(57)【要約】【課題】対象物の所望の位置に対して容易に超音波プローブを固定可能な超音波プローブユニット、超音波プローブ、及び、超音波装置を提供する。【解決手段】超音波プローブユニット１０は、超音波プローブ２と、超音波プローブ２を生体Ａに固定する固定部３と、を備え、超音波プローブ２は、超音波の送受信を行う超音波デバイス２２と、プローブ側磁石２３と、超音波デバイス及びプローブ側磁石２３の相対位置関係を調整する移動機構２４と、を有し、固定部３は、生体Ａに固定される固定面３４と、プローブ側磁石２３との相対位置が固定されることで超音波プローブ２を生体Ａに固定させる固定部側磁石３１と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブと、
前記超音波プローブを対象物に固定する固定部と、を備え、
前記超音波プローブは、
超音波の送信及び受信の少なくとも一方を行う超音波デバイスと、
第一固定手段と、
前記超音波デバイスと前記第一固定手段との相対的な位置関係を調整する調整手段と、を有し、
前記固定部は、
前記対象物に固定される固定面と、
前記第一固定手段との相対位置が固定されることで前記超音波プローブを前記対象物に固定させる第二固定手段と、を有する
ことを特徴とする超音波プローブユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波プローブユニットにおいて、
前記調整手段は、前記第一固定手段を前記超音波デバイスに対して相対移動させる移動機構を有する
ことを特徴とする超音波プローブユニット。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波プローブユニットにおいて、
前記超音波デバイスは、前記超音波が送信される面及び前記超音波が受信される面の少なくとも一方であるデバイス面を有し、
前記移動機構は、前記第一固定手段を前記超音波デバイスに対して前記デバイス面に平行な面内で相対移動させる
ことを特徴とする超音波プローブユニット。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波プローブユニットにおいて、
前記超音波デバイスは、前記デバイス面に平行な第一方向に沿って複数の超音波トランスデューサーが配列された１次元アレイ構造を有し、
前記移動機構は、前記第一固定手段を前記超音波デバイスに対して前記第一方向に交差する第二方向に沿って相対移動させる
ことを特徴とする超音波プローブユニット。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の超音波プローブユニットにおいて、
前記超音波デバイスは、前記超音波が送信される面及び前記超音波が受信される面の少なくとも一方であるデバイス面を有し、
前記超音波プローブは、前記固定部に当接し、前記デバイス面に平行な当接面を有し、
前記固定部は、前記当接面に沿った平面を有する
ことを特徴とする超音波プローブユニット。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の超音波プローブユニットにおいて、
前記移動機構は、前記第一固定手段を移動させる
ことを特徴とする超音波プローブユニット。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の超音波プローブユニットにおいて、
前記超音波デバイスは、前記超音波が送信される面及び前記超音波が受信される面の少なくとも一方であるデバイス面を有し、
前記調整手段は、前記デバイス面の法線に交差する回動軸を中心に前記超音波デバイス及び前記第一固定手段の少なくとも一方を回動させる回動機構を有する
ことを特徴とする超音波プローブユニット。
【請求項８】
請求項７に記載の超音波プローブユニットにおいて、
前記超音波デバイスは、前記デバイス面に平行な第一方向に沿って複数の超音波トランスデューサーが配列された１次元アレイ構造を有し、
前記回動軸は、前記第一方向に平行である
ことを特徴とする超音波プローブユニット。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載の超音波プローブユニットにおいて、
前記回動機構は、前記超音波デバイスを回動させる
ことを特徴とする超音波プローブユニット。
【請求項１０】
請求項７又は請求項８に記載の超音波プローブユニットにおいて、
前記回動機構は、前記第一固定手段を回動させる
ことを特徴とする超音波プローブユニット。
【請求項１１】
請求項１０に記載の超音波プローブユニットにおいて、
前記超音波プローブは、前記固定部に当接する当接面を有し、
前記当接面は、前記回動軸に直交する面で断面した際に、前記デバイス面から前記固定部に向かう方向に凸状に湾曲している
ことを特徴とする超音波プローブユニット。
【請求項１２】
請求項１１に記載の超音波プローブユニットにおいて、
前記固定部は、前記当接面に沿って湾曲する湾曲面を有する
ことを特徴とする超音波プローブユニット。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の超音波プローブユニットにおいて、
前記超音波プローブは、前記固定部に当接する当接面から前記対象物側に突出する音響レンズを有する
ことを特徴とする超音波プローブユニット。
【請求項１４】
請求項１３に記載の超音波プローブユニットにおいて、
前記固定部は、前記音響レンズが収容される枠体を有する
ことを特徴とする超音波プローブユニット。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の超音波プローブユニットにおいて、
前記第一固定手段及び前記第二固定手段は磁石である
ことを特徴とする超音波プローブユニット。
【請求項１６】
対象物に固定された固定部に固定される超音波プローブであって、
超音波の送信及び受信の少なくとも一方を行う超音波デバイスと、
前記固定部に設けられた第二固定手段との相対位置が固定されることで当該超音波プローブを前記固定部に固定させる第一固定手段と、
前記超音波デバイスと前記第一固定手段との相対的な位置関係を調整する調整手段と、
を備えることを特徴とする超音波プローブ。
【請求項１７】
超音波プローブと、
前記超音波プローブを対象物に固定する固定部と、
前記超音波プローブを制御する制御部と、を備え、
前記超音波プローブは、
超音波の送信及び受信の少なくとも一方を行う超音波デバイスと、
第一固定手段と、
前記超音波デバイスと前記第一固定手段との相対的な位置関係を調整する調整手段と、を有し、
前記固定部は、
前記対象物に固定される固定面と、
前記第一固定手段との相対位置が固定されることで前記超音波プローブを前記対象物に固定させる第二固定手段と、を有する
ことを特徴とする超音波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波プローブユニット、超音波プローブ、及び超音波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象（例えば生体）に対して超音波プローブを密着固定して測定対象内部に超音波を送出する超音波プローブユニットが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、超音波発振器と固定具とを備えた超音波発振ユニットについて記載されている。この超音波発振ユニットの固定具は、超音波発振器を支持する発振器支持具と、体表に固定される体表側固定具とを有する。発振器支持具は、超音波発振器を支持する筒部と、筒部の一端側（体表側）に設けられた鍔部とを有し、体表に固定された体表側固定具に対して鍔部を接続することで、超音波発振器が生体に対して固定される。
また、体表側固定具と鍔部との分離接合構成として、
（i）体表側固定具に鉄ペーパが設けられ、鍔部が磁石により構成され、鍔部と体表側固定具とを磁力により接続する構成
（ii）体表側固定具の体表側と鍔部側とが粘着面となり、樹脂により構成された鍔部が体表側固定具の粘着面に粘着固定される構成
（iii）体表側固定具に設けられた雄型係合具に、鍔部に設けられた雌姿係合具を係合させて固定する構成
が挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−６２３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載の装置では、超音波プローブ（超音波発振器）を固定具により体表に固定すると、超音波の送出位置が固定されてしまう。しかしながら、測定対象となる部位が超音波プローブの超音波送出方向（例えば超音波プローブの直下等）からずれている場合があり、この場合、上記特許文献１に記載の装置では、再度超音波プローブを固定し直す必要がある。すなわち、体表側固定具から発振器支持具を取り外し、体表から体表側固定具を取り外して、正しい位置に体表側固定具を貼り直して発振器支持具を装着する必要がある。また、この際、超音波プローブの超音波送出方向が測定対象部位から外れていれば、上記を繰り返して位置を調整する必要がある。よって、従来の超音波プローブの固定構成では、非常に煩雑な作業が伴うとの課題があった。
【０００５】
本発明は、対象物の所望の位置に対して容易に超音波プローブを固定可能な超音波プローブユニット、超音波プローブ、及び、超音波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】
【０００６】
本発明の一適用例に係る超音波プローブユニットは、超音波プローブと、前記超音波プローブを対象物に固定する固定部と、を備え、前記超音波プローブは、超音波の送信及び受信の少なくとも一方を行う超音波デバイスと、第一固定手段と、前記超音波デバイスと前記第一固定手段との相対的な位置関係を調整する調整手段と、を有し、前記固定部は、前記対象物に固定される固定面と、前記第一固定手段との相対位置が固定されることで前記超音波プローブを前記対象物に固定させる第二固定手段と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本適用例では、超音波プローブユニットは、固定部と、超音波プローブとを備えている。固定部は、固定面が対象物に固定されることで、対象物に対して固定される。超音波プローブは、超音波プローブに設けられた第一固定手段と、固定部に設けられた第二固定手段との相対位置が固定されることで、超音波プローブが対象物に対して固定される。ここで、この第一固定手段と第二固定手段との相対位置の固定方法は特に限定されず、例えば、第一固定手段及び第二固定手段のいずれか一方を磁石とし、他方を磁石又は磁性体とする構成が挙げられる。その他、第一固定手段を雄型係合部、第二固定手段を雌型係合部として、これらを係合させる構成としてもよく、第一固定手段を第二固定手段に対して接着（粘着）固定するものでもよい。
そして、本適用例では、超音波プローブは、超音波デバイスと第一固定手段との相対的な位置関係を調整する調整手段を備えている。上記のように、超音波プローブを対象物に固定する際には、第一固定手段と第二固定手段との相対位置が固定される。したがって、調整手段により、超音波デバイスと第一固定手段との相対的な位置関係が調整されると、対象物に対する超音波デバイスの位置が変化する。
このため、対象物に固定部を固定し、この固定部に対して超音波プローブを固定した際に、超音波の送信方向（又は超音波の受信方向）が、対象物における超音波の送信対象（又は受信する超音波の送信（反射）位置）とずれている場合でも、調整手段により、容易に対象物に対する超音波デバイスの位置を調整することができる。すなわち、本適用例では、対象物の所望の位置に対して超音波プローブを容易に固定することができる。
【０００８】
本適用例に係る超音波プローブユニットにおいて、前記調整手段は、前記第一固定手段を前記超音波デバイスに対して相対移動させる移動機構を有することが好ましい。
本適用例では、移動機構により、第一固定手段を超音波デバイスに対して相対的に移動させる。これにより、上記適用例と同様、超音波の送信方向（又は超音波の受信方向）が、対象物における超音波の送信対象（又は受信する超音波の送信（反射）位置）とずれている場合でも、移動機構により、第一固定手段を超音波デバイスに対して相対移動させることで、容易に対象物に対する超音波デバイスの位置を適切な位置に調整することができる。
【０００９】
本適用例の超音波プローブユニットにおいて、前記超音波デバイスは、前記超音波が送信される面及び前記超音波が受信される面の少なくとも一方であるデバイス面を有し、前記移動機構は、前記第一固定手段を前記超音波デバイスに対して前記デバイス面に平行な面内で相対移動させることが好ましい。
本適用例では、移動機構は、超音波デバイスと第一固定手段とを、デバイス面に平行な面内で相対移動させる。このため、移動機構により超音波デバイスと第一固定手段との位置関係を調整した場合でも、超音波デバイスと対象物との距離が変更されない。すなわち、超音波デバイスと、対象物における超音波の送信対象（又は受信する超音波の送信（反射）位置）との距離（深度）が変更されることがなく、精度の高い超音波の送信処理や受信処理を実施できる。
【００１０】
本適用例の超音波プローブユニットにおいて、前記超音波デバイスは、前記デバイス面に平行な第一方向に沿って複数の超音波トランスデューサーが配列された１次元アレイ構造を有し、前記移動機構は、前記第一固定手段を前記超音波デバイスに対して前記第一方向に交差する第二方向に沿って相対移動させることが好ましい。
本適用例では、超音波デバイスは、第一方向に沿って超音波トランスデューサーが配列されている。このような構成では、例えば超音波を送信する際に、第一方向に沿って配列する超音波トランスデューサーの各々の超音波送信タイミングを制御することで、超音波トランスデューサーが配列する第一方向に沿った直線を含み、デバイス面に直交する面（走査面）で、超音波の送信方向を制御することが可能となる。一方、第一方向に交差する第二方向に対しては、超音波トランスデューサーの各々の超音波送信タイミングを制御しても、超音波の送信方向を変更することができない。つまり、１次元アレイ構造の超音波デバイスでは、超音波の送信方向と、対象物における超音波の送信対象とが、第二方向に沿ってずれている場合、各超音波トランスデューサーの送信制御のみでは、ずれを修正することが困難となる。これに対して、本適用例では、移動機構により、第一固定手段と超音波デバイスとを第二方向に沿って相対移動させ、第二方向に沿って走査面を移動させることができる。このため、上記のように、第二方向に沿って、超音波の送信方向と、対象物における超音波の送信対象とがずれた場合でも、移動機構によりそのずれを容易に修正することができる。
【００１１】
本適用例の超音波プローブユニットにおいて、前記超音波デバイスは、前記超音波が送信される面及び前記超音波が受信される面の少なくとも一方であるデバイス面を有し、前記超音波プローブは、前記固定部に当接し、前記デバイス面に平行な当接面を有し、前記固定部は、前記当接面に沿った平面を有することが好ましい。
本適用例では、超音波プローブがデバイス面と平行な当接面を有する。これにより、超音波プローブと固定部との相対位置をスムーズに変更することができる。
つまり、当接面が設けられる超音波プローブの筐体に対して超音波デバイスが固定され、筐体に対して第一固定手段が相対的に移動可能となっている場合、第一固定手段を固定部の第二固定手段に対して相対位置を固定し、第一固定手段と超音波デバイスとを相対移動させると、超音波デバイスと筐体とが固定部に対して移動する。この際、本適用例では、固定部が当接面に沿った平面を有しているので、当接面が当該平面に案内されることで、筐体をスムーズに移動させることが可能となる。
【００１２】
本適用例の超音波プローブユニットにおいて、前記移動機構は、前記第一固定手段を移動させることが好ましい。
移動機構としては、超音波デバイスを第一固定手段に対して移動させる構成としてもよいが、超音波デバイスに応力が加わることで、超音波の送信特性や受信特性が変動するおそれがある。これに対して、第一固定手段を移動させる構成とすることで、上記のような不都合を抑制できる。
【００１３】
本適用例の超音波プローブユニットにおいて、前記超音波デバイスは、前記超音波が送信される面及び前記超音波が受信される面の少なくとも一方であるデバイス面を有し、前記調整手段は、前記デバイス面の法線に交差する回動軸を中心に前記超音波デバイス及び前記第一固定手段の少なくとも一方を回動させる回動機構を有することが好ましい。
本適用例では、回動機構により、超音波デバイス及び第一固定手段の少なくともいずれかを回動させる。この場合、例えば超音波デバイスによる超音波の送信方向や、感度よく受信できる超音波の受信方向を、回動軸を中心に回動させることができる。よって、超音波の送信方向（又は超音波の受信方向）が、対象物における超音波の送信対象（又は受信する超音波の送信（反射）位置）とずれている場合でも、回動機構により、容易に対象物に対する超音波デバイスの位置を調整することができる。
【００１４】
本適用例の超音波プローブユニットにおいて、前記超音波デバイスは、前記デバイス面に平行な第一方向に沿って複数の超音波トランスデューサーが配列された１次元アレイ構造を有し、前記回動軸は、前記第一方向に平行であることが好ましい。
本適用例では、超音波デバイスは、第一方向に沿って超音波トランスデューサーが配列されている。このような構成では、上記適用例と同様、例えば超音波を送信する際に、超音波トランスデューサーが配列する第一方向に沿った直線を含み、デバイス面に直交する走査面で、超音波の送信方向を制御することが可能となるが、第一方向に交差する第二方向に超音波の送信方向を変更することができない。これに対して、本適用例のように、第一方向に平行な回動軸を中心に、超音波トランスデューサー及び第一固定手段の少なくとも一方を回転させることで、走査面を回動（傾斜）させることができる。よって、超音波の送信方向と、対象物における超音波の送信対象とが、第二方向に沿ってずれている場合でも、回動機構によりそのずれを容易に修正することができる。
【００１５】
本適用例の超音波プローブユニットにおいて、前記回動機構は、前記超音波デバイスを回動させることが好ましい。
本適用例では、超音波デバイスを回動させることで、走査面を回動（傾斜）させる。この場合、例えば第一固定手段の超音波デバイスに対するデバイス面に沿った移動と、超音波デバイスの回動とを組み合わせることで、より精度よく超音波デバイスによる超音波の送受信方向を調整することができる。
【００１６】
本適用例の超音波プローブユニットにおいて、前記回動機構は、前記第一固定手段を回動させる構成としてもよい。
この場合では、超音波デバイスに対して回動機構から応力が加わらず、超音波デバイスにおける超音波の送信特性や受信特性の低下を抑制できる。
【００１７】
上記本適用例の超音波プローブユニットにおいて、前記超音波プローブは、前記固定部に当接する当接面を有し、前記当接面は、前記回動軸に直交する面で断面した際に、前記デバイス面から前記固定部に向かう方向に凸状に湾曲していることが好ましい。
本適用例では、超音波プローブが凸状に湾曲する当接面を有する。このため、当接面が設けられる超音波プローブの筐体に対して超音波デバイスが固定され、筐体に対して第一固定手段が相対的に回動可能となっている場合、第一固定手段を固定部の第二固定手段に対して相対位置を固定し、第一固定手段を超音波デバイスに対して回動させると、超音波デバイスと筐体とが回動軸を中心に回動する。この際、本適用例では、当接面が凸状に湾曲しているので、筐体の回動時に筐体の一部が固定部に当接して回動を阻害することがなく、スムーズな位置調整を行うことができる。
【００１８】
本適用例の超音波プローブユニットにおいて、前記固定部は、前記当接面に沿って湾曲する湾曲面を有することが好ましい。
上記のように、筐体の当接面が湾曲している場合、固定部も当接面に沿って湾曲する湾曲面を備えていることで、当接面が当該湾曲面に案内されて、筐体をスムーズに移動させることが可能となる。
【００１９】
本適用例の前記超音波プローブは、前記固定部に当接する当接面から前記対象物側に突出する音響レンズを有することが好ましい。
本適用例では、超音波プローブは、音響レンズを備えている。このため、超音波デバイスから送信された超音波を測定物内の所定位置で収束させることができ、また、当該所定位置で反射された超音波を超音波デバイス全体に均一に広げることができる。このため、超音波の送受信処理の効率を上げることができる。
【００２０】
本適用例の超音波プローブユニットにおいて、前記固定部は、前記音響レンズが収容される枠体を有することが好ましい。
本適用例では、固定部は、音響レンズを収納可能な枠体を有する。このような構成では、音響レンズが枠体内に収容されることで、超音波デバイスと第一固定手段との相対位置の調整において、音響レンズが邪魔にならず、スムーズな調整作業を行える。また、枠体内にジェル等の音響整合材料を充填することができるので、対象物と超音波プローブとの間の超音波の出力低下を抑制できる。
【００２１】
本適用例の超音波プローブユニットにおいて、前記第一固定手段及び前記第二固定手段は磁石であることが好ましい。
本適用例では、簡素な構成で、固定部に対して超音波プローブを固定することができる。また、第一固定手段と第二固定手段との間に磁力を作用させて超音波プローブを固定部に固定する構成であるため、例えば、爪部を係合部に係合させる構成に比べて、超音波プローブの位置調整を行いやすい。
【００２２】
本発明の一適用例に係る超音波プローブは、対象物に固定された固定部に固定される超音波プローブであって、超音波の送信及び受信の少なくとも一方を行う超音波デバイスと、前記固定部に設けられた第二固定手段との相対位置が固定されることで当該超音波プローブを前記固定部に固定させる第一固定手段と、前記超音波デバイスと前記第一固定手段との相対的な位置関係を調整する調整手段と、を備えることを特徴とする。
本適用例では、上記適用例と同様、調整手段により、超音波デバイスと第一固定手段との相対的な位置関係を調整することで、対象物に対する超音波デバイスの位置が変化させることができる。よって、超音波の送信方向（又は超音波の受信方向）が、対象物における超音波の送信対象（又は受信する超音波の送信（反射）位置）とずれている場合でも、調整手段により、容易に対象物に対する超音波デバイスの位置を調整することができ、対象物の所望の位置に対して超音波プローブを容易に固定することができる。
【００２３】
本発明の一適用例に係る超音波装置は、超音波プローブと、前記超音波プローブを対象物に固定する固定部と、前記超音波プローブを制御する制御部と、を備え、前記超音波プローブは、超音波の送信及び受信の少なくとも一方を行う超音波デバイスと、第一固定手段と、前記超音波デバイスと前記第一固定手段との相対的な位置関係を調整する調整手段と、を有し、前記固定部は、前記対象物に固定される固定面と、前記第一固定手段との相対位置が固定されることで前記超音波プローブを前記対象物に固定させる第二固定手段と、を有することを特徴とする。
本適用例では、上記適用例と同様、調整手段により、超音波デバイスと第一固定手段との相対的な位置関係を調整することで、対象物の所望の位置に対して超音波プローブを容易に固定することができる。よって、超音波装置において、例えば対象物における所定深度における測定対象を測定する場合に、測定対象に対する測定結果を高精度に取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る第一実施形態の超音波装置の概略構成を示す図。
【図２】第一実施形態において、超音波プローブを生体の体表面に固定した際の超音波プローブ及び固定部の概略断面図。
【図３】第一実施形態における固定部の概略構成を示す平面図。
【図４】第一実施形態の超音波デバイスの素子基板を、封止板側から見た平面図。
【図５】図４におけるＢ-Ｂ線で切断した超音波デバイスの断面図。
【図６】第一実施形態の超音波プローブのＸＹ面に沿った断面を示す概略断面図。
【図７】第一実施形態において、超音波プローブのスキャン面が変更された様子を模式的に示す図。
【図８】第二実施形態の超音波プローブを生体の体表面に固定した際の超音波プローブ及び固定部の概略断面図。
【図９】第二実施形態の超音波プローブにおけるＸＹ面に沿った断面を示す概略断面図。
【図１０】第二実施形態において、超音波プローブにおけるスキャン面の角度が変更された様子を模式的に示す図。
【図１１】第二実施形態の変形例の超音波プローブを生体の体表面に固定した際の超音波プローブ及び固定部の概略断面図。
【図１２】第三実施形態の超音波プローブを体表面に固定した際の超音波プローブ及び固定部の概略断面図。
【図１３】第三実施形態の超音波プローブにおけるＸＹ面に沿った断面を示す概略断面図。
【図１４】変形例における超音波プローブを体表面に固定した際の超音波プローブ及び固定部の概略断面図。
【図１５】図１４に示す変形例における、プローブ側磁石の揺動機構（調整手段）の概略を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［第一実施形態］
以下、第一実施形態の超音波装置について、図面に基づいて説明する。
図１は、第一実施形態の超音波装置１の概略構成を示す図である。
図２は、第一実施形態において、超音波プローブ２を生体の体表面に固定した際の超音波プローブ２及び固定部３の概略断面図である。
本実施形態の超音波装置１は、図１に示すように、超音波プローブ２と、超音波プローブ２に例えばケーブル６を介して電気的に接続された制御装置５（制御部）と、を備えている。
この超音波装置１は、超音波プローブ２を、対象物である生体Ａの体表面に固定部３を介して固定し、超音波プローブ２から生体Ａ内に、超音波を送信（送信処理）し、生体Ａ内の器官（例えば血管や肝臓等の臓器）により反射された超音波を受信（受信処理）することで、生体Ａ内の器官の形状や状態（血流等）を測定する装置である。すなわち、固定部３（図２参照）は、超音波プローブ２を生体Ａに対して固定するとともに、超音波プローブ２と生体Ａとの間で超音波を伝搬させる機能を有する。また、本実施形態において、超音波プローブ２と固定部３とにより、超音波プローブユニット１０が構成される。
【００２６】
このような超音波装置１では、生体Ａの所定の測定対象器官に対する測定を実施するために、まず、生体Ａの体表面に固定部３を固定し、この固定部３に対して超音波プローブ２を固定する。これにより、超音波プローブ２を体表面に対して容易に固定することができる。
ところで、本実施形態の超音波プローブ２は、詳細な構成は後述するが、超音波を出力する超音波デバイス２２を有し、この超音波デバイス２２は、Ｘ方向（第一方向であり、スライス方向）に複数の超音波トランスデューサー群４５Ａ（図４参照）が配置された１次元アレイ構造を有する。このような超音波プローブ２では、超音波トランスデューサー群４５ＡのＹ方向（第二方向であり、スキャン方向）における中心を通り、かつ、Ｙ方向に直交する面（スキャン面）に沿って、超音波デバイス２２から出力された超音波が伝播する。したがって、当該スキャン面に測定対象が存在する場合に、高精度な超音波測定を実施できるものの、例えば、当該スキャン面に対してＸ方向（スライス方向）に離れた位置に測定対象が存在する場合に、高精度な超音波測定を実施できない場合がある。これに対して、本実施形態の超音波プローブ２では、固定部３に対して、超音波デバイス２２の位置をＸ方向に沿って調整可能に構成されている。これにより、スキャン面に沿って測定対象が配置されるように、超音波デバイス２２の位置を調整でき、高精度な超音波測定を実施可能である。
以下、本実施形態の超音波プローブユニット１０について詳細に説明する。
【００２７】
［固定部３の構成］
図３は、第一実施形態における固定部３の概略構成を示す平面図である。
固定部３は、図２及び図３に示すように、第二固定手段である固定部側磁石３１と、この固定部側磁石３１を生体Ａの体表面に固定する固定テープ３２と、を備えている。また、固定部３は、ＸＹ平面に直交する方向をＺ方向（−Ｚ側が生体Ａ側とする）として、＋Ｚ側の面であるプローブ対向面３３と、−Ｚ側の面であり生体Ａの体表面に固定される固定面３４と、を備える。本実施形態では、このプローブ対向面３３は、略平坦に形成されており、固定面３４を生体に固定したうえで、プローブ対向面３３に対して超音波プローブ２を当接させて固定することにより、体表面に対して超音波プローブ２が固定される。
そして、この固定部３は、Ｚ方向から見た平面視において枠状であり、超音波プローブ２の後述する音響レンズ４４が枠内部に収容可能である。具体的には、前記平面視において、固定部３は矩形枠状となり、固定部３の中央部分に形成された開口部（矩形枠内）には、ジェル等の音響整合材料３５が配置される。この音響整合材料３５は、体表面と同等の音響インピーダンスを有し、超音波プローブ２が固定部３に固定された際に、音響レンズ４４と体表面との間に隙間が生じることを抑制できる。
【００２８】
固定部側磁石３１は、Ｚ方向に沿って見た平面視において、矩形状の外形を有し、中央部に開口を有す枠体である。この固定部側磁石３１は、例えば一つのバルク体として構成されていることが好ましく、これにより、固定部側磁石３１の変形を抑制できる。なお、固定部側磁石３１は、可撓性を有するシート状の磁石を用いてもよい。この場合、固定部側磁石３１を体表面に沿って密着させることができ、固定部３の体表面からの脱落や位置ずれを抑制できる。
【００２９】
固定テープ３２は、粘着性を有する粘着面を有し、当該粘着面側で固定部側磁石３１を覆った状態で体表面に貼着される。これにより、固定部側磁石３１が、体表面に固定される。すなわち、固定テープ３２の体表面に粘着される一部の粘着面と、固定部側磁石３１の体表面に当接される面とが固定面３４となる。
なお、本実施形態では、固定テープ３２によって固定部側磁石３１を体表面に固定する構成を例示したが、固定部側磁石３１の−Ｚ側の面に粘着面を形成し、固定部側磁石３１を体表面に固定してもよい。また、固定用の治具を用いて体表面に固定部側磁石３１を固定してもよい。
【００３０】
[超音波プローブ２の構成]
超音波プローブ２は、筐体２１と、筐体２１内部に固定され、一部が外部に露出する超音波デバイス２２と、筐体２１内部に、当該筐体２１に対してＸ方向に沿って移動可能に配置され、第一固定手段となるプローブ側磁石２３と、プローブ側磁石２３を筐体２１に対して移動させる移動機構２４と、超音波デバイス２２を制御するためのドライバ回路等が設けられた配線基板２５と、を備えている。この超音波プローブ２では、磁力によって互いに引き付け合う固定部側磁石３１及びプローブ側磁石２３の相対位置が一意に定まることにより、超音波プローブ２が固定部３に対して固定される。本実施形態では、超音波プローブ２では、筐体２１（すなわち超音波デバイス２２）に対してＸ方向に沿ってプローブ側磁石２３が移動可能である。ここで、プローブ側磁石２３が筐体２１に対して移動されても、プローブ側磁石２３と固定部側磁石３１との相対位置が変化しないため、固定部３に対する超音波デバイス２２の位置が変更され、ひいては体表面に対する超音波デバイス２２の位置を変更することができる。
【００３１】
（超音波デバイス２２の構成）
図４は、超音波デバイス２２における素子基板４１を、封止板４２側から見た平面図である。図５は、図４におけるＢ-Ｂ線で切断した超音波デバイス２２の断面図である。
超音波デバイス２２は、図５に示すように、素子基板４１と、封止板４２と、音響整合層４３と、音響レンズ４４と、により構成されている。
【００３２】
（素子基板４１の構成）
素子基板４１は、図５に示すように、基板本体部４１１と、基板本体部４１１の封止板４２側に設けられる振動膜４１２と、振動膜４１２に積層された圧電素子４１３と、を備えている。ここで、以降の説明にあたり、素子基板４１の封止板４２に対向する面を背面４１Ａ、背面４１Ａとは反対側の面を作動面４１Ｂ（デバイス面に相当）と称する。なお、作動面４１Ｂの法線方向は、Ｚ方向に略一致するものとする。また、素子基板４１を基板厚み方向から見た平面視において、素子基板４１の中央領域はアレイ領域Ａｒ１となり、このアレイ領域Ａｒ１には、複数の超音波トランスデューサー４５がマトリックス状に配置されている。
【００３３】
基板本体部４１１は、例えばＳｉ等の半導体基板である。基板本体部４１１におけるアレイ領域Ａｒ１内には、各々の超音波トランスデューサー４５に対応した開口部４１１Ａが設けられている。また、各開口部４１１Ａは、基板本体部４１１の背面４１Ａ側に設けられた振動膜４１２により閉塞されている。
振動膜４１２は、例えばＳｉＯ２や、ＳｉＯ２及びＺｒＯ２の積層体等より構成され、基板本体部４１１の背面４１Ａ側全体を覆って設けられている。この振動膜４１２の厚み寸法は、基板本体部４１１に対して十分小さい厚み寸法となる。基板本体部４１１をＳｉにより構成し、振動膜４１２をＳｉＯ２により構成する場合、例えば基板本体部４１１の背面４１Ａ側を酸化処理することで、所望の厚み寸法の振動膜４１２を容易に形成することが可能となる。また、この場合、ＳｉＯ２の振動膜４１２をエッチングストッパとして基板本体部４１１をエッチング処理することで、容易に前記開口部４１１Ａを形成することが可能となる。
【００３４】
また、図５に示すように、各開口部４１１Ａを閉塞する振動膜４１２上には、それぞれ下部電極４１４、圧電膜４１５、及び上部電極４１６の積層体である圧電素子４１３が設けられている。ここで、開口部４１１Ａを閉塞する振動膜４１２及び圧電素子４１３により、１つの超音波トランスデューサー４５が構成される。
このような超音波トランスデューサー４５では、下部電極４１４及び上部電極４１６の間に所定周波数の矩形波電圧が印加されることで、開口部４１１Ａの開口領域内の振動膜４１２を振動させて超音波が送出することができる。また、対象物から反射された超音波により振動膜４１２が振動されると、圧電膜４１５の上下で電位差が発生する。したがって、下部電極４１４及び上部電極４１６間に発生する前記電位差を検出することで、受信した超音波を検出することが可能となる。
【００３５】
また、本実施形態では、図４に示すように、上記のような超音波トランスデューサー４５が、素子基板４１の所定のアレイ領域Ａｒ１内に、Ｘ方向（スライス方向）、及びＸ方向に交差（本実施形態では直交）するＹ方向（スキャン方向）に沿って複数配置されることで、超音波トランスデューサーアレイ４６を構成する。
ここで、下部電極４１４は、Ｘ方向に沿う直線状に形成されている。すなわち、下部電極４１４は、Ｘ方向に沿って並ぶ複数の超音波トランスデューサー４５に跨って設けられており、圧電膜４１５と振動膜４１２との間に位置する下部電極本体４１４Ａと、隣り合う下部電極本体４１４Ａを連結する下部電極線４１４Ｂと、アレイ領域Ａｒ１外の端子領域Ａｒ２に引き出される下部端子電極線４１４Ｃとにより構成されている。よって、Ｘ方向に並ぶ超音波トランスデューサー４５では、下部電極４１４は同電位となる。
また、下部端子電極線４１４Ｃは、アレイ領域Ａｒ１外の端子領域Ａｒ２まで延出し、端子領域Ａｒ２において第一電極パッド４１４Ｐを構成する。この第一電極パッド４１４Ｐは、配線基板２５に設けられた端子部に接続されている。
【００３６】
一方、上部電極４１６は、図４に示すように、Ｙ方向に沿って並ぶ複数の超音波トランスデューサー４５に跨って設けられた素子電極部４１６Ａと、互いに平行する素子電極部４１６Ａの端部同士を連結する共通電極部４１６Ｂとを有する。素子電極部４１６Ａは、圧電膜４１５上に積層された上部電極本体４１６Ｃと、隣り合う上部電極本体４１６Ｃを連結する上部電極線４１６Ｄと、Ｙ方向の両端部に配置された超音波トランスデューサー４５からＹ方向に沿って外側に延出する上部端子電極４１６Ｅとを有する。
共通電極部４１６Ｂは、アレイ領域Ａｒ１の＋Ｙ側端部及び−Ｙ側端部にそれぞれ設けられている。＋Ｙ側の共通電極部４１６Ｂは、Ｙ方向に沿って複数設けられた超音波トランスデューサー４５のうちの＋Ｙ側端部に設けられた超音波トランスデューサー４５から＋Ｙ側に延出した上部端子電極４１６Ｅ同士を接続する。−Ｙ側端部の共通電極部４１６Ｂは、−Ｙ側に延出した上部端子電極４１６Ｅ同士を接続する。よって、アレイ領域Ａｒ１内の各超音波トランスデューサー４５では、上部電極４１６は同電位となる。また、これら一対の共通電極部４１６Ｂは、Ｘ方向に沿って設けられ、その端部がアレイ領域Ａｒ１から端子領域Ａｒ２まで引き出されている。そして、共通電極部４１６Ｂは、端子領域Ａｒ２において、配線基板２５の端子部に接続される第二電極パッド４１６Ｐを構成する。
【００３７】
上記のような超音波トランスデューサーアレイ４６では、下部電極４１４で連結されたＸ方向に並ぶ超音波トランスデューサー４５により、１つの超音波トランスデューサー群４５Ａが構成され、当該超音波トランスデューサー群４５ＡがＹ方向に沿って複数並ぶ１次元アレイ構造を構成する。
【００３８】
（封止板４２の構成）
封止板４２は、厚み方向から見た際の平面形状が例えば素子基板４１と同形状に形成され、Ｓｉ等の半導体基板や、絶縁体基板により構成される。なお、封止板４２の材質や厚みは、超音波トランスデューサー４５の周波数特性に影響を及ぼすため、超音波トランスデューサー４５にて送受信する超音波の中心周波数に基づいて設定することが好ましい。
【００３９】
そして、この封止板４２は、素子基板４１のアレイ領域Ａｒ１に対向するアレイ対向領域には、素子基板４１の開口部４１１Ａに対応した複数の凹溝４２１が形成されている。これにより、振動膜４１２のうち、超音波トランスデューサー４５により振動される領域（開口部４１１Ａ内）では、素子基板４１との間に所定寸法のギャップ４２１Ａが設けられることになり、振動膜４１２の振動が阻害されない。また、１つの超音波トランスデューサー４５からの背面波が他の隣接する超音波トランスデューサー４５に入射される不都合（クロストーク）を抑制することができる。
【００４０】
また、振動膜４１２が振動すると、開口部４１１Ａ側（作動面４１Ｂ側）の他、封止板４２側（背面４１Ａ側）にも背面波として超音波が放出される。この背面波は、封止板４２により反射され、再びギャップ４２１Ａを介して振動膜４１２側に放出される。この際、反射背面波と、振動膜４１２から作動面４１Ｂ側に放出される超音波との位相がずれると、超音波が減衰する。したがって、本実施形態では、ギャップ４２１Ａにおける音響的な距離が、超音波の波長λの４分の１（λ／４）の奇数倍となるように、各凹溝４２１の溝深さが設定されている。言い換えれば、超音波トランスデューサー４５から発せられる超音波の波長λを考慮して、素子基板４１や封止板４２の各部の厚み寸法が設定される。
【００４１】
また、封止板４２は、素子基板４１の端子領域Ａｒ２に対向する位置に、端子領域Ａｒ２に設けられた各電極パッド４１４Ｐ，４１６Ｐに対応して、開口部（図示略）が設けられる構成などとしてもよい。この場合、当該開口部に封止板４２を厚み方向に貫通する貫通電極（ＴＳＶ；Through-Sillicon Via）を設けることで、当該貫通電極を介して、各電極パッド４１４Ｐ，４１６Ｐが配線基板２５における端子部に接続される。また、開口部にＦＰＣ（Flexible printed circuits）やケーブル線、ワイヤ等を挿入して、各電極パッド４１４Ｐ，４１６Ｐと配線基板２５とを接続する構成などとしてもよい。
【００４２】
（音響整合層４３及び音響レンズ４４の構成）
音響整合層４３は、図５に示すように、素子基板４１の作動面４１Ｂ側に設けられている。具体的には、音響整合層４３は、素子基板４１の開口部４１１Ａ内に充填され、かつ、基板本体部４１１の作動面４１Ｂ側から所定の厚み寸法で形成される。
【００４３】
音響レンズ４４は、音響整合層４３上に設けられ、図１、図２に示すように、筐体２１のセンサー窓２１１Ｅにから外部に露出する。この音響レンズ４４は、図５に示すように、Ｘ方向（スライス方向）に沿った断面視において、面形状が円弧状となるシリンドリカル形状となる。
なお、これらの音響整合層４３や音響レンズ４４は、超音波トランスデューサー４５から送信された超音波を測定対象である生体Ａに効率よく伝搬させ、また、生体Ａ内で反射した超音波を効率よく超音波トランスデューサー４５に伝搬させる。このため、音響整合層４３及び音響レンズ４４は、素子基板４１の超音波トランスデューサー４５の音響インピーダンスと、生体の音響インピーダンスとの中間の音響インピーダンスに設定されている。このような音響インピーダンスの素材としては、例えばシリコーン等を挙げることができる。
【００４４】
（配線基板２５の構成）
配線基板２５は、超音波デバイス２２が固定される基板であり、各電極パッド４１４Ｐ，４１６Ｐと電気的に接続される端子部を有する。また、配線基板２５は、超音波デバイス２２を駆動させるためのドライバ回路等が設けられている。具体的には、配線基板２５は、超音波トランスデューサーアレイ４６から超音波を送信するための送信回路、超音波トランスデューサーアレイ４６にて超音波を受信した際の受信信号を処理する受信回路等が設けられている。そして、この配線基板２５には、ケーブル６等によって制御装置５に接続されており、制御装置５からの指令に基づいて、超音波デバイス２２を駆動させる。超音波デバイス２２と配線基板２５とで超音波センサーを構成する。
【００４５】
（筐体２１の構成）
図６は、超音波プローブ２におけるＸＹ面に沿った断面を示す概略断面図である。
筐体２１は、図１に示すような平面視略矩形状の箱状に形成され、図２又は図６に示すように、−Ｚ側の底面部２１１と、＋Ｚ側の天面部２１２と、−Ｙ側の第一側面部２１３と、＋Ｙ側の第二側面部２１４と、−Ｘ側の第三側面部２１５と、＋Ｘ側の第四側面部２１６と、を有する。これら各部２１１〜２１６によって形成された内部空間に、超音波デバイス２２と、プローブ側磁石２３と、移動機構２４とが収容されている。
【００４６】
底面部２１１は、図２に示すように、筐体２１の−Ｚ側に位置し、超音波デバイス２２の一部（音響レンズ４４）を露出させるセンサー窓２１１Ａと、−Ｚ側の面である当接面２１１Ｂと、＋Ｚ側の面である内底面２１１Ｃと、を有し、超音波デバイス２２が固定されている。当接面２１１Ｂは、固定部３のプローブ対向面３３に当接する面であり、略平坦に形成される。内底面２１１Ｃは、後述するプローブ側磁石２３の下面２３１に当接する面であり、略平坦に形成される。なお、超音波デバイス２２は、センサー窓２１１Ａと重なる位置に固定されている。
天面部２１２は、筐体２１の＋Ｚ側に位置し、略平坦に形成された天面２１２Ａを有する。この天面２１２Ａは、後述するプローブ側磁石２３の上面２３２に当接する。
これら底面部２１１及び天面部２１２間のＺ方向における距離（すなわち、内底面２１１Ｃと天面２１２Ａとの距離）は、プローブ側磁石２３のＺ方向における厚み寸法と比べて略同じか、わずかに大きい。これにより、プローブ側磁石２３が、内底面２１１Ｃ及び天面２１２Ａに沿って滑らかに移動可能である。
【００４７】
第一側面部２１３は、底面部２１１（天面部２１２）の−Ｙ側に位置し、ＸＺ面に沿う壁部である。この第一側面部２１３は、第一内面２１３Ａと、第一溝部２１３Ｂと、を有している。第一内面２１３Ａは、後述するプローブ側磁石２３の第一外側面２３３Ａに当接する面であり、略平坦に形成される。第一溝部２１３Ｂは、第一内面２１３Ａ側から−Ｙ方向に凹となるように、Ｘ方向に沿って設けられた溝部である。この第一溝部２１３Ｂは、後述するプローブ側磁石２３の第一突出部２３５が挿入される。
第二側面部２１４は、ＸＺ面に対して、第一側面部２１３と鏡像対称となるように構成された壁部である。すなわち、第二側面部２１４は、プローブ側磁石２３の第二外側面２３３Ｂに当接する第二内面２１４Ａと、プローブ側磁石２３の第二突出部２３６が挿入される第二溝部２１４Ｂと、を有している。
これら第一側面部２１３及び第二側面部２１４間のＹ方向における距離（すなわち、第一内面２１３Ａ及び第二内面２１４Ａ間の距離）は、プローブ側磁石２３のＹ方向における厚み寸法と比べて略同じか、わずかに大きい。これにより、プローブ側磁石２３が、第一内面２１３Ａ及び第二内面２１４Ａに沿って、滑らかに移動可能である。すなわち、底面部２１１、天面部２１２、第一側面部２１３、及び第二側面部２１４は、プローブ側磁石２３のガイドとして機能する。
【００４８】
第三側面部２１５は、底面部２１１（天面部２１２）の−Ｘ側に位置し、ＹＺ面に沿う壁部である。第四側面部２１６は、底面部２１１（天面部２１２）の＋Ｘ側に位置し、ＹＺ面に沿う壁部である。
第三側面部２１５及び第四側面部２１６間の距離は、プローブ側磁石２３のＸ方向の寸法よりも大きい。換言すると、プローブ側磁石２３の−Ｘ側の面（第三外側面）２３３Ｃ及び第三側面部２１５の内面の間と、プローブ側磁石２３の＋Ｘ側の面（第四外側面）２３３Ｄ及び第四側面部２１６の内面の間と、に空間が形成されている。これにより、プローブ側磁石２３をＸ方向に沿って進退可能とするスペースが、筐体２１の内部に形成される。
【００４９】
また、筐体２１の一部（例えば、図１に示す例では側面）には、超音波プローブ２と制御装置５とを通信可能に接続するケーブル６が挿通される挿通孔２１７が設けられている。ケーブル６と挿通孔２１７との隙間は、例えば樹脂材等が充填されることで、防水性が確保されている。なお、本実施形態では、ケーブル６を用いて、超音波プローブ２と制御装置５とが接続される構成例を示すが、これに限定されず、例えば超音波プローブ２と制御装置５とが無線通信により接続されていてもよく、超音波プローブ２内に制御装置５の各種構成が設けられていてもよい。
【００５０】
（プローブ側磁石２３の構成）
図２及び図６に示すプローブ側磁石２３は、Ｚ方向に沿って見た平面視において、矩形状の外形を有し、中央部に開口を有する枠体である。本実施形態では、プローブ側磁石２３は、Ｚ方向に沿って見た平面視において、固定部側磁石３１と略同様の外形を有する。このプローブ側磁石２３は、例えば一つのバルク体として構成され、応力による変形を抑制可能な剛性を有する。
このプローブ側磁石２３は、−Ｚ側の下面２３１（図２参照）と、＋Ｚ側の上面２３２と、外側面２３３と、内側面２３４と、第一突出部２３５と、第二突出部２３６と、を備える。
下面２３１は、筐体２１の底面部２１１に当接する面であり、上面２３２は、天面部２１２に当接する面である。
【００５１】
外側面２３３は、−Ｙ側の第一外側面２３３Ａと、＋Ｙ側の第二外側面２３３Ｂと、−Ｘ側の第三外側面２３３Ｃと、＋Ｘ側の第四外側面２３３Ｄと、を有する。
第一外側面２３３Ａは、筐体２１の第一内面２１３Ａに当接する。この第一外側面２３３Ａには、−Ｙ方向に突出し、第一溝部２１３Ｂに挿入される第一突出部２３５が設けられている。第二外側面２３３Ｂは、筐体２１の第二内面２１４Ａに当接する。この第二外側面２３３Ｂには、＋Ｙ方向に突出し、第二溝部２１４Ｂに挿入される第二突出部２３６が設けられている。第三外側面２３３Ｃは、筐体２１の第三側面部２１５に対向し、かつＸ方向に離間している。第四外側面２３３Ｄは、第四側面部２１６に対向し、かつＸ方向に離間している。
【００５２】
内側面２３４は、−Ｙ側に位置しＸＺ面に平行な第一内側面２３４Ａと、第一内側面２３４Ａに対向する第二内側面２３４Ｂと、−Ｘ側に位置し、第一内側面２３４Ａ及び第二内側面２３４Ｂに交差する第三内側面２３４Ｃと、第三内側面２３４Ｃに対向する第四内側面２３４Ｄと、を有する。これら各内側面２３４Ａ〜２３４Ｄに囲まれる位置に、超音波デバイス２２が配置されている。
【００５３】
ここで、第三内側面２３４Ｃ及び第四内側面２３４Ｄ間の距離寸法は、超音波デバイス２２のＸ方向の寸法よりも大きい。これにより、筐体２１内部でＸ方向に沿ってプローブ側磁石２３を進退可能とするスペースが、Ｘ方向における筐体２１及びプローブ側磁石２３の間と、超音波デバイス２２及びプローブ側磁石２３の間と、に形成される。また、Ｘ方向における超音波デバイス２２とプローブ側磁石２３との距離（超音波デバイス２２から第三内側面２３４Ｃまでの距離と、超音波デバイス２２から第四内側面２３４Ｄまでの距離との合計）は、Ｘ方向においてプローブ側磁石２３が移動可能となる距離以上となることが好ましい。これにより、上述のように、プローブ側磁石２３がＸ方向に沿って移動した場合でも、プローブ側磁石２３と超音波デバイス２２とが干渉しない。
【００５４】
このプローブ側磁石２３は、上述の固定部側磁石３１との間での相対的な位置が所定の位置関係となるように形成されている。すなわち、本実施形態において、プローブ側磁石２３の−Ｚ側の面（生体Ａ側）と、固定部側磁石３１の＋Ｚ側の面（超音波プローブ２側）とは、異なる磁極となり、互いに引き合うことで、Ｚ方向から見た平面視でプローブ側磁石２３と固定部側磁石３１とが略重なり合う位置で、超音波プローブ２が固定部３に固定される。
【００５５】
なお、プローブ側磁石２３及び固定部側磁石３１は、−Ｚ側の面と＋Ｚ側の面で異なる磁極を有してもよく、ＸＹ平面内で異なる磁極を有していてもよい。
前者では、例えば、プローブ側磁石２３の−Ｚ側の面がＳ極となり、固定部側磁石３１の＋Ｚ側の面がＮ極となる構成が例示できる。この場合、プローブ側磁石２３及び固定部側磁石３１のＺ方向から見た平面形状に応じた角度だけ、固定部３に対する超音波プローブ２の固定方向を変更できる。例えば、プローブ側磁石２３及び固定部側磁石３１の枠形状が正方形である場合、固定部３に対して、超音波プローブ２をＸＹ平面内で、９０°、１８０°、及び２７０°だけ回転させて固定することもできる。また、例えば、プローブ側磁石２３及び固定部側磁石３１の枠形状が長方形である場合、固定部３に対して、超音波プローブ２をＸＹ平面内で、１８０°回転させて固定することができる。
【００５６】
一方、後者では、例えば、プローブ側磁石２３の＋Ｘ側がＮ極と、−Ｘ側がＳ極となり、固定部側磁石３１の＋Ｘ側がＳ極と、−Ｘ側がＮ極となる構成が例示できる。この場合では、固定部３に対する超音波プローブ２の固定方向が、一意的に決定することができる。したがって、超音波プローブ２が固定部３に対してＸＹ平面内で僅かにずれたり回転したりした場合でも、磁力が釣り合う方向に作用して、プローブ側磁石２３と固定部側磁石３１とが平面視に重なり合う位置に位置修正することができる。
【００５７】
（移動機構２４の構成）
移動機構２４は、調整手段であり、プローブ側磁石２３を−Ｘ方向に付勢する付勢手段２４１と、プローブ側磁石２３を＋Ｘ方向に押圧する押圧手段２４２と、を備え、プローブ側磁石２３を筐体２１に対してＸ方向に沿って進退させる。
付勢手段２４１は、例えば、Ｘ方向に沿って伸縮するように配置されたコイルバネであり、＋Ｘ側の端部が筐体２１の第四側面部２１６に固定され、−Ｘ側の端部がプローブ側磁石２３の第四外側面２３３Ｄに当接している。図示例では、二つのコイルバネによって、プローブ側磁石２３を−Ｘ方向に付勢している。なお、付勢手段２４１は、コイルバネ以外にも、板バネや、ねじりコイルバネ、ゴム等の弾性部材等を用いることができる。
【００５８】
押圧手段２４２は、プローブ側磁石２３の−Ｘ側の第三外側面２３３Ｃに当接し、付勢手段２４１の付勢方向とは反対方向である＋Ｘ方向にプローブ側磁石２３を押圧する押圧部２４２Ａと、当該押圧部２４２ＡをＸ方向に沿って進退させる駆動部２４２Ｂと、を有する。駆動部２４２Ｂは、例えば、軸回りの回転力をスピンドル（押圧部２４２Ａ）の軸方向への進退駆動に変換するマイクロメーターヘッドと、マクロメーターヘッドに回転力を付与するステッピングモーターと、を備え、制御装置５による制御に基づいて当該マイクロメーターヘッドを制御して押圧部２４２Ａを進退させる。なお、駆動部２４２Ｂは、押圧部２４２ＡをＸ方向に沿って進退させる各種アクチュエーターを用いることもできる。また、押圧手段２４２としては、手動により押圧部２４２Ａを進退させる構成を採用してもよい。具体的には、押圧手段２４２として、筐体２１の第三側面部２１５の外側に固定されたマイクロメーターヘッドと、第三側面部２１５に設けられた貫通孔に挿通され、マイクロメーターヘッドの操作に応じてＸ方向に沿って進退されるスピンドルと、を備える構成を採用してもよい。
【００５９】
［制御装置５の構成］
制御装置５は、図１に示すように、例えば、操作部５１と、表示部５２と、を備える。また、制御装置５は、図示は省略するが、メモリー等により構成された記憶部、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成された演算部と、を備える。そして、制御装置５は、演算部により、記憶部に記憶された各種プログラムを読み込み実行することで、例えば超音波デバイス２２の駆動を制御するための指令を出力したり、超音波デバイス２２から入力された受信信号に基づいて、生体Ａの内部構造の画像を形成して表示部５２に表示させたり、血流等の生体情報を測定して表示部５２に表示させたりする。また、移動機構２４の駆動部２４２Ｂを駆動制御して、押圧部２４２Ａを進退させる。このような制御装置５としては、例えば、タブレット端末やスマートフォン、パーソナルコンピューター等の端末装置を用いることができ、超音波プローブ２を操作するための専用端末装置を用いてもよい。
【００６０】
［超音波プローブユニット１０の利用方法］
（固定部３を用いた超音波プローブ２の固定）
固定部３を用いて超音波プローブ２を生体Ａの体表面に固定するために、まず、固定部３を体表面に貼着する。そして、固定部３の中央に形成された開口部（枠内）に音響整合材料３５を充填する。
次に、底面部２１１を体表面側に向けた状態で超音波プローブ２を固定部３上に配置する。ここで、プローブ側磁石２３及び固定部側磁石３１の磁力により、上述のようにプローブ側磁石２３及び固定部側磁石３１が平行でかつ、Ｚ方向から見た平面視において重畳する位置関係となるように、超音波プローブ２が、固定部３に対して位置決めされ、固定される。このようにして超音波プローブ２が、固定部３によって体表面に対して固定される（図２参照）。また、固定部３の開口部（枠内）と超音波プローブ２と体表面とにより形成されるスペースには音響整合材料３５が充填されることになり、超音波プローブ２と生体Ａとの間での気泡の発生が抑制される。つまり、本実施形態の超音波プローブユニット１０では、生体Ａに対して超音波プローブ２を長時間固定した場合でも、音響整合材料３５が超音波プローブと生体Ａとの間が流れ出る不都合が抑制され、測定中に音響整合材料３５を充填し直す等の煩雑な作業を省略又は軽減できる。
【００６１】
（超音波プローブ２のスキャン面の位置調整）
図７は、超音波プローブ２におけるスキャン面Ｓｃが変更された様子を模式的に示す図である。
本実施形態の超音波装置１では、超音波プローブ２を固定部３に固定した後に、スキャン面（走査面）ＳｃをＸ方向に沿って調整することができる。すなわち、制御装置５の制御に基づいて移動機構２４を駆動させ、筐体２１（超音波デバイス２２）に対して、Ｘ方向におけるプローブ側磁石２３の位置を調整することができる。例えば、図７に示すように、プローブ側磁石２３を＋Ｘ方向に移動させた場合、上述のように筐体２１とプローブ側磁石２３の位置に関わらず、プローブ側磁石２３及び固定部側磁石３１が所定の位置関係となる。つまり、固定部側磁石３１に対するプローブ側磁石２３の位置は、磁力により互いに引き合うため変化しない。このため、固定部３に対して筐体２１と筐体２１に固定されている超音波デバイス２２が−Ｘ方向に移動する。したがって、プローブ側磁石２３の移動前のスキャン面Ｓｃ０に対して、スキャン面Ｓｃが−Ｘ方向に移動する。これにより、測定対象Ａ１がスキャン面Ｓｃ上に位置するように、スキャン面Ｓｃの位置を調整することができる。同様に、プローブ側磁石２３を−Ｘ方向に移動させることにより、スキャン面Ｓｃ置＋Ｘ方向に移動させることができる。
【００６２】
［第一実施形態の作用効果］
超音波プローブユニット１０は、固定部３と、超音波プローブ２とを備えている。固定部３は、プローブ対向面３３が対象物に固定されることで、対象物に対して固定される。超音波プローブ２は、超音波プローブ２に設けられたプローブ側磁石２３と、固定部３に設けられた固定部側磁石３１との相対位置が固定されることで、超音波プローブ２が対象物に対して固定される。そして、本実施形態では、超音波プローブ２は、超音波デバイス２２に対してＸ方向に沿ってプローブ側磁石２３を移動させることにより、超音波デバイス２２とプローブ側磁石２３との相対的な位置関係を調整する移動機構２４を備えている。上記のように、超音波プローブ２を対象物に固定する際には、プローブ側磁石２３と固定部側磁石３１との相対位置が固定される。したがって、移動機構２４により、超音波デバイス２２とプローブ側磁石２３との相対的な位置関係が調整されると、対象物に対する超音波デバイス２２の位置が変化する。
このため、対象物に固定部３を固定し、この固定部３に対して超音波プローブ２を固定した際に、超音波の送信方向（又は超音波の受信方向）が、対象物における超音波の送信対象（又は受信する超音波の送信（反射）位置）とずれている場合でも、移動機構２４により、対象物に対して適切な位置となるように、超音波デバイス２２の位置を調整することが容易である。すなわち、本実施形態では、対象物の所望の位置に対して超音波プローブ２を固定することが容易である。
【００６３】
移動機構２４は、超音波デバイス２２とプローブ側磁石２３とを、Ｘ方向（スライス方向）に沿って、作動面４１Ｂに平行な面内で移動させる。このため、移動機構２４により超音波デバイス２２とプローブ側磁石２３との位置関係を調整した場合でも、超音波デバイスと対象物との距離が変更されない。すなわち、超音波デバイス２２と、対象物における超音波の送信対象（又は受信する超音波の送信（反射）位置）との距離（深度）が変更されることがなく、精度の高い超音波の送信処理や受信処理を実施できる。
【００６４】
また、本実施形態では、超音波デバイス２２は、Ｙ方向（スキャン方向）に超音波トランスデューサー群４５Ａが配列された１次元アレイ構造を有し、超音波トランスデューサー群４５Ａの駆動タイミングに応じて、ＹＺ面に平行でかつ作動面４１Ｂに直交するスキャン面Ｓｃに沿って超音波の送信方向を制御可能である。このような超音波デバイス２２では、Ｘ方向には超音波の送信方向を変更することができない。つまり、１次元アレイ構造の超音波デバイス２２では、超音波の送信方向すなわちスキャン面Ｓｃと、対象物における超音波の送信対象とが、Ｘ方向に沿ってずれている場合、ずれを修正することが困難となる。これに対して、本実施形態では、移動機構２４により、プローブ側磁石２３と超音波デバイス２２とをＸ方向に沿って相対移動させ、Ｘ方向に沿ってスキャン面Ｓｃを移動させることができる。このため、上記のように、Ｘ方向に沿って、超音波の送信方向と、対象物における超音波の送信対象とがずれた場合でも、移動機構２４によりそのずれを容易に修正することができる。
【００６５】
超音波プローブ２が作動面４１Ｂと平行な当接面２１１Ｂを有する。また、固定部３が平坦なプローブ対向面３３を有する。これにより、Ｘ方向に沿って、超音波デバイス２２に対してプローブ側磁石２３を移動させて、固定部３に対しプローブ対向面３３に案内され固定部３に対して超音波プローブ２をスムーズに移動させることができる。
【００６６】
ここで、移動機構２４としては、超音波デバイス２２をプローブ側磁石２３に対して移動させる構成としてもよいが、例えば移動時に超音波デバイス２２に応力が加わることで、超音波の送信特性や受信特性が変動するおそれがある。これに対して、本実施形態では、移動機構２４が、超音波デバイス２２に対してプローブ側磁石２３を移動させることにより、上記のような不都合を抑制できる。
【００６７】
超音波デバイス２２は、音響レンズ４４を備えている。このため、超音波デバイス２２から送信された超音波を測定物内の所定位置で収束させることができ、また、当該所定位置で反射された超音波を超音波デバイス全体に均一に広げることができる。このため、超音波の送受信処理の効率を上げることができる。
【００６８】
固定部３は、枠体状の固定部側磁石３１を有し、音響レンズ４４を収容可能である。このように、音響レンズ４４が枠体状の固定部３に収容されることで、超音波デバイス２２とプローブ側磁石２３との相対位置の調整において、音響レンズ４４が邪魔にならず、スムーズな調整作業を行える。また、枠体内にジェル等の音響整合材料３５を充填することができるので、対象物と超音波プローブ２との間の超音波の出力低下を抑制できる。
【００６９】
また、超音波プローブユニット１０において、プローブ側磁石２３及び固定部側磁石３１の間に発生する磁力によって、固定部３に対して超音波プローブ２を固定している。このように、簡素な構成で、超音波プローブ２を固定することができる。また、例えば、爪部を係合部に係合させる構成に比べて、超音波プローブ２の位置調整を行いやすい。つまり、爪部を係合部に係合させる構成では、作業者による爪部の係合部への嵌め込み作業が発生するが、本実施形態では、磁力の引力により自然に固定部側磁石３１とプローブ側磁石２３との相対位置が決定されるので、上記のような嵌め込み作業が不要となる。
【００７０】
［第二実施形態］
次に、第二実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、超音波プローブ２は、筐体２１に対してプローブ側磁石２３をＸ方向に沿って移動させることにより、体表面に対するスキャン面をＸ方向に沿って移動可能に構成されていた。これに対して、第二実施形態では、筐体２１に対してプローブ側磁石２３を回動させることにより、体表面に対するスキャン面の角度を変更可能に構成されている点で、上記第一実施形態と相違する。
以下、本実施形態に係る超音波装置について説明する。なお、以降の説明にあたり、第一実施形態と同様の構成については、同符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
【００７１】
［超音波プローブ２Ａの構成］
図８は、第二実施形態に係る超音波プローブ２Ａを生体の体表面に固定した際の超音波プローブ２及び固定部３の概略断面図である。図９は、超音波プローブ２ＡにおけるＸＹ面に沿った断面を示す概略断面図である。
超音波プローブ２Ａは、筐体２１Ａと、筐体２１Ａ内部に固定された超音波デバイス２２と、筐体２１Ａ内部にて回動可能に配置されたプローブ側磁石２３と、プローブ側磁石２３を筐体２１Ａに対して回動させる回動機構２６と、超音波デバイス２２を制御するためのドライバ回路等が設けられた配線基板２５と、を備えている。
【００７２】
プローブ側磁石２３は、回動軸２３７Ａ，２３７Ｂ（図９参照）によって、Ｙ方向に平行な中心軸（軸心Ａｘ１）を中心として回動可能に筐体２１に支持されている。具体的には、図９に示すように、回動軸２３７Ａは、筐体２１の第一側面部２１３に軸支され、回動軸２３７Ｂは、回動軸２３７Ａと同軸であり、第二側面部２１４に軸支されている。なお、本実施形態では、回動軸２３７Ａ，２３７Ｂによりプローブ側磁石２３が支持される例を示すが、これに限定されない。例えば、回動中心（軸心Ａｘ１）に超音波デバイス２２が位置しない場合、プローブ側磁石２３をＹ方向に貫通する１本の回動軸により支持される構成としてもよい。
回動機構２６は、回動軸２３７Ａに接続され、当該回動軸２３７Ａを回動させることにより、筐体２１に対してプローブ側磁石２３を回動させる。この回動機構２６としては、制御装置５の制御に基づいて回動量を調整可能なステッピングモーターを用いることができる。なお、回動機構２６としてステッピングモーターを用いる以外にも、回動軸２３７Ａの−Ｙ側の端部に操作部を設け、当該操作部を手動により回動させることにより、プローブ側磁石２３を回動させる構成を採用してもよい。
【００７３】
本実施形態では、図８に示すように、筐体２１の内底面２１１Ｃと天面２１２Ａとの間の距離寸法は、プローブ側磁石２３のＺ方向の厚み寸法よりも大きい。これにより、プローブ側磁石２３の下面２３１と内底面２１１Ｃとの間、及び、プローブ側磁石２３の上面２３２と天面２１２Ａとの間に、回動軸２３７Ａ，２３７Ｂの軸心Ａｘ１を中心としたプローブ側磁石２３の回動を可能とする隙間が形成される。
【００７４】
また、筐体２１の底面部２１１のうち、超音波デバイス２２の音響レンズ４４が露出する部分を中心とした所定領領域は、超音波デバイス２２のデバイス面から固定部３に向かう方向、すなわち−Ｚ方向に向かって凸状に湾曲する当接面２１１Ｄを構成する。この当接面２１１Ｄは、図８に示すような、ＺＸ平面において、回動軸２３７Ａ，２３７Ｂの軸心Ａｘ１を中心軸とした円弧となるシリンドリカル形状に形成されている。ここで、当接面２１１Ｂの円弧中心は、軸心Ａｘ１に一致する。
【００７５】
［超音波プローブ２Ａのスキャン面の角度調整］
図１０は、超音波プローブ２Ａにおけるスキャン面の角度が変更された様子を模式的に示す図である。
本実施形態の超音波装置では、超音波プローブ２Ａを固定部３に固定した後に、スキャン面の角度をＸＺ面内において変更することができる。すなわち、制御装置５の制御に基づいて回動機構２６を駆動し、筐体２１（超音波デバイス２２）に対して、軸心Ａｘ１を中心にプローブ側磁石２３を回動させる。例えば、図１０に示すように、プローブ側磁石２３を筐体２１に対して半時計回りに回動させると、プローブ側磁石２３及び固定部側磁石３１が引き合うことにより、湾曲した当接面２１１Ｄと固定部３のプローブ対向面３３一部とが接触したまま、固定部３に対して筐体２１が時計回りに回動する。したがって、プローブ側磁石２３の回動前のスキャン面Ｓｃ０に対して、スキャン面Ｓｃが傾斜する。これにより、測定対象Ａ１がスキャン面Ｓｃ上に位置するように、スキャン面Ｓｃの角度を調整することができる。
【００７６】
［第二実施形態の作用効果］
本実施形態では、上記第一実施形態における作用効果の他、下記作用効果を得ることができる。すなわち、回動機構２６により、プローブ側磁石２３を回動させることにより、プローブ側磁石２３の回動方向とは反対方向に超音波デバイス２２を回動させることができる。したがって、超音波デバイス２２による超音波の送信方向や、感度よく受信できる超音波の受信方向を、回動軸を中心に回動させることができる。よって、超音波の送信方向（又は超音波の受信方向）が、対象物における超音波の送信対象（又は受信する超音波の送信（反射）位置）とずれている場合でも、回動機構２６により、容易に対象物に対する超音波デバイス２２の角度を調整することができる。
【００７７】
また、本実施形態では、超音波デバイス２２は、Ｙ方向（スキャン方向）に超音波トランスデューサー群４５Ａが配列された１次元アレイ構造を有し、ＹＺ面に平行でかつ作動面４１Ｂに直交するスキャン面Ｓｃに沿って超音波の送信方向を制御可能である。そして、回動機構２６は、Ｙ方向に平行な回動軸を中心に、プローブ側磁石２３を回転させることで、スキャン面Ｓｃを回動（傾斜）させることができる。よって、超音波の送信方向と、対象物における超音波の送信対象とが、第二方向に沿ってずれている場合でも、回動機構によりそのずれを容易に修正することができる。
また、回動機構２６は、プローブ側磁石２３を回動させるため、回動機構２６によって超音波デバイス２２を回動させる場合と比べて、回動機構から超音波デバイスに応力が加わることを抑制でき、超音波の送信特性や受信特性の低下を抑制できる。
【００７８】
また、本実施形態では、超音波プローブ２の当接面２１１Ｄが−Ｚ側に凸となるように湾曲している。このため、当接面２１１Ｄが設けられる超音波プローブ２の筐体２１に対して超音波デバイス２２が固定され、筐体２１に対してプローブ側磁石２３が回動可能となっている場合、プローブ側磁石２３を超音波デバイス２２に対して回動させると、超音波デバイス２２と筐体２１とが回動軸を中心に回動する。この際、本実施形態では、当接面２１１Ｂが凸状に湾曲しているので、筐体２１の回動時に筐体２１の一部が固定部３に当接した状態で、筐体２１を滑らかに回動させることができ、スムーズな角度調整を行うことができる。
【００７９】
［第二実施形態の変形例］
なお、上記第二実施形態では、図８及び図１０に示すように、超音波プローブ２の当接面２１１Ｂは、矩形枠状の固定部３のプローブ対向面３３における枠内周端（開口端）に沿った直線部と接する。これに対して、図１１に示すように、固定部３Ａのプローブ対向面３３が、当接面２１１Ｄの面接触する構成としてもよい。
図１１は、第二実施形態の変形例における超音波プローブ２Ａを生体の体表面に固定した際の超音波プローブ２及び固定部３Ａの概略断面図である。
【００８０】
本実施形態では、固定部３Ａは、上記第一及び第二実施形態と同様、Ｚ方向から見た平面視において、矩形枠状に形成された固定部側磁石３１と、固定テープ３２とを備える。ここで本実施形態の固定部側磁石３１は、図１１に示すように、ＺＸ平面において、超音波プローブ２Ａに対向する面の枠内周側（開口部側）が円弧となる湾曲面が形成されている。これにより、固定部３Ａのプローブ対向面３３にも、上記湾曲面と同じ曲率のプローブ当接面３３Ａが形成される。このプローブ当接面３３Ａは、超音波プローブ２Ａの当接面２１１Ｄと同じ曲率半径となる。したがって、超音波プローブ２Ａを固定部３Ａに固定すると、超音波プローブ２Ａの当接面２１１Ｄが、固定部３Ａのプローブ当接面３３Ａに当接する。
すなわち、本実施形態では、超音波プローブ２Ａを固定部３Ａに固定した上で、プローブ側磁石２３を回動させ、筐体２１を、軸心Ａｘ１を中心に回動させると、当接面２１１Ｄが固定部３Ａのプローブ当接面３３Ａに摺接する。
【００８１】
このような構成では、第二実施形態に比べ、固定部３Ａと超音波プローブ２Ａとを固定した際の当接面積を大きくでき、より強い固定力が得られる。また、固定部３Ａの開口部（枠内スペース）、生体Ａ、及び超音波プローブ２Ａの間に充填される音響整合材料３５の漏れを抑制できる。
【００８２】
［第三実施形態］
次に、第三実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、超音波プローブ２は、筐体２１に対してプローブ側磁石２３をＸ方向に沿って移動させることにより、体表面に対するスキャン面をＸ方向に沿って移動可能に構成されていた。また、上記第二実施形態では、筐体２１に対してプローブ側磁石２３を回動させることにより、体表面に対するスキャン面の角度を変更可能に構成されていた。これに対して、本実施形態では、上記第一実施形態と同様に、プローブ側磁石２３が筐体に対して移動可能に設けられるとともに、超音波デバイス２２が筐体に対して回動可能に構成されることにより、超音波デバイス２２及びプローブ側磁石２３のＸ方向に沿った相対位置及び角度を変更可能に構成されている点で、上記第一及び第二実施形態と相違する。
【００８３】
図１２は、第三実施形態に係る超音波プローブ２Ｂを体表面に固定した際の超音波プローブ２Ｂ及び固定部３の概略断面図である。図１３は、超音波プローブ２ＢにおけるＸＹ面に沿った断面を示す概略断面図である。
超音波プローブ２Ｂは、第一実施形態と同様に、移動機構２４を備え、プローブ側磁石２３をＸ方向に沿って移動可能に構成されている。
ここで、本実施形態の超音波プローブ２Ｂでは、超音波デバイス２２が、配線基板２５を介して筐体２１Ｂに対して回動可能に支持されている。すなわち、配線基板２５は、図１２に示す回動軸２５１Ａ，２５１Ｂによって、図１２に示すように、Ｙ方向に平行な中心軸（軸心Ａｘ２）を中心として回動可能に筐体２１に支持されている。つまり、本実施形態では、本発明の調整手段が移動機構２４及び回動機構２６を含んで構成されている。
回動機構２６は、回動軸２５１Ａに接続され、当該回動軸２５１Ａを回動させることにより、筐体２１に対して配線基板２５を回動させる。この配線基板２５は、超音波デバイス２２が固定されているため、配線基板２５の回動に応じて超音波デバイス２２も回動される。なお、本実施形態では、配線基板２５が回動軸２５１Ａ，２５１Ｂに回動可能に支持される例を示すが、これに限定されない。超音波デバイス２２が直接回動軸２５１Ａ，２５１Ｂにより回動可能に保持されていてもよい。この場合、素子基板４１を補強する封止板４２に回動軸２５１Ａ，２５１Ｂが接続されることで、素子基板４１への応力伝達を抑制できる。さらに、回動軸２５１Ａ，２５１Ｂにより配線基板２５が保持される例を示すが、これに限定されず、例えば、１本の回動軸により配線基板２５が回動可能の支持される構成などとしてもよい。
【００８４】
筐体２１Ｂの底面部２１１には、センサー窓２１１Ｅが形成されている。本実施形態では、センサー窓２１１Ｅは、底面部２１１をＺ方向に沿って貫通する貫通孔であり、±Ｘ側の壁部は、超音波デバイス２２及び配線基板２５の回動範囲に沿って湾曲している。具体的には、センサー窓２１１Ｅの内面は、ＺＸ平面において、回動軸２５１Ａ，２５１Ｂの軸心Ａｘ２を中心とした円弧形状となる湾曲面となる。
また、本実施形態では、超音波デバイス２２及び配線基板２５は、保持枠２７により保持されている。この保持枠２７は、図１２に示すように、センサー窓２１１Ｅの内面（ＺＸ平面において軸心Ａｘ２を中心とした円弧形状の湾曲面）に沿った外周面を有し、超音波デバイス２２及び配線基板２５とともに、軸心Ａｘ２を中心に回動可能となる。さらに、底面部２１１の内底面２１１Ｃには、保持枠２７との境界を覆う可撓性の防水シート２７１が設けられている。これにより、ジェル等が音響整合材料３５の筐体２１Ｂの内部へ侵入する虞を低減される。
このような構成では、筐体２１Ｂと干渉することなく、超音波デバイス２２及び配線基板２５を回動させることができる。なお、筐体２１は、センサー窓２１１Ａの壁部が湾曲している点以外は、第一実施形態と同様に構成される。
【００８５】
上述のように構成された第三実施形態の超音波装置１では、第一実施形態と同様に、プローブ側磁石２３をＸ方向に沿って移動させることにより、体表面に対して超音波デバイス２２によるスキャン面をＸ方向に沿って移動させることができる。また、超音波装置１では、超音波デバイス２２が固定される配線基板２５を回動させることにより、スキャン面の角度を変更することができる。
【００８６】
［第三実施形態の作用効果］
本実施形態の超音波プローブ２Ｂでは、超音波デバイス２２がＹ方向に平行な回動軸２５１Ａ，２５１Ｂを中心に回動可能となり、かつ、プローブ側磁石２３がＸ方向に沿って筐体２１Ｂに対して移動可能となる。このため、上記第一及び第二実施形態と同様に、超音波プローブ２Ｂを固定部３に固定した後でも、スキャン面Ｓｃ上に測定対象Ａ１が位置するように、超音波の送受信方向を調整することができる。
この際、本実施形態では、スキャン面ＳｃのＸ方向への平行移動と、スキャン面Ｓｃの軸心Ａｘ２を中心とした回動との双方により、スキャン面Ｓｃの位置調整を実施できる。この場合、例えばプローブ側磁石２３のＸ方向への移動のみや、超音波デバイス２２の回動のみにより、スキャン面Ｓｃの位置調整を行う場合に比べて、それぞれの調整量を小さくでき、かつ、より細かいスキャン面Ｓｃの位置調整制御を行うことができる。また、測定対象が、非測定対象の器官の−Ｚ側に位置するような場合でも、Ｚ軸に対して交差するようにスキャン面Ｓｃの角度を設定し、かつ、位置調整を実施することにより、当該非測定対象を避けて超音波の送受信を実施できる。
【００８７】
［変形例］
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
例えば、上記第一及び第三実施形態における移動機構２４として、２つの付勢手段２４１が設けられる例を示したがこれに限定されず、例えば、３個以上設けられてもよく、Ｙ方向の中心部に１個のみ設けられる構成としてもよい。
さらに、付勢手段２４１として、プローブ側磁石２３の−Ｘ側に設けられ、超音波プローブ２を−Ｘ側に引っ張る引張コイルばね等を用いてもよい。さらには、プローブ側磁石２３の＋Ｘ側に圧縮ばね等、プローブ側磁石２３を−Ｘ側に押圧する押圧部材を設け、プローブ側磁石２３の−Ｘ側にプローブ側磁石２３を−Ｘ側に引っ張る引張部材を設ける構成などとしてもよい。
【００８８】
また、押圧手段２４２の押圧部２４２Ａ及び駆動部２４２Ｂとして、マイクロメーターヘッドの進退機構により、スピンドルを進退させる構成を例示したが、例えば、ソレノイド等のアクチュエーターによりピンを進退させる構成などとしてもよい。
また、押圧手段２４２によりプローブ側磁石２３に押圧する例を示すが、例えばソレノイド等の構成により進退駆動可能なシャフトの先端にプローブ側磁石２３を固定する構成などとしてもよい。この場合、付勢手段２４１の構成を不要にできる。
【００８９】
さらに、移動機構２４としては、上述したように、各種アクチュエーターを用いることができる。例えばプローブ側磁石２３の第一外側面２３３Ａ、第二外側面２３３Ｂ、第一内側面２３４Ａ、及び第二内側面２３４Ｂの少なくともいずれかに、先端部を楕円運動させることで先端部に当接する面をＸ方向に沿って移動させる圧電アクチュエーターを用いる構成を例示できる。また、圧電アクチュエーターの代わりに、プローブ側磁石２３の第一外側面２３３Ａ、第二外側面２３３Ｂ、第一内側面２３４Ａ、及び第二内側面２３４Ｂの少なくともいずれかに、Ｘ方向に沿った表面波を伝搬させてプローブ側磁石２３を移動させる表面波型超音波モーター等を用いてもよい。また、Ｘ方向に沿ったスクリュー軸をモーターにより回転させ、プローブ側磁石２３の一部をスクリュー軸に係合させる構成などとしてもよい。
【００９０】
また、上記第一及び第三実施形態において、プローブ側磁石２３を筐体２１，２１Ｂの壁面（第一側面部２１３や第二側面部２１４）に摺接させ、かつ、当該壁面に設けられた溝部（第一溝部２１３Ｂや第二溝部２１４Ｂ）にプローブ側磁石２３の突起（第一突出部２３５や第二突出部２３６）を挿入することで、プローブ側磁石２３の移動をガイドする構成を例示したが、これに限定されない。例えば、Ｘ方向に沿って配置されたシャフトにプローブ側磁石２３を保持させる構成としてもよい。また、プローブ側磁石２３にＸ方向に沿った貫通孔を設け、当該貫通孔に筐体に固定されたシャフトを挿通させる構成などとしてもよい。この場合、当該シャフトに、付勢手段２４１を構成するコイルばねを保持させてもよい。
【００９１】
また、第二及び第三実施形態における回動機構２６として、ステッピングモーターを例示したが、これに限定されない。例えば、回動軸２３７Ａ，２３７Ｂ，２５１Ａ，２５１Ｂの先端に設けられた回転子に対して、先端部が楕円運動する圧電アクチュエーターを接触させて、回動軸２３７Ａ，２３７Ｂ，２５１Ａ，２５１Ｂを回動させる構成としてもよい。
【００９２】
さらに、第二実施形態において、回動機構２６は、回動軸２３７Ａ，２３７Ｂを中心としてプローブ側磁石２３を回動させる構成を例示したが、これに限定されない。
例えば、図１４及び図１５に示すように、プローブ側磁石２３を円弧溝に沿って揺動させる構成としてもよい。
図１４は、本変形例におけるにおける超音波プローブ２Ｃを体表面に固定した際の超音波プローブ２Ｃ及び固定部３の概略断面図である。
図１５は、本変形例におけるプローブ側磁石２３の揺動機構（調整手段）の概略を説明する図である。
この超音波プローブ２Ｃでは、図１５に示すように、本発明の調整手段を構成する揺動機構２１８が設けられている。この揺動機構２１８は、ガイド溝２１８Ａ、ベルトガイド２１８Ｂ、プーリ２１８Ｃ、ベルト２１８Ｄ、及びピニオンギア２３８により構成される。なお、図１４では、第二側面部２１４側のガイド溝２１８Ａ、ベルトガイド２１８Ｂ、プーリ２１８Ｃ、ベルト２１８Ｄ、ピニオンギア２３８の図示を省略している。
ガイド溝２１８Ａは、筐体２１Ｃの第一側面部２１３及び第二側面部２１４にそれぞれ設けられた円弧状の溝である。このガイド溝２１８Ａの円弧中心（仮想軸心Ａｘ３）は、図１４に示すように、超音波プローブ２Ｃの外部に設けられている。
ベルトガイド２１８Ｂは、第一側面部２１３及び第二側面部２１４のガイド溝２１８Ａの＋Ｚ側（天面部２１２側）に、ガイド溝２１８Ａの円弧に沿って設けられている。また、プーリ２１８Ｃは、ベルトガイド２１８ＢのＸ方向の両端側に、第一側面部２１３（及び第二側面部２１４）に対して直交する回転軸を中心に回転可能に設けられている。
そして、ベルト２１８Ｄは、一対のプーリ２１８Ｃ間に掛け回され、その−Ｚ側の一部がベルトガイド２１８Ｂの−Ｚ側の面に摺接している。また、このベルト２１８Ｄの外周面には、図１５に示すように、ラック溝が設けられている。
一対のプーリ２１８Ｃのうちの一方は、図示略の駆動部により回転駆動可能となり、これにより、ベルト２１８Ｄの−Ｚ側がガイド溝２１８Ａに沿って駆動可能となる。
【００９３】
また、ピニオンギア２３８は、プローブ側磁石２３から第一側面部２１３（及び第二側面部２１４）に向かって突出し、ガイド溝２１８Ａに挿入されている。また、このピニオンギア２３８は、ベルト２１８Ｄの外周面に設けられたラック溝に係合されており、プーリ２１８Ｃを回転駆動されてベルト２１８Ｄがガイド溝２１８Ａに沿って移動すると、ベルト２１８Ｄに係合するピニオンギア２３８が回転して、ガイド溝２１８Ａに沿って移動する。これにより、ピニオンギア２３８とともに、プローブ側磁石２３が、ガイド溝２１８Ａに沿って揺動可能となる。
【００９４】
このような変形例の超音波プローブ２Ｃでは、プローブ側磁石２３が固定部側磁石３１に対して相対位置が固定された状態で、揺動されることで、筐体２１Ｃがガイド溝２１８Ａに沿う方向に移動される。これにより、超音波デバイス２２において送受信される超音波のスキャン面Ｓｃの角度及びＸ方向における位置が変化する。これにより、スキャン面Ｓｃ状に測定対象Ａ１が位置するように、超音波プローブ２Ｃの固定位置を調整することが可能となる。
【００９５】
なお、揺動機構としては、図１５の例に限定されない。例えば、ガイド溝２１８Ａの内周面にラック溝が形成され、プローブ側磁石２３に設けられたステッピングモーターによりピニオンギア２３８を回転駆動させることで、プローブ側磁石２３を揺動させる構成などとしてもよい。
また、プローブ側磁石２３を筐体２１Ｃに対して揺動させる構成を例示したが、超音波デバイス２２を筐体２１Ｃに対して揺動させる構成としてもよい。当該構成は、プローブ側磁石２３の揺動機構２１８と略同様の構成にて実現することができ、例えば、超音波デバイス２２に、ガイド溝２１８Ａに挿入されるピニオンギアを設ければよい。
【００９６】
第一実施形態において、筐体２１に超音波プローブ２が固定されており、プローブ側磁石２３を筐体２１に対して移動させることで、筐体２１を固定部３に対してＸ方向にずらして移動させる例を示したがこれに限定されない。
例えば、筐体２１にプローブ側磁石２３が固定されており、超音波デバイス２２が筐体２１に対して移動可能となり、移動機構によりＸ方向に沿って移動可能となる構成としてもよい。
また、第二実施形態においても同様であり、例えば、筐体２１にプローブ側磁石２３が固定されており、第三実施形態のように、超音波デバイス２２が筐体２１に対してＹ方向に沿う回動軸を中心に回動可能となる構成としてもよい。
さらに、第三実施形態においても、プローブ側磁石２３を筐体２１に対してＹ方向に沿う回動軸を中心に回動可能とし、超音波デバイス２２を移動機構２４によりＸ方向に移動可能とする構成としてもよい。
【００９７】
上記各実施形態において、本発明における第一固定手段としてバルク型のプローブ側磁石２３を例示したが、これに限定されない。例えば、コイル磁石等を用いてもよい。
また、第一固定手段及び第二固定手段として、磁石の磁力により超音波プローブ２，２Ａ，２Ｂを固定部３，３Ａに固定する例を示したが、これに限定されない。
例えば、超音波プローブ２及び固定部３のいずれか一方に爪部（雄型係合部）を設け、他方に係合部（雌型係合部）を設け、爪部を係合部に係合させる構成などとしてもよい。この場合、例えば爪部を、超音波デバイスが固定された筐体に対して移動させる構成とすることで、上記各実施形態と同様、スキャン面をＸ方向に沿って移動させることができる。
その他、固定部のプローブ対向面３３に粘着面とし、超音波プローブ２を粘着固定する構成などとしてもよい。この場合、例えば、超音波デバイス２２を筐体２１に対して相対的に移動させることで、上記各実施形態と同様、スキャン面をＸ方向に沿って移動させることができる。
【００９８】
上記各実施形態において、固定部３が枠状である構成を例示したがこれに限定されない。
例えば、平行な２本の固定部側磁石３１を固定テープ３２により生体Ａの体表面に固定する構成などとしてもよい。
また、固定部３が固定部側磁石３１と固定テープ３２とにより構成される例を示したが、例えば、固定部側磁石３１の固定面３４が粘着面であり、生体Ａに対して直接粘着固定可能な構成としてもよい。
【００９９】
上記実施形態において、超音波デバイス２２は、超音波トランスデューサー４５群がＹ方向に沿って並ぶ１次元アレイ構造である例を示したが、これに限定されず、複数の超音波トランスデューサー４５が、Ｘ方向及びＹ方向に沿って並び、２次元アレイ構造を構成するものであってもよい。この場合、音響レンズ４４が設けられていなくてもよい。
【０１００】
第二及び第三実施形態において、回動軸２３７Ａ，２３７Ｂ、２５１Ａ，２５１ＢがＹ方向と平行に設けられる例を示したが、これに限定されない。例えば、回動軸２３７Ａ，２３７Ｂが、超音波トランスデューサー群４５Ａの並び方向であるＸ方向に対して、交差していれば、当該回動軸２３７Ａ，２３７Ｂ、２５１Ａ，２５１Ｂを中心に超音波デバイス２２及びプローブ側磁石２３のいずれかを回動させることで、スキャン面ＳｃをＸ方向に振れる。
【０１０１】
上記第一実施形態において、超音波プローブ２の当接面２１１Ｂと固定部３のプローブ対向面３３とが略平坦面である例を示したが、これに限定されない。例えば、当接面２１１Ｂ及びプローブ対向面３３の一方に、Ｘ方向に沿った溝が設けられ、他方に当該溝に併合する突出部が設けられる構成としてもよい。このような構成では、超音波プローブ２のＸ方向に交差する方向への移動を規制することができる。
【０１０２】
第一実施形態において、プローブ側磁石２３をＸ方向に沿って移動させる例を示したが、例えばＸ方向に対して傾斜（直交以外）する方向に移動させる構成としてもよい。また、プローブ側磁石２３をＸＹ平面に沿って移動させる例を示したが、例えばＸＹ平面に対して傾斜（直交以外）する方向にプローブ側磁石２３を移動させる構成としてもよい。すなわち、本発明において、第一固定手段と超音波プローブとの相対移動方向として、Ｘ方向に限られず、Ｘ方向に対して直交以外の方向に傾斜して相対移動させてもよい。この場合でも、Ｘ方向成分への移動量によりスキャン面ＳｃをＸ方向に移動させることができる。
【０１０３】
上記各実施形態において、超音波トランスデューサー４５として、振動膜４１２上に下部電極４１４、圧電膜４１５、及び上部電極４１６を積層させる構成を例示したが、これに限定されない。例えば、超音波トランスデューサーとして、圧電素子４１３の厚み方向に直交する一面側に、一対の電極を互いに対向させて配置する構成などとしてもよい。また、圧電膜の厚み方向に沿った側面で圧電膜を挟み込むように電極を配置してもよい。
また、超音波トランスデューサーとして、圧電膜を用いず、その他の駆動方式により振動膜を振動させたり、振動膜の振動を検出したりしてもよい。例えば、基板上に、第一電極を配置し、この第一電極に対して所定にエアギャップを介して振動膜を配置して、当該振動膜に第一電極に対向する第二電極を設ける構成等が例示できる。この場合、第一電極及び第二電極の間にパルス駆動電圧を印加することで、静電力によって振動膜を駆動させて超音波を出力でき、受信超音波により振動膜が振動すると、第一電極及び第二電極の間の静電容量が変化するので、静電容量の変化から超音波の受信を検出することができる。
【０１０４】
第一実施形態において、本発明の超音波装置として、生体Ａに対して超音波を送信し、生体Ａ内の測定対象Ａ１で反射された超音波を受信することで、生体Ａ内の内部構造を測定する超音波測定装置を例示したがこれに限定されない。
例えば、対象物として生体Ａに限定されず、コンクリート構造物等、その他の対象物に対する超音波測定を行うものであってもよい。
また、超音波測定装置に限定されず、例えば対象物に超音波を送信する送信専用の超音波装置であってもよい。このような超音波装置としては、例えば、生体内の患部に対して超音波を送信する超音波治療器等を例示できる。
【０１０５】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で上記各実施形態及び変形例を適宜組み合わせることで構成してもよく、また他の構造などに適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１…超音波装置、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…超音波プローブ、３，３Ａ…固定部、１０…超音波プローブユニット、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ…筐体、２２…超音波デバイス、２３…プローブ側磁石（第一固定手段）、２４…移動機構（調整手段）、２５…配線基板、２６…回動機構（調整手段）、２７…保持枠、３１…固定部側磁石（第二固定手段）、３２…固定テープ、３３…プローブ対向面、３３Ａ…プローブ当接面、３４…固定面、３５…音響整合材料、４４…音響レンズ、４５…超音波トランスデューサー、４５Ａ…超音波トランスデューサー群、４６…超音波トランスデューサーアレイ、２１１…底面部、２１１Ａ，２１１Ｅ…センサー窓、２１１Ｂ…当接面、２１１Ｃ…内底面、２１１Ｄ…当接面、２１２…天面部、２１２Ａ…天面、２１３…第一側面部、２１４…第二側面部、２１５…第三側面部、２１６…第四側面部、２１８…揺動機構（調整手段）、２１８Ａ…ガイド溝、２１８Ｂ…ベルトガイド、２１８Ｃ…プーリ、２１８Ｄ…ベルト、２３１…下面、２３２…上面、２３３…外側面、２３３Ａ…第一外側面、２３３Ｂ…第二外側面、２３３Ｃ…第三外側面、２３３Ｄ…第四外側面、２３４…内側面、２３４Ａ…第一内側面、２３４Ｂ…第二内側面、２３４Ｃ…第三内側面、２３４Ｄ…第四内側面、２３７Ａ，２３７Ｂ，２５１Ａ，２５１Ｂ…回動軸、２３８…ピニオンギア、２４１…付勢手段、２４２…押圧手段、２４２Ａ…押圧部、２４２Ｂ…駆動部、Ａ…生体（対象物），Ａｘ１，Ａｘ２…軸心、Ｓｃ…スキャン面。
【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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