(57)【要約】      （修正有）【課題】超音波の送波方向を変更可能で、かつ小型化が可能な超音波デバイス、超音波プローブ及び超音波装置を提供する。【解決手段】超音波装置１は、互いに交差する第一方向方向及び第二方向に沿って複数の超音波素子が２次元アレイ状に配置されている超音波基板２２と、駆動回路２４と、を有する。駆動回路２４は、超音波素子に印加する駆動信号を出力する信号出力部２４２と、信号出力部２４２と第一端子２２３Ａ１との間に設けられて、信号出力部２４２と第一端子２２３Ａ１との電気的な接続及び切断を切り替える第一スイッチ２４４と、信号出力部２４２と第二端子２２３Ａ２との間に設けられて、信号出力部２４２と第二端子２２３Ａ２との電気的な接続及び切断を切り替える第二スイッチ２４５と、を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一方向に配置された複数の超音波素子と、
前記第一方向に配置された複数の前記超音波素子を接続し、前記第一方向の一端部に設けられた第一端子及び前記第一方向の他端部に設けられた第二端子を有する駆動信号線と、
前記第一端子及び前記第二端子に接続された駆動回路と、を含み、
前記駆動回路は、
前記超音波素子に印加する駆動信号を出力する信号出力部と、
前記信号出力部と前記第一端子との間に設けられて、前記信号出力部と前記第一端子との電気的な接続及び切断を切り替える第一スイッチと、
前記信号出力部と前記第二端子との間に設けられて、前記信号出力部と前記第二端子との電気的な接続及び切断を切り替える第二スイッチと、
を有する、ことを特徴とする超音波デバイス。
【請求項２】
第一方向に配置された複数の超音波素子と、
前記第一方向に配置された複数の前記超音波素子のうち、前記第一方向の一端側に配置された第一数の前記超音波素子を接続し、前記第一方向の前記一端側の端部に第一端子を有する第一駆動信号線と、
前記第一方向に配置された複数の超音波素子のうち、前記第一方向の他端側に配置された第二数の前記超音波素子を接続し、前記第一方向の前記他端側の端部に第二端子を有する第二駆動信号線と、
前記第一端子及び前記第二端子に接続された駆動回路と、を含み、
前記駆動回路は、
前記超音波素子に印加する駆動信号を出力する信号出力部と、
前記信号出力部と前記第一端子との間に設けられて、前記信号出力部と前記第一端子との電気的な接続及び切断を切り替える第一スイッチと、
前記信号出力部と前記第二端子との間に設けられて、前記信号出力部と前記第二端子との電気的な接続及び切断を切り替える第二スイッチと、
を有する、ことを特徴とする超音波デバイス。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の超音波デバイスにおいて、
前記第一方向に配置された複数の前記超音波素子を１つの素子群とし、前記素子群が前記第一方向に交差する第二方向に複数配置されている、
ことを特徴とする超音波デバイス。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波デバイスと、
前記超音波デバイスを収納する筐体と、
を備えた、ことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波デバイスと、
前記超音波デバイスを制御する制御部と、
を備えた、ことを特徴とする超音波装置。
【請求項６】
請求項５に記載の超音波装置において、
前記制御部は、
前記第一スイッチにおいて前記信号出力部と前記第一端子とを接続し、かつ、前記第二スイッチにおいて前記信号出力部と前記第二端子とを接続する第一接続モードと、前記第一スイッチにおいて前記信号出力部と前記第一端子とを接続し、かつ、前記第二スイッチにおいて前記信号出力部と前記第二端子とを切断する第二接続モードと、前記第一スイッチにおいて前記信号出力部と前記第一端子とを切断し、かつ、前記第二スイッチにおいて前記信号出力部と前記第二端子とを接続する第三接続モードと、を切り替えるスイッチ切替部を有する
ことを特徴とする超音波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波デバイス、超音波プローブ、及び超音波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ方向に沿って配置された複数の超音波トランスデューサーを１つのトランスデューサー群とし、Ｙ方向に複数のトランスデューサー群を配置した超音波素子アレイを有する超音波装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、各トランスデューサー群に含まれる各超音波トランスデューサーに対して配線を接続し、スイッチング制御によって、１．２５Ｄ型、１．５Ｄ型、１．７５Ｄ型、及び２Ｄ型の超音波装置として構成する例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１３０５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載の装置では、各々の超音波トランスデューサーに対して配線が接続され、各々の超音波トランスデューサーへの信号の入出力をスイッチング制御することで、超音波の送波方向を変更することができる。このような構成では、例えば超音波装置により測定対象の内部断層像を得る際に、超音波プローブを固定したまま、複数の測定位置での内部断層像を得ることができる。
しかしながら、各超音波トランスデューサーに対して配線を接続する構成となるため、配線構成が複雑化し、装置の大型化を招く。
【０００５】
本発明は、超音波の送波方向を変更可能で、かつ小型化が可能な超音波デバイス、超音波プローブ、及び超音波装置を提供することを１つの目的とし、以下に当該目的を達成可能な適用例及び実施形態を説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一適用例に係る超音波デバイスは、第一方向に配置された複数の超音波素子と、前記第一方向に配置された複数の前記超音波素子を接続し、前記第一方向の一端部に設けられた第一端子及び前記第一方向の他端部に設けられた第二端子を有する駆動信号線と、前記第一端子及び前記第二端子に接続された駆動回路と、を含み、前記駆動回路は、前記超音波素子に印加する駆動信号を出力する信号出力部と、前記信号出力部と前記第一端子との間に設けられて、前記信号出力部と前記第一端子との電気的な接続及び切断を切り替える第一スイッチと、前記信号出力部と前記第二端子との間に設けられて、前記信号出力部と前記第二端子との電気的な接続及び切断を切り替える第二スイッチと、を有する、ことを特徴とする。
【０００７】
本構成では、第一方向に沿って複数の超音波素子が配置されており、これらの超音波素子が１つの駆動信号線により接続されている。そして、この駆動信号線の一端である第一端子と、他端である第二端子とが駆動回路に接続されている。また、駆動回路において、第一端子と信号出力部との間に第一スイッチが設けられ、第二端子と信号出力部との間に第二スイッチが設けられている。
このような構成では、第一スイッチをオン（第一端子と信号出力部とが電気接続される状態）、かつ、第二スイッチをオン（第二端子と信号出力部とが電気接続される状態）とすることで、駆動信号線の両端部から複数の超音波素子に駆動信号が入力される。この場合、駆動信号線の第一方向の中心に対して対称に電圧が印加されることになる。また、第一端子と第二端子の双方から駆動信号が入力されるため、電圧降下が生じたとしても降下幅が小さい。
ところで、第一方向に並ぶ各超音波素子から送出される超音波を合成すると、互いに強め合って超音波ビームが形成される。第一スイッチをオン、第二スイッチをオンとした場合、上述のように、各超音波素子に印加される電圧が中心に対して対称となるので、超音波の音圧は、第一方向の中心に最も高い音圧ピークが現れる。すなわち、第一方向の中心を通り、第一方向に直交する軸方向に超音波ビームを形成することができる。
【０００８】
また、第一スイッチをオン、かつ、第二スイッチをオフ（第二端子と信号出力部とが電気的に切断される状態）とすることで、第一端子からのみ駆動信号が入力される。この場合、第一端子から第二端子に向かうに従って電圧降下が生じる。これにより、第一端子側の超音波素子から音圧が大きい超音波が送出され、第二端子側に向かうに従って超音波素子から送出される超音波の音圧が小さくなる。よって、複数の超音波素子から送出される超音波を合成すると、第一方向の中心よりも第一端子側に音圧ピークが現れる。すなわち、第一方向の中心よりも第一端子よりの第一位置を通り、第一方向に直交する軸方向に超音波ビームを形成することができる。
さらに、第一スイッチをオフ（第一端子と信号出力部とが電気的に切断される状態）、かつ、第二スイッチをオンとする場合も同様であり、第二端子から第一端子に向かうに従って電圧降下が生じる。よって、各超音波素子からの超音波を合成すると、第一方向の中心よりも第二端子よりの第二位置を通り、第一方向に直交する軸方向に超音波ビームを形成することができる。
以上のように、本適用例では、各超音波素子のそれぞれに対して信号線を接続することなく、第一スイッチ及び第二スイッチの接続状態を切り替えるだけで、超音波ビームの送波方向を３方向のいずれかに切り替えることができる。よって、超音波の送波方向を変更可能で、かつ小型化が可能な超音波デバイスを得ることができる。
【０００９】
一適用例に係る超音波デバイスは、第一方向に配置された複数の超音波素子と、前記第一方向に配置された複数の前記超音波素子のうち、前記第一方向の一端側に配置された第一数の前記超音波素子を接続し、前記第一方向の前記一端側の端部に第一端子を有する第一駆動信号線と、前記第一方向に配置された複数の超音波素子のうち、前記第一方向の他端側に配置された第二数の前記超音波素子を接続し、前記第一方向の前記他端側の端部に第二端子を有する第二駆動信号線と、前記第一端子及び前記第二端子に接続された駆動回路と、を含み、前記駆動回路は、前記超音波素子に印加する駆動信号を出力する信号出力部と、前記信号出力部と前記第一端子との間に設けられて、前記信号出力部と前記第一端子との電気的な接続及び切断を切り替える第一スイッチと、前記信号出力部と前記第二端子との間に設けられて、前記信号出力部と前記第二端子との電気的な接続及び切断を切り替える第二スイッチと、を有する、ことを特徴とする。
【００１０】
本適用例の構成においても、上述した適用例と同様の作用効果を得ることができる。
これに加え、本適用例では、第一駆動信号線と、第二駆動信号線とが分離されているので、第一スイッチをオン、第二スイッチをオフとした場合に、第二駆動信号線に接続される各超音波素子に対して駆動信号が入力されない。この場合、超音波ビームが形成される第一位置が、上記適用例よりも更に第一端子側の位置となる。
同様に、第一スイッチをオフ、第二スイッチをオンとした場合に、第一駆動信号線に接続される各超音波素子に対して駆動信号が入力されない。この場合、超音波ビームが形成される第二位置が、上記適用例よりも更に第二端子側の位置となる。
つまり、上述した適用例に比べて、超音波ビームの送出方向をセンター軸からより離すことができる。
【００１１】
本適用例の超音波デバイスにおいて、前記第一方向に配置された複数の前記超音波素子を１つの素子群とし、前記素子群が前記第一方向に交差する第二方向に複数配置されていることが好ましい。
本適用例では、１つの素子群を１チャネルとした１次元アレイ構造を構成できる。第一方向及び第二方向を含む面に対して直交し、かつ第二方向に平行な線分を含むスキャン面に対して超音波ビームを送出することができる。この場合、当該スキャン面に対する超音波測定を実施することができ、例えば測定対象の内部断層像を得ることができる。
ここで、上記適用例のように、第一スイッチ及び第二スイッチを適宜切り返ることで、スキャン面の位置を切り替えることが可能となる。すなわち、第一スイッチをオン、第二スイッチをオンとすることで、第一方向の中心を通り第二方向に平行な軸（センター軸）を含むスキャン面（センタースキャン面）に対して超音波ビームを送出できる。また、第一スイッチをオン、第二スイッチをオフとすることで、第一方向の中心により第一端子側となる第一位置を通り第二方向に平行な軸（第一軸）を含むスキャン面（第一スキャン面）に対して超音波ビームを送出できる。また、第一スイッチをオフ、第二スイッチをオンとすることで、第一方向の中心により第二端子側となる第二位置を通り第二方向に平行な軸（第二軸）を含むスキャン面（第二スキャン面）に対して超音波ビームを送出できる。
【００１２】
一適用例に係る超音波プローブは、上述したような超音波デバイスと、前記超音波デバイスを収納する筐体と、を備えた、ことを特徴とする。
本適用例では、超音波プローブの筐体を測定対象に固定することで、測定対象に対する超音波測定等を容易に行える。また、超音波デバイスを筐体により保護することができる。
【００１３】
一適用例に係る超音波装置は、上述したような超音波デバイスと、前記超音波デバイスを制御する制御部と、を備えた、ことを特徴とする。
本適用例では、制御部により、超音波デバイスによる超音波の送信を制御する送信処理や、超音波デバイスで超音波を受信させる受信処理を実施できる。また、制御部は、受信処理により得られた受信信号に基づいて、例えば測定対象の内部断層像を形成する等の各種処理を実施することができる。
【００１４】
本適用例の超音波装置において、前記制御部は、前記第一スイッチにおいて前記信号出力部と前記第一端子とを接続し、かつ、前記第二スイッチにおいて前記信号出力部と前記第二端子とを接続する第一接続モードと、前記第一スイッチにおいて前記信号出力部と前記第一端子とを接続し、かつ、前記第二スイッチにおいて前記信号出力部と前記第二端子とを切断する第二接続モードと、前記第一スイッチにおいて前記信号出力部と前記第一端子とを切断し、かつ、前記第二スイッチにおいて前記信号出力部と前記第二端子とを接続する第三接続モードと、を切り替えるスイッチ切替部を有することが好ましい。
本適用例では、スイッチ切替部が、第一スイッチ及び第二スイッチをオンに切り替える第一接続モード、第一スイッチをオン、第二スイッチをオフに切り替える第二接続モード、第一スイッチをオフ、第二スイッチをオンに切り替える第三接続モードに切り替える。
これにより、上述したように、簡素な構成で、超音波ビームの送出方向を容易に切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第一実施形態の超音波装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】第一実施形態の超音波プローブの概略構成を示す断面図。
【図３】第一実施形態の超音波基板の概略構成を示す平面図。
【図４】第一実施形態の超音波基板をＹ方向に切断した際の断面図。
【図５】第一実施形態の超音波装置の概略構成を示すブロック図。
【図６】第一実施形態において、超音波プローブにより測定可能なスキャン面の位置を示す図。
【図７】第一実施形態の第一接続モードでの、各スイッチの接続位置及びセンタースキャン面の位置を示す図。
【図８】第一実施形態の第一接続モードにおいて、送受信列の各超音波トランスデューサーに印加される駆動信号の電圧振幅を示す図。
【図９】第一実施形態の第二接続モードでの、各スイッチの接続位置及び第一スキャン面の位置を示す図。
【図１０】第一実施形態の第二接続モードにおいて、送受信列の各超音波トランスデューサーに印加される駆動信号の電圧振幅を示す図。
【図１１】第一実施形態の第三接続モードでの、各スイッチの接続位置及び第二スキャン面の位置を示す図。
【図１２】第一実施形態の第三接続モードにおいて、送受信列の各超音波トランスデューサーに印加される駆動信号の電圧振幅を示す図。
【図１３】第一実施形態の超音波測定処理を示すフローチャート。
【図１４】第二実施形態の超音波基板の概略構成を示す平面図。
【図１５】第二実施形態の第一接続モードでの、各スイッチの接続位置及びセンタースキャン面の位置を示す図。
【図１６】第二実施形態の第二接続モードでの、各スイッチの接続位置及び第一スキャン面を示す図。
【図１７】第二実施形態の第三接続モードでの、各スイッチの接続位置及び第二スキャン面の位置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第一実施形態］
以下、第一実施形態に係る超音波装置について説明する。
［超音波装置の概略構成］
図１は、第一実施形態の超音波装置１の概略構成を示す斜視図である。
本実施形態の超音波装置１は、図１に示すように、超音波プローブ２と、超音波プローブ２にケーブル３を介して電気的に接続された制御装置１０と、を備えている。
この超音波装置１は、超音波プローブ２を生体（例えば人体）の表面に当接させる。そして、制御装置１０により、超音波プローブ２を制御することで、超音波プローブ２から生体内に超音波を送出し、生体内で反射された超音波を超音波プローブ２にて受信する。制御装置１０は、その受信信号に基づいて、例えば生体内の内部断層画像を取得したり、生体内の器官の状態（例えば血圧及び血流等）を測定したりする。
以下、本実施形態の超音波装置１の各構成について、詳細に説明する。
【００１７】
［超音波プローブの構成］
図２は、本実施形態の超音波プローブ２の概略構成を示す断面図である。
本実施形態の超音波プローブ２は、図２に示すように、筐体２１を備え、この筐体２１の内部に、図３に示すように、超音波基板２２と、封止板２３と、回路基板２４（駆動回路）と、等が収納されている。ここで、超音波基板２２及び回路基板２４により、超音波デバイスが構成される。
【００１８】
筐体２１は、例えば平面視が矩形状となる箱状部材であり、内部に超音波基板２２や回路基板２４を収納する。この筐体２１は、生体に対向する一面（センサー面２１１）に、センサー窓２１２が設けられる。また、筐体２１内部のセンサー面２１１側には、超音波基板２２が配置されており、センサー窓２１２から超音波基板２２の一部（アレイ領域Ａｒ；図３参照）が露出する。
なお、図２では、センサー窓２１２から超音波基板２２が外部に露出する例を示すが、これに限定されない。例えばセンサー窓２１２が、生体の音響インピーダンスと略同一となる音響部材により封止されていてもよい。このような音響部材としては、例えばシリコーン樹脂等を用いることができる。音響部材によりセンサー窓２１２を封止することで、筐体２１の防水性を高めることができ、また、超音波基板２２へ直接応力が加わることによる超音波基板２２の破損も抑制できる。
【００１９】
生体に対する超音波測定を実施する際には、超音波プローブ２のセンサー面２１１にジェル等の音響整合材を塗布し、例えば粘着層（図示略）等を用いてセンサー面２１１を生体に固定する。音響整合材の塗布により、超音波基板２２と生体との間での超音波の伝搬が効率良く行われる。
【００２０】
［超音波基板の構成］
次に、超音波基板２２の構成について詳述する。
図３は、超音波基板２２の概略構成を示す平面図である。
図３に示すように、超音波基板２２には、互いに交差（本実施形態では、直交を例示）するＸ方向（第二方向：スキャン方向）及びＹ方向（第一方向：スライス方向）に沿って、複数の超音波トランスデューサー２２Ａ（超音波素子）が２次元アレイ状に配置されている。ここで、Ｙ方向に配置された複数の超音波トランスデューサー２２Ａにより、１ＣＨ（チャネル）の送受信列２２Ｂ（素子群）が構成される。また、当該１ＣＨの送受信列がＹ方向に沿って複数並んで配置されることで、１次元アレイ構造の超音波基板２２が構成される。ここで、超音波トランスデューサー２２Ａが配置される領域をアレイ領域Ａｒとする。
なお、図３は、説明の便宜上、超音波トランスデューサー２２Ａの配置数を減らしているが、実際には、より多くの超音波トランスデューサー２２Ａが配置されている。
【００２１】
図４は、超音波基板２２をＹ方向に沿って切断した際の断面図である。
超音波基板２２は、図４に示すように、素子基板２２１と、素子基板２２１上に設けられる支持膜２２２と、支持膜２２２上に設けられる圧電素子２２３とを備えて構成されている。
素子基板２２１は、例えばＳｉ等の半導体基板により構成されている。この素子基板２２１は、各々の超音波トランスデューサー２２Ａに対応した開口部２２１Ａが設けられている。本実施形態では、各開口部２２１Ａは、素子基板２２１の基板厚み方向を貫通した貫通孔であり、当該貫通孔の一端側（封止板２３側）に支持膜２２２が設けられる。
また、開口部２２１Ａの支持膜２２２が設けられない側には、音響層（図示略）が充填される。センサー窓２１２に音響部材を設ける場合、この音響層に音響部材が密着固定される。
【００２２】
支持膜２２２は、例えばＳｉＯ２や、ＳｉＯ２及びＺｒＯ２の積層体等より構成され、素子基板２２１の封止板２３側全体を覆って設けられている。すなわち、支持膜２２２は、開口部２２１Ａを構成する隔壁２２１Ｂにより支持され、開口部２２１Ａの封止板２３側を閉塞する。この支持膜２２２の厚み寸法は、素子基板２２１に対して十分小さい厚み寸法となる。
【００２３】
圧電素子２２３は、各開口部２２１Ａを閉塞する支持膜２２２上にそれぞれ設けられている。この圧電素子２２３は、例えば、支持膜２２２側から下部電極２２３Ａ、圧電膜２２３Ｂ、及び上部電極２２３Ｃを積層した積層体により構成されている。
ここで、支持膜２２２のうち、開口部２２１Ａを閉塞する部分は振動部２２２Ａを構成し、この振動部２２２Ａと、圧電素子２２３とにより、１つの超音波トランスデューサー２２Ａが構成される。
このような超音波トランスデューサー２２Ａでは、下部電極２２３Ａ及び上部電極２２３Ｃの間に所定周波数の矩形波電圧（駆動信号）が印加されることで、圧電膜２２３Ｂが撓んで振動部２２２Ａが振動して超音波が送出される。また、生体から反射された超音波により振動部２２２Ａが振動されると、圧電膜２２３Ｂの上下で電位差が発生する。これにより、下部電極２２３Ａ及び上部電極２２３Ｃの間に発生する電位差を検出することで、受信した超音波を検出することが可能となる。
【００２４】
また、本実施形態では、図３に示すように、下部電極２２３Ａは、Ｙ方向に沿って直線状に形成されており、１ＣＨの送受信列２２Ｂを構成する複数の超音波トランスデューサー２２Ａを接続する。つまり、本実施形態の下部電極２２３Ａは、本発明の駆動信号線に相当する。この下部電極２２３Ａの−Ｙ側端部（第一方向の一端部）には、第一端子２２３Ａ１が設けられ、＋Ｙ側端部（第一方向の他端部）には第二端子２２３Ａ２が設けられている。これらに第一端子２２３Ａ１及び第二端子２２３Ａ２は、それぞれ回路基板２４に電気接続されている。
【００２５】
また、上部電極２２３Ｃは、Ｘ方向に沿って直線状に形成されており、Ｘ方向に並ぶ超音波トランスデューサー２２Ａを接続する。そして、上部電極２２３Ｃの±Ｘ側端部は共通電極線２２３Ｄに接続される。この共通電極線２２３Ｄは、Ｙ方向に沿って複数配置された上部電極２２３Ｃ同士を結線し、その端部には、回路基板２４に電気接続される共通端子２２３Ｄ１が設けられている。
【００２６】
［封止板の構成］
封止板２３は、厚み方向から見た際の平面形状が例えば超音波基板２２と同形状に形成され、超音波基板２２の支持膜２２２側に固定されることで、超音波基板２２を補強する。なお、封止板２３の材質や厚みは、超音波トランスデューサー２２Ａの周波数特性に影響を及ぼすため、超音波トランスデューサー２２Ａにて送受信する超音波の中心周波数に基づいて設定することが好ましい。
この封止板２３は、素子基板２２１の第一端子２２３Ａ１、第二端子２２３Ａ２、及び共通端子２２３Ｄ１に対向する位置には、開口部（図示略）が設けられ、当該開口部を介して、第一端子２２３Ａ１、第二端子２２３Ａ２、及び共通端子２２３Ｄ１と回路基板２４とが、例えばＦＰＣ等により電気接続される。なお、封止板２３を厚み方向に貫通する貫通電極を設け、当該貫通電極により、第一端子２２３Ａ１、第二端子２２３Ａ２、及び共通端子２２３Ｄ１と、回路基板２４と、を電気接続してもよい。
【００２７】
［回路基板の構成］
次に、回路基板２４について説明する。
図５は、超音波装置１の概略構成を示すブロック図である。
回路基板２４は、図５に示すように、超音波トランスデューサー２２Ａを駆動させる各種回路として、例えば選択回路２４１、送信回路２４２（信号出力部）、受信回路２４３、第一スイッチ２４４、及び第二スイッチ２４５が設けられている。また、回路基板２４は、超音波基板２２の第一端子２２３Ａ１に接続される第一入出力部２４６Ａ１、第二端子２２３Ａ２に接続される第二入出力部２４６Ａ２を備える。
さらに、回路基板２４は、図示は省略するが、共通端子２２３Ｄ１に接続される共通入出力部、共通入出力部に接続されて共通端子２２３Ｄ１に共通電圧を印加する共通電圧出力部等を備える。
【００２８】
選択回路２４１は、スイッチ２４４，２４５を介して超音波基板２２の各送受信列２２Ｂと接続される。また、選択回路２４１は、送信回路２４２や受信回路２４３と接続される。
この選択回路２４１は、制御装置１０の制御に基づいて、超音波トランスデューサー２２Ａ（送受信列２２Ｂ）と送信回路２４２とを接続する送信接続、及び超音波トランスデューサー２２Ａ（送受信列２２Ｂ）と受信回路２４３とを接続する受信接続を切り替える。
送信回路２４２は、駆動信号を出力する信号出力部であり、制御装置１０の制御により送信接続に切り替えられた際に駆動信号を出力する。この駆動信号は、選択回路２４１及びスイッチ２４４，２４５を介して各送受信列２２Ｂに入力され、これにより、各超音波トランスデューサー２２Ａが駆動されて超音波が送出される。
【００２９】
受信回路２４３は、制御装置１０の制御により受信接続に切り替えられた際に、各送受信列２２Ｂから選択回路２４１を介して入力される受信信号を処理する。具体的には、受信回路２４３は、例えば低雑音増幅回路、電圧制御アッテネーター、プログラマブルゲインアンプ、ローパスフィルター、Ａ／Ｄコンバーター等を含んで構成されており、受信信号のデジタル信号への変換、ノイズ成分の除去、所望信号レベルへの増幅等の各信号処理を実施した後、処理後の受信信号を制御装置１０に出力する。
【００３０】
第一スイッチ２４４は、選択回路２４１と第一入出力部２４６Ａ１との間に設けられている。この第一スイッチ２４４は、制御装置１０の制御により、選択回路２４１及び第一入出力部２４６Ａ１を電気的に接続する接続位置（「オン」）と、選択回路２４１及び第一入出力部２４６Ａ１を電気的に切断する接続位置（「オフ」）とに切り替え可能に構成されている。
つまり、超音波送信時（制御装置１０の制御により選択回路２４１が送信接続に切り替わった時）において、第一スイッチ２４４がオンである場合、第一端子２２３Ａ１と送信回路２４２とが電気的に接続され、第一端子２２３Ａ１に駆動信号が出力される。一方、第一スイッチ２４４がオフである場合、第一端子２２３Ａ１と送信回路２４２とが電気的に切断され、第一端子２２３Ａ１に駆動信号は出力されない。
また、制御装置１０の制御により受信接続に切り替えられた際に、第一スイッチ２４４がオンである場合に、第一端子２２３Ａ１と受信回路２４３とが電気的に接続される。
【００３１】
第二スイッチ２４５は、選択回路２４１と第二入出力部２４６Ａ２との間に設けられている。この第二スイッチ２４５は、制御装置１０の制御により、選択回路２４１及び第二入出力部２４６Ａ２を電気的に接続する接続位置「オン」と、選択回路２４１及び第二入出力部２４６Ａ２を電気的に切断する切断位置「オフ」とに切り替え可能に構成されている。
つまり、超音波送信時において、第二スイッチ２４５がオンである場合、第二端子２２３Ａ２と送信回路２４２とが電気的に接続され、第二端子２２３Ａ２に駆動信号が出力される。一方、超音波送信時において、第二スイッチ２４５がオフである場合、第二端子２２３Ａ２と送信回路２４２とが電気的に切断されているので、第二端子２２３Ａ２に駆動信号は出力されない。
また、制御装置１０の制御により受信接続に切り替えられた際に、第二スイッチ２４５がオンである場合に、第二端子２２３Ａ２と受信回路２４３とが電気的に接続される。なお、本実施形態では、超音波の受信処理時は、第一スイッチ２４４及び第二スイッチ２４５がオンとなるように制御される。
【００３２】
［制御装置の構成］
制御装置１０は、図５に示すように、例えば、操作部１１と、表示部１２と、記憶部１３と、制御部１４と、を備えて構成されている。この制御装置１０は、例えば、タブレット端末やスマートフォン、パーソナルコンピューター等の端末装置を用いてもよく、超音波プローブ２を操作するための専用端末装置であってもよい。
操作部１１は、ユーザーが超音波装置１を操作するためのＵＩ（user interface）であり、例えば表示部１２上に設けられたタッチパネルや、操作ボタン、キーボード、マウス等により構成することができる。
表示部１２は、例えば液晶ディスプレイ等により構成され、画像を表示させる。
記憶部１３は、超音波装置１を制御するための各種プログラムや各種データを記憶する。
制御部１４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算回路や、メモリー等の記憶回路により構成されている。そして、制御部１４は、記憶部１３に記憶された各種プログラムを読み込み実行することで、送受信制御部１４１、スイッチ切替部１４２、及び画像形成部１４３等として機能する。
【００３３】
送受信制御部１４１は、選択回路２４１を制御して、送信接続と、受信接続とを切り替える。また、送受信制御部１４１は、送信回路２４２に対して駆動信号の生成及び出力処理の制御を行い、受信回路２４３に対して受信信号の周波数設定やゲイン設定などの制御を行う。
【００３４】
スイッチ切替部１４２は、第一スイッチ２４４及び第二スイッチ２４５の接続を切り替える制御を行う。
具体的には、スイッチ切替部１４２は、超音波を受信する場合、第一スイッチ２４４及び第二スイッチ２４５をオンに切り替える。
また、スイッチ切替部１４２は、超音波を送信する場合、超音波測定を実施する位置に応じて、第一スイッチ２４４及び第二スイッチ２４５のオン／オフを適宜変更する。スイッチ切替部１４２の処理の詳細な説明は後述する。
【００３５】
画像形成部１４３は、超音波プローブ２から送信された受信信号（画像信号）に基づいて、生体の内部断層像（超音波画像）を生成する。また、画像形成部１４３は、生成した内部断層像を表示部１２に表示させる。
【００３６】
［スイッチ切替によるスキャン面の変更］
図６は、本実施形態において、超音波プローブ２により測定可能なスキャン面の位置を示す図である。
本実施形態では、超音波基板２２に１次元アレイ構造に送受信列２２Ｂが配置される。この場合、超音波測定により測定可能な範囲は、図６に示すように、スキャン方向（Ｘ方向）に平行な線分を含み、かつ超音波基板２２の基板面の法線方向（Ｚ方向）に平行な面（スキャン面）となる。
そして、本実施形態では、スイッチ切替部１４２により第一スイッチ２４４及び第二スイッチ２４５のオン／オフを切り替えることで、上述したように、スキャン面の位置を切り替えることが可能となる。
具体的には、本実施形態では、アレイ領域Ａｒの中心を通るセンター軸Ａ０を含むセンタースキャン面Ｓ０、センター軸Ａ０よりも−Ｙ側に位置する第一軸Ａ１を通る第一スキャン面Ｓ１、及び、センター軸Ａ０よりも＋Ｙ側に位置する第二軸Ａ２を通る第二スキャン面Ｓ２で、超音波測定の位置を切り替えることが可能となる。
【００３７】
図７は、センタースキャン面Ｓ０に対して超音波測定を実施する場合（第一接続モード）の、各スイッチ２４４，２４５の接続位置（接続状態）、及びセンタースキャン面Ｓ０の位置を示す図である。図８は、第一接続モードにおいて、送受信列２２Ｂの各超音波トランスデューサー２２Ａに印加される駆動信号の電圧振幅を示す図である。
センタースキャン面Ｓ０に対する超音波測定を実施する場合、スイッチ切替部１４２は、図７に示すように、第一スイッチ２４４をオンとし、かつ、第二スイッチ２４５をオンとする（第一接続モード）。
【００３８】
この場合、送受信列２２Ｂの両端（第一端子２２３Ａ１及び第二端子２２３Ａ２）から駆動信号が入力される。駆動信号は、各端子２２３Ａ１，２２３Ａ２からの距離が離れるに従って、下部電極２２３Ａの電気抵抗によって電圧降下が発生する。したがって、第一接続モードでは、図８に示すように、送受信列２２Ｂの両端側に位置する超音波トランスデューサー２２Ａは、電圧振幅が大きい駆動信号が印加されて、大音圧の超音波を送出することが可能となる。一方、送受信列２２Ｂの中央部（センター軸Ａ０近傍）に位置する超音波トランスデューサー２２Ａは、電圧降下によって電圧振幅が減退した駆動信号が印加され、両端側に位置する超音波トランスデューサー２２Ａに比べて小さい音圧の超音波が送出される。
一方、送受信列２２Ｂ全体を見ると、各超音波トランスデューサー２２Ａに印加される駆動信号の電圧振幅は、図８に示すように、センター軸Ａ０に対して対称となる。この場合、送受信列２２Ｂの各超音波トランスデューサー２２Ａから送出された超音波を合成すると、センター軸Ａ０を含むセンタースキャン面Ｓ０内で超音波が強め合う。つまり、センター軸Ａ０を含むセンタースキャン面Ｓ０上で音圧ピークが最大となる超音波ビームが形成される。よって、第一接続モードでは、各送受信列２２Ｂからの超音波ビームの送受信が行われることで、センタースキャン面Ｓ０に対する超音波測定が可能となる。
【００３９】
図９は、第一スキャン面Ｓ１に対して超音波測定を実施する場合（第二接続モード）の、各スイッチ２４４，２４５の接続位置（接続状態）、及び第一スキャン面Ｓ１の位置を示す図である。図１０は、第二接続モードにおいて、送受信列２２Ｂの各超音波トランスデューサー２２Ａに印加される駆動信号の電圧振幅を示す図である。
第一スキャン面Ｓ１に対する超音波測定を実施する場合、スイッチ切替部１４２は、図９に示すように、第一スイッチ２４４をオンとし、かつ、第二スイッチ２４５をオフとする（第二接続モード）。
【００４０】
この場合、送受信列２２Ｂの第一端子２２３Ａ１から駆動信号が入力され、第二端子２２３Ａ２に向かって電圧降下が発生する。したがって、第二接続モードでは、図１０に示すように、送受信列２２Ｂの第一端子２２３Ａ１側に位置する超音波トランスデューサー２２Ａは、電圧振幅が大きい駆動信号が印加されて、大音圧の超音波を送出することが可能となる。
一方、送受信列２２Ｂの第二端子２２３Ａ２側に位置する超音波トランスデューサー２２Ａは第二端子２２３Ａ２に駆動信号が入力されない。このため、電圧降下により、送受信列２２Ｂの第二端子２２３Ａ２側の超音波トランスデューサー２２Ａには、第一接続モードよりも小さい駆動信号が印加されることになる。つまり、電圧振幅が大きい駆動信号が印加される超音波トランスデューサー２２Ａがセンター軸Ａ０よりも第一端子２２３Ａ１側に偏っている。この場合、各超音波トランスデューサー２２Ａからの超音波を合成すると、センター軸Ａ０よりも第一端子２２３Ａ１側に位置する第一軸Ａ１を含む第一スキャン面Ｓ１上で音圧ピークが最大となる超音波ビームが形成される。よって、第二接続モードでは、各送受信列２２Ｂからの超音波ビームの送受信が行われることで、第一スキャン面Ｓ１に対する超音波測定が可能となる。
【００４１】
図１１は、第二スキャン面Ｓ２に対して超音波測定を実施する場合（第三接続モード）の、各スイッチ２４４，２４５の接続位置（接続状態）、及び第二スキャン面Ｓ２の位置を示す図である。図１２は、第三接続モードにおいて、送受信列２２Ｂの各超音波トランスデューサー２２Ａに印加される駆動信号の電圧振幅を示す図である。
第二スキャン面Ｓ２に対する超音波測定を実施する場合、スイッチ切替部１４２は、図１１に示すように、第一スイッチ２４４をオフとし、かつ、第二スイッチ２４５をオンとする（第三接続モード）。
【００４２】
この場合、第二接続モードとは反対に、送受信列２２Ｂの第二端子２２３Ａ２から駆動信号が入力され、第一端子２２３Ａ１に向かって電圧降下が発生する。したがって、第三接続モードでは、図１２に示すように、送受信列２２Ｂの第二端子２２３Ａ２側に位置する超音波トランスデューサー２２Ａには電圧振幅が大きい駆動信号が印加され、第一端子２２３Ａ１側に位置する超音波トランスデューサー２２Ａには電圧降下によって第一接続モードよりも小さい駆動信号が印加されることになる。
よって、送受信列２２Ｂの各超音波トランスデューサー２２Ａから出力される超音波を合成すると、図１１に示すように、センター軸Ａ０よりも第二端子２２３Ａ２側に位置する第二軸Ａ２を含む第二スキャン面Ｓ２上で音圧ピークが最大となる超音波ビームが形成される。よって、第三接続モードでは、各送受信列２２Ｂからの超音波ビームの送受信が行われることで、第二スキャン面Ｓ２に対する超音波測定が可能となる。
【００４３】
［超音波測定方法］
次に、本実施形態の超音波装置１による超音波測定方法について説明する。
図１３は、本実施形態の超音波測定方法を示すフローチャートである。
制御部１４は、超音波測定を行う場合、先ず、測定位置を設定するための変数ｎを取得する（ステップＳ１）。ここで、変数ｎは、第一スイッチ２４４及び第二スイッチ２４５の接続位置を設定するための変数であり、ｎ＝１であれば、第一接続モード、ｎ＝２であれば、第二接続モード、ｎ＝３であれば第三接続モードを意味する。変数ｎの取得では、制御部１４は、表示部１２に測定位置の選択を促す画面を表示させる。そして、ユーザーにより操作部１１が操作されることで、測定位置に応じた変数ｎを取得する。例えば、センタースキャン面Ｓ０での測定を実施する旨の操作信号が入力されるとｎ＝１、第一スキャン面Ｓ１での測定を実施する旨の操作信号が入力されるとｎ＝２、第二スキャン面Ｓ２での測定を実施する旨の操作信号が入力されるとｎ＝３を、それぞれ取得する。
【００４４】
次に、スイッチ切替部１４２は、変数ｎがｎ＝１であるか否かを判定し（ステップＳ２）、ｎ＝１である場合（Ｙｅｓと判定された場合）、第一接続モードに切り替える（ステップＳ３）。
つまり、ステップＳ３では、スイッチ切替部１４２は、第一スイッチ２４４をオン、第二スイッチ２４５をオンにする。
【００４５】
ステップＳ２において、Ｎｏと判定された場合、スイッチ切替部１４２は、変数ｎがｎ＝２であるか否かを判定し（ステップＳ４）、ｎ＝２である場合（Ｙｅｓと判定された場合）、第二接続モードに切り替える（ステップＳ５）。
つまり、ステップＳ５では、スイッチ切替部１４２は、第一スイッチ２４４をオン、第二スイッチ２４５をオフにする。
ステップＳ４において、Ｎｏと判定された場合、スイッチ切替部１４２は、変数ｎがｎ＝３であるとして、第三接続モードに切り替える（ステップＳ６）。
つまり、ステップＳ６では、スイッチ切替部１４２は、第一スイッチ２４４をオフ、第二スイッチ２４５をオンにする。
【００４６】
この後、送受信制御部１４１は、選択回路２４１を送信接続に切り替え、送信回路２４２から所定電圧の駆動信号を出力させる（ステップＳ７）。
これにより、上述したように、ステップＳ１にて取得した変数ｎに応じた測定位置に超音波ビームが送信される。
その後、送受信制御部１４１は、選択回路２４１を受信回路に切り替える。また、スイッチ切替部１４２は、第一スイッチ２４４及び第二スイッチ２４５を第一接続モードに切り替える（ステップＳ８）。つまり、第一スイッチ２４４及び第二スイッチ２４５を共にオンにする。
これにより、各超音波トランスデューサー２２Ａにて受信された信号（受信信号）が受信回路２４３にて受信可能な状態となる。この際、第一接続モードに切り替えられていることで、各超音波トランスデューサー２２Ａから出力された受信信号の信号電圧の電圧降下の影響を抑制でき、受信回路２４３にて高感度で受信信号を検出することができる。
この後、画像形成部１４３は、受信回路２４３にて処理された受信信号を取得し、測定位置に対する内部断層像を形成して表示部１２に表示させる（ステップＳ９）。
【００４７】
［第一実施形態の作用効果］
第一実施形態では、超音波基板２２には、Ｙ方向に複数の超音波トランスデューサー２２Ａが配置されて１つの送受信列２２Ｂを構成し、これらの超音波トランスデューサー２２Ａで下部電極２２３Ａが共通となり、互いに接続されている。そして、この下部電極２２３Ａの−Ｙ側の第一端子２２３Ａ１は、回路基板２４において第一入出力部２４６Ａ１に接続され、第一スイッチ２４４及び選択回路２４１を介して送信回路２４２に接続される。また、下部電極２２３Ａの＋Ｙ側の第二端子２２３Ａ２は、回路基板２４において第二入出力部２４６Ａ２に接続され、第二スイッチ２４５及び選択回路２４１を介して送信回路２４２に接続される。
【００４８】
このような構成では、超音波送信時に、第一スイッチ２４４がオンかつ第二スイッチ２４５がオンとなる第一接続モードに切り替えて、送信回路２４２から駆動信号を出力することで、センタースキャン面Ｓ０に対する超音波測定が可能となる。また、第一スイッチ２４４がオンかつ第二スイッチ２４５がオフとなる第二接続モードに切り替えて、送信回路２４２から駆動信号を出力することで、第一スキャン面Ｓ１に対する超音波測定が可能となる。更に、第一スイッチ２４４がオフかつ第二スイッチ２４５がオンとなる第三接続モードに切り替えて、送信回路２４２から駆動信号を出力することで、第二スキャン面Ｓ２に対する超音波測定が可能となる。
つまり、超音波基板２２において、各超音波トランスデューサー２２Ａに対して信号線を接続することなく、簡素な構成で、３方向に超音波ビームの送出先を切り替えることができ、それぞれの方向に対する超音波測定を実施することができる。
【００４９】
本実施形態では、上述したような送受信列２２ＢがＸ方向に複数配置されている。このため、１つの送受信列２２Ｂを１ＣＨとした１次元アレイ構造の超音波基板２２を構成することができ、各スキャン面Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２のそれぞれに対する超音波測定により、それぞれの内部断層像を得ることができる。
【００５０】
また、上述のような超音波デバイスを構成する超音波基板２２及び回路基板２４が筐体２１内に収納されているので、筐体２１を生体に当接させることで、容易に生体に対する超音波測定を実施でき、かつ超音波基板２２や回路基板２４を筐体２１により保護することができる。
【００５１】
本実施形態の超音波装置１では、制御部１４のスイッチ切替部１４２は、測定位置に応じて第一スイッチ２４４及び第二スイッチ２４５を、第一接続モード、第二接続モード、及び第三接続モードのいずれかに切り替える。これにより、測定位置に対応した最適な接続位置に、第一スイッチ２４４及び第二スイッチ２４５を切り替えることができる。
【００５２】
［第二実施形態］
次に、第二実施形態について説明する。
上述した第一実施形態では、超音波基板２２において、１つの送受信列２２Ｂに属する各超音波トランスデューサー２２Ａが、１つの下部電極２２３Ａ（駆動信号線）により接続される例を示した。
これに対して、第二実施形態では、１つの送受信列２２Ｂに属する超音波トランスデューサー２２Ａが２つの駆動信号線により接続される点で、上記第一実施形態と相違する。
【００５３】
図１４は、第二実施形態の超音波基板の概略構成を示す平面図である。
本実施形態では、図１４に示すように、各送受信列２２Ｂのセンター軸Ａ０よりも−Ｙ側に位置する超音波トランスデューサー２２Ａの圧電素子２２３において、下部電極（第一下部電極２２３Ｅ；第一駆動信号線）が共通となる。つまり、センター軸Ａ０よりも−Ｙ側の超音波トランスデューサー２２Ａは、第一下部電極２２３Ｅにより接続される。この第一下部電極２２３Ｅの−Ｙ側の端子には、第一端子２２３Ｅ１が設けられる。第一端子２２３Ｅ１は、第一実施形態と同様、回路基板２４の第一入出力部２４６Ａ１に接続されている。
【００５４】
一方、各送受信列２２Ｂのセンター軸Ａ０よりも＋Ｙ側に位置する超音波トランスデューサー２２Ａの圧電素子２２３において、下部電極（第二下部電極２２３Ｆ；第二駆動信号線）が共通となる。つまり、センター軸Ａ０よりも＋Ｙ側の超音波トランスデューサー２２Ａは、第二下部電極２２３Ｆにより接続される。この第二下部電極２２３Ｆの＋Ｙ側の端子には、第二端子２２３Ｆ１が設けられる。第二端子２２３Ｆ１は、第一実施形態と同様、回路基板２４の第二入出力部２４６Ａ２に接続されている。
ここで、本実施形態では、図１４に示すように、第一下部電極２２３Ｅと、第二下部電極２２３Ｆとの間には隙間が設けられており、超音波基板２２上で結線されていない。
【００５５】
図１５は、第二実施形態において、スイッチ切替部１４２により第一接続モードに切り替えられた際のセンタースキャン面Ｓ０の位置を示す図である。
本実施形態では、第一実施形態と同様に、スイッチ切替部１４２により、第一スイッチ２４４がオン、第二スイッチ２４５がオンとなる第一接続モードに切り替えられると、図１５に示すように、センター軸Ａ０と重なる位置がスキャン面Ｓ０となる。つまり、本実施形態においても、第一端子２２３Ｅ１及び第二端子２２３Ｆ１に駆動信号が入力されると、各超音波トランスデューサー２２Ａに印加される駆動信号の信号電圧は、センター軸Ａ０に対して対称となる。よって、センター軸Ａ０を含むセンタースキャン面Ｓ０に音圧ピークを有する超音波ビームが形成されることになり、スキャン面Ｓ０に対する超音波測定が可能となる。
【００５６】
図１６は、第二実施形態において、スイッチ切替部１４２により第二接続モードに切り替えられた際の第一スキャン面Ｓ１Ａの位置を示す図である。
本実施形態では、スイッチ切替部１４２により第二接続モードに切り替えられると、第一端子２２３Ｅ１から入力された駆動信号は、第二下部電極２２３Ｆに入力されない。このため、第二下部電極２２３Ｆに接続された各超音波トランスデューサー２２Ａは駆動されず、第一下部電極２２３Ｅに接続された超音波トランスデューサー２２Ａからのみ超音波が送出される。この場合、送受信列２２Ｂの各超音波トランスデューサー２２Ａから送出される超音波を合成すると、音圧のピーク位置が、第一実施形態の第一軸Ａ１に比べてより−Ｙ側となる第一軸Ａ１Ａに移動する。つまり、本実施形態では、第二接続モードにおいて、第一実施形態の第一軸Ａ１よりも更に−Ｙ側に位置する第一軸Ａ１Ａを含む第一スキャン面Ｓ１Ａに対する超音波測定が実施可能となる。
【００５７】
図１７は、第二実施形態において、スイッチ切替部１４２により第三接続モードに切り替えられた際の第二スキャン面Ｓ２Ａの位置を示す図である。
同様に、本実施形態においてスイッチ切替部１４２により第三接続モードに切り替えられると、第二端子２２３Ｆ１から入力された駆動信号は、第一下部電極２２３Ｅに入力されない。このため、第二下部電極２２３Ｆに接続された各超音波トランスデューサー２２Ａからのみ超音波が送出される。この場合、送受信列２２Ｂの各超音波トランスデューサー２２Ａから送出される超音波を合成すると、音圧のピーク位置が、第一実施形態の第二軸Ａ２に比べてより＋Ｙ側となる第二軸Ａ２Ａに移動する。つまり、本実施形態では、第三接続モードにおいて、第一実施形態の第二軸Ａ２よりも更に＋Ｙ側に位置する第二軸Ａ２Ａを含む第二スキャン面Ｓ２Ａに対する超音波測定が実施可能となる。
【００５８】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態では、上述した第一実施形態と同様の作用効果を奏し、簡素な構成で、３方向のいずれかに超音波ビームの送出先を選択することができる。また、本実施形態では、送受信列２２Ｂの−Ｙ側に位置する超音波トランスデューサー２２Ａが第一下部電極２２３Ｅにより接続され、＋Ｙ側に位置する超音波トランスデューサー２２Ａが第二下部電極２２３Ｆにより接続され、これらの第一下部電極２２３Ｅと第二下部電極２２３Ｆとが超音波基板２２上で接続されていない（独立している）。
このため、第二接続モードでは、第一実施形態よりもより−Ｙ側となる第一スキャン面Ｓ１Ａに対する超音波測定を実施することができ、第三接続モードでは、第一実施形態よりもより＋Ｙ側となる第二スキャン面Ｓ２Ａに対する超音波測定を実施することができる。
【００５９】
［変形例］
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
【００６０】
例えば、上記第一実施形態において、筐体２１のセンサー窓２１２から超音波基板２２が露出する例を示したが、これに限定されない。例えば、上述したように、生体と同一又は略同一の音響インピーダンスを有する音響部材によりセンサー窓２１２を封止し、音響部材と超音波基板２２との間に音響層を設ける構成としてもよい。
また、音響部材の代わりに、超音波の焦点を所定位置に設定するための音響レンズを設ける構成としてもよい。
【００６１】
また、上記第一実施形態では、超音波測定方法として、先ず、測定位置を設定する旨の変数ｎを取得する例を示したが、これに限定されない。例えば、センタースキャン面Ｓ０、第一スキャン面Ｓ１、第二スキャン面Ｓ２に対する超音波測定を順次実施して、それぞれの超音波断層像を順次表示部１２に表示させてもよい。
この場合、制御部１４は、先ず、第一スキャン面Ｓ１に対する超音波測定を実施し、次にセンタースキャン面Ｓ０に対する超音波測定を実施し、最後に第二スキャン面Ｓ２に対する超音波測定を実施することが好ましい。これにより、−Ｙ側から＋Ｙ側に向かって測定位置を順次切り替えた超音波画像（内部断層像）を表示させることができる。
【００６２】
さらに、上記第一実施形態において、超音波の受信処理（選択回路２４１が受信接続にされた場合）では、スイッチ切替部１４２は、第一スイッチ２４４及び第二スイッチ２４５を共にオンにする第一接続モードに切り替えた。これに対して、スイッチの切り替えを実施しなくてもよい。この場合、超音波送信時のスイッチ２４４，２４５の接続位置が維持される。当該超音波測定方法では、超音波受信時でのスイッチ制御が不要となり、測定手順を簡略化できる。
【００６３】
第二実施形態では、第一駆動信号線である第一下部電極２２３Ｅに接続される超音波トランスデューサー２２Ａの数（第一数）と、第二駆動信号線である第二下部電極２２３Ｆに接続される超音波トランスデューサー２２Ａの数（第二数）とが同数の例を示した。
これに対して、第一数と第二数とを異なる数としてもよい。例えば、各送受信列２２Ｂにおいて、センター軸Ａ０よりも−Ｙ側に位置する所定の境界軸より−Ｙ側に配置された超音波トランスデューサー２２Ａを、第一下部電極２２３Ｅにより接続する。また、当該境界軸よりも＋Ｙ側に配置された超音波トランスデューサー２２Ａを第二下部電極２２３Ｆにより接続する。このような構成では、第一下部電極２２３Ｅに接続される超音波トランスデューサー２２Ａの数（第一数）と、第二下部電極２２３Ｆにより接続される超音波トランスデューサー２２Ａの数（第二数）とが、それぞれ異なる。
この場合では、第一端子２２３Ｅ１に入力する駆動信号と、第二端子２２３Ｆ１に入力する駆動信号とを、それぞれ異なる信号とすることが好ましい。例えば、第一端子２２３Ｅ１に対して、第二端子２２３Ｆ１よりも電圧値が大きい駆動信号を入力することで、超音波トランスデューサーの数の差による音圧差を小さくできる。
【００６４】
また、第二実施形態では、送受信列２２Ｂを構成する超音波トランスデューサー２２Ａを、第一下部電極２２３Ｅに接続される超音波トランスデューサー２２Ａと、第二下部電極２２３Ｆに接続される超音波トランスデューサー２２Ａとに分ける例を示したが、これに限定されない。
例えば、第一実施形態と同様に、送受信列２２Ｂを構成する超音波トランスデューサー２２Ａを１つの下部電極２２３Ａにて接続するとともに、センター軸Ａ０と重なる下部電極２２３Ａの一部（下部電極２２３ＡのＹ方向の中心部）の電気抵抗を高めてもよい。これには、例えば下部電極２２３Ａのセンター軸Ａ０と重なる部分を他部よりも厚み寸法を小さくしてもよく、電極幅を他部よりも小さくしてもよい。また、下部電極２２３Ａのセンター軸Ａ０と重なる部分を他部とは異なる素材（より電気抵抗の高い素材）により形成してもよい。これらの場合でも、第二実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００６５】
上記実施形態では、超音波トランスデューサー２２Ａは、素子基板２２１の支持膜２２２側に封止板２３が設けられ、素子基板２２１の開口部２２１Ａから超音波を送信し、開口部２２１Ａから入射する超音波を受信する例を示したが、これに限定されない。例えば、封止板２３が素子基板２２１の支持膜２２２とは反対側に設けられ、開口部２２１Ａとは反対側に超音波を送信し、開口部２２１Ａとは反対側から入射する超音波を受信する構成としてもよい。
【００６６】
上記実施形態では、下部電極２２３Ａを駆動信号線とし、第一下部電極２２３Ｅ及び第二下部電極２２３Ｆをそれぞれ第一駆動信号線及び第二駆動信号線とする例を示したが、これに限定されない。例えば、駆動信号線として、上部電極２２３Ｃを用いてもよい。この場合、下部電極２２３Ａを共通端子２２３Ｄ１に接続し、送受信列２２Ｂを構成する各超音波トランスデューサー２２Ａの上部電極２２３Ｃを共通として、その両端部に第一端子及び第二端子を設ければよい。
【００６７】
上記実施形態では、超音波トランスデューサー２２Ａとして、支持膜２２２と、当該振動膜を振動させる超音波素子としての圧電素子２２３と、を備える構成を例示した。しかしながら、これに限定されず、圧電素子以外の超音波素子を用いてもよい。例えば、基板上にエアギャップを介して振動膜を配置し、基板と振動膜との間に静電アクチュエーターを配置することで振動膜を振動させる超音波素子等を用いてもよい。
また、超音波トランスデューサー２２Ａは、振動膜を備えず、圧電素子等の振動子を振動させることにより超音波送信するように構成されてもよい。
【００６８】
上記実施形態では、生体内を測定対象とする超音波装置１を例示したが、これに限定されない。例えば、各種構造物を測定対象として、当該構造物の欠陥の検出や老朽化の検査を行う超音波装置に、本発明を適用することもできる。また、例えば、半導体パッケージやウェハ等を測定対象として、当該測定対象の欠陥を検出する超音波装置にも本発明を適用することができる。
【００６９】
上記実施形態では、超音波基板２２と回路基板２４とが別体として設けられる例を示したが、これに限定されない。例えば、超音波基板２２に、信号出力部、第一スイッチ及び第二スイッチを含む駆動回路が設けられる構成としてもよい。
【００７０】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で上記各実施形態及び変形例を適宜組み合わせることで構成してもよく、また他の構造などに適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１…超音波装置、２…超音波プローブ、１０…制御装置、１１…操作部、１２…表示部、１３…記憶部、１４…制御部、２１…筐体、２２…超音波基板、２２Ａ…超音波トランスデューサー（超音波素子）、２２Ｂ…送受信列（素子群）、２４…回路基板（駆動回路）、１４１…送受信制御部、１４２…スイッチ切替部、１４３…画像形成部、２２１…素子基板、２２１Ａ…開口部、２２２…支持膜、２２２Ａ…振動部、２２３…圧電素子、２２３Ａ…下部電極（駆動信号線）、２２３Ａ１…第一端子、２２３Ａ２…第二端子、２２３Ｂ…圧電膜、２２３Ｃ…上部電極、２２３Ｄ…共通電極線、２２３Ｄ１…共通端子、２２３Ｅ…第一下部電極（第一駆動信号線）、２２３Ｅ１…第一端子、２２３Ｆ…第二下部電極（第二駆動信号線）、２２３Ｆ１…第二端子、２４１…選択回路、２４２…送信回路（信号出力部）、２４３…受信回路、２４４…第一スイッチ、２４５…第二スイッチ、２４６Ａ１…第一入出力部、２４６Ａ２…第二入出力部、Ａ０…センター軸、Ａ１…第一軸、Ａ１Ａ…第一軸、Ａ２…第二軸、Ａ２Ａ…第二軸、Ａｒ…アレイ領域、Ｌ…生体、Ｓ０…センタースキャン面、Ｓ１…第一スキャン面、Ｓ１Ａ…第一スキャン面、Ｓ２…第二スキャン面、Ｓ２Ａ…第二スキャン面。
【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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