(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に接触する超音波探触子を備え、該超音波探蝕子を介した超音波の送受信によって超音波断層画像を生成する超音波診断装置であって、
前記超音波深触子の表面又は表面近傍には、シート状の圧電センサが複数個配置され、
該複数個の圧電センサ各々の前記表面における配置と、当該圧電センサの出力信号に基づいて、前記表面における圧力分布を計測する計測手段と、
該圧力分布を視認可能な態様で表示する表示手段とを有し、
前記計測手段は、前記圧電センサ各々の各時刻における出力信号を所定時間蓄積し、
該蓄積した出力信号の時間変化及び当該圧電センサの前記表面における配置に基づいて、前記被検体内の変動状況の計測又は変動部位の位置特定を行うものであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載した超音波診断装置であって、
前記表示手段は、前記蓄積された出力信号と前記超音波断層画像を対比可能に表示し、
各圧電センサの出力信号は、該超音波断層画像における当該圧電センサの配置に対応する画像領域と並列させて表示するものであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項１に記載した超音波診断装置であって、
前記計測手段は、前記圧電センサの配置間隔と、複数の圧電センサ間における所定信号の出力時間差に基づいて、当該所定信号の速度を計測するものであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項１に記載した超音波診断装置であって、
前記計測手段は、特定の圧電センサにおける所定信号の出力間隔に基づいて、当該所定信号の周期を計測するものであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項１に記載した超音波診断装置であって、
前記計測手段は、所定信号を最初に出力した圧電センサを特定し、
前記表示手段は、当該圧電センサの配置を表示するものであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項１に記載した超音波診断装置であって、
前記計測手段は、振幅のピークトゥピークが最大となる信号を出力した圧電センサを特定し、
前記表示手段は、当該圧電センサの配置を表示するものであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載した超音波診断装置であって、
前記表示手段は、前記超音波断層画像について前記特定した圧電センサの配置に対応する画像領域を特定可能な態様で表示するものであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
請求項７に記載した超音波診断装置であって、
前記表示手段は、前記対応する画像領域を拡大して表示するものであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項９】
請求項１に記載した超音波診断装置であって、
前記超音波の送受信によって得られた超音波情報に基づいて、前記被検体を構成する組織層各々の変形量を計測する変形量計測手段と、
被検体の弾性，粘性，及び慣性，並びに当該被検体に付加された力及び当該被検体を構成する層各々の変形量の関係を記述した物理モデルの運動方程式に基づいて、前記圧電センサの出力信号及び前記計測された被検体の変形量から、前記組織層各々の弾性，粘性，又は慣性の値を推定する推定手段を有するものであることを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体に接触する超音波探触子を備え、該超音波探蝕子を介した超音波の送受信によって超音波断層画像を生成する超音波診断装置に関するものであり、特に、超音波深触子表面における圧力分布を計測する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、超音波探触子から出力される超音波を利用して被検体内部の超音波断層画像を生成する超音波診断装置は多く開発されている。また、このような超音波診断装置において、被検体表面又は内部で生じる圧力のデータを取得する技術がある。例えば、特許文献１の技術では、超音波探蝕子の移動距離及び被検体との接触面積から、該被検体に加えられている圧力を算出している。また、特許文献２の技術では、被検体内部のある部分の変異及び別途計測される血圧から、当該ある部分の弾性率を算出している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０８９３６２号公報
【特許文献２】特開２００１−２９２９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の技術は、直接的に超音波探蝕子にかかる圧力を計測するものではなく、他の指標から算出するものであり、また、上記特許文献２の技術は、超音波探蝕子とは別個独立の血圧測定部によって血圧を測定するものである。即ち、従来の技術は超音波探蝕子表面における圧力を直接的に計測するものではなく、該圧力は間接的方法によって得られていたため、その信頼性に問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであって、その第１の目的は、超音波探蝕子表面の圧力を直接的に計測可能な超音波診断装置を提供することにある。
【０００６】
また、被検体によっては前記超音波探蝕子表面の圧力分布は均一ではない。例えば、被検体が人体である場合には、人体表面は多くの曲面，凹凸を有しており、また骨，腱，筋肉，及び血管等により表面の硬さにも分布があることから、探触子表面に作用する力が均一であることは殆どなく、さらに超音波探蝕子を被検体に押し当てる際の当てかたによっても影響を受ける。即ち、超音波探蝕子の表面には、その各領域に被検体からの様々な圧力がかかっており、その圧力分布の情報は、生成された超音波断層画像がどのような圧力が作用している状況下において取得された画像であるかを知る上で有効な指標となる。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであって、その第２の目的は、超音波探蝕子表面における圧力分布を計測可能な超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するために、次のような手段を採る。なお後述する発明を実施するための最良の実施の形態の説明、及び図面で使用した符号を参考のために括弧書きで付記するが、本発明の構成要素は該付記したものには限定されない。
【００１４】
本発明１の超音波診断装置は、被検体に接触する超音波探触子（１０）を備え、該超音波探蝕子を介した超音波の送受信によって超音波断層画像を生成する超音波診断装置（１）であって、前記超音波深触子の表面（１０ａ）又は表面近傍には、シート状の圧電センサ（１００）が複数個配置され、該複数個の圧電センサ各々の前記表面における配置と、当該圧電センサの出力信号に基づいて、前記表面における圧力分布を計測する計測手段（センサ出力信号処理部４０）と、該圧力分布を視認可能な態様で表示する表示手段（画像処理部５０，モニタ６０）とを有し、前記計測手段は、前記圧電センサ各々の各時刻における出力信号を所定時間蓄積し、該蓄積した出力信号の時間変化及び当該圧電センサの前記表面における配置に基づいて、前記被検体内の変動状況の計測又は変動部位の位置特定を行うものであることを特徴とする。
【００１５】
本発明２の超音波診断装置は、本発明１の超音波診断装置（１）であって、前記表示手段（画像処理部５０，モニタ６０）は、前記蓄積された出力信号と前記超音波断層画像を対比可能に表示し、各圧電センサ（１００）の出力信号は、該超音波断層画像における当該圧電センサの配置に対応する画像領域と並列させて表示するものであることを特徴とする。
【００１６】
本発明３の超音波診断装置は、本発明１の超音波診断装置（１）であって、前記計測手段（センサ出力信号処理部４０）は、前記圧電センサ（１００）の配置間隔と、複数の圧電センサ間における所定信号（三角波）の出力時間差に基づいて、当該所定信号の速度を計測するものであることを特徴とする。
【００１７】
本発明４の超音波診断装置は、本発明１の超音波診断装置（１）であって、前記計測手段（センサ出力信号処理部４０）は、特定の圧電センサ（１００）における所定信号（三角波）の出力間隔に基づいて、当該所定信号の周期を計測するものであることを特徴とする。
【００１８】
本発明５の超音波診断装置は、本発明１の超音波診断装置（１）であって、前記計測手段（センサ出力信号処理部４０）は、所定信号（三角波）を最初に出力した圧電センサ（１００）を特定し、前記表示手段（画像処理部５０，モニタ６０）は、当該圧電センサの配置（チャネル番号）を表示するものであることを特徴とする。
【００１９】
本発明６の超音波診断装置は、本発明１の超音波診断装置（１）であって、前記計測手段（センサ出力信号処理部４０）は、振幅のピークトゥピーク（１秒間のピークトゥピークの１０回平均値）が最大となる信号を出力した圧電センサ（１００）を特定し、前記表示手段（画像処理部５０，モニタ６０）は、当該圧電センサの配置（チャネル番号）を表示するものであることを特徴とする。
【００２０】
本発明７の超音波診断装置は、本発明５又は６の超音波診断装置（１）であって、前記表示手段（画像処理部５０，モニタ６０）は、前記超音波断層画像について前記特定した圧電センサ（１００）の配置に対応する画像領域を特定可能な態様で表示するものであることを特徴とする。
【００２１】
本発明８の超音波診断装置は、本発明７の超音波診断装置（１）であって、前記表示手段（画像処理部５０，モニタ６０）は、前記対応する画像領域を拡大して表示するものであることを特徴とする。
【００２２】
本発明９の超音波診断装置は、本発明１の超音波診断装置（１）であって、前記超音波の送受信によって得られた超音波情報（超音波信号）に基づいて、前記被検体を構成する組織層各々の変形量を計測する変形量計測手段（画像処理部５０）と、被検体の弾性，粘性，及び慣性，並びに当該被検体に付加された力及び当該被検体を構成する層各々の変形量の関係を記述した物理モデルの運動方程式に基づいて、前記圧電センサ（１００）の出力信号及び前記計測された被検体の変形量から、前記組織層各々の弾性，粘性，又は慣性の値を推定する推定手段（画像処理部５０）を有するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明１の超音波診断装置によれば、被検体内の変動状況又は変動部位の位置を取得することができる。
【００２９】
本発明２の超音波診断装置によれば、各画像領域において、どのように圧力変動が生じたのかを理解する上で格段の効果がある。
【００３０】
本発明３の超音波診断装置によれば、信号の速度から当該信号の発生源の状況を推定することができる。
【００３１】
本発明４の超音波診断装置によれば、信号の周期から当該信号の発生源の状況を推定することができる。
【００３２】
本発明５の超音波診断装置によれば、被検体内の変動部位の位置を推定することができる。
【００３３】
本発明６の超音波診断装置によれば、超音波探蝕子の当て方や、接触面内における局所的な圧力変化に影響されずに被検体内の変動部位の位置を推定することができる。
【００３４】
本発明７の超音波診断装置によれば、超音波断層画像内の変動部位の位置を推定することが容易になる。
【００３５】
本発明８の超音波診断装置によれば、超音波断層画像内の変動部位の位置を推定することが格段に容易になる。
【００３６】
本発明９の超音波診断装置によれば、被検体を構成する組織層各々の弾性，粘性，又は慣性の値を推定することができる。また、複数の圧電センサを用いていることから接触面内の圧力分布を得ることが可能であるため、接触面内においてさらに詳細な推定が可能となる。さらに、シート状の圧電センサを用いることによって、超音波情報に影響を与えず、高精度な推定が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の超音波診断装置の実施の形態を図面に従って説明する。図１は本発明の超音波診断装置１の構成を示すブロック図である。超音波診断装置１は、基本構成としては、超音波探蝕子１０，増幅回路２０，信号処理部３０，センサ出力信号処理部４０，画像処理部５０，及びモニタ６０等から構成されている。
【００３８】
超音波探蝕子１０の被検体に接触する表面１０ａには、図２に示す圧電センサ１００が配置される。また超音波探蝕子１０内部には、多数の超音波振動子が配列されており、各超音波振動子は、増幅回路２０からの電気信号を超音波に変換して発信する機能と、被検体から反射した超音波を受信して電気信号に変換して増幅回路２０に出力する機能を有している。
【００３９】
増幅回路２０は超音波振動子に接続され、内部の発振回路で生成された高周波信号を、超音波振動子を駆動させ、超音波を発生させるレベルまで増幅させる機能を有する。また、各超音波振動子から出力された電気信号（以下「受波信号」と呼ぶ。）を増幅して信号処理部３０に出力する。
【００４０】
信号処理部３０には、超音波振動子の数に対応した数の受波信号がそれぞれ独立した受波信号として取り込まれる。信号処理部３０は、各受波信号の位相を一致させ、さらに該各位相を一致させた複数の受波信号を加算して受信信号を形成する。該信号処理部３０から出力される受信信号は、フィルタ処理等の信号処理を施され、画像処理部５０に出力される。画像処理部５０は、受信信号を超音波断層画像に変換してモニタ６０に描画させるものである。
【００４１】
圧電センサ１００は、本例では、図２に示すように超音波探蝕子表面１０ａに配置されている。この図２（ａ）には、Ｓ１〜Ｓ９の９の圧電センサ１００がアレイ状に配置されている例が示されている。また、図２（ｂ）には、Ｓ１１〜１９，Ｓ２１〜２９，Ｓ３１〜Ｓ３９，及びＳ４１〜Ｓ４９の３６の圧電センサ１００がマトリクス状に配置されている例が示されている。このように被検体と直接接触する範囲に設置することが、超音波探蝕子１０と被検体との境界面に発生する力を計測する上で最も望ましい。
【００４２】
この際、超音波信号への影響を極力低減させるために圧電センサ１００は、シート状の極めて薄い構造を有することが望ましく、また、滅菌の観点から煮沸消毒できることも望ましく耐熱性も高い方が良い。さらに、被検体表面や超音波探蝕子表面１０ａが曲面である場合等もあるため、柔軟性のある材質が良い。この圧電センサ１００の具体的な構造については後述する。
【００４３】
図１のセンサ出力信号処理部４０では、超音波探蝕子表面１０ａに配置された各圧電センサ１００からそれぞれ独立した出力信号がＡ／Ｄコンバータにより取り込まれて、ＣＰＵによって各出力信号のレベルからその圧力が計測される。さらに各圧電センサ１００の超音波探蝕子表面１０ａにおける配置に関する情報（例えば並び順序又は座標）と、当該圧電センサ１００について計測された圧力とを関連づけて、圧力分布情報として画像処理部５０に出力する。
【００４４】
またセンサ出力信号処理部４０は、一時記憶領域を有しており、各圧電センサ１００から受信した出力信号を上記のようにして取り込んだ後、時系列データとして所定時間分蓄積している。そして、ＣＰＵは、所定の信号，例えば所定レベルの信号や、位相に所定の特徴を有する波形の信号について、当該信号を最も早い時刻に出力した圧電センサ１００を特定して、該特定した圧電センサの配置（並び順序又は座標）を示すチャネル番号を、画像処理部５０に出力し、画像処理部５０が、該特定された圧電センサのチャネル番号（例えばＳ１等）や、その該当位置（例えば画像中央等）をモニタ６０に表示することが可能となっている。即ち、被検体内の変動部位から最も近く、最も早い時刻に該変動部位からの圧力を受けて前記所定の信号を出力した圧電センサを特定している。
【００４５】
また、このセンサ出力信号処理部４０では、前記時系列データから、前記被検体内の変動状況を特定することも可能である。例えば、前記所定の信号の発生間隔と、圧電センサ１００の配置から、その速度，周期等を算出し、該算出量を変動状況として、画像処理部５０に出力し、この画像処理部５０が、該変動状況（速度，周期）をモニタ６０に表示することが可能となっている。なお、各圧電センサ１００の出力データにおける所定の信号の判別については、振幅レベルにより行っても良く、位相の特徴量（自己相関係数等）により行っても良い。
【００４６】
また、センサ出力信号処理部４０では、各チャネルの時系列データのうち、振幅のピークトゥピークが最大となる信号を出力した圧電センサ１００を特定することも可能となっている。即ち、図１６（ｂ）に示す時系列データのように、被検体内の変動部位に近いほど圧力変動が大きく、遠ざかるにつれて圧力変動が小さくなるという特性を利用して、振幅が最大となる信号を出力した圧電センサ１００のチャネル番号がモニタ６０に表示される。具体的には、所定時間内の振幅のピークトゥピークを複数回計測し、その平均値が最大となるものを特定する。この所定時間や計測回数は対象となる信号の特徴に応じて設定可能である。
【００４７】
画像処理部５０は、前述したように超音波断層写真を作成する他、計測された圧力分布を加工してモニタ６０に表示するものである。具体的には、図４〜図７に示すように、センサ出力信号処理部４０から受信した圧電センサの出力信号によって、アレイ型の配置であることが特定された場合や、予めアレイ型の配置情報を得ていた場合には、Ｘ軸を圧電センサの並び順（Ｓ１〜Ｓ９），Ｙ軸を各圧電センサにより計測された圧力Ｆとしたヒストグラムを生成し、モニタ６０に表示する。また、センサ出力信号処理部４０から受信した圧電センサの出力信号によって、マトリクス型の配置であることが特定された場合や、予めマトリクス型の配置情報を得ていた場合には、図８に示すように、超音波探蝕子表面１０ａにおける各圧電センサ（Ｓ１１〜Ｓ４９）が配置されている座標に対応する画素ブロックの輝度を、当該圧電センサ１００により計測された圧力Ｆに比例するようにした二次元画像を生成し、モニタ６０に表示する。そして、このようにして作成されるヒストグラム又は二次元画像は、超音波断層写真と共に、双方を対比可能なように上下又は左右に並べてモニタ６０に表示される。
【００４８】
さらに、画像処理部５０は、センサ出力信号処理部４０から受信した圧電センサ１００の出力信号に応じて、超音波断層画像における当該圧電センサ１００の配置に相当する領域を特定可能な態様で表示する。例えば図１６（ａ）に示すように、超音波断層画像上部に表示された各画像領域に対応する圧電センサ１００のチャネル番号のうち、変動部位から最も近いとして特定された圧電センサ１００のチャネル番号を四角で囲んで強調表示する。
【００４９】
［圧電センサ１００］
以下、本発明の圧電センサ１００の構造について図面を参照して説明する。図１０は、本発明の超音波診断装置に使用するフィルム状の圧電センサ１００の積層構造を示す断面図である。圧電センサ１００は超音波診断装置用センサとしての基本構造をなすものである。
【００５０】
基板１１０は可撓性を有する高分子材料からなるフィルムであり、この基板１１０の上面側に圧電層１１１が形成されている。基板１１０は、例えばポリイミドのフィルムが使用できる。圧電層１１１は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の薄膜である。圧電体としての窒化アルミニウムは、ポリイミドのフィルム上でもｃ軸配向を示し、十分な圧電性を持つことが確認されている。また、ポリイミドのフィルムは耐熱性の点でも優れている。
【００５１】
なお、圧電層１１１は窒化アルミニウムの薄膜が好ましいが、その他の圧電性を有する金属化合物を使用することもできる。圧電性金属化合物としては、窒化アルミニウム以外には、酸化亜鉛，窒化ガリウム，窒化インジウム，ニオブ酸リチウムが使用できる。すなわち、圧電層１１１としては、窒化アルミニウム，酸化亜鉛，窒化ガリウム，窒化インジウム，ニオブ酸リチウム等が使用できるが、耐熱性，検出出力の温度特性などからは、窒化アルミニウム，酸化亜鉛が望ましく、特に窒化アルミニウムが最も適している。
【００５２】
圧電層１１１は、スパッタリング法によって形成できるが、その他のイオンプレーティング、ＣＶＤなどの薄膜形成方法を使用してもよい。特に、スパッタリング法を用いて圧電層１１１の薄膜形成を行った場合は、圧電層１１１の結晶配向度を高めることができ、圧電特性を向上させることができるので望ましい。スパッタリング法は、例えば高周波マグネトロンスパッタリング法が使用できる。圧電層１１１の膜厚は、０．５μｍ〜１０μｍが望ましいが、あまり薄すぎると膜質が一定にならなかったり、厚すぎると製膜に時間を要したりするので、１μｍ程度が望ましい。
【００５３】
圧電層１１１には、スパッタリング法を用いて成膜した窒化アルミニウムを使用した場合、窒化アルミニウムはキュリー点が存在しないために６００度以上の高温環境でも圧電性を失わず、耐熱性に優れた圧電センサとすることができる。また、感度特性の温度依存性が極めて小さく、余分な補償回路を必要としない。薄膜状圧電体を積層させる基板１１０としては、ポリイミド（ＰＩ）の他にもポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの高分子フィルムを用いることが可能である。
【００５４】
基板１１０には、柔軟で十分な機械的強度および１００度以上の耐熱性があることが望ましく、機械的な強度および耐熱性に優れるポリイミドがもっとも望ましい。基板１１０の厚みは薄すぎると機械的強度が不十分となり、厚すぎると電気的な損失が大きくなるため、１μｍ〜１０μｍの範囲であることが望ましい。
【００５５】
さらに、基板１１０の下面側と圧電層１１１の上面側には、それぞれ第１電極層１１２および第２電極層１１３が形成されている。第１電極層１１２および第２電極層１１３としては、膜厚０．１μｍ（１００ｎｍ）程度の白金（Ｐｔ）薄膜を利用できる。これらの電極層については、白金，金，銀，銅など各種金属や導電性を有する物質を使用することができる。電極層の腐食を防止するためには白金を用いることが好ましい。電極層の形成はスパッタリング法や蒸着法，さらにスクリーン印刷など一般的に用いられている方法で形成することができる。基板１１０や圧電層１１１との密着性を高めるためにはスパッタリング法で形成するのが好ましい。
【００５６】
［圧電センサ１００の減衰特性］
図１１（ａ）は、超音波の送受における減衰比を計測する装置の概略を現す図であり、図１１（ｂ）は、当該装置により得られた計測結果であり、圧電センサ１００を構成するポリイミドフィルムの厚さに対しての超音波の減衰比を示した図である。
【００５７】
図１１（ａ）に示す装置では、増幅回路内部で生成された信号が増幅され、超音波探蝕子から６ＭＨｚの超音波が容器の水中に出力される。容器底部の反射板で反射した超音波反射波は超音波探蝕子に到達して、増幅回路で受波信号が増幅される。該増幅された受波信号はＡ／Ｄコンバータを介してコンピュータに取り込まれ、予め定められた出力レベルに対しての減衰比が計測される。まず、超音波探蝕子を覆わない状態で減衰比を計測し、その後、この超音波探蝕子の表面を覆うように所定の厚さのポリイミドフィルムを固定して計測を行った。ここでは厚さが１５μｍ，３０μｍ，７０μｍ，１４５μｍ，２１５μｍ，２８０μｍのポリイミドフィルムを用いて、それぞれに対する減衰比を計測した。
【００５８】
図１１（ｂ）に示す結果では、超音波探蝕子を覆わない状態で計測した減衰比が０．１ｄＢ前後であるのに対して、１５μｍ，３０μｍのポリイミドフィルムで覆った場合の減衰比は１ｄＢ前後であり、７０μｍのポリイミドフィルムで覆った場合の減衰比が１．５ｄＢ前後，１４５μｍのポリイミドフィルムで覆った場合の減衰比が１．１〜１．９ｄＢ程度となった。また、２１５μｍのポリイミドフィルムで覆った場合の減衰比は３．５〜４．０ｄＢ程度となり、２８０μｍのポリイミドフィルムで覆った場合の減衰比は８．０〜８．５ｄＢ程度となった。
【００５９】
超音波計測において、約２ｄＢ程度の減衰であれば、得られる超音波画像を視認する上で殆ど影響がないとされる。従って、厚さが１４５μｍまでは超音波計測に殆ど影響を与えないということになり、圧電センサ１００は圧電層や電極層まで含めても概ね２０μｍ以下であるため、本発明の超音波診断装置１に用いる圧電センサとして、超音波信号に影響を与えない程度に充分な薄さであるということがいえる。
【００６０】
また、圧電センサ１００は耐熱性に優れているので、煮沸消毒も可能である。さらに、可撓性を有するフィルム状の基板により構成されているので、被検体表面や超音波探蝕子表面１０ａが曲面に対しても柔軟にフィットして計測の信頼性を向上させる。
【００６１】
なお、圧電センサ１００の数や、各圧電センサ１００の幅、配置位置などは図２に示す限りではなく、用途に応じて自由に設定すれば良い。また、圧電センサ１００が表面に露出していないような形態，例えば圧電センサ１００全てを薄いビニル状のシートで覆うような形態としても良い。即ち圧電センサを超音波探蝕子表面１０ａの近傍に配置するようにしても良い。
【００６２】
［他の圧電センサ１００の例］
図１２は、他の形態の圧電センサ２００の構成を示す断面図である。図１０に示す圧電センサ１００を２層積層して構成したものである。この圧電センサ２００は、以下のようにして作成する。まず、図１０で説明したように、基板１１０に圧電層１１１，第１電極層１１２，第２電極層１１３を積層形成して圧電センサ１００を作成する。もう１枚の圧電センサに、電極層に検出端子やリード線等を接続するための接続穴１１４を形成して圧電センサ１００ａとする。
【００６３】
そして、圧電センサ１００の第２電極層１１３側と、圧電センサ１００ａの第２電極層１１３ａ側が接触するように重ね合わせて接着する。第２電極層１１３と第２電極層１１３ａとは電気的に接続される。接続穴１１４を通して検出端子やリード線等を第２電極層１１３ａに接続する。第１電極層１１２と第１電極層１１２ａも電気的に接続される。これらの第１電極層１１２，第１電極層１１２ａに、もう一方の検出端子やリード線等が接続される。
【００６４】
圧電センサ２００は、このように圧電センサ１００に対応するものを２層重ね合わせて構成したので、圧力を受ける圧電層の面積が２倍になり、高感度の圧力センサとすることができる。また、圧電センサ２００の内部が第１電極層１１２と第１電極層１１２ａによってシールドされる構造となるので、外部からの電磁誘導ノイズ等を排除してＳ／Ｎ比を向上させることができる。なお、第２電極層１１３と第２電極層１１３ａが外側になるように積層することもできるが、図示のように第２電極層１１３を内側にした方が圧電層１１１、１１１ａが保護されるので好ましい。
【００６５】
また、図１２では２枚の圧電センサ１００と圧電センサ１００ａとを重ね合わせて積層するようにしたが、１枚の圧電センサ１００を第２電極層１１３が内側になるように折りたたんで接着してもよい。この場合も、圧電センサ１００の適宜位置に予め接続穴１１４を形成しておく。なお、圧電センサの接着方法はシリコンゴムやエポキシなどの接着剤を用いるが、センサの柔軟性を保持するためにはシリコンゴムが好ましい。
【００６６】
図１３は、さらに他の形態の圧電センサ３００の構成を示す断面図である。図１２に示す圧電センサ２００に対応するものの上下両面に、保護フィルム３３１、３３２を接着してセンサ全体を覆うようにしたものである。圧電センサ本体が保護フィルム３３１，３３２によって保護されるため、耐熱性，耐久性がさらに向上する。そして、それぞれの保護フィルム３３１，３３２に金属のシールド層３３３，３３４を形成しておけば、電磁誘導ノイズ等に対するシールド性が向上してさらにＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００６７】
なお、図１２および図１３に示す圧電センサ２００，３００の厚さは全体で６０μｍ程度とすることができる。このため、極めて薄いフィルム状の圧電センサとなり、超音波信号に対する影響を大幅に低減することができる。上述したように、厚さが１４５μｍまでは超音波計測に殆ど影響を与えないので、圧電センサ２００，３００も、本発明の超音波診断装置１に用いる圧電センサとして、超音波信号に影響を与えない程度に充分な薄さであるということがいえる。また、圧電センサ１００と同様に、耐熱性に優れているので、煮沸消毒も可能であり、可撓性を有するフィルム状の基板により構成されているので、被検体表面や超音波探蝕子表面１０ａが曲面に対しても柔軟にフィットして計測の信頼性を向上させる。
【００６８】
［弾性、粘性、慣性値の推定機能］
本発明に係る超音波診断装置１では、以下に説明するように、物理モデルの運動方程式に基づいて、被検体を構成する組織層各々の変形量と、圧電センサ１００の出力信号から、被検体を構成する複数の組織層各々について、弾性，粘性，及び慣性の値を推定することが可能である。以下、この機能について説明する。
【００６９】
図１７は、本発明の弾性，粘性，慣性推定において使用する物理モデルの一例を示している。この図は（ａ）に示すような３層の階層構造を持つ被検体を（ｂ）にある弾性，粘性，慣性からなる物理モデルで表現したものである。多次元モデルについても同様のモデル化が可能であり、例えば２次元の場合には（ｃ）のようにモデル化でき、３次元の場合には、この２次元のモデルの積層としてモデル化できる。
【００７０】
ここで、x1，x2，x3は、超音波探蝕子１０で計測される階層内の境界位置を示しており、この位置の移動量，即ち被検体を構成する組織層各々の変形量が前述した画像処理部５０によって、以下のようにして計測される。
【００７１】
図１８は、超音波探蝕子１０において受信した信号の模式図である。超音波信号は、被検体組織内において粘弾性（音響インピーダンス）が変化する地点で強く反射されるため信号には、その変化を反映した振幅の変化が現れる。ここで超音波探蝕子１０が被検体に押しこまれ、被検体の形状が変化した場合を考えると、時刻tと時刻t+1において受信される信号の形状がシフトすることが分かる。
【００７２】
なお、図１８における時間の一例は、時刻tと時刻t+1の時間差が1[msec]，また各グラフの横軸の最大値が50[usec]程度である。ただし、この値は、超音波探蝕子１０の移動速度によって自由に調節することが可能であり、例えばゆっくり動かす場合には、それほど時間間隔を短くする必要は無く、逆に高速に動かす場合は、時間間隔が短い方が望ましい。
【００７３】
そこで、受信された信号のパターンを時間軸上で細かく分割し、時刻tにおけるある区画が時刻t+1において押し込み方向（一次元）のどこに移動したかを、時刻t+1のパターン上での相関値を計算することで算出でき、被検体がどのように変形したかを求めることができる。この時、柔らかい部分は変形が大きく、硬い部分は変形が少なく算出される。さらに、時刻t+1，t+2，t+3，・・・と処理を順次進めることにより、超音波探蝕子１０の押し込みに対して、各部位がどのように変化するかを時系列として得ることができる。
【００７４】
超音波探蝕子１０が複数チャンネルを有するか又はスキャンによって、二次元画像データ，三次元画像データを受信できる場合にも、全く同様な処理を実施できる。つまり時刻tとt+1の対象データを用意し、対象空間においてデータを細かい領域に分割し、各区画がどこに移動するか（二次元，三次元）を計測する訳である。
【００７５】
図１７（ｂ）に戻り、ここで、m1，m2，m3は各領域内の質量，k1，k2，k3は各領域の弾性係数，b1，b2，b3は各領域の粘性係数，fは超音波探蝕子１０が被検体に及ぼす力を示している。この時、被検体の弾性，粘性，慣性，および被検体に負荷された力と被検体の変形量の関係を記述した物理モデルの運動方程式が以下のように構成される。
【００７６】
【数１】
0004793726.tif 000002
【００７７】
上式において、x1，x2，x3は上述したように計測可能であり、これらの1次微分値，2次微分値も算出可能である。またfも、圧電センサ１００の出力信号から計測される実測値である。上記数式における未知数は、m1，m2，m3，b1，b2，b3，k1，k2，k3の９となる。ただし、既知なパラメータは、時変でありそれぞれ各時刻において計測できるため、計測時間分の連立方程式が構成できる。したがって、未知のパラメータについても数値解析的に計算することが可能である。以上から、被検体を構成する組織層それぞれについて、弾性，粘性，慣性の推定が可能となる。具体的な計測例については、図１９〜２５を用いて後述する。
【００７８】
［超音波診断装置１の作用］
次に本発明の超音波診断装置１の作用について図３〜図９を用いて説明する。図３は、超音波探蝕子１０にて被検体の超音波断層画像を取得する際の、超音波探蝕子１０と被検体、及びその内部の概観図である。殆どの場合、この図に示すように被検体の表面は一様ではなく、超音波探蝕子１０も完全に垂直に被検体に接する保障はない。また、被検体内部には、物理的に時系列に変動する部分（例えば、人体であれば心臓，筋，血管の脈動など）もあり、それに伴って被検体表面に伝搬する力も存在する。
【００７９】
即ち、超音波探蝕子１０を被検体に接触させることによって発生する反力や、被検体内部から自発的に発生する力は複雑に絡み合い、超音波探蝕子１０の表面１０ａ全てにおいてそれらが厳密に一様であることはありえない。このように、超音波断層画像を生成する際の、超音波探蝕子表面１０ａの圧力分布の状況は多様であり、この圧力分布の状況を計測することで、当該超音波断層画像がどのような圧力状況下で得られたものであるかを把握して、被検体に関してより多くの情報を得ることができる。
【００８０】
図４（ａ）は、超音波探蝕子１０が被検体に対して斜めに接した際の概観図であり、図４（ｂ）は、その際に計測される圧力分布のヒストグラムを表す図である。この例では、圧電センサ１００は、超音波探蝕子表面１０ａにアレイ状に配置されているものとする。センサ出力信号処理部４０は、各圧電センサ１００からの出力信号に基づいて、各圧電センサＳ１，Ｓ２，…Ｓ９について、計測した圧力を画像処理部５０に出力する。画像処理部５０では、Ｓ１，Ｓ２，…Ｓ９について当該圧力のヒストグラムを作成して、Ｘ軸を圧電センサ１００の並び，Ｙ軸を前記圧力として、得られた超音波断層画像と共にモニタ６０に出力する。
【００８１】
このようにして超音波探蝕子表面１０ａにおける圧力を直接計測可能であり、間接的に圧力を推定する方法と比べて、信頼度の高い値を得ることが可能である。また、超音波探蝕子表面１０ａにおける圧力分布を計測可能であり、圧電センサ１００がアレイ状に配置されていることによって、超音波探蝕子表面１０ａの圧力分布を詳細に計測することができる。さらに、圧力分布をヒストグラム形式で表示するので、超音波探蝕子表面１０ａの圧力分布を把握することができる。具体的には、図４（ｂ）に示す圧力分布から、Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓ９の順に圧力が低下していることが把握され、装置の使用者は、超音波探蝕子１０が被検体に対して斜めに接している（つまりＳ１側がより強く接触し、Ｓ９側が弱く接触している）ことを推測することが可能になる。
【００８２】
圧力分布が均一でないことは、被検体内部の応力分布が一様でないことを意味する。つまり装置の使用者は、歪んだ超音波断層画像を観察することになる。本発明により圧力分布を知ることができれば、使用者は押し圧を加減する（Ｓ１側を弱くする又はＳ９側を強くする）ことで、この問題を解消することができる。
【００８３】
図５（ａ）は、超音波探触子１０が表面に凸凹のある被検体に接した際の概観図であり、図５（ｂ）は、その際に計測される圧力分布のヒストグラムを表す図である。この例では、凹凸により圧力の分布にムラがあり、これは被検体の表面テクスチャや硬度分布などにムラがあることを示している。
【００８４】
特に図５（ｂ）のヒストグラムでは、Ｓ１，Ｓ５，Ｓ９等のように圧力が感知されていない領域があるが、これは超音波探蝕子表面１０ａの圧電センサＳ１，Ｓ５，Ｓ９が、被検体の凹部に位置していて、被検体に接していないことを示す。このような情報から、装置の使用者は被検体表面の大まかな凹凸を知ることもできる。
【００８５】
図６（ａ）は、超音波探蝕子１０が内部に硬い部分（図中では黒い陰として表されている部分）を含む被検体に接した際の概観図であり、図６（ｂ）は、その際に計測される圧力分布のヒストグラムを表す図である。この例のように、被検体内部に硬い部分が含まれる場合には、その部分の近傍表面に接触する圧電センサＳ５からの出力信号が最も大きくなり、当該部分から遠い位置となるに従って出力信号が小さくなっている。
【００８６】
この際、圧力分布の情報だけでは、その分布の原因が被検体の表面形状によるものか、表面の硬度分布によるものか、硬い異物含有によるものか判断が難しいが、超音波断層画像と比較することで、その力分布の原因を理解することができる。
【００８７】
図７（ａ），（ｂ）は、それぞれ圧力分布のヒストグラムと超音波断層画像を上下に並べてモニタ６０に表示した例である。この例では、図７の下段に示すような超音波断層画像が表示されており、楕円形の白い陰、即ち輝度の高い部分はその部分が硬度の高い部位であることを示す。ここで、圧電センサ１００が超音波探蝕子表面１０ａにおいて、超音波振動子が配置されている領域に等間隔でアレイ状に配置されていれば、下段の超音波画像のＸ軸について、各圧電センサＳ１〜Ｓ９がアレイ状に均等に並んでいるものとして、ヒストグラムと画像を比較することが可能である。このように、超音波断層画像を圧力分布と対比可能に出力するので、どのような圧力が作用している状況で当該超音波断層画像が得られたのかを把握することができる。
【００８８】
例えば、この際得られる圧力分布が、図７（ａ）に示すようなヒストグラムにて表されているときには、高硬度の部分の真上に位置するＳ４の出力が最大となり、当該部分から距離が離れるに従って出力が低下していることから、圧力が、図７（ａ）下段の超音波断層画像内の矢印方向、即ちこの高硬度の部分から真上方向に作用していることを推測できる。一方、この際得られる圧力分布が、図７（ｂ）に示すようなヒストグラムにて表されているときには、高硬度の斜め右上に位置するＳ６の出力が最大となり、当該部分から距離が離れるに従って出力が低下していることから、圧力が、図７（ｂ）下段の超音波断層画像内の矢印方向、即ちこの高硬度の部分から斜め右上方向に作用していることを推測できる。
【００８９】
なお、ヒストグラムのピークの位置が、高硬度の部分から全く離れた位置に存在している場合や、高硬度の部分が存在しない場合には、当該ピークの発生が、被検体表面の状況又は接触状況に起因するものであることが推定される。このように、超音波断層画像を圧力分布と対比可能に出力するので、どのような圧力が作用している状況で当該超音波断層画像が得られたのかを把握することができる。
【００９０】
図８は、図２（ｂ）に示したように、超音波探蝕子表面１０ａに圧電センサ１００がマトリクス状に配置されている場合に得られる圧力分布の二次元画像の一例である。ここでは圧電センサＳ１１〜Ｓ４９が超音波探蝕子表面１０ａにおいて、超音波振動子が配置されている領域に等間隔でマトリクス状に配置されており、画像処理部５０は、各圧電センサに対応する画素ブロックの輝度を、当該圧電センサの出力信号レベルに比例するように決定して、二次元画像を生成し、モニタ６０に出力する。この図８の例では、中心部に位置するＳ２５及びＳ３５の輝度が最も高く、当該圧電センサ１００にかかる圧力が最も高いことを示しており、それから遠ざかるに従って輝度が低下しているため、中心部から遠いほど圧力が低下している様子を把握できる。そして、四隅に位置するＳ１１，Ｓ１９，Ｓ４１，Ｓ４９では輝度が最低になっているため、当該圧電センサ１００にかかる圧力が最低であることを把握可能である。
【００９１】
このように、圧電センサがマトリクス状に配置されていることによって、超音波探蝕子表面の圧力分布を詳細に計測することが可能であり、さらに、計測された圧力分布を二次元画像で表示するので、超音波端子表面１０ａの詳細な圧力分布を一見して把握することができる。
【００９２】
図９（ａ）は、被検体内部から発生する力、即ち変動部位から伝搬する力を計測している際の概観図であり、図９（ｂ），（ｃ）は、その際に計測される出力信号の時系列データを表す図である。前述したように、センサ出力信号処理部４０は、各圧電センサ１００からの出力信号を、時系列のデータとして所定時間記憶しており、この時系列データに基づいて以下の処理を行うことが可能である。
【００９３】
例えば、アレイ状に配置された各圧電センサＳ１〜Ｓ９から図９（ｂ）のような出力信号の時間波形が得られたとする。この波形データにおいて横軸は時間（所定時刻からの経過時間）である。ここでは、被検体内部のある部分が変動して単発の信号，即ち圧力が発生して被検体表面に伝搬したものとし、このとき圧電センサ１００から出力される信号を所定の信号として三角波によって表している。
【００９４】
図９（ｂ）に示す例では、圧電センサＳ５の信号の出力時刻が最も早く、当該圧電センサから遠ざかるに従って、徐々に出力時刻が遅延している。このように、圧力の到達時刻には時間差があることが分かる。センサ出力信号処理部４０は、この所定の信号を最も早く出力した圧電センサを特定し、画像処理部５０に出力し、画像処理部５０は、この圧電センサを特定するための圧電センサの番号（例えばＳ５であれば第５センサ等）等をモニタ６０に出力する。これにより、信号源となる変動部分がＳ５に最も近い位置，即ちＳ５の下方にあることが推測できる。
【００９５】
また、図９（ｃ）に示す例では、圧電センサＳ７の信号の出力時刻が最も早く、当該圧電センサから遠ざかるに従って、徐々に出力時刻が遅延している。これにより、信号源となる変動部分がＳ７に最も近い位置，即ちＳ７の下方にあることが推測できる。このように、被検体内の変動部位から最短距離にある圧電センサ１００を特定し、その超音波探蝕子表面における配置から被検体内の変動部位の位置を特定可能である。
【００９６】
また、前記時系列データから、前記出力信号である三角波の出力時刻の差分と、圧電センサ１００の間隔から、前記被検体内部の変動により伝搬する信号の速度（但し、ここではＸ軸方向の速度）を算出可能である。例えば、Ｓ５とＳ６の出力時刻の差分が10msecで、Ｓ５とＳ６の間隔が1cmであれば、変動部からの前記伝搬信号の速度は、0.01m/10msec=1m/秒である。また、例えばＳ５についての前記三角波の出力間隔が１０秒間隔であれば、変動部からの前記伝搬信号が１０秒の周期で出現することが特定される。
【００９７】
次に、本発明の超音波診断装置１によって頸動脈周辺の計測を行った結果を図１４〜図１６に示す。この例で用いる超音波診断装置１では、図１４に示すように、超音波探蝕子１０の表面１０ａに、Ｓ１〜Ｓ８までの８つの圧電センサ１００をアレイ状に配した。そして、図１５に示すように、表面１０ａをヒトの頸動脈周辺に接触させ、超音波計測及び圧力計測を行った。その結果、図１６（ａ）に示す超音波断層画像及び図１６（ｂ）に示す各圧電センサ１００で計測された時系列の圧力データを得た。
【００９８】
図１６（ｂ）に示す各チャネルの時系列データから、Ｓ５の圧電センサ１００から最大振幅の信号が出力されており、Ｓ５から遠ざかるに従って徐々に振幅が減衰していることが把握できる。そして、図１６（ｂ）に示すように、モニタ６０に、時系列データと並列して超音波断層画像が表示される。このとき、各画像領域に対応する圧電センサ１００の番号が当該画像領域の右に表示されると共に、当該圧電センサ１００の出力信号も対応する画像領域の右に並列して表示されるようになっている。従って、一見して各画像領域に対応する出力信号を把握可能であり、各超音波断層画像領域において、どのように圧力変動が生じたのかを理解する上で格段の効果がある。
【００９９】
さらに、図１６（ｂ）に示すように、振幅が最大となる信号を出力したチャネル（Ｓ５）の番号を枠で囲って強調表示することで、当該チャネルが変動部位から最も近いことを推定でき、かつ図１６（ａ）の超音波断層画像から、そのチャネルに対応する画像領域及び当該画像領域中の変動部位（ここでは頸動脈）を特定することが容易となる。ここでの最大振幅とは、１秒間のスパンでピークトゥピークを１０回計測し、その平均値が最大であるものとする。なお、特定されたチャネルに対応する画像領域を拡大表示するなどして、より当該画像領域及び変動部位をより特定し易くするアシスト機能によって、格段に変動部位を判別し易くなる（図１６（ａ））。
【０１００】
ここでピークトゥピークを基準として変動部位の位置を推定する利点として、超音波探蝕子１０の当て方や、局所的な圧力変化に影響されないという点がある。即ち、超音波探蝕子１０の当て方や、局所的な圧力変化によって、接触面内で圧力の不均衡が生じるとしても、そこで生じる圧力の時間変化は緩やかであり、ピークトゥピークの値としては変動部位による振幅と比べ、著しく低い値となるからである。
【０１０１】
［弾性，粘性，慣性値の推定例］
次に、図１９〜図２５を用いて、被検体を構成する複数の組織層各々について、弾性，粘性，及び慣性の値を推定した例を説明する。図１９（ａ）には、３つの組織層からなる階層構造体を示す。この階層構造体は写真の如く、弾性が段階的（soft，medium，hard）に異なる３種類の高分子ゲルから構成されている。そして、図１９（ｂ）のように、圧電センサ１００が配置された超音波探蝕子１０を使って、被検体の階層構造体を押し込み、その際のデータを計測した。
【０１０２】
図２０に、押し込みによる境界面の動きを示す。ここでx1，x2，x3は、前述したように超音波信号から計測可能であり、時系列データとして取得可能である。その結果、このグラフのように、押し込みにより生じるx1，x2，x3の変位及び移動量を時系列データとして取得可能である。このグラフから、移動量について、x1>x2>x3という関係が成立することが把握される。これにより、押し込みによる階層構造体の境界面の変化を把握することができる。
【０１０３】
また、圧電センサ１００の出力信号は実測可能であるから、図２１に示すように圧力の変化を時系列データとして取得可能である。即ち、本発明の超音波診断装置１によれば、圧力変化と、境界面の変化を同時に取得することが可能であるため、上記物理モデルの運動方程式におけるf，x1，x2，x3が実測可能となる。また、圧力を印加中の全期間において多数サンプルリングすることで、それらの関係を連立させることが可能であり、数値解析的に弾性k，粘性b，慣性mを推定することができる。
【０１０４】
その結果、図２２の表に示すように、階層構造体を構成する各高分子ゲルの組織層１，２，３について、弾性，粘性，及び慣性を推定することができる。この推定方法を用いた測定例を図２３〜図２５に示す。
【０１０５】
図２３には、大腿部を対象とした弾性の推定結果を示す。計測は、図１４に示した８ｃｈの圧電センサ１００を有する超音波探蝕子１０を用いて行った。この結果は、上記物理モデルの運動方程式による推定方法を適用して、大腿部を構成する脂肪，中間広筋，大腿直筋の各組織層の弾性を推定し、これから単位面積あたりの伸びにくさ、即ちヤング率を算出し、これらの算出値から筋全体としてのヤング率も算出し、各算出値をグラフ化したものである。この結果から、各組織層のヤング率を把握することができる。
【０１０６】
図２４には、運動前後の大腿部を対象とした推定結果を示す。この結果は、運動前後の中間広筋，大腿直筋の各組織層の弾性を推定し、これらの推定値から筋全体としての弾性も推定し、それぞれのヤング率を算出して各算出値をグラフ化したものである。この結果から、中間広筋，大腿直筋共に運動によってヤング率が向上していることを把握することができる。また、このような検査によって、ストレッチ運動の効果を定量的に計ることもできる。
【０１０７】
図２５には、リンパ浮腫患者，健常者それぞれの皮下組織，筋の弾性を推定し、各々のヤング率を算出して、各算出値をグラフ化したものである。この結果から、リンパ浮腫患者の皮下組織のヤング率が、健常者のものと比較して、著しく低いことを把握することができる。このような検査が可能となるため、リンパ浮腫の診断において、皮下組織のヤング率を１つの指標として用いることも有効である。
【０１０８】
以上に示したように、本発明の超音波診断装置では、超音波探触子１０と被検体の接触状態（表面形状，硬度分布，接触角度など）、被検体が押し込まれた際に超音波探蝕子１０に対して発生する反力，被検体内部で発生した力や振動などの情報を、超音波探蝕子表面１０ａに作用する圧力分布として計測することを可能にした。
【０１０９】
本発明の超音波診断装置１が有する圧力分布計測機能は、超音波探触子に人間の手のひらの如く触覚機能を持たせることに相当する。これにより超音波探蝕子１０を握る使用者が押し圧やその方向を変化させることにより、医師が触診を行うのと同じような情報を知ることができる。また、これと同時に超音波断層画像（例えばＢモード画像）は、被検体内部の構造やその変形などを知ることができる。これらの信号は何れも刻々と変化し、その挙動を時系列信号として蓄積することも可能である。
【０１１０】
したがって、超音波探蝕子１０の動きを止めればスタティックな情報を、積極的に動かせばダイナミクスを含む情報を獲得することができる。これらの情報を組み合わせることで、従来の超音波探触子では得られなかった高度な情報を得ることができる。
【０１１１】
さらに、本発明の超音波診断装置１は、圧力変化と、境界面の変化を同時に取得することが可能である。このため被検体が複数の組織層から構成される場合に、物理モデルの運動方程式に基づいて、各組織層の弾性，粘性，慣性を推定することが可能となる。これにより、今までの超音波断層画像のみ、又は圧力のみでは得られなかった計測情報を被検体解析の指標とすることが可能である。特に超音波探蝕子１０の表面１０ａに複数の圧電センサ１００を配置することによって、接触面内の圧力分布を計測情報として得ることが可能であり、接触面内においてさらに詳細まで推定が可能となる。さらに、シート状の圧電センサを用いることによって、超音波情報に影響を与えず、高精度な推定が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
超音波探触子の主な利用領域である医療の分野において、新しい計測情報をもたらすことができる。また、軟組織（シリコン，ゴムなどの高分子材料など）の製造，管理工程において、新しい計測情報をもたらすことができる。さらに、食品（食肉，果物など）の製造，管理工程において、新しい計測情報をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）は、圧電センサがアレイ状に配置されている例であり、図２（ｂ）は、圧電センサがマトリクス状に配置されている例である。
【図３】図３は、被検体の超音波断層画像を取得する際の、超音波探蝕子と被検体、及びその内部の概観図である。
【図４】図４（ａ）は、超音波探蝕子が被検体に対して斜めに接した際の概観図であり、図４（ｂ）は、その際に計測される圧力分布のヒストグラムの例を表す図である。
【図５】図５（ａ）は、超音波探触子が表面に凸凹のある被検体に接した際の概観図であり、図５（ｂ）は、その際に計測される圧力分布のヒストグラムの例を表す図である。
【図６】図６（ａ）は、超音波探蝕子が内部に硬い部分を含む被検体に接した際の概観図であり、図６（ｂ）は、その際に計測される圧力分布のヒストグラムの例を表す図である。
【図７】図７（ｂ）は、圧力分布のヒストグラムと超音波断層画像を上下に並べてモニタに表示した第１の例であり、図７（ｂ）は同第２の例である。
【図８】図８は、圧電センサがマトリクス状に配置されている場合に得られる圧力分布の二次元画像の例である。
【図９】図９（ａ）は、変動部位から伝搬する力を計測している際の概観図であり、図９（ｂ）は、その際に計測される出力信号の時系列データを表す第１の例であり、図９（ｃ）は、同第２の例である。
【図１０】図１０は、本発明の圧電センサの積層構造を示す断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は、超音波の送受における減衰比を計測する装置の概略を現す図であり、図１１（ｂ）は、当該装置により得られた計測結果である。
【図１２】図１２は、他の形態の圧電センサの構成を示す断面図である。
【図１３】図１３は、さらに他の形態の圧電センサの構成を示す断面図である。
【図１４】図１４は、超音波探蝕子の表面に８つの圧電センサをアレイ状に配した図である。
【図１５】図１５は、頸動脈周辺の計測風景である。
【図１６】図１６（ａ）は、頸動脈周辺の超音波断層画像であり、図１６（ｂ）は、各圧電センサで計測された時系列の圧力データである。
【図１７】図１７（ａ）は、本発明の弾性、粘性、慣性推定において使用する３層構造を持つ被検体の断面図であり、図１７（ｂ）は、被検体を弾性，粘性，慣性からなる物理モデルで表現したものであり、図１７（ｃ）は、２次元モデル化したものである。
【図１８】図１８は、超音波探蝕子において受信した信号の模式図である。
【図１９】図１９（ａ）は、３つの組織層からなる階層構造体の写真であり、図１９（ｂ）は、圧電センサが配置された超音波探蝕子を使って、階層構造体を押し込む様子である。
【図２０】図２０は、押し込みによる階層構造体の境界面の動きを示すグラフである。
【図２１】図２１は、押し込み時の圧力変化を示すグラフである。
【図２２】図２２は、階層構造体を構成する組織層についての、弾性，粘性，及び慣性の推定値である。
【図２３】図２３は、大腿部を対象とした弾性の推定結果である。
【図２４】図２４は、運動前後の大腿部を対象とした推定結果である。
【図２５】図２５は、リンパ浮腫患者，健常者それぞれの皮下組織，筋の弾性の推定結果である。
【符号の説明】
【０１１４】
１…超音波診断装置
１０…超音波探蝕子
４０…センサ出力信号処理部
５０…画像処理部
６０…モニタ
１００…圧電センサ
【図１】
0004793726.tif 000003
【図２】
0004793726.tif 000004
【図３】
0004793726.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１８】
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【図２２】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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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１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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