(57)【要約】      （修正有）【課題】検査時間の短縮を図れる超音波診断装置を提供する。【解決手段】表示機器１３は、筐体１１に設けられている。タッチパネル６３は、表示機器１３の前面側に設けられている。トランスデューサ・モジュール１５は、表示機器１３の背面側に設けられ、２次元状に配列された複数の圧電素子１５１を有している。【選択図】図４
2014207990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体に設けられた表示機器と、
前記表示機器の表示面に設けられたタッチパネルと、
前記表示機器の背面側に２次元状に配列された複数の圧電素子と、
を具備する可搬型超音波診断装置。
【請求項２】
前記表示機器の表示面と前記複数の圧電素子の配列面とは平行な位置関係にある、請求項１記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項３】
前記表示機器と前記複数の圧電素子とを保持するために、前記表示機器と前記複数の圧電素子との間に設けられ剛性を有する板状の基台をさらに備える、請求項１記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項４】
前記複数の圧電素子の各々に、前記圧電素子各々において超音波を発生させるための駆動信号を供給する送信部と、
前記複数の圧電素子の各々から、前記圧電素子各々において超音波の受波に応じて発生されるアナログの電気信号を受信し、前記受信された電気信号に基づいてデジタルデータを発生する受信部と、
をさらに備える請求項１記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項５】
前記送信部は、前記複数の圧電素子を挟んで前記表示機器とは反対側に分布する３次元空間領域を超音波で走査するように、前記複数の圧電素子に駆動信号を供給する、請求項４記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項６】
前記送信部と前記受信部とは、前記筐体または前記筐体に接続されたコンピュータ装置に設けられる、請求項４記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項７】
前記受信部からのデジタルデータに基づいて受信ビームに対応する受信ビームデータを生成するビーム形成部、をさらに備える請求項４記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項８】
前記ビーム形成部は、前記筐体または前記筐体に接続されたコンピュータ装置に設けられる、請求項７記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項９】
前記ビーム形成部からの受信ビームデータに基づいてボリュームデータを発生する画像処理部、をさらに備える請求項７記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項１０】
前記画像処理部は、前記筐体または前記筐体に接続されたコンピュータ装置に設けられる、請求項９記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項１１】
前記画像処理部は、前記ボリュームデータに基づいて、前記表示機器の表示面に平行する断面に関する画像を発生する、請求項９記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項１２】
前記表示機器は、前記画像を即時的に表示する、請求項１１記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項１３】
前記表示機器は、前記画像を実寸で表示する、請求項１２記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項１４】
前記表示機器は、典型的な検査部位領域が描出されたテンプレート画像を、前記画像を視認可能なように前記画像に重ねて表示する、請求項１２記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項１５】
前記表示機器は、ユーザ指定の目標部位と前記画像内の穿刺針領域の先端との位置関係に応じた穿刺針の進行の案内をするための案内情報を表示する、請求項１２記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項１６】
前記表示機器は、表示画像の表示断面の走査領域における深さ位置を指定するためのボタンを表示する、請求項１記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項１７】
前記筐体は、前記表示機器に向けて折り畳み可能な把持部を有する、請求項１記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項１８】
前記表示機器は、表示画像の表示断面の走査領域における深さ位置を指定するためのボタンを、操作者が把持部を把持した場合における親指の可動範囲内に表示する、請求項１５記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項１９】
前記複数の圧電素子は、複数の周波数帯域を有するように構成される、請求項１記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項２０】
前記複数の圧電素子の各々は、前記複数の周波数帯域として、互いに異なる２つの周波数帯域を有するように構成される、請求項１９記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項２１】
前記複数の圧電素子の各々は、前記複数の周波数帯域として、互いに異なる３つの送受信周波数を有するように構成される、請求項１９記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項２２】
前記複数の圧電素子の各々に、前記圧電素子各々において超音波を発生させるための駆動信号を供給する送信部、をさらに備え、
前記送信部は、前記複数の圧電素子のうちの、送信焦点の位置に応じた周波数帯域を有する圧電素子に限定して駆動信号を供給する、
請求項１９記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項２３】
前記複数の圧電素子は、格子状に配列される、請求項１記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項２４】
前記複数の圧電素子は、四角柱形状を有する、請求項２３記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項２５】
前記複数の圧電素子は、ハニカム状に配列される、請求項１記載の可搬型超音波診断装置。
【請求項２６】
前記複数の圧電素子は、六角柱形状を有する、請求項２５記載の可搬型超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、可搬型超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、Ｘ線マンモグラフィーによる乳がん検診が推奨されている。Ｘ線吸収係数の高い高密度乳腺（デンス・ブレスト）の場合、Ｘ線画像上において乳腺と腫瘍とが重なり、腫瘍の判別が困難である。そのため、高密度乳腺の影響を受けない超音波診断装置をＸ線マンモグラフィーの併用に関する妥当性を検証するマルチ・センター・スタディ（J-START：乳がんにおける超音波画像診断の有効性を検証するために比較試験）が進んでいる。
【０００３】
一方、超音波検査は、技師等のユーザの技量に対する依存度が高い。そのため、超音波プローブの乳房（被写体）への押し当て方により、超音波検査の検査結果にバラツキが生じる。従って超音波検査のやり直しが行われる場合がある。そこで、ユーザの技量に依存せずに乳房の超音波画像診断が可能な乳腺超音波自動検査システムが開発されている。この乳腺超音波自動検査システムは、乳房上を機械的にスライド可能に１次元アレイ・トランスデューサ・モジュールを支持する超音波スキャナ部を有し、Ｂモード画像に基づいてボリュームデータ再構成を施し、ボリュームデータに基づく超音波画像を超音波診断装置本体の表示機器に表示している。
【０００４】
しかしながら、ボリュームデータ再構成をするためには位置決めなどを含め、超音波スキャナ部を乳房に押し当てた後に数回１次元アレイ・トランスデューサ・モジュールを機械的にスライドし、超音波撮像を行う必要がある。このため、超音波スキャナ部を押し当てた位置における乳房のボリュームデータに基づく超音波画像を即時的に表示することが困難である。また、ユーザは、超音波スキャナ部の患者への接触を視認しながら、画像を確認するため、ユーザの手元と本体に設置された表示機器との間で視線を移動させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４８２５１９７号公報
【特許文献２】特開２００９−１１９２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
実施形態の目的は、超音波検査の検査時間を短縮可能な可搬型超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態に係る可搬型超音波診断装置は、筐体と、前記筐体に設けられた表示機器と、前記表示機器の表示面に設けられたタッチパネルと、前記表示機器の背面側に２次元状に配列された複数の圧電素子と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置を背面から見た外観を模式的に示す図。
【図２】第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置を前面から見た外観を模式的に示す図。
【図３】第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置の機能構成を説明する図。
【図４】図１及び図２のＡ−Ａ断面図。
【図５】第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置の製造方法の典型的な流れを示す図。
【図６】第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置のシステム制御部の制御の下に行われる超音波検査の動作例の典型的な流れを示す図。
【図７】第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置を患者の身体に当てている様子を示す図。
【図８】図３の表示機器の表示面に平行な断面に関する断面画像の表示例を示す図。
【図９】図８の深さ値ＧＵＩの他の表示例を示す図。
【図１０】第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置１を用いた超音波検査におけるユーザの目線を示す図。
【図１１】第１実施形態の応用例１に係るコロナル断面に関する乳房のテンプレート画像の一例を示す図。
【図１２】第１実施形態の応用例２に係り、表示機器が裸眼３Ｄディスプレイの場合における穿刺術の支援について説明するための図。
【図１３】第１実施形態の変形例に係るタブレット型超音波診断装置とコンソール装置との外観を示す図。
【図１４】第２実施形態に係るトランスデューサ・モジュールにおける圧電素子の配列例を示す図。
【図１５】第２実施形態に係るトランスデューサ・モジュールにおける圧電素子の他の配列例を示す図。
【図１６】第２実施形態に係る深部撮像に係る超音波送信を模式的に説明するための図。
【図１７】第２実施形態に係る浅部撮像に係る超音波送信を模式的に説明するための図。
【図１８】従来型の超音波診断装置を用いた超音波検査におけるユーザの目線を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる可搬型超音波診断装置を説明する。本実施形態に係る可搬型超音波診断装置は、持ち運び可能なタブレット型の超音波診断装置である。以下、本実施形態に係る可搬型超音波診断装置をタブレット型超音波診断装置と呼ぶことにする。
【００１０】
本実施形態に係るタブレット型超音波診断装置は、乳房や腹部、胸部、頸部等の如何なる検査部位にも適用可能である。しかしながら、以下、説明を具体的に行なうため、本実施形態に係るタブレット型超音波診断装置は、乳房検査用であるものとする。
【００１１】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置１を背面から見た外観を模式的に示す図である。図２は、第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置１を前面から見た外観を模式的に示す図である。図１と図２とに示すように、第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置１は、各構成要素を収容するための筐体１１を有している。筐体１１は、枠形状を有しており、タブレット型超音波診断装置１の各構成要素を収納するためのスペースが設けられている。
【００１２】
筐体１１の背面側には表示機器１３が設けられている。表示機器１３は、円形状、楕円形状、または多角形形状等の如何なる形状であっても良い。しかし、以下の説明を具体的に行うため、表示機器１３は、長方形状を有しているものとする。また、表示機器１３は、如何なる大きさであっても良い。しかしながら、以下、説明を具体的に行なうため、表示機器１３は、乳房検査に好適な、例えば、７〜１０インチ程度の大きさを有しているものとする。表示機器１３としては、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等の既存の如何なるディスプレイであっても良い。表示機器１３には、後述の画像処理部５９により生成された超音波画像等が表示される。なお、図１及び図２には、図示されていないが、表示画面１３の表示面にはタッチパネルが設けられている。
【００１３】
図１及び図２に示すように、筐体１１の前面側にはトランスデューサ・モジュール１５が設けられている。トランスデューサ・モジュール１５は、２次元状に配列された複数の圧電素子１５１を装備している。複数の圧電素子１５１の配列面と表示機器１３の表示面とは平行な位置関係にある。各圧電素子１５１は、後述の送信部５３からの送信駆動信号の供給を受けて超音波を発生する。複数の圧電素子１５１は超音波放射面が筐体の背面側を向くように配列される。超音波は、筐体１１の前面から外部に向けて照射される。
【００１４】
図１及び図２に示すように、筐体１１の両脇には技師等のユーザが筐体１１を把持するための取っ手（以下、ハンドルと呼ぶ）１１１が設けられている。各ハンドル１１１は、回動軸ＡＲ回りに開閉可能にヒンジ部１１３により筐体１１に機械的に接続されている。二つのハンドル１１１は、筐体１１上の互いに対向する枠部に設けられる。各回動軸ＡＲは、筐体１１の枠内に設けられる。超音波検査においてユーザは、二つのハンドル１１１を把持し、筐体１１の前面（トランスデューサ・モジュール１５の超音波放射面）を患者の体表に押し付ける。なお、筐体１１の把持を容易にするため、ハンドル１１１の可動範囲を機械的に制限するロック機構がヒンジ部１１３に設けられると良い。ロック機構は、例えば、図１に示すように、ハンドル１１１を表示機器１３に対して略直角に固定可能な構成を有すると良い。これにより、ユーザは、より筐体１１を患者の体表面に押し付けることが容易となる。
【００１５】
このように第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置１は、表示機器１３、タッチパネル、及びトランスデューサ・モジュール１５が一体となったタブレット型の超音波診断装置である。
【００１６】
次に、図３を参照しながら、第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置１の機能構成を説明する。図３に示すように、第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置１は、システム制御部５１を中枢として、トランスデューサ・モジュール１５、送信部５３、受信部５５、ビーム形成部５７、画像処理部５９、表示制御部６１、表示機器１３、タッチパネル６３、記憶部６５を有する。
【００１７】
トランスデューサ・モジュール１５は、２次元状に配列された複数の圧電素子を有している。圧電素子は、送信部５３からの送信駆動信号の供給を受けて超音波を発生し、患者からの反射波をアナログの電気信号（エコー信号）に変換する。圧電素子から患者に超音波が送信されると、超音波は、体内組織の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射される。反射された超音波（後方散乱超音波）は、圧電素子によりエコー信号として受信される。このエコー信号の振幅は、超音波が反射された不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、超音波が血流や心臓壁等の表面で反射された場合は、エコー信号は、ドプラ効果により移動体の超音波送信方向の速度成分に依存した周波数偏移を受ける。例えば、表示機器が７〜１０インチ程度の大きさの場合、圧電素子は１０，０００個程度配列されると良い。
【００１８】
送信部５３は、ビーム形成部５７からの送信パラメータに応じて送信駆動信号を発生し、発生された送信駆動信号をトランスデューサ・モジュール１５内の各圧電素子に供給する。例えば、送信パラメータは、送信開口に属する各圧電素子からの超音波が同時相で送信焦点に到着するために、各圧電素子への送信駆動信号に与えられる遅延時間（以下、送信遅延時間と呼ぶ）である。送信遅延時間は、送信焦点毎に決定される。送信部５３は、各圧電素子への送信駆動信号の供給タイミングを送信遅延時間に従って制御する。送信駆動信号の供給を受けて、送信遅延時間に応じた超音波送信ビームがトランスデューサ・モジュール１５から発生される。
【００１９】
受信部５５は、トランスデューサ・モジュール１５からの電気信号をチャンネル毎に増幅し、増幅されたエコー信号にＡ／Ｄ変換を施す。デジタル化されたエコー信号をエコーデータと呼ぶことにする。エコーデータは、ビーム形成部５７に供給される。
【００２０】
ビーム形成部５７は、予め決定された受信パラメータに従ってエコーデータを処理することにより超音波受信ビームに対応する受信ビームデータを生成する。受信パラメータは、例えば、各受信焦点からの反射波が同時相で受信開口に属する各圧電素子に到着したとみなすために、各圧電素子からのエコーデータに与えられる遅延時間（以下、受信遅延時間と呼ぶ）である。ビーム形成部５７は、受信遅延時間に従ってエコーデータに整相加算を施すことにより、エコーデータに基づいて超音波受信データに対応するデータ（以下、受信ビームデータと呼ぶ）を生成する。具体的には、ビーム形成部５７は、エコーデータを一時的に記憶するためのメモリ（以下、ビームメモリと呼ぶ）を圧電素子毎に有している。ビーム形成部５７は、各圧電素子からのエコーデータを、当該圧電素子に対応するビームメモリに受信時刻に関連付けて記憶する。ビーム形成部５７は、受信遅延時間に従って単一の受信焦点からの反射波に由来するエコーデータを、受信開口に属する各圧電素子に対応するビームメモリから読み出す。そしてビーム形成部５７は、読み出されたエコーデータを加算する。この加算により受信ビームデータが生成される。受信ビームデータは、画像処理部５９に供給される。また、ビーム形成部５７は、超音波走査シーケンスに従って送信焦点毎の超音波送信ビームについて送信パラメータを決定する。送信パラメータは、送信部５３に供給される。
【００２１】
第１実施形態に係る超音波走査シーケンスとしては、Ｂモードやドプラモード、エラストグラフィーモード、ウォールモーショントラッキング（ＷＭＴ：wall motion tracking）モード、造影モード、空間コンパウンドモード、シアウェーブ・エラストグラフィ（ＳＷＥ：shear wave elastography）モード等の既存のあらゆるシーケンスが適用可能である。以下、説明を具体的に行なうため、特に言及しない限り、第１実施形態に係る超音波走査シーケンスは、Ｂモードであるとする。
【００２２】
画像処理部５９は、システム制御部による制御に従って、受信ビームデータに基づいて患者の３次元の撮像領域に関するボリュームデータを発生する。具体的には、画像処理部５９は、まず、受信ビームデータにＢモード処理を施す。Ｂモード処理において画像処理部５９は、受信ビームデータに対数増幅や包絡線検波処理などを施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるＢモードデータを生成する。次に画像処理部５９は、Ｂモードデータに基づいて３次元の撮像領域に関するボリュームデータを発生する。そして画像処理部５９は、ボリュームデータに３次元画像処理を施して２次元の超音波画像を発生する。第１実施形態に係る３次元画像処理としては、ボリュームレンダリング処理や多断面変換処理（ＭＰＲ：multi planar reconstruction）、画素値投影処理等の既存の画像生成処理が適用可能である。例えば、画像処理部５９は、ボリュームデータにＭＰＲ処理を施して、表示機器に平行な断面に関する断面画像を発生する。発生された超音波画像は、表示制御部６１に供給される。
【００２３】
なお、上記の説明において画像処理部５９は、受信ビームデータにＢモード処理を施すとしたが、第１実施形態はこれに限定されない。例えば、画像処理部５９は、受信ビームデータにカラードプラ処理やドプラ処理を施しても良い。カラードプラ処理において画像処理部５９は、受信ビームデータをカラードプラ処理し、血流情報をカラーで表現するカラードプラデータを生成する。カラードプラ処理は、自己相関法を利用した周波数分析である。画像処理部５９は、カラードプラデータに基づいてボリュームデータを生成し、ボリュームデータに上記の３次元画像処理を施してカラードプラ画像を生成する。ドプラ処理において画像処理部５９は、受信ビームデータをドプラ処理し、サンプリングゲート内の血流または組織に由来するドプラ波形を生成する。ドプラ処理は、ＦＦＴ解析を利用した周波数分析である。
【００２４】
表示制御部６１は、システム制御部５１による制御に従って、画像処理部５９からの超音波画像に表示画像処理を施し、表示画像処理後の超音波画像の画像情報を表示機器１３に供給する。表示画像処理としては、例えば、拡大、縮小、回転等が挙げられる。また表示制御部６１は、超音波画像に種々の情報を付加しても良い。超音波画像に付加される情報としては、例えば、各種の操作ボタンやアイコン、タブ等のＧＵＩ（graphical user interface）がある。ＧＵＩは、後述のタッチパネル６３を介してユーザにより操作可能に表示される。また、超音波画像には、文字列や記号が付加されても良い。なお、表示機器に表示される画像は、超音波画像に関するものに限定されない。例えば、表示制御部６１は、超音波検査の設定画面等を表示画像として生成しても良い。表示画像の画像情報は、表示機器１３とシステム制御部５１とに供給される。
【００２５】
表示機器１３は、表示制御部６１からの画像情報に応じた画像を表示する。
【００２６】
タッチパネル６３は、表示機器１３の前面を覆うように設けられている。タッチパネル６３は、外部から表示機器１３を視認可能なように透明または半透明の部材により形成される。タッチパネル６３は、ユーザにより指などで押下可能に構成される。タッチパネル６３は、当該タッチパネル６３における押下部分の座標を電磁誘導式、磁気歪式、感圧式等の座標読取り原理により検出し、検出した座標に対応する位置信号を生成する。位置信号は、システム制御部５１に供給される。
【００２７】
記憶部６５は、画像処理部５９により生成されたボリュームデータや超音波画像のデータを記憶する。また、記憶部６５は、第１実施形態に係る超音波検査のための制御プログラムを記憶している。
【００２８】
システム制御部５１は、タブレット型超音波診断装置１の中枢として機能する。システム制御部５１は、記憶部６５から第１実施形態に係る超音波検査のための制御プログラムを読み出し、この制御プログラムに従って各部を制御する。また、システム制御部５１は、タッチパネル６３からの位置信号と表示制御部６１からの画像情報とに基づいて、タッチパネル６３におけるユーザによる押下部分に対応する指示を特定し、特定された指示に従って各部を制御する。また、システム制御部５１は、ネットワークを介してウェブ・サーバ２００に接続されている。ウェブ・サーバ２００には、ネットワークを介してＰＡＣＳ等の記憶装置が接続されている。
【００２９】
次に、図４を参照しながら、第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置の詳細な構造について説明する。図４は、図１及び図２のＡ−Ａ断面図である。図４に示すように、筐体１１には、タブレット型超音波診断装置１を厚み方向に関して二分するように基台２１が設けられている。基台２１は、タブレット型超音波診断装置１の剛性を確保するために、比較的剛性の高い材質で形成される。基台２１の一方側（前面側）にはトランスデューサ・モジュール１５が設けられ、他方側（背面側）には表示機器１３とタッチパネル６３とが設けられている。
【００３０】
トランスデューサ・モジュール１５は、２次元状に配列された圧電素子１５１を有している。各圧電素子１５１は、圧電体１５３、信号電極１５５、及びアース電極１５７を有している。圧電体１５３は、ＰＺＴ等の圧電材料により形成される。信号電極１５５は、圧電体１５３の背面に取り付けられている。アース電極１５７は、圧電体１５３の前面に取り付けられている。信号電極１５５とアース電極１５７とは金属性の薄膜により形成されている。信号電極１５５の背面にはプリント基板２３が取り付けられている。プリント基板２３は、例えば、柔軟性を有するフレキシブルプリント基板等により形成される。プリント基板２３には、複数の信号電極１５５にそれぞれ接続される複数の配線を有している。信号電極１５５とアース電極１５７とに、送信部５３からの送信駆動信号がプリント基板２３を介して印加される。送信駆動信号の印加を受けて圧電体１５３は、厚み方向に伸縮し超音波を発生する。また、患者からの反射波を受けた圧電体１５３は厚み方向に伸縮し電気信号（エコー信号）を発生する。エコー信号は、プリント基板２３を介して受信部５５に供給される。プリント基板２３の背面は背面材（バッキング材）２５が設けられている。背面材２５は、圧電素子１５１から後方に進行する超音波を減衰させる。背面材２５の背面側には基台２１が取り付けられている。各圧電素子１５１の前面には音響整合体２７が設けられている。複数の音響整合体２７は、音響整合層を成す。複数の音響整合体２７は、圧電素子と患者との間の音響インピーダンス差を整合する。複数の音響整合体２７の前面には、超音波を光学的に収束させるための音響レンズ２９が設けられている。
【００３１】
基台２１を挟んでトランスデューサ・モジュール１５の反対側には表示機器１３が設けられている。表示機器１３の表示面側にはタッチパネル６３が設けられている。表示機器１３と基台２１との間の空間にはバッテリー３１が設けられる。また、筐体１１内の他の空間には、メイン基板３３が設けられている。メイン基板３３には複数のＩＣ３５が搭載されている。複数のＩＣ３５には、ＣＰＵ（central processing unit）やＧＰＵ（graphics processor unit）、ＲＯＭ（read only memory）、ＲＡＭ（random access memory）等の既存のハードウェア資源が搭載されている。複数のＩＣ３５は、これらハードウェア資源を活用し、送信部５３、受信部５５、ビーム形成部５７、画像処理部５９、表示制御部６１、記憶部６５、及びシステム制御部５１の機能を個別に実行するための複数のプログラムを実行する。
【００３２】
バッテリー３１は、外部の電源設備からの電力を蓄電する電池またはコンデンサである。バッテリー３１に蓄えられた電力は、図示しない信号線を介してタブレット型超音波診断装置１内の各構成要素に供給され、各構成要素を作動する。
【００３３】
次に、第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置１の製造方法について説明する。図５は、タブレット型超音波診断装置１の製造方法の典型的な流れを示す図である。図５に示すように、まず、プリント基板２３上に複数の信号電極１５５を形成する（ステップＳＡ１）。例えば、電極パターン作成技術等により２次元状に配列された複数の信号電極１５５をプリント基板２３上に形成する。信号電極１５５は、例えば、銅等の金属製の薄膜により形成される。複数の信号電極１５５は、所定の間隔を空けて形成される。なお、プリント基板２３には、信号電極１５５に電気的に接続可能な配線が設けられているものとする。
【００３４】
ステップＳＡ１が行われると、各信号電極１５５上に圧電体１５３を形成する（ステップＳＡ２）。例えば、各信号電極１５５上に、インクジェット式の３Ｄプリンタにより、圧電体１５３を成形する。より詳細には、光硬化樹脂と圧電材料との混合物を複数の信号電極１５５の各々に、予め定められた形状及び分量で吐出する。次に紫外線等の光により当該混合物を露光し、硬化させる。上記の混合物の吐出工程、露光工程、及び硬化工程を繰り返すことにより圧電材料を各信号電極１５５上に積層し、圧電材料を所定の厚みまで成形する。これにより圧電体１５３が形成される。
【００３５】
ステップＳＡ２が行われると、各圧電体１５３にアース電極１５７を形成する（ステップＳＡ３）。例えば、各圧電体１５３上に、スパッタ等により銅等の金属製の薄膜を形成する。これによりアース電極１５７が形成される。
【００３６】
ステップＳＡ３が行われると、各アース電極１５７に音響整合体２７を形成する（ステップＳＡ４）。例えば、音響整合体２７としては、圧電体１５３の音響インピーダンス値と人体の音響インピーダンス値との間の音響インピーダンス値を有する材料が用いられる。なお、各アース電極１５７に形成される音響整合体２７は、一種類のみに限定されない。例えば、異なる音響インピーダンス値を有する複数の音響整合体２７が、圧電体１５３が患者に向けて音響インピーダンス値が段階的に減少するように各アース電極１５７に設けられても良い。
【００３７】
ステップＳＡ４が行われると、複数の音響整合体２７に音響レンズ２９を設ける（ステップＳＡ５）。音響レンズ２９は、例えば、生体に近い音響インピーダンス値を有するシリコーンゴム等を材料としたレンズである。音響レンズ２９は、例えば、接着剤等により複数の音響整合体２７に貼り合わせられる。
【００３８】
ステップＳＡ５が行われると、背面材２５をプリント基板２３の裏面に取り付ける（ステップＳＡ６）。これによりトランスデューサ・モジュール１５が完成する。なお、上述のトランスデューサ・モジュール１５の製造方法は、一例であり、既存の如何なる方法を用いてトランスデューサ・モジュール１５を製造しても良い。例えば、プリント基板２３上に板状の圧電材料、アース電極１５７、及び音響整合層を積層し、当該積層体を格子状に切断することにより、複数の信号電極１５５、複数の圧電体１５３、複数のアース電極１５７、及び複数の音響整合体２７の積層体を形成しても良い。
【００３９】
ステップＳＡ６が行われると、トランスデューサ・モジュール１５を筐体１１の基台２１に固定し、プリント基板２３上の配線をメイン基板３３に電気的に接続する（ステップＳＡ７）。また、筐体１１にバッテリー３１、表示機器１３、及びタッチパネル６３を搭載し、バッテリー３１、表示機器１３、及びタッチパネル６３をメイン基板３３に電気的に接続する。これによりタブレット型超音波診断装置１が完成する。
【００４０】
次に、第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置１の動作例を説明する。まずは、超音波検査に先立って行われる被験者情報の取得について説明する。
【００４１】
まず、表示制御部６１は、被験者ＩＤ（患者ＩＤ）や被験者名、生年月日等の被験者識別子の入力画面を表示機器１３に表示する。技師等のユーザは、入力画面においてタッチパネル６３により被験者識別子を入力し、被験者情報（患者情報）の取得を要求する。システム制御部５１には、タッチパネル６３からユーザが接触した位置の位置信号が供給され、表示制御部６１からは入力画面の画像情報が供給される。システム制御部５１は、位置信号と入力画面の画像情報とから被験者ＩＤを読み出す。次にシステム制御部５１は、被験者ＩＤをキーワードとして、ネットワークを介して設けられた記憶装置、またはタブレット型超音波診断装置１内の記憶部６５から被験者情報を取得する。システム制御部５１は、取得された被験者情報と被験者ＩＤとを表示制御部６１に供給し、表示制御部６１は、所定の操作画面を表示機器１３に表示し、被験者情報と被験者ＩＤとを操作画面上に表示する。操作画面上においてユーザは、送受信条件等を設定する。
【００４２】
図６は、第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置１のシステム制御部５１の制御の下に行われる超音波検査の動作例の典型的な流れを示す図である。
【００４３】
まず、ユーザは、図７に示すように、タブレット型超音波診断装置１の生体接触面（音響レンズ２９）を患者の身体にジェル又はポリマーゲルを介して当てる。検査部位が乳房の場合、音響レンズ２９を乳房の表面に押し当てる。そしてユーザは、超音波検査の準備が整うと、タッチパネル６３等を介して超音波検査の開始指示を行う。
【００４４】
超音波検査の開始指示に対応する開始信号が供給されると、システム制御部５１は、超音波の送受信条件をビーム形成部５７に供給する（ステップＳＢ１）。送受信条件は、操作部を介してユーザにより、又は自動的に決定される。送受信条件としては、送信強度、受信強度、走査範囲、超音波走査シーケンス等が挙げられる。
【００４５】
ステップＳＢ１が行われるとビーム形成部５７は、送受信条件に従って送信パラメータを決定し、決定された送信パラメータを送信部５３に供給する（ステップＳＢ２）。より詳細には、ビーム形成部５７は、送信条件に基づいて超音波送信ビームを電子的に形成し、当該超音波送信ビームに関する送信パラメータを決定する。
【００４６】
ステップＳＢ２が行われると送信部５３は、ビーム形成部５７からの送信パラメータに応じて送信駆動信号を発生し、発生された送信駆動信号をトランスデューサ・モジュール１５内の各圧電素子に供給する（ステップＳＢ３）。
【００４７】
ステップＳＢ３が行われるとトランスデューサ・モジュール１５は、送信部５３からの送信駆動信号の印加を受けてビーム状の超音波を発生する（ステップＳＢ４）。
【００４８】
ステップＳＢ４が行われるとトランスデューサ・モジュール１５は、患者からの反射波を受波し、受波された反射波を電気信号（エコー信号）に変換し、受信部５５に供給する（ステップＳＢ５）。
【００４９】
ステップＳＢ５が行われると受信部５５は、トランスデューサ・モジュール１５からのエコー信号をデジタルデータ（エコーデータ）に変換し、ビーム形成部５７に供給する（ステップＳＢ６）。
【００５０】
ステップＳＢ６が行われるとビーム形成部５７は、予め決定された受信パラメータに従ってエコーデータを処理することにより超音波受信ビームに対応する受信ビームデータを生成し、受信ビームデータを画像処理部５９に供給する（ステップＳＢ７）。
【００５１】
ステップＳＢ７が行われると画像処理部５９は、ビーム形成部５７からの受信ビームデータに基づいて撮像領域に関するボリュームデータを生成する（ステップＳＢ８）。具体的には、画像処理部５９は、受信ビームデータにＢモード処理を施し、Ｂモード処理が施された受信ビームデータに基づいてボリュームデータを発生する。
【００５２】
ステップＳＢ８が行われると画像処理部５９は、ボリュームデータに基づいて、ユーザ指定の断面に関する断面画像を生成し、表示制御部６１に供給する（ステップＳＢ９）。断面は、予め指定されていても良いし、超音波撮像時に指定されても良い。断面は、如何なる向きの断面でも良いが、例えば、表示機器１３の表示面に平行な断面（すなわち、コロナル断面）に指定されると良い。なお、断面はコロナル断面に限定されず、サジタル断面でも良いし、アキシャル断面であっても良いし、その他の任意の断面でも良い。
【００５３】
ステップＳＢ９が行われると表示制御部６１は、画像処理部５９からの断面画像を即時的に表示する（ステップＳＢ１０）。図８は、表示機器１３の表示面に平行なコロナル断面に関する断面画像（以下、コロナル断面画像と呼ぶ）Ｉ１の表示例を示す図である。図８に示すように、コロナル断面画像Ｉ１は、タブレット型超音波診断装置１の背面側に設けられた表示機器１３に即時的に表示される。コロナル断面画像Ｉ１の断面は、表示機器１３の表示面に平行であるため、ユーザがコロナル断面画像Ｉ１の空間的位置関係を直感的に理解しやすくなる。さらに、コロナル断面画像Ｉ１の空間的位置関係を直感的に理解しやすくするため、表示制御部６１は、コロナル断面画像Ｉ１を実寸大に拡大または縮小して表示すると良い。
【００５４】
コロナル断面画像Ｉ１には画像操作等に関する種々のＧＵＩが表示されると良い。例えば、図８に示すように、表示機器１３に表示されているコロナル断面画像Ｉ１の断面の深さ値を設定するためのＧＵＩ（以下、深さ値ＧＵＩと呼ぶ）が表示されると良い。深さ値ＧＵＩは、例えば、表示可能な深さ範囲を示している。ユーザは、ユーザ所望の深さの断面を表示機器１３に表示させるために、タッチパネル６３を介して深さ範囲内の当該ユーザ所望の深さに対応する位置を指定する。
【００５５】
ユーザにより位置が指定された場合、タッチパネル６３は、指定された位置の位置信号をシステム制御部５１に供給し、表示制御部６１は、操作画面の画像情報をシステム制御部５１に供給する。システム制御部５１は、位置信号と画像情報とから、ユーザにより指定されたコロナル断面の断面位置を特定し、画像処理部５９に当該断面位置に関するコロナル断面画像の生成を要求する。当該要求を受けた画像処理部５９は、システム制御部５１により特定された断面位置のコロナル断面に関するコロナル断面画像を、ステップＳＢ８において生成されたボリュームデータに基づいて生成する。生成されたコロナル断面画像は、表示制御部６１により表示機器１３に表示される。
【００５６】
なお、ＧＵＩの形状や表示位置は、ユーザがタブレット型超音波診断装置１を把持しながら操作可能なように、人間工学的手法により設計されると良い。深さ値ＧＵＩは、具体的には、図９に示すように、親指の付け根を支点とした親指の可動範囲に沿う形状を有していると良い。このような形状としては、例えば、図９に示すように、略円弧形状が適当である。また、深さ値ＧＵＩの表示位置は、親指の付け根を支点とした親指の可動範囲に表示されると良い。このように深さ値ＧＵＩの形状及び表示位置を設計することにより、ユーザがタブレット型超音波診断装置１を把持しながら、容易に深さ値ＧＵＩを操作することができる。
【００５７】
また、図９に示すように、親指の付け根を支点として親指の可動範囲内に画像保持のためのＧＵＩ（以下、画像保持ＧＵＩと呼ぶ）を表示しても良い。画像保持ＧＵＩが押下された場合、システム制御部５１は、表示画面の画像情報とユーザの押下位置の位置信号とに基づいて、画像保持の要求を認識する。そしてシステム制御部５１は、表示機器１３に表示されている超音波画像を一時的に保持（クリップ）する。なお、当該保持された超音波画像は、検査終了時において削除されても良いし、されなくても良い。削除するか否かは、ユーザにより任意に設定可能である。当該保持された超音波画像は、ユーザによる保存要求を受けて、ネットワークを介して接続された記憶装置またはタブレット型超音波診断装置１内の記憶部６５に保存する。記憶装置または記憶部６５は、超音波画像を患者情報に関連付けて保存する。また、記憶装置または記憶部６５は、送信パラメータや受信パラメータ、画像表示パラメータに関連付けて超音波画像を保存しても良い。
【００５８】
なお、ステップＳＢ９において画像処理部５９により生成される超音波画像は、コロナル断面画像等の断面画像のみに限定されない。例えば、画像処理部５９は、ボリュームデータにボリュームレンダリング処理を施して３次元画像を生成してもよい。生成された３次元画像は、表示制御部６１により表示機器１３に即時的に表示される。このように複数種類の画像を表示可能とすることで超音波検査の質を高めることができる。
【００５９】
ステップＳＢ１０が行われると超音波検査が終了する。
【００６０】
次に図１０と図１８とを参照しながら、第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置を用いた超音波検査と従来型の超音波診断装置を用いた超音波検査とにおけるユーザ（技師）の目線の違いについて説明する。図１０は、第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置１を用いた超音波検査におけるユーザの目線を示す図であり、図１８は、従来型の超音波診断装置を用いた超音波検査におけるユーザの目線を示す図である。なお、従来型の超音波診断装置は、表示機器とトランスデューサ・モジュール１５を含む超音波プローブとが別体の構成を有するタイプであるとする。従来型の超音波診断装置の場合、ユーザは、被写体（例えば、乳房）への超音波プローブの生体接触面の当接を随時確認しながら表示機器に表示されている超音波画像を観察する。従って、ユーザは、自身の手元と表示機器とに交互に視線を移す必要がある。第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置１の場合、表示機器とトランスデューサ・モジュール１５とが一体である。従って、ユーザは、常に視線を手元に向けておくことができる。従って、第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置１は、従来型の超音波診断装置に比して、超音波検査時におけるユーザの視線の移動を減少させ、ユーザの意識を超音波検査に集中させることができる。これにより検査時間を短縮することができる。
【００６１】
また、従来型の超音波診断装置において３次元領域を撮像する場合、ユーザは、超音波プローブの接触方向や移動方向を確認しながら超音波プローブを操作する必要があった。従って、同一の検査部位であってもユーザの技量に応じてボリュームデータの画質が異なり再現性は高くなかった。第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置１は、移動せずとも広範囲の３次元領域を撮像することができる。従ってユーザは、送受信条件が同じであれば、タブレット型超音波診断装置１を患者の検査部位に押し当てるだけで再現性の高いボリュームデータを発生することができる。
【００６２】
なお、上記の超音波の送信においては３次元の撮像領域の全体に超音波送信ビームを順番に送信するとした。しかしながら、第１実施形態はこれに限定されない。例えば、ユーザ指定の断面のみに送信焦点を一致させ、当該ユーザ指定の断面の全体に超音波送信ビームを順番に送信しても良い。ユーザ指定の断面としては、例えば、コロナル断面、サジタル断面、アキシャル断面などが挙げられる。
【００６３】
また、上記の超音波の送信においては全ての圧電素子を利用するものとした。しかしながら、第１実施形態はこれに限定されない。撮像領域に対して圧電素子のカバー範囲が広い場合、ユーザ指定の圧電素子のみに限定して超音波の送信が行われても良い。
【００６４】
（応用例１）
タブレット型超音波診断装置１の検査部位への当接位置精度を高めるため表示機器１３にテンプレート画像が表示されると良い。テンプレート画像は、検査部位毎に記憶部６５に記憶されている。テンプレート画像には、表示対象の断面と同一の断面における、典型的な検査部位領域が描出されている。以下、乳房を例にテンプレート画像について説明する。
【００６５】
図１１は、コロナル断面に関する乳房のテンプレート画像Ｉ２の一例を示す図である。テンプレート画像Ｉ２は、コロナル断面における典型的な乳房領域ＲＴが描出されている。乳房領域ＲＴには、当該乳房領域ＲＴにおける典型的な位置にニップル領域ＲＮが描出されている。テンプレート画像Ｉ２は、超音波検査時において超音波画像が視認可能に表示機器１３に表示される。例えば、表示制御部６１は、テンプレート画像Ｉ２を超音波画像に重ねて半透明に表示する。これによりユーザは、超音波画像内の乳房領域やニップル領域が、テンプレート画像Ｉ２内の乳房領域ＲＴやニップル領域ＲＮに位置整合するようにタブレット型超音波診断装置１を移動させることができる。従って、より超音波検査の検査時間を短縮することができる。なおテンプレート画像は、検査部位の大きさや深さ値に応じて複数用意されても良い。表示対象のテンプレート画像は、タッチパネル６３等を介してユーザにより任意に設定可能である。
【００６６】
（応用例２）
超音波検査の臨場感を高めるため表示機器１３は、裸眼３Ｄディスプレイであっても良い。以下、図１２を参照しながら、表示機器１３が裸眼３Ｄディスプレイの場合における穿刺術の支援について説明する。
【００６７】
図１２は、表示機器１３が裸眼３Ｄディスプレイの場合における穿刺術の支援について説明するための図である。図１２に示すように、ユーザは、タブレット型超音波診断装置１を患者の乳房に固定し、乳房内の目標部位に穿刺針を刺入させる。タブレット型超音波診断装置１のシステム制御部５１の制御のもと、乳房の超音波撮像が行われ、画像処理部５９によりボリュームデータが繰り返し生成される。画像処理部５９は、ボリュームデータに基づいてコロナル断面画像を即時的に生成し、表示制御部６１はコロナル断面画像を表示機器１３に即時的に表示する。この際、表示制御部６１は、目標部位と穿刺針先端との位置関係に応じた穿刺針の進行の案内をするための案内情報を表示する。以下、案内情報の表示について説明する。
【００６８】
ユーザは、タッチパネル６３を介してボリュームデータ内の目標部位を指定する。また、画像処理部５９は、予め定められた閾値に従ってボリュームデータに２値化処理を施し、ボリュームデータから穿刺針領域ＲＮｄを抽出する。画像処理部５９は、穿刺針領域ＲＮｄの先端点Ｐと、穿刺針領域ＲＮｄと表示面の端部が交わる点Ｑとを抽出し、点Ｐと点Ｑとを結ぶ直線を作成する。この直線は、穿刺針予想軌跡と同義である。画像処理部５９は、穿刺針予想軌跡上にターゲットがあり、かつ穿刺針領域ＲＮｄの点Ｐが目標部位と点Ｑとの間にあるか否かを判定する。穿刺針予想軌跡上にターゲットがあり、かつ穿刺針領域ＲＮｄの点Ｐが目標部位と点Ｑとの間にある場合、穿刺針が目標部位に正しい経路で進んでいると推定できる。この場合、表示制御部６１に「進め」信号を供給する。「進め」信号が供給された場合、表示制御部６１は、このまま穿刺針を進める旨を表示機器１３に表示する。例えば、表示制御部６１は、表示機器１３の表示面の一部分に「進め」のメッセージを表示したり、緑色のマークを表示させたりする。
【００６９】
穿刺針予想軌跡上にターゲットがあり、かつ穿刺針領域ＲＮｄの点Ｐが目標部位と点Ｑとの間にある場合において、予め定められた距離以内に点Ｐがある場合、もうすぐ穿刺針先端が目標部位に到達するのでユーザに注意を促す必要がある。この場合、画像処理部５９は、表示制御部６１に「注意して進め」信号を供給する。「注意して進め」信号が供給された場合、表示制御部６１は、注意して穿刺針を進める旨を表示機器１３に表示する。例えば、表示制御部６１は、表示機器１３の表示面の一部分に「注意して進め」のメッセージを表示したり、黄色のマークを表示させたりする。
【００７０】
一方、穿刺針予想軌跡上にターゲットがあり、かつ点Ｐが目標部位と点Ｑとの間になく、目標部位と点Ｑとの間に点Ｐがある場合、穿刺針が目標部位を通過してしまっていると推定できる。この場合、画像処理部は、表示制御部６１に「戻れ」信号を供給する。「戻れ」信号が供給された場合、表示制御部６１は、穿刺針を戻す旨を表示機器１３に表示する。例えば、表示制御部６１は、表示機器１３の表示面の一部分に「戻れ」のメッセージを表示したり、赤色のマークを表示させたりする。
【００７１】
このように表示制御部６１は、目標部位と穿刺針先端との位置関係に応じた穿刺針の案内情報を表示することによって、ユーザの穿刺を精度良くサポートすることができる。なお、上記の穿刺術の支援の説明おいては表示機器１３が裸眼３Ｄディスプレイであるとしたが、通常のディスプレイでも良い。
【００７２】
（変形例１）
上記の説明においては、送信部５３、受信部５５、ビーム形成部５７、画像処理部５９、表示制御部６１、記憶部６５、及びシステム制御部５１がタブレット型超音波診断装置に実装されるものとした。しかしながら、第１実施形態はこれに限定されない。送信部５３、受信部５５、ビーム形成部５７、画像処理部５９、表示制御部６１、記憶部６５、及びシステム制御部５１のうちの少なくとも一部の機能が別体のコンピュータ装置（コンソール装置）に実装されていても良い。
【００７３】
図１３は、変形例に係るタブレット型超音波診断装置１００とコンソール装置５００との外観を示す図である。図１３に示すように、コンソール装置５００は、タブレット型超音波診断装置１の筐体１１にケーブル６００を介して接続されている。ケーブル６００を介してタブレット型超音波診断装置１とコンソール装置５００との間で情報や信号の送受信が行われる。コンソール装置５００は、画像処理部５９により生成された超音波画像を受けとり表示装置５５０に表示することが可能である。タブレット型超音波診断装置１には、送信部５３、受信部５５、ビーム形成部５７、画像処理部５９、表示制御部６１、記憶部６５、及びシステム制御部５１の全ての機能が実装されている必要はなく、これらの機能の少なくとも一部がコンソール装置５００に実装されていても良い。
【００７４】
［効果］
上記の説明の通り、第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置は、筐体１１、表示機器１３、タッチパネル６３、及びトランスデューサ・モジュール１５を有している。表示機器１３は、筐体１１に設けられている。タッチパネル６３は、表示機器１３の前面側に設けられている。トランスデューサ・モジュール１５は、表示機器１３の背面側に設けられ、２次元状に配列された複数の圧電素子を有している。
【００７５】
上記の構成により、タブレット型超音波診断装置１は、表示機器１３とトランスデューサ・モジュール１５とを一体とすることを実現している。すなわち、ユーザは、常に視線を手元に向けておくことができる。従って、第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置１は、従来型の超音波診断装置に比して、超音波検査時におけるユーザの視線の移動を減少させ、ユーザの意識を超音波検査に集中させることができる。これにより検査時間を短縮することができる。また、第１実施形態に係るタブレット型超音波診断装置１は、移動せずとも広範囲の３次元領域を撮像することができる。従ってユーザは、送受信条件が同じであれば、タブレット型超音波診断装置１を患者の検査部位に押し当てるだけで再現性の高いボリュームデータを発生することができる。
【００７６】
かくして第１実施形態によれば、超音波検査の検査時間の短縮が実現する。
【００７７】
［第２実施形態］
日本国において食生活の欧米化や美容整形の大衆化に伴い、大きな乳房（厚みのある乳房）を撮像する場合が増加している。しかしながら、従来例に係る超音波診断装置では、焦点の深さに応じて送受信の周波数が異なるため、撮像対象の深さに適した超音波プローブが選択されている。このため、深部から浅部まで撮像する場合、深さに応じて超音波プローブを交換する必要がある。第２実施形態に係るタブレット型超音波診断装置は、深部から浅部までの広範囲に亘り単一の装置で且つ適した周波数帯域で撮像を実行可能な構造を有する。以下、第２実施形態に係るタブレット型超音波診断装置を説明する。なお以下の説明において、上記の第１実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【００７８】
第２実施形態に係るトランスデューサ・モジュール１５は、複数の周波数帯域にそれぞれ対応する複数の圧電素子１５１を有する。各圧電素子１５１は、当該圧電素子１５１に割り当てられた周波数帯域に応じた構造を有している。例えば、周波数帯域は、圧電素子１５１の厚みや素材等により決定づけられる。周波数帯域は、超音波の送受信に関する周波数帯域を示す。
【００７９】
図１４は、第２実施形態に係るトランスデューサ・モジュール１５−１における圧電素子１５１の配列例を示す図である。図１４に示すように、トランスデューサ・モジュール１５−１は、２次元状に配列された、高周波数帯域のための圧電素子（以下、高周波数帯素子と呼ぶ）１５１−１と低周波数帯域のための圧電素子（以下、低周波数帯素子と呼ぶ）１５１−２とを有する。高周波数帯素子１５１−１と低周波数帯素子１５１−２とは、図１４に示すように、送信超音波の音場の均一等のため、互い違いに配列されると良い。複数の高周波数帯素子１５１−１と複数の低周波数帯素子１５１−２との各々は、例えば、四角柱形状を有し、格子状に配列されている。超音波は、周波数が高いほど短距離で強度が減衰する。そのため、高周波数帯素子１５１−１は浅部の撮像に用いられ、低周波数帯素子１５１−２は深部の撮像に用いられる。高周波数帯域と低周波数帯域との各々の周波数範囲は、用途に応じて任意に設計されれば良い。
【００８０】
周波数帯域の種類は高周波数帯域と低周波数帯域との２種類に限定されない。例えば、高周波数帯域と低周波数帯域とに加え、中間周波数帯域が設けられても良い。中間周波数帯域は、高周波数帯域と低周波数帯域との間の周波数範囲である。また、圧電素子１５１の形状は四角柱形状に限定されず、任意の形状であっても良い。高周波数帯域と低周波数帯域と中間周波数帯域との各々の周波数範囲は、用途に応じて任意に設計されれば良い。
【００８１】
図１５は、第２実施形態に係るトランスデューサ・モジュール１５−２における圧電素子１５１の他の配列例を示す図である。図１５に示すように、トランスデューサ・モジュール１５−２は、２次元状に配列された、高周波数帯素子１５１’−１、低周波数帯素子１５１’−２、及び中間周波数帯域のための圧電素子（以下、中間周波数帯素子と呼ぶ）１５１’−３を有する。高周波数帯素子１５１’−１、低周波数帯素子１５１’−２、及び中間周波数帯素子１５１’−３は、図１５に示すように、送信超音波の音場の均一等のため、互い違いに配列されると良い。複数の高周波数帯素子１５１’−１と複数の低周波数帯素子１５１’−２と複数の中間周波数帯素子１５１’−３との各々は、例えば、六角柱形状を有し、ハニカム状に配列されている。ハニカム状に配列することにより、格子状に配列する場合に比して、高周波数帯素子１５１’−１、低周波数帯素子１５１’−２、及び中間周波数帯素子１５１’−３をより空間的に均一且つ稠密に配列することができる。
【００８２】
次に、第２実施形態に係るタブレット型超音波診断装置の製造方法について、図５を参照しながら説明する。上記の通り、周波数帯域に応じて圧電素子１５１の構造が異なる。従って、第２実施形態においては複数の周波数帯域にそれぞれ対応する複数の圧電素子１５１を周波数帯域の種類に応じた製造工程で製造する。以下、具体的に製造方法を説明する。なお、上記の実施形態と同一の内容については説明を省略し、差異のみを説明するものとする。
【００８３】
具体的には、ステップＳＡ１において、各周波数帯域に応じた信号電極１５５を基板２３上に形成する。例えば、周波数帯域が２種類の場合、高周波数帯素子１５１−１に対応する信号電極１５５と低周波数帯素子１５１−２に対応する信号電極１５５とが電極パターン作成技術等により形成される。周波数帯域が３種類の場合、高周波数帯素子１５１’−１に対応する信号電極１５５、低周波数帯素子１５１’−２に対応する信号電極１５５、及び中間周波数帯素子１５１’−３に対応する信号電極１５５が形成される。信号電極１５５は、圧電素子１５１の形状や配列パターンに応じたパターンで形成される。例えば、図１４に示すように四角柱形状を有する圧電素子１５１を格子状に配列する場合、各信号電極は四角形状に形成され格子状に配列される。また、図１５に示すように六角柱形状を有する圧電素子１５１をハニカム状に配列する場合、各信号電極は六角形状に形成されハニカム状に配列される。
【００８４】
ステップＳＡ２において、インクジェット式の３Ｄプリンタ等の技術により、信号電極１５５上に当該信号電極１５５の周波数帯域に対応する圧電体１５３を形成する。例えば、高周波数帯に対応する信号電極１５５上に高周波数帯素子１５１のための圧電体１５３が形成され、低周波数帯に対応する信号電極１５５上に低周波数帯素子１５１のための圧電体１５３が形成され、中間周波数帯に対応する信号電極１５５上に中間周波数帯素子１５１のための圧電体１５３が形成される。例えば、周波数帯に応じた厚みや材料で圧電体１５３が形成される。
【００８５】
ステップＳＡ３において、各周波数帯域に対応する圧電体１５３に、当該周波数帯域に対応するアース電極１５７をスパッタ等により形成する。例えば、高周波数帯に対応する圧電体１５３上に高周波数帯に対応するアース電極１５７を形成し、低周波数帯に対応する圧電体１５３上に低周波数帯に対応するアース電極１５７を形成し、中間周波数帯に対応する圧電体１５３上に中間周波数帯に対応するアース電極１５７を形成する。
【００８６】
ステップＳＡ４において各周波数帯域に対応するアース電極１５７に、当該周波数帯域に対応する音響整合体２７が形成される。例えば、周波数帯域に応じた厚さや材料で各音響整合体２７が形成される。
【００８７】
ステップＳＡ５において各周波数帯域に対応する音響整合体２７に音響レンズ２９が設けられ、ステップＳＡ６において背面材２５がプリント基板２３に取り付けられる。これにより第２実施形態に係るトランスデューサ・モジュール１５が完成する。ステップＳＡ７においてトランスデューサ・モジュール１５が筐体１１の基台２１に固定され、プリント基板２３上の配線をメイン基板３３に電気的に接続する。これにより、第２実施形態に係るタブレット型超音波診断装置１が完成する。
【００８８】
次に、第２実施形態に係るタブレット型超音波診断装置１のシステム制御部５１の制御の下に行われる超音波検査の動作例を説明する。なお、以下の説明においてトランスデューサ・モジュール１５は、高周波数帯素子１５１’−１、低周波数帯素子１５１’−２、及び中間周波数帯素子１５１’−３を有する者とする。
【００８９】
超音波検査においてシステム制御部５１は、送受信条件をビーム形成部５７に送信する。第２実施形態に係る送受信条件としては、具体的には、送信焦点の位置が挙げられる。送信焦点の位置は、送信焦点の深さ値と方向により規定される。送信焦点の方向は、例えば、送信焦点軸に対する基準軸の角度に規定されるものとする。基準軸は、トランスデューサ・モジュール１５に含まれる複数の圧電素子１５１の配列面の中心点に直交する軸に規定される。送信焦点軸は、中心点と送信焦点とを結ぶ軸に規定される。なお、第２実施形態に係る撮像領域はコロナル断面であるとする。すなわち、コロナル断面を超音波ビームで走査するため送信焦点は、深さ値が一定の下、送信焦点のコロナル断面上での位置が順次変更される。なお、コロナル断面と送信焦点との深さ値は略同一である。
【００９０】
送受信条件が供給されるとビーム形成部５７は、送受信条件に従い駆動対象の圧電素子１５１を決定する。具体的には、ビーム形成部５７は、送信焦点の深さ値と方向とに応じて、駆動信号の供給先の圧電素子１５１を決定する。
【００９１】
図１６と図１７とは、第２実施形態に係る超音波送信を説明するための図である。図１６は、深部撮像に係る超音波送信を模式的に説明するための図であり、図１７は、浅部撮像に係る超音波送信を模式的に説明するための図である。図１６と図１７との（ａ）は、トランスデューサ・モジュール１５の配列面を示し、図１６と図１７との（ｂ）は、被検者の体内における超音波送信ビームを模式的に示す。
【００９２】
ビーム形成部５７は、送信焦点の深さ値に応じて圧電素子１５１の周波数帯域を決定する。例えば、周波数帯域が高周波数帯域と低周波数帯域との２種類の場合、送信焦点の深さが２種類の深さ範囲に区分され、深い方の深さ範囲が低周波数帯域に割り当てられ、浅い方の深さ範囲が高周波数帯域に割り当てられる。同様に、周波数帯域が高周波数帯域と低周波数帯域と中間周波数帯域との３種類の場合、送信焦点の深さが３種類の深さ範囲に区分され、深い方の深さ範囲が低周波数帯域に割り当てられ、浅い方の深さ範囲が高周波数帯域に割り当てられ、中間の深さ範囲が中間周波数帯域に割り当てられる。このため、送信焦点の深さ値が高周波数帯域に割り当てられている場合、駆動信号の供給先を高周波数帯素子１５１’−１に決定し、送信焦点の深さ値が低周波数帯域に割り当てられている場合、駆動信号の供給先を低周波数帯素子１５１’−２に決定し、送信焦点の深さ値が中間周波数帯域に割り当てられている場合、駆動信号の供給先を中間周波数帯素子１５１’−３に決定する。
【００９３】
また、ビーム形成部５７は、送信焦点の方向に応じて送信開口の範囲（圧電素子１５１のアドレス）を決定する。例えば、ビーム形成部５７は、送信焦点を通りトランスデューサ・モジュール１５に直交する点（圧電素子１５１）を送信開口の中心に設定し、設定された中心を含む既定の大きさの領域が送信開口に設定される。当該大きさは、駆動対象の圧電素子１５１の周波数帯域の種類に応じて決定される。深部撮像（低周波数帯域）の場合、浅部撮像（高周波数帯域）の場合に比して、深い位置に超音波送信ビームを集束させるため、比較的広い送信開口が必要である。そのため、深部撮像の場合、浅部撮像の場合に比して、送信開口が広く設定される。周波数帯域に応じた送信開口の大きさは、予め設定されていても良いし送信焦点の深さ値や方向に応じて動的に設定されても良い。
【００９４】
ビーム形成部５７は、送信焦点の深さ値に応じた周波数帯域と送信開口の範囲とに基づいて駆動対象の圧電素子１５１を決定する。具体的には、ビーム形成部５７は、送信開口の範囲に含まれる圧電素子１５１のうちの、送信焦点の深さ値に応じた周波数帯域に関する圧電素子１５１が駆動対象の圧電素子１５１に決定される。例えば、図１６の場合、複数の圧電素子１５１のうちの、送信開口に含まれる低周波数帯素子１５１’−２が駆動対象に決定される。図１７の場合、複数の圧電素子１５１のうちの、送信開口に含まれる高周波数帯素子１５１’−１が駆動対象に決定される。
【００９５】
駆動対象の圧電素子１５１が決定されるとビーム形成部５７は、送信焦点に超音波ビームを送信するための送信パラメータを決定する。送信パラメータとしては、例えば、駆動対象の圧電素子１５１から送信焦点に向かう超音波送信ビームを形成するための遅延時間が挙げられる。ビーム形成部５７は、決定された送信パラメータと駆動対象の圧電素子１５１の識別子とを送信部５３に供給する。
【００９６】
送信部５３は、複数の圧電素子１５１のうちの、送信焦点の位置に応じた周波数帯域を有する圧電素子１５１に限定して駆動信号を供給する。これにより、送信焦点に応じた周波数帯域を有する圧電素子１５１から、当該送信焦点に集束する超音波送信ビームが送信される。
【００９７】
被検体からの反射波は、周波数帯域の区別無く複数の周波数帯域に関する複数の圧電素子１５１により受波される。複数の圧電素子１５１は、受波された反射波をエコー信号に変換し、エコー信号を受信部５５に供給する。受信部５５は、供給されたエコー信号をエコーデータに変換し、ビーム形成部５７に供給する。
【００９８】
ビーム形成部５７は、予め決定された受信パラメータに従ってエコーデータを処理することにより超音波受信ビームに対応する受信ビームデータを生成し、生成された受信ビームデータを画像処理部５９に供給する。画像処理部５９は、供給された受信ビームデータに基づいて、送信焦点の深さ値に応じたコロナル断面に関する断面画像（コロナル断面画像）を発生する。発生されたコロナル断面画像は、表示制御部６１により表示機器１３に即時的に表示される。走査対象のコロナル断面は、当該コロナル断面の深さ値に適した周波数帯域に対応する圧電素子からの超音波送信ビームにより走査されるため、コロナル断面画像は高分解能を有している。そのため表示制御部６１は、高分解能のコロナル断面画像を表示することが可能となる。
【００９９】
以上で第２実施形態に係る超音波検査の動作例の説明を終了する。
【０１００】
なお、上記の動作例においてタブレット型超音波診断装置は、単一のコロナル断面を走査するものとした。しかしながら、タブレット型超音波診断装置は、複数のコロナル断面を交互に走査しても良い。例えば、トランスデューサ・モジュール１５が高周波数帯素子と低周波数帯素子との２種類の圧電素子を有する場合、送信部５３は、高周波数帯に適した深さ値に対応するコロナル断面を走査するため高周波数帯素子から超音波送信ビームを送信させ、低周波数帯に適した深さ値に対応するコロナル断面を走査するため低周波数帯素子から超音波送信ビームを送信させる。この場合、表示制御部６１は、高周波数帯に適した深さ値に対応するコロナル断面に関するコロナル断面画像と低周波数帯に適した深さ値に対応するコロナル断面に関するコロナル断面画像とを並べて即時的に表示する。また、トランスデューサ・モジュール１５が高周波数帯素子と低周波数帯素子と中間周波数帯素子との３種類の圧電素子を有する場合、送信部５３は、高周波数帯に適した深さ値に対応するコロナル断面を走査するため高周波数帯素子から超音波送信ビームを送信させ、低周波数帯に適した深さ値に対応するコロナル断面を走査するため低周波数帯素子から超音波送信ビームを送信させ、中間周波数帯に適した深さ値に対応するコロナル断面を走査するため中間周波数帯素子から超音波送信ビームを送信させる。この場合、表示制御部６１は、高周波数帯に適した深さ値に対応するコロナル断面に関するコロナル断面画像と低周波数帯に適した深さ値に対応するコロナル断面に関するコロナル断面画像と中間周波数帯に適した深さ値に対応するコロナル断面に関するコロナル断面画像とを並べて即時的に表示する。
【０１０１】
また、上記の動作例においてタブレット型超音波診断装置は、コロナル断面を走査するものとした。しかしながら、タブレット型超音波診断装置は、３次元の撮像領域を走査しても良い。この場合、撮像領域は、深さ値に応じて複数の周波数帯域に区分される。送信部５３は、区分された複数の周波数帯域にそれぞれ対応する複数の３次元領域を順番に走査するため、当該複数の周波数帯域にそれぞれ対応する複数の圧電素子１５１に順番に超音波送信ビームを送信させる。例えば、トランスデューサ・モジュール１５が高周波数帯素子と低周波数帯素子との２種類の圧電素子を有する場合、送信部５３は、高周波数帯に適した深さ値に対応する３次元領域を走査するため高周波数帯素子から超音波送信ビームを送信させ、低周波数帯に適した深さ値に対応する３次元領域を走査するため低周波数帯素子から超音波ビームを送信させる。また、例えば、トランスデューサ・モジュール１５が高周波数帯素子と低周波数帯素子と中間周波数帯素子との３種類の圧電素子を有する場合、送信部５３は、高周波数帯に適した深さ値に対応する３次元領域を走査するため高周波数帯素子から超音波ビームを送信させ、低周波数帯に適した深さ値に対応する３次元領域を走査するため低周波数帯素子から超音波送信ビームを送信させ、中間周波数帯に適した深さ値に対応する３次元領域を走査するため中間周波数帯素子から超音波送信ビームを送信させる。これにより送信部５３は、超音波送信ビームの送信対象の圧電素子を、送信焦点の深さ値に適切な周波数帯域に対応する圧電素子に送信焦点の深さ値毎に切り替えながら３次元撮像領域を走査することができる。従って、単一の周波数帯に対応する圧電素子のみ３次元領域の全域で撮像する場合に比して、３次元領域の全体を高分解能で撮像することができる。
【０１０２】
超音波ビームの反射波は、周波数帯域に関係なく全ての圧電素子１５１により受波される。受信部５５は、圧電素子１５１からのエコー信号をエコーデータに変換し、ビーム形成部５７は、エコーデータに基づいて受信ビームデータを発生し、画像処理部５９は、発生された受信ビームデータに基づいて全体の撮像領域に関するボリュームデータを発生する。画像処理部５９は、発生されたボリュームデータに基づいて所定の断面画像を発生し、発生された断面画像は表示制御部６１により表示される。このように第２実施形態によれば複数の深さ値に超音波送信ビームを集束させることができるので、単一の周波数帯域に対応する圧電素子を装備する従来例に係る超音波診断装置に比して、高画質のボリュームデータを発生することができる。
【０１０３】
［効果］
上記の説明の通り、第２実施形態に係るトランスデューサ・モジュール１５は、複数の周波数帯域に対応する複数の圧電素子１５１を有する。第２実施形態に係るタブレット型超音波診断装置１は、撮像対象の深さ値に応じた適切な周波数帯域に対応する圧電素子から選択的に超音波送信ビームを送信することにより撮像領域を超音波で走査することができる。従って、第２実施形態に係るタブレット型超音波診断装置は、従来例に係る超音波プローブのように撮像対象の深さ値に応じて超音波プローブを交換することなく、深部から浅部までの広範囲に亘り単一の装置で且つ適した周波数帯域で撮像を実行することができる。
【０１０４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１０５】
１…タブレット型超音波診断装置、１１…筐体、１３…表示機器、１５…トランスデューサ・モジュール、２１…基台、２３…プリント基板、２５…背面材、２７…音響整合体、２９…音響レンズ、３１…バッテリー、３３…メイン基板、３５…ＩＣ、５１…システム制御部、５３…送信部、５５…受信部、５７…ビーム形成部、５９…画像処理部、６１…表示制御部、６３…タッチパネル、６５…記憶部、１１１…ハンドル、１５１…圧電素子、１５３…圧電体、１５５…信号電極、１５７…アース電極
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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