出，由此，输出是电流输出。因此，一般在后级处使用电流-电压转换和放大电路。

另一方面，到目前为止，压电材料主要被用于实际的超声换能器。压电型装置的分辨率与频率成比例，由此，超声换能器一般在3MHz～10MHz的范围中具有中心灵敏度。与压电型装置相比，CMUT具有宽频带的特征。但是，压电型要被现有技术的一般的超声诊断传感器替代，由此，该传感器的中心频率也一般为约3MHz～10MHz。但是，为了有效地使用宽频带，后级的电路也需要宽带。CMUT的超声接收功能的频率特性一般被配置为在电容式机电换能器的截止频率与放大器电路的截止频率之间的带通型。因此，经常使用具有比接收带足够大的截止频率的放大器电路。关于这一点，“IEEE Translations on Ultrasonics，Ferroelectrics，and Freq uency Control，Vol.55，No.2，Feb.2008”公开了具有反馈电阻和作为寄生地存在于MOS晶体管电路中的电容的反馈电容的放大器电路。结果，在上述公开文件中公开的CMUT的频带落在2MHz～7MHz的范围内。

发明内容

技术问题

在上述技术环境下，在样本试验中，近年来越来越多地开发了不仅显示配置图像而且显示功能图像的超声换能器。作为这种类型的超声换能器中的一种，存在使用光声光谱法的超声换能器。与在超声回声中使用的超声波的频带相比，在光声光谱法中使用的光声波的频带一般较低。例如，光声波的频带分布于200KHz～2MHz的范围内，这比在超声回声中使用的超声波的中心频率3.5MHz低。出于这种原因，需要开发能够以高的灵敏度检测相对较低的频带的超声换能器。

问题的解决方案

鉴于上述问题，根据本发明的超声检测设备包括电容式机电换能器、电压源和电路并具有以下特征。该电容式机电换能器包括具有被设置为相对且隔开一空间的第一电极和第二电极的单元。该电压源用于在第一电极与第二电极之间产生电势差。该电路用于将由于第二电极的振动导致的第一电极与第二电极之间的静电电容的变化引起的电流转换成电压。电容式机电换能器提供具有高通特性的输出电流，该高通特性关于某一频率具有第一截止频率，并且，该电路提供具有低通特性的输出，该低通特性关于所述频率具有第二截止频率。此外，第二截止频率比第一截止频率小。

此外，鉴于上述问题，根据本发明的超声诊断设备包括上述超声检测设备、光源和处理由超声检测设备检测的信号的信号处理系统。此外，从光源发射的光被施加到待试验对象，由于向待试验对象施加的光导致的由光声效应产生的弹性波由超声检测设备检测到，此外，检测结果由信号处理系统处理以获取关于待试验对象的信息。

本发明的有益效果

根据本发明，电流-电压转换和放大电路的截止频率被设置为大于电容式机电换能器的截止频率，并且，为了提供超声检测设备的频率特性的目的，使这些频率特性彼此一致。因此，可以实现具有比现有技术的超声探针的频带低的频带作为带的超声检测设备。并且，可通过超声检测设备、光源和信号处理系统提供适于光声光谱法的超声诊断设备。

附图说明

通过参照附图对示例性实施例的以下说明，本发明的其它特征将变得明显。

图1A、图1B和图1C是显示设置在根据本发明的超声检测设备的前级处的电容式机电换能器、设置在其后级处的电路及其整个设备的各频率特性的图；

图2是示出根据本发明的实施例的超声检测设备的配置的图；

图3A和图3B是根据本发明的另一实施例的超声检测设备的配置图；

图4A和图4B是根据本发明的又一实施例的超声检测设备的配置图；

图5是根据本发明的实施例的超声诊断设备的配置图；