(57)【要約】【課題】超音波を送受信して超音波画像を生成する際の画像生成を高速化させることが可能な、既存の技術とは異なる全く新しい技術を提供すること。【解決手段】超音波を送受信する複数の超音波素子を平面状に配置して有する超音波トランスデューサー部と、前記超音波トランスデューサー部を撮像する撮像部と、を備えた超音波プローブ用デバイスである。また、この超音波プローブ用デバイスを備えた超音波プローブを構成することもできる。また、この超音波プローブ用デバイスと、前記超音波トランスデューサー部を駆動して超音波を送信する制御を行うことと、前記撮像部による撮像画像信号に基づいて超音波画像を生成することと、を行う処理部と、を備えた超音波測定装置を構成することもできる。【選択図】図５
2018050737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受信する複数の超音波素子を平面状に配置して有する超音波トランスデューサー部と、
前記超音波トランスデューサー部を撮像する撮像部と、
を備えた超音波プローブ用デバイス。
【請求項２】
前記撮像部は、前記超音波素子が超音波の反射波を受信することで発した赤外光を撮像する、
請求項１に記載の超音波プローブ用デバイス。
【請求項３】
前記撮像部は、撮像素子を平面状に配置して有し、
前記超音波素子の配置層と前記撮像素子の配置層とが近接配置された、
請求項１又は２に記載の超音波プローブ用デバイス。
【請求項４】
前記撮像部は、前記超音波素子に対応する各位置に当該超音波素子を撮像するための撮像素子を配置して有する、
請求項１〜３の何れか一項に記載の超音波プローブ用デバイス。
【請求項５】
前記超音波トランスデューサー部は、前記超音波素子それぞれにキャビティを有し、
前記撮像素子は、前記キャビティを介して前記超音波素子に対向配置されている、
請求項４に記載の超音波プローブ用デバイス。
【請求項６】
前記撮像部は、前記撮像素子に集光する集光レンズを有する、
請求項５に記載の超音波プローブ用デバイス。
【請求項７】
前記キャビティは、当該キャビティ外から遮光された遮光空間として構成されている、
請求項５又は６に記載の超音波プローブ用デバイス。
【請求項８】
前記キャビティを構成する側壁の壁面が光反射層でコーティングされた、
請求項５〜７の何れか一項に記載の超音波プローブ用デバイス。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の超音波プローブ用デバイスを備えた超音波プローブ。
【請求項１０】
請求項１〜８の何れか一項に記載の超音波プローブ用デバイスと、
前記超音波トランスデューサー部を駆動して超音波を送信する制御を行うことと、前記撮像部による撮像画像信号に基づいて超音波画像を生成することと、を行う処理部と、
を備えた超音波測定装置。
【請求項１１】
前記処理部は、前記超音波トランスデューサー部を間欠的に駆動することで前記超音波の間欠的な送信を行わせ、前記超音波を送信していないタイミングにおける前記撮像画像信号に基づいて前記超音波画像を生成する、
請求項１０に記載の超音波測定装置。
【請求項１２】
前記処理部は、静止画像の前記超音波画像を間欠的に生成することで、動画像として視認可能な超音波画像を生成する、
請求項１１に記載の超音波測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を送受信するための超音波プローブ用デバイス等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数の超音波素子（超音波振動子）が配列されたプローブを用いて超音波を送受信し、生体内部の様子を画像化する超音波測定装置が知られている。例えば特許文献１には、関心領域に設定されている領域にのみ高分解能化処理を適用して超音波画像を生成することで、高速化と高分解能化とを両立させた技術が開示されている。
【０００３】
また、近年では、超音波素子を２次元アレイ状に配置したプローブ等を用い、超音波画像を３次元立体画像としてリアルタイムに生成・表示する技術も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−７１０２８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、超音波画像の高精細化や３次元化は、処理するデータ量が増大するため、如何にして超音波の受信信号に対する信号処理を高速化するかが問題であった。また、処理する信号が増えればその分、配線数も増えるため、フレームレートの低下が問題となったり、配線長の増大を招いてＳ／Ｎ比を悪化させるといった問題が発生し得た。
【０００６】
本発明は、こうした事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、超音波を送受信して超音波画像を生成する際の画像生成を高速化させることが可能な、既存の技術とは異なる全く新しい技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための第１の発明は、超音波を送受信する複数の超音波素子を平面状に配置して有する超音波トランスデューサー部と、前記超音波トランスデューサー部を撮像する撮像部と、を備えた超音波プローブ用デバイスである。
【０００８】
第１の発明によれば、超音波を送受信する複数の超音波素子を平面状に配置して有する超音波トランスデューサー部を撮像することができる。これによれば、超音波を受信した際に生じる超音波素子の物理的事象を撮像部による撮像画像で捉えることで、超音波の受信信号に対する信号処理によって超音波画像を生成する場合に比べて、フレームレートを低下させることなく、高速な超音波画像の生成を実現させることが可能となる。
【０００９】
また、第２の発明として、前記超音波素子が超音波の反射波を受信することで発した赤外光を撮像する、第１の発明の超音波プローブ用デバイスを構成してもよい。
【００１０】
第２の発明によれば、超音波を送受信する受信時に超音波素子が発した赤外光を撮像部が撮像することができる。
【００１１】
また、第３の発明として、前記撮像部は、撮像素子を平面状に配置して有し、前記超音波素子の配置層と前記撮像素子の配置層とが近接配置された、第１又は第２の発明の超音波プローブ用デバイスを構成してもよい。
【００１２】
第３の発明によれば、超音波素子の配置層と撮像素子の配置層とを近接配置して超音波プローブ用デバイスを構成することができる。
【００１３】
また、第４の発明として、前記撮像部は、前記超音波素子に対応する各位置に当該超音波素子を撮像するための撮像素子を配置して有する、第１〜第３の何れかの発明の超音波プローブ用デバイスを構成してもよい。
【００１４】
第４の発明によれば、超音波素子毎に撮像素子が配置されるため、超音波素子１つ１つを確実に撮像することができる。
【００１５】
また、第５の発明として、前記超音波トランスデューサー部は、前記超音波素子それぞれにキャビティを有し、前記撮像素子は、前記キャビティを介して前記超音波素子に対向配置されている、第４の発明の超音波プローブ用デバイスを構成してもよい。
【００１６】
第５の発明によれば、超音波素子それぞれのキャビティを介して超音波素子に対して撮像素子を対向配置することができる。よって、超音波を受信した際に生じる１つ１つの超音波素子の物理的事象、例えば赤外光の発光を、隣接する超音波素子の発光と隔離して画像として捉えることが可能となる。
【００１７】
また、第６の発明として、前記撮像部は、前記撮像素子に集光する集光レンズを有する、第５の発明の超音波プローブ用デバイスを構成してもよい。
【００１８】
第６の発明によれば、超音波素子からの光を集光して撮像素子に入射させることができる。
【００１９】
また、第７の発明として、前記キャビティは、当該キャビティ外から遮光された遮光空間として構成されている、第５又は第６の発明の超音波プローブ用デバイスを構成してもよい。
【００２０】
第７の発明によれば、各超音波素子それぞれに有するキャビティを利用し、外部から遮光された遮光空間を介して超音波素子に対して撮像素子を対向配置することができる。よって、超音波を受信した際に生じる１つ１つの超音波素子の物理的事象、例えば赤外光の発光を、ノイズとなる他の光を混入させることなく画像として捉えることが可能となる。
【００２１】
また、第８の発明として、前記キャビティを構成する側壁の壁面が光反射層でコーティングされた、第５〜第７の何れかの発明の超音波プローブ用デバイスを構成してもよい。
【００２２】
第８の発明によれば、超音波素子からの光を効率よく撮像素子に入射させることができる。
【００２３】
また、第９の発明として、第１〜第８の何れかの発明の超音波プローブ用デバイスを備えた超音波プローブを構成してもよい。
【００２４】
第９の発明によれば、第１〜第８の何れかの発明と同様の作用効果を奏する超音波プローブを実現することができる。
【００２５】
また、第１０の発明として、第１〜第８の何れかの発明の超音波プローブ用デバイスと、前記超音波トランスデューサー部を駆動して超音波を送信する制御を行うことと、前記撮像部による撮像画像信号に基づいて超音波画像を生成することと、を行う処理部と、を備えた超音波測定装置を構成してもよい。
【００２６】
第１０の発明によれば、第１〜第８の何れかの発明の超音波プローブ用デバイスにおいて各超音波素子が超音波を送受信し、撮像部が超音波トランスデューサー部を撮像することで得た撮像画像信号から超音波画像を生成することができる。
【００２７】
また、第１１の発明として、前記処理部は、前記超音波トランスデューサー部を間欠的に駆動することで前記超音波の間欠的な送信を行わせ、前記超音波を送信していないタイミングにおける前記撮像画像信号に基づいて前記超音波画像を生成する、第１０の発明の超音波測定装置を構成してもよい。
【００２８】
第１１の発明によれば、超音波の送信と受信とを周期的に繰り返すことができる。そして、超音波の受信時に撮像部が撮像した撮像画像信号から超音波画像を生成することができる。
【００２９】
また、第１２の発明として、前記処理部は、静止画像の前記超音波画像を間欠的に生成することで、動画像として視認可能な超音波画像を生成する、第１１の発明の超音波測定装置を構成してもよい。
【００３０】
第１２の発明によれば、超音波の受信時に間欠的に超音波画像を生成し、動画像として視認可能な超音波画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】超音波測定装置の全体構成例を示す外観図。
【図２】超音波測定の様子を示す図。
【図３】超音波プローブ用デバイスの断面図。
【図４】図３から１対の素子単位を切り出した拡大図。
【図５】超音波測定装置の機能構成例を示すブロック図。
【図６】１フレーム分の超音波画像の生成に係る処理の流れを示すフローチャート。
【図７】変形例の超音波プローブ用デバイスの断面図。
【図８】変形例の超音波測定装置の全体構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下説明する実施形態によって本発明が限定されるものではなく、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限定されるものでもない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付す。
【００３３】
［全体構成］
図１は、本実施形態における超音波測定装置１の全体構成例を示す外観図である。また、図２は、超音波測定装置１を被検体９の測定部位（体表面）に当てて超音波測定している様子を示す図である。本実施形態の超音波測定装置１は、超音波測定を利用して被検体９の生体情報を取得するためのものであり、ケーブルによりパソコン等の外部装置（電子機器）８と適宜接続されて使用される。
【００３４】
超音波測定装置１は、本体部１０と、本体部１０の前面に突設された探触子部２０とを備える。探触子部２０はプローブと言われる部分であって、超音波を送受信するための超音波プローブ用デバイス３０を内蔵している。超音波プローブ用デバイス３０は、探触子部２０の先端面側に配設されて超音波ビームの送受信面２１を形成する超音波トランスデューサー部４０と、この超音波トランスデューサー部４０を後方から撮像する撮像部６０とを備える。
【００３５】
超音波トランスデューサー部４０は、複数の超音波素子５（図３等を参照）を平面状に配置して有する。この超音波トランスデューサー部４０は、例えば、超音波素子５をマトリクス状に配列した２次元アレイの超音波センサーを用いて実現できる。各超音波素子５は、超音波と電気信号とを変換する超音波トランスデューサーであり、数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの超音波パルスを送信するとともに、その反射波を受信する。
【００３６】
撮像部６０は、超音波素子５が超音波の反射波を受信することで生じる物理的事象を撮像するためのものであり、フォトダイオード等の複数の撮像素子（受光素子）６１を平面状に配置して有する。本実施形態では、撮像部６０は、超音波素子５が発した赤外光を、超音波の反射波を受信することで生じる物理的事象として撮像する。撮像素子６１は、超音波素子５に対応する各位置に配置される。撮像部６０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサー、赤外線アレイセンサー等を用いて実現できる。
【００３７】
本体部１０は、一方の側面（図１，２では左側面）に開閉自在に取り付けられたモニター部１１を備える。図１および図２では、モニター部１１の開状態を示している。このモニター部１１には、その内側の面（モニター部１１を開状態としたときに本体部１０の背面側を向く面）にタッチパネル１１１が配設されている。タッチパネル１１１は、操作入力のための手段と、超音波測定の結果や操作情報等を画像表示するための手段とを兼ねる。本実施形態では、超音波測定中は、測定部位の超音波画像が随時生成される。より詳細には、超音波測定は所定のフレームレートで繰り返し行われ、フレーム毎に生成される超音波画像がタッチパネル１１１に動画表示（ライブビュー表示）される。
【００３８】
また、本体部１０は、上面や背面等の適所において、超音波画像の記録タイミングを指示するための記録ボタン１３１や、例えば測定開始指示、電源の投入／遮断の切り換えといった各種操作入力を行うための操作ボタン１３３を備える。
【００３９】
超音波測定装置１の使用時には、医師等のユーザーは、図１中および図２中に破線で示すように本体部１０をその右側面の側から掴んで持ち、探触子部２０の先端面（送受信面２１側）を被検体９の測定部位（図２では頸部）に接触させて超音波測定の開始を指示する。そして、超音波測定をしている間は、左側面のモニター部１１においてタッチパネル１１１にライブビュー表示される超音波画像を見ながら送受信面２１の接触位置を調整し、適宜の記録タイミングで記録ボタン１３１を押下して超音波画像の保存を指示する。記録タイミングでの超音波画像データは超音波測定装置１に保存され、あるいは外部装置８へ出力されて外部装置８にて保存される。超音波測定装置１と外部装置８との間の画像データの転送方式は、特に限定されない。なお、測定部位は図示した頸部に限らず、手首、腕、腹部等、測定の目的に応じた被検体９の部位とされる。
【００４０】
［超音波プローブ用デバイスの構成］
図３は、超音波プローブ用デバイス３０の断面図であり、撮像部６０の水平転送方向に沿った断面を模式的に示している。また、図４は、図３から１つの超音波素子５と、対応する撮像素子６１とを含む素子単位を切り出した拡大図である。図３および図４では、便宜上断面を示すハッチングを一部省略している。図３および図４に示すように、超音波プローブ用デバイス３０は、超音波トランスデューサー部４０である上段の超音波素子５の配置層と、撮像部６０である下段の撮像素子６１の配置層とが近接配置されて構成される。
【００４１】
超音波トランスデューサー部４０は、２次元配列された超音波素子５の上面側を覆う音響整合層４１と、各超音波素子５の外周端部を支持することで超音波素子５毎にキャビティ（空洞部）４５を形成する支持体４３とを備え、キャビティ４５の上に超音波素子５を配置したメンブレン構造を有する。
【００４２】
超音波素子５は、例えば、圧電体５０１の片面（図４では下面）に弾性板５０２を設けたユニモルフ型の超音波振動子であり、弾性板５０２を振動させることで外方Ａ１（図３参照）へと超音波を送信する。なお、ユニモルフ型に限らず、バイモルフ型の超音波振動子を用いてもよい。圧電体５０１は、下部電極５１と、薄膜圧電素子（ピエゾ）５２と、上部電極５３とが積層されて構成される。弾性板５０２は、シリコン熱酸化膜等の酸化膜５４上にジルコニア薄膜等の金属薄膜（振動板）５５が積層されて構成される。
【００４３】
この超音波素子５は、送信した超音波の反射波を受信した際にも弾性板５０２が振動し、これにより圧電体５０１に力が加わると下部電極５１と上部電極５３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で超音波測定を行い、超音波画像を生成するのが一般的な超音波測定装置である（以下適宜「従来方式」という）。これに対し、本実施形態の超音波測定装置１は、超音波の受信時に超音波素子５が発した赤外光を撮像部６０によって撮像し、各撮像素子６１からの信号電荷の検出信号を撮像画像信号として取得して超音波測定を行う。超音波の反射波を受信することで弾性板５０２が振動すると、その反射波強度に応じた温度変化が生じる。そのため、各撮像素子６１からの検出信号は反射波強度に応じた値となる。したがって、検出信号を対象に公知の受信ビームフォーミング処理を行うことにより、超音波画像を生成できる。撮像素子６０の配置は超音波素子５と１対１に対応しているため、最終的に生成可能な超音波画像の最大画素数は超音波素子５の配置数と同様である。従って、従来方式に比べて画像の解像度が低下することはない。
【００４４】
音響整合層４１は、その外側に配設されて測定部位と接触する音響レンズ（不図示）とともに、超音波素子５と測定部位との間の音響インピーダンスの整合や、超音波ビームの収束等の作用効果を担う。
【００４５】
一方、撮像部６０は、支持体４３の下方において、撮像素子６１により光電変換された信号電荷を垂直転送方向に転送する転送路６３と、垂直転送方向に延在して転送路６３の全域を覆う遮光膜６５とを備えて構成される。なお、撮像部６０の転送方式は特に限定されるものではなく、光電変換された信号電荷を一旦蓄積するインターライン型や、信号電荷を蓄積する蓄積部を省略したフルフレーム型等、適宜採用してよい。
【００４６】
また、撮像部６０は、撮像素子６１毎に集光レンズ（マイクロレンズ）６７を有する。集光レンズ６７は、凸形状を有しており、キャビティ４５内に凸部が入り込むように配置される。そして、各撮像素子６１は、集光レンズ６７を間に配した状態で、キャビティ４５を介して対応する超音波素子５と対向配置される。
【００４７】
ここで、キャビティ４５は、側方が支持体４３で囲まれ、超音波素子５と撮像素子６１の各配置層によって上下が塞がれてキャビティ４５外から遮光された遮光空間とされる。すなわち、隣接する超音波素子５はもとより、外部とも光学的に隔離された空間とされる。また、キャビティ４５の側壁の壁面（支持体４３の壁面）は、金属膜等の光反射層４７でコーティングされている。したがって、超音波の受信時に超音波素子５が発光した赤外光を効率良く撮像素子６１に入射させて集光することができる。
【００４８】
［機能構成］
図５は、超音波測定装置１の機能構成例を示すブロック図である。超音波測定装置１は、超音波プローブ用デバイス３０と、操作入力部７１０と、表示部７２０と、通信部７３０と、処理部７４０と、記憶部７６０とを備える。
【００４９】
超音波プローブ用デバイス３０において、超音波トランスデューサー部４０は、処理部７４０（より詳細には送信遅延処理部７４３）からの送信パルス電圧に基づいて超音波を送信し、送信した超音波の反射波を受信する。一方、撮像部６０は、処理部７４０（より詳細には読出制御部７４４）からの読出制御信号に従って読み出し位置の各撮像素子６１に入射した赤外光を光電変換し、アナログ電気信号（検出信号）をＡＦＥ（Analog Front End）７４６へ出力する。
【００５０】
操作入力部７１０は、ユーザーによる各種操作入力を受け付け、操作入力に応じた操作入力信号を処理部７４０へ出力する。ボタンスイッチやレバースイッチ、ダイヤルスイッチ、トラックパッド等により実現できる。図２のタッチパネル１１１、記録ボタン１３１、操作ボタン１３３がこれに該当する。
【００５１】
表示部７２０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示装置によって実現され、処理部７４０からの表示信号に基づく各種表示を行う。図２のタッチパネル１１１がこれに該当する。
【００５２】
通信部７３０は、処理部７４０の制御のもと、外部との間でデータを送受するための通信装置である。この通信部７３０の通信方式としては、所定の通信規格に準拠したケーブルを介して有線接続する形式や、クレイドル等と呼ばれる充電器と兼用の中間装置を介して接続する形式、無線通信を利用して無線接続する形式等、種々の方式を適用可能である。
【００５３】
処理部７４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のマイクロプロセッサーや、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＩＣ（Integrated Circuit）メモリー等の電子部品によって実現される。処理部７４０は、各機能部との間でデータの入出力制御を行い、所定のプログラムやデータ、操作入力部７１０からの操作入力信号、撮像部６０からの検出信号等に基づき各種の演算処理を実行する。なお、処理部７４０を構成する各部は、専用のモジュール回路等のハードウェアで構成することとしてもよい。
【００５４】
処理部７４０は、送信制御部７４１と、読出制御部７４４と、送受信切替部７４５と、ＡＦＥ７４６と、同期制御部７４７と、画像生成部７５０とを含む。
【００５５】
送信制御部７４１は、超音波トランスデューサー部４０を駆動して超音波を送信する制御を行う（送信制御処理）。送信制御処理は、公知技術を用いて実現できる。この送信制御部７４１は、パルス発生部７４２と、送信遅延処理部７４３とを含む。
【００５６】
パルス発生部７４２は、各超音波素子５に印加する送信パルス電圧を発生させる。送信遅延処理部７４３は、送信遅延処理を行って送信パルス電圧の出力タイミングをチャンネル単位で調整し、各超音波素子５へ出力する。ここでの処理により、各超音波素子５から送信される超音波を焦点位置を変えながら集束させ、所定の走査線に沿って超音波ビームを送信する送信フォーカス制御が実現される。より詳細には、入射位置を超音波素子５の配列方向にずらしながら生体表面からの深さ方向の走査線に沿って超音波ビームを送信することで、測定部位皮下の２次元平面をスキャンすることもできるし、３次元空間をスキャンすることもできる。
【００５７】
読出制御部７４４は、上記超音波ビームの送信時に各超音波素子５からの超音波を集束させた焦点位置毎に順次対応する撮像素子６１を選択し、選択した撮像素子６１の読出制御信号を撮像部６０へ出力して検出信号の読み出し位置を制御する（読出制御処理）。
【００５８】
送受信切替部７４５は、所定のフレームレートで超音波の送信と受信とを切り替えるスイッチである。送信時には送信制御部７４１が送信処理を行い、受信時は読出制御部７４４が読出制御処理を行う。ここでの処理により、送信制御部７４１がフレーム単位で超音波トランスデューサー部４０を間欠的に駆動し、超音波の間欠的な送信を行わせる。そして、超音波トランスデューサー部４０が超音波を送信していないタイミングで（つまり受信時に）、撮像部６０から各撮像素子６１の検出信号が焦点位置毎に順次読み出され、ＡＦＥ７４６へ出力される。
【００５９】
ＡＦＥ７４６は、撮像部６０から入力された検出信号に対してＣＤＳ（Correlated Double Sampling）やＡＧＣ（Automatic Gain Control）等のアナログ信号処理を行い、その後Ａ／Ｄ変換処理を行ってデジタル電気信号に変換する。ＡＦＥ７４６によってデジタル化された焦点位置毎の各撮像素子６１の検出信号は、画像生成部７５０へ出力される。
【００６０】
同期制御部７４７は、送受信切替部７４５による送受信切替を制御し、画像生成部７５０が行う受信ビームフォーミング処理を受信時に同期させる。
【００６１】
画像生成部７５０は、受信ビームフォーミング処理を行い、ＡＦＥ７４６から焦点位置毎に順次入力される各撮像素子６１の検出信号に基づいて超音波画像を生成する。ここで行う受信ビームフォーミング処理の手順自体は、一般的な受信ビームフォーミング処理を適用することが可能であり、処理する対象を各超音波素子５の受信信号から各撮像素子６１の検出信号に置き換えて受信ビームフォーミング処理することで超音波画像を生成する。このとき、測定部位皮下の３次元空間をスキャンする場合は、当該３次元空間の３次元超音波画像を生成することができる。また、この３次元超音波画像の画像データをフレーム毎に時系列で収集し、４次元データとして得ることも可能である。
【００６２】
例えば、画像生成部７５０は、受信遅延処理部７５１と、加算処理部７５２とを含む。受信遅延処理部７５１は、各撮像素子６１の検出信号に予め定められるディレイ時間を加えて遅延をかける受信遅延処理（整相処理）を焦点位置毎に行う。加算処理部７５２は、受信遅延処理後の各撮像素子６１の検出信号を重み付き加算することで合成する。
【００６３】
記憶部７６０は、ＩＣメモリーやハードディスク、光学ディスク等の記憶媒体により実現されるものであり、超音波測定装置１を動作させ、超音波測定装置１が備える種々の機能を実現するためのプログラムや、当該プログラムの実行中に使用されるデータ等が事前に記憶され、或いは処理の都度一時的に記憶される。なお、処理部７４０と記憶部７６０との接続は、装置内の内部バス回路による接続に限らず、ＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット等の通信回線で実現してもよい。その場合、記憶部７６０は、超音波測定装置１とは別の外部記憶装置により実現されるとしてもよい。
【００６４】
この記憶部７６０には、測定プログラム７６１が記憶される。処理部７４０は、測定プログラム７６１を読み出して実行することにより、処理部７４０を構成する各部の機能を実現する。なお、各部を電子回路等のハードウェアで実現する場合には、当該機能を実現させるためのプログラムの一部を省略することができる。
【００６５】
また、記憶部７６０には、超音波測定中に生成される過去数フレーム分の超音波画像データがライブビュー表示用に一時的に記憶されるとともに、記録ボタン１３１の押下タイミングでライブビュー表示していた超音波画像データが記録データ７６２として蓄積・保存される。なお、記録ボタン１３１の押下タイミングにおける超音波画像データの保存においては、記録ボタン１３１の押下タイミングを含む所定時間に係るフレーム毎の超音波画像データを時系列順につなげた動画像データを生成し、保存しておく構成でもよい。また、生成した動画像データは、外部装置８に出力し、外部装置８に保存するとしてもよい。
【００６６】
［処理の流れ］
図６は、１フレーム分の超音波画像の生成に係る処理の流れを示すフローチャートである。ここで説明する処理は、例えば、ユーザーにより超音波測定装置１の送受信面２１が被検体９の測定部位において体表面に当てられ、所定の測定開始操作が為されると開始され、所定のフレームレートで繰り返し実行される。なお、本処理は、処理部７４０が記憶部７６０から測定プログラム７６１を読み出して実行し、超音波測定装置１の各部を動作させることで実現できる。
【００６７】
先ず、送信制御部７４１が送信制御処理を行って超音波トランスデューサー部４０を駆動する（ステップＳ１）。ここでの処理により、各超音波素子５が超音波を送信し、その反射波を受信する（ステップＳ３）。
【００６８】
続いて、読出制御部７４４が読み出し制御処理を行い、焦点位置毎に各撮像素子６１の検出信号を順次読み出す（ステップＳ５）。そして、画像生成部７５０において受信遅延処理部７５１が焦点位置毎に各撮像素子６１の検出信号を受信遅延処理し（ステップＳ７）、加算処理部７５２が受信遅延処理後の各撮像素子６１の検出信号を重み付き加算して合成する（ステップＳ９）。
【００６９】
その後は、画像生成部７５０は、焦点位置毎に得られた加算値に対し必要な処理を行って、超音波画像を生成する（ステップＳ１１）。そして、処理部７４０が、ステップＳ１１で生成した超音波画像を表示部７２０に表示してプレビュー表示を更新する（ステップＳ１３）。
【００７０】
また、処理部７４０は、記録ボタン１３１が押下されたならば（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、表示中の超音波画像データを記録データ７６２として記憶部７６０に保存する処理を行う（ステップＳ１７）。記録ボタン１３１が押下されない場合は（ステップＳ１５：ＮＯ）、次のフレームの処理に移行して本処理を繰り返す。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態によれば、超音波素子５が超音波を受信することで発した赤外光を撮像し、超音波画像を生成することができる。したがって、超音波を受信した際に生じる超音波素子５の物理的事象を撮像部６０による撮像画像で捉えることで、超音波の受信信号に対する信号処理によって超音波画像を生成する従来方式に比べて、フレームレートを低下させることなく、高速な超音波画像の生成を実現させることが可能となる。
【００７２】
例えば、撮像部６０として、１秒間に１００万フレームもの高速な動画撮影が可能な高速撮影部を利用することも可能である。その場合、各撮像素子６１の検出信号を高速に読み出して超音波画像を生成できることから、高速な超音波画像の生成フレームレートを実現できる。
【００７３】
なお、上記実施形態で説明した構成の超音波素子５は、図３中の矢印Ａ１とは反対の方向にも超音波を送信する。そのため、図３と逆、すなわち、図４に向かって超音波素子５の弾性板５０２を上、圧電体５０１を下にした構成も可能である。図７は、この変形例における超音波トランスデューサー部４０ｂを含む超音波プローブ用デバイス３０ｂの断面図である。図７中、上記実施形態と同様の構成には同一の符号を付している。図７に示すように、本変形例の超音波トランスデューサー部４０ｂでは、上に向けられた各超音波素子５を構成する弾性板５０２の上方に音響整合層４１ｂが配置される。
【００７４】
また、超音波測定装置の装置構成は、超音波プローブ用デバイスを組み込んだ一体型の構成に限定されない。図８は、この変形例における超音波測定装置１ｂの全体構成例を示す図である。図８に示すように、超音波測定装置１ｂは、超音波トランスデューサー部４０と撮像部６０とで構成される超音波プローブ用デバイス３０を内蔵した超音波プローブ７１と、パソコン等の処理装置７３とをケーブル接続して構成してもよい。この場合は、図５中に破線で囲った各部を超音波プローブ７１が具備し、残りの各部を処理装置７３が具備する。
【００７５】
また、上記実施形態では、１つの超音波素子５に１つの撮像素子６１を対向配置する構成を例示した。これに対し、撮像素子６１は、複数の超音波素子５に対して１つ配置するとしてもよい。例えば、１つのチャンネルを構成する複数の超音波素子５に対して１つの撮像素子６１を配置するのでもよい。
【００７６】
また、上記した実施形態では、超音波測定装置１が備えるモニター部１１においてフレーム毎に生成される超音波画像をライブビュー表示することとしたが、外部装置８に随時転送し、外部装置８が備える表示装置にてライブビュー表示を行うとしてもよい。
【００７７】
また、超音波素子５の発光強度が不足する場合には、光強度変調などの光強度を増幅する技術を適用することとしてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１，１ｂ…超音波測定装置、３０，３０ｂ…超音波プローブ用デバイス、４０，４０ｂ…超音波トランスデューサー部、４５…キャビティ、５…超音波素子、５０１…圧電体、５０２…弾性板、６０…撮像部、６１…撮像素子、７１０…操作入力部、７２０…表示部、７３０…通信部、７４０…処理部、７４１…送信制御部、７４２…パルス発生部、７４３…送信遅延処理部、７４４…読出制御部、７４５…送受信切替部、７４６…ＡＦＥ、７４７…同期制御部、７５０…画像生成部、７５１…受信遅延処理部、７５２…加算処理部、７６０…記憶部、７６１…測定プログラム、７６２…記録データ、７１…超音波プローブ、７３…処理装置
【図１】
2018050737.tif 000003
【図２】
2018050737.tif 000004
【図３】
2018050737.tif 000005
【図４】
2018050737.tif 000006
【図５】
2018050737.tif 000007
【図６】
2018050737.tif 000008
【図７】
2018050737.tif 000009
【図８】
2018050737.tif 000010