(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響放射方向に凸に湾曲した面を有する概ねシリンドリカルな形状をなし、前記湾曲した面の内側にレンズ軸に関して対称的に設けられた互いに平行な１対の空洞部を有するゴム状弾性体からなる音響レンズ本体と、
前記空洞部に液体を充填する液体充填手段と、
前記充填する液体の量を調節する液量調節手段と、
を具備することを特徴とする音響レンズ。
【請求項２】
前記ゴム状弾性体はシリコンゴムである、
ことを特徴とする請求項１に記載の音響レンズ。
【請求項３】
前記液体はその中での音速が前記ゴム状弾性体の中での音速と同等である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の音響レンズ。
【請求項４】
前記液体は前記ゴム状弾性体と同等の音響インピーダンスを有する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の音響レンズ。
【請求項５】
複数の超音波トランスデューサをバッキング部材上に一次元的に配置してなる超音波トランスデューサアレイと、
前記超音波トランスデューサアレイの超音波放射面側を覆うように設けられ、超音波放射方向に凸に湾曲した面を有する概ねシリンドリカルな形状をなし、前記湾曲した面の内側にレンズ軸に関して対称的に設けられた互いに平行な１対の空洞部を有するゴム状弾性体からなる音響レンズと、
前記空洞部に液体を充填する液体充填手段と、
前記充填する液体の量を調節する液量調節手段と、
を具備することを特徴とする超音波プローブ。
【請求項６】
前記ゴム状弾性体はシリコンゴムである、
ことを特徴とする請求項５に記載の超音波プローブ。
【請求項７】
前記液体はその中での音速が前記ゴム状弾性体の中での音速と同等である、
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の超音波プローブ。
【請求項８】
前記液体は前記ゴム状弾性体と同等の音響インピーダンスを有する、
ことを特徴とする請求項５ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載の超音波プローブ。
【請求項９】
超音波プローブと、この超音波プローブを通じて送受信した超音波に基づいて診断情報を生成する超音波診断装置本体とを有する超音波診断装置であって、
前記超音波プローブは、
複数の超音波トランスデューサをバッキング部材上に一次元的に配置してなる超音波トランスデューサアレイと、
前記超音波トランスデューサアレイの超音波放射面側を覆うように設けられ、超音波放射方向に凸に湾曲した面を有する概ねシリンドリカルな形状をなし、前記湾曲した面の内側にレンズ軸に関して対称的に設けられた互いに平行な１対の空洞部を有するゴム状弾性体からなる音響レンズと、
前記空洞部に液体を充填する液体充填手段と、
前記充填する液体の量を調節する液量調節手段と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１０】
前記ゴム状弾性体はシリコンゴムである、
ことを特徴とする請求項９に記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記液体はその中での音速が前記ゴム状弾性体の中での音速と同等である、
ことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
前記液体は前記ゴム状弾性体と同等の音響インピーダンスを有する、
ことを特徴とする請求項９ないし請求項１１のうちのいずれか１つに記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音響レンズ（ｌｅｎｓ）、超音波プローブ（ｐｒｏｂｅ）および超音波診断装置に関し、特に、音響放射方向に凸に湾曲した面を有する概ねシリンドリカル（ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ）な形状をなす音響レンズ、そのような音響レンズを備えた超音波プローブ、および、そのような超音波プローブを使用する超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断では、対象の内部に超音波を送波してそのエコー（ｅｃｈｏ）を受信し、エコー受信信号に基づいて、対象の断層像をはじめとする各種の診断情報を生成する。
【０００３】
超音波の送受信は超音波プローブを通じて行われる。超音波プローブは、複数の超音波トランスデューサ（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）をバッキング（ｂａｃｋｉｎｇ）部材上に一次元的に配置してなる超音波トランスデューサアレイ（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ  ａｒｒａｙ）を有する。超音波トランスデューサアレイは、超音波ビーム（ｂｅａｍ）を形成するためのフェーズドアレイ（ｐｈａｓｅｄ  ａｒｒａｙ）として使用される。
【０００４】
超音波トランスデューサアレイの超音波放射面側に音響レンズが設けられる。音響レンズは、超音波放射方向に凸に湾曲した面を有する概ねシリンドリカルな形状をなし、超音波ビームをその厚み方向において収束させる機能を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような音響レンズの焦点距離は、シリンドリカル構造の形状によって定まる固定値となるので、診断情報を空間分解能良く得られる範囲は必ずしも広くない。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、焦点距離が可変な音響レンズ、そのような音響レンズを有する超音波プローブ、および、そのような超音波プローブを備えた超音波診断装置を実現することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、音響放射方向に凸に湾曲した面を有する概ねシリンドリカルな形状をなし、前記湾曲した面の内側にレンズ軸に関して対称的に設けられた互いに平行な１対の空洞部を有するゴム状弾性体からなる音響レンズ本体と、前記空洞部に液体を充填する液体充填手段と、前記充填する液体の量を調節する液量調節手段と、を具備することを特徴とする音響レンズである。
【０００８】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、複数の超音波トランスデューサをバッキング部材上に一次元的に配置してなる超音波トランスデューサアレイと、前記超音波トランスデューサアレイの超音波放射面側を覆うように設けられ、超音波放射方向に凸に湾曲した面を有する概ねシリンドリカルな形状をなし、前記湾曲した面の内側にレンズ軸に関して対称的に設けられた互いに平行な１対の空洞部を有するゴム状弾性体からなる音響レンズと、前記空洞部に液体を充填する液体充填手段と、前記充填する液体の量を調節する液量調節手段と、を具備することを特徴とする超音波プローブである。
【０００９】
（３）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、超音波プローブと、この超音波プローブを通じて送受信した超音波に基づいて診断情報を生成する超音波診断装置本体を有する超音波診断装置であって、前記超音波プローブは、複数の超音波トランスデューサをバッキング部材上に一次元的に配置してなる超音波トランスデューサアレイと、前記超音波トランスデューサアレイの超音波放射面側を覆うように設けられ、超音波放射方向に凸に湾曲した面を有する概ねシリンドリカルな形状をなし、前記湾曲した面の内側にレンズ軸に関して対称的に設けられた互いに平行な１対の空洞部を有するゴム状弾性体からなる音響レンズと、前記空洞部に液体を充填する液体充填手段と、前記充填する液体の量を調節する液量調節手段と、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。
【００１０】
（１）〜（３）に記載の各観点での発明では、概ねシリンドリカルな形状をなすゴム状弾性体からなる音響レンズ本体の湾曲した面の内側に、レンズ軸に関して対称的に互いに平行な１対の空洞部を設け、これら空洞部に液体を充填するとともにその量を調節するようにしたので、液量の増減によって音響レンズ本体の湾曲部の曲率を変え焦点距離を変えることができる。
【００１１】
前記ゴム状弾性体はシリコンゴムであることが、適切な音速を有する点で好ましい。
前記液体はその中での音速が前記ゴム状弾性体の中での音速と同等であることが、音響レンズ本体との一体性を保つ点で好ましい。
【００１２】
前記液体は前記ゴム状弾性体と同等の音響インピーダンスを有することが、内部反射をなくす点で好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に超音波診断装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の超音波診断装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００１４】
図１に示すように、本装置は、超音波プローブ１００および超音波診断装置本体２００を有する。超音波プローブ１００は、本発明における超音波プローブの実施の形態の一例である。超音波診断装置本体２００は、本発明における超音波診断装置本体の実施の形態の一例である。
【００１５】
超音波プローブ１００は、また、本発明の超音波プローブの実施の形態の一例である。本プローブの構成によって、本発明の超音波プローブに関する実施の形態の一例が示される。
【００１６】
超音波プローブ１００は、プローブ本体１０２、液体充填部１０４および液量調節部１０６を有する。プローブ本体１０２は、診断の対象１に当接して使用される。液体充填部１０４は、本発明における液体充填手段の実施の形態の一例である。液量調節部１０６は、発明における液量調節手段の実施の形態の一例である。
【００１７】
プローブ本体１０２は、超音波診断装置本体２００の送受信部２０２に接続されている。送受信部２０２は、プローブ本体１０２に駆動信号を与えて超音波を送波させる。送受信部２０２は、また、プローブ本体１０２が受波したエコー信号を受信する。
【００１８】
送受信部２０２は診断情報生成部２０４に接続されている。診断情報生成部２０４は、送受信部２０２を通じてエコー受信信号を入力し、このエコー受信信号に基づいて診断情報を生成する。
【００１９】
診断情報としては、例えば、Ｂモード（ｍｏｄｅ）画像、カラードップラ（ｃｏｌｏｒ  Ｄｏｐｐｌｅｒ）画像、ドップラスペクトラム（Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ）画像等が生成される。Ｂモード画像は診断対象の断層像を表す。カラードップラ画像は、診断対象における血流等の速度分布像を表す。ドップラスペクトラム画像はドップラ信号のスペクトラムを表す。このような診断情報が、診断情報生成部２０４に接続された表示部２０６で表示される。
【００２０】
送受信部２０２、診断情報生成部２０４および表示部２０６は制御部２０８によって制御される。制御部２０８には操作部２１０が接続されている。操作部２１０は使用者によって操作され、制御部２０８に適宜の指令や情報を入力するようになっている。
【００２１】
図２に、プローブ本体１０２の主要部の構成の一例を略図によって示す。図２の（ａ）は側面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。同図に示すように、プローブ本体１０２はトランスデューサアレイ３００を有する。トランスデューサアレイ３００は、複数の超音波トランスデューサ３０２をバッキング部材３０４の端面に一次元のアレイ状に配置したものである。個々の超音波トランスデューサ３０２は例えばＰＺＴ（チタン（Ｔｉ）酸ジルコン（Ｚｒ）酸鉛）セラミックス（ｃｅｒａｍｉｃｓ）等の圧電材料によって構成される。トランスデューサアレイ３００は、本発明における超音波トランスデューサアレイの実施の形態の一例である。
【００２２】
トランスデューサアレイ３００の、バッキング部材３０４に接する側とは反対側の面が超音波放射面となる。この面にマッチング層（ｍａｔｃｈｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）４００を介して音響レンズ５００が固着されている。トランスデューサアレイ３００に対するマッチング層４００および音響レンズ５００の固着は例えば接着等によって行われる。マッチング層４００は、超音波トランスデューサ３０２と音響レンズ５００の間で音響インピーダンス（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）の整合を行うものである。
【００２３】
音響レンズ５００は、トランスデューサアレイ３００の超音波放射面を覆う。音響レンズ５００は、超音波放射方向に凸に湾曲した面を有する概ねシリンドリカルな形状を有し、いわゆるシリンドリカル音響レンズとなっている。このシリンドリカル音響レンズは、湾曲部の頂点を通り超音波トランスデューサ３０２の超音波放射面と直交するレンズ軸５１０を有する。レンズ軸５１０はトランスデューサアレイ３００の超音波放射面に垂直な平面を形成する。
【００２４】
音響レンズ５００を構成する材料としては、例えばシリコンゴム（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｒｕｂｂｅｒ）等が用いられる。シリコンゴムはその中での音速が音響レンズを構成するのに適する値を持つ点で好ましい。なお、音響レンズ５００を構成する材料はシリコンゴムに限るものではなく、適宜のゴム状弾性体であってよい。音響レンズ５００は、本発明における音響レンズの実施の形態の一例である。
【００２５】
図３に、音響レンズ５００のさらに詳細な構成の一例を略図によって示す。同図に示すように、音響レンズ５００は湾曲した面の内側にレンズ軸５１０に関して対称的に設けられた１対の空洞５０２を有する。１対の空洞５０２は、音響レンズ５００の長手方向に沿って互いに平行に延在する。音響レンズ５００は、本発明における音響レンズ本体の実施の形態の一例である。
【００２６】
１対の空洞５０２には液体５０４が充填されている。液体５０４は液体充填部１０４によって充填される。液体５０４としては、そこでの音速が音響レンズ５００での音速と同等なものを用いるのが、液体５０４と音響レンズ５００との音響学的一体性を保つ点で好ましい。また、音響インピーダンスが音響レンズ５００の音響インピーダンスと同等であることが、内部反射をなくす点で好ましい。
【００２７】
１対の空洞５０２に充填する液体５０４の量は、液量調節部１０６によって使用者により調節可能になっている。したがって、空洞５０２に充填する液体５０４の量を増やすことにより、１対の空洞５０２を例えば破線で示すように拡大することができる。
【００２８】
このように１対の空洞５０２を拡大したとき、それに伴う音響レンズ５００の弾性的な形状変化により表面の湾曲度が破線で示すように変化する。これによって、実線で示す元の湾曲度よりも湾曲の程度が低下する。
【００２９】
このような湾曲度の低下により、音響レンズ５００の焦点距離は元の焦点距離よりも長いものとなる。焦点距離の増加の程度は１対の空洞５０２の拡大の程度すなわち液体の充填量によって調節することができる。したがって、この音響レンズは可変焦点の音響レンズとなる。このため、超音波ビームの収束点を診断目的に合わせて適宜に調節することができ、関心領域についてより適切な超音波診断を行うことが可能になる。
【００３０】
音響レンズ５００、液体充填部１０４および液量調節部１０６からなる部分は、本発明の音響レンズの実施の形態の一例である。なお、液体充填部１０４および液量調節部１０６は、超音波診断装置本体２００側に配置して、制御部２０８による制御の下で音響レンズ５００の焦点調節を行うようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、焦点距離が可変な音響レンズ、そのような音響レンズを有する超音波プローブ、および、そのような超音波プローブを備えた超音波診断装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】超音波プローブの主要部の構成を示す略図である。
【図３】音響レンズの構成の一例を示す略図である。
【符号の説明】
１００  超音波プローブ
１０２  プローブ本体
１０４  液体充填部
１０６  液量調節部
２００  超音波診断装置本体
２０２  送受信部
２０４  診断情報生成部
２０６  表示部
２０８  制御部
２１０  操作部
３００  トランスデューサアレイ
３０２  超音波トランスデューサ
４００  マッチング層
５００  音響レンズ
５０２  空洞
５０４  液体
【図１】
0004662521.tif 000002
【図２】
0004662521.tif 000003
【図３】
0004662521.tif 000004