(57)【要約】【課題】小型でありつつ、超音波周波数を極端に上昇させることなく解像度、方位分解能、及び距離分解能において高品質な超音波画像を取得可能な超音波診断像撮影装置を提供することを目的とした。【解決手段】撮影装置１０は、超音波を送受信可能な送受信ユニット４０を複数、周方向に並べたトランスデューサモジュール２０と、トランスデューサモジュール２０を動作制御する制御装置１００とを有する。送受信ユニット４０は、送受信セル４６を複数列に亘って並列に形成したものである。撮影装置１０は、送受信ユニット４０をなす各送受信セル４６から送信される超音波を位相制御することにより発生する超音波ビームを、所定の角度範囲に亘って走査させ、反射波を受信することができる。発信処理及び受信処理を行う送受信ユニット４０を順次切り替えつつ、受信信号に基づき走査画像を取得することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受信可能なプレート状の送受信ユニットを複数、周方向に並べて配置することにより形成された送受信装置と、
前記送受信装置を動作制御する制御装置とを有し、
前記送受信ユニットが、静電容量の変化に基づき超音波を送受信する変換素子を備えた送受信セルを、前記送受信装置の複数列に亘って並列に形成したものであり、
前記制御装置が、
前記送受信ユニットをなす各送受信セルから送信される超音波を位相制御し所定の角度θにおいて増幅させることにより超音波ビームを発生させつつ、前記位相制御を実行して前記角度θを変化させることにより所定の角度範囲に亘って超音波ビームを走査させる発信処理と、
前記発信処理によって発生した超音波ビームの反射波を受信する受信処理とを実施可能であり、
前記複数の送受信ユニットのうち、発信処理及び受信処理を実行するものを順次切り替えつつ、前記受信処理において反射波を受信することにより発生した受信信号に基づき走査画像を取得することを特徴とする超音波診断像撮影装置。
【請求項２】
制御装置が、超音波の送受信を行う送受信ユニットを周方向に順次切り替えることにより、前記送受信装置の全周に亘って前記発信処理及び前記受信処理を実施することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断像撮影装置。
【請求項３】
前記制御装置が、
前記送受信セルを駆動させるための送受信側制御部と、
前記送受信側制御部に対して外部接続される外部制御部とを有し、
前記送受信側制御部が、前記送受信装置側に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断像撮影装置。
【請求項４】
前記送受信側制御部が、各送受信セルに設けられていることを特徴とする請求項３に記載の超音波診断像撮影装置。
【請求項５】
前記各送受信ユニットと前記送受信側制御部との間にスイッチ手段が介在しており、
前記スイッチ手段により選択された送受信ユニットが備える各送受信セルと、前記送受信側制御部とが接続されることを特徴とする請求項３に記載の超音波診断像撮影装置。
【請求項６】
各送受信セルに対応するように設けられ、各送受信セルに対して送信パルス信号を伝達させる複数のパルサーと、
各送受信セルに対応するように設けられ、超音波の受信により発生した受信パルス信号を増幅させる複数の受信アンプと、
前記各パルサーに対して、送信パルス信号を位相制御して印加する処理を実行する送信処理部と、
前記各受信アンプから伝送されてきた受信パルス信号を波形処理し、必要な位相差を持たせて加算する受信処理部とを有し、
前記送信処理部が、
トリガーパルスを発生させるトリガーパルス発生手段と、
前記トリガーパルス発生手段から受信したトリガーパルスのパルスパターンに応じた位相の送信パルス信号を各セルに設けられた各パルサーに対して供給する送信信号位相制御手段とを有し、
前記パルサー、受信アンプ、及び前記送信処理部の送信信号位相制御手段が、前記送受信側制御部に設けられており、
前記受信処理部、及び前記送信処理部のトリガーパルス発生手段が、前記外部制御部に設けられていることを特徴とする請求項３又は４に記載の超音波診断像撮影装置。
【請求項７】
各送受信セルに対応するように設けられ、各送受信セルに対して送信パルス信号を伝達させる複数のパルサーと、
各送受信セルに対応するように設けられ、超音波の受信により発生した受信パルス信号を増幅させる複数の受信アンプと、
前記各パルサーに対して、送信パルス信号を位相制御して印加する処理を実行する送信処理部と、
前記各受信アンプから伝送されてきた受信パルス信号を波形処理し、必要な位相差を持たせて加算する受信処理部とを有し、
前記送信処理部が、
トリガーパルスを発生させるトリガーパルス発生手段と、
前記トリガーパルス発生手段から受信したトリガーパルスのパルスパターンに応じた位相の送信パルス信号を各送受信セルに設けられた各パルサーに対して供給する送信信号位相制御手段とを有し、
前記受信処理部が、
前記各受信アンプから伝達されてきた受信パルス信号を位相差を持たせて加算する受信信号加算処理部と、
前記受信信号加算処理部において処理された受信パルス信号を波形処理する受信信号波形処理部とを有し、
前記パルサー、受信アンプ、前記送信処理部の送信信号位相制御手段、及び前記受信処理部の受信信号加算処理部が、前記送受信側制御部に設けられており、
前記受信処理部の受信信号波形処理部、及び前記送信処理部のトリガーパルス発生手段が、前記外部制御部に設けられていることを特徴とする請求項３又は４に記載の超音波診断像撮影装置。
【請求項８】
各送受信セルに対応するように設けられ、各送受信セルに対して送信パルス信号を伝達させる複数のパルサーと、
各送受信セルに対応するように設けられ、超音波の受信により発生した受信パルス信号を増幅させる複数の受信アンプと、
前記各パルサーに対して、送信パルス信号を位相制御して印加する処理を実行する送信処理部と、
前記各受信アンプから伝送されてきた受信パルス信号を波形処理する受信処理部とを有し、
前記送信処理部が、
トリガーパルスを発生させるトリガーパルス発生手段と、
前記トリガーパルス発生手段から受信したトリガーパルスのパルスパターンに応じた位相の送信パルス信号を各送受信セルに設けられた各パルサーに対して供給する送信信号位相制御手段とを有し、
前記受信処理部が、
前記各受信アンプから伝達されてきた受信パルス信号の一部を選択する受信信号選択処理部と、
前記受信信号選択処理部において選択された受信パルス信号を波形処理する受信信号波形処理部とを有し、
前記パルサー、受信アンプ、前記送信処理部の送信信号位相制御手段、及び前記受信処理部の受信信号選択処理部が、前記送受信側制御部に設けられており、
前記受信処理部の受信信号波形処理部、及び前記送信処理部のトリガーパルス発生手段が、前記外部制御部に設けられていることを特徴とする請求項３又は４に記載の超音波診断像撮影装置。
【請求項９】
断面形状が正多角形の保持体の外周面に、前記送受信ユニットが設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の超音波診断像撮影装置。
【請求項１０】
前記制御装置が、前記保持体の外周面に前記各送受信ユニットに対応して設けられた送受信側制御部を有し、
配線パターンを施したフレキシブルプリント基板が、前記送受信ユニットの配線接続部及び送受信側制御部の外周に巻き付けられ、電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の超音波診断像撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療診断のために患者の体内に挿入する等して、超音波診断像を撮影することが可能な超音波診断像撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の医療技術の高度化に伴い、患者の体内に挿入することにより体内の状態を観察する方式のカテーテルが実用化されている。このようなカテーテルとして、ＰＺＴ素子を患者の体内に挿入して回転させることにより、全周を観察する方式の血管内カテーテルが実用化されている。しかしながら、この種の血管内カテーテルにおいては、回転に伴う揺らぎによって観察画像が不鮮明になるという問題点、及び体内においてＰＺＴ素子を回転させることによる危険性の問題点等が指摘されている。
【０００３】
そこで、上述したような回転に伴う問題点を解消すべく、下記特許文献１に開示されているように、超音波素子を多数、円筒状に配置し、順次に動作させて全周を観察する構造の超音波カテーテル診断装置が提案されている。この超音波カテーテル診断装置は、ラジアル方向に超音波を発すると共に、反射してきた超音波を受信することが可能とされている。具体的には、特許文献１に開示されている超音波カテーテル診断装置は、円周上にＣＭＵＴを配置することによりラジアル方向に超音波を発生させることが可能とされており、超音波の放射する角度を順次変えることにより全周に亘って走査できる構成とされている。
【０００４】
また、下記特許文献２に開示されている超音波診断装置のように、カテーテル軸上にＭ個配置されたトランスデューサから超音波を円周上に順次発生させることにより、患者の体内を全周に亘って観察可能としたものが提供されている。この超音波診断装置においては、Ｍ個設けられた各トランスデューサから超音波が発信される度に、Ｎ個設けられたトランスデューサにおいて反射波が受信される。また、各トランスデューサにおいて受信された各受信信号を検波及びＡ／Ｄ変換の後、メモリーに蓄えるという一連の操作が、Ｍ回に亘って繰り返すことにより、全周を走査する。下記特許文献２に係る超音波振動装置においては、このようにして、メモリーに蓄えられれたＮ×Ｍ個のデータを開口合成演算を用いて画像を構築することにより、指向性を向上させ、解像度の良い映像を得ようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０２６２０１４号明細書
【特許文献２】特開２０１０−２２３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示されている超音波カテーテル診断装置においては、超音波画像の解像度の向上、方位分解能の向上、及び距離分解能の向上の全ての面において、現状において要求されている性能を達し得ないという問題がある。具体的には、特許文献１に係る超音波カテーテル診断装置における方位分解能は、セルから発射される超音波ビームの指向性とセルの配置とで決定される。また、指向性は、セルの幅と超音波波長に依存して決定され、配置はセルの個数に依存して決定される。特許文献１の超音波カテーテル診断装置においては、セルが周方向に３２個設けられており、１１．２５度毎に各セルが並べられている。従って、この超音波カテーテル装置の方位分解能は、１１．２５度が上限となる。また、セル単体の指向性については、観測エリアを広くするために１１．２５度程度にしておかなければならないものと想定される。
【０００７】
ここで、上述した超音波カテーテル診断装置等を血管の診断のために用いるためには、カテーテルプローブの直径が１ｍｍ程度である必要がある。また、血管の診断を不自由なく行うためには、カテーテルの表面から５ｍｍ離れた位置において周方向に２００μｍの距離に亘って分解可能な方位分解能を有すること（±２．５度の方位分解能に相当）、及びカテーテルの表面から５ｍｍ離れた位置において軸上１００μｍ程度の距離に亘って分解可能な距離分解能を有することが要求される。
【０００８】
上記特許文献１に係る超音波振動装置において方位分解能（セル間角度差）を２．５度にするためには、１４４個のセルを周囲に配置しなければならない。血管の診断に用いられるカテーテルの直径が１ｍｍであると仮定すると、各セルの幅（周方向の長さ）を２１．８μｍにせねばならず、事実上作成することが困難であるという問題がある。
【０００９】
また、セル単体の指向性の観点から検討すると、下記（数式１）に示すように、セル単体の指向性は、セルの幅と、セルから放射される超音波の周波数に依存して決定される。数式１において、ｋは波数定数、ａは矩形振動子の幅の１／２、θは振動子の垂直面に対する角度に相当する。波動常数ｋはｋ＝ω／Ｃ＝２π／λ（ω：角周波数，Ｃ：音速，λ：波長）によって導出される。これらの条件に基づくと、超音波パルスの周波数を約８００ＭＨｚに設定することにより、セルの指向性を２．５度に調整することができる。また、本発明者らが鋭意検討したところ、超音波パルスの周波数を８００ＭＨｚとした場合、方位分解能が±３度となり、血管の診断において要求される方位分解能をほぼ達成できることが判明した。
【００１０】
【数１】
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【００１１】
しかしながら、現状において実用化されているＣＭＵＴは１００ＭＨｚ程度までの周波数域で使用可能なものでしかなく、８００ＭＨｚ程度の高周波数域において使用可能なものではない。また、制御用として使用するＩＣについても、作動に伴う発熱が人体に与える影響等を考慮すると、数十ＭＨｚ程度の周波数域で使用できるものに限定されてしまい、コンピューター用のＣＰＵ等において用いられる動作周波数が高周波数であるものを採用することができないという問題がある。これらの知見を総合すると、上記特許文献１に開示されている超音波カテーテル診断装置を、血管等の診断用として用いることは非現実的であると考えられる。
【００１２】
一方、上記特許文献２に開示されている超音波診断装置においては、デジタル信号処理による開口合成手法を導入することにより、作動周波数の低減、及び方位分解能の向上が図られている。しかしながら、特許文献２に係る超音波振動装置においては、トランスデューサーが円筒状に配置されているため、画像構築に要する演算処理が極めて複雑かつ時間を要するという問題がある。そのため、特許文献２に係る超音波振動装置においては、全周に亘る画像を構成するフレーム数を少なくせざるを得ない。そのため、特許文献２に係る超音波振動装置においては、血流などによって脈動することにより時々刻々と変化する様子を動的に把握することが困難であり、血管内の状態について画像診断を適切に行う用途において実用レベルに到達していないという問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、小型でありつつ、超音波周波数を極端に上昇させることなく解像度、方位分解能、及び距離分解能において高品質な超音波画像を取得可能な超音波診断像撮影装置を提供することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決すべく提供される本発明の超音波診断像撮影装置は、超音波を送受信可能なプレート状の送受信ユニットを複数、周方向に並べて配置することにより形成された送受信装置と、前記送受信装置を動作制御する制御装置とを有し、前記送受信ユニットが、静電容量の変化に基づき超音波を送受信する変換素子を備えた送受信セルを複数列に亘って並列に形成したものであり、前記制御装置が、前記送受信ユニットをなす各送受信セルから送信される超音波を位相制御し所定の角度θにおいて発信させることにより超音波ビームを発生させつつ、前記位相制御を実行して前記角度θを変化させることにより所定の角度範囲に亘って超音波ビームを走査させる発信処理と、前記発信処理によって発生した超音波ビームの反射波を受信する受信処理とを実施可能であり、前記複数の送受信ユニットのうち、発信処理及び受信処理を実行するものを順次切り替えつつ、前記受信処理において反射波を受信することにより発生した受信信号に基づき走査画像を取得することを特徴とする。
【００１５】
本発明の超音波診断像撮影装置においては、送受信装置が複数の送受信ユニットを周方向に複数並べて形成したものであり、各送受信ユニットから超音波ビームを発生させることが可能とされている。また、各超音波ユニットが受け持つ範囲内に亘って超音波ビームを走査させる発信処理、及び超音波ビームの反射波を受信する受信処理を、複数設けられた各送受信ユニットに実施することにより、全周に亘って超音波ビームの送受信を行うことができる。このような構成とすることにより、従来技術において説明したように多数の送受信セルを設けたり、超音波周波数を極端に上昇させたりしなくても、解像度、方位分解能、及び距離分解能において高品質な超音波画像を取得することが可能となる。また、送受信ユニットをなすデバイスがコンパクトになるため、送受信装置をより一層コンパクト化することが可能となる。
【００１６】
上述した本発明の超音波診断像撮影装置は、制御装置が、超音波の送受信を行う送受信ユニットを周方向に順次切り替えることにより、前記送受信装置の全周に亘って前記発信処理及び前記受信処理を実施するものであることが望ましい。
【００１７】
かかる構成によれば、複雑な動作制御を実施したり、超音波周波数を極端に上昇させたりしなくても、解像度、方位分解能、及び距離分解能において高品質な超音波画像を取得することが可能となる。
【００１８】
また、上述した本発明の超音波診断像撮影装置は、前記制御装置が、前記送受信セルを駆動させるための送受信側制御部と、前記送受信側制御部に対して外部接続される外部制御部とを有し、前記送受信側制御部が、前記送受信装置側に設けられていることを特徴とするものであることが望ましい。
【００１９】
また、上述した本発明の超音波診断像撮影装置は、前記送受信側制御部が、各送受信セルに設けられているものであることが好ましい。
【００２０】
かかる構成によれば、送受信セル毎の動作制御を容易かつ確実に行わせることが可能となる。
【００２１】
上述した本発明の超音波診断像撮影装置は、前記各送受信ユニットと前記送受信側制御部との間にスイッチ手段が介在しており、前記スイッチ手段により選択された送受信ユニットが備える各送受信セルと、前記送受信側制御部とが接続されることを特徴とするものであることが望ましい。
【００２２】
かかる構成とした場合、スイッチ手段により選択された送受信ユニットをなす各送受信セルを、送受信側制御部により動作制御させることが可能となる。これにより、各送受信ユニットに送受信側制御部を設ける必要がなくなる。従って、本発明によれば、超音波診断像撮影装置の装置構成をより一層シンプルなものとすることが可能となる。
【００２３】
上述した本発明の超音波診断像撮影装置は、各送受信セルに対応するように設けられ、各送受信セルに対して送信パルス信号を伝達させる複数のパルサーと、各送受信セルに対応するように設けられ、超音波の受信により発生した受信パルス信号を増幅させる複数の受信アンプと、前記各パルサーに対して、送信パルス信号を位相制御して印加する処理を実行する送信処理部と、前記各受信アンプから伝送されてきた受信パルス信号を波形処理し、必要な位相差を持たせて加算する受信処理部とを有し、前記送信処理部が、トリガーパルスを発生させるトリガーパルス発生手段と、前記トリガーパルス発生手段から受信したトリガーパルスのパルスパターンに応じた位相の送信パルス信号を各セルに設けられた各パルサーに対して供給する送信信号位相制御手段とを有し、前記パルサー、受信アンプ、及び前記送信処理部の送信信号位相制御手段が、前記送受信側制御部に設けられており、前記受信処理部、及び前記送信処理部のトリガーパルス発生手段が、前記外部制御部に設けられたものとすることが可能である。
【００２４】
本発明の超音波診断像撮影装置においては、送信処理部の一部である送信信号位相制御手段が送受信側制御部に設けられている。そのため、各パルサーから送信信号位相制御手段に対して繋がる複数の送信線は、送受信側制御部側に設けられている。従って、送受信装置と制御装置との間を繋ぐ送信用の信号線が、送信信号位相制御手段とトリガーパルス発生手段とを繋ぐ信号線で済む。
【００２５】
また、上述した本発明の超音波診断像撮影装置は、各送受信セルに対応するように設けられ、各送受信セルに対して送信パルス信号を伝達させる複数のパルサーと、各送受信セルに対応するように設けられ、超音波の受信により発生した受信パルス信号を増幅させる複数の受信アンプと、前記各パルサーに対して、送信パルス信号を位相制御して印加する処理を実行する送信処理部と、前記各受信アンプから伝送されてきた受信パルス信号を波形処理し、必要な位相差を持たせて加算する受信処理部とを有し、前記送信処理部が、トリガーパルスを発生させるトリガーパルス発生手段と、前記トリガーパルス発生手段から受信したトリガーパルスのパルスパターンに応じた位相の送信パルス信号を各送受信セルに設けられた各パルサーに対して供給する送信信号位相制御手段とを有し、前記受信処理部が、前記各受信アンプから伝達されてきた受信パルス信号を位相差を持たせて加算する受信信号加算処理部と、前記受信信号加算処理部において処理された受信パルス信号を波形処理する受信信号波形処理部とを有し、前記パルサー、受信アンプ、前記送信処理部の送信信号位相制御手段、及び前記受信処理部の受信信号加算処理部が、前記送受信側制御部に設けられており、前記受信処理部の受信信号波形処理部、及び前記送信処理部のトリガーパルス発生手段が、前記外部制御部に設けられたものとすることが好ましい。
【００２６】
本発明の超音波診断像撮影装置においては、送信処理部の一部である送信信号位相制御手段が送受信側制御部に設けられている。また、受信処理部の一部である受信信号加算処理部についても、送受信側制御部に設けられている。そのため、各パルサーと送信信号位相制御手段とを繋ぐ複数の送信線、及び各受信アンプと受信信号加算処理部とを繋ぐ複数の信号線が、送受信側制御部側に設けられている。従って、送受信装置と制御装置との間を繋ぐ送信用の信号線、及び受信用の信号線が、送信信号位相制御手段とトリガーパルス発生手段とを繋ぐ信号線、及び受信信号加算処理部と受信信号波形処理部とを繋ぐ信号線で済む。
【００２７】
上述した本発明の超音波診断像撮影装置は、各送受信セルに対応するように設けられ、各送受信セルに対して送信パルス信号を伝達させる複数のパルサーと、各送受信セルに対応するように設けられ、超音波の受信により発生した受信パルス信号を増幅させる複数の受信アンプと、前記各パルサーに対して、送信パルス信号を位相制御して印加する処理を実行する送信処理部と、前記各受信アンプから伝送されてきた受信パルス信号を波形処理する受信処理部とを有し、前記送信処理部が、トリガーパルスを発生させるトリガーパルス発生手段と、前記トリガーパルス発生手段から受信したトリガーパルスのパルスパターンに応じた位相の送信パルス信号を各送受信セルに設けられた各パルサーに対して供給する送信信号位相制御手段とを有し、前記受信処理部が、前記各受信アンプから伝達されてきた受信パルス信号の一部を選択する受信信号選択処理部と、前記受信信号選択処理部において選択された受信パルス信号を波形処理する受信信号波形処理部とを有し、前記パルサー、受信アンプ、前記送信処理部の送信信号位相制御手段、及び前記受信処理部の受信信号選択処理部が、前記送受信側制御部に設けられており、前記受信処理部の受信信号波形処理部、及び前記送信処理部のトリガーパルス発生手段が、前記外部制御部に設けられているものであっても良い。
【００２８】
本発明の超音波診断像撮影装置においては、送信処理部が、トリガーパルス発生手段から受信したトリガーパルスのパルスパターンに応じた位相の送信パルス信号を、送信信号位相制御手段により各送受信セルに設けられた各パルサーに対して供給することにより、指向性の高い超音波ビームを発生させ、所定の角度範囲内において走査させうる。また、受信信号選択処理部において超音波ビームの反射波を各受信アンプにおいて受信することにより発生した受信パルス信号の一部を選択し、受信信号波形処理部において波形処理することにより、十分に高精度な解像度、方位分解能、及び距離分解能を有する超音波画像を取得しうる。
【００２９】
また、本発明の超音波診断像撮影装置においては、上記各発明において受信処理部が備えている受信信号加算処理部に代えて、受信信号選択処理部を設けたものであり、各受信アンプから伝送されてきた受信パルス信号を波形処理し、必要な位相差を持たせて加算する処理を必要としない。これにより、受信信号処理部の構成及び処理をより一層シンプルなものとすることが可能となる。
【００３０】
ここで、本発明の超音波診断像撮影装置を上述したような構成とした場合、各送受信ユニットの向き及び位置の精度が不十分であると、鮮明な超音波診断画像を取得することが困難であると想定される。
【００３１】
かかる知見に基づいて提供される本発明の超音波診断像撮影装置は、断面形状が正多角形の保持体の外周面に、前記送受信ユニットが設けられていることを特徴とするものである。
【００３２】
本発明の超音波診断像撮影装置においては、送受信ユニットが設けられている保持体が、正多角形の断面形状を有するものであり、送受信ユニットをなす変換素子が正多角形に形成された保持体の各面にアレー素子が平面上に配置されるため指向性が高い。そのため、本発明の超音波診断像撮影装置によれば、鮮明な超音波診断画像を取得することが可能となる。
【００３３】
ここで、本発明の超音波診断像撮影装置は、送受信装置を例えば血管内などに挿入して使用することが想定される。また、送受信装置側に制御装置の一部の構成を設ける場合には、送受信装置側に配線等が必要となるため、この配線等についても十分保護可能な構成であることが望ましい。
【００３４】
かかる知見に基づいて提供される本発明の超音波診断像撮影装置は、前記制御装置が、前記保持体の外周面に前記各送受信ユニットに対応して設けられた送受信側制御部を有し、配線パターンを施したフレキシブルプリント基板が、前記送受信ユニットの配線接続部及び送受信側制御部の外周に巻き付けられ、電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【００３５】
本発明の超音波診断像撮影装置においては、送受信ユニットの配線接続部、及び受信装置側に設けられる制御装置の送受信側制御部が、フレキシブルプリント基板によって取り巻かれ、電気的に接続されている。これにより、送受信ユニットの配線接続部と送受信側制御部を繋ぐ配線が可能となると共に、配線接続部及び送受信側制御部を保護することが可能となる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、小型でありつつ、超音波周波数を極端に上昇させることなく解像度、方位分解能、及び距離分解能において高品質な超音波画像を取得可能な超音波診断像撮影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波診断像撮影装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す超音波診断像撮影装置を構成する送受信ユニットを示すブロック図である。
【図３】図１に示す超音波診断像撮影装置において用いられるトランスデューサモジュールを示す斜視図である。
【図４】（ａ）は送受信ユニットの構成を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す送受信ユニットを構成する送受信セルを一部拡大して示した平面図である。
【図５】（ａ）は送受信ユニットの一部を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す送受信ユニットを構成する送受信セルを一部拡大して示した断面図である。
【図６】各送受信ユニットとフレキシブルプリント基板との関係を示す説明図である。
【図７】送受信部において超音波ビームを発信している状態を示す説明図である。
【図８】（ａ）は送信信号位相制御部の構成を示すブロック図、（ｂ）は送信信号位相制御部においてなされるスライスレベルの設定と出力パルスの位相差の関係を示すグラフ、（ｃ）は出力パルスの位相制御を行った状態における超音波ビームの発信状態を示す説明図である。
【図９】変形例１に係る超音波診断像撮影装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】変形例２に係る超音波診断像撮影装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】変形例３に係る超音波診断像撮影装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】変形例４に係る超音波診断像撮影装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
続いて、本発明の一実施形態に係る超音波診断像撮影装置１０（以下、単に「撮影装置１０」とも称す）について、図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態の撮影装置１０は、血管を拡張する治療において実施される心臓カテーテル検査等において、血管内の様子を詳細に確認するために実施される血管内超音波検査（ＩＶＵＳ：Ｉｎｔｒａｖａｓｃｕｌａｒ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ）において使用することを目的としたものである。
【００３９】
図１に示すように、撮影装置１０は、トランスデューサモジュール２０と、制御装置１００とに大別される。トランスデューサモジュール２０は、超音波の送受信を行うための送受信装置としての機能を有する。図３に示すように、トランスデューサモジュール２０は、保持体３０、及び８枚の送受信ユニット４０によって主要部が構成されている。保持体３０は、正多角形であればいかなるものであっても良いが、本実施形態では断面形状が略正八角形の柱状体によって構成されている。保持体３０は、軸心位置に貫通孔３２を有する。
【００４０】
本実施形態の保持体３０の内径は約０．６ｍｍであり、外径（外接円の径）は約１ｍｍである。また、保持体３０は、ポリマ、セラミックス、あるいは金属等の適宜の素材によって形成することができる。貫通孔３２には、血管内超音波検査において使用されるガイドワイヤ（図示せず）が挿通される。そのため、ガイドワイヤを操作することにより、保持体３０を血管内において自由に移動させることができる。
【００４１】
送受信ユニット４０は、正多角形状の保持体３０の外周をなす各外周面３４に取り付けられている。本実施形態では、上述した通り保持体３０の断面形状が略性八角形であるため、８面の外周面３４のそれぞれに送受信ユニット４０が固定されている。送受信ユニット４０は、略矩形であってプレート状の外観形状を有する。本実施形態の送受信ユニット４０は、幅が４００〜４５０μｍ、長さが１．０〜３．０ｍｍ程度の大きさとされている。送受信ユニット４０は、その長手方向が保持体３０の軸線方向と略平行になるように設置されている。
【００４２】
図４に示すように、送受信ユニット４０は、超音波の送受信を行うための送受信部４２と、信号処理等を行うための制御回路部４４とを備えている。送受信部４２は、超音波を発すると共に、反射されてきた超音波を受信して電気信号に変換する、いわゆる静電容量型超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）である。さらに詳細に説明すると、送受信部４２は、送受信セル４６を複数（本実施形態では８個）並べてアレー状に構成することにより形成されている。各送受信セル４６は、長手方向の寸法が１〜１．５ｍｍであって、短手方向の寸法が５０〜６０μｍの大きさとされており、長手方向が送受信ユニット４０の長手方向に向くように取り付けられている。
【００４３】
図５に示すように、送受信セル４６は、基板５０上に振動膜５２を成膜することにより複数の変換素子４８を形成したものである。変換素子４８は、いわゆる超小型電気機械的デバイス（ＭＥＭＳ）であり、電圧を加えることにより超音波を発信させる機能、及び超音波を受信することにより発生する静電容量変化に基づき電気信号を発生させる機能を備えている。
【００４４】
送受信セル４６及び変換素子４８の構成についてさらに詳細に説明すると、送受信セル４６を構成する基板５０は、シリコンウエェハー、ガラス、あるいは石英等の電気絶縁性を有する素材によって形成されている。基板５０の表面には、多数の凹部６０が形成されている。この凹部６０は、変換素子４８を構成するために設けられたものである。また、各凹部６０は、基板５０の表面に設けた振動膜５２によって覆われている。
【００４５】
振動膜５２は、各凹部６０の外縁をなす外縁部６２において基板５０に固定されているが、凹部６０の開口領域においては基板５０に対して固定されていない。また、振動膜５２は、可撓性を有する膜であり、Ｓｉ，ＳｉＮ、あるいは電気絶縁性を有する樹脂等によって形成されている。そのため、振動膜５２は、非固定部である凹部６０の開口領域に相当する領域において、基板５０に対して近接方向及び離反方向に向けて振動することができる。
【００４６】
変換素子４８は、凹部６０内に設けられた基板側電極５６、及び振動膜５２の非固定部に設けられた膜側電極５８の間に電圧を印加することにより、振動膜５２の非固定部を振動させ、超音波を発信させることができる。また、変換素子４８は、超音波の受信に伴って振動膜５２の非固定部が振動することによって両電極５６，５８間に発生する静電容量変化に基づき、電気信号を発生させることができる。
【００４７】
図４（ａ）に示すように、制御回路部４４は、上述したような構成の送受信部４２の一端側に隣接する位置に設けられている。制御回路部４４は、ＩＣ等によって構成されており、基板５０の端部に設けられた凹状の収容部６４内に収容されている。制御回路部４４をなす制御回路は、例えば、インピーダンスを低減させる可変容量コンデンサ、抵抗、キャパシター、マルチプレックサー等の役割をなすように形成されている。制御回路部４４は、各膜側電極５８と電気的に接続されており、変換素子４８において発生するインピーダンスを低減させ、キャパシタンス変換、信号増幅などの処理を実行することができる。また、複数（本実施形態では８枚）設けられた送受信ユニット４０の制御回路部４４は、それぞれ相互に情報通信可能なように接続されている。
【００４８】
図３及び図５に示すように、制御回路部４４は、送受信部４２、及びトランスデューサモジュール２０（保持体３０）の周方向に隣接する他の制御回路部４４に対してフレキシブルプリント基板等によって配線接続されている。具体的には、図３に示すように、フレキシブルプリント基板４５をトランスデューサモジュール２０（保持体３０）の周方向に巻き付けることにより、図６中において矢印で示すように、周方向に隣接する各制御回路部４４同士を電気的に接続している。また、フレキシブル基板４５の端部を各送受信セル４６の端部に設けられた端子部分に重複させることにより、図６中において矢印で示すように送受信部４２と制御回路部４４とを電気的に接続している。
【００４９】
さらに具体的には、トランスデューサモジュール２０の製造時点において、フレキシブルプリント基板４５に対して制御回路部４４をなすＩＣがフリップチップボンディング法等により実装される。また、送受信部４２の端子接続部とフレキシブルプリント基板４５とをフリップチップボンディング法等によって接続される。このようにしてフレキシブルプリント基板４５に複数の送受信ユニット４０（送受信部４２及び制御回路部４４）を取り付けたものを、保持体３０の外周に巻き付けて取り付けることにより、トランスデューサモジュール２０が形成される。なお、送受信部４２の端子接続部を除く、超音波の送受信に供する部分には、フレキシブルプリント基板４５は巻き付けられない。送受信部４２の超音波の送受信に供する部分については、超音波の送受信を阻害しないよう、樹脂等のフレキシブルな素材のものを蒸着する等して保護膜を形成しておくことが望ましい。
【００５０】
図１に示すように、上述したフレキシブル基板４５の端部には、後述する送信用ケーブル８２、及び受信用ケーブル８４等のケーブルが接続されている。これにより、制御回路部４４は、外部に設けられた制御装置１００に対して配線接続されている。
【００５１】
制御回路部４４の構成についてさらに詳細に説明すると、図２に示すように、制御回路部４４は、パルサー７２と、受信アンプ７４と、スイッチ回路７６とを備えた構成とされている。制御回路部４４は、複数（本実施形態では８個）設けられている送受信セル４６毎に設けられている。制御回路部４４をなす複数（本実施形態ではそれぞれ８個）のパルサー７２及び受信アンプ７４は、それぞれスイッチ回路７６に対して接続されている。また、パルサー７２及び受信アンプ７４は、フレキシブルプリント基板４５に形成された配線回路を介して送受信セル４６側に配線接続されている。
【００５２】
スイッチ回路７６は、フレキシブルプリント基板４５に接続された送信用ケーブル８２及び受信用ケーブル８４を介して制御装置１００ｂ側に接続されている。各制御回路部４４に設けられたスイッチ回路７６同士がフレキシブルプリント基板４５によって電気的に接続されることにより、スイッチ回路部８０が形成されている。各送受信ユニット４０において、各送受信セル４６とスイッチ回路部８０との間に、各送受信セル４６に設けられた制御回路部４４が介在している。
【００５３】
スイッチ回路部８０は、アナログ式のスイッチ回路によって構成されている。スイッチ回路部８０は、複数（本実施形態では８枚）設けられた送受信ユニット４０から、超音波信号の送受信を受け持つ送受信ユニット４０を選択するデバイス選択手段としての機能を有する。スイッチ回路部８０には、送信パルス伝達用として設けられた８本の送信用ケーブル８２、及び受信パルス伝達用として設けられた８本の受信用ケーブル８４が接続されている。送信用ケーブル８２及び受信用ケーブル８４は、それぞれ制御装置１００に対して接続されている。そのため、制御装置１００側から所定の位相で印加された送信信号を、スイッチ回路部８０において選択された送受信ユニット４０の各送受信セル４６に対して印加することができる。これとは逆に、スイッチ回路部８０において選択された送受信ユニット４０において、各送受信セル４６が超音波を受信することによって発生した受信信号は、スイッチ回路部８０を介して制御装置１００側に伝達させることができる。
【００５４】
図１に示すように、制御装置１００は、トランスデューサモジュール２０側に設けられた送受信側制御部１００ａと、トランスデューサモジュール２０とは別に設けられた外部制御部１００ｂとの組み合わせによって構成されている。送受信側制御部１００ａは、トランスデューサモジュール２０側において、送受信ユニット４０毎に設けられた各制御回路部４４によって構成されている。送受信側制御部１００ａ及び外部制御部１００ｂは、両者の間に介在しているスイッチ回路部８０、及び８本の送信用ケーブル８２、及び８本の受信用ケーブル８４を介して配線接続されている。
【００５５】
外部制御部１００ｂは、送信処理部１０２、受信処理部１０４、動作司令部１０８、及び画像処理部１１０を備えている。また、送信処理部１０２は、送信信号位相制御部１１２、及びトリガーパルス発生部１１４を備えている。受信処理部１０４は、受信信号加算処理部１１６、及び受信信号波形処理部１１８を備えている。
【００５６】
送信処理部１０２は、各送受信セル４６に対応して設けられた各パルサー７２に対して、所定の位相の送信パルス信号を印加するために設けられたものである。送信処理部１０２は、スイッチ回路部８０により接続先である送受信ユニット４０を選択することにより、選択された送受信ユニット４０に設けられた各パルサー７２と接続された状態とすることができる。
【００５７】
トリガーパルス発生部１１４は、送信信号位相制御部１１２、及び受信処理部１０４に対してトリガーパルスを出力することができる。また、送信信号位相制御部１１２は、トリガーパルス発生部１１４から受信したトリガーパルスに基づき、各パルサー７２に対して供給される送信パルス信号を位相制御することができる。具体的には、送信信号位相制御部１１２は、トリガーパルス発生部１１４から受信したトリガーパルスのパルスパターンを読み出し、このパルスパターンに応じた位相の送信パルス信号を発生させる。これにより、各送受信セル４６から発せられるパルス状の超音波信号を位相制御することができる。
【００５８】
また、送信信号位相制御部１１２による位相制御により、各送受信セル４６から発せられる超音波信号を位相的に合成させ、所定の角度θにおいて同位相になって強め合う状態とすることができる。これにより、送受信ユニット４０から所定の角度θに向けて超音波ビームを発生させることができる。また、送信処理部１０２から各送受信セル４６に出力される送信パルス信号の位相を変化させることにより、送受信ユニット４０から所望の角度θに向けて超音波ビームを発生させることができる。
【００５９】
送信信号位相制御部１１２は、超音波ビームの発生方向（角度θ）を適宜変化させる機能を有する。送信信号位相制御部１１２は、角度θを所定の角度Ｘ毎に変化させる。具体的には、送信信号位相制御部１１２は、指向性の半値幅に相当する角度を角度Ｘとして規定し、この角度Ｘ毎に角度θを変化させることが可能な回路構成とされている。送信信号位相制御部１１２により超音波ビームの向き（角度θ）を角度Ｘ毎に変化させることにより、所定の角度領域に亘って超音波ビームを走査させることができる。
【００６０】
送信処理部１０２による送信パルス信号の位相制御については、いかなる方法によって実施されても良いが、例えば以下に示すような方法により実施することが可能である。すなわち、図８（ａ）に示すように、送信信号位相制御部１１２に、三角波を発生させることが可能な三角波発生回路１１２ａ、スライスレベル設定手段１１２ｂ、及び比較回路１１２ｃを設ける。比較回路１１２ｃについては、送受信セル４６及びパルサー７２の数量に併せて複数（本実施形態では８つ）設けられる。
【００６１】
トリガーパルス発生部１１４において発生したトリガーパルスが送信信号位相制御部１１２に入力されると、送信信号位相制御部１１２のスタートパルス発生部１１２ｄからスタートパルスにおいて発生し、三角波発生回路１１２ａが作動する。これにより、各比較回路１１２ｃに向けて三角波が出力される。また、スライスレベル設定手段１１２ｂから、スライスレベルを定めるための直流電圧が各比較回路１１２ｃに加えられる。各比較回路１１２ｃにおいては、前述した三角波及びスライスレベルが比較され、スライスレベルより三角波が高くなるとパルサー７２に向けて送信パルス信号が出力される。
【００６２】
送信処理部１０２においては、スライスレベル設定手段１１２ｂによって設定されるスライスレベルを変更することにより、送信パルス信号の位相を変化させることができる。また、具体的には、図８（ｂ）に示すようにＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３（ＳＬ１＜ＳＬ２＜ＳＬ３）の３段階のスライスレベルを規定した場合、スライスレベルを最も低いＳＬ１からＳＬ２、ＳＬ３の順に変化させると、出力パルス信号の位相が順に遅れる。これとは逆に、スライスレベルを最も高いＳＬ３からＳＬ２、ＳＬ１の順に変化させると、出力パルス信号の位相が順に早まる。このように、スライスレベル設定手段１１２ｂにおいて決定されるスライスレベルの設定次第で出力パルス信号の位相差を自在に変化させることができる。
【００６３】
図８（ｃ）に示すように、送受信ユニット４０と垂直方向より角度θ分だけ位相をずらすためには、図中左端の送受信セル４６における出力パルス信号に比べ、図中右端の送受信セル４６における出力パルス信号は送受信ユニット４０の幅Ｌとｓｉｎθとの関（Ｌ・ｓｌｎθ）の距離に相当する分だけ、超音波の発信タイミングを遅延させる必要がある。これにより、送受信ユニット４０に対して角度θだけ傾いた方向に向けて超音波ビームを発信させることができる。
【００６４】
本実施形態においては、超音波ビームの発信角度θを角度Ｘ毎に変化させることにより、送受信ユニット４０が受け持つ角度範囲（３６０度／８個＝４５度）、すなわち送受信ユニット４０に対して垂直方向を基準として±２２．５度の角度範囲に亘って超音波ビームを走査させる。角度Ｘを３度に設定した場合、４５度（±２２．５度）の角度範囲を走査するためには、上述した手順による出力パルス信号の位相制御を１５回に亘って実施する。
【００６５】
受信処理部１０４は、スイッチ回路部８０により接続先である送受信ユニット４０を選択することにより、選択された送受信ユニット４０に設けられた各受信アンプ７４と接続された状態とすることができる。受信処理部１０４は、選択状態にある送受信ユニット４０において超音波ビームの反射波を受信して得られる受信信号（受信波）を包絡線検波することにより、信号処理可能な形態にする機能（受信信号波形処理機能）を有する。また、受信処理部１０４は、送受信ユニット４０をなす複数（本実施形態では８個）の送受信セル４６において受信した受信信号を、必要な位相差を持たせて加算する機能（受信信号位相制御機能）を有する。受信処理部１０４において、受信信号加算処理部１１６は受信信号位相制御機能を発揮するものであり、受信信号波形処理部１１８は受信信号波形処理機能を発揮するものである。
【００６６】
送受信切替部１０６は、送受信ユニット４０を超音波の送信機能、及び受信機能のいずれの機能を有するものとして機能させるかを切り替えるための切り替え手段として機能するものである。送受信切替部１０６は、送受信セル４６に接続されるものとして、パルサー７２及び受信アンプ７４のいずれか一方を選択することにより、送受信ユニット４０の送受信機能を切り替えることができる。すなわち、送受信セル４６とパルサー７２とが接続された状態とすることにより、送受信ユニット４０を超音波ビームの送信装置として機能する状態とすることができる。また、送受信セル４６と受信アンプ７４とが接続された状態とすることにより、送受信ユニット４０を超音波ビームの受信装置として機能する状態とすることができる。
【００６７】
動作司令部１０８は、上述したスイッチ回路部８０、送信処理部１０２、受信処理部１０４、及び送受信切替部１０６の動作を統括し、各部に指令を発する部分である。動作司令部１０８は、従来公知のＣＰＵ等によって構成することができる。動作司令部１０８は、以下に示すように各部を動作させることにより、トランスデューサモジュール２０に亘って超音波の送受信を行う。
【００６８】
画像処理部１１０は、上述した受信処理部１０４において得られた受信信号をＡ／Ｄ変換等することにより、超音波画像に変換する部分である。このようにして変換された超音波画像は、画像処理部１１０に接続されたディスプレー１２０において観察することができる。
【００６９】
続いて、本実施形態に係る撮影装置１０の動作について説明する。撮影装置１０の動作は、動作司令部１０８の動作指令の下、各部を作動させることにより実施される。具体的には、動作司令部１０８は、スイッチ回路部８０に対し、トランスデューサモジュール２０を構成する送受信ユニット４０のうちの一つを選択するように指令を出力する。これにより、選択された送受信ユニット４０の制御回路部４４に対し、制御装置１００が接続された状態になる。この状態において、動作司令部１０８は、送信処理部１０２から位相制御されたパルス信号が発信されるように動作制御を行う。これにより、送信処理部１０２から選択状態にある送受信ユニット４０の各送受信セル４６用のパルサー７２に対してトリガーパルスが出力される。
【００７０】
上述したようにしてトリガーパルスが出力されると、各送受信セル４６において発生するパルス状超音波が位相的に合成され、所定の角度θにおいて同位相になって強め合う。また、送信信号位相制御部１１２による制御の下、角度θが所定の角度Ｘ毎に変化させられる。これにより、図７に示すように、選択状態にある送受信ユニット４０が受け持つべき角度範囲全体に亘って、超音波ビームによってスキャンすることができる。本実施形態では、トランスデューサモジュール２０の周方向に設けられた８枚の送受信ユニット４０によって全周に亘ってスキャンすることとしており、各送受信ユニット４０が受け持つべき角度範囲は、４５度（３６０度／８個）である。そのため、各送受信ユニット４０は、超音波ビームを４５度の角度範囲に亘って、所定の角度Ｘ毎に角度を変化させながら発せられる。
【００７１】
上述した手順による超音波ビームを用いたスキャンは、作動状態とする送受信ユニット４０をトランスデューサモジュール２０（保持体３０）の周方向に、順次切り替えつつ、全周に亘って実施される。具体的には、本実施形態においては、作動状態させる送受信ユニット４０を最初に選択されたものから、順次周方向（本実施形態では時計回り方向）に切り替えることにより超音波ビームによるスキャンが実施される。
【００７２】
動作司令部１０８は、上述したようにしてトランスデューサモジュール２０（保持体３０）の全周に亘って超音波ビームを発信する発信動作を行うと共に、発せられた超音波ビームの反射波（エコー）が到達するタイミングにおいて各送受信ユニット４０を受信装置として機能する状態に切り替える制御を実行する。
【００７３】
すなわち、動作司令部１０８は、トリガーパルス発生部１１４から発せられたトリガーパルスが受信信号処理部１１８に入力されたタイミングを基準として、超音波ビームの反射波が到達するタイミングを導出する。また、動作司令部１０８は、超音波ビームの反射波が到達するタイミングにある送受信ユニット４０をスイッチ回路部８０によって選択する。これと共に、送受信切替部１０６による切り替え操作により、選択された送受信ユニット４０に設けられた各送受信セル４６用の受信アンプ７４に対して受信処理部１０４が接続された状態とする。これにより、受信アンプ７４において増幅させた超音波ビームの反射波（受信信号）を、受信処理部１０４において受信可能な状態になる。また、動作司令部１０８は、受信処理部１０４において、受信信号（受信波）を検波し、信号処理可能な形態にする処理、及び受信信号を必要な位相差を持たせて加算する処理を実行させる。これにより、指向性を向上させつつ超音波ビームの反射波（エコー）を受信することができる。
【００７４】
上述した手順による超音波ビームの反射波（エコー）の受信動作は、受信状態とする送受信ユニット４０をトランスデューサモジュール２０（保持体３０）の周方向に、順次切り替えつつ、全周に亘って実施される。本実施形態においては、超音波ビームを発信する送受信ユニット４０が時計回り方向に順次切り替えられるため、これに則って受信状態とする送受信ユニット４０についても時計回り方向に順次切り替えられる。
【００７５】
上述したようにして得られた受信信号は、画像処理部１１０においてＡ／Ｄ変換等の処理を実行することにより、鮮明な画像に変換される。このようにして取得された超音波画像は、半値幅が±３度程度の極めて鋭い指向性を有し、方位分解能、及び距離分解能においても高品質である。
【００７６】
上述したように、本実施形態の撮影装置１０においては、トランスデューサモジュール２０を複数の送受信ユニット４０を周方向に複数並べて形成したものとすることにより、各送受信ユニット４０から超音波ビームを発生させることが可能とされている。また、超音波ビームを走査させる発信処理、及び超音波ビームの反射波を受信する受信処理を、各送受信ユニット４０に割り当てられた角度範囲内において実行すると共に、これらの処理を実行する送受信ユニット４０を周方向に順次切り替えることにより、全周に亘って超音波ビームの送受信を行うことができる。これにより、超音波周波数を過剰に上昇させる等することなく、解像度、方位分解能、及び距離分解能において高品質な超音波画像を取得することができる。また、送受信セル４６をなすデバイスをコンパクト化することができるため、トランスデューサモジュール２０をより一層コンパクト化することが可能となる。
【００７７】
上述した撮影装置１０は、制御装置１００が、送受信セル４６を駆動させるための送受信側制御部１００ａと、送受信側制御部１００ａに対して外部接続される外部制御部１００ｂとを有する。また、送受信側制御部１００ａが、トランスデューサモジュール２０側において、各送受信セル４６に設けられている。このような構成とすることにより、送受信セル４６毎に適切に動作制御することが可能となる。
【００７８】
また、撮影装置１０においては、断面形状が正多角形の保持体３０の外周をなす各面に、送受信ユニット４０を形成した構成とされている。これにより、断面形状が多角形状の保持体３０の各外周面３４上に送受信ユニット４０をなす変換素子４８のアレーが正確に平面上に配置されることになり、指向性が高く鮮明な超音波診断画像を取得することが可能となる。
【００７９】
また、撮影装置１０は、保持体３０の外周面に各送受信ユニット４０に設けられた送受信側制御部１００ａを有し、配線パターンを施したフレキシブルプリント基板４５を、送受信ユニット４０の配線接続部及び送受信側制御部１００ａの外周に巻き付けることにより、各部を電気的に接続している。これにより、送受信ユニット４０の配線接続部と送受信側制御部１００ａを繋ぐ配線部分や、送受信ユニット４０の配線接続部及び送受信側制御部１００ａの保護及び簡素化を図ることが可能となる。従って、撮影装置１０は、トランスデューサモジュール２０を例えば血管内などに挿入して使用する用途において、有効利用することが可能である。
【００８０】
上述した撮影装置１０は、本発明の一実施形態を示したものに過ぎず、適宜構成を変更しても良い。具体的には、下記変形例１〜変形例４に示すように、制御装置１００の構成を変更する等しても良い。以下、撮影装置１０の変形例に係る撮影装置２００，３００，４００，５００について、特徴部分である制御装置１００の構成に着目しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、上述した実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細の説明については省略する。
【００８１】
≪変形例１≫
図９に示すように、変形例１に係る撮影装置２００は、制御装置１００ａ，１００ｂの構成が相違する。すなわち、上記実施形態においては、各送受信ユニット４０の制御回路部４４が同一の回路構成を有するものである。しかしながら、本変形例においては、複数設けられた送受信ユニット４０のうち一つの制御回路部４４を上述したものと同様にし、残りについてはスイッチ回路部８０のみを備えた構成とした点において相違している。また、上記実施形態においては、制御回路部４４と制御装置１００ｂとの間にスイッチ回路部８０を設けていたのに対し、本変形例１においては各送受信ユニット４０と制御回路部４４との間にスイッチ回路部８０を設けている点においても、構成が相違している。
【００８２】
本変形例１の撮影装置２００においては、送信可能とする送受信ユニット４０をスイッチ回路部８０によって選択すると、選択された送受信ユニット４０に設けられた８個の送受信セル４６が、それぞれ制御回路部４４に設けられた８つのパルサー７２に接続された状態になる。同様に、受信可能とする送受信ユニット４０をスイッチ回路部８０によって選択すると、この送受信ユニット４０に設けられた８個の送受信セル４６が、それぞれ制御回路部４４に設けられた８つの受信アンプ７４に接続された状態になる。
【００８３】
本変形例１のように、制御回路部４４を各送受信ユニット４０によって共用し、スイッチ回路部８０を切り替えることにより送受信を行うべき送受信ユニット４０と外部制御部１００ｂとを接続可能とすれば、装置構成を簡略化することができる。
【００８４】
≪変形例２≫
図１０に示すように、変形例２に係る撮影装置３００は、上記変形例１に係る撮影装置２００において外部制御部１００ｂに設けられている送信信号位相制御部１１２を、送受信側制御部１００ａ側に組み込んだ構成とされている。このような構成とすることにより、信号伝達用に設けられた送信用ケーブル８２を１本のケーブルにより構成することが可能となる。これにより、血管等に挿入されるトランスデューサモジュール２０と、外部制御部１００ｂとを繋ぐケーブルの本数を抑制し、より一層コンパクト化を図ることが可能となる。
【００８５】
≪変形例３≫
図１１に示すように、変形例３に係る撮影装置４００は、上記変形例１に係る撮影装置において、外部制御部１００ｂに設けられている送信信号位相制御部１１２だけではなく、受信信号加算処理部１１６まで送受信側制御部１００ａ側に組み込んだ構成とされている。このような構成とすることにより、信号伝達用に設けられた送信用ケーブル８２だけでなく、受信用ケーブル８４までも１本のケーブルによって構成することが可能となる。これにより、トランスデューサモジュール２０と、外部制御部１００ｂとを送信用ケーブル８２及び受信用ケーブル８４の２本のケーブルによって接続することが可能となり、さらなるコンパクト化を図ることが可能となる。
【００８６】
≪変形例４≫
上記実施形態に係る撮影装置１０、及び変形例１〜変形例３に係る撮影装置２００，３００，４００においては、超音波ビームの送信時における指向性に加え、受信時における指向性についても十分高くすることができる。しかしながら、超音波ビームの送信時にける指向性を十分高くすることができれば、受信時における指向性を過度に高くしなくても鮮鋭度が高く、診察等の用途に十分使用できる精度の画像を取得できるものと想定される。
【００８７】
かかる知見に基づき、本実施例４の撮影装置５００においては、図１２に示すように、上記変形例３の撮影装置４００が備えている受信信号加算処理部１１６に代えて、受信信号選択処理部１３０を設けている。受信信号選択処理部１３０は、各受信アンプ７４から伝達されてきた複数の受信パルス信号から画像形成に必要な受信パルスを選択するものである。そのため、受信信号選択処理部１３０は、受信信号加算処理部１１６のように、各受信アンプ７４から伝達されてきた複数の受信パルス信号の位相差を持たせて加算する複雑な処理を必要としない。従って、受信信号選択処理部１３０を採用することにより、回路構成をより一層簡素化し、処理速度を向上させることが可能となる。
【００８８】
≪その他の変形例≫
撮影装置１０，２００，３００，４００，５００については、いずれも上述した構成のトランスデューサモジュール２０を用いるものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内においてトランスデューサモジュール２０の構成を変更したものとしても良い。具体的には、上述したトランスデューサモジュール２０は、保持体３０として断面形状が略正八角形のものを用い、この保持体３０をなす８面の外周面３４にプレート状の送受信ユニット４０を設けた構成である。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、略正六角形、略正八角形等の正多角形の断面形状を有する保持体３０の各外周面に送受信ユニット４０を取り付けた構成としても良い。
【００８９】
上記実施形態及び変形例においては、送受信の双方の精度を向上させるべく、各送受信ユニット４０において複数設けられた送受信セル４６において超音波の送受信を行うようにした例を示したが、多少の精度低下が許容される場合には、装置構成や制御方法を適宜変更することが可能である。具体的には、上記実施形態等においては、各送受信ユニット４０において複数設けられた送受信セル４６において得られた受信信号の全てを画像取得のために用いる例を示したが、各送受信ユニット４０において複数設けられた送受信セル４６のうち、例えば送受信ユニット４０の中央に存在する送受信セル４６等、任意の１個の送受信セル４６のみにおいて超音波の受信するようにしても良い。このようにした場合であっても、十分に鮮明な超音波画像を取得することができる。また、このような構成とした場合には、受信信号伝送用に設けられた受信用ケーブル８４を１本にすることが可能となり、装置構成のさらなるコンパクト化を図ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明の超音波診断像撮影装置は、医療診断のために患者の体内に挿入する等して、超音波診断像を撮影するために有効利用可能であり、特に血管等の微細な箇所に挿入して超音波診断像を撮影するために有効利用できる。
【符号の説明】
【００９１】
１０，２００，３００，４００，５００    超音波診断像撮影装置（撮影装置）
２０    トランスデューサモジュール（送受信装置）
３０    保持体
３４    外周面
４０    送受信ユニット
４２    送受信部
４４    制御回路部
４５    フレキシブルプリント基板
４６    送受信セル
４８    変換素子
７２    パルサー
７４    受信アンプ
７６    スイッチ回路
８０    スイッチ回路部
８２    送信用ケーブル
８４    受信用ケーブル
１００    制御装置
１００ａ  送受信側制御部
１００ｂ  外部制御部
１０２    送信処理部
１０４    受信処理部
１１２    送信信号位相制御部
１１４    トリガーパルス発生部
１１６    受信信号加算処理部
１１８    受信信号波形処理部
【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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