特許 7308697 超音波プローブ及び超音波プローブ用アタッチメント

(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】2023-07-06

(45)【発行日】2023-07-14

(54)【発明の名称】超音波プローブ及び超音波プローブ用アタッチメント

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/00 20060101AFI20230707BHJP

【ＦＩ】

A61B8/00

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019158562

(22)【出願日】2019-08-30

(65)【公開番号】P2021036944

(43)【公開日】2021-03-11

【審査請求日】2022-06-30

(73)【特許権者】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 友広

(72)【発明者】

【氏名】武内 俊

(72)【発明者】

【氏名】四方 浩之

(72)【発明者】

【氏名】岡田 健吾

【審査官】下村 一石

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０１２３８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０００５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５３５３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００５／００９６５４７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－０８０６７１（ＪＰ，Ａ）

(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】

複数の超音波振動子によって形成される超音波振動子アレイと、
前記超音波振動子アレイの超音波送受信側に設けられ、被検体との接触部を有するオフセットと、前記オフセットを支持する外装部材と、を具備し、
前記オフセットは、第１の曲率を有する曲面によって形成され前記接触部の中央に配置される第１の領域と、前記第１の曲率より大きな第２の曲率を有する曲面によって形成され前記接触部の辺縁に配置される第２の領域と、を少なくとも有し、
前記第２の領域に隣接して設けられた前記外装部材と前記第２の領域とにより形成される曲面の曲率は、前記第１の領域を形成する局面の曲率よりも大きい、
超音波プローブ。

【請求項2】

前記超音波振動子アレイは、格子状に２次元に配列された前記複数の超音波振動子によって形成され、
前記オフセットは、
前記超音波振動子アレイの第１の方向に沿った前記接触部の辺縁において前記第２の領域を有し、
前記超音波振動子アレイの前記第１の方向と交差する第２の方向に沿った前記接触部の辺縁において、前記第１の曲率より大きく且つ前記第２の曲率とは異なる第３の曲率を有する曲面によって形成される第３の領域をさらに有する
請求項１に記載の超音波プローブ。

【請求項3】

前記第１の曲率はゼロであり、前記第１の領域は平面である請求項１又は２に記載の超音波プローブ。

【請求項4】

前記第２の領域は、前記オフセットの前記接触部に前記超音波振動子アレイの外形を投影した範囲内に起点があり、前記オフセットの前記接触部の辺縁に端点がある請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の超音波プローブ。

【請求項5】

前記第１の領域と前記第２の領域との境界は、前記超音波振動子アレイの前記超音波送受信側の面を前記接触部に投影した領域に含まれる請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の超音波プローブ。

【請求項6】

前記第１の領域と前記第２の領域との境界は、前記超音波振動子アレイの前記超音波送受信側の面を前記接触部に投影した領域の外側に存在する請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の超音波プローブ。

【請求項7】

前記外装部材は、前記オフセットとの境界において前記第２の曲率を有する請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の超音波プローブ。

【請求項8】

前記外装部材は、前記オフセットの輪郭に沿った形状の開口部を有し、当該開口部にはめ込まれその一部を露出する前記オフセットの側面を支持する請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の超音波プローブ。

【請求項9】

超音波プローブにおいて、複数の超音波振動子によって形成される超音波振動子アレイの超音波送受信側に設けられる超音波プローブ用アタッチメントであって、
被検体との接触部を有するオフセットと、前記オフセットを支持する外装部材と、を具備し、
前記オフセットは、第１の曲率を有する曲面によって形成され前記接触部の中央に配置される第１の領域と、前記第１の曲率より大きな第２の曲率を有する曲面によって形成され前記接触部の辺縁に配置される第２の領域と、を少なくとも有し、
前記第２の領域に隣接して設けられた前記外装部材と前記第２の領域とにより形成される曲面の曲率は、前記第１の領域を形成する局面の曲率よりも大きい、
超音波プローブ用アタッチメント。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実施形態は、超音波プローブ及び超音波プローブ用アタッチメントに関する。

【背景技術】

【0002】

被検体内を超音波で走査し、被検体内からの反射波に基づいて、被検体の内部を映像化する超音波診断装置が開示されている。このような超音波診断装置では、複数の超音波振動子を有する超音波プローブを用いて被検体に超音波を送信し、当該被検体から反射波を受信する。

【0003】

超音波プロ―ブの音響照射（放射）方向の生体接触部材において、音響集束効果を持たせるために音響集束材料であり且つ曲率を設けたレンズ部材を配置する場合と、音響集束効果は意図しないが、生体との接触性を確保する目的や音響特性を改善する目的等のために音響集束効果を持たない弾性材（以下、「オフセット」と呼ぶ。）を配置する場合とがある。従来、後者のオフセットを配置する場合において、このオフセットの生体接触部の接触面（生体接触面）は、生体接触性の観点から、平面、または曲率が一定の曲面（又は長手方向に沿った断面が単一曲率の曲線となる曲面）となっている。

【0004】

セクタプローブ、コンベックスプローブ等の音路が偏向するプローブにおいて、生体接触面が平面、または単一曲率である曲面である場合、機能的に必要なオフセットの厚み寸法を確保しつつ、オフセットの辺縁部近傍での音路を確保する必要がある。このため、従来の超音波プローブのオフセット、及び当該オフセットを支持する外装部材の音響放射開口部は、大きく確保される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１５－８０６７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来の超音波プローブは、オフセット、及び当該オフセット材を支持する外装部材の音響放射開口部を大きく確保する必要があることから、生体接触部のフットプリントが大きいという問題がある。また、音路がオフセット内で偏向方向に角度をもって進むことで、オフセット内での音路長が大きくなり、オフセット内減衰による音波のエネルギ損失が大きくなってしまう問題がある。

【0007】

本願発明が解決しようとする課題は、機能的に必要なオフセットの厚みを確保しつつ、従来に比して、オフセットの生体接触部のフットプリントを小型化し、オフセット内での不要な超音波のエネルギ損失（減衰）を抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

実施形態に係る超音波プローブは、複数の超音波振動子によって形成される超音波振動子アレイと、前記超音波振動子アレイの超音波送受信側に設けられ、被検体との接触部を有するオフセットと、前記オフセットを支持する外装部材と、を具備する。前記オフセットは、第１の曲率を有する曲面によって形成され前記接触部の中央に配置される第１の領域と、前記第１の曲率より大きな第２の曲率を有する曲面によって形成され前記接触部の辺縁に配置される第２の領域と、を少なくとも有する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１の実施形態に係る超音波プローブ１を具備する超音波診断装置Ｓの構成例を示すブロック図である。

【図2】図２は、実施形態に係る超音波プローブ１の外観を示す斜視図である。

【図3】図３は、図２に示した超音波プローブ１のオフセット２、外装部材３の一部を拡大した斜視図である。

【図4】図４は、図２に示した超音波プローブ１をＡ方向から見た上面図である。

【図5】図５は、図２に示した超音波プローブ１をＢ方向から見た側面図である。

【図6】図６は、図２に示した超音波プローブ１をＣ方向から見た側面図である。

【図7】図７は、オフセット２の第１の領域２ａ、第２の領域２ｂ、第３の領域２ｃと、超音波プローブ１に内蔵される振動子アレイ６との位置関係を説明するために図である。

【図8】図８は、図４に示した上面図において、点線にて振動子アレイ６の上面６ａの輪郭が書き加えられた図である。

【図9】図９は、図２、図８に示した超音波プローブ１のＤ－Ｄに沿った（長手方向の沿った）断面図である。

【図10】図１０は、図２、図８に示した超音波プローブ１のＥ－Ｅに沿った（短手方向の沿った）断面図である。

【図11】図１１は、オフセット２を有する超音波プローブ１によって実現される音響特性を説明するための図であり、図２、図８に示した超音波プローブ１のＤ－Ｄ（長手方向）に沿った断面図である。

【図12】図１２は、従来の典型的な超音波プローブ１０の長手方向に沿った断面図である。

【図13】図１３は、変形例２を説明するための図であり、図２、図８に示した超音波プローブ１のＤ－Ｄに沿った（長手方向の沿った）断面図である。

【図14】図１４は、変形例２を説明するための図であり、図２、図８に示した超音波プローブ１のＥ－Ｅに沿った（短手方向の沿った）断面図である。

【図15】図１５は、第２の実施形態に係る超音波プローブ用アタッチメント１０及び超音波プローブアセンブリ２０を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の第１の実施形態及び第２の実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。また、実施形態は、構成に矛盾が生じない範囲で他の実施形態や従来技術との組み合わせが可能である。

【0011】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る超音波プローブ１を具備する超音波診断装置Ｓの構成例を示すブロック図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置Ｓは、超音波プローブ１、装置本体１００、モニタ２、入力装置３を具備する。超音波プローブ１、モニタ２、入力装置３は、装置本体１００に通信可能に接続される。なお、被検体Ｐは、超音波診断装置１の構成に含まれない。

【0012】

超音波プローブ１は、被検体に当接され、当該被検体に超音波を送信し、送信した超音波に起因する当該被検体からの反射波を受信する。超音波プローブ１は、例えば、複数の超音波振動子（超音波トランスデューサ）が格子状に２次元で配置された振動子アレイを有する２次元超音波プローブである。

【0013】

複数の超音波振動子は、装置本体１００から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。また、複数の超音波振動子は、被検体Ｐからの反射波を受信して電気信号（エコー信号）に変換する。さらに、超音波プローブ１は、オフセットと、オフセットを支持する外装部材と、複数の超音波振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を具備する（図９参照）。

【0014】

なお、超音波プローブ１の構成については、後で詳しく説明する。

【0015】

モニタ２は、超音波診断装置Ｓのユーザが入力装置３を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示し、装置本体１００において生成された超音波画像等を表示する。

【0016】

入力装置３は、トラックボール、スイッチ、ダイヤル、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、ジョイスティック等により実現される。入力装置３は、超音波診断装置Ｓのユーザからの各種設定要求を受け付け、装置本体１００に対して、受け付けた各種設定要求を転送する。例えば、入力装置３は、超音波プローブ１を制御するための各種設定要求を受け付けて、装置本体１００に転送する。

【0017】

装置本体１００は、超音波プローブ１による超音波の送信、及び、超音波プローブ１による反射波の受信を制御する。そして、装置本体１００は、超音波プローブ１から例えばサブアレイ毎に加算されたエコー信号に基づいて、超音波画像を生成する。装置本体１００は、図１に示すように、送受信回路１１、Ｂモード処理回路１２、ドプラ処理回路１３、記憶回路１５、制御回路１６を具備する。

【0018】

送受信回路１１は、制御回路１６による制御を受けて、超音波プローブ１と装置本体１００との間で駆動信号及び受信信号の送受信を行う送受信回路である。例えば、送受信回路１１は、超音波プローブ１に駆動信号の振幅の値を制御する。送受信回路１１は、超音波プローブ１に、超音波プローブ１から送信される超音波に対する送信遅延量（各超音波振動子が出力する超音波に対する送信遅延量）を制御する。

【0019】

また、送受信回路１１は、エコー信号に対する受信遅延量（各超音波振動子が受信したエコー信号に対する遅延量）を制御する。

【0020】

また、送受信回路１１は、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器と受信ビームフォーマとを有する。送受信回路１１が超音波プローブ１から出力されたサブアレイごとに加算された（アナログ形式の）エコー信号を受信すると、Ａ／Ｄ変換器は、アナログ形式のエコー信号をデジタル形式のエコーデータに変換する。受信ビームフォーマは、サブアレイごとのデジタル形式のエコーデータに対して整相加算処理を実行し、指向性を持ったエコーデータを生成する。そして、受信ビームフォーマは、整相加算処理後のエコーデータをＢモード処理回路１２及びドプラ処理回路１３に送信する。

【0021】

Ｂモード処理回路１２は、送受信回路１１から出力されたエコーデータに基づき、Ｂモードデータを生成するプロセッサである。すなわち、Ｂモード処理回路１２は、送受信回路１１から出力されたエコーデータを受信する。そして、Ｂモード処理回路１２は、受信したエコーデータに対して対数増幅、包絡線検波処理等を行なって、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。

【0022】

ドプラ処理回路１３は、送受信回路１１から出力されたエコーデータに基づき、ドプラデータを生成するプロセッサである。すなわち、ドプラ処理回路１３は、送受信回路１１から出力されたエコーデータを受信する。そして、ドプラ処理回路１３は、受信したエコーデータから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の移動体情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。

【0023】

記憶回路１５は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。例えば、記憶回路１５は、生成された超音波画像を記憶する。また、記憶回路１５は、Ｂモード処理回路１２やドプラ処理回路１３から出力されるデータ（ＲＡＷデータ）を記憶する。

【0024】

また、記憶回路１５は、超音波送受信、画像生成、画像処理及び表示処理を行なうための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見等）や、診断プロトコルや各種ボディーマーク等の各種データを記憶する。

【0025】

制御回路１６は、超音波診断装置Ｓの処理全体を制御するＣＰＵとしてのプロセッサである。例えば、制御回路１６は、入力装置３を介して操作者から入力された各種設定要求や、記憶回路１５から読込んだ各種制御プログラム及び各種データに基づき、送受信回路１１、Ｂモード処理回路１２、ドプラ処理回路１３を制御する。また、制御回路１６は、記憶回路１５が記憶する超音波画像や、記憶回路１５が記憶する各種画像、又は、画像生成処理や各種画像処理を行なうためのＧＵＩ、画像生成結果等を表示するようにモニタ２を制御する。

【0026】

また、制御回路１６は、画像生成機能１６ａ、画像処理機能１６ｂを有する。画像生成機能１６ａは、Ｂモード処理回路１２及びドプラ処理回路１３が生成したデータから超音波画像を生成する。すなわち、画像生成機能１６ａは、Ｂモード処理回路１２が生成したＢモードデータからエコーの強度を輝度にて表したＢモード画像を生成する。また、画像生成機能１６ａは、ドプラ処理回路１３が生成したドプラデータから移動体情報を表す平均速度画像、分散画像、パワー画像、又は、これらの組み合わせ画像としてのカラードプラ画像を生成する。画像処理機能１６ｂは、生成した各種画像データに対し、ダイナミックレンジ、輝度（ブライトネス）、コントラスト、γカーブ補正及びＲＧＢ変換等の各種画像処理を実行する。

【0027】

なお、画像生成機能１６ａ、画像処理機能１６ｂは、ＣＰＵとしての制御回路１６が制御プログラムを実行することにより実現される。しかしながら、当該例に限定されず、画像生成機能１６ａ、画像処理機能１６ｂの一部又は全部を、同様の各機能を実行するように設計された専用のハードウェア、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の半導体集積回路や従来の回路モジュール等によって実現するようにしてもよい。

【0028】

（超音波プローブ）
次に、第１の実施形態に係る超音波プローブ１について説明する。なお、本実施形態においては、説明を具体的にするため、超音波プローブ１は、音路が偏向する超音波プローブとしてセクタプローブを例とする。しかしながら、当該例に限定する趣旨ではなく、同じく音路が偏向する超音波プローブとして、コンベックスプローブに対しても適用可能である。

【0029】

図２は、実施形態に係る超音波プローブ１の外観を示す斜視図である。同図に示す様に、超音波プローブ１は、オフセット２、外装部材３、筐体４、接続ケーブル５を具備している。

【0030】

オフセット２は、複数の超音波振動子からなる振動子アレイの超音波送受信側に設けられ、被検体との接触部を有する。オフセット２は、第１の曲率を有する曲面によって形成され接触部の中央に配置される第１の領域２ａと第１の曲率より大きな第２の曲率を有する曲面によって形成され接触部の辺縁に配置される第２の領域２ｂと、を少なくとも有する。

【0031】

すなわち、オフセット２は、超音波振動子と生体表面との距離及び生体表面との接触性を確保して多重反射等を防止し、音響特性を改善するための弾性材である。オフセット２は、接触部の中央に配置され第１の曲率を有する曲面又は平面としての第１の領域２ａ、超音波振動子アレイの第１の方向（例えば長手方向）に沿った接触部の辺縁に配置され第２の曲率を有する曲面としての第２の領域２ｂ、超音波振動子アレイの第１の方向と交差する第２の方向（例えば短手方向）に沿った接触部の辺縁に配置され第２の曲率とは異なる第３の曲率を有する曲面としての第３の領域２ｃ、を有する。なお、図２等においては、説明の便宜上、第１の領域２ａの輪郭を一点鎖線で示してある。

【0032】

ここで、本実施形態においては、平面を曲率が０（ゼロ）である曲面として定義する。以下においては、説明を具体的にするため、第１の領域２ａが平面である場合（すなわち第１の領域２ａが第１の曲率＝０の曲面である場合）を例とする。また、オフセット２の（生体）接触面は、第１の領域２ａ、第２の領域２ｂ、第３の領域２ｃの各表面によって形成される。

【0033】

外装部材３は、オフセットを支持する。すなわち、外装部材３は、オフセット２の輪郭に沿った形状の開口部を有する。外装部材３は、この開口部にはめ込まれその一部を露出するオフセット２の側面を支持する支持部材である。外装部材３は、樹脂やプラスチック等によって形成される。

【0034】

筐体４には、複数の超音波振動子、バッキング材、複数の超音波振動子に接続される電子回路や配線が内蔵されると共に、オフセット２がはめ込まれた外装部材３が装着される。技師や医師等のユーザは、筐体４を把持しながら、第１の領域２ａ、第２の領域２ｂ、第３の領域２ｃから形成されるオフセット２の接触面を被検体表面に当接させながら超音波送受信を実行し、超音波撮像を行う。

【0035】

接続ケーブル５は、超音波プローブ１と超音波診断装置本体１００とを電気的に接続する。

【0036】

図３は、図２に示した超音波プローブ１のオフセット２、外装部材３の一部を拡大した斜視図である。図４は、図２に示した超音波プローブ１をＡ方向から見た（すなわち、オフセット２の第１の領域２ａと対向する位置から見た）上面図である。図５は、図２に示した超音波プローブ１をＢ方向から見た側面図である。図６は、図２に示した超音波プローブ１をＣ方向から見た側面図である。

【0037】

図３、図４、図５、図６の各図に示す様に、オフセット２は、例えば長方形形状である平面としての第１の領域２ａ、第１の領域２ａの短手方向に沿ったオフセット２の（生体接触部の）辺縁部を形成する第２の領域２ｂ、第１の領域２ａの長手方向に沿ったオフセット２の（生体接触部の）辺縁部を形成する第３の領域２ｃを有している。

【0038】

外装部材３は、オフセット２との各境界において、第２の領域２ｂ又は第３の領域２ｃの曲率と同じ曲率を有している。これにより、外装部材３とオフセット２との境界における段差を無くすことができる。

【0039】

図７は、オフセット２の第１の領域２ａ、第２の領域２ｂ、第３の領域２ｃと、超音波プローブ１に内蔵される振動子アレイ６との位置関係を説明するために図である。なお、説明の便宜上、図７においては超音波プローブ１の内部構造を実線で、オフセット２、外装部材３の一部（すなわち、図３において実線で示された部分）を点線で示している。

【0040】

図７に示す様に、超音波プローブ１は、振動子アレイ６、バッキング材７を内蔵している。振動子アレイ６は、例えば格子状に２次元に配列された複数の超音波振動子によって形成される。オフセット２の第１の領域２ａは、振動子アレイ６の上面（超音波送受信側の面）２ａの上に位置する。オフセット２の第１の領域２ａは、振動子アレイ６の上面に含まれており、従って、オフセット２の第１の領域２ａの面積は、振動子アレイ６の上面の面積に比して小さい。また、オフセット２の第２の領域２ｂ及び第３の領域２ｃは、それぞれ振動子アレイ６の上面２ａとその一部が重なるように設けられている。

【0041】

図８は、図４に示した上面図において、点線にて振動子アレイ６の上面６ａ（すなわち、振動子アレイ６の超音波送受信側の面）の輪郭が書き加えられた図である。図９は、図２、図８に示した超音波プローブ１のＤ－Ｄに沿った（長手方向の沿った）断面図である。図１０は、図２、図８に示した超音波プローブ１のＥ－Ｅに沿った（短手方向の沿った）断面図である。なお、図８、図９において１点鎖線で示した直線ｌは、超音波プローブ１のＤ－Ｄ又はＥ－Ｅに沿った断面の中心軸である。また、図９、図１０で示した断面は一例であり、本実施形態に係る超音波プローブ１の断面形状を限定する趣旨ではない。

【0042】

図８、図９において、位置ＰＬ１（及び位置ＰＬ１を含む一点鎖線）は、第１の領域２ａと第２の領域２ｂとの境界（すなわち、曲率の不連続点又は不連続線）に対応する。同様に、位置ＰＲ１（及び位置ＰＲ１を含む一点鎖線）は、第１の領域２ａと第２の領域２ｂとの境界（すなわち、曲率の不連続点又は不連続線）に対応する。平面としての第１の領域２ａは、オフセット２の表面上の位置ＰＬ１から位置ＰＲ１に亘って形成されている。第２の曲率を有する第２の領域２ｂは、左側については位置ＰＬ１を起点としオフセット２の辺縁位置ＰＬ２を端点とする範囲で、右側側については位置ＰＲ１を起点としオフセット２の辺縁位置を端点ＰＲ２とする範囲で形成されている。

【0043】

同様に、図８、図１０に示す様に、位置ＱＬ１（及び位置ＱＬ１を含む一点鎖線）は、第１の領域２ａと第３の領域２ｃとの境界（すなわち、曲率の不連続点又は不連続線）に対応する。同様に、位置ＱＲ１（及び位置ＱＲ１を含む一点鎖線）は、第１の領域２ａと第３の領域２ｃとの境界（すなわち、曲率の不連続点又は不連続線）に対応する。平面としての第１の領域２ａは、オフセット２の表面上の位置ＱＬ１から位置ＱＲ１に亘って形成されている。第３の曲率を有する第３の領域２ｃは、左側については位置ＱＬ１を起点としオフセット２の辺縁位置を端点ＱＬ２とする範囲で、右側側については位置ＱＲ１を起点としオフセット２の辺縁位置ＱＲ２を端点とする範囲で形成されている。

【0044】

すなわち、第２の領域２ｂ、第３の領域２ｃは、超音波プローブ２の断面において、オフセット２の生体接触面に振動子アレイ６の外形を投影した範囲内に起点ＰＬ１、ＱＬ１があり、オフセット２の辺縁位置を端点ＰＬ２、ＱＬ２とする範囲において形成されている。また、平面としての第１の領域２ａは、長手方向については位置ＰＬ１から位置ＰＲ１に亘って形成されており、短手方向については位置ＱＬ１から位置ＱＲ１に亘って形成されている。従って、オフセット２の表面（生体接触面）は、平面と曲率の異なる二つの曲面との組み合わせ（或いは、曲率の異なる三つの曲面の組み合わせ）によって形成されている。

【0045】

なお、第２の曲率、第３の曲率は、例えば、第２の領域２ｂ、第３の領域２ｃが平面としての第１の領域２ａに接続されることを前提として、生体接触性、プローブの種類（セクタプローブ、コンベックスプローブ等）やサイズ、振動子アレイ６のサイズ、最大偏向角等の少なくとも一つを基準として決定される。

【0046】

以上説明した様に本実施形態に係る超音波プローブは、複数の超音波振動子によって形成される超音波振動子アレイ６と、超音波振動子アレイ６の超音波送受信側に設けられ、被検体との接触部を有するオフセット２と、オフセット２を支持する外装部材３と、を具備する。オフセット２は、第１の曲率を有する曲面によって形成され接触部の中央に配置される第１の領域２ａと、第１の曲率より大きな第２の曲率によって形成され接触部の辺縁に配置される第２の領域２ｂと、を少なくとも有する。

【0047】

すなわち、オフセット２の接触部の辺縁に配置される第２の領域２ｂは、中央に位置する第１の領域２ａの第１の曲率より大きな第２の曲率を有する。従って、オフセット２の接触部の辺縁においては、従来に比してオフセット２を小さくすることができ、フットプリントの小型化を実現することができる。また、オフセット２の接触部の辺縁における最大偏向角の音路を、従来に比して短くすることができ、オフセット内減衰によるエネルギ損失（減衰）を軽減することができる。

【0048】

また、オフセット２の小型化に伴い、外装部材３においてオフセット２をはめ込みその一部を露出させるための開口部を小さくすることができる。従って、オフセット２のみならず、外装部材３をも併せたフットプリントの小型化を実現することができる。

【0049】

（比較例）
本実施形態に係る超音波プローブと、従来の典型的な超音波プローブとの比較例について説明する。なお、以下の比較例においては、フットプリント大きさ、音路距離について長手方向を例に比較する。短手方向についても長手方向と同様の結果となるため、その説明は省略する。

【0050】

図１１は、オフセット２を有する超音波プローブ１によって実現される音響特性を説明するための図であり、図２、図８に示した超音波プローブ１のＤ－Ｄ（長手方向）に沿った断面図である。

【0051】

有効超音波振動子群（すなわち、実際の超音波送受信に用いる超音波振動子群）を、例えば振動子アレイ６全体とする。この場合、有効超音波振動子群からの音路は、最大偏向角θを最外側として送信（音響照射）される。

【0052】

有効超音波振動子群の長手方向の長さをＬａとし、オフセット２の中心付近での（すなわち第１の領域２ａにおける）必要な厚みをｔ、オフセット２の辺縁付近での（すなわち第２の領域２ｂの端点における）必要な厚みをｄとする（ただし、ｄ＜ｔ）。係る場合、オフセット２の長手方向の長さはＬａ＋２×ｄ×ｔａｎθとなる。また、有効超音波振動子群の端部ＦＬ（ＦＲ）から音響照射開口端ＧＬ（ＧＲ）までの音路距離（すなわち、最大偏向角θの際の音路距離）は、ｄ×（１／ｃｏｓθ）となる。

【0053】

図１２は、従来の典型的な超音波プローブ１０の長手方向に沿った断面図である。なお、超音波プローブ１０は、本実施形態に係る超音波プローブ１と同じ振動子アレイ６、バッキング材７を内蔵するものとする。

【0054】

同図に示す様に、オフセット８は、長手方向にかけて均一な厚さを有する。有効超音波振動子群の長手方向の長さをＬａとし、オフセット８の必要な厚みをｔとする。係る場合、オフセット８の長手方向の長さはＬａ＋２×ｔ×ｔａｎθとなる。また、有効超音波振動子群の端部ＦＬ（ＦＲ）から音響照射開口端ＧＬ（ＧＲ）までの音路距離（すなわち、最大偏向角θの際の音路距離）は、ｔ×（１／ｃｏｓθ）となる。

【0055】

すなわち、従来の典型的な超音波プローブ１０と比較した場合、本実施形態に係る超音波プローブ２は、オフセット２とオフセット８との大きさの差ΔＬ＝２（ｔ－ｄ）ｔａｎθの分だけ、フットプリントの小型化を実現している。

【0056】

また、本実施形態に係る超音波プローブ２における最大偏向角θの音路上での音路距離はｄ×ｃｏｓθとなり、従来の典型的な超音波プローブ８における最大偏向角θの音路上での音路距離はｔ×ｃｏｓθとなる。従って、最大偏向角θの音路上での音路距離差（ｔ－ｄ）×（１／ｃｏｓθ）の分だけ距離短縮が実現され、オフセット内減衰によるエネルギ損失を軽減することができる。

【0057】

（変形例１）
上記説明においては、オフセット２の中央に位置する第１の領域２ａは、第１の曲率＝０とする平面領域であるとし、オフセット２の表面は、平面と、曲率の異なる二つの曲面とが組み合わされた形状を有するものとした。しかしながら、オフセットの中央付近に位置する第１の領域２ａは、平面ではなく（第１の曲率＝０でない）曲面であってもよい。この場合、オフセット２は曲率の異なる三つの曲面の組み合わせで構成される。言い換えれば、第１の領域２ａを第１の曲率＝０でない曲面とした場合、オフセット２は、中央から短手方向辺縁にかけて及び中央から長手方向の辺縁にかけて、それぞれ曲率を不連続とする曲面によって構成となる。係る構成の場合、第１の領域２ａは第２の領域２ｂ、第３の領域２ｃに比して緩やかな曲面とすることが好ましい。従って、第１の曲率は、第２の曲率、及び第３の曲率に比して小さな値とすることが好ましい。

【0058】

なお、第１の曲率、第２の曲率、第３の曲率のそれぞれの値は、生体接触性、プローブの種類（セクタプローブ、コンベックスプローブ等）やサイズ、振動子アレイ６のサイズ、最大偏向角等の少なくとも一つを基準として決定することができる。

【0059】

（変形例２）
上記説明においては、第１の領域２ａと、第２の領域２ｂ及び第３の領域２ｃとの境界（すなわち、曲率の不連続点又は不連続線）は、オフセット２の生体接触面に振動子アレイ６の外形（上面６ａ）を投影した範囲内に存在する場合を例示した。これに対し、図１３、図１４に示す様に、第１の領域２ａと、第２の領域２ｂ及び第３の領域２ｃとの境界（同図では、曲率の不連続点ＰＬ３、ＰＲ３、ＱＬ３、ＱＲ３）を、オフセット２の生体接触面に振動子アレイ６の外形（上面６ａ）を投影した範囲外に存在するようにしてもよい。なお、この場合、第２の領域２ｂの第２の曲率、及び第３の領域２ｃの第３の曲率、外装部材３の曲率は、第１の領域２ａと、第２の領域２ｂ及び第３の領域２ｃとの境界がオフセット２の生体接触面に振動子アレイ６の外形を投影した範囲内に存在する場合（すなわち、図９、図１０に例示した場合）に比べて大きくなる。

【0060】

第１の領域２ａと第２の領域２ｂ及び第３の領域２ｃとの境界をオフセット２の表面のどの位置にもってくるのかは、生体接触性、プローブの種類（セクタプローブ、コンベックスプローブ等）やサイズ、振動子アレイ６のサイズ、最大偏向角等の少なくとも一つを基準として決定される。

【0061】

（変形例３）
上記説明においてオフセット２の平面領域としての第１の領域２ａが長方形であるのは、振動子アレイ６が直方体（すなわち、振動子アレイ６の上面６ａが長方形）であるからである。そのため、図２乃至図１１に示した超音波プローブ１のオフセット２においては、第２の領域２ｂの第２の曲率と第３の曲面領域２ｃの第３の曲率とは、異なる値として例示した。しかしながら、当該例に限定されず、第２の領域２ｂの第２の曲率と第３の曲面領域２ｃの第３の曲率とは、同じ値であってもよい。

【0062】

（変形例４）
上記説明においては、超音波プローブ２が、複数の超音波振動子が格子状に２次元に配列された２次元アレイプローブである場合を例示した。しかしながら、当該例に限定されず、必要に応じて、超音波プローブ２が１次元アレイプローブ、１．５次元アレイプローブである場合であっても適用可能である。例えば、超音波プローブ２が１次元アレイプローブである場合には、中央に位置する第１の領域２ａの長手方向の両端に第２の領域２ｂが設けられ、第３の領域が存在しないオフセットを有する構成となる。また、超音波プローブ２が１．５次元アレイプローブである場合には、１次元アレイプローブの場合と同じく第３の領域を設けない構成、或いは２次元アレイプローブの場合に比して大きな第３の曲率の第３の領域を有する構成となる。

【0063】

（変形例５）
近年、送受信系回路、信号処理系回路等を内蔵する超音波プローブ（すなわち、図１に示した装置本体１００の構成の一部又は全部を内蔵するプローブ）が開発されている。変形例５は、第１の実施形態の構成をこの様な超音波プローブへ適用する例である。

【0064】

すなわち、オフセット２、外装部材３を含む構成は第１の実施形態に係る超音波プローブ１と同様とし、筐体４の内部に、送受信回路１１、Ｂモード処理回路１２、ドプラ処理回路１３、記憶回路１５、制御回路１６の一部又は全部を内蔵するようにしてもよい。典型的な例としては、超音波プローブ１が送受信回路１１、Ｂモード処理回路１２、ドプラ処理回路１３、記憶回路１５、制御回路１６の全部を内蔵し、これをモニタ２及び入力装置３の構成を具備するタブレットコンピュータに接続することで超音波診断装置Ｓを実現する構成、或いは、超音波プローブ１が送受信回路１１、Ｂモード処理回路１２、ドプラ処理回路１３、記憶回路１５、制御回路１６の一部を内蔵し、これを画像生成機能１６ａ、画像処理機能１６ｂ、モニタ２、入力装置３の構成を具備するタブレットコンピュータに接続することで超音波診断装置Ｓを実現する構成などを挙げることができる。

【0065】

なお、本変形例５に係る超音波プローブ１は、送受信系回路、信号処理系回路等を内蔵することから、超音波診断装置と捉えることもできる。

【0066】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る超音波プローブ用アタッチメント及び超音波プローブアセンブリについて説明する。

【0067】

図１５は、第２の実施形態に係る超音波プローブ用アタッチメント１０及び超音波プローブアセンブリ２０を示した図である。

【0068】

ここで、超音波プローブ用アタッチメント１０とは、第１の実施形態において説明したオフセット２及び外装部材３から構成される。超音波プローブ用アタッチメント１０は、超音波プローブの筐体４に対して脱着可能である。また、超音波プローブアセンブリ２０とは、オフセット２及び外装部材３を有していない（すなわち、超音波プローブ用アタッチメント１０を有していない）超音波プローブと、超音波プローブ用アタッチメント１０とから構成される。従って、第１の実施形態に係る超音波プローブ１は、超音波プローブアセンブリ２０と実質的に同じ構成となる。

【0069】

以上述べた第２の実施形態に係る超音波プローブ用アタッチメント１０によれば、例えば既存の超音波プローブの筐体に装着することができる。これにより、既存の超音波プローブを、オフセット２及び外装部材３を有する超音波プローブアセンブリ２０として事後的に改良することができる。

【0070】

なお、上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU（central processing unit）、GPU (Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ））、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。

【0071】

また、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0072】

１ 超音波プローブ
２ オフセット
２ａ 第１の領域
２ｂ 第２の領域
２ｃ 第３の領域
３ 外装部材
４ 筐体
５ 接続ケーブル
６ 振動子アレイ
７ バッキング材
１０ 超音波プローブ用アタッチメント
１１ 送受信回路
１２ Ｂモード処理回路
１３ ドプラ処理回路
１５ 記憶回路
１６ 制御回路
１６ａ 画像生成機能
１６ｂ 画像処理機能
２０ 超音波プローブアセンブリ

【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】