(57)【要約】【課題】回転型超音波プローブの回転に応じて適正な超音波測定を行うことができる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】超音波測定装置１００は、所定の回転軸の周りに回転可能な回転部材３３０と、回転部材３３０の長手方向をスキャン方向として回転部材３３０の外周面に配置された複数の超音波トランスデューサーデバイス３１０と、回転部材３３０の回転軸周りでの回転を検出する検出部３４０とを有する回転型超音波プローブ３００と、超音波の送信処理を行う送信部１１０と、超音波エコーの受信処理を行う受信部１２０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１３０と、を含む。処理部１３０は、検出部３４０における回転部材３３０の回転の検出結果に基づいて、送信部１１０を制御する。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の回転軸の周りに回転可能な回転部材と、前記回転部材の長手方向をスキャン方向として前記回転部材の外周面に配置された複数の超音波トランスデューサーデバイスと、前記回転部材の前記回転軸周りでの回転を検出する検出部とを有する回転型超音波プローブと、
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、
前記処理部は、前記検出部における前記回転部材の回転の検出結果に基づいて、前記送信部を制御することを特徴とする超音波測定装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記処理部は、
前記回転部材の回転の前記検出結果に基づいて、前記送信部の超音波のパルス繰り返し周波数を制御する処理を行うことを特徴とする超音波測定装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記処理部は、
前記回転部材の回転速度の検出結果に基づいて、
前記回転速度が速くなるほど、前記パルス繰り返し周波数を高くする処理を行うことを特徴とする超音波測定装置。
【請求項４】
請求項３において、
１フレーム当たりの送信回数をＮ、前記回転部材の回転の角速度をω、前記回転軸から前記回転部材の前記外周面までの長さをＲ、前記複数の超音波トランスデューサーデバイスの各々のスライス方向の長さをＷ、前記パルス繰り返し周波数をＰＲＦとした場合に、
前記処理部は、
ＰＲＦ＞Ｎ×ω×Ｒ／Ｗ
となるように前記パルス繰り返し周波数を制御する処理を行うことを特徴とする超音波測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記処理部は、
前記回転部材の回転の前記検出結果に基づいて、前記送信部の１フレーム当たりの送信回数を制御する処理を行うことを特徴とする超音波測定装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記処理部は、
前記回転部材の回転速度の検出結果に基づいて、
前記回転速度が速くなるほど、前記１フレーム当たりの送信回数を減少させる処理を行う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１フレーム当たりの送信回数をＮ、前記回転部材の回転の角速度をω、前記回転軸から前記回転部材の前記外周面までの長さをＲ、前記複数の超音波トランスデューサーデバイスの各々のスライス方向の長さをＷ、前記送信部のパルス繰り返し周波数をＰＲＦとした場合に、
前記処理部は、
Ｎ＜ＰＲＦ×Ｗ／（ω×Ｒ）
となるように前記１フレーム当たりの送信回数を制御する処理を行うことを特徴とする超音波測定装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記処理部は、
前記回転部材の回転方向が第１の回転方向である場合に取得された第１のスキャンフレーム画像の画像データと、前記回転部材の回転方向が前記第１の回転方向の反対の方向である第２の回転方向である場合に取得された第２のスキャンフレーム画像の画像データとに基づいて、１スキャンフレーム画像の画像データを生成する処理を行うことを特徴とする超音波測定装置。
【請求項９】
請求項１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】特開昭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、回転速度が速くなると、送信時の素子の位置と受信時の素子の位置が変わってしまい、その結果として画像データが欠落し、画像の劣化が発生するなどの問題がある。
【０００６】
本発明の幾つかの態様によれば、回転型超音波プローブの回転に応じて適正な超音波測定を行うことができる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、所定の回転軸の周りに回転可能な回転部材と、前記回転部材の長手方向をスキャン方向として前記回転部材の外周面に配置された複数の超音波トランスデューサーデバイスと、前記回転部材の前記回転軸周りでの回転を検出する検出部とを有する回転型超音波プローブと、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、前記処理部は、前記検出部における前記回転部材の回転の検出結果に基づいて、前記送信部を制御する超音波測定装置に関係する。
【０００８】
本発明の一態様によれば、回転部材の外周面に配置された複数の超音波トランスデューサーデバイスを所定の回転軸の周りに回転させながら超音波の送受信を行うことができるから、簡素な構成の超音波トランスデューサーデバイスを用いて広い測定範囲において超音波測定を行うことができる。さらに検出部が回転部材の回転を検出し、処理部が検出結果に基づいて送信部を制御することができるから、回転部材の回転に応じた適正な超音波測定を行うことなどが可能になる。
【０００９】
また本発明の一態様では、前記処理部は、前記回転部材の回転の前記検出結果に基づいて、前記送信部の超音波のパルス繰り返し周波数を制御する処理を行ってもよい。
【００１０】
このようにすれば、処理部が回転部材の回転速度に応じて送信部の超音波のパルス繰り返し周波数を適正に制御することができる。
【００１１】
また本発明の一態様では、前記処理部は、前記回転部材の回転速度の検出結果に基づいて、前記回転速度が速くなるほど、前記パルス繰り返し周波数を高くする処理を行ってもよい。
【００１２】
このようにすれば、回転部材の回転速度が速い場合に、パルス繰り返し周波数を高くすることで画像データの欠落などを防止することができる。
【００１３】
また本発明の一態様では、１フレーム当たりの送信回数をＮ、前記回転部材の回転の角速度をω、前記回転軸から前記回転部材の前記外周面までの長さをＲ、前記複数の超音波トランスデューサーデバイスの各々のスライス方向の長さをＷ、前記パルス繰り返し周波数をＰＲＦとした場合に、前記処理部は、ＰＲＦ＞Ｎ×ω×Ｒ／Ｗとなるように前記パルス繰り返し周波数を制御する処理を行ってもよい。
【００１４】
このようにすれば、回転部材の回転の角速度が変化する場合に、パルス繰り返し周波数を角速度に応じて適正に制御することができる。
【００１５】
また本発明の一態様では、前記処理部は、前記回転部材の回転の前記検出結果に基づいて、前記送信部の１フレーム当たりの送信回数を制御する処理を行ってもよい。
【００１６】
このようにすれば、処理部が回転部材の回転速度に応じて送信部の１フレーム当たりの送信回数を適正に制御することができる。
【００１７】
また本発明の一態様では、前記処理部は、前記回転部材の回転速度の検出結果に基づいて、前記回転速度が速くなるほど、前記１フレーム当たりの送信回数を減少させる処理を行ってもよい。
【００１８】
このようにすれば、回転部材の回転速度が速い場合に、１フレーム当たりの送信回数を減少させることで画像データの欠落などを防止することができる。
【００１９】
また本発明の一態様では、前記１フレーム当たりの送信回数をＮ、前記回転部材の角速度をω、前記回転軸から前記回転部材の前記外周面までの長さをＲ、前記複数の超音波トランスデューサーデバイスの各々のスライス方向の長さをＷ、前記送信部のパルス繰り返し周波数をＰＲＦとした場合に、前記処理部は、Ｎ＜ＰＲＦ×Ｗ／（ω×Ｒ）となるように前記１フレーム当たりの送信回数を制御する処理を行ってもよい。
【００２０】
このようにすれば、回転部材の回転の角速度が変化する場合に、１フレーム当たりの送信回数を角速度に応じて適正に制御することができる。
【００２１】
また本発明の一態様では、前記処理部は、前記回転部材の回転方向が第１の回転方向である場合に取得された第１のスキャンフレーム画像の画像データと、前記回転部材の回転方向が前記第１の回転方向の反対の方向である第２の回転方向である場合に取得された第２のスキャンフレーム画像の画像データとに基づいて、１スキャンフレーム画像の画像データを生成する処理を行ってもよい。
【００２２】
このようにすれば、測定対象範囲において回転型超音波プローブを往復させて測定することにより、広い範囲で精度の高い超音波画像を得ることができる。
【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】回転型超音波プローブの基本的な構成例。
【図４】回転型超音波プローブの詳細な構成例。
【図５】回転部材側接触端子及び軸部側接触端子の詳細な構成例。
【図６】回転部材側接触端子の詳細な構成例。
【図７】回転型超音波プローブの詳細な構成例の内部。
【図８】回転型超音波プローブの詳細な構成例の内部の一部。
【図９】回転型超音波プローブの検出部及び連結部の詳細な構成例。
【図１０】図１０（Ａ）は、検出部が有するスリット板の構成例。図１０（Ｂ）は、検出部が出力する検出信号の例。
【図１１】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１２】図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）は、画像データの欠落を説明する図。
【図１３】図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）は、回転型超音波プローブの回転速度と超音波トランスデューサーデバイスの位置変化の関係を説明する図。
【図１４】図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）は、パルス繰り返し周波数の制御を説明する図。
【図１５】図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）は、１フレーム当たりの送信回数の制御を説明する図。
【図１６】図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）は、１フレーム当たりの送信回数の制御の一例。
【図１７】図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）は、超音波測定装置の第１の構成例による超音波測定処理のフローチャートの例。
【図１８】図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）、図１８（Ｃ）は、回転方向が異なる２つの画像データに基づいて１スキャンフレーム画像を生成する処理を説明する図。
【図１９】超音波測定装置の第２の構成例による超音波測定処理のフローチャートの一例。
【図２０】超音波測定装置によるＣモード画像の生成を説明する図。
【図２１】図２１（Ａ）、図２１（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、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。超音波トランスデューサー素子１０は、振動膜５０と、圧電素子部２０とを有する。圧電素子部２０は、下部電極２１、圧電体膜３０、上部電極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】
下部電極２１（第１電極層）は、振動膜５０の上層に例えば金属薄膜で形成される。この下部電極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、下部電極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】
上部電極２２（第２電極層）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。この上部電極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５０（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５０は、下部電極２１、圧電体膜３０及び上部電極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５０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２１は、第１電極層により形成され、上部電極２２は、第２電極層により形成される。具体的には、第１電極層のうちの圧電体膜３０に覆われた部分が下部電極２１を形成し、第２電極層のうちの圧電体膜３０を覆う部分が上部電極２２を形成する。即ち、圧電体膜３０は、下部電極２１と上部電極２２に挟まれて設けられる。
【００３４】
圧電体膜３０は、下部電極２１と上部電極２２との間、即ち第１電極層と第２電極層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２０と振動膜５０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２０が面内で伸び縮みすると貼り合わせた振動膜５０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５０が膜厚方向に対して振動し、この振動膜５０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５０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２１と上部電極２２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．超音波トランスデューサーデバイス
図２に、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１１）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１１）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の送信期間では送信部１１０が送信信号端子Ｔ１にのみ送信信号を出力し、第１の送信期間の後の第２の送信期間では送信部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１１）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。例えば、１スキャンフレーム画像とは、スキャン方向を横方向とし、深さ方向を縦方向として、超音波エコーの信号強度に対応する輝度を２次元的に表示する画像（Ｂモード画像）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る。フレキシブル基板側送信用端子群３９２ａの各端子は、フレキシブル基板３９０ａに設けられた対応する配線を介して複数の回転部材側送信用接触端子３９４ａの対応する端子に接続される。後述するように、複数の回転部材側送信用接触端子３９４ａの各端子は、複数の軸部側送信用接触端子３９６ａ（図５）の対応する端子と接触することで、送信部１１０と電気的に接続される。
【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る。フレキシブル基板側受信用端子群３９２ｂの各端子は、フレキシブル基板３９０ｂに設けられた対応する配線を介して複数の回転部材側受信用接触端子３９４ｂの対応する端子に接続される。後述するように、複数の回転部材側受信用接触端子３９４ｂの各端子は、複数の軸部側受信用接触端子３９６ｂ（図５）の対応する端子と接触することで、受信部１２０と電気的に接続される。
【００４６】
３．回転型超音波プローブ
図３に、本実施形態の回転型超音波プローブ３００の基本的な構成例を示す。回転型超音波プローブ３００は、複数の超音波トランスデューサーデバイス３１０、軸部３２０、回転部材３３０、検出部３４０、連結部３６０及び把持部３０２を含む。なお、本実施形態の回転型超音波プローブ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】
複数の超音波トランスデューサーデバイス３１０は、回転部材３３０の長手方向（図３のＸ方向）をスキャン方向として回転部材３３０の外周面に配置される。複数の超音波トランスデューサーデバイス３１０の各々の超音波出射面が回転部材３３０の外周面に向くように、そしてスキャン方向が所定の回転軸ＡＸの方向に沿うよう配置される。また、複数の超音波トランスデューサーデバイス３１０は、回転部材３３０の外周面において例えば等間隔になるように配置される。
【００４８】
そして回転部材３３０が所定の回転軸ＡＸの周りに回転することで、複数の超音波トランスデューサーデバイス３１０が順次１個ごとに被検体と接触し、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、回転部材３３０が軸部３２０の周りに回転することで複数の超音波トランスデューサーデバイス３１０が回転軸ＡＸの周りに回転し、回転軸ＡＸに対してＺ方向側に位置する超音波トランスデューサーデバイス３１０が被検体と接触し、超音波の送信及び超音波エコーの受信を行う。
【００４９】
このようにすることで、１次元配列又は少ない素子数で構成される超音波トランスデューサーデバイスを用いて、広い測定範囲において容易に超音波測定を行うことができる。
【００５０】
軸部３２０は、例えば円筒状の部材であって、その内周部には検出部３４０が設けられる。軸部３２０と回転部材３３０とは、連結部３６０によって回転可能に連結される。
【００５１】
回転部材３３０は、軸部３２０の少なくとも一部を被うように設けられ、所定の回転軸ＡＸの周りに回転可能である。所定の回転軸ＡＸは、例えば軸部３２０の中心軸である。回転部材３３０が回転軸ＡＸの周りに回転することにより、複数の超音波トランスデューサーデバイス３１０が回転軸ＡＸの周りに回転することができる。
【００５２】
検出部３４０は、例えばロータリーエンコーダーであって、回転部材３３０の回転軸ＡＸ周りでの回転を検出する。後述する処理部１３０（図１１）は、検出部３４０における回転部材３３０の回転の検出結果に基づいて、送信部１１０を制御する。なお、検出部３４０の構成例については、後述する。
【００５３】
連結部３６０は、例えばベアリング部を有し、軸部３２０と回転部材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。
【００５４】
把持部３０２は、軸部３２０の外周部に設けられ、回転部材３３０が回転自在になるように軸部３２０を支持する。回転部材３３０の外周面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に回転軸方向に垂直な移動方向（例えばＹ方向）の力が加わることにより、回転部材３３０が回転する。即ち、ユーザーが把持部３０２を持って、回転部材３３０の外周面の一部を被検体に密着させた状態で回転部材３３０を回転させることで、複数の超音波トランスデューサーデバイス３１０を回転軸ＡＸの周りに回転させながら、回転型超音波プローブ３００をスライス方向（Ｙ方向）に移動させることができる。
【００５５】
回転型超音波プローブ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。
【００５６】
このように本実施形態の回転型超音波プローブ３００によれば、複数の超音波トランスデューサーデバイス３１０を回転軸ＡＸの周りに回転させながら、回転型超音波プローブ３００をスライス方向に移動させて超音波測定を行うことができる。こうすることで、簡素な構成の超音波トランスデューサーデバイスを用いて、広い範囲における複数のＢモード画像を容易に取得することができる。
【００５７】
図４に、本実施形態の回転型超音波プローブ３００の詳細な構成例を示す。図４は、回転型超音波プローブ３００をＹ方向側から見た図（正面図）である。図４に示す回転型超音波プローブ３００は、超音波トランスデューサーデバイス３１０、軸部３２０、回転部材３３０、検出部３４０、連結部３６０、音響部材３０４、補強部材３７０、回路基板３８０ａ、３８０ｂ、フレキシブル基板３９０ａ、３９０ｂを含む。なお、本実施形態の回転型超音波プローブ３００は図４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。
【００５８】
超音波トランスデューサーデバイス３１０、軸部３２０、回転部材３３０、検出部３４０、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。
【００５９】
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。
【００６０】
回路基板３８０ａ、３８０ｂは、軸部３２０の内周部に設けられる。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回転型超音波プローブ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。
【００６１】
回路基板３８０ａ、３８０ｂは、軸部３２０の内周部に設けられた複数の軸部側送信用接触端子３９６ａ及び複数の軸部側受信用接触端子３９６ｂにそれぞれ接続される。
【００６２】
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と複数の回転部材側接触端子３９４ａ、３９４ｂ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）と複数の回転部材側送信用接触端子３９４ａとを接続し、フレキシブル基板３９０ｂは受信用端子群３１４（図２）と複数の回転部材側受信用接触端子３９４ｂとを接続する。
【００６３】
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、回転部材３３０の外周面から露出される。
【００６４】
図５に、回転部材側接触端子３９４ａ、３９４ｂ及び軸部側接触端子３９６ａ、３９６ｂの詳細な構成例を示す。
【００６５】
複数の回転部材側接触端子３９４ａ、３９４ｂは、補強部材３７０の超音波トランスデューサーデバイス３１０が設けられる面の反対側の面に設けられる。複数の回転部材側送信用接触端子３９４ａは、フレキシブル基板３９０ａを介して超音波トランスデューサーデバイス３１０と接続される。複数の回転部材側受信用接触端子３９４ｂは、フレキシブル基板３９０ｂを介して超音波トランスデューサーデバイス３１０と接続される。
【００６６】
複数の軸部側接触端子３９６ａ、３９６ｂは、軸部３２０の内周部に設けられ、各端子の少なくとも一部は軸部３２０の外周面から露出する。複数の軸部側送信用接触端子３９６ａは、回路基板３８０ａと電気的に接続され、複数の軸部側受信用接触端子３９６ｂは、回路基板３８０ｂと電気的に接続される。
【００６７】
回転部材３３０が回転軸ＡＸの周りに回転する場合に、複数の超音波トランスデューサーデバイス３１０のうちのいずれか１つに対応する回転部材側接触端子３９４ａ、３９４ｂが軸部側接触端子３９６ａ、３９６ｂと接触する。こうすることで、回転軸ＡＸに対して被検体方向（Ｚ方向）側にある超音波トランスデューサーデバイス３１０が送信部１１０及び受信部１２０と電気的に接続され、超音波の送受信を行うことができる。
【００６８】
図６に、複数の回転部材側接触端子３９４ａ、３９４ｂの詳細な構成例を示す。複数の回転部材側送信用接触端子３９４ａは、フレキシブル基板３９０ａを介して超音波トランスデューサーデバイス３１０と接続される。複数の回転部材側受信用接触端子３９４ｂは、フレキシブル基板３９０ｂを介して超音波トランスデューサーデバイス３１０と接続される。
【００６９】
図７に、本実施形態の回転型超音波プローブ３００の詳細な構成例の内部を示す。図７は、回転型超音波プローブ３００の内部を−Ｘ方向側から見た図（側面図）である。
【００７０】
図７に示すように、回転部材３３０には、例えば８個の超音波トランスデューサーデバイス３１０が設けられる。そして回転部材３３０が回転軸ＡＸの周りに回転する場合に、回転軸ＡＸに対して被検体方向（Ｚ方向）側にある超音波トランスデューサーデバイス３１０が送信部１１０及び受信部１２０と電気的に接続され、超音波の送受信を行うことができる。
【００７１】
図８に、回転型超音波プローブ３００の詳細な構成例の内部の一部を示す。図８は、図７のＡ１に示す部分を拡大した図である。
【００７２】
図８に示すように、超音波トランスデューサーデバイス３１０が回転軸ＡＸに対して被検体方向（Ｚ方向）側に位置する場合に、回転部材側接触端子３９４ａ、３９４ｂと軸部側接触端子３９６ａ、３９６ｂとがそれぞれ接触する。
【００７３】
図９に、本実施形態の回転型超音波プローブ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。
【００７４】
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。
【００７５】
ベアリング部３６２は、内輪が軸部３２０に固定され、外輪が回転部材３３０と共に回転する。回転部材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、即ち回転軸ＡＸの周りに回転することができる。
【００７６】
図１０（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。
【００７７】
図１０（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。
【００７８】
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の回転速度情報を取得し、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。回転部材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は回転部材３３０の回転速度情報を取得し、さらに回転部材３３０の回転方向を識別することができる。
【００７９】
４．超音波測定装置
図１１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、回転型超音波プローブ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１１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。
【００８０】
回転型超音波プローブ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。
【００８１】
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が回転型超音波プローブ３００に対して送信信号（駆動信号）を出力し、回転型超音波プローブ３００が有する複数の超音波トランスデューサーデバイス３１０のうちのいずれか１つ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、回転型超音波プローブ３００が有する回路基板３８０ａに設けられてもよい。
【００８２】
受信部１２０は、超音波エコーの受信処理を行う。具体的には、回転型超音波プローブ３００が有する複数の超音波トランスデューサーデバイス３１０のうちのいずれか１つ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、回転型超音波プローブ３００が有する回路基板３８０ｂに設けられてもよい。
【００８３】
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。また処理部１３０は、検出部３４０における回転部材３３０の回転の検出結果に基づいて、送信部１１０を制御する。具体的には、処理部１３０は、回転部材３３０の回転の検出結果に基づいて、送信部１１０のパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ：Pulse Repeat Frequency）又は１フレーム当たりの送信回数を制御する処理を行う。より具体的には、処理部１３０は、回転部材３３０の回転速度の検出結果に基づいて、回転速度が速くなるほど、パルス繰り返し周波数を高くする処理を行う。或いは、処理部１３０は、回転部材３３０の回転速度の検出結果に基づいて、回転速度が速くなるほど、１フレーム当たりの送信回数を減少させる処理を行う。処理部１３０による送信部１１０の制御処理については、後で詳細に説明する。
【００８４】
パルス繰り返し周波数は、１フレームの画像を取得する期間における超音波パルスの送信の繰り返しの頻度を表す値である。即ち、１フレームの画像を取得する期間における超音波パルスの送信の繰り返しの周期の逆数である。なお、１送信期間には複数の超音波パルスが送信されてもよい。この場合には、パルス繰り返し周波数は、１フレームの画像を取得する期間における超音波パルスの送信期間の繰り返しの頻度を表す値であり、１フレームの画像を取得する期間における超音波パルスの送信期間の繰り返しの周期の逆数である。超音波パルスは、例えば正弦波パルス、又は矩形波パルス、又は三角波パルスなどである。また、超音波パルスは、１周期のパルスであってもよいし、或いは１/２周期のパルス、又は２/３周期のパルスなどであってもよい。
【００８５】
１フレームの画像とは、１回のスキャンによって取得される超音波画像であって、例えばスキャン方向を横方向とし、深さ方向を縦方向として、超音波エコーの信号強度に対応する輝度を２次元的に表示する画像（Ｂモード画像）である。
【００８６】
表示部４１０は、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等の表示装置であって、処理部１３０からの表示用画像データを表示する。
【００８７】
図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）は、比較例として、回転速度に応じた制御処理を行わない回転型超音波プローブにおける画像データの欠落を説明する図である。
【００８８】
図１２（Ａ）には、被検体に接触している１つの超音波トランスデューサーデバイス３１０から超音波が出射されたタイミングを示す。そして図１２（Ｂ）には、出射された超音波が対象物により反射されることによる超音波エコーが戻ってきたタイミングを示す。
【００８９】
超音波が出射されてから超音波エコーが戻ってくるまでの時間に、回転によって超音波トランスデューサーデバイス３１０の位置が移動する。回転型超音波プローブの移動速度又は回転速度が速い場合には、図１２（Ｂ）に示すように、超音波トランスデューサーデバイス３１０が被検体から離れてしまう場合が生じる。このような場合には、超音波トランスデューサーデバイス３１０が超音波エコーを受信することができないから、処理部１３０は超音波画像データの少なくとも一部を生成することができなくなる。
【００９０】
図１２（Ｃ）には、回転型超音波プローブをＹ方向に移動させながら超音波画像（Ｂモード画像）ＦＲ１〜ＦＲ４を取得しようとする場合を示す。回転速度が速い場合には、超音波画像ＦＲ１のように画像データの一部が欠落したり、超音波画像ＦＲ３のように画像データの全てが欠落するおそれがある。
【００９１】
このような画像データの欠落を防ぐためには、１フレーム画像を取得するための時間を１つの超音波トランスデューサーデバイス３１０が被検体に接触している時間より短くする必要がある。即ち、１つの超音波トランスデューサーデバイス３１０が被検体に接触している時間内に、１フレーム画像を取得するための送受信を完了する必要がある。１フレーム当たりの送信回数をＮ、送受信の繰り返し周期をＴとすると、１フレーム画像を取得するための時間はＮ×Ｔで与えられる。従って、回転速度が速くなるほど、１フレーム当たりの送信回数Ｎ及び送受信の繰り返し周期Ｔのいずれか一方、或いは両方を小さくする必要がある。
【００９２】
図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）は、回転型超音波プローブ３００の回転速度と超音波トランスデューサーデバイス３１０の位置変化の関係を説明する図である。回転部材３３０の外周の半径をＲ、回転部材３３０の回転の角速度（回転速度）をωとすると、回転型超音波プローブ３００の移動速度ＶはＶ＝Ｒ×ωで与えられる。また、超音波トランスデューサーデバイス３１０のスライス方向の長さをＷとする。
【００９３】
時刻ｔ＝０では、図１３（Ａ）に示すように、超音波トランスデューサーデバイス３１０の一端が被検体に接触している。そして時刻ｔ＝（１／２）×Ｗ／Ｖでは、回転型超音波プローブ３００がＷ／２だけＹ方向に移動し、超音波トランスデューサーデバイス３１０の中央部が被検体に接触する。そして時刻ｔ＝Ｗ／Ｖでは、回転型超音波プローブ３００がｔ＝０での位置からＷだけＹ方向に移動し、超音波トランスデューサーデバイス３１０の他端が被検体から離れる。
【００９４】
実際の超音波測定では、回転型超音波プローブ３００を押し当てることによる圧力（押し圧）が被検体に加わるので、被検体表面にはある程度の凹みが生じる。この凹みが生じることで、超音波トランスデューサーデバイス３１０の出射面の全体が一定時間被検体に接触することができる。出射面の全体が被検体に接触している時間は、図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）から分かるように、ｔ＝Ｗ／Ｖよりも短いと考えられる。従って、１フレーム画像を取得するための時間Ｎ×ＴをＷ／Ｖより短くすることが必要である。
即ち、以下の不等式を満足する必要がある。
Ｎ×Ｔ＜Ｗ／Ｖ                  （１）
ここで、移動速度Ｖ＝Ｒ×ωを式（１）に代入すれば、次式を得る。
Ｎ×Ｔ＜Ｗ／（Ｒ×ω）          （２）
さらに、パルス繰り返し周波数ＰＲＦ＝１／Ｔを用いて式（２）を整理すると、次式を得る。
ＰＲＦ＞Ｎ×ω×Ｒ／Ｗ          （３）
また、式（３）から、次式を得る。
Ｎ＜ＰＲＦ×Ｗ／（ω×Ｒ）      （４）
【００９５】
このように、画像データの欠落が生じないためには、処理部１３０は、式（３）又は式（４）を満足するようにパルス繰り返し周波数ＰＲＦ及び１フレーム当たりの送信回数Ｎの少なくとも一方を制御する必要がある。式（３）から分かるように、処理部１３０は、角速度ωが速くなるほどパルス繰り返し周波数ＰＲＦを高くする処理を行う必要がある。また、角速度ωが速くなるほど１フレーム当たりの送信回数Ｎを減少させる処理を行う必要がある。
【００９６】
図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）は、処理部１３０によるパルス繰り返し周波数ＰＲＦの制御を説明する図である。回転速度が遅い場合には、図１４（Ａ）に示すように、１フレーム画像を取得するための時間Ｎ／ＰＲＦを長くとることができるから、処理部１３０は、低いパルス繰り返し周波数ＰＲＦを用いることができる。一方、回転速度が速い場合には、図１４（Ｂ）に示すように、１フレーム画像を取得するための時間Ｎ／ＰＲＦを短くするために、処理部１３０はパルス繰り返し周波数ＰＲＦを高くする。
【００９７】
図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）は、処理部１３０による１フレーム当たりの送信回数Ｎの制御を説明する図である。回転速度が遅い場合には、図１５（Ａ）に示すように、１フレーム画像を取得するための時間Ｎ／ＰＲＦを長くとることができるから、処理部１３０は、１フレーム当たりの送信回数Ｎを大きい値ＮＡに設定することができる。一方、回転速度が速い場合には、図１５（Ｂ）に示すように、１フレーム画像を取得するための時間Ｎ／ＰＲＦを短くするために、処理部１３０は、１フレーム当たりの送信回数Ｎを小さい値ＮＢ（ＮＡ＞ＮＢ）に設定する。
【００９８】
図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）に、処理部１３０による１フレーム当たりの送信回数Ｎの制御の一例を示す。上述したように、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。
【００９９】
回転速度が遅い場合には、図１６（Ａ）に示すように、第１の送信期間では送信部１１０が送信信号端子Ｔ１に送信信号を出力し、第１の送信期間の後の第２の送信期間では送信部１１０が送信信号端子Ｔ２に送信信号を出力し、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、１フレーム画像を取得する。一方、回転速度が速い場合には、図１６（Ｂ）に示すように、第１の送信期間では送信部１１０が送信信号端子Ｔ２に送信信号を出力し、第１の送信期間の後の第２の送信期間では送信部１１０が送信信号端子Ｔ４に送信信号を出力し、それ以降、偶数番目の送信信号端子のみに送信信号を出力することで、１フレーム当たりの送信回数Ｎを半分にして１フレーム画像を取得することができる。
【０１００】
図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）は、本実施形態の超音波測定装置１００の第１の構成例による超音波測定処理のフローチャートの例である。図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）に示すフローは、処理部１３０によって実行される。第１の構成例では、処理部１３０は、回転速度の検出結果に基づいてパルス繰り返し周波数ＰＲＦ又は１フレーム当たりの送信回数Ｎを制御する。
【０１０１】
回転速度の検出結果に基づいてパルス繰り返し周波数ＰＲＦを制御する場合には、図１７（Ａ）に示すように、最初に、処理部１３０は、検出部３４０の回転の検出結果に基づいて、回転部材３３０の回転速度の検出処理を行う（ステップＳ１１）。次に、処理部１３０は、回転速度の検出結果に基づいて、パルス繰り返し周波数ＰＲＦを設定する（ステップＳ１２）。具体的には、式（３）を満たすようにパルス繰り返し周波数ＰＲＦを設定する。
【０１０２】
続いて、処理部１３０は、設定したパルス繰り返し周波数ＰＲＦに基づいて、送受信処理を行う（ステップＳ１３）。次に、受信信号に基づいて１フレーム画像データの生成処理を行う（ステップＳ１４）。そしてステップＳ１１に戻り、次の１フレーム画像データを取得するための処理を繰り返す。
【０１０３】
回転速度の検出結果に基づいて１フレーム当たりの送信回数Ｎを制御する場合には、図１７（Ｂ）に示すように、最初に、処理部１３０は、検出部３４０の回転の検出結果に基づいて、回転部材３３０の回転速度の検出処理を行う（ステップＳ２１）。次に、処理部１３０は、回転速度の検出結果に基づいて、１フレーム当たりの送信回数Ｎを設定する（ステップＳ２２）。具体的には、式（４）を満たすように１フレーム当たりの送信回数Ｎを設定する。
【０１０４】
続いて、処理部１３０は、設定した１フレーム当たりの送信回数Ｎに基づいて、送受信処理を行う（ステップＳ２３）。次に、受信信号に基づいて１フレーム画像データの生成処理を行う（ステップＳ２４）。そしてステップＳ２１に戻り、次の１フレーム画像データを取得するための処理を繰り返す。
【０１０５】
なお、処理部１３０は、回転速度の検出結果に基づいて、パルス繰り返し周波数ＰＲＦ及び１フレーム当たりの送信回数Ｎの両方を設定する処理を行ってもよい。
【０１０６】
このように、本実施形態の超音波測定装置１００の第１の構成例によれば、処理部１３０が、回転速度の検出結果に基づいて、パルス繰り返し周波数ＰＲＦ及び１フレーム当たりの送信回数Ｎの少なくとも一方を制御することができるから、回転速度が速い場合であっても画像データの欠落を防止することができる。
【０１０７】
図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）、図１８（Ｃ）は、本実施形態の超音波測定装置１００の第２の構成例による、回転方向が異なる２つの画像データに基づいて１スキャンフレーム画像を生成する処理を説明する図である。
【０１０８】
第２の構成例によれば、処理部１３０は、回転部材３３０の回転方向が右回転方向（広義には第１の回転方向）である場合に取得された第１のスキャンフレーム画像の画像データと、回転部材３３０の回転方向が左回転方向（広義には第２の回転方向）である場合に取得された第２のスキャンフレーム画像の画像データとに基づいて、１スキャンフレーム画像の画像データを生成することができる。
【０１０９】
図１８（Ａ）には、回転部材３３０が右回転して、回転型超音波プローブ３００が測定対象範囲の一端から他端まで移動しながら測定を行う場合を示す。処理部１３０は、回転型超音波プローブ３００の移動中に、第１のスキャンフレーム画像としてＦＲ０ａからＦＲｋａ（ｋは自然数）までを順に取得する。処理部１３０は、１つの第１のスキャンフレーム画像を取得するごとに、それを対応するメモリー番号Ｍの記憶領域に保存する。例えば、第１のスキャンフレーム画像ＦＲ０ａはメモリー番号Ｍ＝０の記憶領域に保存され、第１のスキャンフレーム画像ＦＲ１ａはメモリー番号Ｍ＝１の記憶領域に保存され、最後に取得された第１のスキャンフレーム画像ＦＲｋａはメモリー番号Ｍ＝ｋの記憶領域に保存される。
【０１１０】
図１８（Ｂ）には、回転部材３３０が左回転して、回転型超音波プローブ３００が測定対象範囲の他端から一端まで戻りながら測定を行う場合を示す。処理部１３０は、回転型超音波プローブ３００の移動中に、第２のスキャンフレーム画像としてＦＲｋｂからＦＲ０ｂまでを順に取得する。この際に、処理部１３０は、メモリー番号Ｍ＝０〜ｋの記憶領域に保存されている第１のスキャンフレーム画像ＦＲ０ａ〜ＦＲｋａと第２のスキャンフレーム画像ＦＲ０ｂ〜ＦＲｋｂとの平均化処理を行って、平均化された画像データをメモリー番号Ｍ＝０〜ｋの記憶領域に保存する。即ち、図１８（Ｃ）に示すように、メモリー番号Ｍ＝０〜ｋの記憶領域には、第１のスキャンフレーム画像ＦＲ０ａ〜ＦＲｋａと第２のスキャンフレーム画像ＦＲ０ｂ〜ＦＲｋｂとが平均化された画像データが保存される。例えば、メモリー番号Ｍ＝０には第１のスキャンフレーム画像ＦＲ０ａと第２のスキャンフレーム画像ＦＲ０ｂとが平均化された画像データが保存される。
【０１１１】
なお、左回転の画像データと右回転の画像データとに基づいて１スキャンフレーム画像の画像データを生成する処理は、上述した平均化処理に限定されない。他の画像処理の手法を用いてもよい。
【０１１２】
このように、本実施形態の超音波測定装置１００の第２の構成例によれば、右回転により取得した画像データと左回転により取得した画像データとに基づいて、より正確な画像データを得ることができる。例えば、回転型超音波プローブ３００を測定対象範囲の一端から他端まで右回転させて測定し、次に他端から一端まで左回転させて戻りながら測定することにより、即ち往復して測定することにより、広い範囲で精度の高い超音波画像を得ることができる。
【０１１３】
図１９は、本実施形態の超音波測定装置１００の第２の構成例による超音波測定処理のフローチャートの一例である。図１９に示すフローは、処理部１３０によって実行される。
【０１１４】
最初に、処理部１３０は、画像データを保存する記憶領域を指定するメモリー番号Ｍを初期値Ｍ＝０に設定する（ステップＳ３１）。
【０１１５】
次に、処理部１３０は、検出部３４０の回転の検出結果に基づいて、回転部材３３０の回転速度及び回転方向の検出処理を行う（ステップＳ３２）。
【０１１６】
次に、処理部１３０は、回転速度の検出結果に基づいて、パルス繰り返し周波数ＰＲＦ及び１フレーム当たりの送信回数Ｎの少なくとも一方を設定して、送受信処理を行う（ステップＳ３３）。そして処理部１３０は、受信信号に基づいて１スキャンフレーム画像（Ｂモード画像）の画像データの生成処理を行う（ステップＳ３４）。
【０１１７】
次に、処理部１３０は、検出部３４０の回転の検出結果に基づいて、回転部材３３０が回転しているか否かを判断する（ステップＳ３５）。回転部材３３０が回転している場合には、処理部１３０は、回転方向が右回転であるか否かを判断する（ステップＳ３６）。
【０１１８】
回転部材３３０の回転方向が右回転である場合には、処理部１３０は、メモリー番号Ｍに１を加算する（ステップＳ３７）。回転部材３３０の回転方向が左回転である場合には、処理部１３０は、メモリー番号Ｍから１を減算する（ステップＳ３８）。また、回転部材３３０が回転していない場合には、処理部１３０は、メモリー番号Ｍを変化させない。即ち、右回転の場合にはメモリー番号Ｍがインクリメントされ、左回転の場合にはメモリー番号Ｍがデクリメントされ、回転していない場合にはメモリー番号Ｍが変化しない。こうすることで、同一の測定位置（スライス位置）で取得された右回転の画像データと左回転の画像データとに対しては、同一のメモリー番号Ｍを指定することができる。
【０１１９】
次に、処理部１３０は、メモリー番号Ｍにより指定される記憶領域に画像データが記憶されているか否かを判断する（ステップＳ３９）。既に画像データが記憶されている場合には、処理部１３０は、既に記憶されている画像データと新たに取得した画像データとの平均化処理を行う（ステップＳ４０）。そして処理部１３０は、平均化処理により生成した画像データをメモリー番号Ｍの記憶領域に保存する（ステップＳ４１）。
【０１２０】
メモリー番号Ｍにより指定される記憶領域に画像データが記憶されていない場合には、処理部１３０は、平均化処理を行わずに、新たに取得した画像データをメモリー番号Ｍの記憶領域に保存する（ステップＳ４１）。
【０１２１】
なお、図１９に示すフローでは、最初の測定時の回転方向が左回転である場合には、メモリー番号Ｍが負となる（ステップＳ３８）が、処理部１３０が負のメモリー番号Ｍに対しても記憶領域を対応させることで、問題なく処理を実行することができる。
【０１２２】
図２０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。Ｃモード画像とは、図２０に示すように、回転型超音波プローブ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回転型超音波プローブ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。
【０１２３】
処理部１３０は、回転型超音波プローブ３００の移動中に超音波測定を行うことで、例えば図２０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を取得する。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ＹＡは、ＹＡ＝Ｒ×θで与えられる。ここでＲは回転部材３３０の外周の半径、θは超音波トランスデューサーデバイス３１０の配置角度ピッチである。移動距離ＹＡは一定であるから、処理部１３０は、画像データＢＭ１〜ＢＭ５のそれぞれのスライス位置を特定することができる。
【０１２４】
そして処理部１３０は、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。
【０１２５】
以上説明したように、本実施形態の超音波測定装置１００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複数備える回転型超音波プローブを用いることより、簡素な構成の超音波トランスデューサーデバイスを用いて広い範囲における複数のＢモード画像を容易に取得することができる。さらに回転速度の検出結果に基づいて、パルス繰り返し周波数及び１フレーム当たりの送信回数の少なくとも一方を制御することができるから、回転速度が速い場合であっても画像データの欠落を防止することができる。また、右回転により取得した画像データと左回転により取得した画像データとに基づいて画像処理を行うことにより、精度の高い超音波画像を得ることができる。その結果、広い測定範囲で高精度のＣモード画像等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。
【０１２６】
４．超音波画像装置
図２１（Ａ）、図２１（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２１（Ａ）は携帯型の超音波画像装置４００を示し、図２１（Ｂ）は据置型の超音波画像装置４００を示す。
【０１２７】
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、回転型超音波プローブ３００、ケーブル３５０及び表示部４１０を含む。回転型超音波プローブ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。
【０１２８】
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、回転型超音波プローブ３００に設けることもできる。
【０１２９】
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】
【０１３０】
１０  超音波トランスデューサー素子、２０  圧電素子部、
２１  第１電極層（下部電極）、２２  第２電極層（上部電極）、
３０  圧電体膜（圧電体層）、４０  空洞領域、４５  開口、５０  振動膜、
６０  基板、
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  回転型超音波プローブ、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  回転部材、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、
３９４ａ、３９４ｂ  回転部材側接触端子、３９６ａ、３９６ｂ  軸部側接触端子、
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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【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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