(57)【要約】【課題】簡素な構成でＣモード画像を得ることができる超音波プローブ、超音波測定装置及び超音波画像装置等を提供すること。【解決手段】超音波プローブ３００は、軸部３２０と、軸部３２０の軸方向に沿って設けられ、超音波の送信及び超音波エコーの受信を行う超音波トランスデューサーデバイス３１０と、軸部３２０及び超音波トランスデューサーデバイス３１０を被うように設けられ、軸部３２０の周りに回転可能であり、超音波を透過する部材で形成される筒状媒体３３０とを含む。筒状媒体３３０が回転することにより、超音波トランスデューサーデバイス３１０が被検体に対して移動する。【選択図】図３
2014151098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部と、
前記軸部の軸方向に沿って設けられ、超音波の送信及び超音波エコーの受信を行う超音波トランスデューサーデバイスと、
前記軸部及び前記超音波トランスデューサーデバイスを被うように設けられ、前記軸部の周りに回転可能であり、超音波を透過する部材で形成される筒状媒体と、を含み、
前記筒状媒体が回転することにより、前記超音波トランスデューサーデバイスが被検体に対して移動することを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
請求項１において、
前記筒状媒体の内周面は、前記軸部と密着して、或いは前記軸部と前記筒状媒体との間に設けられたジェル媒体と密着して、摺動可能であることを特徴とする超音波プローブ。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記軸部に対する前記筒状媒体の回転を検出する検出部を含み、
前記検出部は、１スキャンフレーム画像の生成処理を行う処理部に対して、検出結果を出力することを特徴とする超音波プローブ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記軸部を支持する把持部を含み、
前記把持部を介して前記軸部に前記軸方向に垂直な移動方向の力が加わることにより、前記筒状媒体が回転し、前記超音波トランスデューサーデバイスが前記被検体に対して移動することを特徴とする超音波プローブ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記筒状媒体と前記軸部とを回転可能に連結する連結部を含み、
前記連結部は、内輪が前記軸部に固定され、外輪が前記筒状媒体と共に回転するベアリング部を有することを特徴とする超音波プローブ。
【請求項６】
超音波プローブと、
超音波の送信処理を行う送信部と、
超音波エコーの受信処理を行う受信部と、
前記受信部からの受信信号に基づいて画像データの生成処理を行う処理部と、を含み、
前記超音波プローブは、
軸部と、
前記軸部の軸方向に沿って設けられ、超音波の送信及び超音波エコーの受信を行う超音波トランスデューサーデバイスと、
前記軸部及び前記超音波トランスデューサーデバイスを被うように設けられ、前記軸部の周りに回転可能であり、超音波を透過する部材で形成される筒状媒体と、を有することを特徴とする超音波測定装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記超音波プローブは、
前記軸部に対する前記筒状媒体の回転を検出する検出部を有し、
前記処理部は、
前記受信信号に基づいて１スキャンフレーム画像の画像データを取得すると共に、前記検出部の検出結果に基づいて前記筒状媒体の回転角度情報を取得し、取得した前記１スキャンフレーム画像の前記画像データを前記回転角度情報に対応づけて記憶し、記憶した前記画像データに基づいてＣモード画像を生成することを特徴とする超音波測定装置。
【請求項８】
請求項６又は７において、
前記超音波プローブは、
前記超音波トランスデューサーデバイスの強度を補強する補強部材と、
前記送信部の少なくとも一部及び前記受信部の少なくとも一部が設けられる回路基板と、
前記超音波トランスデューサーデバイスと前記回路基板とを接続するフレキシブル基板とを有することを特徴とする超音波測定装置。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれかに記載の超音波測定装置と、
表示用画像データを表示する表示部と、を含むことを特徴とする超音波画像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波プローブ、超音波測定装置及び超音波画像装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波画像装置で３次元画像やＣモード画像を取得する際には、１次元配列の超音波トランスデューサー素子を有する超音波プローブを被検体に接触させて移動させながら超音波測定を行う必要がある。しかし、これを実現させるためには、移動させる速度や方向等に高精度な操作が要求されるため、これらをサポートする治具等が必要になり、装置の大型化や高コストになるという問題がある。この課題に対して、２次元配列の素子アレイを有する超音波プローブが提案されているが、画像を取得できる範囲が制限される、回路が複雑になるなどの問題がある。
【０００３】
この課題に対して、例えば特許文献１には、複数列の素子アレイを円筒状に等間隔で配置し、それを回転させる手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】昭６３−７０１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１に開示されている手法では、複数列の素子アレイが必要になり高コストになること、素子アレイの配置ピッチにより取得情報の制限があることなどの問題がある。
【０００６】
本発明の幾つかの態様によれば、簡素な構成でＣモード画像を得ることができる超音波プローブ、超音波測定装置及び超音波画像装置等を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、軸部と、前記軸部の軸方向に沿って設けられ、超音波の送信及び超音波エコーの受信を行う超音波トランスデューサーデバイスと、前記軸部及び前記超音波トランスデューサーデバイスを被うように設けられ、前記軸部の周りに回転可能であり、超音波を透過する部材で形成される筒状媒体と、を含み、前記筒状媒体が回転することにより、前記超音波トランスデューサーデバイスが被検体に対して移動する超音波プローブに関係する。
【０００８】
本発明の一態様によれば、筒状媒体が軸部の周りに回転することにより、超音波トランスデューサーデバイスを例えばスライス方向に移動させながら、超音波測定を行うことができる。その結果、簡素な構成の超音波プローブでＣモード画像を得ることなどが可能になる。
【０００９】
また本発明の一態様では、前記筒状媒体の内周面は、前記軸部と密着して、或いは前記軸部と前記筒状媒体との間に設けられたジェル媒体と密着して、摺動可能であってもよい。
【００１０】
このようにすれば、筒状媒体と軸部との接触面における超音波の反射を低減させ、かつ筒状媒体を軸部の周りに回転させることができる。
【００１１】
また本発明の一態様では、前記軸部に対する前記筒状媒体の回転を検出する検出部を含み、前記検出部は、１スキャンフレーム画像の生成処理を行う処理部に対して、検出結果を出力してもよい。
【００１２】
このようにすれば、処理部は、検出部からの検出結果に基づいて、筒状媒体の回転角度情報を取得することができる。
【００１３】
また本発明の一態様では、前記軸部を支持する把持部を含み、前記把持部を介して前記軸部に前記軸方向に垂直な移動方向の力が加わることにより、前記筒状媒体が回転し、前記超音波トランスデューサーデバイスが前記被検体に対して移動してもよい。
【００１４】
このようにすれば、ユーザーが把持部を持って筒状媒体を自在に回転させることができるから、超音波トランスデューサーデバイスを例えばスライス方向に移動させることができる。
【００１５】
また本発明の一態様では、前記筒状媒体と前記軸部とを回転可能に連結する連結部を含み、前記連結部は、内輪が前記軸部に固定され、外輪が前記筒状媒体と共に回転するベアリング部を有してもよい。
【００１６】
このようにすれば、筒状媒体が軸部の周りに回転する際の摩擦を低減することができる。
【００１７】
本発明の他の態様は、超音波プローブと、超音波の送信処理を行う送信部と、超音波エコーの受信処理を行う受信部と、前記受信部からの受信信号に基づいて画像データの生成処理を行う処理部と、を含み、前記超音波プローブは、軸部と、前記軸部の軸方向に沿って設けられ、超音波の送信及び超音波エコーの受信を行う超音波トランスデューサーデバイスと、前記軸部及び前記超音波トランスデューサーデバイスを被うように設けられ、前記軸部の周りに回転可能であり、超音波を透過する部材で形成される筒状媒体と、を有する超音波測定装置に関係する。
【００１８】
本発明の他の態様によれば、超音波プローブの筒状媒体が軸部の周りに回転することで、超音波トランスデューサーデバイスをスライス方向に移動させながら超音波測定を行うことができる。その結果、複数の異なるスライス位置における超音波画像を、簡素な構成の超音波プローブを用いて容易に取得することなどができる。
【００１９】
また本発明の他の態様では、前記超音波プローブは、前記軸部に対する前記筒状媒体の回転を検出する検出部を有し、前記処理部は、前記受信信号に基づいて１スキャンフレーム画像の画像データを取得すると共に、前記検出部の検出結果に基づいて前記筒状媒体の回転角度情報を取得し、取得した前記１スキャンフレーム画像の前記画像データを前記回転角度情報に対応づけて記憶し、記憶した前記画像データに基づいてＣモード画像を生成してもよい。
【００２０】
このようにすれば、処理部は、取得した１スキャンフレーム画像の画像データ及び回転角度情報に基づいて、精度の高いＣモード画像を生成することができる。その結果、低コストで利便性が高く、高精度のＣモード画像を生成できる超音波測定装置を実現することなどが可能になる。
【００２１】
また本発明の他の態様では、前記超音波プローブは、前記超音波トランスデューサーデバイスの強度を補強する補強部材と、前記送信部の少なくとも一部及び前記受信部の少なくとも一部が設けられる回路基板と、前記超音波トランスデューサーデバイスと前記回路基板とを接続するフレキシブル基板とを有してもよい。
【００２２】
このようにすれば、超音波トランスデューサーデバイスと送信部及び受信部とをそれぞれ接続する配線を短くすることができるから、効率の良い送受信処理を行うことができる。
【００２３】
本発明の他の態様は、上記いずれかに記載の超音波測定装置と、表示用画像データを表示する表示部と、を含む超音波画像装置に関係する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１（Ａ）、図１（Ｂ）は、超音波トランスデューサー素子の基本的な構成例。
【図２】超音波トランスデューサーデバイス及びフレキシブル基板の構成例。
【図３】超音波プローブの基本的な構成例。
【図４】図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）は、超音波プローブの詳細な構成例。
【図５】検出部及び連結部の詳細な構成例。
【図６】図６（Ａ）は、スリット板の構成例。図６（Ｂ）は、検出部が出力する検出信号の例。
【図７】超音波測定装置及び超音波画像装置の基本的な構成例。
【図８】図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、Ｃモード画像の生成を説明する図。
【図９】図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、超音波画像装置の具体的な構成例。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２６】
１．超音波トランスデューサー素子
図１（Ａ）、図１（Ｂ）に本実施形態の超音波プローブが有する超音波トランスデューサー素子１０（薄膜圧電型超音波トランスデューサー素子）の基本的な構成例を示す。本実施形態の超音波トランスデューサー素子１０は、振動膜４２と、圧電素子部とを有する。圧電素子部は、第１電極層２１、圧電体膜３０、第２電極層２２を有する。なお、本実施形態の超音波トランスデューサー素子１０は図１（Ａ）、図１（Ｂ）の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００２７】
図１（Ａ）は、基板６０（シリコン基板）に形成された超音波トランスデューサー素子１０の、素子形成面側の基板に垂直な方向から見た平面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ’に沿った断面を示す断面図である。
【００２８】
第１電極層２１（下部電極）は、振動膜４２の上層に例えば金属薄膜で形成される。この第１電極層２１は、図１（Ａ）に示すように素子形成領域の外側へ延長され、隣接する超音波トランスデューサー素子１０に接続される配線であってもよい。
【００２９】
圧電体膜３０（圧電体層）は、例えばＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）薄膜により形成され、第１電極層２１の少なくとも一部を覆うように設けられる。なお、圧電体膜３０の材料は、ＰＺＴに限定されるものではなく、例えばチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ、Ｌａ）ＴｉＯ３）などを用いてもよい。
【００３０】
第２電極層２２（上部電極）は、例えば金属薄膜で形成され、圧電体膜３０の少なくとも一部を覆うように設けられる。この第２電極層２２は、図１（Ａ）に示すように素子形成領域の外側へ延長され、隣接する超音波トランスデューサー素子１０に接続される配線であってもよい。
【００３１】
振動膜４２（メンブレン）は、例えばＳｉＯ２薄膜とＺｒＯ２薄膜との２層構造により開口４５を塞ぐように設けられる。この振動膜４２は、圧電体膜３０及び第１、第２電極層２１、２２を支持すると共に、圧電体膜３０の伸縮に従って振動し、超音波を発生させることができる。
【００３２】
開口４５は、基板６０に配置される。開口４５による空洞領域４０は、基板６０の裏面（素子が形成されない面）側から反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）等によりエッチングすることで形成される。この空洞領域４０の形成によって振動可能になった振動膜４２のサイズによって超音波の共振周波数が決定され、その超音波は圧電体膜３０側（図１（Ａ）において紙面奥から手前方向）に放射される。
【００３３】
超音波トランスデューサー素子１０の下部電極は、第１電極層２１により形成され、上部電極は、第２電極層２２により形成される。具体的には、第１電極層２１のうちの圧電体膜３０に覆われた部分が下部電極を形成し、第２電極層２２のうちの圧電体膜３０を覆う部分が上部電極を形成する。即ち、圧電体膜３０は、下部電極と上部電極に挟まれて設けられる。
【００３４】
圧電体膜３０は、下部電極と上部電極との間、即ち第１電極層２１と第２電極層２２との間に電圧が印加されることで、面内方向に伸縮する。超音波トランスデューサー素子１０は、薄手の圧電素子部と振動膜４２を貼り合わせたモノモルフ（ユニモルフ）構造を用いており、圧電素子部が面内で伸び縮みすると貼り合わせた振動膜４２の寸法はそのままであるため反りが生じる。従って、圧電体膜３０に交流電圧を印加することで、振動膜４２が膜厚方向に対して振動し、この振動膜４２の振動により超音波が放射される。圧電体膜３０に印加される電圧は、例えば１０〜３０Ｖであり、周波数は例えば１〜１０ＭＨｚである。
【００３５】
バルクの超音波トランスデューサー素子の駆動電圧がピークからピークで１００Ｖ程度であるのに対して、図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すような薄膜圧電型超音波トランスデューサー素子では、駆動電圧をピークからピークで１０〜３０Ｖ程度に小さくすることができる。
【００３６】
超音波トランスデューサー素子１０は、出射された超音波が対象物で反射されて戻ってくる超音波エコーを受信する受信素子としても動作する。超音波エコーにより振動膜４２が振動し、この振動によって圧電体膜３０に圧力が加わり、下部電極と上部電極との間に電圧が発生する。この電圧を受信信号として取り出すことができる。
【００３７】
２．超音波プローブ
図２に、本実施形態の超音波プローブが有する超音波トランスデューサーデバイス３１０及びフレキシブル基板３９０ａ、３９０ｂの構成例を示す。超音波トランスデューサーデバイス３１０は、複数の開口４５がアレイ状に配置された基板６０、複数の開口４５の各開口に設けられた超音波トランスデューサー素子１０、送信用端子群３１２、受信用端子群３１４、駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ１２及びコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ３を含む。なお、本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス３１０及びフレキシブル基板３９０ａ、３９０ｂは図２の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００３８】
超音波トランスデューサー素子１０は、例えば図２に示すように３行１２列のマトリックス状に配置される。超音波トランスデューサー素子１０は、図１（Ａ），図１（Ｂ）に示した構成とすることができるが、これに限定されない。また、超音波トランスデューサー素子１０の配置は図２に示すものに限定されない。例えばｍ行ｎ列（ｍ、ｎは２以上の整数）のマトリックス状の配置であってもよいし、例えば１行ｎ列の１次元配置（直線状配置）であってもよい。
【００３９】
駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ１２は、基板６０上にＹ方向（スライス方向）に沿って配置される。駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ１２の各々は、対応する列の超音波トランスデューサー素子１０の上部電極及び下部電極のいずれか一方に接続される。例えば駆動電極線ＤＬ２は、第２列の３個の超音波トランスデューサー素子１０の下部電極（又は上部電極）に接続される。駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ１２の一端は送信用端子群３１２に含まれる送信信号端子Ｔ１〜Ｔ１２に接続され、また他端は受信用端子群３１４に含まれる受信信号端子Ｒ１〜Ｒ１２に接続される。
【００４０】
コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ３は、基板６０上にＸ方向（スキャン方向）に沿って配置される。コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ３の各々は、対応する行の超音波トランスデューサー素子１０の上部電極及び下部電極のうち駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ１２に接続されない方の電極に接続される。例えばコモン電極線ＣＬ２は、第２行の１２個の超音波トランスデューサー素子１０の上部電極（又は下部電極）に接続される。コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ３の一端は送信用端子群３１２に含まれるコモン電圧端子Ｃ１と受信用端子群３１４に含まれるコモン電圧端子Ｃ３とに共通接続され、また他端は送信用端子群３１２に含まれるコモン電圧端子Ｃ２と受信用端子群３１４に含まれるコモン電圧端子Ｃ４とに共通接続される。
【００４１】
送信用端子群３１２は、送信信号端子Ｔ１〜Ｔ１２及びコモン電圧端子Ｃ１、Ｃ２を含み、基板６０の第１の長辺側に設けられる。送信信号端子Ｔ１〜Ｔ１２には後述する送信部１１０（図７）からの送信信号が入力され、入力された送信信号は駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ１２を介して超音波トランスデューサー素子１０に供給される。コモン電圧端子Ｃ１、Ｃ２には、コモン電圧ＶＣＯＭが供給される。このコモン電圧ＶＣＯＭは一定の直流電圧であればよく、０Ｖ即ちグランド電位（接地電位）でなくてもよい。
【００４２】
受信用端子群３１４は、受信信号端子Ｒ１〜Ｒ１２及びコモン電圧端子Ｃ３、Ｃ４を含み、基板６０の第１の長辺側と対向する第２の長辺側に設けられる。超音波トランスデューサー素子１０が受けた超音波エコーは、超音波トランスデューサー素子１０により電気信号に変換され、この電気信号が駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ１２及び受信信号端子Ｒ１〜Ｒ１２を介して後述する受信部１２０（図７）に対して出力される。コモン電圧端子Ｃ３、Ｃ４には、コモン電圧ＶＣＯＭが供給される。
【００４３】
本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス３１０は、リニアスキャンを行うことにより、出射する超音波ビームをスキャン方向（Ｘ方向）に沿ってスキャンすることができる。例えば、第１の期間では送信部１１０が送信信号端子Ｔ１にのみ送信信号を出力し、第１の期間に続く第２の期間では送信部１１０が送信信号端子Ｔ２にのみ送信信号を出力し、それ以降、送信信号端子Ｔ３から送信信号端子Ｔ１２まで順次送信信号を出力することで、超音波ビームをスキャン方向に沿ってスキャンすることができる。このように超音波ビームをスキャン方向に沿ってスキャンすることで、後述する処理部１３０（図７）は１スキャンフレーム画像を生成することができる。１スキャンフレーム画像は、１回のスキャンにより生成される超音波画像である。
【００４４】
フレキシブル基板３９０ａは、送信用端子群３１２と送信部１１０とを接続するフレキシブル基板であって、フレキシブル基板側送信用端子群３９２ａ及び送信用コネクター３９４ａを含む。フレキシブル基板側送信用端子群３９２ａの各端子は送信用端子群３１２の対応する端子に接続され、送信用コネクター３９４ａは送信部１１０が設けられる回路基板に接続される。
【００４５】
フレキシブル基板３９０ｂは、受信用端子群３１４と受信部１２０とを接続するフレキシブル基板であって、フレキシブル基板側受信用端子群３９２ｂ及び受信用コネクター３９４ｂを含む。フレキシブル基板側受信用端子群３９２ｂの各端子は受信用端子群３１４の対応する端子に接続され、受信用コネクター３９４ｂは受信部１２０が設けられる回路基板に接続される。
【００４６】
図３に、本実施形態の超音波プローブ３００の基本的な構成例を示す。超音波プローブ３００は、超音波トランスデューサーデバイス３１０、軸部３２０、筒状媒体３３０を含み、検出部３４０、連結部３６０及び把持部３０２をさらに含んでもよい。なお、本実施形態の超音波プローブ３００は図３の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００４７】
超音波トランスデューサーデバイス３１０は、軸部３２０の軸方向（図３のＸ方向）に沿って設けられ、上述したように１スキャンフレーム画像を生成するための超音波の送信及び超音波エコーの受信を行う。具体的には、超音波トランスデューサーデバイス３１０は、スキャン方向が軸部３２０の軸方向に平行になるように、軸部３２０の内周部に設けられ、深さ方向（図３のＺ方向）に超音波を出射する。
【００４８】
軸部３２０は、例えば円筒状の部材であって、その内周部には超音波トランスデューサーデバイス３１０及び検出部３４０が設けられる。軸部３２０と筒状媒体３３０とは、連結部３６０によって回転可能に連結される。
【００４９】
筒状媒体３３０は、軸部３２０及び超音波トランスデューサーデバイス３１０を被うように設けられ、軸部３２０の周りに回転可能であり、超音波を透過する部材、例えばジェルシートで形成される。筒状媒体３３０が軸部３２０の周りに回転することにより、超音波トランスデューサーデバイス３１０が被検体に対してスライス方向（図３のＹ方向又は−Ｙ方向）に移動することができる。
【００５０】
筒状媒体３３０が軸部３２０の周りに回転する時に、筒状媒体３３０の内周面は、軸部３２０と密着して、或いは軸部３２０と筒状媒体３３０との間に設けられたジェル媒体と密着して、摺動可能である。また、超音波測定の際には、筒状媒体３３０は、その外周面の一部が被検体（例えば人体）と密着して回転することができる。こうすることで、筒状媒体３３０と軸部３２０との接触面及び筒状媒体３３０の外周面と被検体との接触面における超音波の反射を低減させることができる。
【００５１】
検出部３４０は、例えばロータリーエンコーダーであって、軸部３２０に対する筒状媒体３３０の回転を検出する。後述する処理部１３０（図７）は、検出部３４０の検出結果に基づいて筒状媒体３３０の回転角度情報を取得する。そして１スキャンフレーム画像の画像データを回転角度情報に対応づけて記憶し、記憶した画像データに基づいてＣモード画像を生成することができる。なお、検出部３４０の構成例については、後述する。
【００５２】
連結部３６０は、例えばベアリング部を有し、軸部３２０と筒状媒体３３０とを回転可能に連結する。連結部３６０の構成例については、後述する。
【００５３】
把持部３０２は、軸部３２０の外周部に設けられ、筒状媒体３３０が回転自在になるように軸部３２０を支持する。筒状媒体３３０の外周部の一部が被検体に密着した状態で、把持部３０２を介して軸部３２０に軸方向に垂直な移動方向の力が加わることにより、筒状媒体３３０が回転し、超音波トランスデューサーデバイス３１０が被検体に対して移動する。即ち、ユーザーが把持部３０２を持って、筒状媒体３３０の外周部の一部を被検体に密着させた状態で筒状媒体３３０を回転させることで、超音波トランスデューサーデバイス３１０をスライス方向に移動させることができる。
【００５４】
超音波プローブ３００は、ケーブル３５０により超音波測定装置本体と電気的に接続される。
【００５５】
このように本実施形態の超音波プローブ３００によれば、筒状媒体３３０が軸部３２０の周りに回転することにより、超音波トランスデューサーデバイス３１０をスライス方向に移動させながら、超音波測定を行うことができる。その結果、簡素な構成の超音波プローブにより複数の異なるスライス位置における超音波画像を容易に取得することなどができる。また、ジェルシートで形成された筒状媒体３３０を用いることで、被検体（人体）にジェルを塗布する必要がなくなる。
【００５６】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）に、本実施形態の超音波プローブ３００の詳細な構成例を示す。但し図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）では、筒状媒体３３０、検出部３４０及び把持部３０２の図示を省略する。図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）に示す超音波プローブ３００は、超音波トランスデューサーデバイス３１０、軸部３２０、補強部材３７０、回路基板３８０ａ、３８０ｂ、支持部材３８２、フレキシブル基板３９０ａ、３９０ｂ、音響部材３０４及び連結部３６０を含む。なお、本実施形態の超音波プローブ３００は図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００５７】
超音波トランスデューサーデバイス３１０、軸部３２０及び連結部３６０については図３で説明したので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５８】
補強部材３７０は、超音波トランスデューサーデバイス３１０の強度を補強する部材であり、超音波トランスデューサーデバイス３１０の基板６０の裏面（開口４５が設けられる面）に接着される。
【００５９】
回路基板３８０ａ、３８０ｂは、送信部１１０の少なくとも一部及び受信部１２０の少なくとも一部が設けられる回路基板である。具体的には、回路基板３８０ａには送信部１１０の少なくとも一部が設けられ、回路基板３８０ｂには受信部１２０の少なくとも一部が設けられる。送信部１１０の少なくとも一部及び受信部１２０の少なくとも一部を超音波プローブ３００に設けることで、超音波トランスデューサーデバイス３１０と送信部１１０及び受信部１２０とをそれぞれ接続する配線を短くすることができるから、効率の良い送受信処理を行うことができる。
【００６０】
支持部材３８２は、補強部材３７０及び回路基板３８０ａ、３８０ｂを支持する部材であって、軸部３２０の内周部に固定される。
【００６１】
フレキシブル基板３９０ａ、３９０ｂは、超音波トランスデューサーデバイス３１０と回路基板３８０ａ、３８０ｂとをそれぞれ接続する。具体的には、フレキシブル基板３９０ａは送信用端子群３１２（図２）と回路基板３８０ａとを接続し、フレキシブル基板３９０ｂは受信用端子群３１４（図２）と回路基板３８０ｂとを接続する。
【００６２】
音響部材３０４は、例えば音響整合層や音響レンズなどであって、超音波トランスデューサーデバイス３１０の超音波出射面を被うように設けられる。音響部材３０４の超音波トランスデューサーデバイス３１０に接する面と対向する面の少なくとも一部は、軸部３２０から露出される。
【００６３】
図５に、本実施形態の超音波プローブ３００の検出部３４０及び連結部３６０の詳細な構成例を示す。検出部３４０は、ロータリーエンコーダーであって、発光部３４２ａ、３４２ｂ、受光部３４４ａ、３４４ｂ、スリット板３４６を含む。連結部３６０は、ベアリング部３６２を含む。
【００６４】
発光部３４２ａ、３４２ｂは例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子であり、受光部３４４ａ、３４４ｂは例えばフォトダイオード（ＰＤ）などの受光素子である。受光部３４４ａ、３４４ｂは、発光部３４２ａ、３４２ｂから出射され、スリット板３４６に設けられたスリットを通過した光を検出し、検出結果として検出信号を処理部１３０に出力する。スリット板３４６は、ベアリング部３６２に固定され、ベアリング部３６２と共に軸部３２０の周りに回転することができる。スリット板３４６の構成例については、後述する。
【００６５】
ベアリング部３６２は、内輪が軸部３２０に固定され、外輪が筒状媒体３３０と共に回転する。筒状媒体３３０はベアリング部３６２の外輪に固定され、ベアリング部３６２の外輪と共に、軸部３２０の周りに、即ち軸部３２０の中心軸ＡＸを回転軸として回転することができる。
【００６６】
図６（Ａ）に、検出部３４０が有するスリット板３４６の構成例を示す。スリット板３４６は、複数のＡ相スリットＳＬＴａ及び複数のＢ相スリットＳＬＴｂを有する。受光部３４４ａは、発光部３４２ａから出射されＡ相スリットＳＬＴａを通過した光を検出する。また、受光部３４４ｂは、発光部３４２ｂから出射されＢ相スリットＳＬＴｂを通過した光を検出する。Ａ相スリットＳＬＴａとＢ相スリットＳＬＴｂは、スリット板３４６が回転する際に受光部３４４ａ、３４４ｂからそれぞれ出力される２つの検出信号（Ａ相検出信号及びＢ相検出信号）の位相が１／４周期分ずれるように設けられている。このようにすることで、処理部１３０はスリット板３４６の回転方向を識別することができる。
【００６７】
図６（Ｂ）に、検出部３４０が出力する検出信号の例を示す。スリット板３４６の回転方向が第１の回転方向である場合には、Ａ相検出信号の位相はＢ相検出信号よりも周期ＴＡの１／４（ＴＡ／４）だけ進んでいる。一方、スリット板３４６の回転方向が第２の回転方向である場合には、Ａ相検出信号の位相はＢ相検出信号よりも周期ＴＡの１／４（ＴＡ／４）だけ遅れている。
【００６８】
処理部１３０は、検出信号のパルスをカウントすることでスリット板３４６の回転角度情報を取得し、さらにＡ相検出信号とＢ相検出信号との位相差を検出することでスリット板３４６の回転方向を識別することができる。筒状媒体３３０はスリット板３４６と共に回転するから、このようにして、処理部１３０は筒状媒体３３０の回転角度情報を取得し、さらに筒状媒体３３０の回転方向を識別することができる。
【００６９】
３．超音波測定装置
図７に、本実施形態の超音波測定装置１００及び超音波画像装置４００の基本的な構成例を示す。超音波測定装置１００は、超音波プローブ３００、送信部１１０、受信部１２０及び処理部１３０を含む。超音波画像装置４００は、超音波測定装置１００及び表示部４１０を含む。なお、本実施形態の超音波測定装置１００及び超音波画像装置４００は図７の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００７０】
超音波プローブ３００については既に説明したので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００７１】
送信部１１０は、超音波の送信処理を行う。具体的には、送信部１１０が超音波プローブ３００に対して送信信号（駆動信号）を出力し、超音波プローブ３００が有する超音波トランスデューサーデバイス３１０が電気信号である送信信号を超音波に変換して、対象物に対して超音波を出射する。送信部１１０の少なくとも一部は、超音波プローブ３００が有する回路基板３８０ａに設けられてもよい。
【００７２】
受信部１２０は、超音波エコーの受信処理を行う。具体的には、超音波プローブ３００が有する超音波トランスデューサーデバイス３１０が対象物からの超音波エコーを電気信号に変換する。そして受信部１２０は、超音波トランスデューサーデバイス３１０からの電気信号である受信信号（アナログ信号）に対して増幅、検波、Ａ／Ｄ変換、位相合わせなどの受信処理を行い、受信処理後の信号である受信信号（デジタルデータ）を処理部１３０に対して出力する。受信部１２０の少なくとも一部は、超音波プローブ３００が有する回路基板３８０ｂに設けられてもよい。
【００７３】
処理部１３０は、受信部１２０からの受信信号に基づいて画像データの生成処理を行う。具体的には、受信信号に基づいて１スキャンフレーム画像の画像データを取得すると共に、検出部３４０の検出結果に基づいて筒状媒体３３０の回転角度情報を取得する。そして取得した１スキャンフレーム画像の画像データを回転角度情報に対応づけて記憶し、記憶した画像データに基づいてＣモード画像を生成する。
【００７４】
ここでＣモード画像とは、超音波プローブ３００の移動中に取得されたｎ（ｎは２以上の整数）個の１スキャンフレーム画像（Ｂモード画像）の画像データに基づいて生成される、被検体の所定の深さの断面に関する超音波画像である。具体的には、第１のＢモード画像データを取得してから第ｎのＢモード画像データを取得するまでに超音波プローブ３００が移動した距離をＹＤとし、超音波トランスデューサーデバイス３１０のスキャン幅をＷＳとした場合に、Ｃモード画像は例えば長辺の長さをＹＤ、短辺の長さをＷＳとする長方形の領域に対する所定の深さＺＡの断面に関する超音波画像である。
【００７５】
図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、本実施形態の超音波測定装置１００によるＣモード画像の生成を説明する図である。
【００７６】
超音波プローブ３００の筒状媒体３３０が回転することで、超音波トランスデューサーデバイス３１０がスライス方向（Ｙ方向）に移動する。処理部１３０は、超音波トランスデューサーデバイス３１０の移動中に超音波測定を行うことで、例えば図８（Ａ）に示すように、異なる場所（スライス位置）における１スキャンフレームの画像データ（Ｂモード画像の画像データ）ＢＭ１〜ＢＭ５を生成する。それと共に、処理部１３０は検出部３４０の検出結果に基づいて筒状媒体３３０の回転角度情報を取得する。例えば１スキャンフレームの画像データＢＭ１〜ＢＭ５を取得した場所（スライス位置）に対応する回転角度情報を取得する。そして処理部１３０は、画像データＢＭ１〜ＢＭ５を各々の回転角度情報に対応づけて記憶する。
【００７７】
画像データＢＭ１を取得してから次の画像データＢＭ２を取得するまでの移動距離をＹＡとした場合に、図８（Ｂ）に示すように、ＹＡ＝Ｒ×θとなる。ここでＲは筒状媒体３３０の半径、θは画像データＢＭ１を取得してから次の画像データＢＭ２を取得するまでの筒状媒体３３０の回転角度（単位はラジアン）である。このようにして、処理部１３０は、画像データＢＭ１〜ＢＭ５に対応する回転角度から、それぞれのスライス位置を求めることができる。
【００７８】
このように処理部１３０は、画像データＢＭ１〜ＢＭ５を各々のスライス位置に対応させて記憶することができるから、記憶した画像データＢＭ１〜ＢＭ５に基づいてＣモード画像を生成することができる。例えば、画像データＢＭ１を取得してから画像データＢＭ５を取得するまでに超音波プローブ３００が移動した距離をＹＤとし、超音波トランスデューサーデバイス３１０のスキャン幅をＷＳとした場合に、図８（Ａ）に示すように、画像データＢＭ１〜ＢＭ５に含まれる深さＺＡに対応する部分の画像データに基づいて、長辺の長さをＹＤ、短辺の長さをＷＳとする長方形の領域に対する所定の深さＺＡの断面に関する超音波画像であるＣモード画像ＣＭを生成することができる。Ｃモード画像ＣＭの深さＺＡは、ユーザーが設定することができる。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態の超音波プローブ及び超音波測定装置によれば、１次元配列又は少ない素子数の超音波トランスデューサーデバイスを用いた簡素な構成の超音波プローブにより、Ｃモード画像を生成することができる。さらに超音波プローブに検出部を設けることにより、１スキャンフレームの画像データの取得位置を正確に求めることができるから、精度の高いＣモード画像を生成することができる。また、ジェルシートで形成された筒状媒体を用いることで、被検体（人体）にジェルを塗布する必要がなくなる。その結果、低コストで利便性が高く、高精度のＣモード画像を生成できる超音波測定装置（超音波画像装置）を実現することなどが可能になる。
【００８０】
４．超音波画像装置
図９（Ａ）、図９（Ｂ）に、本実施形態の超音波画像装置４００の具体的な構成例を示す。図９（Ａ）は携帯型の超音波画像装置４００を示し、図９（Ｂ）は据置型の超音波画像装置４００を示す。
【００８１】
携帯型及び据置型の超音波画像装置４００は共に、超音波測定装置本体１０２、超音波プローブ３００、ケーブル３５０及び表示部４１０を含む。超音波プローブ３００は、超音波トランスデューサーデバイス３１０を含み、ケーブル３５０により超音波測定装置本体１０２に接続される。表示部４１０は、表示用画像データを表示する。
【００８２】
超音波測定装置１００が有する送信部１１０、受信部１２０及び処理部１３０の少なくとも一部を、超音波測定装置本体１０２ではなく、超音波プローブ３００に設けることもできる。
【００８３】
なお、以上のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また超音波プローブ、超音波測定装置及び超音波画像装置の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１００  超音波測定装置、１０２  超音波測定装置本体、１１０  送信部、
１２０  受信部、１３０  処理部、３００  超音波プローブ、３０２  把持部、
３０４  音響部材、３１０  超音波トランスデューサーデバイス、３２０  軸部、
３３０  筒状媒体、３４０  検出部、３４２ａ、３４２ｂ  発光部、
３４４ａ、３４４ｂ  受光部、３４６  スリット板、３５０  ケーブル、３６０  連結部、
３６２  ベアリング部、３７０  補強部材、３８０ａ、３８０ｂ  回路基板、
３８２  支持部材、３９０ａ、３９０ｂ  フレキシブル基板、
４００  超音波画像装置、４１０  表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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