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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2021-12-14
(45)【発行日】2022-01-14
(54)【発明の名称】超音波送受信装置
(51)【国際特許分類】
A61B 8/14 20060101AFI20220106BHJP
【ＦＩ】
A61B8/14
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2018007637
(22)【出願日】2018-01-19
(65)【公開番号】P2019126359
(43)【公開日】2019-08-01
【審査請求日】2020-05-08
(73)【特許権者】
【識別番号】320011683
【氏名又は名称】富士フイルムヘルスケア株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000888
【氏名又は名称】特許業務法人 山王坂特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】山中 一宏
(72)【発明者】
【氏名】川畑 健一
(72)【発明者】
【氏名】寺田 崇秀
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 敦郎
(72)【発明者】
【氏名】坪田 悠史
(72)【発明者】
【氏名】武 文晶
【審査官】宮川 哲伸
(56)【参考文献】
【文献】特開２００２－２３８８９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５７－１０７１４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１７－５３４３９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２８２９６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１８７６０８（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ ８／００ － ８／１５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
超音波を送信および受信する振動子が配列された振動子アレイと、
前記振動子アレイと被検体との間に配置され、前記被検体を保定するための固定具と、
前記固定具の少なくとも一部を前記被検体に押し付けて前記被検体を保定する駆動機構とを有し、
前記振動子アレイが送信した超音波は、前記固定具を通過して前記被検体に照射され、前記振動子アレイは、前記被検体によって反射および／または透過した超音波であって前記固定具を透過した超音波を受信する位置関係に前記振動子アレイと前記固定具とが配置され、
前記振動子アレイは、前記被検体の周囲の少なくとも一部領域を２次元的に取り囲む形状を有することを特徴とする超音波送受信装置。
【請求項2】
超音波を送信および受信する振動子が配列された振動子アレイと、
前記振動子アレイと被検体との間に配置され、前記被検体を保定するための固定具と、
前記固定具の少なくとも一部を前記被検体に押し付けて前記被検体を保定する駆動機構とを有し、
前記振動子アレイが送信した超音波は、前記固定具を通過して前記被検体に照射され、前記振動子アレイは、前記被検体によって反射および／または透過した超音波であって前記固定具を透過した超音波を受信する位置関係に前記振動子アレイと前記固定具とが配置され、
前記振動子アレイは、前記被検体を挟んで対向する位置に配置された一対以上の振動子を含むことを特徴とする超音波送受信装置。
【請求項3】
超音波を送信および受信する振動子が配列された振動子アレイと、
前記振動子アレイと被検体との間に配置され、前記被検体を保定するための固定具と、
前記固定具の少なくとも一部を前記被検体に押し付けて前記被検体を保定する駆動機構と、
前記被検体の先端を挿入するガイド部材とを有し、
前記振動子アレイが送信した超音波は、前記固定具を通過して前記被検体に照射され、前記振動子アレイは、前記被検体によって反射および／または透過した超音波であって前記固定具を透過した超音波を受信する位置関係に前記振動子アレイと前記固定具とが配置され、
前記固定具は、前記ガイド部材に挿入されていない前記被検体の一部を保定することを特徴とする超音波送受信装置。
【請求項4】
請求項３に記載の超音波送受信装置であって、前記ガイド部材と前記被検体との間に、液体を注入する液体注入機構をさらに有することを特徴とする超音波送受信装置。
【請求項5】
請求項３記載の超音波送受信装置であって、前記被検体は、手であり、前記ガイド部材は、手の指の位置をガイドする形状を有することを特徴とする超音波送受信装置。
【請求項6】
超音波を送信および受信する振動子が配列された振動子アレイと、
前記振動子アレイと被検体との間に配置され、前記被検体を保定するための固定具と、
前記固定具の少なくとも一部を前記被検体に押し付けて前記被検体を保定する駆動機構とを有し、
前記振動子アレイが送信した超音波は、前記固定具を通過して前記被検体に照射され、前記振動子アレイは、前記被検体によって反射および／または透過した超音波であって前記固定具を透過した超音波を受信する位置関係に前記振動子アレイと前記固定具とが配置され、
前記固定具のさらに外側には、前記被検体を固定する第２の固定具が配置されていることを特徴とする超音波送受信装置。
【請求項7】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の超音波送受信装置であって、前記固定具は、前記振動子アレイが送信する超音波に対する音響インピーダンスが、前記被検体と同等な材料によって構成されていることを特徴とする超音波送受信装置。
【請求項8】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の超音波送受信装置であって、前記固定具は、液体を包含し、弾性を有する膜部材を含み、前記駆動機構は、前記膜部材が包含する液体量を増加させることにより前記膜部材を膨らませて前記被検体の少なくとも一部に押し付けて、前記被検体を保定する固定具圧力調整部を含むことを特徴とする超音波送受信装置。
【請求項9】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の超音波送受信装置であって、前記固定具は、予め定めた形状の部材であり、前記駆動機構は、前記部材を前記被検体に押し付ける方向に移動させる力を加える機構を含むことを特徴とする超音波送受信装置。
【請求項10】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の超音波送受信装置であって、前記振動子アレイを、前記被検体に対して相対的に移動させるアクチュエータをさらに有することを特徴とする超音波送受信装置。
【請求項11】
請求項１０に記載の超音波送受信装置であって、前記振動子アレイと前記固定具との間には、液体が満たされていることを特徴とする超音波送受信装置。
【請求項12】
請求項９に記載の超音波送受信装置であって、前記振動子アレイは、前記部材の内部に配置されていることを特徴とする超音波送受信装置。
【請求項13】
請求項１２に記載の超音波送受信装置であって、前記振動子が受信した受信信号を用いて所定の演算を行うことにより前記被検体の画像を生成する画像生成部をさらに有し、前記画像生成部は、前記部材が前記駆動機構により前記被検体に押し付ける方向に移動させられた後の前記振動子と前記被検体との距離を求め、前記距離の情報を用いて前記演算を行うことにより前記画像を生成することを特徴とする超音波送受信装置。
【請求項14】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の超音波送受信装置であって、前記固定具と前記被検体との間の空間に液体を注入し、排出する液体注入機構をさらに備えることを特徴とする超音波送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、超音波送受信装置に関し、特に、超音波信号を用いて物体を計測または撮像する装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
超音波送受信装置とは、被検体に対して、超音波を送信し、被検体と何らかの相互作用をした超音波を受信し、被検体に関する何らかの情報（例えば、血流速）を計測したり、被検体を撮像する装置である。
【0003】
一つの例として、被検体からの反射超音波を受信して、被検体内の画像を生成する、超音波エコー装置を簡単に説明する。超音波エコー装置では、超音波パルスを送信し、被検体と外部との境界あるいは内部で反射したエコー信号を受信する。各受信振動子の出力する受信信号の振幅を時間軸方向に記録したものをＡスキャン信号と呼ぶ。Ａスキャン信号は、被検体に設定した撮像領域内のピクセルあるいはボクセルごとに、受信した振動子と撮像領域内のピクセルあるいはボクセルとの距離に応じて適切な遅延や重みづけをされた上で加算（あるいは平均化）され、反射値が算出される。この処理は整相加算処理と呼ばれる。整相加算処理がなされた反射値を、各ピクセルあるいはボクセルの位置に対応する画素の輝度とすることにより被検体の構造を反映したエコー画像が生成される。必要に応じて、エコー画像には、適切な画像フィルターなどの画像処理が施される。エコー画像は、表示画面上に表示される。
【0004】
他の超音波送受信装置の例としては、光音響法、超音波トモグラフィ法を利用した装置がある。光音響法では、被検体にパルスレーザーなどの高強度な光を照射することによって生じる局所的な温度上昇により発生する超音波を受信し、超音波エコー法と同様の手法によって画像化する。また、超音波トモグラフィ法では被検体内部を前方散乱（あるいは透過）した超音波を受信し、その伝搬時間、受信信号強度、伝搬距離等に基づいて被検体の音響特性（音速や減衰など）を算出し、音響特性マップ画像を生成する。
【0005】
特許文献１には、上述の光音響法で被検体を撮像する装置が開示されており、被検体の動作を抑制するために、被検体の音響受信器と対向していない側の面にクリップ状の保持具を取り付けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１６－１２０１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
近年、リウマチのように患部に炎症が起き変形が生じる疾患を早期に診断するために、変形が生じる以前の炎症等による微小な変化を把握できるような高精度な超音波画像の撮像が望まれている。そのためには、被検体を静止させて、被検体の周囲から超音波送受信を行って、疾患により変化が生じる情報（例えば血管の血流情報）等を精度よく計測する必要がある。
【0008】
また、早期診断のためには、検診に用いることができるように、簡単な操作で、技師または被検体自身が自動撮像できる装置が望まれており、簡単な操作で被検体を静止させることができる構成であることが望ましい。
【0009】
特許文献１に開示されているクリップ状の保持具は、超音波の受信器が配置されている側とは逆側に配置されるため、被検体の片側からのみ超音波を受信する場合には受信の妨げにならない。しかしながら、被検体の高精度な画像を得るためには、被検体の全周囲から超音波の送受信を行うことが望ましく、保持具による超音波の減衰、反射、屈折の影響が無視できなくなる。そのため、保持具の存在が偽像・画質の劣化の原因となる可能性がある。
【0010】
また、リウマチの場合には、四肢の末端（手や足）に症状が現れやすいが、手や足は、複雑な形状で、かつ、関節が多く動きやすい部位であるため、特許文献１のようにクリップのみで動きを抑制しながら保持するのは容易ではない。多数のクリップを被検体の末端に取り付ければ保持することは可能であるが、超音波を受信できる方向が限定的になる。また、多数のクリップを適切な位置に取り付けることのできる習熟した技師が必要である。
【0011】
本発明の目的は、簡単な操作で被検体の動きを抑制しながら、被検体の全周からの超音波送受信を可能にする装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記目的を達成するために、本発明では、超音波を送信および受信する振動子が配列された振動子アレイと、振動子アレイと被検体との間に配置され、被検体を保定するための固定具と、固定具の少なくとも一部を被検体に押し付けて被検体を保定する駆動機構とを有する超音波送受信装置が提供される。振動子アレイが送信した超音波は、固定具を通過して被検体に照射され、振動子アレイは、被検体によって反射および／または透過した超音波であって固定具を透過した超音波を受信する位置関係に前記振動子アレイと前記固定具とが配置されている。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、簡単な操作で被検体の動きを抑制しながら、被検体の全周からの超音波送受信を可能にする装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】実施形態１による超音波送受信装置の被検体保定前の全体構成を示す断面図。
【図2】実施形態１による超音波送受信装置の被検体保定後の全体構成を示す断面図。
【図3】実施形態１による超音波送受信装置の超音波計測時の全体構成を示す断面図。
【図7】実施形態１による超音波送受信装置の超音波計測の動作を表すフローチャート。
【図8】実施形態１による超音波送受信装置の各構成要素間の情報のやり取りを表すシーケンス図。
【図9】実施形態１による超音波送受信装置の超音波計測の動作を表すフローチャート。
【図10】実施形態１による超音波送受信装置の各構成要素間の情報のやり取りを表すシーケンス図。
【図11】実施形態１の変形例１による超音波送受信装置の構成を示す断面図。
【図12】実施形態１の変形例２における被検体が手袋を装着した状態の断面を表す図。
【図13】実施形態２の超音波送受信装置の構成を示す断面図。
【図14】実施形態２の変形例１の超音波送受信装置の構成を示す断面図。
【図15】実施形態２の変形例２超音波送受信装置の構成を示す断面図。
【図16】実施形態２の変形例３超音波送受信装置の構成を示す断面図。
【図17】実施形態２およびその変形例１～３による超音波送受信装置の簡略化した超音波計測の動作を表すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。
【0016】
＜＜実施形態１＞＞
実施形態１の超音波送受信装置１０１について図１～図５等を用いて説明する。図１～図３は、超音波送受信装置の全体構造を示し、図１は、被検体保定前の構造を、図２は、被検体保定後の構造を、図３は、超音波計測時の構造をそれぞれ示す断面図であり。図４は、図１～図３と直交する方向の断面図である。図５は、図１の上面図である。
実施形態１の超音波送受信装置１０１について図１～図５等を用いて説明する。図１～図３は、超音波送受信装置の全体構造を示し、図１は、被検体保定前の構造を、図２は、被検体保定後の構造を、図３は、超音波計測時の構造をそれぞれ示す断面図であり。図４は、図１～図３と直交する方向の断面図である。図５は、図１の上面図である。
【0017】
図１から図４に示すように、実施形態１の超音波送受信装置は、超音波を送信および受信する振動子が配列された振動子アレイ２０１と、振動子アレイ２０１と被検体１との間に配置され、被検体１を保定するための固定具２１１と、固定具２１１の少なくとも一部を被検体１に押し付けて被検体１を保定する駆動機構２１２とを備えている。振動子アレイ２０１が送信した超音波は、固定具２１１を通過して被検体１に照射され、振動子アレイ２０１は、被検体１によって反射および／または透過した超音波であって固定具２１１を透過した超音波を受信する位置関係に振動子アレイ２０１と固定具２１１が配置されている。
【0018】
このように、本実施形態では、振動子アレイ２０１が、固定具２１１を通して超音波の送受信を被検体１に対して行う構成としたことにより、固定部２１１の配置に制限がないため、被検体の全周からの超音波送受信が可能である。また、固定具２１１の形状にも制限がないため、簡単な操作で被検体の動きを抑制できる固定具２１１を容易に設計可能である。
【0019】
固定具２１１を通して超音波の送受信を行うため、固定具２１１は、振動子アレイ２０１が送信する超音波に対する音響インピーダンスおよび音速の少なくとも一方が、被検体１の音響インピーダンスまたは音速と同等な材料によって構成されていることが望ましい。ここでいう同等とは、被検体１のインピーダンスに対して、固定具２１１を構成する材料のインピーダンスが、50％から200％程度であることが望ましく、被検体１の音速に対して、固定具２１１を構成する材料の音速が50%から200%程度であることが望ましい。
【0020】
また、振動子アレイ２０１は、図６にその形状例を示すように、被検体１の周囲の少なくとも一部領域を２次元的に取り囲む形状を有することが望ましい。これにより、被検体１の反射波や透過波を、一方向のみならず、全周または所定の角度範囲の周方向から取得することができるため、高精度な被検体画像を取得することができる。例えば振動子アレイ２０１は、図６Ａ～Ｆに示したように、被検体１を挟んで対向する位置に配置された一対以上の振動子を含むように配列することができる。
【0021】
振動子アレイ２０１には、被検体１に対して相対的に移動させるためにアクチュエータ２０２を取り付けてもよい。これにより、振動子アレイ２０１を被検体１に対して移動させることができるため、被検体１の広範囲について計測または画像取得を行うことができる。
【0022】
振動子アレイ２０１をアクチュエータ２０２によって相対的に移動させる場合、振動子アレイ２０１と固定具２１１との間には、液体が満たされていることが望ましい。図１の構成の場合には、この後述べる固定具２１１の液体２１１ｂ内に振動子アレイ２０１が配置されている。
【0023】
実施形態１では、固定具２１１は、図１～図４に示したように、弾性を有する膜部材２１１ａにより液体２１１ｂを包含した構成である。駆動機構（固定具圧力調整部）２１２は、膜部材２１１ａが包含する液体２１１ｂの量を増加等させ、膜部材２１１ａを図２および図３のように膨らませることにより、被検体１の少なくとも一部に押し付けて、被検体１を保定することができる。具体例としては、膜部材２１１ａとしては、シリコーンゴムを、液体２１１ｂとしては、水やエタノール等の液体を用いることができる。液体２１１ｂに替えてゲルを用いてもよい。
【0024】
なお、図１～図４の例では、固定具２１１は、振動子アレイ２０１と被検体１との間には配置されていない筐体２１１ｃを有し、筐体２１１により膜部材２１１ａの一部を支持している。筐体２１１ｃには、被検体１を挿入するための開口２６１が図５のように設けられている。
【0025】
また、図１～図５のように、実施形態１では、被検体１の先端を挿入するガイド部材２５１をさらに有している。ガイド部材２５１で被検体１をガイドすることにより、被検体１の形状を精度の良い計測に適した形状に支持することができる。図１～図５の例では、被検体１の撮像部位が手であるため、ガイド部材２５１は、指先を所定の向きにガイドする形状を有している。ガイド部材２５１に挿入された被検体１の部位（ここでは指先）についても超音波を送受信する場合には、ガイド部材２５１もまた固定具２１１と同様に、音響インピーダンスが被検体１と同等の材料によって構成されていることが望ましい。固定具２１１は、振動子アレイ２０１が送信する超音波に対する音響インピーダンスが、被検体１と同等な材料によって構成されていることが望ましい。例えば、被検体１の撮像部位が手である場合、皮膚や脂肪と同程度の音響インピーダンスを有する材料により固定具２１１を構成する。具体例としては、フッ素系樹脂が好適である。
【0026】
ガイド部材２５１を用いる場合、固定具２１１は、ガイド部材２５１に挿入されていない被検体１の一部を保定することが望ましい。例えば、被検体１が手であり、ガイド部材２５１が指をガイドする場合、固定具２１１は手の平を保定する構成とする。手の場合は、手の平を固定具２１１により保定することにより、手の動きを効果的に抑制できる。
【0027】
また、ガイド部材２５１を用いる場合、ガイド部材２５１と被検体１との間に隙間が生じるため、この隙間に液体を注入する液体注入機構２２１を配置してもよい。液体としては、振動子アレイ２０１が送信する超音波に対する音響インピーダンスが、被検体１と同等な材料であることが望ましく、例えば水やエタノールを用いることができる。
【0028】
また、実施形態１の超音波送受信装置は、上述の構成の他に、画像生成部（制御・演算部）１１１をさらに備えている。制御・演算部１１１は、振動子２０１が受信した受信信号を用いて所定の演算を行うことにより被検体１の画像を生成する。
【0029】
制御・演算部１１１が生成する画像は、どのようなものであってもよい。例えば、超音波診断装置で用いられるエコー画像であってもよいし、血流信号を得ることを目的としたドップラー画像であってもよいし、超音波トモグラフィ法による音速や減衰マップの画像であってもよい。本実施形態の装置は、具体的には例えば、超音波画像として、エコー画像とドップラー画像とを精度よく算出し、ユーザは、これらの画像を用いることにより、関節滑膜の炎症に特徴的な滑膜肥厚や血流信号の滑膜への流入を把握し、それをもとにリウマチの超早期診断を行うことができる。
【0030】
以下、実施形態１の超音波送受信装置について図面を用いてさらに具体的に説明する。
【0031】
＜装置の具体的な構成＞
図１～図６に示す実施形態１の超音波送受信装置において、超音波の送信と受信は、１つまたは２以上の超音波振動子が配列された振動子アレイ２０１によって行われる。超音波振動子は、電気的な信号（送信信号）を超音波に変換して送信し、受信した超音波を電気的な信号（受信信号）に変換する素子である。
図１～図６に示す実施形態１の超音波送受信装置において、超音波の送信と受信は、１つまたは２以上の超音波振動子が配列された振動子アレイ２０１によって行われる。超音波振動子は、電気的な信号（送信信号）を超音波に変換して送信し、受信した超音波を電気的な信号（受信信号）に変換する素子である。
【0032】
振動子アレイ２０１は、送信信号の生成など種々の電子的制御や、受信信号から画像を構成する演算などを行う制御・演算部１１１に接続されている。
【0033】
制御・演算部１１１はさらに超音波送受信装置の被検体や検査者が何らかの指示や情報を入力するＵＩ１１２と、現在の機器の状態、被検体への動作指示、測定結果などを表示する表示部１１３とに接続されており、これらは互いに情報をやり取りできるようになっている。
【0034】
＜制御・演算部１１１＞
制御・演算部１１１は、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit））と、プログラムが予め格納されたメモリと、電気的な信号を送受信するインターフェースとを備えて構成され、プロセッサがプログラムを読み込んで実行することにより、インターフェースを通じて振動子アレイ２０１への超音波への送信および受信や、表示部２１３への画像データの送信や、ＵＩ１１２との指示のやり取りや、振動子アレイアクチュエータ２１１、固定部圧力調整部２０２、液体注入機構２２１などの制御をソフトウエアにより実現することができる。また、超音波受信信号をもとに超音波画像３０１を生成し、その結果を表示部１１３に表示させたり、前記プロセスの変更を行う動作を行うこともできる。
制御・演算部１１１は、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit））と、プログラムが予め格納されたメモリと、電気的な信号を送受信するインターフェースとを備えて構成され、プロセッサがプログラムを読み込んで実行することにより、インターフェースを通じて振動子アレイ２０１への超音波への送信および受信や、表示部２１３への画像データの送信や、ＵＩ１１２との指示のやり取りや、振動子アレイアクチュエータ２１１、固定部圧力調整部２０２、液体注入機構２２１などの制御をソフトウエアにより実現することができる。また、超音波受信信号をもとに超音波画像３０１を生成し、その結果を表示部１１３に表示させたり、前記プロセスの変更を行う動作を行うこともできる。
【0035】
なお、制御・演算部１１１は、一部または全部をハードウエアによって実現することも可能である。例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）のようなカスタムＩＣや、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）のようなプログラマブルＩＣを用いて制御・演算部１１１を構成し、その動作を実現するように回路設計を行うことでハードウエアにより、制御・演算部１１１を実現できる。
【0036】
＜振動子アレイ２０１＞
本実施形態では、超音波送受信装置１は、被検体１の撮像対象領域全体、すなわち、手首から指先までの任意の箇所の超音波計測を行うことを目的としている。そのため、振動子アレイ２０１は被検体１の撮像対象領域全体へ超音波を送信し、撮像対象領域全体からの超音波を受信する機構を備えている。
本実施形態では、超音波送受信装置１は、被検体１の撮像対象領域全体、すなわち、手首から指先までの任意の箇所の超音波計測を行うことを目的としている。そのため、振動子アレイ２０１は被検体１の撮像対象領域全体へ超音波を送信し、撮像対象領域全体からの超音波を受信する機構を備えている。
【0037】
図１～図４に示した超音波送受信装置１は、振動子アレイ２０１は、図６Ａで示すような円環状であり、被検体１を２次元的に取り囲む形状をしている。通常、骨は超音波減衰が大きく、超音波の送受信源に対して骨の裏側に位置する部位からの信号強度は極めて弱くなり、超音波画像３０１が劣化してしまうが、前記のように振動子アレイ２０１が被検体１を２次元的に取り囲む形状にすることによって、骨の全周囲部位で高画質な超音波画像を取得することが可能になる。
【0038】
さらに、図６Ａのように対向する位置の超音波振動子で送信と受信とを行える機能を備えることによって、被検体１を透過した超音波信号を取得することが可能になる。これにより、透過超音波信号の到達時間と信号強度や信号波形をもとに、超音波トモグラフィ法の手法により制御・演算部１１１が演算を行うことにより、被検体１の音速、減衰などの画像を得ることが可能になる。
【0039】
また、振動子アレイ２０１には、被検体１の手首から指先方向に沿って振動子アレイ２０１を機械的に移動させる振動子アレイアクチュエータ２０２が連結されている。このような構成によって被検体１の全体を撮像することが可能である。
【0040】
＜振動子アレイ２０１とアクチュエータ２０２の変形例＞
振動子アレイ２０１とアクチュエータ２０２との変形例を図６Ｂ－Ｅに示す。振動子アレイアクチュエータ２０２は図６Ｂのように、図６Ａに示した手首から指先へ方向への移動（図６Ａでは上下動）に加えて、振動子アレイ２０１のあおり角度を変更する機構や、振動子アレイ２０１の面内方向に移動させる駆動機構を備えていてもよい。
振動子アレイ２０１とアクチュエータ２０２との変形例を図６Ｂ－Ｅに示す。振動子アレイアクチュエータ２０２は図６Ｂのように、図６Ａに示した手首から指先へ方向への移動（図６Ａでは上下動）に加えて、振動子アレイ２０１のあおり角度を変更する機構や、振動子アレイ２０１の面内方向に移動させる駆動機構を備えていてもよい。
【0041】
また、図６Ｃのように、振動子アレイ２０１は、円環形状が円環の中心軸方向に積み上げられた２次元円環構造（筒状構造）をしていてもよい。
【0042】
また、図６Ｄのように、振動子アレイ２０１は、例えばお椀状のように振動子を３次元的な配列に並べたものであってもよい。
【0043】
また、図６Ｅのように振動子アレイ２０１は、円環の一部が欠けた半円環形状であり、アクチュエータ２０２によって被検体の全領域への超音波の送信と受信とができるようになっていてもよい。このような構成によって、被検体１の測定対象となる部位のおおむね全周囲からの超音波送信・受信を行うことができ、図６Ａで示した構成の場合と同様な効果が得られる。
【0044】
なお、振動子アレイ２０１は図６Ａ－Ｅでは、円環型またはその組み合わせや一部であるが、それ以外の形状であってもよく、例えば楕円形状であってもよい。あるいは、振動子アレイ２０１は、図６Ｆのように、線形に振動子が配列された２つのリニア振動子アレイより構成されていてもよい。リニア振動子アレイを用いることによって振動子アレイの製作コストを抑制することが可能になる。
【0045】
＜固定具２１１＞
実施形態１では、固定具２１１は、被検体１の手の平の側と甲の側との両面から圧迫することによって被検体１を固定する。固定の方法は実施形態１のように圧迫固定以外に、例えば吸盤による吸引固定でもよい。
実施形態１では、固定具２１１は、被検体１の手の平の側と甲の側との両面から圧迫することによって被検体１を固定する。固定の方法は実施形態１のように圧迫固定以外に、例えば吸盤による吸引固定でもよい。
【0046】
実施形態１では、固定具２１１は、上述したように、袋状の伸縮性を持つ膜部材２１１ａを含み、膜部材２１１ａの内部には液体２１１ｂが入っている。固定具圧力調整部２１２は、固定具２１１内部の圧力を調整することによって、被検体１に加わる圧力を変えることができる。例えば、固定具圧力調整部２１２は、膜部材２１１ａの包含する液体２１１ｂの量を調整することにより圧力調整する構造であってもよいし、膜部材２１１ａ内の容積を変化させる部材を挿入することによって圧力調整する構造であってもよい。具体的には、固定具圧力調整部２１２としてはピストンを用いることができる。また、固定具２１１は、内部に圧力センサ２１３を備えており、圧力センサ２１３によって内部の液体２１１ｂの圧力を計測することにより、被検体１に加わる圧力を検出することができる。
【0047】
膜部材２１１ａおよび、その内部の液体２１１ｂは、音響伝搬特性が良好なものを用いる。本実施形態において、音響伝搬特性が良好な媒質とは、超音波減衰係数が小さく、上述したように、音響インピーダンスと音速とがヒトの皮膚および脂肪に代表される被検体に近い媒質のことを言う。減衰係数は、送受信を行う超音波の周波数において10 dB以下であることが望ましい。
【0048】
振動子アレイ２０１から送受信される超音波の伝搬経路に位置する膜部材２１１ａおよび液体２１１ｂとして、音響伝搬特性が良好な媒質を用いることにより、伝搬媒質中での超音波減衰が抑制でき、また、異なる媒質間の界面での反射を抑制することができるため、被検体で散乱した超音波信号を高効率で検出することができる。結果として、超音波画像３０１の高画質化に寄与することができる。
【0049】
さらに、膜部材２１１ａおよび液体２１１ｂとして、被検体１と音速が近い媒質を用いることにより、超音波の媒質間の界面での屈折の影響が少なくなり、特に直線伝搬を仮定した演算を行う超音波画像３０１の生成においては、超音波画像３０１の高画質化に寄与することができる。
【0050】
膜部材２１１ａの素材としてはたとえばシリコーンを用いることができ、固定具内部２１１の液体２１１ｂとしては、たとえば水を好適に用いることができる。
【0051】
固定具圧力調整部２１２による圧力の調整は、被検体１自身、あるいは検査技師などが手動で制御してもよいし、制御・演算部１１１により自動で制御する構成とすることもできる。
【0052】
制御・演算部１１１により、固定具圧力調整部２１２を制御する場合、ＵＩ１１２により被検体あるいは検査技師などが圧力を設定できるようにしてもよいし、あらかじめ定めておいた圧力になるように制御してもよい。圧力の調節は、液体２１１ｂの量で行ってもよいし、圧力センサ２１３の測定結果が設定された圧力になるように固定具圧力調整部２１２をフィードバック制御してもよい。
【0053】
このように固定具２１１により、超音波計測（後述のステップＳ１０８）中の被検体１の動きを抑制することにより、超音波画像３０１を精度よく生成することができる。さらに、被検体１以外での伝搬経路中で、超音波の減衰量が少なく、超音波の屈折も少ないため、高画質な超音波画像を生成することができる。
【0054】
振動子アレイ１１１と固定具２１１との位置関係は図１に示すように、振動子アレイ１１１が固定具２１１の袋の内部に存在し、液体２１１ｂと共存するようにしてもよいし、振動子アレイ１１１は固定具２１１の外側に位置し、音響伝搬特性が良好な媒質（例えば、ゲル）を介して固定具２１１に接するようにしてもよい。
【0055】
＜手首固定具２３１＞
実施形態１の超音波送受信装置には、図１～図３に示したように、固定具２１１のさらに外側で、被検体を固定する第２の固定具（手首固定具）２３１が備えられている。手首固定具２３１は、筐体２１１ｃの被検体（手）１を挿入する開口２６１の周囲に備えられている。手首固定具２３１は、被検体１の手首を固定する。手首固定具２３１は、超音波が伝搬しない場所に位置しており、使用する素材や構造に関する音響伝搬特性に関する制約はない。
実施形態１の超音波送受信装置には、図１～図３に示したように、固定具２１１のさらに外側で、被検体を固定する第２の固定具（手首固定具）２３１が備えられている。手首固定具２３１は、筐体２１１ｃの被検体（手）１を挿入する開口２６１の周囲に備えられている。手首固定具２３１は、被検体１の手首を固定する。手首固定具２３１は、超音波が伝搬しない場所に位置しており、使用する素材や構造に関する音響伝搬特性に関する制約はない。
【0056】
この手首固定具は、バンド状のようなもので締結して固定するようにしてもよいし、圧迫して固定するようにしてもよいし、吸着固定であってもよい。
【0057】
また、手首固定具２３１は、被検体あるいは検査技師などが手動で手首を固定できるようにしてもよいし、制御・演算部１１１により固定・解放や固定時の圧力などを調整できるようにしてもよい。
【0058】
手首固定具２３１により手首を固定することにより、超音波計測（後述のステップＳ１０８）の際に、被検体１の動きをさらに抑制することができ、よりブレの少ない超音波画像を生成することができる。
【0059】
＜ガイド部材（指先ガイド）２５１＞
図２に超音波送受信装置１０１を図１から９０度回転した角度における断面図を示す。ガイド部材（以下、指先ガイドと呼ぶ）２５１は、被検者１の指が自然に広がるように指をガイドする役割を果たす。
図２に超音波送受信装置１０１を図１から９０度回転した角度における断面図を示す。ガイド部材（以下、指先ガイドと呼ぶ）２５１は、被検者１の指が自然に広がるように指をガイドする役割を果たす。
【0060】
指先ガイド２５１は、上述したように音響伝搬特性が良好であり、かつ指などが当たっても形状を保つ素材である。例えばフッ素系樹脂が用いられる。隣り合う指と指とが接していると、接している面への超音波の送信・受信信号が、指やその内部の骨によって大きく減衰するとともに、隣接する指の側面へ伝搬する超音波の強度が大きく減衰する。このため、超音波画像３０１の生成に十分な超音波の散乱信号を得ることが困難になるが、指先ガイド２５１によって指と指とが離れるように自然にガイドできる。さらに、指先ガイド２５１が音響伝搬特性が良好な媒質により構成されているため、指先ガイド中および指先ガイドの境界面での超音波減衰を減らすことも可能になる。よって、指の側面を通じての超音波の送信・受信を、高い信号強度で行うことができ、超音波画像３０１の生成に十分な超音波の信号強度を得ることが可能にする。
【0061】
＜液体注入機構２２１＞
液体注入機構２２１は、被検体１と指先ガイド２５１との間および被検体１と固定具２１１（膜部材２１１ａ）との間に音響整合液体２２２を注入する。液体注入機構２１１は、これから注入する音響整合液体２２２を蓄える注入タンク２２２ａと、廃液２２３を溜める廃液タンク２２１ｂと、注入用配管２２１ｃと、廃液用配管２２１ｄと、注入用配管２２１ｃおよび廃液用配管２２１ｄに備えられたバルブ２２１ｅとを備えている。注入タンク２２２ａ内の音響整合液体２２２は、制御・演算部１１１がバルブ２２１ｅを制御することにより注入用配管２２１ｃを通って、被検体１と指先ガイド２５１との間および被検体１と固定具２１１（膜部材２１１ａ）との間に注入される。また、計測終了後には、制御・演算部１１１がバルブ２２１ｅを制御することにより、被検体１と指先ガイド２５１との間および被検体１と固定具２１１（膜部材２１１ａ）との間の音響整合液体２２２は、使用後の廃液２２３として、廃液用配管２２１ｄを通って廃液タンク２２１ｂに回収される。
液体注入機構２２１は、被検体１と指先ガイド２５１との間および被検体１と固定具２１１（膜部材２１１ａ）との間に音響整合液体２２２を注入する。液体注入機構２１１は、これから注入する音響整合液体２２２を蓄える注入タンク２２２ａと、廃液２２３を溜める廃液タンク２２１ｂと、注入用配管２２１ｃと、廃液用配管２２１ｄと、注入用配管２２１ｃおよび廃液用配管２２１ｄに備えられたバルブ２２１ｅとを備えている。注入タンク２２２ａ内の音響整合液体２２２は、制御・演算部１１１がバルブ２２１ｅを制御することにより注入用配管２２１ｃを通って、被検体１と指先ガイド２５１との間および被検体１と固定具２１１（膜部材２１１ａ）との間に注入される。また、計測終了後には、制御・演算部１１１がバルブ２２１ｅを制御することにより、被検体１と指先ガイド２５１との間および被検体１と固定具２１１（膜部材２１１ａ）との間の音響整合液体２２２は、使用後の廃液２２３として、廃液用配管２２１ｄを通って廃液タンク２２１ｂに回収される。
【0062】
注入用配管２２１ｃの液体注入口は、例えば指先ガイド２５１の下部や、固定具２１１の上部の開口２１６付近に設置する。このように超音波の伝搬経路とならない場所に液体注入機構２２１の注入口を配置すれば、液体注入機構２２１が超音波の送信および受信を妨げない。よって、液体注入機構２２１が存在することによる、超音波画像３０１の劣化を抑制できる。
【0063】
ここで、音響整合液体２２２は、音響伝搬特性が良好な液体（音響インピーダンスと音速とが被検体１に近い液体）であり、例えば水やエタノールが好適である。
【0064】
音響整合液体２２２は、被検体１と指先ガイド２５１との間および被検体１と固定具２１１との間に残存する空間による超音波の反射を低減し、振動子アレイ２０１と被検体１との間の超音波の伝搬を良好なものにし、生成される超音波画像３０１をより高画質にすることができる。
【0065】
なお、液体注入機構２２１は、液体の吸引機構を備え、より効率的に音響整合液体（廃液）を回収するようにしてもよい。吸引機構を備えることにより、検査時間を短縮することができる。
【0066】
音響整合液体２２２および音響整合液体（廃液）２２３を貯留しておくタンク２２１ａ、２２１ｂは、タンク式に限られず、補充・交換・廃棄作業が可能な構成としてもよい。
【0067】
＜乾燥機２４１＞
本実施形態の超音波送受信装置は、図１～３に示すように手首固定具２３１の上部に乾燥機２４１を備えている。乾燥機２４１は、撮像終了後に被検体１に残存する音響整合液体２２２を乾燥させる。例えば、乾燥機２４１としては、温風を被検体１に吹き付けることにより、被検体１に付着した音響整合液体を吹き飛ばし、乾燥させる構造のものを用いることができる。これにより、被検体は、検査終了後に被検体１に付着した音響整合液体２２２を拭い取る必要がなく、快適に検査を終了することができる。
本実施形態の超音波送受信装置は、図１～３に示すように手首固定具２３１の上部に乾燥機２４１を備えている。乾燥機２４１は、撮像終了後に被検体１に残存する音響整合液体２２２を乾燥させる。例えば、乾燥機２４１としては、温風を被検体１に吹き付けることにより、被検体１に付着した音響整合液体を吹き飛ばし、乾燥させる構造のものを用いることができる。これにより、被検体は、検査終了後に被検体１に付着した音響整合液体２２２を拭い取る必要がなく、快適に検査を終了することができる。
【0068】
＜装置の各部の動作＞
ここで、図７および図８を用いて、超音波送受信装置１による超音波撮像動作を以下で説明する。図７のフローは、実施形態１における制御・演算部１１１の制御下で実行される超音波撮像シーケンスを説明したフローチャートである。また、図５で各要素間の情報のやり取りを示している。
ここで、図７および図８を用いて、超音波送受信装置１による超音波撮像動作を以下で説明する。図７のフローは、実施形態１における制御・演算部１１１の制御下で実行される超音波撮像シーケンスを説明したフローチャートである。また、図５で各要素間の情報のやり取りを示している。
【0069】
［ステップＳ１０１、Ｓ１０２］
超音波送受信装置の電源が投入され、装置の起動指示を、被検体または技師からＵＩ１１２を介して受け取った場合（ステップＳ１０１）、制御・演算部１１１は、表示部１１３に被検体１を手挿入開口２６１から挿入するような指示を表示させる（ステップＳ１０２）。被検者は、表示された指示に従い、被検体１を手挿入開口２６１から挿入し、各々の指を指先ガイド２５１に挿入する。
超音波送受信装置の電源が投入され、装置の起動指示を、被検体または技師からＵＩ１１２を介して受け取った場合（ステップＳ１０１）、制御・演算部１１１は、表示部１１３に被検体１を手挿入開口２６１から挿入するような指示を表示させる（ステップＳ１０２）。被検者は、表示された指示に従い、被検体１を手挿入開口２６１から挿入し、各々の指を指先ガイド２５１に挿入する。
【0070】
［ステップＳ１０３、Ｓ１０４］
制御・演算部１１１は、ＵＩ１１２を介して、被検体または技師から被検体１を固定する指示を受け取ったならば（ステップＳ１０３）、制御・演算部１１１は、固定具圧力調整部２１２を制御し、固定具２１１内の圧力を高め、被検体１に膜部材２１１ａを押し付けて圧迫固定する（ステップＳ１０４）。
制御・演算部１１１は、ＵＩ１１２を介して、被検体または技師から被検体１を固定する指示を受け取ったならば（ステップＳ１０３）、制御・演算部１１１は、固定具圧力調整部２１２を制御し、固定具２１１内の圧力を高め、被検体１に膜部材２１１ａを押し付けて圧迫固定する（ステップＳ１０４）。
【0071】
被検体１の固定指示は、ＵＩ１１２を介して制御・演算部１１１が受け取る他に、超音波送受信装置１０１内部に被検体１の存在を感知するセンサを設置し、センサが被検体１の存在を感知した場合には、制御・演算部１１１は、被検体１の固定を固定具圧力調整部２１２に指示するような構成に代替してもよい。
【0072】
このセンサとしては、振動子アレイ２０１を用いてもよい。例えば、振動子アレイ２０１が超音波を送信および受信し、超音波の受信信号をもとに被検体１の存在を感知した場合には、制御・演算部１１１は、被検体１の固定を固定具圧力調整部２１２に指示する構成にすることができる。
【0073】
［ステップＳ１０５］
固定具２１１が、被検体１へ加える圧力が十分に高まると、被検体固定完了を示す信号が、固定具圧力調整部２１２から制御・演算部１１１に出力される（ステップＳ１０５）。例えば、被検体１へ加わる圧力を、圧力センサ２３１によって測定し、所定の圧力値を超えた場合、固定具圧力調整部２１２は、圧力の上昇を停止させ、被検体固定完了の指示を制御・演算部１１１に出力すればよい。また、被検体１の主観によって、圧力が十分に高まったと被検体１が判断したならば、被検体１がＵＩ１１２を自ら操作して圧力が十分に高まったことを入力してもよい。これを受けて、固定具圧力調整部２１２は、圧力の上昇を停止させ、被検体固定完了の指示を制御・演算部１１１に出力する構成にしてもよい。
固定具２１１が、被検体１へ加える圧力が十分に高まると、被検体固定完了を示す信号が、固定具圧力調整部２１２から制御・演算部１１１に出力される（ステップＳ１０５）。例えば、被検体１へ加わる圧力を、圧力センサ２３１によって測定し、所定の圧力値を超えた場合、固定具圧力調整部２１２は、圧力の上昇を停止させ、被検体固定完了の指示を制御・演算部１１１に出力すればよい。また、被検体１の主観によって、圧力が十分に高まったと被検体１が判断したならば、被検体１がＵＩ１１２を自ら操作して圧力が十分に高まったことを入力してもよい。これを受けて、固定具圧力調整部２１２は、圧力の上昇を停止させ、被検体固定完了の指示を制御・演算部１１１に出力する構成にしてもよい。
【0074】
［ステップＳ１０６、Ｓ１０７］
被検体固定完了の指示（ステップＳ１０５）を制御・演算部１１１が受け取った場合、制御・演算部１１１は液体注入機構２１１に対して、被検体１と指先ガイド２５１との間および被検体と固定具との間に音響整合液体２２２を注入するよう指示する（ステップＳ１０６）。液体注入機構２２１は、音響整合液体２２２を十分な量注入した後、音響整合液体注入完了を示す信号を制御・演算部１１１に出力する（ステップＳ１０７）。
被検体固定完了の指示（ステップＳ１０５）を制御・演算部１１１が受け取った場合、制御・演算部１１１は液体注入機構２１１に対して、被検体１と指先ガイド２５１との間および被検体と固定具との間に音響整合液体２２２を注入するよう指示する（ステップＳ１０６）。液体注入機構２２１は、音響整合液体２２２を十分な量注入した後、音響整合液体注入完了を示す信号を制御・演算部１１１に出力する（ステップＳ１０７）。
【0075】
音響整合液体２２２が十分な量注入されたかどうかは、固定具２１１または注入タンク２２１ａに配置された液面センサ（不図示）によって、固定具２１１と被検体の間に注入された音響整合液体２２２、または、注入タンク２２１ａ内の音響整合液体２２２の液面高さを測定し、液面高さが所定の高さになったかどうかにより液体注入機構２２１が判断する構成にすることができる。また、被検体１の主観（目視等）によって音響整合液体２２２が固定具２１１と被検体１との間に十分な量注入されたどうかを判断してもよい。十分な量注入されたと被検体１が判断した場合には、ＵＩ１１２を被検体１が自ら操作して、音響整合液体２２２が十分な量注入されたことを入力する。液体注入機構２２１は、十分な量の音響整合液体２２２が注入した場合には、注入を停止し、音響整合液体注入完了を示す信号を制御・演算部１１１に出力する。
【0076】
［ステップＳ１０８］
制御・演算部１１１は、音響整合液体注入完了（ステップＳ１０７）の信号を受け取った場合、超音波計測（ステップＳ１０８）を開始する。
制御・演算部１１１は、音響整合液体注入完了（ステップＳ１０７）の信号を受け取った場合、超音波計測（ステップＳ１０８）を開始する。
【0077】
【0078】
【0079】
制御・演算部１１１は、まず、超音波の送信と受信とを行う（ステップＳ２０１）。具体的には、振動子アレイ２０１へ電気的な超音波送信信号を送信する。振動子アレイ２０１は電気的信号を超音波へ変換し、被検体１へ向けて超音波を送信する。続いて被検体１で散乱や反射や透過等した超音波を、振動子アレイ２０１で受信する。振動子アレイ２０１は超音波信号を電気的信号に変換し、制御・演算部１１１へ電気的な超音波受信信号を送信する。制御・演算部１１１は受信した超音波受信信号をメモリに保存する。
【0080】
次に被検体１（例えば手）の全体の画像を取得するため、制御・演算部１１１は、振動子アレイ２０１を振動子アレイアクチュエータ２０２により機械的に駆動する（ステップＳ２０２、Ｓ２０５）。具体的には、制御・演算部１１１は、振動子アレイ２０１の機械的な駆動ステップ数が所定の回数に達しているかどうか判定し（ステップＳ２０２）、達していない場合、ステップＳ２０５に進み、振動子アレイアクチュエータ２０２に振動子アレイ２０１を機械的に駆動（移動）させる指示を送信する（ステップＳ２０５）。振動子アレイアクチュエータ２０２は、制御・演算部１１１から駆動指示を受けると、振動子アレイ２０１を１ステップ駆動させる。そして、制御・演算部１１１は、ステップＳ２０１に戻り、再び超音波の送受信を行う。これを、駆動ステップ数が、所定の回数に到達するまで繰り返す（ステップＳ２０２）。制御・演算部１１１は、ステップＳ２０２において駆動ステップ数が所定回数に到達しならば、振動子アレイ２０１による所定範囲のスキャン（アレイスキャン）が完了したと判断し（ステップＳ２０２）、ステップ２０３に進む。
【0081】
制御・演算部２１１は、ステップＳ２０１で得られた受信信号を超音波画像３０１を生成し（ステップＳ２０３）、画像化された結果を表示部１１２に表示させる（ステップＳ２０４）。
【0082】
なお、ステップＳ２０３とステップＳ２０４は、各ステップＳ２０１後のいずれの時点で実行してもよく、例えば、スキャンステップ（駆動ステップ）ごとに、ステップＳ２０５とステップＳ２０１との間で実行してもよい。
【0083】
［ステップＳ１０９］
制御・演算部１１１は、以上のステップＳ２０１～Ｓ２０５により超音波計測（ステップＳ１０８）が完了したかどうかを判定する（ステップＳ１０９）。制御・演算部１１１は、あらかじめ定められた超音波の撮像シーケンス（ステップＳ２０１～Ｓ２０５）が正常に完了した場合に、超音波計測が完了したと判断してもよいし、生成した超音波画像３０１に基づいて、撮像データが想定どおりに取得できたかどうかを判定し、想定通りに撮像できた場合に超音波計測が完了したと判定してもよい。さらに、制御・演算部１１１は、表示部１１３に、生成した超音波画像を表示し、その超音波画像を見た被検体１あるいは検査技師が、撮像が良好であったと判断し、ＵＩ１１２を通じて超音波計測完了を示す入力を行った場合に、制御・演算部１１１は、超音波計測が完了したと判定してもよい。
制御・演算部１１１は、以上のステップＳ２０１～Ｓ２０５により超音波計測（ステップＳ１０８）が完了したかどうかを判定する（ステップＳ１０９）。制御・演算部１１１は、あらかじめ定められた超音波の撮像シーケンス（ステップＳ２０１～Ｓ２０５）が正常に完了した場合に、超音波計測が完了したと判断してもよいし、生成した超音波画像３０１に基づいて、撮像データが想定どおりに取得できたかどうかを判定し、想定通りに撮像できた場合に超音波計測が完了したと判定してもよい。さらに、制御・演算部１１１は、表示部１１３に、生成した超音波画像を表示し、その超音波画像を見た被検体１あるいは検査技師が、撮像が良好であったと判断し、ＵＩ１１２を通じて超音波計測完了を示す入力を行った場合に、制御・演算部１１１は、超音波計測が完了したと判定してもよい。
【0084】
［ステップＳ１１０］
制御・演算部１１１は、超音波計測完了と判断した場合（ステップＳ１０９）、固定具圧力調整部２１２に固定具２１１の圧力の減圧を指示する（ステップＳ１１０）。これにより、固定具圧力調整部２１２は、固定具２１１が被検体１に加える圧力を減圧すると、被検体（手）１を超音波送受信装置１０１から抜き出すことができるようになる。
制御・演算部１１１は、超音波計測完了と判断した場合（ステップＳ１０９）、固定具圧力調整部２１２に固定具２１１の圧力の減圧を指示する（ステップＳ１１０）。これにより、固定具圧力調整部２１２は、固定具２１１が被検体１に加える圧力を減圧すると、被検体（手）１を超音波送受信装置１０１から抜き出すことができるようになる。
【0085】
固定具２１１の減圧が完了すると、固定具圧力調整部２１２は、固定具減圧完了を示す信号を制御・演算部１１１に出力する。例えば、圧力センサ２１３が所定の圧力以下になった場合に、または、固定具圧力調整部２１２が所定の水量を固定具２１１から抜き出した場合に、固定具圧力調整部２１３は、固定具の減圧が完了したと判断する。また、被検体がＵＩ１１２を通じて固定具の減圧が完了したことを入力してもよい。
【0086】
［ステップＳ１１１］
次に制御・演算部１１１は、液体注入機構２２１に音響整合液体２２２を排出を指示する（ステップＳ１１１）。液体注入機構２２１は、バルブ２２１を操作して、廃液用配管２２１ｄから、被検体１と指先ガイド２５１との間および被検体１と固定具２１１（膜部材２１１ａ）との間の音響整合液体２２２を、廃液タンク２２１ｂに回収する。
次に制御・演算部１１１は、液体注入機構２２１に音響整合液体２２２を排出を指示する（ステップＳ１１１）。液体注入機構２２１は、バルブ２２１を操作して、廃液用配管２２１ｄから、被検体１と指先ガイド２５１との間および被検体１と固定具２１１（膜部材２１１ａ）との間の音響整合液体２２２を、廃液タンク２２１ｂに回収する。
【0087】
ステップＳ１１１の後に、乾燥機２４１を動作させ、被検体１を超音波送受信装置１０１から抜き出す際に被検体１に残存する音響整合液体２２２を乾燥させるようにしてもよい。被検体１を乾燥させることにより、検査の快適性と衛生が向上する。
【0088】
［ステップＳ１１２］
次に、制御・演算部１１１は、被検体１または技師から装置の停止指示を受けた場合（ステップＳ１１２）には、超音波送受信装置１０１の動作を終了させ。停止指示がない場合には、ステップＳ１０２まで戻り、再び上述のステップＳ１０２～Ｓ１１１を繰り返す。
次に、制御・演算部１１１は、被検体１または技師から装置の停止指示を受けた場合（ステップＳ１１２）には、超音波送受信装置１０１の動作を終了させ。停止指示がない場合には、ステップＳ１０２まで戻り、再び上述のステップＳ１０２～Ｓ１１１を繰り返す。
【0089】
上述した図４のフローのように動作する超音波送受信装置は、被検体１を保定して超音波の送受信を行う撮像シーケンスを、各部を自動制御しながら行わせることができ、被検体１の動きを抑制した高精度な超音波画像を自動撮像することができる。よって、超音波検査者（技師）の技量に依らない検査が可能になる。また、被検体１によるセルフ検査も可能である。さらに、同じ測定方法によって繰り返し測定ができるため、被検体１の継時的な変化のモニタリングを容易に行うことができる。よって、高精度な超音波画像に基づいて、超音波病態の変化、治療効果の判定等、より高精度なリウマチの診断ができる。
【0090】
なお、本実施形態１では、一例として、被検体１が指先から手首までの部位である場合について説明したが、被検体１は他の部位でもかまわない。他の例えば足首から足先、膝・肘関節を含む四肢、腹部や乳房などの検査についても指先ガイド２５１、固定具２１１、手挿入開口２６１の形状を各部位に合わせた適切な形状にし、振動子アレイ２０１を各計測部位のサイズに適切なサイズにする等によって、本実施形態に示したものと同様な効果を得る撮像を実施することが可能である。
【0091】
＜＜実施形態１の変形例１＞＞
図１１に、実施形態１の変形例１を示す。実施形態１の超音波送受信装置１０１内に被検体１の挿入する方向が鉛直方向であったが、変形例１では水平方向に向けられている。本変形例１の構成では、被検体１の手の平が重力方向、すなわち下方を向くため、超音波送受信装置１０１内で被検体（手）１がより安定し、測定時の被検体１の動きを減少させる効果がある。
図１１に、実施形態１の変形例１を示す。実施形態１の超音波送受信装置１０１内に被検体１の挿入する方向が鉛直方向であったが、変形例１では水平方向に向けられている。本変形例１の構成では、被検体１の手の平が重力方向、すなわち下方を向くため、超音波送受信装置１０１内で被検体（手）１がより安定し、測定時の被検体１の動きを減少させる効果がある。
【0092】
これにより、被検体１を固定するために固定具２１１が被検体１に加える圧力を、実施形態１よりも低減することが可能になり、機器の製造コストを低減させることができ、一方で被検体１の快適性が向上するという効果がある。
【0093】
超音波送受信装置１０１の向きはこれに限らず、図１で示した鉛直方向と図１１で示した水平方向との中間の斜め方向であってもよい。超音波送受信装置のサイズと構造等を考慮して適切な角度を選択することによって、音響整合液体２２２が手挿入開口２６１から流出することを防ぎつつ、被検体１の手の平が重力方向（下向き）に近い方向を向かせることができるため、被検体１を安定させることができる。
【0094】
変形例１の他の構成は、実施形態１と同様であるので説明を省略する。
【0095】
＜＜実施形態１の変形例２＞＞
図１２に実施形態１の変形例２を示す。図１２の変形例２は、被検体１に音響伝搬特性が良好な手袋２７１をあらかじめ装着した上で、超音波送受信装置１０１の開口２６１に挿入する構成である。手袋２７１を用いることによって、超音波計測が被検体１の表面状態の影響を受けにくくなり、より再現性が高く均一な検査を提供することができる。
図１２に実施形態１の変形例２を示す。図１２の変形例２は、被検体１に音響伝搬特性が良好な手袋２７１をあらかじめ装着した上で、超音波送受信装置１０１の開口２６１に挿入する構成である。手袋２７１を用いることによって、超音波計測が被検体１の表面状態の影響を受けにくくなり、より再現性が高く均一な検査を提供することができる。
【0096】
また、手袋２７１は使い捨てることも可能であるし、使用都度の洗浄や滅菌を行うことも容易であるため、手袋２７１を被検体１に装着することにより超音波送受信装置１０１をより清潔に保つことができ、しかも、ウイルス感染など衛生面でのリスクを低減することができる。
【0097】
手袋２７１は、例えばラテックスなどのゴム素材を用いることができる。伸縮性のあるゴム素材を用いることによって、被検体１と手袋２７１との密着性が向上し、被検体１と手袋との間に空気など超音波伝搬を阻害する要素を低減することができるため、高画質な超音波画像３０１を提供することができる。
【0098】
また、手袋２７１と被検体１との間に、音響整合剤２７２を注入または塗布してもよい。音響整合剤２７２としては、音響インピーダンスが被検体１と同等の媒体、例えば水、エタノールなどの液体や、ゲルなどの流体を用いる。これにより、手袋２７１と被検体１との間の空間を隙間なく埋めることができ、より高画質な超音波画像３０１を提供することができる。
【0099】
変形例１の他の構成は、実施形態１と同様であるので説明を省略する。
【0100】
＜＜実施形態２＞＞
実施形態２の超音波送受信装置１０１について図１３を用いて説明する。
実施形態２の超音波送受信装置１０１について図１３を用いて説明する。
【0101】
実施形態２の超音波送受信装置は、被検体１を保定するための固定具２１１と、固定具２１１の少なくとも一部を被検体１に押し付けて被検体１を保定する駆動機構２１２の構造が実施形態１とは異なる。
【0102】
図１３に示すように、固定具２１１は、予め定めた形状の部材１３０ａを含み、駆動機構１３１は、部材１３０ａを被検体１に押し付ける方向に移動させる力を加える機構である。具体的には、部材１３０ａは、弾性体により構成され、弾性材料は、シリコーンゴムなど、超音波の音響伝播特性が良好なもの（音響インピーダンスや音速が被検体１と同等かつ超音波減衰係数が十分小さいもの）により構成されている。駆動機構１３１は、ばねあるいはアクチュエータを用いることができる。
【0103】
部材１３０ａには、振動子アレイ２０１を配置し、かつ、振動子アレイ２０１をスキャンすることができる空間が設けられ、内部に振動子アレイ２０１とアクチュエータ２０２が配置されている。空間内は、音響インピーダンスと音速が被検体１と同等かつ超音波減衰係数が十分小さい液体が満たされている。空間形状は、例えばドーナツ状とする。
【0104】
また、部材１３０ａの空間の大きさは、被検体１を圧迫していない開放状態から、被検体１を圧迫して保定した状態まで部材１３０ａを駆動機構１３１により移動させた場合であっても、振動子アレイ２０１には接触しない大きさが確保されている。このような構造により、固定具２１１の部材１３０は移動して被検体１を保定のために移動するが、振動子アレイ２０１の位置は変化しない状態を保つことができる。よって、対向する振動子の間隔を保つことができるため、受信信号から制御・演算部１１１が画像再構成等の演算を行う場合も、実施形態１と同様の演算で行うことができる。
【0105】
実施形態２の他の構成は、実施形態１と同様であるので説明を省略する。
【0106】
＜実施形態２の変形例１＞
図１４に、実施形態２の変形例１の超音波送受信装置を示す。図１４の超音波送受信装置は、実施形態２と同様に、固定具２１１が弾性体の部材１３０ａであり、これをアクチュエータ１３１により、被検体１に押し付け、被検体１を圧迫することにより、被検体１を保定する構成であるが、振動子アレイ２０１が、固定具２１１の外側に配置されている点で実施形態２とは異なっている。振動子アレイ２０１が固定具２１１の外側の空間に配置されているため、固定具２１１の外側の筐体２１１ｃとの間の空間に液体１３０ｂが満たされている。
図１４に、実施形態２の変形例１の超音波送受信装置を示す。図１４の超音波送受信装置は、実施形態２と同様に、固定具２１１が弾性体の部材１３０ａであり、これをアクチュエータ１３１により、被検体１に押し付け、被検体１を圧迫することにより、被検体１を保定する構成であるが、振動子アレイ２０１が、固定具２１１の外側に配置されている点で実施形態２とは異なっている。振動子アレイ２０１が固定具２１１の外側の空間に配置されているため、固定具２１１の外側の筐体２１１ｃとの間の空間に液体１３０ｂが満たされている。
【0107】
本変形例においても、実施形態２と同様の効果が得られる。
【0108】
変形例１の他の構成は、実施形態２と同様であるので説明を省略する。
【0109】
＜＜実施形態２の変形例２＞＞
実施形態２の変形例２の超音波送受信装置について図１５を用いて説明する。
実施形態２の変形例２の超音波送受信装置について図１５を用いて説明する。
【0110】
変形例２の超音波送受信装置は、実施形態２と同様に、固定具２１１が弾性体の部材１３０ａであり、これをアクチュエータ１３１により、被検体１に押し付け、被検体１を圧迫することにより、被検体１を保定する構成であるが、振動子アレイ２０１が、部材１３０ａの内部に埋め込まれている点で実施形態２とは異なっている。
【0111】
また、振動子アレイ２０１の形状も実施形態１とは異なり、振動子アレイ２０１をスキャン（移動）しなくても被検体１の所定範囲について超音波送受信ができるように、超音波振動子を、周方向のみならず、実施形態２の振動子アレイ２０１のスキャン方向（上下方向）にも並べた構造であり、例えば筒状の構造となっている。
【0112】
このように振動子アレイ２０１は、上下方向にスキャン（移動）する必要がないため、アクチュエータ２０２は、変形例２では配置されていない。また、振動子アレイ２０１が移動しないため、部材１３０ａと隙間なく密着している。
【0113】
本変形例２においては、振動子アレイ２０１は、周方向のみならず上下方向にも配列されているため、上下方向の移動ができなくても、被検体１の全体を撮像することができる。
【0114】
なお、本変形例２の構造では、固定具２１１の部材１３０の移動にともない、振動子アレイ２０１の位置も変化する。すなわち、対向する振動子や隣り合う振動子の間隔が被検体１の厚さによって変化する。よって、受信信号から制御・演算部１１１は、画像再構成等の演算を行う際に、振動子の位置関係をアクチュエータ１３１の駆動量から取得し、画像生成の演算に用いる数式の振動子間の距離等を補正する。これにより、振動子の位置関係が変化する構成であっても、超音波画像を精度よく生成することができる。
【0115】
変形例２の他の構成は、実施形態２と同様であるので説明を省略する。
【0116】
＜＜実施形態２の変形例３＞＞
実施形態２の変形例３の超音波送受信装置について図１６を用いて説明する。
実施形態２の変形例３の超音波送受信装置について図１６を用いて説明する。
【0117】
図１６は、変形例３の超音波送受信装置の水平方向の断面図である。変形例３の固定具２１１は、一部が途切れた円環状の弾性体（例えばシリコーンゴム）１３０ａである。アクチュエータ１３１は円環状の弾性体の固定具２１１の途切れた位置に配置され、円環状の弾性体を引き締める方向の力を加えることによって被検体１を圧迫し、固定する構造である。
【0118】
振動子アレイ２０１と固定具２１１との間は液体（例えば水）１３０ｂで満たされている。ただし、振動子アレイ２０１の構造は、円環状のものに限られず、図６Ａ～Ｆに示した振動子アレイ等を用いることも可能である。
【0119】
変形例３の他の構成は、実施形態２と同様であるので説明を省略する。
【0120】
上記実施形態２およびその変形例１～３では、被検体１の広い範囲を固定具１１１（部材１３０ａ）で挟み込むことができるため、固定具２１１と被検体１との間への音響整合液体２２２の注入を省略してもよい。その場合の超音波撮像装置の動作フローを図１７に示す。図１７のように、図４のフローのステップＳ１０６，Ｓ１０７を省略することにより、固定具２１１と被検体１の間への音響整合液体２２２の注入を省略して、簡略に超音波計測を行うことができる。
【符号の説明】
【0121】
１…被検体
１０１…超音波送受信装置
１１１…制御・演算部
１１２…ＵＩ
１１３…表示部
２０１…振動子アレイ
２０２…振動子アレイアクチュエータ
２１１…固定具
２１２…固定具圧力調整部
２１３…圧力センサ
２１４…液体
２２１…液体注入機構
２２２…音響整合液体
２２３…音響整合液体（廃液）
２２４…音響整合液体注入弁
２２５…音響整合液体排出弁
２３１…手首固定具
２４１…乾燥機
２５１…指先ガイド
２６１…手挿入開口
２７１…手袋
２７２…手袋内音響整合剤
３０１…超音波画像
１０１…超音波送受信装置
１１１…制御・演算部
１１２…ＵＩ
１１３…表示部
２０１…振動子アレイ
２０２…振動子アレイアクチュエータ
２１１…固定具
２１２…固定具圧力調整部
２１３…圧力センサ
２１４…液体
２２１…液体注入機構
２２２…音響整合液体
２２３…音響整合液体（廃液）
２２４…音響整合液体注入弁
２２５…音響整合液体排出弁
２３１…手首固定具
２４１…乾燥機
２５１…指先ガイド
２６１…手挿入開口
２７１…手袋
２７２…手袋内音響整合剤
３０１…超音波画像
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】