(57)【要約】【課題】適切に超音波を送信できる超音波探触子及び超音波装置を提供すること。【解決手段】超音波探触子は、超音波を送受信する超音波素子と、前記超音波素子を収容する収容体と、を備え、前記収容体は、周方向に曲がる形状を有し、装着対象の第一面部に測定対象を接触させるように前記装着対象の前記第一面部とは異なる面が前記装着対象に当接可能な当接部と、前記当接部に連続し、前記当接部が前記装着対象に当接する位置で、前記収容体を前記装着対象に装着させる装着部と、を備え、前記超音波素子は、前記当接部に設けられている。【選択図】図３
2018143403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受信する超音波素子と、
前記超音波素子を収容する収容体と、を備え、
前記収容体は、
周方向に曲がる形状を有し、装着対象の第一面部に測定対象を接触させるように前記装着対象の前記第一面部とは異なる面が前記装着対象に当接可能な当接部と、
前記当接部に連続し、前記当接部が前記装着対象に当接する位置で、前記収容体を前記装着対象に装着させる装着部と、
を備え、
前記超音波素子は、前記当接部に設けられていることを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波探触子において、
前記当接部は、前記装着対象が前記装着部により装着された際に、前記装着対象の前記第一面部とは反対側の第二面部に接する第一当接部を含み、
前記超音波素子は、前記第一当接部に設けられ、前記装着対象に向かって前記超音波を送信することを特徴とする超音波探触子。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の超音波探触子において、
前記当接部は、前記装着対象が前記装着部により装着された際に、前記装着対象の前記第一面部に交差する第三面部に接する第二当接部を含み、
前記超音波素子は、前記第二当接部に設けられていることを特徴とする超音波探触子。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波探触子において、
前記超音波素子は、前記第一面部の法線方向に向けて前記超音波を出力することを特徴とする超音波探触子。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の超音波探触子において、
前記装着対象と前記当接部との間に位置し、前記装着対象及び前記当接部のそれぞれに密着する可撓性部材を備えることを特徴とする超音波探触子。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の超音波探触子において、
前記装着対象が指であり、前記第一面部が前記指の腹である
ことを特徴とする超音波探触子。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の超音波探触子と、
前記超音波探触子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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探触子及び超音波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波を送受信する振動子アレイと、振動子アレイのハウジングと、当該ハウジングより引き出された電気配線材と、を備えた超音波探触子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１の超音波探触子では、検査者の指先に装着された際に、指先の手の平側のハウジングの一部に、指先挿入用のくぼみが設けられている。これにより、指先に超音波探触子を装着したまま、検査対象に対して超音波測定を実施することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−３０７４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の超音波探触子を検査者が指先に装着し、当該超音波探触子を用いて被験者の内診を行った際に、大きく指先を動かすと、当該超音波探触子が指先から外れる可能性が高い。つまり、特許文献１に記載の超音波探触子では、内診中に指先を大きく動かすと超音波探触子が外れる場合があるので、検査者（使用者）は、内診中に所望の動きができない。
また、特許文献１に記載の超音波探触子では、指先の先端よりも前側に振動子アレイが位置しているので、指先が患部近傍に位置している場合であっても、当該患部よりも前側の領域に超音波が送信され、患部（触診位置）に適切に超音波を送信することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも１つを解決することを目的としたものであり、適切に超音波を送信できる超音波探触子及び超音波装置を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る一態様の超音波探触子は、超音波を送受信する超音波素子と、前記超音波素子を収容する収容体と、を備え、前記収容体は、周方向に曲がる形状を有し、装着対象の第一面部に測定対象を接触させるように前記装着対象の前記第一面部とは異なる面が前記装着対象に当接可能な当接部と、前記当接部に連続し、前記当接部が前記装着対象に当接する位置で、前記収容体を前記装着対象に装着させる装着部と、を備え、前記超音波素子は、前記当接部に設けられていることを特徴とする。
【０００７】
なお、上記装着対象としては、使用者の指の他、使用者の腕や足等を例示できる。
本態様では、超音波素子を収容する収容体は、装着対象に装着される装着部と、装着対象の第一面とは異なる面に設けられた当接部を備え、超音波素子は、当接部に設けられている。このような構成によれば、装着対象の第一面部を測定対象（例えば内診の患部位置）に接触させつつ、超音波素子により測定対象に対する超音波測定を実施することができる。また、当接部は、装着部に連続して、装着対象の周方向における一部である第一面部に当接する。このような構成では、装着対象の姿勢が大きく変更された場合でも、当接部が装着対象に追従して動き、超音波探触子が装着対象から外れることを抑制できる。
例えば、指を装着対象とする場合、上記特許文献１では、指先を超音波探触子のくぼみに引っ掛けているだけであるため、指を大きく曲げると、指先がくぼみから外れてしまう可能性が高い。これに対して、本態様では、指を曲げた場合でも、当接部が装着部に連続して指の周方向の第一面部以外の部分に当接しているので、指に追従して動き、超音波探触子が指から外れない。したがって、装着対象の第一面部を測定対象に接触させたまま、超音波素子により適切に超音波測定を実施することができる。
【０００８】
本態様の超音波探触子では、前記当接部は、前記装着対象が前記装着部により装着された際に、前記装着対象の前記第一面部とは反対側の第二面部に接する第一当接部を含み、前記超音波素子は、前記第一当接部に設けられ、前記装着対象に向かって前記超音波を送信することが好ましい。
本態様では、当接部が装着対象の測定対象当接する面である第一面部の裏面となる第二面部に当接する第一当接部を有し、この第一当接部に超音波素子が設けられている。そして、超音波素子は、第一当接部から装着対象に向かって超音波を出力する。
したがって、このような構成では、超音波素子は、超音波を、装着対象を通して測定対象まで送信させることができる。また、測定対象にて反射された超音波は、装着対象を通って超音波素子にて受信される。すなわち、装着対象を含む測定対象に対する超音波の送受信を実施することで、装着対象が接触する測定対象に対する超音波測定を実施することができる。
【０００９】
本態様の超音波探触子では、前記当接部は、前記装着対象が前記装着部により装着された際に、前記装着対象の前記第一面部に交差する第三面部に接する第二当接部を含み、前記超音波素子は、前記第二当接部に設けられていることが好ましい。
本態様では、超音波素子が当接部における第二当接部に設けられている。このような構成では、超音波素子は、装着対象を介さずに、測定対象に対して超音波の送受信を行うことができ、測定精度を向上させることができる。
【００１０】
本態様の超音波探触子では、前記超音波素子は、前記第一面部の法線方向に向けて前記超音波を出力することが好ましい。
本態様では、超音波探触子は第一面部の法線方向に向けて超音波を出力するので、装着対象を確実に介さずに、測定対象に対して超音波の送受信を行うことができ、測定精度をさらに向上させることができる。
【００１１】
本態様の超音波探触子では、前記装着対象と前記当接部との間に位置し、前記装着対象及び前記当接部のそれぞれに密着する可撓性部材を備えることが好ましい。
本態様では、装着対象及び当接部のそれぞれに密着する可撓性部材が装着対象と当接部との間に位置しているので、超音波探触子により内診を実行する際に、装着対象と当接部との間に、超音波の送受信を阻害する空気等が介在する不都合を抑制できる。これにより、超音波測定による測定精度の向上を図ることができる。
【００１２】
本態様の超音波探触子において、前記装着対象が指であり、前記第一面部が前記指の腹であることが好ましい。
本態様では、指を装着対象とした超音波探触子であり、超音波探触子を指に装着した際に、指の腹が測定対象の患部に接触可能であり、指の腹以外の部分に超音波素子が設けられる。このような本態様では、指の腹により患部を触診しつつ、指の腹にて触診を行っている部分に対して超音波素子による超音波測定を行うことができる。
【００１３】
本態様の超音波装置は、上記超音波探触子と、前記超音波探触子を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
本態様では、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などの各種処理を実施できる。そして、上述したように、超音波デバイスは、送信対象に確実に超音波を送信できるので、当該超音波デバイスを備えた超音波装置では、上述したような各種処理を高精度に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第一実施形態に係る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装置の概略構成を示すブロック図。
【図３】第一実施形態の超音波プローブの概略構成を示す斜視図。
【図４】第一実施形態の超音波基板の概略構成を示す平面図。
【図５】第一実施形態の超音波基板の断面図。
【図６】第一実施形態の収容体内に収容される超音波センサーの位置を示す平面図。
【図７】第一実施形態の収容体内に収容される超音波センサーの位置を示す側面図。
【図８】第二実施形態に係る超音波プローブの収容体内に収容される超音波センサーの位置を示す平面図。
【図９】第二実施形態の収容体内に収容される超音波センサーの位置を示す側面図。
【図１０】本発明の第三実施形態に係る超音波プローブの収容体内に収容される超音波センサーの位置を示す側面図。
【図１１】本発明の第四実施形態に係る超音波プローブの収容体内に収容される超音波センサーの位置を示す正面図。
【図１２】第一実施形態の変形例に係る超音波プローブの収容体内に収容される超音波センサーの位置を示す平面図。
【図１３】第一実施形態の変形例に係る超音波プローブの収容体内に収容される超音波センサーの位置を示す正面図。
【図１４】第一実施形態の変形例に係る超音波プローブの収容体内に収容される超音波センサーの位置を示す側面図。
【図１５】第二実施形態の変形例に係る超音波プローブを示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態に係る超音波装置について、図面に基づいて説明する。
［超音波装置の概略構成］
図１は、本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。図２は、本実施形態の超音波装置１の概略構成を示すブロック図である。
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、検査者が生体の孔部（例えば、口腔、直腸及び膣等）に指を挿入して、孔部の内の患部に対して触診を行う際に、超音波プローブ２を指に装着して内診を行い、触診する患部の超音波測定を実施する装置である。以下、超音波装置１の構成について説明する。
【００１６】
［超音波プローブの構成］
図３は、超音波プローブ２の概略構成を示す斜視図である。
超音波プローブ２は、本発明の超音波探触子に相当し、収容体２１と、当該収容体２１に収容される超音波センサー２２と、を備える。
［収容体の構成］
収容体２１は、図１及び図３に示すように、袋状の指サックの一部が切り欠かれた形状に形成され、超音波センサー２２を収容する。このような収容体２１は、装着対象である検査者の指ＭＴ（図３参照）に装着される装着部２３と、当該装着部２３に連続する当接部２４と、を備える。
【００１７】
装着部２３は、図１及び図３に示すように、例えば略円筒状に形成され、装着対象である指ＭＴが挿通される。ここで、装着部２３に指ＭＴを挿通した際に、装着部２３の筒中心軸よりも指の腹（てのひら）側を測定面側、測定面側とは反対を背面側とする。装着部２３の軸方向において、指ＭＴの挿通方向をＸ方向とし、背面側から測定面側に向かう方向をＺ方向とし、Ｘ方向及びＺ方向に交差（本実施形態では直交）する方向をＹ方向とする。
【００１８】
装着部２３の＋Ｘ側には、当接部２４が連続し、−Ｘ側には、超音波プローブ２と制御装置１０とを接続するケーブル３が接続される。
より具体的には、当接部２４は、装着部２３の＋Ｘ側の端部のうち、背面側（中心軸よりも−Ｚ側）に連続し、＋Ｘ方向に延設されている。また、ケーブル３は、装着部２３の−Ｘ側の端部のうち、背面側に接続されている。
よって、装着部２３の＋Ｘ側の端部のうち、測定面側（中心軸よりも＋Ｚ側）には当接部２４が設けられず、装着部２３に指ＭＴを挿入した際に、内診時に患部を触診する指ＭＴの指腹ＭＴ１（装着対象の第一面部）が露出される。
なお、ケーブル３は、図３においては図示を省略するが、装着部２３の−Ｘ側端面から装着部２３の内部を通り、後述する超音波センサー２２（回路基板６）に接続されている。
また、本実施形態では、ケーブル３を用いて、超音波プローブ２と制御装置１０とが接続される構成例を示すが、これに限定されない。例えば、超音波プローブ２と制御装置１０とが無線通信により接続されていてもよく、超音波プローブ２内に制御装置１０の各種構成が設けられていてもよい。
【００１９】
当接部２４は、ＹＺ断面が略円弧形状となり、指ＭＴの背面側を覆って当該背面側に当接する。すなわち、当接部２４は、＋Ｚ側から見た際に、指ＭＴの背面側を覆う凹形状となる。そして、本実施形態では、当接部２４の−Ｚ側、つまり、この凹形状の当接部２４の底部２４１（第一当接部）に超音波センサー２２が設けられている。
より具体的には、当接部２４の底部２４１の内部に超音波センサー２２が格納され、超音波センサー２２の一部（後述する音響レンズ７）が凹形状の当接部２４の内面に露出している。
また、当接部２４＋Ｘ側の先端部は、ＸＺ断面が外側に凸となる円弧上に湾曲するストッパー２４２を備えている。これにより、挿通された指ＭＴの先端（指先）が当接可能となる。
【００２０】
［超音波センサーの構成］
超音波センサー２２は、図２に示すように、超音波デバイス４と、回路基板６と、音響レンズ７（図４参照）と、を備える。後述するが、回路基板６には、超音波デバイス４を制御するためのドライバー回路等が設けられており、超音波デバイス４は、例えばフレキシブル基板等の配線部材を介して回路基板６に電気的に接続される。この超音波デバイス４の超音波送受信側の面に、音響レンズ７が設けられており、当該音響レンズ７は、収容体２１の一面側から外部に露出する。
【００２１】
［超音波基板の構成］
次に、超音波基板４１の構成について詳述する。
図４は、超音波基板４１の概略構成を示す平面図である。
超音波デバイス４は、図４に示すように、超音波基板４１を有する。
このような超音波基板４１には、図４に示すように、互いに交差（本実施形態では、直交を例示）するＸ方向（スキャン方向）及びＹ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４１Ａ（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４１Ａにより、１ＣＨ（チャネル）の送受信列４１Ｂ（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４１が構成される。
なお、図４は、説明の便宜上、超音波トランスデューサー４１Ａ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４１Ａが配置されている。
【００２２】
図５は、超音波センサー２２（超音波デバイス４及び音響レンズ７）をＹ方向に沿って切断した際の断面を示す断面図である。なお、図５においては、説明の便宜上、超音波トランスデューサー４１Ａ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４１Ａが配置されている。
超音波基板４１は、図５に示すように、素子基板４１１と、素子基板４１１の第一面４１１Ｃ上に設けられる支持膜４１２と、支持膜４１２上に設けられる圧電素子４１３とを備えて構成されている。
【００２３】
素子基板４１１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４１１は、各々の超音波トランスデューサー４１Ａに対応した開口部４１１Ａが設けられている。本実施形態では、各開口部４１１Ａは、素子基板４１１の一端面（第一面４１１Ｃ）から、第一面４１１Ｃの裏面である第二面４１１Ｄに亘って開口され、基板厚み方向を貫通した貫通孔である。この開口部４１１Ａは、第一面４１１Ｃ側が支持膜４１２により閉塞されている。
なお、素子基板４１１の第一面４１１Ｃ側には、図示を省略するが、素子基板４１１を補強するための封止板が配置され、例えば樹脂等により構成された梁部により固定されている。
【００２４】
また、開口部４１１Ａの支持膜４１２が設けられない側には、音響層４１４が設けられる（充填される）。このような音響層４１４は、音響レンズ７と略同一の音響インピーダンスを有し、支持膜４１２及び音響レンズ７に密着されている。これにより、支持膜４１２の振動により送信される超音波を、音響層４１４を介して音響レンズ７に伝達させることができ、音響レンズ７から入射された超音波を、音響層４１４を介して支持膜４１２に伝達させることが可能となる。
【００２５】
支持膜４１２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４１１の第一面４１１Ｃ側の全体を覆って設けられている。すなわち、支持膜４１２は、開口部４１１Ａを構成する隔壁４１１Ｂにより支持され、開口部４１１Ａの第一面４１１Ｃ側を閉塞する。この支持膜４１２の厚み寸法は、素子基板４１１に対して十分小さい厚み寸法となる。
【００２６】
圧電素子４１３は、本発明の超音波素子に相当し、各開口部４１１Ａを閉塞する支持膜４１２の第二面４１２Ｄ上にそれぞれ設けられている。この圧電素子４１３は、例えば、支持膜４１２側から下部電極４１３Ａ、圧電膜４１３Ｂ、及び上部電極４１３Ｃを積層した積層体により構成されている。
ここで、支持膜４１２のうち、開口部４１１Ａを閉塞する部分は振動部４１２Ａを構成し、この振動部４１２Ａと、圧電素子４１３とにより、１つの超音波トランスデューサー４１Ａ（振動子）が構成される。
このような超音波トランスデューサー４１Ａでは、下部電極４１３Ａ及び上部電極４１３Ｃ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４１３Ｂが撓んで振動部４１２Ａ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４１２Ａが振動されると、圧電膜４１３Ｂの上下で電位差が発生する。これにより、下部電極４１３Ａ及び上部電極４１３Ｃ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。
【００２７】
また、本実施形態では、図４に示すように、下部電極４１３Ａ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４１Ｂを構成する複数の超音波トランスデューサー４１Ａを接続する。この下部電極４１３Ａの−Ｙ側端部（第一方向の一端部）には、第一端子４１３Ａ１が設けられ、＋Ｙ側端部（第一方向の他端部）には第二端子４１３Ａ２が設けられている。これら第一端子４１３Ａ１及び第二端子４１３Ａ２は、それぞれ回路基板６に電気接続されている。
【００２８】
また、上部電極４１３Ｃ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４１Ａを接続する。そして、上部電極４１３Ｃの±Ｘ側端部は共通電極線４１３Ｄに接続される。この共通電極線４１３Ｄは、Ｙ方向に沿って複数配置された上部電極４１３Ｃ同士を結線し、その端部には、回路基板６に電気接続される共通端子４１３Ｄ１が設けられている。
【００２９】
［音響レンズの構成］
音響レンズ７は、超音波デバイス４から送信された超音波を測定対象である生体に効率よく伝搬させ、また、生体内で反射した超音波を効率よく超音波デバイス４に伝搬させる。この音響レンズ７は、超音波デバイス４が超音波を送受信する面に沿って配置される。
ここで、上述のように、超音波デバイス４と音響レンズ７との間には、音響層４１４が設けられる。この音響層４１４は、音響層４１４を形成する液状の材料（例えば、液状のシリコーン等）を、開口部４１１Ａに充填して形成する。
【００３０】
［収容体における超音波センサー（超音波基板）の配置］
図６は、収容体２１内に収容される超音波センサー２２の位置を示す平面図であり、図７は、収容体２１内に収容される超音波センサー２２の位置を示す側面図である。なお、図６及び図７においては、超音波センサー２２の位置を分かりやすくするため、収容体２１を二点鎖線にて示している。
指ＭＴに超音波プローブ２を装着すると、指ＭＴの指先がストッパー２４２に当接された位置で位置決めされ、その位置で装着部２３により、超音波プローブ２が指ＭＴに固定される。この際、当接部２４は、指ＭＴの背面側に当接し、当接部２４の底部２４１に設けられた超音波センサー２２は、音響レンズ７が指ＭＴの指腹ＭＴ１の反対側の面である第二面部（爪側面ＭＴ２）に当接する。
【００３１】
このような構成では、超音波センサー２２から出力された超音波は、指ＭＴの爪側面ＭＴ２から検査者の指ＭＴを通過し、内診において測定対象である患部に接する指腹ＭＴ１から患部に向かって送信される。そして、患部の内部にて反射された超音波は、指腹ＭＴ１から指ＭＴを通過し、爪側面ＭＴ２から超音波センサー２２に入射して受信される。つまり、本実施形態では、検査者が患部の触診を行っている間に、当該患部に対する超音波測定を実施でき、患部の内部断層像を得ることができる。
【００３２】
また、超音波センサー２２の直下に対して超音波測定を実施するため、例えば、超音波トランスデューサー４１Ａを遅延駆動させて、超音波の送信方向を制御する必要がない。つまり、リニアスキャンにより、触診を実施している患部に対する超音波測定を実施できる。この場合、セクタースキャン等に比べて、超音波測定における分解能を向上させることができ、患部に対する高精度な超音波測定を実施することができる。
【００３３】
［回路基板の構成］
次に、回路基板６について説明する。
図２に戻って、回路基板６は、超音波トランスデューサー４１Ａを駆動させる各種回路として、例えば選択回路６１、送信回路６２（信号出力部）及び受信回路６３を備えている。また、回路基板６は、超音波基板４１の第一端子４１３Ａ１に接続される第一入出力部６６Ａ１、第二端子４１３Ａ２に接続される第二入出力部６６Ａ２を備える。
さらに、回路基板６は、図示は省略するが、共通端子４１３Ｄ１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４１３Ｄ１に共通電圧を印加する共通電圧出力部等を備える。
【００３４】
選択回路６１は、超音波基板４１の各送受信列４１Ｂと接続される。また、選択回路６１は、送信回路６２や受信回路６３と接続される。
この選択回路６１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４１Ａ（送受信列４１Ｂ）と送信回路６２とを接続する送信接続、及び超音波トランスデューサー４１Ａ（送受信列４１Ｂ）と受信回路６３とを接続する受信接続を切り替える。
送信回路６２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６１を介して各送受信列４１Ｂに入力され、これにより、各超音波トランスデューサー４１Ａが駆動されて超音波が送出される。
【００３５】
受信回路６３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４１Ｂから選択回路６１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６３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。
なお、本実施形態では、当接部２４に設けられる超音波センサー２２に回路基板６が含まれる構成を例示するが、これに限定されない。すなわち、回路基板６は、例えば装着部２３に設けられていてもよく、制御装置１０に設けられていてもよい。
【００３６】
［制御装置の構成］
制御装置１０は、図２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及び画像形成部１４２等として機能する。
【００３７】
送受信制御部１４１は、選択回路６１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６２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６３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。
画像形成部１４２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（患部）の内部断層像（超音波画像）を生成する。また、画像形成部１４２は、生成した内部断層像を表示部１２に表示させる。
【００３８】
ここで、本実施形態では、超音波測定を実施すると、超音波が検査者である指ＭＴを通過して患部内に送信される。したがって、患部に対する超音波測定のみならず、検査者の指ＭＴ内での超音波の反射等も測定結果に含まれる。よって、画像形成部１４２により形成された内部断層像には、指ＭＴが映り込む。
これに対して、画像形成部１４２は、検査者の指ＭＴを除外した内部断層像を形成してもよい。例えば、得られた超音波画像に対してエッジ検出処理を実施し、指腹ＭＴ１を検出し、指腹ＭＴ１よりも深度が深い位置の反射波に基づく、患部の内部断層像を生成してもよい。また、画像形成部１４２は、超音波測定にも基づいて生成される内部断層像のうち、予め設定された寸法（指ＭＴに相当する寸法）の画像をカットしてもよい。
【００３９】
［第一実施形態の作用効果］
以上説明した本実施形態に係る超音波装置１は、以下の効果を奏する。
本実施形態では、指ＭＴの指腹ＭＴ１を内診の患部位置に接触させつつ、超音波センサー２２により患部位置に対する超音波測定を実施することができる。また、当接部２４は、装着部２３に連続して、指ＭＴの周方向における一部である指腹ＭＴ１に当接する。このような構成では、指ＭＴの姿勢が大きく変更された場合でも、当接部２４が指ＭＴに追従して動き、超音波プローブ２が指ＭＴから外れることを抑制できる。つまり、本実施形態では、指ＭＴを曲げた場合でも、当接部２４が装着部２３に連続して指ＭＴの周方向の指腹ＭＴ１以外の部分に当接しているので、指ＭＴに追従して動き、超音波プローブ２が指ＭＴから外れない。したがって、指ＭＴの指腹ＭＴ１を患部に接触させたまま、超音波センサー２２により適切に超音波測定を実施することができる。
【００４０】
本実施形態では、超音波センサー２２は、超音波を、指ＭＴを通して患部まで送信させることができる。また、患部にて反射された超音波は、指ＭＴを通って超音波センサー２２にて受信される。すなわち、指ＭＴを含む患部に対する超音波の送受信を実施することで、指ＭＴが接触する患部に対する超音波測定を実施することができる。
また、超音波センサー２２の法線方向に対して、超音波の送受信を実施できるので、超音波の送受信感度が高く、精度が高い測定を実施できる。また、リニアスキャンによる測定を実施できるので、測定分解能も高めることができる。
【００４１】
本実施形態では、制御部１４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などの各種処理を実施できる。そして、上述したように、超音波デバイス４は、指ＭＴの指腹ＭＴ１により内診される患部に確実に超音波を送信できるので、当該超音波デバイス４を備えた超音波装置１では、上述したような各種処理を高精度に実施することができる。
【００４２】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について図面を用いて説明する。
上記第一実施形態では、超音波センサー２２は、指ＭＴの指腹ＭＴ１の反対側の面である爪側面ＭＴ２に音響レンズ７を向けた状態で、当接部２４内に位置する例を示した。これに対して、第二実施形態では、超音波センサー２２の数、当接部２４、及び当該当接部２４における超音波センサー２２の配置位置が異なる点で、上記第一実施形態と相違する。
なお、以下の説明では、第一実施形態と同一又は略同一の構成については、同番号を付し、説明を省略又は簡略化する。
【００４３】
図８は、第二実施形態に係る超音波装置の超音波プローブ２Ａにおける収容体２１内に収容される超音波センサー２２Ａ，２２Ｂの位置を示す平面図であり、図９は、収容体２１内に収容される超音波センサー２２Ａの位置を示す側面図である。なお、図８及び図９においては、超音波センサー２２Ａ，２２Ｂの位置を分かりやすくするため、収容体２１Ａを二点鎖線にて示している。
本実施形態に係る超音波プローブ２Ａは、超音波センサー２２に代えて、超音波センサー２２Ａ，２２Ｂを備える。なお、超音波センサー２２Ａ，２２Ｂのそれぞれは、上記超音波センサー２２と略同一の構成を有するが、ＸＹ平面におけるＹ方向の寸法が上記超音波センサー２２よりも小さくなっている。すなわち、第二実施形態においては、超音波センサー２２Ａ，２２Ｂのそれぞれは、後述する当接部２４Ａの配置位置のスペースの関係上、Ｙ方向に配置される超音波トランスデューサー４１Ａの数が超音波センサー２２に比べて少なくなっている。
【００４４】
本実施形態の収容体２１は、上記当接部２４に代えて当接部２４Ａを有する。この当接部２４Ａは、＋Ｘ側から見て凹形状に形成され、指腹ＭＴ１（第一面部）に対して交差する指側面ＭＴ３，ＭＴ４（第三面部）のそれぞれに当接する凹内側面２４３，２４４を有する。具体的に、当接部２４Ａの−Ｙ側には、指側面ＭＴ３に当接する凹内側面２４３が形成され、当接部２４Ａの＋Ｙ側には、指側面ＭＴ４に当接する凹内側面２４４が形成される。
このような凹内側面２４３には、図８及び図９に示すように、超音波センサー２２Ａが送受信面を＋Ｚ方向に向けた状態にて設けられ、凹内側面２４４には、超音波センサー２２Ｂが送受信面を＋Ｚ方向に向けた状態にて設けられる。なお、本実施形態では、超音波センサー２２Ａ，２２Ｂのそれぞれは、これら凹内側面２４３，２４４のそれぞれに設けられ、＋Ｚ方向に超音波を送信するため、音響レンズ７を備えていない。
【００４５】
なお、本実施形態では、超音波センサー２２Ａ，２２Ｂのそれぞれは、音響レンズ７を備えないこととしたが、これに限らず、例えば、Ｙ方向に配置される超音波トランスデューサー４１Ａの数が当該第二実施形態よりも多い場合には、超音波センサー２２Ａ，２２Ｂのそれぞれは、音響レンズ７を備えてもよい。
【００４６】
この超音波センサー２２Ａ，２２Ｂのそれぞれは、上述したように、開口部４１１Ａを介して超音波を送信する。すなわち、超音波センサー２２は、指腹ＭＴ１の略法線方向（指腹ＭＴ１から患部に向かう方向）に直線的に超音波を送信する。
このため、超音波センサー２２Ａ，２２Ｂから送信された超音波は、指ＭＴを通過することなく患部に送信される。具体的に、超音波センサー２２Ａ，２２Ｂのそれぞれから送信された超音波は、図９に示すように、指腹ＭＴ１によって内診される患部（内診位置）に送信される。
【００４７】
［第二実施形態の作用効果］
以上説明した本実施形態に係る超音波装置は、上記第一実施形態に係る超音波装置と同様の効果を奏する他、以下の効果を奏する。
本実施形態では、超音波センサー２２Ａ，２２Ｂのそれぞれから、すなわち、検査者の指ＭＴの両指側面ＭＴ３，ＭＴ４側から当該検査者の指ＭＴを介さずに超音波を患部に送信できる。これによれば、検査者の指ＭＴの指腹ＭＴ１が直接触れた患部に対して、当該指ＭＴを介さずに超音波を送信できるので、患部に確実に超音波を送信できる。
また、患部を挟む２か所の超音波測定結果が得られるので、これらを合成して、超音波画像を形成できる。さらに、これら各超音波センサー２２Ａ，２２Ｂのそれぞれの超音波測定結果に基づく２つの画像を表示させてもよい。
【００４８】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について図面を用いて説明する。
上記第一実施形態では、超音波プローブ２が指ＭＴに装着されると、超音波センサー２２の音響レンズ７が当該指ＭＴに直接触れた状態になり、当該超音波センサー２２から超音波が送信される例を示した。これに対して、第三実施形態では、指ＭＴと当接部２４との間に可撓性部材が位置する点で、上記第一実施形態と相違する。
なお、以下の説明では、第一実施形態と同一又は略同一の構成については、同番号を付し、説明を省略又は簡略化する。
【００４９】
図１０は、第三実施形態に係る超音波装置の超音波プローブ２Ｂを示す側面図である。なお、図１０においては、超音波プローブ２Ｂの構成を分かりやすくするため、収容体２１Ｂを二点鎖線にて示している。
本実施形態では、超音波プローブ２Ｂは、図１０に示すように、指ＭＴと当接部２４との間に位置する可撓性部材２５を備えている。この可撓性部材２５は、例えば、内部に超音波を透過させるジェル状の物質（検査対象である生体と音響インピーダンスが略同一の物質）が収容された可撓性の袋体により構成されている。このような可撓性部材２５は、超音波センサー２２の送受信面に一様に固定されている。
なお、本実施形態では、可撓性部材２５は、超音波センサー２２の送受信面に一様に固定されていることとしたが、これに限らず、例えば、超音波センサー２２の送受信面の一端にて固定されていることとしてもよい。
【００５０】
［第三実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係る超音波プローブ２Ｂを備える超音波装置は、上記第一実施形態の超音波装置１と同様の効果を奏する他、以下の効果を奏する。
ここで、上記第一実施形態の超音波プローブ２では、超音波センサー２２（音響レンズ７）と指腹ＭＴ１の爪側面ＭＴ２との間に、隙間が生じる可能性が高い。このような隙間が生じると、超音波が当該隙間（当該隙間に位置する空気等）により散乱する可能性がある。このため、超音波プローブ２により内診を実行するためには、上記隙間を埋めるために、ローション等を使用する必要がある。
これに対し、本実施形態では、検査者が指ＭＴに超音波プローブ２Ｂを装着すると、可撓性部材２５は、指ＭＴ及び当接部２４のそれぞれに密着する。これにより、指ＭＴ及び当接部２４（超音波センサー２２）との間に超音波を反射及び散乱させる空気層が形成される不都合を低減できる。
したがって、超音波センサー２２から送信された超音波は、可撓性部材２５及び指ＭＴを透過して確実に患部に送信され、当該指ＭＴを介して超音波を受信できる。
【００５１】
［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態について図面を用いて説明する。
上記第二実施形態では、超音波プローブ２が指ＭＴに装着されると、超音波センサー２２Ａ，２２Ｂの送受信面が上記患部に直接触れた状態になり、当該超音波センサー２２Ａ，２２Ｂのそれぞれから超音波が送信される例を示した。これに対して、第四実施形態では、超音波センサー２２Ａ，２２Ｂと患部との間に可撓性部材が位置する点で、上記第二実施形態と相違する。
【００５２】
図１１は、第四実施形態に係る超音波装置の超音波プローブ２Ｃを示す正面図である。なお、図１１においても超音波プローブ２Ｃの構成を分かりやすくするため、収容体２１Ｃを二点鎖線にて示している。
本実施形態では、超音波プローブ２Ｃは、図１１に示すように、可撓性部材２５Ａ，２５Ｂを備えている。これら可撓性部材２５Ａ，２５Ｂのそれぞれは、上記可撓性部材２５と同様に、生体と略同一のインピーダンスを有する物質が収容された可撓性の袋体により構成されている。
可撓性部材２５Ａは、図１１に示すように、超音波センサー２２Ａの送受信面に一様に固定される。また、可撓性部材２５Ｂは、超音波センサー２２Ｂの送受信面に一様に固定される。このため、可撓性部材２５Ａ，２５Ｂのそれぞれは、生体の孔部に挿入された際に、患部により指ＭＴに押し付けられ、密着する。
【００５３】
［第四実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係る超音波プローブ２Ｃを備える超音波装置は、上記第二実施形態の超音波装置と同様の効果を奏する他、以下の効果を奏する。
本実施形態では、指ＭＴが超音波プローブ２Ｃに装着されると、可撓性部材２５Ａ，２５Ｂは、指ＭＴの指腹ＭＴ１の端部及び当該指腹ＭＴ１に接続される指側面ＭＴ３，ＭＴ４の一部に密着するので、指ＭＴ及び当接部２４（超音波センサー２２Ａ，２２Ｂ）との間に超音波を反射及び散乱させる空気層が形成される不都合を低減できる。
したがって、超音波センサー２２Ａ，２２Ｂのそれぞれから送信された超音波は、各可撓性部材２５Ａ，２５Ｂを透過して確実に患部に投射される。
【００５４】
［実施形態の変形］
なお、本発明は上記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、及び以下の変形例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。
【００５５】
上記第一実施形態では、１つの超音波センサー２２が当接部２４内に位置する例を示したが、これに限らず、例えば、図１２〜図１４に示す構成であってもよい。
図１２は、上記各実施形態の変形例に係る超音波装置の超音波プローブ２Ｄにおける収容体２１Ｄ内に収容される超音波センサー２２，２２Ａ，２２Ｂの位置を示す平面図であり、図１３は、超音波センサー２２，２２Ａ，２２Ｂの位置を示す正面図であり、図１４は、超音波センサー２２，２２Ａ，２２Ｂの位置を示す側面図である。なお、図１２〜図１４においては、超音波センサー２２，２２Ａ，２２Ｂの位置を分かりやすくするため、収容体２１Ｄを二点鎖線にて示している。
本実施形態に係る超音波プローブ２Ｄは、超音波センサー２２に加えて、上記超音波センサー２２Ａ，２２Ｂを備える。なお、超音波センサー２２，２２Ａ，２２Ｂのそれぞれは、上記各実施形態における超音波センサー２２，２２Ａ，２２Ｂのそれぞれと同一であるため説明を省略する。
【００５６】
これらのうち、超音波センサー２２は、図１２〜図１４に示すように、当接部２４Ｄ内における指ＭＴの爪側面ＭＴ２に対向する底部２４１に位置し、超音波センサー２２Ａ，２２Ｂのそれぞれは、第二当接部に相当する凹内側面２４３，２４４に位置する。
このため、超音波センサー２２から送信された超音波は、指ＭＴを透過して指腹ＭＴ１により内診される患部に送信され、超音波センサー２２Ａ，２２Ｂのそれぞれから送信された超音波は、指ＭＴを透過することなく、患部に照射される。
このような構成によれば、検査者の指ＭＴを透過した超音波と、当該指ＭＴを透過しない超音波とを、それぞれ異なる方向から患部に送信できる。したがって、検査者の指ＭＴ（指腹ＭＴ１）が直接触れた患部に対して、より確実に超音波を送信できる。
【００５７】
なお、上記変形例では、超音波センサー２２，２２Ａ，２２Ｂのそれぞれを有することとしたが、これに限らない。例えば、超音波センサー２２及び超音波センサー２２Ａを備えることとしてもよいし、超音波センサー２２及び超音波センサー２２Ｂを備えることとしてもよい。この場合であっても、少なくとも２方向から超音波を患部に送信できるので、上記変形例と同様の効果を奏することができる。
【００５８】
上記第二実施形態では、超音波センサー２２Ａ，２２Ｂのそれぞれは、当接部２４内における指ＭＴの指側面ＭＴ３，ＭＴ４のそれぞれに対向する凹内側面２４３，２４４に位置することとしたが、これに限らない。例えば、超音波センサー２２Ａ，２２Ｂは、図１５に示す角度にて当接部２４内に位置することとしてもよい。
図１５は、第二実施形態の変形例に係る超音波プローブ２Ｅを示す正面図である。なお、図１５においても超音波プローブ２Ｅの構成を分かりやすくするため、収容体２１Ｅを二点鎖線にて示している。
例えば、図１５に示すように、収容体２１Ｅの当接部２４Ｅは、＋Ｘ側から見て凹形状における両端部が指ＭＴに対して傾斜する傾斜面２４５及び傾斜面２４６を有する。これら傾斜面２４５，２４６のそれぞれには、超音波センサー２２Ａ，２２Ｂのそれぞれが位置する。
【００５９】
具体的に、超音波センサー２２Ａは、指側面ＭＴ３に向けて傾斜する傾斜面２４５に位置し、超音波プローブ２Ｅに指ＭＴが装着された際に、当該指ＭＴの指側面ＭＴ３に当接した状態となる。また、超音波センサー２２Ｂは、指側面ＭＴ４に向けて傾斜する傾斜面２４６に位置し、超音波プローブ２Ｅに指ＭＴが装着された際に、当該指ＭＴの指側面ＭＴ４に当接した状態となる。すなわち、超音波センサー２２Ａ，２２Ｂのそれぞれは、指ＭＴの指側面ＭＴ３，ＭＴ４の傾斜に沿って配置される。
このような構成によれば、各超音波センサー２２Ａ，２２Ｂから送信される超音波を指腹ＭＴ１の直下の患部（触診対象位置）において交差させることができるので、指ＭＴの指腹ＭＴ１により直接内診される患部に超音波をさらに効率よく送信できる。
また、超音波センサー２２Ａ，２２Ｂのそれぞれから送信された超音波により、同一位置を測定するので、これに基づいて取得された２つの画像を合成（平均化）してもよい。
【００６０】
上記第一実施形態では、素子基板４１１の第二面４１１Ｄに音響レンズ７が位置することとしたが、これに限らず、例えば、音響レンズ７はなくてもよい。この場合、超音波センサー２２と指ＭＴとの間に空気層が形成される不具合を低減できるので、より確実に超音波を患部に送信することができる。
【００６１】
上記第三及び第四実施形態では、可撓性部材２５，２５Ａ，２５Ｂのそれぞれは、内部に超音波を透過するジェル状の物質が収容された可撓性の袋体により構成されていることとしたが、これに限らない。例えば、可撓性部材２５，２５Ａ，２５Ｂのそれぞれは、シリコーン樹脂等の可撓性を有する樹脂部材により構成されていてもよい。
また、上記可撓性部材２５，２５Ａ，２５Ｂに代えて、超音波を透過可能なジェル等を当接部２４及び指ＭＴの間に供給するジェル供給部を設けることとしてもよい。このような構成であっても、上記第三及び第四実施形態の超音波装置と同様の効果を奏することができる。
【００６２】
上記各実施形態において、開口部４１１Ａが、超音波基板４１の厚み方向から見た際に矩形状となる構成を例示したが、これに限定されない。例えば、円形状であってもよく、その他の多角形状等であってもよい。
【００６３】
上記各実施形態では、超音波トランスデューサー４１Ａとして、支持膜４１２と、当該支持膜４１２を振動させる超音波素子としての圧電素子４１３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４１Ａ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。
【００６４】
上記各実施形態では、超音波プローブ２は、指ＭＴに装着する例を示したが、これに限らない。例えば、超音波プローブ２を検査者の腕に装着できる程度に大型化してもよい。このような構成によれば、触診対象を人間に限らず、例えば、乳牛等の膣内の触診等にも用いることができる。
【００６５】
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】
【００６６】
１…超音波装置、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ…超音波プローブ（超音波探触子）、１４…制御部、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ…収容体、２２…超音波センサー，２２Ａ…超音波センサー，２２Ｂ…超音波センサー（超音波素子）、２３…装着部、２４，２４Ａ，２４Ｄ，２４Ｅ…当接部、２５，２５Ａ，２５Ｂ…可撓性部材、２４１…底部、２４２…ストッパー、２４３，２４４…凹内側面、２４５，２４６…傾斜面、４１１…素子基板（基板）、４１１Ａ…開口部、４１１Ｂ…隔壁、４１１Ｃ…第一面、４１１Ｄ…第二面、ＭＴ…指（装着対象）、ＭＴ１…指腹、ＭＴ２…爪側面、ＭＴ３…指側面、ＭＴ４…指側面。
【図１】
2018143403.tif 000003
【図２】
2018143403.tif 000004
【図３】
2018143403.tif 000005
【図４】
2018143403.tif 000006
【図５】
2018143403.tif 000007
【図６】
2018143403.tif 000008
【図７】
2018143403.tif 000009
【図８】
2018143403.tif 000010
【図９】
2018143403.tif 000011
【図１０】
2018143403.tif 000012
【図１１】
2018143403.tif 000013
【図１２】
2018143403.tif 000014
【図１３】
2018143403.tif 000015
【図１４】
2018143403.tif 000016
【図１５】
2018143403.tif 000017