(57)【要約】【課題】精度良く被検体の内部形状を検出することができる超音波測定装置を提供する。【解決手段】超音波測定装置１は超音波を送信し反射波を受信する超音波素子が配列し人体４の表面に沿って設置された超音波ユニット１４を複数備える超音波検出部８と、複数の超音波ユニット１４が受信した反射波の分布を仮想面６５で受信したときの反射波の分布に変換する変換部と、を備える。【選択図】図１７
2018042650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送信し反射波を受信する超音波素子が配列された超音波ユニットを複数備える超音波検出部と、
複数の前記超音波ユニットが受信した反射波の分布を仮想面で受信したときの反射波の分布に変換する変換部と、を備えることを特徴とする超音波測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波測定装置であって、
複数の前記超音波ユニットが送信する超音波の進行方向を同じ方向に制御する送信方向制御部を備えることを特徴とする超音波測定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の超音波測定装置であって、
前記超音波ユニットは第１超音波ユニット及び第２超音波ユニットを含み、
前記第１超音波ユニットが送信する超音波を前記第２超音波ユニットが受信し、
前記第１超音波ユニットと前記第２超音波ユニットとの間を通過する超音波の時間から前記第１超音波ユニットと前記第２超音波ユニットとの相対位置を演算するユニット位置演算部を備えることを特徴とする超音波測定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波測定装置であって、
前記超音波ユニットの動作を制御する本体制御部を備え、
前記超音波ユニットは前記本体制御部と通信する通信部を備え、
前記本体制御部と複数の前記超音波ユニットとがディジーチェーン接続されていることを特徴とする超音波測定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波測定装置であって、
前記超音波ユニットを支持する支持部を備え、
前記支持部は前記超音波ユニットに設置された第１回転部と、
複数の前記第１回転部と接続する第１支持部と、
前記第１支持部に設けられた第２回転部と、
複数の前記第２回転部と接続する第２支持部と、を備えることを特徴とする超音波測定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の超音波測定装置であって、
前記第１回転部の回転軸と前記第２回転部の回転軸とは同じ向きに延びていることを特徴とする超音波測定装置。
【請求項７】
請求項６に記載の超音波測定装置であって、
前記第１支持部は前記第１回転部を介して２つの前記超音波ユニットと接続することを特徴とする超音波測定装置。
【請求項８】
請求項７に記載の超音波測定装置であって、
前記第２支持部は前記第２回転部を介して２つの前記第１支持部と接続することを特徴とする超音波測定装置。
【請求項９】
請求項５に記載の超音波測定装置であって、
前記超音波ユニットは１列に配列されていることを特徴とする超音波測定装置。
【請求項１０】
請求項５に記載の超音波測定装置であって、
前記超音波ユニットはマトリックス状に配列されていることを特徴とする超音波測定装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の超音波測定装置であって、
前記変換部が変換した反射波の信号を表示する表示部を備えることを特徴とする超音波測定装置。
【請求項１２】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波測定装置であって、
前記超音波ユニットを支持する支持部を備え、
前記支持部はロボットを含むことを特徴とする超音波測定装置。
【請求項１３】
被検体に超音波を送信し、
被検体にて反射した反射波を複数の超音波ユニットが受信し、
前記反射波の分布を仮想面で受信したときの反射波の分布に変換することを特徴とする超音波測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波測定装置および超音波測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被検体に超音波を照射して被検体の内部で反射する反射波を用いて超音波画像を表示する超音波測定装置が広く活用されている。超音波測定装置を用いて被検体の内部に位置する臓器を観察することができる。
【０００３】
超音波測定装置は超音波を送信して受信する超音波素子が複数配置された超音波プローブを備えている。超音波プローブを被検体に押圧して被検体の内部に超音波を照射する。超音波プローブが被検体と接する面は略平坦な面となっている。そして、超音波プローブと被検体との間には液状のジェルが設けられる。ジェルにより超音波プローブと被検体の境界面で超音波が反射されることが抑制される。
【０００４】
被検体の表面に複数の超音波ユニットを設置した超音波測定装置が特許文献１に開示されている。それによると、各超音波ユニットには超音波素子が配列されている。そして、第１超音波ユニットが送信した超音波を第１超音波ユニット及び第１超音波ユニットとは別の第２超音波ユニットが受信するようにした。これにより、被検体に超音波素子が配置される範囲が広くなる。そして、被検体の内部で反射した反射波を広い範囲の超音波素子で受信することにより被検体の内部の検出精度を高くすることができた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平２−００９８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
超音波測定装置が被検体の内部を検出する精度は超音波素子を設置する範囲が広い程高くすることができる。しかし、被検体に超音波素子を設置できる範囲は被検体の形状により制限がある。そこで、被検体の表面に複数の超音波ユニットを設置したときに、さらに、精度良く被検体の内部形状を検出することができる超音波測定装置が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］
本適用例にかかる超音波測定装置であって、超音波を送信し反射波を受信する超音波素子が配列された超音波ユニットを複数備える超音波検出部と、複数の前記超音波ユニットが受信した反射波の分布を仮想面で受信したときの反射波の分布に変換する変換部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本適用例によれば、超音波測定装置は超音波検出部及び変換部を備えている。超音波検出部は超音波ユニットを複数備えている。各超音波ユニットは被検体の表面に沿って設置される。そして、超音波ユニットには超音波素子が配列して設置され、各超音波素子は超音波を送信し反射波を受信する。変換部は複数の超音波ユニットが受信した反射波の分布を仮想面で受信したときの反射波の分布に変換する。
【００１０】
被検体の表面に超音波ユニットが設置される。被検体の表面が曲面であり、且つ超音波ユニットが長いときには超音波ユニットの一部が被検体から離れる。被検体から離れた場所では超音波が超音波ユニットの表面で反射され、被検体に伝搬しないので、被検体内部を進行する超音波の強度が弱くなる。本適用例では超音波検出部が複数の超音波ユニットで構成されているので、各超音波ユニットを被検体の表面に接する長さに設定できる。このとき、各超音波ユニットは被検体の内部に適切な強度の超音波を進行させることができる。
【００１１】
被検体の内部では超音波が反射して反射波になる。反射波の一部は超音波ユニットを照射し、超音波ユニットは反射波を受信する。そして、変換部は反射波の受信信号を入力する。変換部は仮想面を設定する。そして、複数の超音波ユニットが受信した反射波の分布を仮想面で反射波を受信したときの反射波の分布に変換する。従って、仮想面に大きな超音波ユニットが位置して反射波を受信するときと同様の反射波の信号を変換部が出力することができる。仮想面を超音波ユニットに対して反射波が進行する方向に設定する。このとき、変換部が出力する反射波の信号では仮想面における信号を受信した位置の距離を長くすることができる。そして、超音波ユニットの開口が大きいときと同じ効果が得られる。超音波ユニットの開口は反射波を受信する超音波素子が並ぶ長さを示す。従って、超音波測定装置は精度良く被検体の内部形状を検出することができる。
【００１２】
［適用例２］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、複数の前記超音波ユニットが送信する超音波の進行方向を同じ方向に制御する送信方向制御部を備えることを特徴とする。
【００１３】
本適用例によれば、超音波測定装置は送信方向制御部を備えている。超音波ユニットには複数の超音波素子が設置されている。各超音波素子が送信する超音波の位相を送信方向制御部が調整して超音波を所定の方向に送信する。そして、送信方向制御部は複数の超音波ユニットが送信する超音波の進行方向を同じ方向に制御する。従って、複数の超音波ユニットから被検体に一方向から超音波を送信することができる。複数の方向から超音波が照射されるとき超音波ユニットには被検体の虚像の信号が受信される。本適用例では一方向に進行する超音波による反射波を受信する為、超音波素子が虚像の信号を受信することを抑制することができる。
【００１４】
［適用例３］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記超音波ユニットは第１超音波ユニット及び第２超音波ユニットを含み、前記第１超音波ユニットが送信する超音波を前記第２超音波ユニットが受信し、前記第１超音波ユニットと前記第２超音波ユニットとの間を通過する超音波の時間から前記第１超音波ユニットと前記第２超音波ユニットとの相対位置を演算するユニット位置演算部を備えることを特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、超音波ユニットは第１超音波ユニット及び第２超音波ユニットを含み、第１超音波ユニットと第２超音波ユニットとの相対位置を演算するユニット位置演算部を備えている。第１超音波ユニットが超音波を送信し、第２超音波ユニットが超音波を受信する。そして、ユニット位置演算部は第１超音波ユニットと第２超音波ユニットとの間を通過する超音波の時間のデータを入力する。
【００１６】
第１超音波ユニット及び第２超音波ユニットにはそれぞれ超音波素子が配列している。そして、各超音波ユニットにおける超音波素子の相対位置は既知になっている。また、超音波の速度も既知である。ユニット位置演算部は第１超音波ユニットと第２超音波ユニットとの間を通過する超音波の時間を計測する。これによりユニット位置演算部は第１超音波ユニットの１つの超音波素子と第２超音波ユニットの２つの超音波素子との距離を検出できる。そして、三角測量法を用いて、第１超音波ユニットと第２超音波ユニットとの相対位置を検出できる。その結果、被検体の表面に沿って設置された複数の超音波ユニットにおけるそれぞれの相対位置を検出できる。
【００１７】
［適用例４］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記超音波ユニットの動作を制御する本体制御部を備え、前記超音波ユニットは前記本体制御部と通信する通信部を備え、前記本体制御部と複数の前記超音波ユニットとがディジーチェーン接続されていることを特徴とする。
【００１８】
本適用例によれば、超音波測定装置は本体制御部を備え、本体制御部は超音波ユニットの動作を制御する。超音波ユニットは通信部を備えている。そして、通信部は本体制御部と通信する。
【００１９】
本体制御部は超音波ユニットに指示信号を出力する。超音波ユニットでは通信部が指示信号を入力する。超音波ユニットは指示信号に基づいて超音波を送信して反射波を受信する。そして、通信部が受信信号を本体制御部に送信する。本体制御部と複数の超音波ユニットとがディジーチェーン接続されている。そして、本体制御部と複数の超音波ユニットとは順次通信して受信データを送信する。本体制御部と複数の超音波ユニットとをスター型に接続するときには各超音波ユニットと本体制御部とを直接つなぐ配線が必要となる。一方、複数の超音波ユニットがディジーチェーン接続されているときには、超音波ユニット間をつなぐ配線が必要となる。そして、本体制御部と超音波ユニットの間の距離は超音波ユニット間の距離より長い。従って、超音波ユニットの数が多いときにも本体制御部と複数の超音波ユニットとをスター型に接続するときに比べて配線の長さを短くすることができる。
【００２０】
［適用例５］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記超音波ユニットを支持する支持部を備え、前記支持部は前記超音波ユニットに設置された第１回転部と、複数の前記第１回転部と接続する第１支持部と、前記第１支持部に設けられた第２回転部と、複数の前記第２回転部と接続する第２支持部と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
本適用例によれば、超音波測定装置は超音波ユニット及び支持部を備えている。超音波ユニットは複数であり、各超音波ユニットは被検体の表面に沿って設置される。そして、超音波ユニットには超音波素子が配列して設置され、各超音波素子は超音波を送信し反射波を受信する。支持部は第１回転部、第１支持部、第２回転部及び第２支持部を備えている。
【００２２】
第１回転部は各超音波ユニットに設置されている。そして、第１支持部は複数の第１回転部と接続している。第１支持部には第２回転部が設置され、第２支持部は複数の第２回転部と接続している。被検体の表面は平坦とは限らず曲面を有しているときもある。被検体の表面に超音波ユニットを設置するとき、超音波ユニットが向く向きが異なる。超音波ユニットと第１支持部とは第１回転部を介して接続されているので、複数の超音波ユニットは異なる向きを向くことができる。
【００２３】
また、第２支持部と第１支持部とは第２回転部を介して接続されているので、複数の第１支持部は異なる姿勢をとることができる。従って、被検体が曲面を有しているときにも、支持部は被検体の表面に沿って超音波ユニットを設置することができる。
【００２４】
被検体の表面に超音波ユニットを設置する。被検体の表面が曲面であり、且つ、超音波ユニットが長いときには超音波ユニットの一部が被検体から離れる。被検体から離れた場所では超音波が超音波ユニットの表面で反射され、被検体に伝搬しないので、被検体内部を進行する超音波の強度が弱くなる。超音波測定装置には複数の超音波ユニットが設置されているので、測定範囲が広いときにも各超音波ユニットを被検体の表面に接する長さに設定できる。このとき、各超音波ユニットは被検体の内部に適切な強度の超音波を進行させることができる。被検体の内部において超音波が反射して反射波になる。反射波の一部は超音波ユニットを照射し、超音波ユニットは反射波を受信する。超音波ユニットが被検体の内部に適切な強度の超音波を進行させる為、超音波ユニットは音圧の高い超音波を受信することができる。その結果、超音波測定装置は感度良く反射波の受信信号を出力することができる。
【００２５】
［適用例６］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記第１回転部の回転軸と前記第２回転部の回転軸とは同じ向きに延びていることを特徴とする。
【００２６】
本適用例によれば、第１回転部の回転軸と第２回転部の回転軸とは平行になっている。このとき、被検体の断面が楕円形に類似しているときにも楕円形に沿って超音波ユニットを設置することができる。
【００２７】
［適用例７］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記第１支持部は前記第１回転部を介して２つの前記超音波ユニットと接続することを特徴とする。
【００２８】
本適用例によれば、１つの第１支持部が第１回転部を介して２つの超音波ユニットと接続する。１つの第１支持部に第１回転部を介して３つ以上の超音波ユニットが接続するときには、各超音波ユニットの相対位置を微調整する機構が必要になる。一方、１つの第１支持部が第１回転部を介して２つの超音波ユニットと接続するときには、各超音波ユニットの相対位置を微調整する機構がなくても各超音波ユニットを被検体の表面に沿って配置させることができる。従って、支持部の構成を簡易にすることができる。
【００２９】
［適用例８］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記第２支持部は前記第２回転部を介して２つの前記第１支持部と接続することを特徴とする。
【００３０】
本適用例によれば、１つの第２支持部が第２回転部を介して２つの第１支持部と接続する。１つの第２支持部に第２回転部を介して３つ以上の第１支持部が接続するときには、各第１支持部の相対位置を微調整する機構が必要になる。一方、１つの第２支持部が第２回転部を介して２つの第１支持部と接続するときには、各第１支持部の相対位置を微調整する機構がなくても各超音波ユニットを被検体の表面に沿って配置することができる。従って、支持部の構成を簡易にすることができる。
【００３１】
［適用例９］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記超音波ユニットは１列に配列されていることを特徴とする。
【００３２】
本適用例によれば、超音波ユニットは１列に配列されている。このとき、超音波測定装置は１つの仮想面に沿って超音波を送信することができる。このとき、反射波は仮想面内で反射した超音波になる。従って、超音波測定装置は被検体を仮想面で輪切りにした画像のデータを取得することができる。また、超音波ユニットが受信するデータの量を少なくできるので超音波画像の演算を容易に行うことができる。
【００３３】
［適用例１０］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記超音波ユニットはマトリックス状に配列されていることを特徴とする。
【００３４】
本適用例によれば、超音波ユニットはマトリックス状に配列されている。従って、超音波ユニットは複数の列に配列されている。１つの列で構成された超音波ユニットにより被検体を１つの仮想面で輪切りにした画像のデータを取得することができる。従って、超音波測定装置は複数の仮想面で輪切りにした画像のデータを取得することができる。その結果、超音波測定装置は被検体の立体画像を取得することができる。
【００３５】
［適用例１１］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記変換部が変換した反射波の信号を表示する表示部を備えることを特徴とする。
【００３６】
本適用例によれば、超音波測定装置は変換部が変換した反射波の信号を表示する表示部を備えている。変換部が変換した反射波の信号は複数の超音波ユニットが出力した反射波の信号を基にした画像である。従って、表示部は複数の超音波ユニットが検出する広い範囲の被検体の超音波画像を表示することができる。
【００３７】
［適用例１２］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記超音波ユニットを支持する支持部を備え、前記支持部はロボットを含むことを特徴とする。
【００３８】
本適用例によれば、超音波測定装置は超音波ユニットを支持する支持部を備えている。支持部はロボットを含んでいる。ロボットは超音波ユニットを把持し、超音波ユニットを所定の位置で所定の向きに設置することができる。従って、支持部は被検体の表面に沿って超音波ユニットを設置することができる。
【００３９】
［適用例１３］
本適用例にかかる超音波測定方法であって、被検体に超音波を送信し、被検体にて反射した反射波を複数の超音波ユニットが受信し、前記反射波の分布を仮想面で受信したときの反射波の分布に変換することを特徴とする。
【００４０】
本適用例によれば、被検体に向けて超音波を送信する。超音波は被検体の内部に進行する。そして、被検体の内部で反射して反射波となる。複数の超音波ユニットが反射波を受信する。反射波の分布を変換して仮想面で受信したときの反射波の分布を得る。このとき、複数の超音波ユニットが受信した反射波の分布を仮想面で反射波を受信したときの反射波の分布に変換する。従って、仮想面に大きな超音波ユニットが位置して反射波を受信するときと同様の反射波の分布を出力することができる。仮想面を超音波ユニットに対して反射波が進行する方向に設定する。このとき、複数の超音波ユニットで受信することで、出力する反射波の分布では仮想面における反射波を受信する素子幅が広くなるので、開口が大きいときと同じ効果が得られる。従って、本適用例の超音波測定方法は精度良く被検体の形状を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１の実施形態にかかわる超音波測定装置の設置例を説明するための模式図。
【図２】超音波プローブの構成を示す模式側面図。
【図３】超音波プローブの構造を示す模式平面図。
【図４】超音波プローブの構造を示す模式底面図。
【図５】超音波ユニットの電気ブロック図。
【図６】制御装置と超音波ユニットとの接続を示す電気ブロック図。
【図７】超音波測定装置の電気制御ブロック図。
【図８】超音波測定方法のフロー図。
【図９】超音波測定方法を説明するための模式図。
【図１０】超音波測定方法を説明するための模式図。
【図１１】超音波測定方法を説明するための模式図。
【図１２】超音波測定方法を説明するための模式図。
【図１３】超音波測定方法を説明するための模式図。
【図１４】超音波測定方法を説明するための模式図。
【図１５】超音波測定方法を説明するための模式図。
【図１６】超音波測定方法を説明するための模式図。
【図１７】超音波測定方法を説明するための模式図。
【図１８】超音波測定方法を説明するための模式図。
【図１９】超音波測定方法を説明するための模式図。
【図２０】超音波測定方法を説明するための模式図。
【図２１】第２の実施形態にかかわる超音波プローブの構造を示す模式底面図。
【図２２】超音波プローブの構造を示す模式平面図。
【図２３】超音波プローブの構造を示す模式側面図。
【図２４】第３の実施形態にかかわる超音波測定装置の設置例を説明するための模式図。
【図２５】第４の実施形態にかかわる超音波ユニットの構成を説明するためのブロック図。
【図２６】第５の実施形態にかかわる超音波ユニットの構成を説明するためのブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
【００４３】
（第１の実施形態）
本実施形態では、超音波測定装置と、この超音波測定装置を用いて超音波測定する超音波測定方法との特徴的な例について、図に従って説明する。第１の実施形態にかかわる超音波測定装置について図１〜図７に従って説明する。図１は、超音波測定装置の設置例を説明するための模式図である。図１に示すように、超音波測定装置１は超音波プローブ２及び本体制御部としての制御装置３を備えている。
【００４４】
超音波プローブ２は被検体としての人体４に設置される。設置される場所は特に限定されないが本実施形態では、例えば、人体４の腹部回りに超音波プローブ２が設置されている。超音波プローブ２は人体４の内部に向けて超音波を送信する。そして、超音波プローブ２は人体４の内部で反射した反射波を受信して電気信号に変換する。超音波プローブ２は人体４の腹部上に設置されている。従って、超音波プローブ２は被検体である人体４の腹部に超音波を送信し被検体に反射した反射波を受信する。尚、超音波プローブ２を設置する場所は人体４の腹部に限らず、超音波測定をしたい場所に設置することができる。
【００４５】
超音波プローブ２と制御装置３とは配線３ａにより接続されている。制御装置３は超音波プローブ２の動作を制御する装置である。制御装置３は入力装置５及び表示部としての表示装置６を備えている。入力装置５はキーボードやマウスコントローラー、専用スイッチ、トラックボールなどのポインター等で構成されている。表示装置６は測定した超音波画像や測定条件を表示する。表示装置６には液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プラズマディスプレイ、表面電界ディスプレイを用いることができる。操作者は入力装置５を操作して超音波測定装置１の動作を指示する。超音波プローブ２が出力する反射波の電気信号を制御装置３が入力して超音波画像を演算する。そして、制御装置３は超音波画像を表示装置６に表示する。
【００４６】
図２は超音波プローブの構成を示す模式側面図である。尚、超音波プローブ２が設置された人体４の腹部は断面図になっている。図２に示すように、超音波プローブ２は操作者７の手部に把持されて用いられる。超音波プローブ２は主に超音波検出部８と超音波検出部８を支持する支持部９で構成されている。超音波検出部８は第１超音波ユニット１０、第２超音波ユニット１１、第３超音波ユニット１２、第４超音波ユニット１３の複数の超音波ユニット１４を備えている。各超音波ユニット１４では超音波を送信し反射波を受信する超音波素子が配列している。各超音波ユニット１４は人体４の表面に沿って設置されている。そして、支持部９は各超音波ユニット１４を支持する。
【００４７】
各超音波ユニット１４は１方向に長い直方体の形状をしている。そして、各超音波ユニット１４には超音波を送信する側の反対側に第１回転部１５が設置されている。第１回転部１５は各超音波ユニット１４の長手方向の中央に位置する。そして、第１超音波ユニット１０上の第１回転部１５及び第２超音波ユニット１１上の第１回転部１５と接続して第１支持部としての左側第１支持部１６が設置されている。さらに、第３超音波ユニット１２上の第１回転部１５及び第４超音波ユニット１３上の第１回転部１５と接続して第１支持部としての右側第１支持部１７が設置されている。
【００４８】
左側第１支持部１６は一対の第１回転部１５を架橋する梁として機能する。左側第１支持部１６の長手方向は一対の第１回転部１５を通る方向と同じ方向である。そして、左側第１支持部１６には第１回転部１５と接続する側の反対側に第２回転部１８が設置されている。第２回転部１８は左側第１支持部１６の長手方向の中央に位置する。
【００４９】
同様に、右側第１支持部１７は一対の第１回転部１５を架橋する梁として機能する。右側第１支持部１７の長手方向は一対の第１回転部１５を通る方向と同じ方向である。そして、右側第１支持部１７には第１回転部１５と接続する側の反対側に第２回転部１８が設置されている。第２回転部１８は右側第１支持部１７の長手方向の中央に位置する。
【００５０】
左側第１支持部１６上の第２回転部１８及び右側第１支持部１７上の第２回転部１８と接続して第２支持部２１が設置されている。第２支持部２１は一対の第２回転部１８を架橋する梁として機能する。第２支持部２１の長手方向は一対の第２回転部１８を通る方向と同じ方向である。そして、第２支持部２１には第２回転部１８と接続する側の反対側に取っ手２２が設置されている。取っ手２２は第２支持部２１の長手方向の中央に位置する。
【００５１】
操作者７は取っ手２２を把持して超音波プローブ２を支持する。左側第１支持部１６、右側第１支持部１７及び第２支持部２１は板バネとして機能する。そして、操作者７が取っ手２２を人体４に押圧するとき左側第１支持部１６、右側第１支持部１７及び第２支持部２１は撓んで弾性的に超音波検出部８を人体４に付勢する。
【００５２】
第１回転部１５は各超音波ユニット１４に設置されている。そして、左側第１支持部１６及び右側第１支持部１７はそれぞれ２つの第１回転部１５と接続している。左側第１支持部１６及び右側第１支持部１７にはそれぞれ第２回転部１８が設置され、第２支持部２１は２つの第２回転部１８と接続している。人体４の表面は平坦とは限らず曲面を有しているときもある。人体４の表面に超音波ユニットを設置するとき、超音波ユニットが向く向きは異なる。超音波ユニット１４と左側第１支持部１６及び右側第１支持部１７とは第１回転部１５を介して接続されているので、複数の超音波ユニットは異なる向きを向くことができる。
【００５３】
また、第２支持部２１と左側第１支持部１６及び右側第１支持部１７は第２回転部１８を介して接続されているので、左側第１支持部１６及び右側第１支持部１７は異なる姿勢をとることができる。従って、人体４の表面が曲面を有しているときにも、支持部９は人体４の表面に沿って超音波ユニット１４を設置することができる。
【００５４】
操作者７は人体４の表面に超音波ユニット１４を設置する。人体４の表面が曲面であり、且つ、超音波ユニット１４が長いときには超音波ユニット１４の一部が人体４から離れる。人体４から離れた場所では超音波が超音波ユニット１４の表面で反射され、人体４に伝搬しないので、人体４内部を進行する超音波の強度が弱くなる。超音波測定装置１では４つの超音波ユニット１４が設置されているので、測定範囲が広いときにも各超音波ユニット１４が人体４の表面に接する長さに設定されている。このとき、各超音波ユニット１４は人体４の内部に適切な強度の超音波を進行させることができる。人体４の内部において超音波が反射して反射波になる。反射波の一部は超音波ユニット１４を照射し、超音波ユニット１４は反射波を受信する。超音波ユニット１４が人体４の内部に適切な強度の超音波を進行させる為、超音波ユニット１４は音圧の高い超音波を受信することができる。その結果、超音波測定装置１は感度良く反射波の受信信号を出力することができる。
【００５５】
左側第１支持部１６は第１回転部１５を介して第１超音波ユニット１０及び第２超音波ユニット１１の２つの超音波ユニット１４と接続する。１つの左側第１支持部１６に第１回転部１５を介して３つ以上の超音波ユニット１４が接続するときには、各超音波ユニット１４の相対位置を微調整する機構が必要になる。一方、１つの左側第１支持部１６が第１回転部１５を介して２つの超音波ユニット１４と接続するときには、各超音波ユニット１４の相対位置を微調整する機構がなくても各超音波ユニット１４を人体４の表面に沿って配置することができる。従って、支持部９の構成を簡易にすることができる。この内容は右側第１支持部１７においても同様である。
【００５６】
尚、１つの左側第１支持部１６に第１回転部１５を介して３つ以上の超音波ユニット１４を接続するときにも、左側第１支持部１６を撓ませて各超音波ユニット１４を人体４に沿って設置できるときには、各超音波ユニット１４の相対位置を微調整する機構が不要である。
【００５７】
第２支持部２１は第２回転部１８を介して左側第１支持部１６及び右側第１支持部１７の２つの第１支持部と接続する。１つの第２支持部２１に第２回転部１８を介して３つ以上の第１支持部が接続するときには、各第１支持部の相対位置を微調整する機構が必要になる。一方、１つの第２支持部２１が第２回転部１８を介して２つの第１支持部と接続するときには、各第１支持部の相対位置を微調整する機構がなくても各超音波ユニット１４を人体４の表面に沿って配置することができる。従って、支持部の構成を簡易にすることができる。
【００５８】
尚、１つの第２支持部２１に第２回転部１８を介して３つ以上の第１支持部を接続するときにも、第２支持部２１を撓ませて各超音波ユニット１４を人体４に沿って設置できるときには、各第１支持部の相対位置を微調整する機構が不要である。
【００５９】
図３は超音波プローブの構造を示す模式平面図であり、超音波プローブ２を取っ手２２側から見た図である。図３に示すように、第１超音波ユニット１０〜第４超音波ユニット１３の超音波ユニット１４は１列に配列されている。このとき、超音波測定装置１は１つの仮想面に沿って超音波を送信することができる。反射波は仮想面内で反射した超音波になる。従って、超音波測定装置１は人体４を仮想面で輪切りにした画像のデータを取得することができる。また、超音波ユニット１４が受信するデータの量を少なくできるので超音波画像の演算を容易に行うことができる。
【００６０】
第１回転部１５は回転軸としての第１回転軸１５ａを中心に回転し、第２回転部１８は回転軸としての第２回転軸１８ａを中心に回転する。そして、第１回転軸１５ａと第２回転軸１８ａとは同じ向きに延びている。このとき、第１回転軸１５ａと第２回転軸１８ａとは平行になっている。そして、人体４の断面が楕円形に類似しているときにも楕円形に沿って第１超音波ユニット１０〜第４超音波ユニット１３を設置することができる。
【００６１】
図４は超音波プローブの構造を示す模式底面図であり、超音波プローブ２を取っ手２２の反対側から見た図である。図４に示すように、第１超音波ユニット１０〜第４超音波ユニット１３の超音波ユニット１４は１列に配列されている。各超音波ユニット１４では超音波を送信する側に音響レンズ２３が設置され、音響レンズ２３の取っ手２２側には超音波素子アレイ２４が設置されている。超音波素子アレイ２４には超音波素子がマトリックス状に配置されている。超音波素子の個数は特に限定されないが、本実施形態では、例えば、１６行１２０列の配置になっている。
【００６２】
音響レンズ２３は超音波素子アレイ２４の長手方向に伸びる柱状レンズであり、長手方向と直交する方向の断面が凸レンズになっている。そして、音響レンズ２３は柱状レンズの軸方向と直交する方向で超音波を集める機能を有している。
【００６３】
制御装置３と第１超音波ユニット１０〜第４超音波ユニット１３とは配線３ａによりディジーチェーン接続されている。超音波ユニット１４の数が多いときにも制御装置３と複数の超音波ユニット１４とをスター型に接続するときに比べて配線３ａの量を抑制することができる。
【００６４】
図５は超音波ユニットの電気ブロック図である。図５に示すように、超音波ユニット１４には超音波素子アレイ２４と超音波素子アレイ２４を駆動する通信部としての駆動回路２６とが設置されている。超音波素子アレイ２４には複数の超音波素子２４ａが設置されている。駆動回路２６には送信制御部２７、受信切替部２８及び設定レジスター２９が設置されている。送信制御部２７は超音波を送信する制御を行う。受信切替部２８は複数の超音波素子２４ａのうちのどの超音波素子２４ａが出力する超音波信号を制御装置３に送信するかの切替を行う。設定レジスター２９は超音波の送信及び受信にかかわる設定を記憶する。
【００６５】
設定レジスター２９は制御装置３から配線３ａを介してシリアル制御信号３０を受信して記憶する。シリアル制御信号３０には各種の設定データが含まれており、設定レジスター２９は設定データを記憶する。
【００６６】
送信制御部２７は遅延データ記憶部３１、タイミング生成部３２及び駆動スイッチ部３３を備えている。遅延データ記憶部３１には遅延テーブルのデータが記憶されている。各超音波素子２４ａは所定の時間間隔をあけて超音波を送信する。遅延テーブルのデータは超音波を送信する時間間隔のデータを含んでいる。
【００６７】
タイミング生成部３２は遅延データ記憶部３１から遅延テーブルのデータを入力する。さらに、タイミング生成部３２は制御装置３から配線３ａを介してタイミング信号３４を入力する。タイミング生成部３２は遅延テーブルのデータ及びタイミング信号３４を用いて超音波素子２４ａを駆動する駆動パルス信号を生成する。さらに、どの超音波素子２４ａを駆動させるか指示する指示信号も生成する。
【００６８】
駆動スイッチ部３３は各超音波素子２４ａに印加する電圧を切り替える第１スイッチ３３ａを備えている。駆動スイッチ部３３は指示信号及び駆動パルス信号に従って所定の超音波素子２４ａに印加する電圧を切り替える。超音波素子２４ａは電圧の変化に応じて超音波を送信する。
【００６９】
受信切替部２８は駆動スイッチ部３３及び受信スイッチ部３５を備えている。駆動スイッチ部３３は送信制御部２７の一部として機能し、且つ、受信切替部２８の一部として機能する。受信切替部２８において駆動スイッチ部３３は超音波素子２４ａが出力する超音波信号の配信先を受信スイッチ部３５に切り替える機能を有する。超音波素子２４ａが超音波を送信した後で超音波素子２４ａは超音波の反射波を受信する。そして、超音波素子２４ａは反射波を電気信号に変換する。この変換した電気信号を超音波信号３６とする。そして、駆動スイッチ部３３は超音波素子２４ａが出力する超音波信号の出力先を受信スイッチ部３５に切り替える。
【００７０】
駆動スイッチ部３３の第１スイッチ３３ａは超音波素子２４ａと１対１の対応形態になっている。受信スイッチ部３５には第１スイッチ３３ａと接続する第２スイッチ３５ａが設置されている。そして、第２スイッチ３５ａは増幅部３５ｂと接続され、増幅部３５ｂの出力は配線３ａを介して制御装置３と接続される。超音波素子２４ａが出力する超音波信号３６は第１スイッチ３３ａ、第２スイッチ３５ａ、増幅部３５ｂ及び配線３ａを通って制御装置３に出力される。
【００７１】
次に、超音波ユニット１４の動作を説明する。まず、制御装置３は設定レジスター２９にシリアル制御信号３０を出力する。そして、設定レジスター２９は各種の設定データを記憶する。次に、設定レジスター２９は遅延データ記憶部３１に遅延テーブルのデータを出力し、遅延データ記憶部３１は遅延テーブルのデータを記憶する。続いて、制御装置３はタイミング生成部３２にタイミング信号３４を出力する。タイミング生成部３２はタイミング信号３４と遅延テーブルのデータ等を用いて指示信号及び駆動パルス信号を生成し駆動スイッチ部３３に出力する。駆動スイッチ部３３は指示信号が示す超音波素子２４ａに駆動パルス信号を出力する。駆動パルス信号を入力した超音波素子２４ａは人体４に向けて超音波を送信する。
【００７２】
人体４の内部で反射した超音波の一部は反射波となって超音波素子２４ａに到達する。超音波素子２４ａは反射波を超音波信号３６に変換して第１スイッチ３３ａに出力する。第１スイッチ３３ａは超音波信号３６を第２スイッチ３５ａに出力する。第２スイッチ３５ａは既定の超音波素子２４ａにおける超音波信号３６を増幅部３５ｂに出力する。増幅部３５ｂは超音波信号３６を増幅して制御装置３に出力する。従って、制御装置３は所定の条件で送信した超音波の反射波のうち所定の場所に到達した反射波の超音波信号３６を取得することができる。
【００７３】
超音波信号３６は増幅部３５ｂが増幅して出力している。増幅部３５ｂはインピーダンスマッチングをとり、配線３ａの容量によるロスを減らしている。また、シリアル制御信号３０は超音波素子アレイ２４を駆動する前に送信されている。これにより、少ない配線３ａでも多くの超音波素子２４ａを駆動することが可能になっている。
【００７４】
図６は制御装置と超音波ユニットとの接続を示す電気ブロック図である。図６に示すように、超音波測定装置１は第１超音波ユニット１０〜第４超音波ユニット１３の超音波ユニット１４の動作を制御する制御装置３を備えている。そして、各超音波ユニット１４は制御装置３と通信する駆動回路２６を備えている。そして、制御装置３と第１超音波ユニット１０とが配線３ａにより接続され、第１超音波ユニット１０と第２超音波ユニット１１とが配線３ａにより接続されている。さらに、第２超音波ユニット１１と第３超音波ユニット１２とが配線３ａにより接続され、第３超音波ユニット１２と第４超音波ユニット１３とが配線３ａにより接続されている。つまり、制御装置３と複数の超音波ユニット１４とがディジーチェーン接続されている。
【００７５】
超音波ユニット１４の動作を制御する制御装置３は超音波ユニット１４に設置された駆動回路２６と通信する。まず、制御装置３は超音波ユニット１４に指示信号を出力する。超音波ユニット１４では駆動回路２６が指示信号を入力する。超音波ユニット１４は指示信号に基づいて超音波を送信し反射波を受信する。そして、駆動回路２６が受信信号を制御装置３に送信する。制御装置３と複数の超音波ユニット１４とがディジーチェーン接続されている。そして、制御装置３と複数の超音波ユニット１４とは順次通信して各超音波ユニット１４が受信データを送信する。
【００７６】
制御装置３と複数の超音波ユニット１４とをスター型に接続するときには各超音波ユニット１４と制御装置３とをつなぐ配線が必要となる。一方、複数の超音波ユニット１４がディジーチェーン接続されているときには、超音波ユニット１４間をつなぐ配線が必要となる。そして、制御装置３と超音波ユニット１４の間の距離は超音波ユニット１４間の距離より長い。従って、超音波ユニット１４の数が多いときにも制御装置３と複数の超音波ユニット１４とをスター型に接続するときに比べて配線の長さを短くすることができる。
【００７７】
図７は超音波測定装置の電気制御ブロック図である。図７において、超音波測定装置１は超音波測定装置１の動作を制御する制御装置３を備えている。そして、制御装置３はプロセッサーとして各種の演算処理を行うＣＰＵ３７（中央演算処理装置）と、各種情報を記憶するメモリー３８とを備えている。プローブ駆動回路４１は入出力インターフェイス４２及びデータバス４３を介してＣＰＵ３７に接続されている。
【００７８】
プローブ駆動回路４１は第１超音波ユニット１０〜第４超音波ユニット１３と接続されている。プローブ駆動回路４１はＣＰＵ３７の指示に従って、超音波ユニット１４にシリアル制御信号３０及びタイミング信号３４を送る。超音波ユニット１４はタイミング信号３４に従って駆動を開始する。そして、プローブ駆動回路４１は第１超音波ユニット１０〜第４超音波ユニット１３から超音波信号３６を入力してデジタルデータに変換してＣＰＵ３７に出力する。
【００７９】
各第１超音波ユニット１０〜第４超音波ユニット１３は超音波素子２４ａ及び超音波素子２４ａを駆動する駆動回路２６を備えている。超音波素子２４ａは人体４の内部に向けて超音波を送信し人体４内部で反射した反射波を受信して電気信号を出力する。そして、駆動回路２６が反射波に対応する超音波信号３６をプローブ駆動回路４１に出力する。
【００８０】
入力装置５によりＣＰＵ３７及びメモリー３８に各種のデータが入力される。操作者は入力装置５を操作して測定開始の指示や測定条件を入力する。表示装置６には測定条件や測定結果である超音波画像等が表示される。
【００８１】
メモリー３８は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等といった半導体メモリーや、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭといった外部記憶装置を含む概念である。機能的には、超音波測定装置１の動作の制御手順が記述されたプログラムソフト４４を記憶する記憶領域や、超音波素子２４ａを駆動する波形や駆動手順を示す超音波駆動データ４５を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、超音波素子２４ａが受信して出力した超音波受信データ４６を記憶するための記憶領域が設定される。
【００８２】
メモリー３８には、他にも、第１超音波ユニット１０〜第４超音波ユニット１３の各超音波ユニット１４の相対位置を示すユニット位置データ４７を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、超音波受信データ４６を仮想面で受信したときの信号に変換するときに用いる係数のデータである変換係数データ４８を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、超音波受信データ４６を基にしてデータ変換して作成した超音波画像のデータである超音波画像データ４９を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、ＣＰＵ３７のためのワークエリアやテンポラリーファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域が設定される。
【００８３】
ＣＰＵ３７は、メモリー３８内に記憶されたプログラムソフト４４に従って、超音波素子２４ａから順次超音波を送信させて反射波を検出する制御を行うものである。具体的な機能実現部としてＣＰＵ３７は超音波ユニット制御部５０を有する。超音波ユニット制御部５０は各超音波ユニット１４の駆動回路２６に超音波素子２４ａを駆動させて超音波のデータを取得する制御を行う。超音波ユニット制御部５０は第１超音波ユニット１０〜第４超音波ユニット１３の幾つかを選択し、選択した超音波ユニット１４を駆動させる。
【００８４】
他にも、ＣＰＵ３７はユニット位置演算部５１を有する。ユニット位置演算部５１は各超音波ユニット１４から超音波を送信し超音波の受信データを基に各超音波ユニット１４の相対位置を演算する。他にも、ＣＰＵ３７は送信方向制御部５２を有する。送信方向制御部５２は各超音波ユニット１４から超音波を送信する方向を制御する。詳しくは超音波ユニット１４において各超音波素子２４ａが超音波を送信するタイミングの間隔を制御する。他にも、ＣＰＵ３７は変換部５３を有する。変換部５３は第１超音波ユニット１０〜第４超音波ユニット１３が出力する反射波のデジタルデータを入力する。そして、変換部５３は各超音波ユニット１４が受信した反射波の分布を仮想面で受信する想定をし、仮想面で受信したときの反射波の分布に変換する演算を行う。
【００８５】
他にも、ＣＰＵ３７は画像形成部５４を有する。画像形成部５４は変換部５３が出力する反射波のデジタルデータを入力する。そして、画像形成部５４は仮想面における反射波の変換データから超音波画像を形成する。他にも、ＣＰＵ３７は表示画像演算部５５を有する。表示画像演算部５５は超音波画像を表示装置６に表示する形式に変換する。そして、変換した超音波画像を表示装置６に出力する。尚、本実施形態では、上記の各機能がＣＰＵ３７を用いてプログラムソフトで実現することとしたが、上記の各機能がＣＰＵ３７を用いない単独の電子回路等のハードウェアによって実現できる場合には、そのような電子回路を用いることも可能である。
【００８６】
次に上述した超音波測定装置１を用いて超音波測定する超音波測定方法について図８〜図２０にて説明する。図８は超音波測定方法のフロー図であり、図９〜図２０は、超音波測定方法を説明するための模式図である。図８において、ステップＳ１はプローブ設置工程である。この工程は、人体４上に超音波プローブ２を設置する工程である。次にステップＳ２に移行する。ステップＳ２はユニット位置検出工程である。この工程は、第１超音波ユニット１０〜第４超音波ユニット１３の各超音波ユニット１４の相対位置を検出する工程である。次にステップＳ３に移行する。
【００８７】
ステップＳ３は変換係数演算工程である。この工程は、反射波が超音波ユニット１４に到達した場所の分布から仮想面に反射波が到達する場所の分布へ変換する変換係数を演算する工程である。次にステップＳ４に移行する。ステップＳ４は測定工程である。この工程は、超音波ユニット１４が超音波の送信と反射波の受信とを行う。そして、超音波ユニット１４における反射波の分布を仮想面における反射波の分布へ変換する工程である。次にステップＳ５に移行する。ステップＳ５は画像形成工程である。この工程は、仮想面での超音波データを基に超音波画像を形成する工程である。次にステップＳ６に移行する。ステップＳ６は画像表示工程である。この工程は、表示装置６に超音波画像を表示する工程である。次にステップＳ７に移行する。ステップＳ７は終了判断工程である。この工程は、超音波測定を終了するか否かを判断する工程である。終了しないと判断したときは次にステップＳ２に移行する。以上の工程により超音波測定が終了する。
【００８８】
次に、図９〜図２０を用いて、図８に示したステップと対応させて、超音波測定方法を詳細に説明する。図９はステップＳ１のプローブ設置工程に対応する図である。図９に示すように、操作者７が人体４上にジェル５６を塗布する。そして、ジェル５６に重ねて超音波プローブ２を設置する。操作者７は支持部９の取っ手２２を把持して超音波プローブ２を支持する。操作者７は第１超音波ユニット１０〜第４超音波ユニット１３を人体４の表面に接触させる。支持部９に対して第１超音波ユニット１０〜第４超音波ユニット１３は回転可能であるので、第１超音波ユニット１０〜第４超音波ユニット１３は人体４の表面に沿って設置される。このとき、第１超音波ユニット１０〜第４超音波ユニット１３と人体４との間にはジェル５６が配置される。次に、操作者７は入力装置５を操作して制御装置３による測定の制御を開始する。
【００８９】
図１０〜図１３はステップＳ２のユニット位置検出工程に対応する図である。図１０に示すように、ステップＳ２において、各超音波ユニット１４の相対位置を検出する。本ステップでは第１超音波ユニット１０〜第４超音波ユニット１３の各超音波ユニット１４の相対位置を検出する。第１超音波ユニット１０と第２超音波ユニット１１との相対位置、第１超音波ユニット１０と第３超音波ユニット１２との相対位置、第１超音波ユニット１０と第４超音波ユニット１３との相対位置の検出方法は同様の方法である。本実施形態では第１超音波ユニット１０と第２超音波ユニット１１との相対位置の検出方法を説明して、第１超音波ユニット１０と第３超音波ユニット１２との相対位置、第１超音波ユニット１０と第４超音波ユニット１３との相対位置の検出方法の説明を省略する。尚、図中支持部９は省略されている。
【００９０】
超音波ユニット１４には人体４を向く側に超音波素子アレイ２４が設置されている。第１超音波ユニット１０の超音波素子アレイ２４において図中左端の超音波素子２４ａを第１素子５７とし、図中右端の超音波素子２４ａを第２素子５８とする。第２超音波ユニット１１の超音波素子アレイ２４において図中左端の超音波素子２４ａを第３素子６１とし、図中右端の超音波素子２４ａを第４素子６２とする。第１素子５７と第２素子５８との間の距離は既知であり、第３素子６１と第４素子６２との間の距離は既知である。
【００９１】
まず、超音波ユニット制御部５０は第１素子５７から超音波６３を送信する。そして、第３素子６１及び第４素子６２が超音波６３を受信する超音波信号３６を取得する。つまり、第１超音波ユニット１０が送信する超音波６３を第２超音波ユニット１１が受信する。ユニット位置演算部５１は超音波６３が第１素子５７から第３素子６１まで移動する時間に超音波６３の速度を乗算して第１素子５７と第３素子６１との距離を演算する。同様に、ユニット位置演算部５１は超音波６３が第１素子５７から第４素子６２まで移動する時間に超音波６３の速度を乗算して第１素子５７と第４素子６２との距離を演算する。
【００９２】
図１１に示すように、次に、超音波ユニット制御部５０は第２素子５８から超音波６３を送信する。そして、第３素子６１及び第４素子６２が超音波６３を受信する超音波信号３６を取得する。ユニット位置演算部５１は超音波６３が第２素子５８から第３素子６１まで移動する時間に超音波６３の速度を乗算して第２素子５８と第３素子６１との距離を演算する。同様に、ユニット位置演算部５１は超音波６３が第２素子５８から第４素子６２まで移動する時間に超音波６３の速度を乗算して第２素子５８と第４素子６２との距離を演算する。
【００９３】
ユニット位置演算部５１は第１素子５７〜第４素子６２の４点の距離から第１超音波ユニット１０と第２超音波ユニット１１との相対位置を演算する。換言すれば、ユニット位置演算部５１は第１超音波ユニット１０と第２超音波ユニット１１との間を通過する超音波６３の時間から第１超音波ユニット１０と第２超音波ユニット１１との相対位置を演算する。
【００９４】
図１２に示すように、次に、超音波ユニット制御部５０は第３素子６１から超音波６３を送信する。そして、第１素子５７及び第２素子５８が超音波６３を受信する超音波信号３６を取得する。ユニット位置演算部５１は超音波６３が第３素子６１から第１素子５７まで移動する時間に超音波６３の速度を乗算して第１素子５７と第３素子６１との距離を演算する。同様に、ユニット位置演算部５１は超音波６３が第３素子６１から第２素子５８まで移動する時間に超音波６３の速度を乗算して第２素子５８と第３素子６１との距離を演算する。
【００９５】
図１３に示すように、次に、超音波ユニット制御部５０は第４素子６２から超音波６３を送信する。そして、第１素子５７及び第２素子５８が超音波６３を受信する超音波信号３６を取得する。ユニット位置演算部５１は超音波６３が第４素子６２から第１素子５７まで移動する時間に超音波６３の速度を乗算して第１素子５７と第４素子６２との距離を演算する。同様に、ユニット位置演算部５１は超音波６３が第４素子６２から第２素子５８まで移動する時間に超音波６３の速度を乗算して第２素子５８と第４素子６２との距離を演算する。
【００９６】
ユニット位置演算部５１は第１素子５７〜第４素子６２の４点の距離から第１超音波ユニット１０と第２超音波ユニット１１との相対位置を演算する。ユニット位置演算部５１は第１超音波ユニット１０と第２超音波ユニット１１との相対位置を２回演算して演算結果の平均を演算する。これにより、ユニット位置演算部５１は第１超音波ユニット１０と第２超音波ユニット１１との相対位置を精度良く演算することができる。ユニット位置演算部５１は演算した第１超音波ユニット１０〜第４超音波ユニット１３の位置を示すデータをユニット位置データ４７としてメモリー３８に記憶する。
【００９７】
上述のように、超音波ユニット１４は第１超音波ユニット１０及び第２超音波ユニット１１を含んでいる。そして、第１超音波ユニット１０が送信する超音波６３を第２超音波ユニット１１が受信する。次に、ユニット位置演算部５１は、第１超音波ユニット１０と第２超音波ユニット１１との間を通過する超音波６３の時間から第１超音波ユニット１０と第２超音波ユニット１１との相対位置を演算する。
【００９８】
第１超音波ユニット１０及び第２超音波ユニット１１にはそれぞれ超音波素子２４ａが配列している。そして、各超音波ユニット１４における超音波素子２４ａの相対位置は既知になっている。また、超音波６３の音速も既知である。第１超音波ユニット１０と第２超音波ユニット１１との間を通過する超音波６３の時間を計測する。これによりユニット位置演算部５１は第１超音波ユニット１０の１つの超音波素子２４ａと第２超音波ユニット１１の２つの超音波素子２４ａとの距離を検出できる。そして、三角測量法を用いて、第１超音波ユニット１０と第２超音波ユニット１１との相対位置を検出できる。その結果、ユニット位置演算部５１は人体４の表面に沿って設置された複数の超音波ユニット１４におけるそれぞれの相対位置を検出できる。
【００９９】
図１４はステップＳ３の変換係数演算工程に対応する図である。ステップＳ３では変換係数を演算する。この変換係数はステップＳ４の測定工程において超音波素子アレイ２４が受信した測定データを仮想面に投影する演算に用いる係数である。図１４に示すように、第１超音波ユニット１０の超音波素子アレイ２４における端の第１素子５７が超音波検出部８の図中左端の超音波素子２４ａである。そして、第４超音波ユニット１３の超音波素子アレイ２４における図中右端の超音波素子２４ａを第５素子６４とする。第１素子５７及び第５素子６４は超音波検出部８の両端の超音波素子２４ａである。
【０１００】
変換部５３はメモリー３８からユニット位置データ４７を入力して第１素子５７及び第５素子６４の位置データを取得する。そして、変換部５３は第１素子５７及び第５素子６４を通る直線の傾きを演算する。次に、変換部５３は仮想面６５を設定する。仮想面６５は第１素子５７から支持部９側に第１距離６６離れた場所を通る。仮想面６５は超音波ユニット１４に対して反射波が進行する側に位置する。仮想面６５は第１素子５７及び第５素子６４を通る直線と平行であり、超音波素子アレイ２４の平面方向において長手方向と直交する方向と平行とする。このとき、仮想面６５は第１回転軸１５ａと平行になる。そして、変換係数は仮想面６５を示す式の係数になっている。尚、仮想面６５は論理的空間の任意の面でよく、平面、球面、曲面でも良い。
【０１０１】
図１５〜図１９はステップＳ４の測定工程に対応する図である。ステップＳ４において、送信方向制御部５２が超音波プローブ２から超音波６３を送信する方向を選定する。選定方法は特に限定されないが、本実施形態では、例えば、第１超音波ユニット１０の超音波素子アレイ２４において超音波素子２４ａが並ぶ面に対して４５度から１３５度まで１度ずつ方向を切り替えて送信する。尚、送信を切り替える方向は超音波素子アレイ２４の長手方向だけとし、長手方向と直交する方向へは変えない。
【０１０２】
図１５に示すように、第１超音波ユニット１０〜第４超音波ユニット１３は同じ方向に超音波６３を送信する。超音波６３の送信方向は送信方向制御部５２が制御し、送信方向制御部５２は複数の超音波ユニット１４が送信する超音波６３の進行方向を同じ方向に制御する。
【０１０３】
超音波ユニット１４には複数の超音波素子２４ａが設置されている。各超音波素子２４ａが送信する超音波６３の位相を送信方向制御部５２が調整することにより、超音波６３を所定の方向に送信できる。送信方向制御部５２は複数の超音波ユニット１４が送信する超音波６３の進行方向を同じ方向に制御する。従って、複数の超音波ユニット１４から人体４に一方向から超音波６３を送信することができる。複数の方向から超音波６３が照射されると人体４の内部の虚像の信号が受信される。本実施形態では一方向に進行する超音波６３による反射波を受信する為、虚像の信号を受信することを抑制することができる。
【０１０４】
図１６に示すように、人体４内部に内臓物４ａがあるとき、超音波６３は人体４の内臓物４ａで反射して反射波６７となる。反射波６７が進行する方向は超音波６３が内臓物４ａの表面に入射する入射角によりかわる。反射波６７が超音波検出部８に進行する場所では内臓物４ａの表面の位置情報が得られる。そして、反射波６７が超音波検出部８に進行しない場所では内臓物４ａの表面の位置情報が得られないので内臓物４ａの表面形状が分かり難くなる。
【０１０５】
超音波検出部８から超音波６３の送信方向を変えて反射波６７の強度分布を測定する。そして、複数の送信方向における反射波６７の強度分布を測定して合成することにより鮮明な超音波画像を得ることができる。
【０１０６】
図１７に反射点７０を画像化する際の受信信号の変換を示す。変換部５３は次に、仮想面６５に反射波６７が到達する第６素子仮想点７１を演算する。仮想面６５が伸びる方向を仮想面第１方向６５ａとし、仮想面第１方向６５ａと直交する方向を仮想面第２方向６５ｂとする。演算した反射点７０と第６素子６８との位置情報を用いて、変換部５３は反射点７０と第６素子６８との距離である第２距離７２ａを演算する。そして、超音波検出部８と仮想面６５との相対位置の情報を用いて変換部５３は第６素子６８と第６素子仮想点７１との距離である第３距離７２ｂを演算する。変換部５３は仮想面第２方向６５ｂにおける反射点７０と第６素子６８との距離を演算する。さらに、変換部５３は仮想面第２方向６５ｂにおける第６素子６８と仮想面６５との距離を演算する。そして、仮想面第２方向６５ｂにおける第６素子６８と仮想面６５との距離に対する反射点７０と第６素子６８との距離の比率と第２距離７２ａとを用いて第３距離７２ｂを演算する。
【０１０７】
次に、変換部５３は反射点７０と第６素子６８との仮想面第１方向６５ａの距離である第４距離７３ａを演算する。そして、第２距離７２ａと第３距離７２ｂとの比率と第４距離７３ａとを用いて、変換部５３は仮想面第１方向６５ａにおける第６素子６８と第６素子仮想点７１との距離である第５距離７３ｂを演算する。そして、変換部５３は、第３距離７２ｂを伝搬する遅延時間を第６素子６８が受信した受信時刻に加算することで、仮想面６５上の第６素子仮想点７１における反射点７０から受信信号を生成する。
【０１０８】
このように、変換部５３は仮想面６５を設定する。そして、変換部５３は複数の超音波ユニット１４が受信した反射波６７の分布を仮想面６５で受信したときの反射波６７の分布に変換する。従って、仮想面６５に大きな超音波ユニット１４が位置して反射波６７を受信するときと同様の反射波６７の分布を変換部５３が出力することができる。変換部５３が出力する反射波６７の分布では反射点７０と仮想面６５における信号を受信した位置との間の距離が反射点７０と超音波ユニット１４で受信した位置との間の距離より長くなるので、超音波ユニット１４の開口が大きいときと同じ効果が得られる。従って、超音波測定装置１は精度良く人体４の内部形状を検出することができる。
【０１０９】
本実施形態の超音波測定方法では超音波ユニット１４が人体４に超音波６３を送信し、人体４にて反射した反射波６７を複数の超音波ユニット１４が受信する。そして、変換部５３が反射波６７の分布を仮想面６５で受信したときの反射波６７の分布に変換する。このとき、複数の超音波ユニット１４が受信した反射波６７の分布を変換部５３が仮想面６５で反射波６７を受信したときの反射波６７の分布に変換する。従って、仮想面６５に大きな超音波ユニット１４が位置して反射波６７を受信するときと同様の反射波６７の分布を出力することができる。複数の超音波ユニット１４で受信することで、仮想面６５が反射波６７を受信する仮想的素子幅が広くなるので、出力する反射波６７の分布は開口が大きいときと同じ効果が得られる。従って、本実施形態の超音波測定方法は精度良く人体４の形状を検出することができる。
【０１１０】
図１８に示すように、第１超音波ユニット１０〜第４超音波ユニット１３は方向を変えて同じ方向に超音波６３を送信する。超音波６３の送信方向は送信方向制御部５２が制御し、送信方向制御部５２は複数の超音波ユニット１４が送信する超音波６３の進行方向を同じ方向に制御する。
【０１１１】
図１９に示すように、超音波６３の進行方向が変わることにより反射波６７の進行方向が変わる。そして、超音波検出部８では反射波６７を受信する分布が変わるので、内臓物４ａの表面のうち観察し易い場所が切り替わる。
【０１１２】
図２０はステップＳ５の画像形成工程及びステップＳ６の画像表示工程に対応する図である。ステップＳ５では画像形成部５４が仮想面６５における超音波受信データ４６を用いて超音波画像を形成し超音波画像データ４９としてメモリー３８に記憶する。さらに、表示画像演算部５５が超音波画像データ４９を表示装置６に表示するデータに変換する。そして、ステップＳ６では表示装置６に出力する。図２０に示すように、表示装置６には第１超音波ユニット１０〜第４超音波ユニット１３が受信した反射波６７を仮想面６５上で受信したデータに変換後に形成した超音波画像７４が表示される。超音波画像７４はパノラマ画像になっている。人体４の内部には内臓物４ａが存在し、超音波画像７４は第１超音波ユニット１０〜第４超音波ユニット１３の各超音波ユニットが受信した内臓物４ａを示す臓器画像７４ａが連続した画像になっている。
【０１１３】
このように、表示装置６は変換部５３が変換した反射波６７の信号を表示する。変換部５３が変換した反射波６７の信号は複数の超音波ユニット１４が出力した反射波６７の信号を基にした画像である。従って、表示装置６は複数の超音波ユニット１４が検出する広い範囲の人体４の超音波画像７４を表示することができる。そして、ステップＳ７の終了判断工程では超音波測定を終了するか否かを判断する。そして、終了しないと判断するときにはステップＳ２に移行し、終了すると判断するときには超音波測定を終了する。
【０１１４】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、超音波測定装置１は超音波検出部８及び変換部５３を備えている。超音波検出部８は超音波ユニット１４を複数備え、各超音波ユニット１４は人体４の表面に沿って設置されている。そして、超音波ユニット１４には超音波素子２４ａが配列して設置され、各超音波素子２４ａは超音波６３を送信し反射波６７を受信する。変換部５３は複数の超音波ユニット１４が受信した反射波６７の分布を仮想面６５で受信したときの反射波６７の分布に変換する。
【０１１５】
人体４の表面に超音波ユニット１４を設置する。人体４の表面が曲面であり、且つ超音波ユニット１４が長いときには超音波ユニット１４の一部が人体４から離れる。人体４から離れた場所では超音波６３が超音波ユニット１４の表面で反射され、人体４に伝搬しないので、人体４内部を進行する超音波６３の強度が弱くなる。本実施形態では超音波検出部８が複数の超音波ユニット１４で構成されているので、各超音波ユニット１４を人体４の表面に接する長さに設定できる。このとき、各超音波ユニット１４は人体４の内部に適切な強度の超音波６３を進行させることができる。
【０１１６】
人体４の内部において超音波６３が反射して反射波６７になる。反射波６７の一部は超音波ユニット１４を照射し、超音波ユニット１４は反射波６７を受信する。そして、変換部５３は反射波６７の受信信号を入力する。変換部５３は仮想面６５を設定する。そして、複数の超音波ユニット１４が受信した反射波６７の分布を仮想面６５で反射波６７を受信したときの反射波６７の分布に変換する。従って、仮想面６５に大きな超音波ユニット１４が位置して反射波６７を受信するときと同様の反射波６７の信号を変換部５３が出力することができる。変換部５３が出力する反射波６７の信号では複数の超音波ユニット１４で受信することで、仮想面６５が反射波６７を受信する仮想的素子幅が広くなるので、超音波ユニット１４の開口が大きいときと同じ効果が得られる。従って、超音波測定装置１は精度良く人体４の内部形状を検出することができる。
【０１１７】
（２）本実施形態によれば、超音波測定装置１は送信方向制御部５２を備えている。超音波ユニット１４には複数の超音波素子２４ａが設置されており、各超音波素子２４ａが送信する超音波６３の位相を調整することにより、超音波６３を所定の方向に送信できる。送信方向制御部５２は複数の超音波ユニット１４が送信する超音波６３の進行方向を同じ方向に制御する。従って、複数の超音波ユニット１４から人体４に一方向から超音波６３を送信することができる。複数の方向から超音波６３が照射されると人体４の虚像の信号が受信される。本実施形態では一方向に進行する超音波による反射波６７を受信する為、虚像の信号を受信することを抑制することができる。
【０１１８】
（３）本実施形態によれば、超音波ユニット１４は第１超音波ユニット１０及び第２超音波ユニット１１を含み、第１超音波ユニット１０と第２超音波ユニット１１との相対位置を演算するユニット位置演算部５１を備えている。第１超音波ユニット１０が超音波６３を送信し、第２超音波ユニット１１が超音波６３を受信する。そして、ユニット位置演算部５１は第１超音波ユニット１０と第２超音波ユニット１１との間を通過する超音波６３の時間のデータを演算する。
【０１１９】
第１超音波ユニット１０及び第２超音波ユニット１１にはそれぞれ超音波素子２４ａが配列している。そして、各超音波ユニット１４における超音波素子２４ａの相対位置は既知になっている。また、超音波６３の速度も既知である。第１超音波ユニット１０と第２超音波ユニット１１との間を通過する超音波６３の時間を計測する。これによりユニット位置演算部５１は第１超音波ユニット１０の１つの超音波素子２４ａと第２超音波ユニット１１の２つの超音波素子２４ａとの距離を検出できる。そして、三角測量法を用いて、第１超音波ユニット１０と第２超音波ユニット１１との相対位置を検出できる。その結果、人体４の表面に沿って設置された複数の超音波ユニット１４におけるそれぞれの相対位置を検出できる。
【０１２０】
（４）本実施形態によれば、超音波測定装置１は制御装置３を備え、制御装置３は超音波ユニット１４の動作を制御する。超音波ユニット１４は駆動回路２６を備えている。そして、駆動回路２６は制御装置３と通信する。
【０１２１】
制御装置３は超音波ユニット１４に指示信号を出力する。超音波ユニット１４では駆動回路２６が指示信号を入力する。超音波ユニットは指示信号に基づいて超音波６３を送信して反射波６７を受信する。そして、駆動回路２６が受信信号を制御装置３に送信する。制御装置３と複数の超音波ユニット１４とがディジーチェーン接続されている。そして、制御装置３と複数の超音波ユニット１４とは順次通信して受信データを送信する。制御装置３と複数の超音波ユニット１４とをスター型に接続するときには各超音波ユニット１４と制御装置３とをつなぐ配線３ａが必要となる。一方、複数の超音波ユニット１４がディジーチェーン接続されているときには、超音波ユニット１４間をつなぐ配線３ａが必要となる。そして、制御装置３と超音波ユニット１４の間の距離は超音波ユニット１４間の距離より長い。従って、超音波ユニット１４の数が多いときにも制御装置３と複数の超音波ユニット１４とをスター型に接続するときに比べて配線３ａの長さを抑制することができる。
【０１２２】
（５）本実施形態によれば、超音波測定装置１は超音波ユニット１４及び支持部９を備えている。超音波ユニット１４は複数であり、各超音波ユニット１４は人体４の表面に沿って設置される。そして、超音波ユニット１４には超音波素子２４ａが配列して設置され、各超音波素子２４ａは超音波６３を送信し反射波６７を受信する。支持部９は第１回転部１５、左側第１支持部１６及び右側第１支持部１７、第２回転部１８及び第２支持部２１を備えている。
【０１２３】
第１回転部１５は各超音波ユニット１４に設置されている。そして、左側第１支持部１６及び右側第１支持部１７は複数の第１回転部１５と接続している。左側第１支持部１６及び右側第１支持部１７には第２回転部１８が設置され、第２支持部２１は複数の第２回転部１８と接続している。人体４の表面は平坦とは限らず曲面を有しているときもある。人体４の表面に超音波ユニット１４を設置するとき、超音波ユニット１４が向く向きは異なる。超音波ユニット１４と左側第１支持部１６及び右側第１支持部１７とは第１回転部１５を介して接続されているので、複数の超音波ユニット１４は異なる向きを向くことができる。
【０１２４】
また、第２支持部２１と左側第１支持部１６及び右側第１支持部１７とは第２回転部１８を介して接続されているので、複数の左側第１支持部１６及び右側第１支持部１７は異なる姿勢をとることができる。従って、人体４の表面が曲面を有しているときにも、支持部９は人体４の表面に沿って超音波ユニット１４を設置することができる。
【０１２５】
人体４の表面に超音波ユニット１４を設置する。人体４の表面が曲面であり、且つ超音波ユニット１４が長いときには超音波ユニット１４の一部が人体４から離れる。人体４から離れた場所では超音波６３が超音波ユニット１４の表面で反射され、人体４に伝搬しないので、人体４内部を進行する超音波６３の強度が弱くなる。超音波測定装置１には複数の超音波ユニット１４が設置されているので、測定範囲が広いときにも各超音波ユニット１４を人体４の表面に接する長さに設定できる。このとき、各超音波ユニット１４は人体４の内部に適切な強度の超音波６３を進行させることができる。人体４の内部において超音波６３が反射して反射波６７になる。反射波６７の一部は超音波ユニット１４を照射し、超音波ユニット１４は反射波６７を受信する。超音波ユニット１４が人体４の内部に適切な強度の超音波６３を進行させる為、超音波ユニット１４は音圧の高い超音波６３を受信することができる。その結果、超音波測定装置１は感度良く反射波６７の受信信号を出力することができる。
【０１２６】
（６）本実施形態によれば、第１回転部１５の第１回転軸１５ａと第２回転部１８の第２回転軸１８ａとは平行になっている。このとき、人体４の断面が楕円形に類似しているときにも楕円形に沿って超音波ユニット１４を設置することができる。
【０１２７】
（７）本実施形態によれば、左側第１支持部１６が第１回転部１５を介して２つの超音波ユニット１４と接続する。１つの左側第１支持部１６が第１回転部１５を介して３つ以上の超音波ユニット１４と接続するときには、各超音波ユニット１４の相対位置を微調整する機構が必要になる。一方、左側第１支持部１６が第１回転部１５を介して２つの超音波ユニット１４と接続するときには、各超音波ユニット１４の相対位置を微調整する機構がなくても各超音波ユニット１４を人体４の表面に沿って配置することができる。従って、支持部９の構成を簡易にすることができる。
【０１２８】
（８）本実施形態によれば、１つの第２支持部２１が第２回転部１８を介して左側第１支持部１６及び右側第１支持部１７と接続する。１つの第２支持部２１に第２回転部１８を介して３つ以上の第１支持部が接続するときには、各第１支持部の相対位置を微調整する機構が必要になる。一方、１つの第２支持部２１が第２回転部１８を介して左側第１支持部１６及び右側第１支持部１７と接続するときには、各第１支持部の相対位置を微調整する機構がなくても各超音波ユニット１４を人体４の表面に沿って配置することができる。従って、支持部９の構成を簡易にすることができる。
【０１２９】
（９）本実施形態によれば、超音波ユニット１４は１列に配列されている。このとき、超音波測定装置１は１つの仮想平面に沿って超音波６３を送信することができる。このとき、反射波６７は仮想平面内で反射した超音波６３になる。従って、超音波測定装置１は人体４を仮想平面で輪切りにした画像のデータを取得することができる。また、超音波ユニット１４が受信するデータの量を少なくできるので超音波画像７４の演算を容易に行うことができる。
【０１３０】
（１０）本実施形態によれば、超音波測定装置１は変換部５３が変換した反射波６７の信号を表示する表示装置６を備えている。変換部５３が変換した反射波６７の信号は複数の超音波ユニット１４が出力した反射波６７の信号を基にした画像である。従って、表示装置６は複数の超音波ユニット１４が検出する広い範囲の人体４の超音波画像７４を表示することができる。
【０１３１】
（１１）本実施形態によれば、超音波プローブ２は人体４に向けて超音波６３を送信する。超音波６３は人体４の内部に進行する。そして、人体４の内部で反射して反射波６７となる。複数の超音波ユニット１４が反射波６７を受信する。変換部５３は反射波６７の信号を変換して仮想面６５で受信したときの反射波の信号を得る。このとき、変換部５３は複数の超音波ユニット１４が受信した反射波６７の分布を仮想面６５で反射波６７を受信したときの反射波６７の分布に変換する。従って、仮想面６５に大きな超音波ユニット１４が位置して反射波６７を受信するときと同様の反射波６７の分布を出力することができる。複数の超音波ユニット１４で受信することで、仮想面６５が反射波６７を受信する仮想的素子幅が広くなるので、出力する反射波６７の分布は開口が大きいときと同じ効果が得られる。従って、本実施形態の超音波測定方法は精度良く人体４の形状を検出することができる。
【０１３２】
（第２の実施形態）
次に、超音波測定装置の一実施形態について図２１〜図２３を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、超音波ユニットがマトリックス状に配置されている点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【０１３３】
図２１は超音波プローブの構造を示す模式底面図である。すなわち、本実施形態では、図２１に示すように、超音波測定装置７７が備える超音波プローブ７８は１６個の超音波ユニット７９を備えている。超音波ユニット７９は４行４列のマトリックス状に配列されている。そして、各超音波ユニット７９には１２行１２列の超音波素子８０が設置されている。
【０１３４】
超音波測定装置７７は超音波ユニット７９を制御する本体制御部としての制御装置８１を備えている。制御装置８１及び１６個の超音波ユニット７９は配線３ａによりディジーチェーン接続されている。従って、超音波ユニットの数が多いときにも制御装置８１と１６個の超音波ユニット７９とをスター型に接続するときに比べて配線３ａの長さを抑制することができる。
【０１３５】
超音波ユニット７９には音響レンズ２３が設置されていない。そして、超音波ユニット７９が並ぶ図中横方向をＸ方向とし、図中縦方向をＹ方向とする。そして、超音波ユニット７９において超音波素子８０が配置された面と垂直な方向をＺ方向とする。制御装置８１は各超音波素子８０が超音波６３を送信する位相を調整することにより、Ｚ方向に対して斜めに超音波６３を送信することができる。このとき、制御装置８１は超音波６３の送信方向をＸ方向に傾けることができる。さらに、制御装置８１は超音波６３の送信方向をＹ方向に傾けることができる。さらに、制御装置８１は超音波６３の送信方向をＺ方向と直交する所定の直線に集音させることができる。
【０１３６】
図２２は超音波プローブの構造を示す模式平面図である。図２３は超音波プローブの構造を示す模式側面図である。図２２及び図２３に示すように、Ｘ方向に並ぶ２つの超音波ユニット７９が第１支持部８２により連結され支持されている。超音波ユニット７９が１６個あるので第１支持部８２は８個設置される。超音波ユニット７９と第１支持部８２とはピボット軸受８３により接合されている。このため、超音波ユニット７９はＸ方向及びＹ方向を回転中心にして傾くことができる。そして、第１支持部８２と超音波ユニット７９との間には回転規制棒８４が設置されている。回転規制棒８４は超音波ユニット７９がＺ方向を回転中心にして回転することを規制する。
【０１３７】
さらに、Ｘ方向に並ぶ２つの第１支持部８２が第２支持部８５により連結され支持されている。第１支持部８２が８個あるので第２支持部８５は４個設置される。第１支持部８２と第２支持部８５とはピボット軸受８３により接合されている。このため、第１支持部８２はＸ方向及びＹ方向を回転中心にして傾くことができる。そして、第１支持部８２と第２支持部８５との間にも回転規制棒８４が設置されている。回転規制棒８４は第１支持部８２がＺ方向を回転中心にして回転することを規制する。
【０１３８】
さらに、Ｙ方向に並ぶ２つの第２支持部８５が第３支持部８６により連結され支持されている。第２支持部８５が４個あるので第３支持部８６は２個設置される。第２支持部８５と第３支持部８６とはピボット軸受８３により接合されている。このため、第２支持部８５はＸ方向及びＹ方向を回転中心にして傾くことができる。そして、第２支持部８５と第３支持部８６との間にも図示しない回転規制棒８４が設置されている。回転規制棒８４は第２支持部８５がＺ方向を回転中心にして回転することを規制する。
【０１３９】
さらに、Ｙ方向に並ぶ２つの第３支持部８６が第４支持部８７により連結され支持されている。第３支持部８６が２個あるので第４支持部８７は１個設置される。第３支持部８６と第４支持部８７とはピボット軸受８３により接合されている。このため、第３支持部８６はＸ方向及びＹ方向を回転中心にして傾くことができる。そして、第３支持部８６と第４支持部８７との間にも図示しない回転規制棒８４が設置されている。回転規制棒８４は第３支持部８６がＺ方向を回転中心にして回転することを規制する。
【０１４０】
第４支持部８７には取っ手２２が設置されている。操作者７は取っ手２２を把持して超音波プローブ７８を人体４の表面に設置する。超音波ユニット７９、第１支持部８２、第２支持部８５、第３支持部８６及び第４支持部８７がピボット軸受８３にて接続されているので、超音波ユニット７９は人体４の表面の凹凸に合わせて設置することができる。
【０１４１】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、超音波ユニット７９はマトリックス状に配列されている。従って、超音波ユニット７９は複数の列に配列されている。１つの列で構成された超音波ユニット７９により人体４を１つの仮想面で輪切りにした画像のデータを取得することができる。従って、超音波測定装置は複数の仮想面で輪切りにした画像のデータを取得することができる。その結果、超音波測定装置７７は人体４の立体画像を取得することができる。
【０１４２】
（第３の実施形態）
次に、超音波測定装置の一実施形態について図２４の超音波測定装置の設置例を説明するための模式図を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、ロボットが超音波ユニット１４を支持する点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【０１４３】
図２４に示すように、超音波測定装置９０は４台のロボット９１を備えている。そして、超音波測定装置９０はロボット９１を制御するロボット制御装置９２を備えている。各ロボット９１はそれぞれ第１超音波ユニット１０〜第４超音波ユニット１３を支持し、人体４の腹部に設置されている。ロボット９１は超音波ユニット１４を支持する支持部９３の一部になっている。換言すれば、超音波測定装置９０は超音波ユニット１４を支持する支持部９３を備え、支持部９３はロボット９１を含んでいる。
【０１４４】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、超音波測定装置９０は超音波ユニット１４を支持する支持部９３を備えている。支持部９３はロボット９１を含んでいる。ロボット９１は超音波ユニット１４を把持し、超音波ユニット１４を所定の位置で所定の向きに設置することができる。従って、支持部９３は人体４の表面に沿って超音波ユニット１４を設置することができる。
【０１４５】
（第４の実施形態）
次に、超音波測定装置の一実施形態について図２５の超音波ユニットの構成を説明するためのブロック図を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、超音波ユニットがディジーチェーン接続になっている点にある。ディジーチェーン接続は数珠つなぎとも言われている。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【０１４６】
図２５に示すように、超音波測定装置９６が備える超音波プローブ９７は第１超音波ユニット９８、第２超音波ユニット９９、第３超音波ユニット１００及び第４超音波ユニット１０１の４つの超音波ユニット１０２を有している。
【０１４７】
第１超音波ユニット９８は第２超音波ユニット９９と信号配線１０３及び制御配線１０４により接続され、さらに、第２超音波ユニット９９は第３超音波ユニット１００と信号配線１０３及び制御配線１０４により接続されている。第３超音波ユニット１００は第４超音波ユニット１０１と信号配線１０３及び制御配線１０４により接続され、さらに、第４超音波ユニット１０１は本体制御部としての制御装置１０５と信号配線１０３及び制御配線１０４により接続されている。このように、第１超音波ユニット９８〜第４超音波ユニット１０１及び制御装置１０５は数珠つなぎになっている。そして、制御装置１０５と複数の超音波ユニットとがディジーチェーン接続されている。
【０１４８】
制御装置１０５は超音波ユニット１０２の動作を制御する。制御装置１０５には通信部１０６が設置され、通信部１０６は超音波ユニット１０２と通信する。信号配線１０３及び制御配線１０４は通信部１０６に接続されている。
【０１４９】
各超音波ユニット１０２には超音波素子１０７が複数設置されている。そして、各超音波素子１０７には切替部１０８が接続されている。切替部１０８には切替スイッチ１０８ａと切替スイッチ１０８ａを制御するスイッチ制御部１０８ｂを備えている。切替スイッチ１０８ａは信号配線１０３と接続されている。切替スイッチ１０８ａが信号配線１０３を超音波素子１０７と接続するとき、超音波素子１０７から信号配線１０３を通して受信信号が出力される。そして、超音波素子１０７がデジタル変換とデータ保持機能を持つ超音波素子の場合、同時に取り込んだ受信信号を順に制御装置１０６が読み出す。
【０１５０】
スイッチ制御部１０８ｂは制御配線１０４と接続されている。そして、スイッチ制御部１０８ｂには制御配線１０４を介して制御装置１０５からアドレス信号が入力される。各スイッチ制御部１０８ｂには固有の番号が設定されており、この番号をアドレス番号という。そして、制御装置１０５から送られたアドレス信号が示す番号とアドレス番号が一致したスイッチ制御部１０８ｂは切替スイッチ１０８ａを切り替えて超音波素子１０７の受信信号を選択出力する。このようにして制御装置１０５は反射波６７を受信する超音波素子１０７を制御する。
【０１５１】
本実施形態では超音波ユニット１０２がディジーチェーン接続となっていた。このとき、超音波ユニット１０２の数が多いときにも制御装置１０５と複数の超音波ユニット１０２とをスター型に接続するときに比べて配線の長さを短くすることができる。そして、配線を設置しやすくすることができる。
【０１５２】
（第５の実施形態）
次に、超音波測定装置の一実施形態について図２６の超音波ユニットの構成を説明するためのブロック図を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、超音波ユニットがデータバス形式でディジーチェーン接続になっている点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【０１５３】
図２６に示すように、超音波測定装置１１１が備える超音波プローブ１１２は第１超音波ユニット１１３、第２超音波ユニット１１４、第３超音波ユニット１１５及び第４超音波ユニット１１６の４つの超音波ユニット１１７を有している。
【０１５４】
第１超音波ユニット１１３は第２超音波ユニット１１４と信号配線１１８及びバス配線１１９により接続され、さらに、第２超音波ユニット１１４は第３超音波ユニット１１５と信号配線１１８及びバス配線１１９により接続されている。第３超音波ユニット１１５は第４超音波ユニット１１６と信号配線１１８及びバス配線１１９により接続され、さらに、第４超音波ユニット１１６は本体制御部としての制御装置１２０と信号配線１１８及びバス配線１１９により接続されている。このバス配線１１９は各超音波ユニット１１７内でつながっている。このように、第１超音波ユニット１１３〜第４超音波ユニット１１６及び制御装置１２０は数珠つなぎになっている。そして、制御装置１２０と複数の超音波ユニットとがディジーチェーン接続されている。
【０１５５】
制御装置１２０は超音波ユニット１１７の動作を制御する。制御装置１２０には通信部１２１が設置され、通信部１２１は超音波ユニット１１７と通信する。信号配線１１８及びバス配線１１９は通信部１２１に接続されている。
【０１５６】
各超音波ユニット１１７には超音波素子１０７が複数設置されている。そして、各超音波素子１０７には切替部１２２が接続されている。切替部１２２には切替スイッチ１２２ａと切替スイッチ１２２ａを制御するスイッチ制御部１２２ｂを備えている。切替スイッチ１２２ａは信号配線１１８と接続されている。切替スイッチ１２２ａが信号配線１１８を超音波素子１０７と接続するとき超音波素子１０７には信号配線１１８を通して駆動波形が入力される。そして、超音波素子１０７は超音波６３を送信する。
【０１５７】
スイッチ制御部１２２ｂはバス配線１１９と接続されている。そして、スイッチ制御部１２２ｂにはバス配線１１９を介して制御装置１２０からアドレス信号が入力される。各スイッチ制御部１２２ｂには固有のアドレス番号が設定されている。そして、制御装置１２０から送られたアドレス信号が示す番号とアドレス番号が一致したスイッチ制御部１２２ｂはアドレス番号に該当する切替スイッチ１２２ａを切り替えて超音波素子１０７に駆動波形を入力する。このようにして制御装置１２０は超音波６３を送信する超音波素子１０７を制御する。
【０１５８】
本実施形態では超音波ユニット１１７がディジーチェーン接続となっていた。このとき、超音波ユニット１１７の数が多いときにも制御装置１２０と複数の超音波ユニット１１７とをスター型に接続するときに比べて配線の長さを短くすることができる。そして、配線を設置しやすくすることができる。
【０１５９】
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、送信方向制御部５２が超音波６３を送信する方向を切り替えた。超音波６３を送信する方向は固定にしても良い。送信する方向の制御が容易になるので、超音波測定装置１を簡易にすることができる。
【０１６０】
（変形例２）
前記第１の実施形態では、超音波６３を送信し受信することで超音波ユニット１４の相対位置を検出した。超音波ユニット１４の相対位置の検出方法は他の方法を用いても良い。例えば、撮像装置と画像処理装置を組み合わせてもよい。他にも変位センサーが各超音波ユニット１４の傾きを検出しても良い。この変位センサーには角速度や加速度を検出する慣性センサーを用いても良い。分解能良く相対位置を検出できる。
【０１６１】
（変形例３）
前記第１の実施形態では、左側第１支持部１６、右側第１支持部１７及び第２支持部２１自体が弾性を有していた。剛性を有する部分と超音波ユニット１４を付勢する部分とに分けた構造にしても良い。付勢する力を設定し易くすることができる。
【０１６２】
（変形例４）
前記第４の実施形態では、超音波ユニット１０２毎に配線をディジーチェーン接続にした。切替部１０８毎に配線をディジーチェーン接続にしても良い。超音波素子１０７の個数を変更しやすくすることができる。この内容は前記第５の実施形態にも適用できる。
【符号の説明】
【０１６３】
１，７７，９０，９６，１１１…超音波測定装置、３，８１，１０５，１２０…本体制御部としての制御装置、４…被検体としての人体、６…表示部としての表示装置、８…超音波検出部、９，９３…支持部、１０，１１３…超音波ユニットとしての第１超音波ユニット、１１，１１４…超音波ユニットとしての第２超音波ユニット、１２，１１５…超音波ユニットとしての第３超音波ユニット、１３，１１６…超音波ユニットとしての第４超音波ユニット、１４，１１７…超音波ユニット、１５…第１回転部、１５ａ…回転軸としての第１回転軸、１６…第１支持部としての左側第１支持部、１７…第１支持部としての右側第１支持部、１８…第２回転部、１８ａ…回転軸としての第２回転軸、２１…第２支持部、２４ａ，８０，１０７…超音波素子、２６…通信部としての駆動回路、５１…ユニット位置演算部、５２…送信方向制御部、５３…変換部、６３…超音波、６５…仮想面、６７…反射波、９１…ロボット、１１２…超音波プローブ。
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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