(57)【要約】【課題】被検者への当接面の温度の上限値を超えてしまって使用を中断する、あるいは、超音波を送受信する素子の特性が劣化する等の問題のない、使い勝手の良い超音波診断装置を提供すること。【解決手段】超音波を送受信する送受信素子と送受信回路とを有する超音波プローブと、画像生成部、制御部、操作部および表示部を有する本体ユニットと、本体ユニットから超音波プローブに電源を供給する電源線とを有し、電源線への通電を遮断することで超音波プローブへの電源の供給を遮断するプローブ用電源制御部を有することによって、超音波プローブでの発熱を大幅に抑制することができ、被検者への当接面の温度の上限値を超えてしまって使用を中断する、あるいは、超音波を送受信する素子の特性が劣化する等の問題のない、使い勝手の良い超音波診断装置を提供することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送信し、送信された超音波の反射波を受信する送受信素子と、前記送受信素子に超音波を送受信させ、受信された超音波の反射波から受信信号を生成する送受信回路とを有する超音波プローブと、
前記受信信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、制御部、操作部および前記超音波画像を表示する表示部とを有する本体ユニットと、
前記本体ユニットから前記超音波プローブに電源を供給する電源線とを有し、
前記本体ユニットは、前記電源線への通電を遮断することで前記超音波プローブへの電源の供給を遮断するプローブ用電源制御部を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記画像生成部は、前記反射波の高調波成分を抽出して、高調波による超音波画像を生成し、
前記表示部は、前記高調波による超音波画像を表示することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記プローブ用電源制御部によって前記超音波プローブへの電源の供給が遮断される直前に、前記画像生成部によって生成された超音波画像を記憶する記憶部を有し、
前記表示部は、前記超音波プローブへの電源の供給が遮断された後も、前記記憶部に記憶された電源の供給が遮断される直前に生成された超音波画像の表示を継続することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記超音波プローブへの電源の供給の遮断が、下記ａ〜ｆのいずれかにより実施される場合には、前記表示部にａ〜ｆのいずれによる電源遮断であるかを表示する機能を有することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波診断装置。ここに、ａ〜ｆは、
ａ．前記表示部に表示する超音波画像の調整を行う調整モード
ｂ．超音波画像を測定するための条件設定を行う設定モード
ｃ．前記超音波プローブが被検体の表面に当接されていない不使用状態
ｄ．所定時間以上、前記超音波画像に変化がなく、不使用状態と見なされる場合
ｅ．超音波画像を保存するためのフリーズモード
ｆ．測定中の超音波画像以外の画像を前記表示部に表示している場合
である。
【請求項５】
超音波画像の測定モードの中に、送受信中に前記超音波プローブへの電源の供給を遮断することで発熱を抑えた低発熱の測定モードを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に発熱による使用の中断のない超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波パルス反射法により、体表から被検体内の軟組織の断層像を無侵襲に得る医療用画像機器である。この超音波診断装置は、他の医療用画像機器に比べ、小型で安価、Ｘ線等の被爆がなく安全性が高い、ドップラー効果を応用して血流イメージングが可能等、多くの特長を有する。そのため、循環器系（心臓の冠動脈）、消化器系（胃腸）、内科系（肝臓、膵臓、脾臓）、泌尿器科系（腎臓、膀胱）、および産婦人科系等で広く利用されている。
【０００３】
このような医療用超音波診断装置に使用される超音波プローブは、高感度、高解像度の超音波の送受信を行うために、圧電素子の圧電効果が一般的に利用される。
【０００４】
さらに、近年、超音波画像を用いた診断の精度向上のために、従来のような超音波の基本波ではなく、高調波信号を用いたハーモニックイメージング（ＨＩ）診断が行われている。ＨＩ診断は、従来のＢモード診断では得られない鮮明な診断像が得られることから、標準的な診断モダリティとなりつつある。
【０００５】
ＨＩ診断は、基本波に比較して、サイドローブレベルが小さいことでＳ／Ｎが良くコントラスト分解能が良くなること、周波数が高くなることでビーム幅が細くなり横方向分解能が良くなること等の利点を有する。さらに、近距離では音圧が小さく、さらに音圧の変動が少ないので多重反射が起こらないこと、焦点以遠の減衰は基本波並みであり、高調波の超音波は基本波の超音波に比べ深速度を大きく取れること、等の多くの利点を有している。
【０００６】
しかし、高調波の超音波を発生させるためには、従来の基本波を用いる場合よりも、より高強度の超音波の送信が必須となり、送信素子に多くの電力を投入する必要がある。その結果、送信素子の発熱が大きくなり、超音波プローブ内の温度が上昇し、被検者への当接面の温度の上限値を超えてしまって使用を中断せざるを得なくなる、あるいは、超音波の送受信素子の特性が劣化する、等の発熱問題が発生する。
【０００７】
一方、送信素子と受信素子とを兼ねる送受信用の超音波振動子を複数列に２次元配置されている場合に、例えば縦横４８×４８の配列で２０００素子を超える超音波振動子を備える場合、超音波プローブ内の発熱が問題となる。
【０００８】
そこで、超音波プローブが被検体に接触していない状態（放置状態）を検知し、超音波送信を止める技術や、被検体に接触していても超音波プローブが不使用状態であることを判定して送受信の消費電力を抑制する技術が提案されている。
【０００９】
例えば、特許文献１には、超音波の送信や受信部のアンプおよびサブアレービームフォーマの動作を停止させることで、消費電力を抑制し、発熱を低減する方法が提示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１４８４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１の方法では、超音波プローブを測定条件で連続使用している場合の温度上昇に対する効果は全くなく、且つ、放置状態や未使用状態の発熱防止の点からも不十分であり、発熱を低減させる技術としては更なる改善が求められている。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、被検者への当接面の温度の上限値を超えてしまって使用を中断する、あるいは、超音波を送受信する素子の特性が劣化する等の問題のない、使い勝手の良い超音波診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【００１４】
１．超音波を送信し、送信された超音波の反射波を受信する送受信素子と、前記送受信素子に超音波を送受信させ、受信された超音波の反射波から受信信号を生成する送受信回路とを有する超音波プローブと、
前記受信信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、制御部、操作部および前記超音波画像を表示する表示部とを有する本体ユニットと、
前記本体ユニットから前記超音波プローブに電源を供給する電源線とを有し、
前記本体ユニットは、前記電源線への通電を遮断することで前記超音波プローブへの電源の供給を遮断するプローブ用電源制御部を有することを特徴とする超音波診断装置。
【００１５】
２．前記画像生成部は、前記反射波の高調波成分を抽出して、高調波による超音波画像を生成し、
前記表示部は、前記高調波による超音波画像を表示することを特徴とする前記１に記載の超音波診断装置。
【００１６】
３．前記プローブ用電源制御部によって前記超音波プローブへの電源の供給が遮断される直前に、前記画像生成部によって生成された超音波画像を記憶する記憶部を有し、
前記表示部は、前記超音波プローブへの電源の供給が遮断された後も、前記記憶部に記憶された電源の供給が遮断される直前に生成された超音波画像の表示を継続することを特徴とする前記１または２に記載の超音波診断装置。
【００１７】
４．前記超音波プローブへの電源の供給の遮断が、下記ａ〜ｆのいずれかにより実施される場合には、前記表示部にａ〜ｆのいずれによる電源遮断であるかを表示する機能を有することを特徴とする前記１または２に記載の超音波診断装置。ここに、ａ〜ｆは、
ａ．前記表示部に表示する超音波画像の調整を行う調整モード
ｂ．超音波画像を測定するための条件設定を行う設定モード
ｃ．前記超音波プローブが被検体の表面に当接されていない不使用状態
ｄ．所定時間以上、前記超音波画像に変化がなく、不使用状態と見なされる場合
ｅ．超音波画像を保存するためのフリーズモード
ｆ．測定中の超音波画像以外の画像を前記表示部に表示している場合
である。
【００１８】
５．超音波画像の測定モードの中に、送受信中に前記超音波プローブへの電源の供給を遮断することで発熱を抑えた低発熱の測定モードを有することを特徴とする前記１から４のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、超音波を送信し、送信された超音波の反射波を受信する送受信素子と、送受信素子に超音波を送受信させ、受信された超音波の反射波から受信信号を生成する送受信回路とを有する超音波プローブと、受信信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、制御部、操作部および表示部とを有する本体ユニットと、本体ユニットから超音波プローブに電源を供給する電源線とを有し、電源線への通電を遮断することで、超音波プローブでの発熱を大幅に抑制することができ、被検者への当接面の温度の上限値を超えてしまって使用を中断する、あるいは、超音波を送受信する素子の特性が劣化する等の問題のない、使い勝手の良い超音波診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態における超音波診断装置の外観構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態における超音波診断装置の内部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるプローブ用電源制御部の構成の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態の動作を示すメインルーチンのフローチャートである。
【図５】図４のサブルーチンのフローチャートである。
【図６】超音波診断装置の調整モードを説明するための模式図である。
【図７】本発明の実施の形態における送受信素子の一例を示す断面模式図である。
【図８】本発明の実施の形態における超音波プローブの構成の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限らない。なお、図中、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略することがある。
【００２２】
最初に、本発明の実施の形態における超音波診断装置の構成について、図１から図３を用いて説明する、図１は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の外観構成を示す模式図である。
【００２３】
図１において、超音波診断装置Ｓは、本体ユニット１、超音波プローブ２およびケーブル３等で構成される。
【００２４】
本体ユニット１は、操作部１１および表示部１５等を備えている。操作部１１は、例えば検査開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータを入力するためのキーボード等である。表示部１５は、操作部１１で入力された各種情報や、超音波プローブ２で受信した受信信号に基づいて生成された被検体内の内部状態の画像（超音波画像）等を表示する液晶ディスプレイ等である。
【００２５】
超音波プローブ２は、図示しない人体等の被検体に対して超音波（超音波信号）を送信するとともに、被検体内で反射した超音波の反射波（エコー、超音波信号）を受信し、受信信号を生成する。
【００２６】
ケーブル３は、本体ユニット１と超音波プローブ２とを接続し、本体ユニット１からの送信信号を超音波プローブ２へ伝達するとともに、超音波プローブ２で生成された受信信号を本体ユニット１に伝達する。さらに、ケーブル３は、本体ユニット１から、超音波プローブ２を駆動するための電源を供給する。
【００２７】
図２は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の内部構成を示すブロック図である。
【００２８】
図２において、上述したように、超音波診断装置Ｓは、本体ユニット１、超音波プローブ２およびケーブル３等で構成される。本体ユニット１は、電源スイッチＭＳ、送信部１２、受信部１３、画像生成部１４、制御部１６、記憶部１７、プローブ用電源制御部１８、および上述した操作部１１、表示部１５等で構成される。超音波プローブ２は、送受信素子２１および送受信回路２２等で構成される。
【００２９】
電源スイッチＭＳは、超音波診断装置Ｓを操作する操作者によってオンオフされ、本体ユニット１の電源を投入するためのスイッチである。
【００３０】
操作部１１は、上述したように、検査の開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータを入力したり、後述する超音波画像の調整モードや設定モードの指示、超音波画像の表示の指示、およびフリーズモードの設定等を行う。
【００３１】
送信部１２は、ケーブル３の信号線３ａを介して、超音波プローブ２の送受信回路２２の送信回路２２１へ送信信号１２ａを供給することで、送受信素子２１に超音波を発生させるように駆動する。受信部１３は、ケーブル３の信号線３ｂを介して、超音波プローブ２の送受信素子２１で受信した超音波の反射波の基本波および高調波の信号２１ａに基づいて送受信回路２２で生成された受信信号２２ａを受信し、超音波信号１３ａを画像生成部１４に供給する。
【００３２】
画像生成部１４は、受信部１３から供給された超音波信号１３ａに基づいて、被検体の内部状態の画像、即ち超音波画像を生成する。表示部１５は、上述した操作部１１で入力された各種情報や、画像生成部１４で生成された被検体内の超音波画像を表示する。記憶部１７は、上述した操作部１１で入力された各種情報や、画像生成部１４で生成された被検体内の超音波画像を記憶する。
【００３３】
プローブ用電源制御部１８は、制御部１６の制御下で、ケーブル３の電源線３ｃを介して、超音波プローブ２を駆動するための電源の供給を制御する。その構成については、図３で詳述する。
【００３４】
制御部１６は、操作部１１、送信部１２、受信部１３、画像生成部１４、表示部１５、記憶部１７およびプローブ用電源制御部１８を各機能に応じて制御することによって、超音波診断装置Ｓの全体制御を行う。
【００３５】
送受信素子２１としては、有機圧電素子や、無機圧電素子を用いることができる。また、上述したＨＩ診断に適した送受信素子として、送信素子と受信素子とを分けて、送信素子として無機圧電素子を用い、受信素子として有機圧電素子を用いる方法もある。送受信素子２１の被検体の表面に当接される面を送受信面２１４ａとする。詳細は図７で後述する。
【００３６】
送受信回路２２は、超音波を送信するための送信回路２２１と、送信された超音波の反射波の基本波および高調波を受信して増幅し受信信号２２ａを生成するための受信回路２２２等とで構成される。
【００３７】
尚、図２では、３ａ、３ｂの信号線を有線として有する場合を説明したが、ケーブル３が太くて操作性が劣る原因である３ａ、３ｂの信号線を無線化し、信号を通信で送受する方式とすることも出来る。本体ユニット１と超音波プローブ２とを接続するケーブル３は電源線３ｃのみとなり、ケーブル３が細くて超音波プローブ２の操作性が良好となる。
【００３８】
図３は、本発明の実施の形態におけるプローブ用電源制御部の構成の一例を示す模式図で、図３（ａ）はプローブ用電源制御部の構成の一例を示し、図３（ｂ）は電源遮断部の内部構成の一例を示す。
【００３９】
図３（ａ）において、プローブ用電源制御部１８は、電源部１８１と電源遮断部１８２等とで構成され、超音波プローブ２を駆動するための電源の供給を制御する。
【００４０】
電源部１８１では、超音波プローブ２で超音波を送信するために用いられる高電圧電源Ｖｈ１とＶｈ２、および、超音波プローブ２の回路を駆動するための電源ＶｃｃとＶｓｓの各電圧が生成される。
【００４１】
各電圧の例としては、Ｖｈ１＝＋１２０ＶでＶｈ２＝＋２０Ｖ、あるいは、Ｖｈ１＝−１２０ＶでＶｈ２＝−２０Ｖ等が考えられる。消費電流は１００μＡ程度である。また、一般的には、Ｖｃｃ＝＋５ＶでＶｓｓ＝０（ゼロ）Ｖである。消費電流は１００ｍＡ程度である。
【００４２】
電源遮断部１８２では、電源部１８１で生成されたＶｈ１、Ｖｈ２、Ｖｃｃの各電源を、制御部１６からの電源制御信号１６ｂに従って、超音波プローブ２に供給し、あるいは供給を遮断する。
【００４３】
図３（ｂ）に、電源遮断部１８２の内部構成の一例を示す。Ｖｈ１、Ｖｈ２、Ｖｃｃの各電源の供給を制御する回路として、出力トランジスタとしてＰＮＰトランジスタＱ１、Ｑ３、Ｑ５を用い、出力トランジスタＱ１、Ｑ３、Ｑ５の制御トランジスタとしてＮチャンネルＭＯＳ−ＦＥＴＱ２、Ｑ４、Ｑ６を用いた例を示す。
【００４４】
制御部１６から電源制御信号１６ｂとして高電位（Ｈ）が出力されると、制御トランジスタＱ２、Ｑ４、Ｑ６がオンし、出力トランジスタＱ１、Ｑ３、Ｑ５がオンされて、超音波プローブ２にＶｈ１、Ｖｈ２、Ｖｃｃの各電源が供給される。
【００４５】
制御部１６から電源制御信号１６ｂとして低電位（Ｌ）が出力されると、制御トランジスタＱ２、Ｑ４、Ｑ６がオフし、出力トランジスタＱ１、Ｑ３、Ｑ５がオフされて、超音波プローブ２へのＶｈ１、Ｖｈ２、Ｖｃｃの各電源の供給が遮断される。
【００４６】
なお、図３（ｂ）の例では、Ｖｓｓ＝０Ｖとして、Ｖｓｓの供給については特に制御していないが、例えばＶｓｓ＝−５Ｖ等の電圧を使用する場合には、Ｖｓｓについても同様に電源制御信号１６ｂによる制御を行えばよい。
【００４７】
次に、本発明の実施の形態の動作について、図４および図５を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態の動作を示すメインルーチンのフローチャートである。
【００４８】
図４において、ステップＳ１で、電源スイッチＭＳが操作者によってオンされると、本体ユニット１の電源が投入される。ステップＳ２で、操作者によって操作部１１が操作されて、超音波検査の開始が指示されると、ステップＳ３で、制御部１６から電源制御信号１６ｂとして高電位（Ｈ）が出力され、超音波プローブ２に電源が供給される。
【００４９】
ステップＳ４で、超音波プローブ２から超音波が送信され、送信された超音波の反射波が受信される。受信された超音波の反射波に基づいて、受信信号２２ａが生成される。
【００５０】
特に、反射波の高調波に基づいて受信信号２２ａを生成する場合、高調波は、基本波に比べて例えば−６ｄＢ〜−２０ｄＢ程度弱い信号強度となるので、その分、超音波の送信強度を強くする必要があり、電力消費が大きくなるので、発熱も大きくなる。
【００５１】
ステップＳ５で、画像生成部１４によって、ステップＳ４で生成された受信信号２２ａに基づいて、超音波画像が生成される。ステップＳ６で、画像生成部１４によって生成された超音波画像が記憶部１７に記憶される。ステップＳ７で、画像生成部１４によって生成された超音波画像が表示部１５に表示される。
【００５２】
続いて、ステップＳ８「プローブ電源遮断サブルーチン」が実行される。詳細は図５で説明するが、所定の条件に当てはまる場合は、超音波プローブ２への電源の供給が遮断される。所定の条件に当てはまらない場合はステップＳ９に進む。
【００５３】
ステップＳ９で、例えば操作部１１を用いて、操作者によって検査の終了が入力されたか否かが確認される。入力されていない場合（ステップＳ９；Ｎｏ）、ステップＳ４に戻り、上述した動作が繰り返される。これによって、リアルタイムに超音波画像が撮像されて表示される。
【００５４】
検査の終了が入力された場合（ステップＳ９；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０で、超音波プローブ２の電源がオフされ、上述した一連の動作が終了される。
【００５５】
図５は、図４のステップＳ８「プローブ電源遮断サブルーチン」のフローチャートである。このサブルーチンでは、超音波診断装置Ｓが、超音波プローブ２への電源の供給を遮断しても差し支えない状態にあると判断された場合に、電源の供給を遮断することで超音波プローブ２の内部での発熱を防止する。
【００５６】
図５において、ステップＳ８１で、超音波診断装置Ｓが調整モードであるか否かが確認される。調整モードは、表示部１５に表示する超音波画像の調整を行うモードである。詳細は図６で後述する。
【００５７】
調整モードに設定されると、受信信号２２ａが記憶部１７に記憶され、超音波プローブ２からの新たな受信信号２２ａの取り込みを必要とせずに、記憶部１７に記憶された受信信号２２ａを用いて画像生成部１４によって超音波画像が生成される。そして、生成された超音波画像を解析して、表示部に表示するに適した超音波画像を生成することのできる受信信号が得られるように、送受信回路２２の設定が調整される。
【００５８】
調整モードである場合（ステップＳ８１；Ｙｅｓ）、ステップＳ８７に進む。調整モードでない場合（ステップＳ８１；Ｎｏ）、ステップＳ８２で、超音波診断装置Ｓが設定モードであるか否かが確認される。設定モードは、超音波画像を測定するための条件、即ち、超音波の周波数、送信強度、被検体の被検部の深さ（超音波が焦点を結ぶ距離）等の設定を行うモードである。
【００５９】
設定モードである場合（ステップＳ８２；Ｙｅｓ）、ステップＳ８７に進む。設定モードでない場合（ステップＳ８２；Ｎｏ）、ステップＳ８３で、超音波プローブ２の送受信面２１４ａが被検体の表面に当接されているか否かが確認される。
【００６０】
送受信面２１４ａが被検体の表面に当接されているか否かは、図４のステップＳ５で生成された超音波画像を解析することで判断できる。送受信面２１４ａが被検体の表面に当接されていない状態等で取得された画像は、超音波プローブ２が正常に調整されているにも関わらず、全面が白あるいは黒の画像となることが多く、このような画像を異常画像として記憶しておくことで、送受信面２１４ａが被検体の表面に当接されているか否かが判断できる。送受信面２１４ａが被検体の表面に当接されていない、つまり超音波プローブ２が不使用状態である場合（ステップＳ８３；Ｙｅｓ）、ステップＳ８７に進む。
【００６１】
送受信面２１４ａが被検体の表面に当接されている場合（ステップＳ８３；Ｎｏ）、ステップＳ８４で、画像生成部１４で生成される超音波画像に所定時間、例えば数秒以上、変化がないか否かが確認される。超音波画像に所定時間以上変化がない場合（ステップＳ８４；Ｙｅｓ）、超音波画像が固定されたままで、新規の超音波画像の測定をしていない、つまり超音波プローブが不使用状態にあると見なして、ステップＳ８７に進む。
【００６２】
超音波画像に所定時間以内に変化があった場合（ステップＳ８４；Ｎｏ）、ステップＳ８５で、超音波診断装置Ｓがフリーズモードであるか否かが確認される。フリーズモードは、測定された超音波画像を記憶部１７に記憶するために、超音波画像を確認する作業を行うモードである。
【００６３】
フリーズモードである場合（ステップＳ８５；Ｙｅｓ）、ステップＳ８７に進む。フリーズモードでない場合（ステップＳ８５；Ｎｏ）、ステップＳ８６で、表示部１５に、超音波プローブ２で現在測定している被検体の超音波画像以外を表示しているか否かが確認される。現在測定している被検体の超音波画像以外とは、記憶部１７に記憶された診断画像や過去の診断画像、他の検査結果等のことで、例えば医師が被検体である患者に診断結果を表示して説明をしている場合等の状態を意味する。
【００６４】
現在測定中の被検体の超音波画像以外を表示している場合（ステップＳ８６；Ｙｅｓ）、ステップＳ８７に進む。ステップＳ８７で、上述したステップＳ８１からＳ８６の各ステップからステップＳ８７に進んだ場合は、超音波プローブ２は使用されていないと見なされるので、超音波プローブ２への電源の供給を遮断しても差し支えないと判断されて、超音波プローブ２への電源の供給が遮断される。
【００６５】
ステップＳ８８で、表示部１５に、超音波プローブ２への電源の供給を遮断した理由が表示される。例えばステップＳ８１で調整モードであるとみなされたために電源の供給が遮断された場合には、「調整モードのために、超音波プローブへの電源の供給を遮断しました」といった表示が行われる。
【００６６】
この時に、例えば電源の供給を遮断した理由が、送受信面２１４ａが被検体の表面に当接されていない（ステップＳ８３；Ｙｅｓ）、あるいは超音波画像に所定時間以上変化がない（ステップＳ８４；Ｙｅｓ）といった超音波プローブが不使用状態である場合には、記憶部１７に記憶された超音波プローブへの電源の供給が遮断される直前の超音波画像を、表示部１５に表示することが好ましい。その他の理由の場合にも、必要に応じて電源の供給が遮断される直前の超音波画像を表示してもよい。
【００６７】
続いて、ステップＳ８９で、所定の時間、例えば１秒間の時間待ちが行われた後、ステップＳ９０で超音波プローブ２への電源の供給が再開され、図４のステップＳ８に戻る。
【００６８】
現在測定中の被検体の超音波画像を表示している場合（ステップＳ８６；Ｎｏ）、上述した各ステップの何れにも該当しない、即ち、超音波プローブ２への電源の供給を遮断しても差し支えない状態にないと判断して、図４のステップＳ８に戻る。
【００６９】
以上に述べたように、超音波プローブ２が使用されておらず、超音波プローブ２への電源の供給を遮断しても差し支えない場合に、電源の供給を遮断することで、超音波プローブ２の内部での電力消費を無くし、発熱を防止することができる。
【００７０】
特に、反射波の高調波に基づいて超音波画像を生成する場合、高調波は、基本波に比べて信号が微弱であるので、超音波の送信強度を強くする必要があり、電力消費が大きくなるので、発熱も大きくなる。従って、超音波プローブ２への電源の供給を遮断しても差し支えない場合に、電源の供給を遮断することで発熱を防止する効果は極めて大きい。
【００７１】
次に、上述した超音波診断装置の調整モードについて、図６を用いて説明する。図６は、超音波診断装置の調整モードを説明するための模式図で、図６（ａ）は超音波画像を生成する回路のブロック図、図６（ｂ）は超音波画像の輝度分布図である。
【００７２】
図６（ａ）において、送信部１２は、超音波プローブ２の送受信回路２２の送信回路２２１へ送信信号１２ａを供給する。送信回路２２１は、送受信素子２１に送信電力を供給して、超音波を送信する。超音波の送信は、通常、所望の位置に超音波ビームの焦点を結ばせるために、各送受信素子毎に遅延をかけて送信される。
【００７３】
送信された超音波の反射波の基本波と高調波とは、送受信素子２１で受信されて（信号２１ａ）、受信回路２２２で増幅され、受信信号２２ａとして受信部１３に入力される。
【００７４】
受信部１３に入力されたアナログ信号である受信信号２２ａは、Ａ／Ｄ変換器１３１でデジタル信号に変換され、整相加算部１３２で、送信時にかけられた遅延分だけ逆方向に遅延された後に加算され、超音波信号１３ａとして画像生成部１４に供給される。
【００７５】
画像生成部１４では、フィルタリング部１４１で、超音波信号１３ａにフィルタリングが施されて、反射波の基本波あるいは高調波が抽出されて、所望の次数の反射波が取り出された後に、輝度変換部１４２で輝度変換が行われ、画像化部１４３で超音波画像が生成される。生成された超音波画像は、受信信号２２ａとともに、記憶部１７に記憶される。
【００７６】
画像生成部１４で生成された超音波画像は、通常は、図６（ｂ）に実線Ｎで示したような、明から暗までに分布した輝度分布を示す。しかし、例えば、被検体の被検部の超音波反射率が低い場合等には、生成された超音波画像の輝度分布が、図６（ｂ）に破線Ｂで示したように、暗部に偏った所謂黒抜けと言われる状態になる。逆に、被検体の被検部の超音波反射率が高い場合等には、生成された超音波画像の輝度分布が、図６（ｂ）に一点鎖線で示したように、明部に偏った所謂白抜けと言われる状態になる。
【００７７】
生成された超音波画像が、このような黒抜けや白抜けの画像の場合には、記憶部１７に記憶された受信信号２２ａに基づいて、例えば受信回路２２２の増幅率を増減させたり、送信回路２２１が送受信素子２１に供給する送信電力を増減させたりして、輝度分布が図６（ｂ）の実線Ｎのような分布となるような調整条件が、自動的に、あるいは操作者によって手動で演算される。
【００７８】
調整条件の演算中は、超音波プローブ２を用いた超音波の送受信を行う必要がないので、この間の超音波プローブ２への電源の供給を遮断することで、超音波プローブ２の内部での発熱を防止することができる。
【００７９】
また、超音波プローブ２の送受信面２１４ａが被検体の表面に当接されているか否かの確認についても、上述したと同様に、生成された超音波画像を解析することで判断できる。送受信面２１４ａが被検体の表面に当接されていない状態等で取得された画像は、上述した黒抜けや白抜けの画像となることが多く、このような画像を異常画像として記憶しておくことで、送受信面２１４ａが被検体の表面に当接されているか否かを判断することができる。
【００８０】
上述したように、本発明の実施の形態によれば、超音波を送信し、送信された超音波の反射波を受信する送受信素子と、送受信素子に超音波を送受信させ、受信された超音波の反射波から受信信号を生成する送受信回路とを有する超音波プローブと、受信信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、制御部、操作部および超音波画像の表示部とを有する本体ユニットと、本体ユニットから超音波プローブに電源を供給する電源線とを有し、本体ユニットは、電源線への通電を遮断することで超音波プローブへの電源の供給を遮断するプローブ用電源制御部を有することによって、超音波プローブでの発熱を大幅に抑制することができ、被検者への当接面の温度の上限値を超えてしまって使用を中断する、あるいは、超音波を送受信する素子の特性が劣化する等の問題のない、使い勝手の良い超音波診断装置を提供することができる。
【００８１】
また、超音波画像の測定モードの中に、送受信中に超音波プローブへの電源供給遮断を実行することで発熱を抑えた低発熱の測定モードを有することが非常に好ましい。特に、超音波プローブの温度が上昇して使用中断が予測される場合に好ましい。
【００８２】
この場合、超音波プローブ内に温度を検出する温度センサーを設け、所定の温度になった場合、例えば３８℃以上では、上述した低発熱の測定モードの使用を操作者に対してアナウンスすることが好ましい。
【００８３】
低発熱の測定モードの具体例としては、多段フォーカス制御であって、検体の深さに対しての送信を分割する制御であり、浅い領域をスキャンしている時に、深い領域に相当するタイミングでは電源遮断し、深い領域をスキャンしている時には浅い領域では電源遮断を行なう。多段の段数としては、高画質のため、３〜１０段が好ましく、特に３〜６段が好ましい。
【００８４】
ここで、送受信素子２１の一例を図７に示す。図７は、本発明の実施の形態における送受信素子の一例を示す断面模式図である。
【００８５】
図７において、送受信素子２１は、バッキング層２１１、バッキング層２１１上に設けられた電極および圧電体を有する圧電部２１２、圧電部２１２上に設けられた音響整合層２１３および音響整合層２１３上に設けられた音響レンズ２１４等で構成される。
【００８６】
圧電部２１２は、送信素子２１２ａ、送信素子２１２ａ上に配された中間層２１２ｂ、および中間層２１２ｂ上に配された受信素子２１２ｃ等で構成される。送信素子２１２ａは、送信用圧電素子２１８に電極２１７が付されたものがフレキシブル基板（以下、ＦＰＣと言う）２１５上に載置されて構成される。受信素子２１２ｃも同様に、受信用圧電素子２１９に電極２１７が付されたものがＦＰＣ２１６上に載置されて構成される。
【００８７】
（バッキング層２１１）
バッキング層２１１は、圧電部２１２を支持し、不要な超音波を吸収し得る超音波吸収体である。バッキング層２１１に用いられるバッキング材としては、天然ゴム、フェライトゴム、エポキシ樹脂に酸化タングステンや酸化チタン、フェライト等の粉末を入れてプレス成形した材料、塩化ビニル、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡＬ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＰ）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）ポリエチレングリコール、ポリエチレンテレフタレート−ポリエチレングリコール共重合体等の熱可塑性樹脂等を用いることができる。
【００８８】
好ましいバッキング材としては、ゴム系複合材料およびまたはエポキシ樹脂複合材からなるものであり、その形状は送受信素子２１や送受信素子２１を含む超音波プローブ２の形状に応じて、適宜選択することができる。
【００８９】
ゴム系複合材としては、ゴム成分および充填剤を含有する物が好ましく、ＪＩＳ  Ｋ６２５３に準拠したスプリング硬さ試験機（デュロメータ硬さ）におけるタイプＡデュロメータでＡ７０からタイプＤデュロメータでＤ７０までの硬さを有するものであり、さらに、必要に応じて各種の他の配合剤を添加することもできる。
【００９０】
ゴム成分としては、たとえば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭまたはＥＰＭ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、シリコーンゴム、ＥＰＤＭとＨＮＢＲのブレンドゴム、ＥＰＤＭとニトリルゴム（ＮＢＲ）のブレンドゴム、ＮＢＲおよび／またはＨＮＢＲと高スチレンゴム（ＨＳＲ）のブレンドゴム、ＥＰＤＭとＨＳＲブレンドゴム等が好ましい。
【００９１】
より好ましくは、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭまたはＥＰＭ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ＥＰＤＭとＨＮＢＲのブレンドゴム、ＥＰＤＭとニトリルゴム（ＮＢＲ）のブレンドゴム、ＮＢＲおよび／またはＨＮＢＲと高スチレンゴム（ＨＳＲ）のブレンドゴム、ＥＰＤＭとＨＳＲブレンドゴム等が挙げられる。本実施の形態のゴム成分は、加硫ゴムおよび熱可塑性エラストマー等のゴム成分の１種を単独で使用してもよいが、ブレンドゴムのように２種以上のゴム成分をブレンドしたブレンドゴムを用いてもよい。
【００９２】
ゴム成分に添加される充填剤としては、通常使用されているものから比重の大きいものに至るまでその配合量と共に様々な形で選ぶことができる。たとえば、亜鉛華、チタン白、ベンガラ、フェライト、アルミナ、三酸化タングステン、酸化イットリビウム等の金属酸化物、炭酸カルシウム、ハードクレイ、ケイソウ土等のクレイ類、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等の金属塩類、ガラス粉末等やタングステン、モリブデン等の各種の金属系微粉末類、ガラスバルーン、ポリマーバルーン等の各種バルーン類が挙げられる。
【００９３】
これらの充填剤は、種々の比率で添加することができるが、好ましくはゴム成分１００質量部に対して５０〜３０００質量部、より好ましくは１００〜２０００質量部、または３００〜１５００質量部程度が好ましい。また、これらの充填剤は１種または２種以上を組み合わせて添加してもよい。
【００９４】
ゴム系複合材料には、さらに他の配合剤を必要に応じて添加することができ、このような配合剤としては、加硫剤、架橋剤、硬化剤、それらの助剤類、劣化防止剤、酸化防止剤、着色剤等が挙げられる。たとえば、カーボンブラック、二酸化ケイ素、プロセスオイル、イオウ（加硫剤）、ジクミルパーオキサイド（Ｄｉｃｕｐ、架橋剤）、ステアリン酸等を配合することができる。これらの配合剤は必要に応じて使用されるものであるが、その使用量は、一般にゴム成分１００質量部に対しそれぞれ１〜１００質量部程度であるが全体的バランスや特性によって適宜変更することもできる。
【００９５】
エポキシ樹脂複合剤としては、エポキシ樹脂成分および充填剤を含有するのが好ましく、さらに必要に応じて各種の配合剤を添加することもできる。エポキシ樹脂成分としては、たとえばビスフェノールＡタイプ、ビスフェノールＦタイプ、レゾールノボラックタイプ、フェノール変性ノボラックタイプ等のノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン構造含有タイプ、アントラセン構造含有タイプ、フルオレン構造含有タイプ等の多環芳香族型エポキシ樹脂、水添脂環型エポキシ樹脂、液晶性エポキシ樹脂等が挙げられる。本発明のエポキシ樹脂成分は単独で用いてもよいが、ブレンド樹脂のように２種類以上のエポキシ樹脂成分を混合して用いてもよい。
【００９６】
エポキシ成分に添加される充填剤としては、上記ゴム成分に混合する充填剤と同様のものから、上記ゴム系複合剤を粉砕しさく作製した複合粒子までいずれも好ましく使用することができる。複合粒子としては、たとえばシリコーンゴム中にフェライトを充填したものを、粉砕器にて粉砕し２００μｍ程度の粒径にしたものが挙げることができる。
【００９７】
エポキシ樹脂複合剤を使用する際にはさらに架橋剤を添加する必要があり、たとえばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジプロピレンジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン等の鎖状脂肪族ポリアミン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、メンセンジアミン、イソフォロンジアミン等の環状脂肪族ポリアミン、ｍ−キシレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフォン等の芳香族アミン、ポリアミド樹脂、ピペリジン、Ｎ，Ｎ′−ジメチルピペラジン、トリエチレンジアミン、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、ベンジルジメチルアミン、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール等の２級および３級アミン等、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウム・トリメリテート等のイミダゾール類、液状ポリメルカプタン、ポリスルフィド、無水フタル酸、無視トリメリット酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチルブテニルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸等の酸無水物を挙げることができる。
【００９８】
バッキング材の厚さは、概ね１〜１０ｍｍが好ましく、特に１〜５ｍｍであることが好ましい。
【００９９】
（送信素子２１２ａおよび受信素子２１２ｃ）
本実施の形態における送信素子２１２ａおよび受信素子２１２ｃは、電極および圧電素子を有し、電気信号を機械的な振動に、また機械的な振動を電気信号に変換可能で超音波の送受信が可能な素子である。圧電素子は、電気信号を機械的な振動に、また機械的な振動を電気信号に変換可能な圧電材料を含有する電気機械変換素子である。
【０１００】
圧電材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系セラミクス、ＰｂＴｉＯ３系セラミック等の無機圧電セラミクス、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の有機高分子圧電材料、水晶、ロッシェル塩等を用いることができる。圧電材料の厚さとしては、概ね１００μｍ〜５００μｍの範囲で用いられる。圧電材料は、その両面に電極が付された状態で、圧電素子として用いられる。
【０１０１】
（電極２１７）
圧電材料に付される電極２１７に用いられる材料としては、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）等が挙げられる。
【０１０２】
圧電材料に電極２１７を付す方法としては、たとえば、チタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）等の下地金属をスパッタ法により０．０２〜１．０μｍの厚さに形成した後、上記金属元素を主体とする金属およびそれらの合金からなる金属材料、さらには必要に応じ一部絶縁材料をスパッタ法、その他の適当な方法で１〜１０μｍの厚さに形成する方法が挙げられる。
【０１０３】
電極形成はスパッタ法以外でも、微粉末の金属粉末と低融点ガラスとを混合した導電ペーストをスクリーン印刷やディッピング法、溶射法で形成することもできる。電極は、圧電材料上に、送受信素子２１の形状に応じて、圧電体面の全面あるいは圧電体面の一部に、設けられる。
【０１０４】
圧電部２１２とバッキング層２１１とは、接着層を介して積層されていることが好ましい態様である。接着層を形成するための接着剤としては、エポキシ系の接着剤を用いることができる。
【０１０５】
圧電部２１２の、バッキング層２１１側の表面の一部と、音響整合層２１３側の表面の一部には電極が接触されており、バッキング層２１１と電極２１７とが接着層を介して積層されている部分を含む場合もある。
【０１０６】
（音響整合層２１３）
本実施の形態における音響整合層２１３は、圧電部２１２と被検体との間の音響インピーダンスを整合させるもので、圧電部２１２と被検体との中間の音響インピーダンスを有する材料で構成される。
【０１０７】
音響整合層２１３に用いられる材料としては、アルミ、アルミ合金（たとえばＡＬ−Ｍｇ合金）、マグネシウム合金、マコールガラス、ガラス、溶融石英、コッパーグラファイト、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＡＢＣ樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ナイロン（ＰＡ６、ＰＡ６−６）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキシド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド：ガラス繊維入りも可）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＥＴＰ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等を用いることができる。
【０１０８】
好ましくはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に充填剤として亜鉛華、酸化チタン、シリカやアルミナ、ベンガラ、フェライト、酸化タングステン、酸化イットリビウム、硫酸バリウム、タングステン、モリブデン等を入れて成形したものを用いることができる。
【０１０９】
音響整合層２１３は、単層でもよいし複数層から構成されてもよいが、好ましくは２層以上である。音響整合層２１３の層厚は、超音波の波長をλとすると、λ／４となるように定める必要がある。これを満たさない場合、本来の共振周波数とは異なる周波数ポイントに複数の不要スプリアスが出現し、基本音響特性が大きく変動してしまう。結果、残響時間の増加、反射エコーの波形歪みによる感度やＳ／Ｎの低下を引き起こしてしまい好ましくない。このような音響整合層２１３の厚さとしては、概ね３０μｍ〜５００μｍの範囲で用いられる。
【０１１０】
（音響レンズ２１４）
音響レンズ２１４は、送受信素子２１の最先端にあり、超音波ビームを集束させるためのものである。音響レンズ２１４の音響インピーダンスは生体組織とほぼ同じであり、音響レンズ２１４の形状を凸形にすることで、スネルの法則に従って超音波ビームを集束させることができる。音響レンズ２１４の凸面は、被検体の表面に当接されて超音波の送受信を行う送受信面２１４ａである。
【０１１１】
上述した送受信素子２１では、送信素子２１２ａと受信素子２１２ｃとを別々に備える構成について説明した。送信素子２１２ａと受信素子２１２ｃとの配列は、各々を上下に配置する配列、および並列に配置する配列のどちらでもよいが、上下に配置して積層する構造が好ましい。積層する場合の送信素子２１２ａおよび受信素子２１２ｃの厚さとしては、４０〜１５０μｍであることが好ましい。
【０１１２】
なお、送受信素子２１は、送信素子２１２ａと受信素子２１２ｃとを別々に備える構成に限るものではなく、例えば図７において、受信素子２１２ｃ（受信用圧電素子２１９と電極２１７）とＦＰＣ２１６とを無くして、送信素子２１２ａを送受信兼用の送受信素子としてもよい。
【０１１３】
次に、本発明の実施の形態における超音波プローブの構成の一例を、図８を用いて説明する。図８は、本発明の実施の形態における超音波プローブの構成の一例を示す模式図で、図８（ａ）は超音波プローブの外観模式図、図８（ｂ）は超音波プローブの内部構成図である。
【０１１４】
図８（ａ）において、超音波プローブ２の外観は、筐体２９、筐体２９の先端に配置された送受信素子２１の音響レンズ２１４の送受信面２１４ａ、および筐体２９の後端に接続されたケーブル３等で構成される。
【０１１５】
図８（ｂ）において、超音波プローブ２の筐体２９の内部には、音響レンズ２１４を含む送受信素子２１、基板２５、コネクタ２６およびケーブル３等が配置されている。
【０１１６】
送受信素子２１には、ＦＰＣ２４が接続され、ＦＰＣ２４と基板２５とは接続部２４ａで接続されている。基板２５上には複数の回路素子で構成される送受信回路２２が実装されている。基板２５とケーブル３の各々の配線３ｘとは、コネクタ２６で接続されている。ここに、配線３ｘには、送信信号１２ａを供給する信号線３ａ、受信信号２２ａを伝達する信号線３ｂおよび超音波プローブ２を駆動するための電源を供給する電源線３ｃ等が含まれる。
【０１１７】
なお、基板２５と配線３ｘとは、基板２５に直接ハンダ付け等で接続されてもよい。あるいは、配線３ｘを、ハンダ付けあるいは同軸ケーブル用コネクタを用いて別基板に接続し、別基板に設けた基板用コネクタと基板２５に設けたコネクタとで基板２５と配線３ｘとを接続する構成でもよい。
【０１１８】
また、上記の図面による超音波プローブは、複数個の送受信素子を一列に配置した例であるのに対して、図示しないが、例えば縦横４８×４８の配列で２０００素子を超える送受信素子を平面配置している２次元プローブでは、発生した熱が逃げ難い問題があり、本発明がより有効に適用できる。
【０１１９】
以上に述べたように、本発明によれば、超音波を送信し、送信された超音波の反射波を受信する送受信素子と、送受信素子に超音波を送受信させ、受信された超音波の反射波から受信信号を生成する送受信回路とを有する超音波プローブと、受信信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、制御部、操作部および表示部とを有する本体ユニットと、本体ユニットから超音波プローブに電源を供給する電源線とを有し、電源線への通電を遮断することで、超音波プローブでの発熱を大幅に抑制することができ、被検者への当接面の温度の上限値を超えてしまって使用を中断する、あるいは、超音波を送受信する素子の特性が劣化する等の問題のない、使い勝手の良い超音波診断装置を提供することができる。
【０１２０】
なお、本発明に係る超音波診断装置を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【０１２１】
Ｓ  超音波診断装置
１  本体ユニット
２  超音波プローブ
３  ケーブル
３ａ  信号線
３ｂ  信号線
３ｃ  電源線
３ｘ  配線
１１  操作部
１２  送信部
１２ａ  送信信号
１３  受信部
１３ａ  超音波信号
１４  画像生成部
１５  表示部
１６  制御部
１７  記憶部
１８  プローブ用電源制御部
２１  送受信素子
２１１  バッキング層
２１２  圧電部
２１２ａ  送信素子
２１２ｂ  中間層
２１２ｃ  受信素子
２１３  音響整合層
２１４  音響レンズ
２１４ａ  送受信面
２１５  フレキシブル基板（ＦＰＣ）
２１６  フレキシブル基板（ＦＰＣ）
２１７  電極
２１８  送信用圧電素子
２１９  受信用圧電素子
２２  送受信回路
２２１  送信回路
２２２  受信回路
２２ａ  受信信号
２４  フレキシブル基板（ＦＰＣ）
２４ａ  接続部
２５  基板
２６  コネクタ
２９  筐体
【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】
2012090662.tif 000009
【図８】
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