超音波プローブ及び超音波診断装置
【課題】超音波診断画像中に生じる虚像の発生度合いを低減することができる超音波プローブ及び超音波診断装置を提供する。
【解決手段】実施形態に係る超音波プローブは、複数の振動素子群が配列された振動素子ユニットと、選択手段とを有する。複数の振動素子群のそれぞれは、第１から第ｎのサブ振動素子群を有する。第１から第ｎのサブ振動素子群に含まれる振動素子の放射面は、サブ振動素子群毎に異なる方向に向けて配置されている。選択手段は、外部からの駆動信号に基づいて、第１から第ｎのサブ振動素子群のうち、所定のサブ振動素子群を選択的に駆動させるために設けられている。
【解決手段】実施形態に係る超音波プローブは、複数の振動素子群が配列された振動素子ユニットと、選択手段とを有する。複数の振動素子群のそれぞれは、第１から第ｎのサブ振動素子群を有する。第１から第ｎのサブ振動素子群に含まれる振動素子の放射面は、サブ振動素子群毎に異なる方向に向けて配置されている。選択手段は、外部からの駆動信号に基づいて、第１から第ｎのサブ振動素子群のうち、所定のサブ振動素子群を選択的に駆動させるために設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波プローブ及び超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブを用いて被検体内に超音波を送信してその反射波を受信することにより、被検体の生体情報を取得するものである。
【０００３】
超音波の送受信は、超音波プローブに設けられた複数の振動素子によって行われる。各振動素子はその構造により、指向性が予め決まっている。従って、広範囲に超音波を発生させるためには指向性を広く確保できる構造が要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１４６３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、指向性を広く確保した場合、超音波を発生させたい方向とは異なる方向に音圧の高い領域（以下、「グレーティングローブ」という場合がある）が形成される場合がある。このグレーティングローブにより、超音波診断画像中に虚像が生じるという問題があった。
【０００６】
実施形態は、前述の問題点を解決するためになされたものであり、超音波診断画像中に生じる虚像の発生度合いを低減することができる超音波プローブ及び超音波診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この実施形態に係る超音波プローブは、複数の振動素子群が配列された振動素子ユニットと、選択手段とを有する。複数の振動素子群のそれぞれは、第１から第ｎのサブ振動素子群を有する。第１から第ｎのサブ振動素子群に含まれる振動素子の放射面は、サブ振動素子群毎に異なる方向に向けて配置されている。選択手段は、外部からの駆動信号に基づいて、第１から第ｎのサブ振動素子群のうち、所定のサブ振動素子群を選択的に駆動させるために設けられている。
【０００８】
また、この実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブと、送受信手段と、選択制御手段とを有する。超音波プローブは、複数の振動素子群が配列された振動素子ユニットと、選択手段とを有する。複数の振動素子群のそれぞれは、第１から第ｎのサブ振動素子群を有する。第１から第ｎのサブ振動素子群に含まれる振動素子の放射面は、サブ振動素子群毎に異なる方向に向けて配置されている。選択手段は、駆動信号に基づいて、第１から第ｎのサブ振動素子群のうち、所定のサブ振動素子群を選択的に駆動させるために設けられている。送受信手段は、第１から第ｎのサブ振動素子群に含まれる振動素子に対して駆動信号を送ることにより超音波の送受信を行わせる。選択制御手段は、選択手段の動作を制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に共通の超音波診断装置の概略を示すブロック図である。
【図２】実施形態に共通の振動素子ユニットの構成の一例を示す図である。
【図３】実施形態に共通の振動素子ユニットの構成の一例を示す図である。
【図４】実施形態に共通の振動素子ユニットの構成の別例を示す図である。
【図５】実施形態に共通の振動素子ユニットの構成の別例を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る超音波診断装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図７】第１実施形態に係る超音波診断装置の説明を補足するための図である。
【図８】第１実施形態に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態に係る超音波診断装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１０】第２実施形態に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】第３実施形態に係る超音波診断装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１２】第３実施形態に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３Ａ】比較例の構成を説明するための図である。
【図１３Ｂ】比較例を説明するためのグラフである。
【図１４Ａ】実施例の構成を説明するための図である。
【図１４Ｂ】実施例を説明するためのグラフである。
【図１５Ａ】実施例の構成を説明するための図である。
【図１５Ｂ】実施例を説明するためのグラフである。
【図１６Ａ】実施例の構成を説明するための図である。
【図１６Ｂ】実施例を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１から図４を参照して、第１から第３実施形態に共通する超音波診断装置の構成について説明する。
【００１１】
＜超音波診断装置の構成＞
図１は、超音波診断装置１００のブロック図である。超音波診断装置１００は、超音波プローブ１と、本体部２とを含んで構成されている。本体部２は、送受信部３と、信号処理部４と、画像生成部５と、合成部６と、表示制御部７と、ユーザインターフェース（ＵＩ）８と、制御部９とを含んで構成されている。超音波プローブ１と本体部２は、超音波プローブ１に設けられたケーブル（図示なし）を介して接続される。
【００１２】
（超音波プローブ１）
超音波プローブ１には、所定の個数の振動素子を１つの群とする振動素子群が複数配列された振動素子ユニット１０が配置されている。超音波プローブ１は、本体部２と接続されることにより被検体に超音波を送信し、被検体からの反射波をエコー信号として受信することができる。振動素子ユニット１０の構成の詳細は後述する。
【００１３】
（送受信部３）
送受信部３は、超音波プローブ１に駆動信号を供給して超音波を発生させ、超音波プローブ１が受けたエコー信号を受信する。送受信部３は、受信したエコー信号を信号処理部４に出力する。送受信部３は、送信部３１と受信部３２とを含んで構成されている。なお、本実施形態では、振動素子の数に対応して送受信部３は複数設けられている。また、送受信部３は超音波プローブ１内に設けられていてもよい。実施形態における送受信部３が「送受信手段」の一例である。
【００１４】
（送信部３１）
送信部３１は、超音波プローブ１に駆動信号を供給して超音波を発生させる。送信部３１は、超音波プローブ１に駆動信号を供給して所定の焦点にビームフォームされた超音波を送信させる。所定の焦点に対するビームフォームは、たとえば、図示しない音響レンズとアレイ方向（後述のＸ方向）との位相整合によりなされる。送信部３１は、たとえば図示しないクロック発生器と、送信遅延回路と、パルサ回路とを有する。クロック発生器は、超音波信号の送信タイミングや送信周波数を決めるクロック信号を発生する。送信遅延回路は、超音波を所定の深さに集束させるための集束用遅延時間と、超音波を所定方向に送信するための偏向用遅延時間とに従って、超音波の送信時に遅延をかけて送信フォーカスを実施する。本実施形態では、特に、超音波を所定方向に送信するための偏向用遅延時間制御が重要である。パルサ回路は、超音波振動素子に対応する個別チャンネルの数分のパルサを有する。パルサ回路は、遅延がかけられた送信タイミングで駆動パルス（駆動信号）を生成し、超音波プローブ１の振動素子に駆動パルス（駆動信号）を供給する。
【００１５】
（受信部３２）
受信部３２は、超音波プローブ１が受信したエコー信号を受信する。受信部３２は、受信したエコー信号に対して遅延処理を行うことにより、アナログのエコー信号を整相加算されたデジタルのデータに変換する。受信部３２は、たとえば図示しないゲイン回路と、Ａ／Ｄ変換器と、受信遅延回路と、加算器を有する。ゲイン回路は、超音波プローブ１の振動素子から出力されるエコー信号を受信チャンネルごとに増幅する（ゲインをかける）。Ａ／Ｄ変換器は、増幅されたエコー信号をデジタル信号に変換する。受信遅延回路は、デジタル信号に変換されたエコー信号に、受信指向性を決定するために必要な遅延時間を与える。具体的には、受信遅延回路は、所定の深さからの超音波を集束させるための集束用遅延時間と、所定方向に対して受信指向性を設定するための偏向用遅延時間とを、デジタルのエコー信号に与える。その遅延時間は、必ずしも収束用遅延量と偏向角用遅延量との単純計算ではなく、所定の公式・原理によって計算されるものである。加算器は、遅延時間が与えられたエコー信号を加算する。その加算によって、受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。すなわち、受信遅延回路と加算器とによって、所定方向から得られたエコー信号は整相加算される。受信部３２は、遅延処理が施されたエコー信号を信号処理部４に出力する。
【００１６】
（信号処理部４）
信号処理部４は送受信部３から出力されたエコー信号に対して各種の信号処理を行う。たとえば、信号処理部４はＢモード処理部を有する。Ｂモード処理部はエコー信号を送受信部３から受けて、エコー信号の振幅情報の映像化を行う。具体的には、Ｂモード処理部は、エコー信号に対してバンドパスフィルタ処理を行い、その後、出力信号の包絡線を検波し、検波されたデータに対して対数変換による圧縮処理を施す。また、信号処理部４はＣＦＭ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｌｏｗ Ｍａｐｐｉｎｇ）処理部を有していてもよい。ＣＦＭ処理部は血流情報の映像化を行う。血流情報には、速度、分布、又はパワーなどの情報がある。また、信号処理部４はドプラ処理部を有していてもよい。ドプラ処理部はエコー信号を位相検波することによりドプラ偏移周波数成分を取り出し、ＦＦＴ処理を施すことにより血流速度を表すドプラ周波数分布を生成する。信号処理部４は、信号処理が施されたエコー信号（超音波ラスタデータ）を画像生成部５に出力する。
【００１７】
（画像生成部５）
画像生成部５は、信号処理部４から出力された信号処理後のエコー信号（超音波ラスタデータ）に基づいて超音波画像データを生成する。画像生成部５は、例えばＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：デジタルスキャンコンバータ）を有する。画像生成部５は、走査線の信号列で表される信号処理後のエコー信号を、直交座標系で表される画像データに変換する（スキャンコンバージョン処理）。画像生成部５は、Ｂモード処理部によって信号処理が施されたエコー信号にスキャンコンバージョン処理を施すことにより、被検体の組織の形状を表すＢモード画像データを生成する。画像生成部５は、合成部６に超音波画像データを出力する。
【００１８】
たとえば、超音波プローブ１及び送受信部３は、被検体内の断面を超音波で走査し、画像生成部５は、断面における組織の形状を２次元的に表すＢモード画像データ（断層像データ）を生成する。また、超音波プローブ１及び送受信部３は、３次元領域を超音波で走査することによりボリュームデータを取得してもよい。この場合、画像生成部５は、ボリュームデータにボリュームレンダリングを施すことにより、組織の形状を立体的に表す３次元画像データを生成してもよい。または、画像生成部５は、ボリュームデータにＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｌａｎａｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）処理を施すことにより、任意の断面における画像データ（ＭＰＲ画像データ）を生成してもよい。
【００１９】
この実施形態に係る超音波診断装置は、図示しない画像記憶部を備えていてもよい。画像記憶部は、この実施形態に係る超音波診断装置により得られたデータを記憶する。たとえば画像記憶部は、送受信部３から出力されたエコー信号を記憶する。また、画像記憶部は、信号処理部４から出力された超音波ラスタデータを記憶してもよい。また、画像記憶部は、画像生成部５から出力された断層像データなどの超音波画像データを記憶してもよい。
【００２０】
（合成部６）
合成部６は、複数の超音波画像データを合成することにより、合成画像データを生成する。合成部６による画像データの合成は公知の手法により行われる。たとえば複数の超音波画像データそれぞれに対して当該超音波画像データが取得された深度に応じた重みを付け、それらの画像を加算平均することにより、合成画像データを生成することができる。
合成部６は、合成画像データを表示制御部７に出力する。
【００２１】
（表示制御部７）
表示制御部７は、合成画像データを合成部６から受けて、合成画像データに基づく合成画像を表示部８１に表示させる。
【００２２】
（ユーザインターフェース８）
ユーザインターフェース（ＵＩ）８は、表示部８１と操作部８２とを有する。表示部８１は、ＣＲＴや液晶ディスプレイなどのモニタで構成されている。操作部８２は、キーボードやマウスなどの入力装置で構成されている。
【００２３】
（制御部９）
制御部９は、超音波診断装置１００の各部の動作を制御する。たとえば、制御部９は、送受信部３にディレイ信号を送信し、超音波の送受信を制御する。
【００２４】
なお、画像生成部５、合成部６、及び表示制御部７のそれぞれの機能は、プログラムによって実行されてもよい。一例として、画像生成部４、合成部６、及び表示制御部７はそれぞれ、ＣＰＵ、ＧＰＵ、又はＡＳＩＣなどの図示しない処理装置と、ＲＯＭ、ＲＡＭ、又はＨＤＤなどの図示しない記憶装置とによって構成されていてもよい。記憶装置には、画像生成部５の機能を実行するための画像生成プログラムと、合成部６の機能を実行するための合成プログラムと、表示制御部７の機能を実行するための表示処理プログラムと、が記憶されている。ＣＰＵなどの処理装置が、記憶部に記憶されている各プログラムを実行することにより、各部の機能を実行する。
【００２５】
＜振動素子ユニットの構成＞
図２及び図３を用いて実施形態に共通する振動素子ユニット１０の構成について詳述する。図２は、振動素子ユニット１０の斜視図である。図３は振動素子ユニット１０のＸ−Ｚ断面の拡大図である。なお、図３において振動素子ユニット１０の一部は省略されている。
【００２６】
図２に示すように、振動素子ユニット１０は、台座１１、及び複数の振動素子群Ｌを含んで構成されている。
【００２７】
台座１１は、石英（ＳｉＯ２）基板やシリコン（Ｓｉ）基板等の半導体プロセスに使用可能な材料によって形成されている。台座１１の上面には、複数の振動素子群Ｌが配列される。実施形態では、列状に形成された７つの振動素子群Ｌ１〜Ｌ７がアレイ状に配置されているが、振動素子群Ｌの数はこれに限られない。実施形態において、振動素子ユニット１０の走査方向をＸ方向とし、台座１１の上面に沿って走査方向と垂直な方向（「エレベーション方向」）をＹ方向とし、台座１１の厚み方向をＺ方向とする。
【００２８】
図２及び図３に示すように、複数の振動素子群Ｌはそれぞれ、基部１２、サブ振動素子群Ｔを含んで構成されている。実施形態では、振動素子群Ｌそれぞれは、３つのサブ振動素子群Ｔ１〜Ｔ３を含んで構成されている。なお、サブ振動素子群Ｔの個数は３つに限られない（一般的には、第１から第ｎのサブ振動素子群（ｎ≧２）まで設けることが可能である）。
【００２９】
基部１２は、台座１１の上面に列状に設けられ、サブ振動素子群Ｔが配置される面１３を有する。実施形態において、基部１２は、台形の凸形状で形成されている。また、実施形態において、面１３はサブ振動素子群Ｔの数に合わせ３つ（面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）形成されている。面１３ａにはサブ振動素子群Ｔ１、面１３ｂにはサブ振動素子群Ｔ２、面１３ｃにはサブ振動素子群Ｔ３が配置されている。
【００３０】
サブ振動素子群Ｔは、それぞれ複数の振動素子ｔを有している。実施形態において、複数の振動素子ｔはエレベーション方向（Ｙ方向）に一列で配列されている。また、実施形態において、サブ振動素子群Ｔ１に含まれる振動素子をｔ１、サブ振動素子群Ｔ２に含まれる振動素子をｔ２、サブ振動素子群Ｔ３に含まれる振動素子をｔ３とする。
【００３１】
振動素子ｔは、送信部３１からの信号を受けて放射面から超音波を送信する。また、振動素子ｔは、被検体からのエコー信号を受信し、受信部３２に送る。基部１２に複数のサブ振動素子群Ｔが配置された状態において、各サブ振動素子群Ｔの振動素子ｔの放射面は、サブ振動素子群Ｔ毎にそれぞれ異なる方向に向けて配置されている。すなわち、実施形態において、振動素子ｔ１、ｔ２、ｔ３の放射面はそれぞれ異なる方向に向けて配置されている。なお、実施形態では、複数の振動素子群Ｌにおいて、各振動素子ｔの放射面は同じ方向に向けて配置されている（たとえば振動素子群Ｌ１の振動素子ｔ１の放射面と振動素子群Ｌ２の振動素子ｔ１の放射面とは同じ方向に向けて配置されている）。
【００３２】
振動素子ｔは、圧電体やＭＵＴ（Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）素子を用いることができる。ＭＵＴ素子には、ｃＭＵＴ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：静電容量型トランスデューサ）や、ｐＭＵＴ（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：圧電型トランスデューサ）が含まれる。
【００３３】
実施形態では、基部１２の間に溝部１４が設けられている。溝部１４を設けることにより、各基部１２に配置されたサブ振動素子群Ｔを音響的に分離することが可能となる。
【００３４】
＜振動素子ユニットの変形例＞
振動素子ユニット１０の構成は、図２に限られない。図４は振動素子ユニット１０´の斜視図である。図５は、振動素子ユニット１０´´のＸ−Ｚ断面の拡大図である。
【００３５】
たとえば、図４に示すように、マトリクス状に配置された円柱状の基部１２´上に複数の振動素子群Ｌ´（図４では１６個）が配列されている構成でもよい。この場合、円柱の上面１３ｄと側面１３ｅにサブ振動素子群Ｔ´（Ｔ１´とＴ２´）が配置されている。
【００３６】
或いは、図５に示すように、基部１２´´が３つに分割され、それぞれにサブ振動素子群Ｔ１´´〜Ｔ３´´が配置される構成でもよい。
【００３７】
このように、基部１２は複数のサブ振動素子群Ｔを配置することができる構成であればよい。より具体的には、基部１２は、振動素子ｔの放射面をサブ振動素子群Ｔ毎に異なる方向に向けて配置させるような構成であればよい。よって、基部１２は凸形状に限らず凹形状であってもよい。また、基部１２は台座１１と一体に成形されていてもよい。
【００３８】
［第１実施形態］
次に、図６から図８を参照して、第１実施形態に係る超音波診断装置について説明する。図６は、本実施形態を説明するための超音波診断装置の概略を示すブロック図である。なお、図６では、１つの振動素子群Ｌのみを示している。また、一部の構成を省略している。図８は、超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。
【００３９】
＜超音波プローブの構成＞
本実施形態において、超音波プローブ１内には、複数の振動素子群Ｌ（たとえば９６個）、複数の振動素子群Ｌと等しい数の信号線ＳＬ、１つの振動素子群Ｌに含まれるサブ振動素子群Ｔに対応するサブ信号線ｓｌ、複数の振動素子群Ｌと等しい数の接続部Ｃ、スイッチ制御部９１が設けられている。なお、図６では、１つの振動素子群Ｌ、１つの信号線ＳＬ、１つの接続部Ｃ及びサブ信号線ｓｌ１〜ｓｌ３のみを示す。
【００４０】
信号線ＳＬは、一端が本体部２内の送受信部３（送信部３１及び受信部３２）と接続され、他端が接続部Ｃを介してサブ信号線ｓｌ１〜ｓｌ３の少なくとも１つと接続可能となっている。なお、信号線ＳＬは、ケーブル（図示なし）内を通って送受信部３と接続されている。
【００４１】
サブ信号線ｓｌ１〜ｓｌ３は、一端が信号線ＳＬの他端と接続可能に設けられ、他端がサブ振動素子群Ｔ１〜Ｔ３それぞれと接続されている。なお、一般的にサブ信号線ｓｌは、サブ振動素子群Ｔの数に合わせて第１のサブ信号線ｓｌ１から第ｎのサブ信号線ｓｌｎ（ｎ≧２）まで設けられている。
【００４２】
接続部Ｃは、本体部２等の外部からの駆動信号に基づいて、複数のサブ振動素子群Ｔのうち、所定のサブ振動素子群を選択的に駆動させるために用いられる。具体的には、接続部Ｃは、サブ信号線ｓｌと等しい数のスイッチｃを含んで構成されている。本実施形態では、サブ信号線ｓｌ１〜ｓｌ３それぞれに対応するスイッチｃ１〜ｃ３の３つが設けられている。スイッチｃは、信号線ＳＬに対するサブ信号線ｓｌの接続と非接続とを切り替える。なお、接続部Ｃは、複数の振動素子群Ｌに対して少なくとも１つ設けられていればよい。本実施形態における接続部Ｃが「選択手段」の一例である。また、本実施形態におけるスイッチｃ１〜ｃ３は、「第１切替手段」の一例である。
【００４３】
スイッチ制御部９１は、接続部Ｃの動作を制御する。具体的には、スイッチ制御部９１は、スイッチｃそれぞれの切り替えを行う。たとえば、制御部９からサブ振動素子Ｔ１のみを駆動させるようなディレイ信号が送信されると、スイッチ制御部９１はディレイ情報に基づいてスイッチｃ１を動作させ、信号線ＳＬとサブ信号線ｓｌ１を連結させる。この状態で、サブ振動素子群Ｔ１は、送信部３１（第１パルサ３１ａ）からの送信信号（駆動信号）を受け取り、超音波を送信することができる。なお、スイッチ制御部９１が動作させるスイッチｃは１つに限られない。一つのスイッチ制御部９１が、複数のスイッチｃ（たとえばｃ１とｃ２）を同時に動作させることも可能である。その結果、複数のサブ振動素子群（たとえばＴ１とＴ２）を同時に駆動させることが可能となる。本実施形態におけるスイッチ制御部９１は、「選択制御手段」の一例である。
【００４４】
スイッチ制御部９１は、複数の振動素子群Ｌに対して少なくとも１つ設けられていればよい。また、スイッチ制御部９１が複数の振動素子群Ｌ毎に設けられている場合には、振動素子群Ｌそれぞれに対して異なる制御を行うことができる。たとえば、振動素子群Ｌ１ではサブ振動素子群Ｔ１のみを駆動させるようスイッチｃ１を動作させ、振動素子群Ｌ２では、サブ振動素子群Ｔ３のみを駆動させるようスイッチｃ３を動作させることができる。
【００４５】
＜送信部の構成＞
本実施形態における送信部３１は、パルサとして、第１パルサ３１ａ、第２パルサ３１ｂ及び第３パルサ３１ｃを含んで構成されている。各パルサは異なるパルスを発生させる。
【００４６】
制御部９からのディレイ信号に基づき、第１パルサ３１ａ、第２パルサ３１ｂ及び第３パルサ３１ｃから一のパルサが選択される。選択されたパルサは、駆動信号を生成し、信号線ＳＬ及びサブ信号線ｓｌを介してサブ振動素子群Ｔの振動素子ｔに駆動信号を供給する。
【００４７】
＜受信部の構成＞
本実施形態における受信部３２は、ゲイン回路として、第１ゲイン部３２ａ、第２ゲイン部３２ｂ及び第３ゲイン部３２ｃを含んで構成されている。各ゲイン部はエコー信号に対して異なるゲインをかける。
【００４８】
制御部９からのディレイ信号に基づき、第１ゲイン部３２ａ、第２ゲイン部３２ｂ及び第３ゲイン部３２ｃから一のゲイン部が選択される。選択されたゲイン部は、振動素子ｔで受信されたエコー信号に対して所定のゲインをかけて信号処理部４等の後処理部に送る。
【００４９】
＜制御部の構成＞
本実施形態における制御部９は、算出部９２を含んで構成されている。
【００５０】
算出部９２は、操作部８２等により入力された超音波を送信する方向が基準方向に対してどれだけずれているかを算出する。基準方向とは、振動素子群Ｌにおける超音波の送信方向に対して任意に設定される方向である。
【００５１】
制御部９は、算出部９２の算出結果に基づいて駆動させるサブ振動素子群Ｔを決定し、それに基づくディレイ情報（スイッチ制御のための情報）をスイッチ制御部９１に送信する。なお、算出部９２及び制御部９による処理は振動素子群Ｌ毎に行うことができる。つまり、制御部９は、振動素子群Ｌそれぞれに対して異なるディレイ信号を送信することができる。
【００５２】
算出部９２及び制御部９の処理の一例を、図７を用いて具体的に説明する。図７は、１つの振動素子群Ｌを側面（Ｙ方向）から見た場合のＸ−Ｚ断面図である。ここでは、超音波を送信する方向を「Ｓ」とし、基準方向を「Ｐ」とする。また、基準方向に対する角度を「θ」とする。更に、一の振動素子群Ｌにおける各振動素子ｔから送信される超音波ビーム間の角度を「γ」であるとする。
【００５３】
まず、算出部９２は、基準方向Ｐに対する超音波の送信方向Ｓの角度θを算出する。制御部９は、角度θと角度γの関係に基づいて、駆動させる振動素子ｔ（サブ振動素子群Ｔ）を決定する。角度γと角度θの関係はたとえば表１に示すようなテーブルにより予め定められている。
【００５４】
［表１］
【００５５】
＜動作＞
次に、図８を参照して本実施形態に係る超音波診断装置１００の動作について説明する。なお、基準方向Ｐは、予め定められているものとする。
【００５６】
まず、操作部８２等を介して超音波診断装置１００に対して超音波を送信する方向Ｓを入力する（Ｓ１０）。
【００５７】
算出部９２は、基準方向Ｐに対してＳ１０で入力された超音波を送信する方向Ｓがどれだけずれているか（角度θ）を算出する（Ｓ１１）。
【００５８】
制御部９は、Ｓ１１での算出結果に基づいてテーブルデータ等から駆動させる振動素子ｔを決定する（Ｓ１２）。ここでは、振動素子ｔ１が決定されたものとする。
【００５９】
制御部９は、スイッチ制御部９１及び送受信部３に対しＳ１２による決定結果に基づくディレイ信号及びディレイ情報を送信する。スイッチ制御部９１は、ディレイ情報に基づいてスイッチｃ１を駆動させ、信号線ＳＬとサブ信号線ｓｌ１を接続させる（Ｓ１３）。
【００６０】
送受信部３の送信部３１は、ディレイ信号に基づいて第１パルサ３１ａを駆動させ、駆動信号を振動素子ｔ１に送信する。駆動信号に基づいて振動素子ｔ１は被検体に対して超音波を送信する（Ｓ１４）。
【００６１】
送受信部３の受信部３２は、ディレイ信号に基づいて第１ゲイン部３２ａを駆動させ、エコー信号に対して所定のゲインをかけて受信する（Ｓ１５）。
【００６２】
Ｓ１５でゲインがかけられたエコー信号は信号処理部４等（図６では記載を省略している）に送られ、所定の処理がなされた後（Ｓ１６）、合成部６で画像データを得る（Ｓ１７）。表示部８１は、Ｓ１７で得られた画像データに基づく画像を表示させる。
【００６３】
＜作用・効果＞
本実施形態の作用及び効果について説明する。
【００６４】
本実施形態に係る超音波プローブ１は、複数の振動素子群Ｌ（たとえばＬ１〜Ｌ９６）が配列された振動素子ユニット１０を有する。複数の振動素子群Ｌのそれぞれは、第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）を有する。第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）に含まれる振動素子ｔ（ｔ１〜ｔｎ）の放射面は、サブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）毎に異なる方向に向けて配置されている。また、超音波プローブ１は、選択手段（接続部Ｃ）を有する。選択手段（接続部Ｃ）は、外部からの駆動信号に基づいて、第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）のうち、所定のサブ振動素子群Ｔを選択的に駆動させるために設けられている。
【００６５】
また、本実施形態に係る超音波診断装置１００は、超音波プローブ１と、送受信手段（送受信部３）と、選択制御手段（スイッチ制御部９１）とを含んで構成されている。超音波プローブ１は、複数の振動素子群Ｌ（たとえばＬ１〜Ｌ９６）が配列された振動素子ユニット１０を有する。複数の振動素子群Ｌのそれぞれは、第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）を有する。第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）に含まれる振動素子ｔ（ｔ１〜ｔｎ）の放射面は、サブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）毎にそれぞれ異なる方向に向けて配置されている。また、超音波プローブ１は、選択手段（接続部Ｃ）を有する。選択手段（接続部Ｃ）は、駆動信号に基づいて、第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）のうち、所定のサブ振動素子群Ｔを選択的に駆動させるために設けられている。送受信手段（送受信部３）は、第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）に含まれる振動素子ｔ（ｔ１〜ｔｎ）に対して前記駆動信号を送ることにより超音波の送受信を行わせる。選択制御手段（スイッチ制御部９１）は、選択手段（接続部Ｃ）の動作を制御する。
【００６６】
このように構成することで、複数の振動素子群Ｌ毎に超音波を送受信したい方向のみの振動素子を駆動させることができるため、グレーティングローブが形成され難い。従って、超音波診断画像中に生じる虚像の発生度合いを低減することができる。
【００６７】
また、本実施形態に係る超音波プローブ１は、信号線ＳＬと、第１から第ｎのサブ信号線ｓｌとを有する。信号線ＳＬは、複数の振動素子群Ｌ（たとえばＬ１〜Ｌ９６）と等しい数だけ設けられ、一端が装置本体と接続される。第１から第ｎのサブ信号線ｓｌ（ｓｌ１〜ｓｌｎ）は、一端が信号線ＳＬの他端と接続可能に設けられ、他端が第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）それぞれと接続される。また、選択手段（接続部Ｃ）は、第１切替手段（スイッチｃ）を第１から第ｎのサブ信号線ｓｌ（ｓｌ１〜ｓｌｎ）と等しい数だけ有する。第１切替手段（スイッチｃ）は、信号線Ｌに対する第１から第ｎのサブ信号線ｓｌ（ｓｌ１〜ｓｌｎ）の接続と非接続とを切り替える。そして、選択手段（接続部Ｃ）は、第１切替手段（スイッチｃ）それぞれの切り替えにより、外部からの駆動信号に基づいて駆動させるサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）を選択する。
【００６８】
また、本実施形態に係る超音波診断装置１００における超音波プローブ１は、信号線ＳＬと、第１から第ｎのサブ信号線ｓｌとを有する。信号線ＳＬは、複数の振動素子群Ｌ（たとえばＬ１〜Ｌ９６）と等しい数だけ設けられ、一端が装置本体と接続される。第１から第ｎのサブ信号線ｓｌ（ｓｌ１〜ｓｌｎ）は、一端が信号線ＳＬの他端と接続可能に設けられ、他端が第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）それぞれと接続される。また、選択手段（接続部Ｃ）は、第１切替手段（スイッチｃ）を第１から第ｎのサブ信号線ｓｌ（ｓｌ１〜ｓｌｎ）と等しい数だけ有する。第１切替手段（スイッチｃ）は、信号線Ｌに対する第１から第ｎのサブ信号線ｓｌ（ｓｌ１〜ｓｌｎ）の接続と非接続とを切り替える。また、選択制御手段（スイッチ制御部９１）は、第１切替手段（スイッチｃ）それぞれを切り替えることにより、送受信手段（送受信部３）からの駆動信号に基づいて駆動させるサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）を選択する。
【００６９】
このように構成することで、複数の振動素子群Ｌ毎に超音波を送受信したい方向のみの振動素子ｔを駆動させることができるため、グレーティングローブが形成され難い。従って、超音波診断画像中に生じる虚像の発生度合いを低減することができる。また、第１切替手段及び第１から第ｎのサブ信号線ｓｌが設けられることで、信号線ＳＬは振動素子群Ｌ毎に一本で十分となる。よって、高い空間分解能を得るために振動素子ｔの数を増やした場合であっても信号線ＳＬの数は変わらないため、ケーブルが太くなることがない。
【００７０】
［第２実施形態］
次に、図９及び図１０を参照して、第２実施形態に係る超音波診断装置について説明する。図９は、本実施形態を説明するための超音波診断装置の概略を示すブロック図である。なお、図９では、１つの振動素子群Ｌのみを示している。また、一部の構成を省略している。図１０は、超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。第１実施形態と同様の構成については詳細な説明を省略する。
【００７１】
＜超音波プローブの構成＞
本実施形態において、超音波プローブ１内には、複数の振動素子群Ｌ（たとえば９６個）、複数の振動素子群Ｌと等しい数の信号線ＳＬ´、１つの振動素子群Ｌに含まれるサブ振動素子群Ｔに対応するサブ信号線ｓｌ´、複数の振動素子群Ｌと等しい数の接続部Ｃ´、スイッチ制御部９１が設けられている。なお、図９では、１つの振動素子群Ｌ、１つの信号線ＳＬ´、１つの接続部Ｃ´及びサブ信号線ｓｌ´１〜ｓｌ´３のみを示す。また、本実施形態において用いられる振動素子ｔは、ＭＵＴ素子である。
【００７２】
信号線ＳＬ´は、一端が本体部２内の送受信部３（送信部３１及び受信部３２）と接続され、他端がサブ信号線ｓｌ´１〜ｓｌ´３と接続されている。なお、信号線ＳＬ´は、ケーブル（図示なし）内を通って送受信部３と接続されている。
【００７３】
サブ信号線ｓｌ´１〜ｓｌ´３は、一端が信号線ＳＬ´の他端と接続され、他端がサブ振動素子群Ｔ１〜Ｔ３それぞれと接続されている。なお、一般的にサブ信号線ｓｌ´は、サブ振動素子群Ｔの数に合わせて第１のサブ信号線ｓｌ´１から第ｎのサブ信号線ｓｌ´ｎ（ｎ≧２）まで設けられている。
【００７４】
接続部Ｃ´は、本体部２等の外部からの駆動信号に基づいて、複数のサブ振動素子群Ｔのうち、所定のサブ振動素子群を選択的に駆動させるために用いられる。具体的には、接続部Ｃ´は、サブ信号線ｓｌ´と等しい数のスイッチｃ´を含んで構成されている。本実施形態では、サブ信号線ｓｌ´１〜ｓｌ´３それぞれに対応するスイッチｃ´１〜ｃ´３の３つが設けられている。スイッチｃ´は、バイアス電源１５（後述）からのバイアス電圧を第１から第ｎのサブ振動素子群に対して選択的に印加させるために設けられている。なお、接続部Ｃ´は、複数の振動素子群Ｌに対して少なくとも１つ設けられていればよい。本実施形態における接続部Ｃ´が「選択手段」の一例である。また、本実施形態におけるスイッチｃ´１〜ｃ´３は、「第２切替手段」の一例である。
【００７５】
スイッチ制御部９１は、接続部Ｃ´の動作を制御する。具体的には、スイッチ制御部９１は、スイッチｃ´それぞれの切り替えを行う。たとえば、制御部９からサブ振動素子Ｔ１のみを駆動させるようなディレイ信号が送信されると、スイッチ制御部９１はディレイ情報に基づいてスイッチｃ´１を動作させ、バイアス電源１５（後述）とサブ信号線ｓｌ´１を連結させる。この状態で、バイアス電源１５はサブ信号線ｓｌ´１を介してバイアス電圧をサブ振動素子群Ｔ１に印加する。これにより、サブ振動素子群Ｔ１のみが、送信部３１（第１パルサ３１ａ）からの送信信号（駆動信号）を受け取り、超音波を送信することができる。なお、スイッチ制御部９１が動作させるスイッチｃ´は１つに限られない。一つのスイッチ制御部９１が、複数のスイッチｃ´（たとえばｃ´１とｃ´２）を同時に動作させることも可能である。その結果、複数のサブ振動素子群（たとえばＴ１とＴ２）を同時に駆動させることが可能となる。本実施形態におけるスイッチ制御部９１は、「選択制御手段」の一例である。
【００７６】
スイッチ制御部９１は、複数の振動素子群Ｌに対して少なくとも１つ設けられていればよい。この場合は、振動素子群Ｌ（たとえばＬ１〜Ｌ９６）のそれぞれに属するサブ振動素子群Ｔ（たとえばＴ１）は、共通接続されている。また、スイッチ制御部９１が複数の振動素子群Ｌ毎に設けられている場合には、振動素子群Ｌそれぞれに対して異なる制御を行うことができる。たとえば、振動素子群Ｌ１ではサブ振動素子群Ｔ１のみを駆動させるようスイッチｃ´１を動作させ、振動素子群Ｌ２では、サブ振動素子群Ｔ３のみを駆動させるようスイッチｃ´３を動作させることができる。
【００７７】
＜本体部の構成＞
本実施形態では、本体部２内にバイアス電源１５が設けられている。バイアス電源１５は、制御部９からのディレイ信号に基づき、接続部Ｃ´を介してサブ振動素子群Ｔ（振動素子ｔ）に印加させるバイアス電圧を発生させる。
【００７８】
＜動作＞
次に、図１０を参照して本実施形態に係る超音波診断装置１００の動作について説明する。なお、基準方向Ｐは、予め定められているものとする。
【００７９】
まず、操作部８２等を介して超音波診断装置１００に対して超音波を送信する方向Ｓを入力する（Ｓ２０）。
【００８０】
算出部９２は、基準方向Ｐに対してＳ２０で入力された超音波を送信する方向Ｓがどれだけずれているか（角度θ）を算出する（Ｓ２１）。
【００８１】
制御部９は、Ｓ２１での算出結果に基づいてテーブルデータ等から駆動させる振動素子ｔを決定する（Ｓ２２）。ここでは、振動素子ｔ１が決定されたものとする。
【００８２】
制御部９は、バイアス電源１５、スイッチ制御部９１及び送受信部３に対しＳ２２による決定結果に基づくディレイ信号及びディレイ情報を送信する。スイッチ制御部９１は、ディレイ情報に基づいてスイッチｃ´１を駆動させ、バイアス電源１５とサブ信号線ｓｌ´１を接続させる（Ｓ２３）。その結果、サブ信号線ｓｌ´１を介して振動素子ｔ１にバイアス電圧が印加され、振動素子ｔ１が動作可能となる（Ｓ２４）。
【００８３】
送受信部３の送信部３１は、ディレイ信号に基づいて第１パルサ３１ａを駆動させ、駆動信号を振動素子ｔ１に送信する。駆動信号に基づいて振動素子ｔ１は被検体に対して超音波を送信する（Ｓ２５）。
【００８４】
送受信部３の受信部３２は、ディレイ信号に基づいて第１ゲイン部３２ａを駆動させ、エコー信号に対して所定のゲインをかけて受信する（Ｓ２６）。
【００８５】
Ｓ１５でゲインがかけられたエコー信号は信号処理部４等（図９では記載を省略している）に送られ、所定の処理がなされた後（Ｓ２７）、合成部６で画像データを得る（Ｓ２８）。表示部８１は、Ｓ２８で得られた画像データに基づく画像を表示させる。
【００８６】
＜作用・効果＞
本実施形態の作用及び効果について説明する。
【００８７】
本実施形態に係る超音波プローブ１に含まれる振動素子ｔはＭＵＴ素子である。選択手段（接続部Ｃ´）は、第２切替手段（スイッチｃ´）を第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）と等しい数だけ有する。第２切替手段（スイッチｃ´）は、バイアス電源１５からのバイアス電圧を第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）に対して選択的に印加させる。そして、選択手段（接続部Ｃ´）は、第２切替手段（スイッチｃ´）それぞれの切り替えにより、外部からの駆動信号に基づいて駆動させるサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）を選択する。
【００８８】
また、本実施形態に係る超音波診断装置１００に含まれる振動素子ｔはＭＵＴ素子である。選択手段（接続部Ｃ´）は、第２切替手段（スイッチｃ´）を第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）と等しい数だけ有する。第２切替手段（スイッチｃ´）は、バイアス電源１５からのバイアス電圧を第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）に対して選択的に印加させる。選択制御手段（スイッチ制御部９１）は、第２切替手段（スイッチｃ´）それぞれを切り替えることにより、送受信手段（送受信部３）からの駆動信号に基づいて駆動させるサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）を選択する。
【００８９】
このように振動素子に印加するバイアス電圧を選択することにより、複数の振動素子群Ｌ毎に超音波を送受信したい方向のみの振動素子ｔを駆動させることができるため、グレーティングローブが形成され難い。従って、超音波診断画像中に生じる虚像の発生度合いを低減することができる。また、第２切替手段及び第１から第ｎのサブ信号線ｓｌ´が設けられることで、信号線ＳＬ´は振動素子群Ｌ毎に一本で十分となる。よって、振動素子ｔの数を増やした場合であっても信号線ＳＬ´の数は変わらないため、ケーブルが太くなることがない。
【００９０】
［第３実施形態］
次に、図１１及び図１２を参照して、第３実施形態に係る超音波診断装置について説明する。図１１は、本実施形態を説明するための超音波診断装置の概略を示すブロック図である。なお、図１１では、１つの振動素子群Ｌのみを示している。また、一部の構成を省略している。図１２は、超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。第１実施形態及び第２実施形態と同様の構成については詳細な説明を省略する。
【００９１】
＜超音波プローブの構成＞
本実施形態において、超音波プローブ１内には、複数の振動素子群Ｌ（たとえば９６個）、各振動素子群Ｌに含まれるサブ振動素子群Ｔと等しい数の信号線ＳＬ´´が設けられている。なお、図１１では、１つの振動素子群Ｌ（サブ振動素子群Ｔ１〜Ｔ３）、３つの信号線ＳＬ´´１〜ＳＬ´´３のみを示す。
【００９２】
信号線ＳＬ´´は、一端がサブ振動素子群Ｔと接続され、他端が本体部２内に設けられた接続部Ｃ´´（後述）を介して送受信部３（送信部３１、受信部３２）と接続可能となっている。
【００９３】
＜本体部の構成＞
本実施形態において、本体部２内には、接続部Ｃ´´が設けられている。接続部Ｃ´´は、送信部３１からの駆動信号に基づいて、複数のサブ振動素子群Ｔのうち、所定のサブ振動素子群を選択的に駆動させる場合に送信部３１と接続される。また、接続部Ｃ´´は、サブ振動素子群Ｔ（振動素子ｔ）で取得したエコー信号を受信する場合に受信部３２と接続される。具体的には、接続部Ｃ´´は、信号線ＳＬ´´と等しい数のスイッチｃ´´を含んで構成されている。本実施形態では、信号線ＳＬ´´１〜ＳＬ´´３それぞれに対応するスイッチｃ´´１〜ｃ´´３の３つが設けられている。スイッチｃ´´は、信号線ＳＬ´´と送信部３１及び受信部３２との接続を切り替えるために設けられている。本実施形態における接続部Ｃ´´が「選択手段」の一例である。
【００９４】
本実施形態において、制御部９は、タイミング制御部９３を含んで構成されている。
【００９５】
タイミング制御部９３は、信号線ＳＬ´´と送信部３１及び受信部３２との接続を切り替えるタイミングを制御する。たとえば、タイミング制御部９３は、ディレイ信号に基づいて信号線ＳＬ´´１と送信部３１（第１パルサ３１ａ）とを接続するようスイッチ制御部９１にディレイ情報を送信する。また、送信部３１から駆動信号が送信されたことを検知すると、タイミング制御部９３は、信号線ＳＬ´´１と受信部３２（第１ゲイン部３２ａ）とを接続するようスイッチ制御部９１にディレイ情報を送信する。スイッチ制御部９１は、タイミング制御部９３からのディレイ情報に基づき、接続部Ｃ´´（スイッチｃ´´）の動作の制御を行う。
【００９６】
＜動作＞
次に、図１２を参照して本実施形態に係る超音波診断装置１００の動作について説明する。なお、基準方向Ｐは、予め定められているものとする。
【００９７】
まず、操作部８２等を介して超音波診断装置１００に対して超音波を送信する方向Ｓを入力する（Ｓ３０）。
【００９８】
算出部９２は、基準方向Ｐに対してＳ３０で入力された超音波を送信する方向Ｓがどれだけずれているか（角度θ）を算出する（Ｓ３１）。
【００９９】
制御部９は、Ｓ３１での算出結果に基づいてテーブルデータ等から駆動させる振動素子ｔを決定する（Ｓ３２）。ここでは、振動素子ｔ１が決定されたものとする。
【０１００】
制御部９は、タイミング制御部９３、送信部３１及び受信部３２に対しＳ３２による決定結果に基づくディレイ信号を送信する。タイミング制御部９３は、ディレイ信号に基づいて振動素子ｔ１が接続される信号線ＳＬ´´１と送信部３１内の第１パルサ３１ａとを接続するようスイッチ制御部９１にディレイ情報を送信する。スイッチ制御部９１は、ディレイ情報に基づいてスイッチｃ´´１を駆動させ、信号線ＳＬ´´１と第１パルサ３１ａとを接続させる（Ｓ３３）。
【０１０１】
送信部３１は、ディレイ信号に基づいて第１パルサ３１ａを駆動させ、駆動信号を振動素子ｔ１に送信する。駆動信号に基づいて振動素子ｔ１は被検体に対して超音波を送信する（Ｓ３４）。
【０１０２】
その後、第１パルサ３１ａから駆動信号が送信されたことを検知すると、タイミング制御部９３は、信号線ＳＬ´´と第１ゲイン部３２ａとを接続するようスイッチ制御部９１に接続信号を送信する。スイッチ制御部９１は、接続信号に基づいてスイッチｃ´´１を切り替え、信号線ＳＬ´´１と第１ゲイン部３２ａとを接続させる（Ｓ３５）。
【０１０３】
送受信部３の受信部３２は、ディレイ信号に基づいて第１ゲイン部３２ａを駆動させ、エコー信号に対して所定のゲインをかけて受信する（Ｓ３６）。
【０１０４】
Ｓ３６でゲインがかけられたエコー信号は信号処理部４等（図１１では記載を省略している）に送られ、所定の処理がなされた後（Ｓ３７）、合成部６で画像データを得る（Ｓ３８）。表示部８１は、Ｓ３８で得られた画像データに基づく画像を表示させる。
【０１０５】
＜作用・効果＞
本実施形態の作用及び効果について説明する。
【０１０６】
本実施形態に係る超音波診断装置１００は、超音波プローブ１と、送信手段（送信部３１）と、受信手段（受信部３２）と、選択手段（接続部Ｃ´´）と、タイミング制御手段（タイミング制御部９３）と、選択制御手段（スイッチ制御部９１）とを有する。超音波プローブ１は、複数の振動素子群Ｌ（たとえばＬ１〜Ｌ９６）が配列された振動素子ユニットを有する。複数の振動素子群Ｌ（たとえばＬ１〜Ｌ９６）のそれぞれは、第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）を有し、第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）に含まれる振動素子ｔの放射面は、サブ振動素子群Ｔ毎に異なる方向に向けて配置されている。送信手段（送信部３１）は、第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔに含まれる振動素子ｔに対して駆動信号を送ることにより超音波の送信を行わせる。受信手段（受信部３２）は、送信された超音波に基づくエコー信号を受信する。選択手段（接続部Ｃ´´）は、駆動信号に基づいて、第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）のうち、所定のサブ振動素子群Ｔを選択的に駆動させる場合に送信手段（送信部３１）と接続され、エコー信号を受信する場合に受信手段（受信部３２）と接続される。タイミング制御手段（タイミング制御部９３）は、選択手段（接続部Ｃ´´）と送信手段（送信部３１）及び受信手段（受信部３２）との接続を切り替えるタイミングを制御する。選択制御手段（スイッチ制御部９１）は、タイミング制御手段（タイミング制御部９３）からの信号に基づき、選択手段（接続部Ｃ´´）の動作を制御する。
【０１０７】
このように構成することで、複数の振動素子群Ｌ毎に超音波を送受信したい方向のみの振動素子を駆動させることができるため、グレーティングローブが形成され難い。従って、超音波診断画像中に生じる虚像の発生度合いを低減することができる。
【０１０８】
［実施例］
次に、図１３Ａから図１６Ｂを参照して、上述した実施形態の具体的な実施例及び比較例について説明する。
【０１０９】
＜比較例＞
比較例は、基部β上に振動素子αが配置された構成である。図１３Ａは、振動素子αから送信される超音波の指向性を示す図である。なお、図１３Ａは、振動素子αをＸ−Ｚ方向から見た場合の指向性を示している。
【０１１０】
図１３Ｂは、図１３Ａの構成において、超音波が送信される角度と超音波の圧力（音圧）の関係を示すグラフである。なお、グラフの縦軸は、超音波の圧力（音圧）を示す。グラフの横軸は、超音波を送信する角度を示す。ここでは、横軸の中心（Ｚ方向）を角度０°とし、＋Ｘ方向を角度が＋、−Ｘ方向を角度が−であるとしている。
【０１１１】
図１３Ａに示す通り、一つの振動素子で、広範囲に超音波を発生させるためには振動素子αの指向性を広く確保する必要がある。よって、図１３Ｂに示すように、超音波を送信する角度が大きくなっても（小さくなっても）ある程度の高い圧力（音圧）で超音波が送信されることとなる。
【０１１２】
しかしながら、このような場合、超音波を発生させたい方向とは異なる方向にグレーティングローブが形成される場合がある。このグレーティングローブにより、超音波診断画像上に虚像が形成されるという問題が生じる。
＜実施例＞
【０１１３】
図１４Ａ、図１５Ａ及び図１６Ａは、基部１２に設けられた振動素子ｔ（ｔ１〜ｔ３）から送信される超音波の指向性を示す図である。ここでは、振動素子ｔをＸ−Ｚ方向から見た場合の指向性を示している。なお、図１４Ａ、図１５Ａ及び図１６Ａでは、駆動させる振動素子ｔのみを記載している。
【０１１４】
図１４Ｂ、図１５Ｂ及び図１６Ｂは、図１４Ａ、図１５Ａ及び図１６Ａの構成において、超音波が送信される角度と超音波の圧力（音圧）の関係を示すグラフである。なお、グラフの縦軸は、超音波の圧力（音圧）を示す。グラフの横軸は、超音波を送信する角度を示す。ここでは、横軸の中心（Ｚ方向）を角度０°とし、＋Ｘ方向を角度が＋、−Ｘ方向を角度が−であるとしている。
【０１１５】
図１４Ａ及び図１４Ｂに示す通り、振動素子ｔ２を駆動させた場合、振動素子ｔ２の放射面が向く方向（角度０°方向）に送信される超音波の圧力（音圧）が高くなる。なお、比較例と比べ、振動素子ｔ２のサイズが小さいため、振動素子ｔ２の作る音圧の指向性は広くなる。しかし、振動素子ｔ２を駆動して形成するビーム方向は、ほぼＺ方向（基準方向Ｐ）の近傍であるため、グレーティングは形成され難い。
【０１１６】
図１５Ａのように、振動素子ｔ１及び振動素子ｔ２を駆動させた場合にも、振動素子ｔ１及び振動素子ｔ２の放射面が向く方向に送信される超音波の圧力（音圧）が他の方向に比べ高くなることが分かる（図１５Ｂ参照）。図１６Ａのように振動素子ｔ１のみを駆動させた場合にも同様に、振動素子ｔ１の放射面が向く方向に送信される超音波の圧力（音圧）が他の方向に比べ高くなっていることが分かる（図１６Ｂ参照）。よって、超音波を発生させたい方向とは異なる方向にグレーティングローブが形成され難い。
【０１１７】
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ものである。
【符号の説明】
【０１１８】
１ 超音波プローブ
２ 本体部
３ 送受信部
４ 信号処理部
５ 画像生成部
６ 合成部
７ 表示制御部
８ ユーザインターフェース（ＵＩ）
９ 制御部
１０ 振動素子ユニット
１１ 台座
１２ 基部
１３ 面
１４ 溝部
３１ 送信部
３１ａ 第１パルサ
３１ｂ 第２パルサ
３１ｃ 第３パルサ
３２ 受信部
３２ａ 第１ゲイン部
３２ｂ 第２ゲイン部
３２ｃ 第３ゲイン部
８１ 表示部
８２ 操作部
９１ スイッチ制御部
９２ 算出部
１００ 超音波診断装置
Ｃ 接続部
Ｌ 振動素子群
Ｔ サブ振動素子群
ｃ スイッチ
ｔ 振動素子
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波プローブ及び超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブを用いて被検体内に超音波を送信してその反射波を受信することにより、被検体の生体情報を取得するものである。
【０００３】
超音波の送受信は、超音波プローブに設けられた複数の振動素子によって行われる。各振動素子はその構造により、指向性が予め決まっている。従って、広範囲に超音波を発生させるためには指向性を広く確保できる構造が要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１４６３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、指向性を広く確保した場合、超音波を発生させたい方向とは異なる方向に音圧の高い領域（以下、「グレーティングローブ」という場合がある）が形成される場合がある。このグレーティングローブにより、超音波診断画像中に虚像が生じるという問題があった。
【０００６】
実施形態は、前述の問題点を解決するためになされたものであり、超音波診断画像中に生じる虚像の発生度合いを低減することができる超音波プローブ及び超音波診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この実施形態に係る超音波プローブは、複数の振動素子群が配列された振動素子ユニットと、選択手段とを有する。複数の振動素子群のそれぞれは、第１から第ｎのサブ振動素子群を有する。第１から第ｎのサブ振動素子群に含まれる振動素子の放射面は、サブ振動素子群毎に異なる方向に向けて配置されている。選択手段は、外部からの駆動信号に基づいて、第１から第ｎのサブ振動素子群のうち、所定のサブ振動素子群を選択的に駆動させるために設けられている。
【０００８】
また、この実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブと、送受信手段と、選択制御手段とを有する。超音波プローブは、複数の振動素子群が配列された振動素子ユニットと、選択手段とを有する。複数の振動素子群のそれぞれは、第１から第ｎのサブ振動素子群を有する。第１から第ｎのサブ振動素子群に含まれる振動素子の放射面は、サブ振動素子群毎に異なる方向に向けて配置されている。選択手段は、駆動信号に基づいて、第１から第ｎのサブ振動素子群のうち、所定のサブ振動素子群を選択的に駆動させるために設けられている。送受信手段は、第１から第ｎのサブ振動素子群に含まれる振動素子に対して駆動信号を送ることにより超音波の送受信を行わせる。選択制御手段は、選択手段の動作を制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に共通の超音波診断装置の概略を示すブロック図である。
【図２】実施形態に共通の振動素子ユニットの構成の一例を示す図である。
【図３】実施形態に共通の振動素子ユニットの構成の一例を示す図である。
【図４】実施形態に共通の振動素子ユニットの構成の別例を示す図である。
【図５】実施形態に共通の振動素子ユニットの構成の別例を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る超音波診断装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図７】第１実施形態に係る超音波診断装置の説明を補足するための図である。
【図８】第１実施形態に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態に係る超音波診断装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１０】第２実施形態に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】第３実施形態に係る超音波診断装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１２】第３実施形態に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３Ａ】比較例の構成を説明するための図である。
【図１３Ｂ】比較例を説明するためのグラフである。
【図１４Ａ】実施例の構成を説明するための図である。
【図１４Ｂ】実施例を説明するためのグラフである。
【図１５Ａ】実施例の構成を説明するための図である。
【図１５Ｂ】実施例を説明するためのグラフである。
【図１６Ａ】実施例の構成を説明するための図である。
【図１６Ｂ】実施例を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１から図４を参照して、第１から第３実施形態に共通する超音波診断装置の構成について説明する。
【００１１】
＜超音波診断装置の構成＞
図１は、超音波診断装置１００のブロック図である。超音波診断装置１００は、超音波プローブ１と、本体部２とを含んで構成されている。本体部２は、送受信部３と、信号処理部４と、画像生成部５と、合成部６と、表示制御部７と、ユーザインターフェース（ＵＩ）８と、制御部９とを含んで構成されている。超音波プローブ１と本体部２は、超音波プローブ１に設けられたケーブル（図示なし）を介して接続される。
【００１２】
（超音波プローブ１）
超音波プローブ１には、所定の個数の振動素子を１つの群とする振動素子群が複数配列された振動素子ユニット１０が配置されている。超音波プローブ１は、本体部２と接続されることにより被検体に超音波を送信し、被検体からの反射波をエコー信号として受信することができる。振動素子ユニット１０の構成の詳細は後述する。
【００１３】
（送受信部３）
送受信部３は、超音波プローブ１に駆動信号を供給して超音波を発生させ、超音波プローブ１が受けたエコー信号を受信する。送受信部３は、受信したエコー信号を信号処理部４に出力する。送受信部３は、送信部３１と受信部３２とを含んで構成されている。なお、本実施形態では、振動素子の数に対応して送受信部３は複数設けられている。また、送受信部３は超音波プローブ１内に設けられていてもよい。実施形態における送受信部３が「送受信手段」の一例である。
【００１４】
（送信部３１）
送信部３１は、超音波プローブ１に駆動信号を供給して超音波を発生させる。送信部３１は、超音波プローブ１に駆動信号を供給して所定の焦点にビームフォームされた超音波を送信させる。所定の焦点に対するビームフォームは、たとえば、図示しない音響レンズとアレイ方向（後述のＸ方向）との位相整合によりなされる。送信部３１は、たとえば図示しないクロック発生器と、送信遅延回路と、パルサ回路とを有する。クロック発生器は、超音波信号の送信タイミングや送信周波数を決めるクロック信号を発生する。送信遅延回路は、超音波を所定の深さに集束させるための集束用遅延時間と、超音波を所定方向に送信するための偏向用遅延時間とに従って、超音波の送信時に遅延をかけて送信フォーカスを実施する。本実施形態では、特に、超音波を所定方向に送信するための偏向用遅延時間制御が重要である。パルサ回路は、超音波振動素子に対応する個別チャンネルの数分のパルサを有する。パルサ回路は、遅延がかけられた送信タイミングで駆動パルス（駆動信号）を生成し、超音波プローブ１の振動素子に駆動パルス（駆動信号）を供給する。
【００１５】
（受信部３２）
受信部３２は、超音波プローブ１が受信したエコー信号を受信する。受信部３２は、受信したエコー信号に対して遅延処理を行うことにより、アナログのエコー信号を整相加算されたデジタルのデータに変換する。受信部３２は、たとえば図示しないゲイン回路と、Ａ／Ｄ変換器と、受信遅延回路と、加算器を有する。ゲイン回路は、超音波プローブ１の振動素子から出力されるエコー信号を受信チャンネルごとに増幅する（ゲインをかける）。Ａ／Ｄ変換器は、増幅されたエコー信号をデジタル信号に変換する。受信遅延回路は、デジタル信号に変換されたエコー信号に、受信指向性を決定するために必要な遅延時間を与える。具体的には、受信遅延回路は、所定の深さからの超音波を集束させるための集束用遅延時間と、所定方向に対して受信指向性を設定するための偏向用遅延時間とを、デジタルのエコー信号に与える。その遅延時間は、必ずしも収束用遅延量と偏向角用遅延量との単純計算ではなく、所定の公式・原理によって計算されるものである。加算器は、遅延時間が与えられたエコー信号を加算する。その加算によって、受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。すなわち、受信遅延回路と加算器とによって、所定方向から得られたエコー信号は整相加算される。受信部３２は、遅延処理が施されたエコー信号を信号処理部４に出力する。
【００１６】
（信号処理部４）
信号処理部４は送受信部３から出力されたエコー信号に対して各種の信号処理を行う。たとえば、信号処理部４はＢモード処理部を有する。Ｂモード処理部はエコー信号を送受信部３から受けて、エコー信号の振幅情報の映像化を行う。具体的には、Ｂモード処理部は、エコー信号に対してバンドパスフィルタ処理を行い、その後、出力信号の包絡線を検波し、検波されたデータに対して対数変換による圧縮処理を施す。また、信号処理部４はＣＦＭ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｌｏｗ Ｍａｐｐｉｎｇ）処理部を有していてもよい。ＣＦＭ処理部は血流情報の映像化を行う。血流情報には、速度、分布、又はパワーなどの情報がある。また、信号処理部４はドプラ処理部を有していてもよい。ドプラ処理部はエコー信号を位相検波することによりドプラ偏移周波数成分を取り出し、ＦＦＴ処理を施すことにより血流速度を表すドプラ周波数分布を生成する。信号処理部４は、信号処理が施されたエコー信号（超音波ラスタデータ）を画像生成部５に出力する。
【００１７】
（画像生成部５）
画像生成部５は、信号処理部４から出力された信号処理後のエコー信号（超音波ラスタデータ）に基づいて超音波画像データを生成する。画像生成部５は、例えばＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：デジタルスキャンコンバータ）を有する。画像生成部５は、走査線の信号列で表される信号処理後のエコー信号を、直交座標系で表される画像データに変換する（スキャンコンバージョン処理）。画像生成部５は、Ｂモード処理部によって信号処理が施されたエコー信号にスキャンコンバージョン処理を施すことにより、被検体の組織の形状を表すＢモード画像データを生成する。画像生成部５は、合成部６に超音波画像データを出力する。
【００１８】
たとえば、超音波プローブ１及び送受信部３は、被検体内の断面を超音波で走査し、画像生成部５は、断面における組織の形状を２次元的に表すＢモード画像データ（断層像データ）を生成する。また、超音波プローブ１及び送受信部３は、３次元領域を超音波で走査することによりボリュームデータを取得してもよい。この場合、画像生成部５は、ボリュームデータにボリュームレンダリングを施すことにより、組織の形状を立体的に表す３次元画像データを生成してもよい。または、画像生成部５は、ボリュームデータにＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｌａｎａｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）処理を施すことにより、任意の断面における画像データ（ＭＰＲ画像データ）を生成してもよい。
【００１９】
この実施形態に係る超音波診断装置は、図示しない画像記憶部を備えていてもよい。画像記憶部は、この実施形態に係る超音波診断装置により得られたデータを記憶する。たとえば画像記憶部は、送受信部３から出力されたエコー信号を記憶する。また、画像記憶部は、信号処理部４から出力された超音波ラスタデータを記憶してもよい。また、画像記憶部は、画像生成部５から出力された断層像データなどの超音波画像データを記憶してもよい。
【００２０】
（合成部６）
合成部６は、複数の超音波画像データを合成することにより、合成画像データを生成する。合成部６による画像データの合成は公知の手法により行われる。たとえば複数の超音波画像データそれぞれに対して当該超音波画像データが取得された深度に応じた重みを付け、それらの画像を加算平均することにより、合成画像データを生成することができる。
合成部６は、合成画像データを表示制御部７に出力する。
【００２１】
（表示制御部７）
表示制御部７は、合成画像データを合成部６から受けて、合成画像データに基づく合成画像を表示部８１に表示させる。
【００２２】
（ユーザインターフェース８）
ユーザインターフェース（ＵＩ）８は、表示部８１と操作部８２とを有する。表示部８１は、ＣＲＴや液晶ディスプレイなどのモニタで構成されている。操作部８２は、キーボードやマウスなどの入力装置で構成されている。
【００２３】
（制御部９）
制御部９は、超音波診断装置１００の各部の動作を制御する。たとえば、制御部９は、送受信部３にディレイ信号を送信し、超音波の送受信を制御する。
【００２４】
なお、画像生成部５、合成部６、及び表示制御部７のそれぞれの機能は、プログラムによって実行されてもよい。一例として、画像生成部４、合成部６、及び表示制御部７はそれぞれ、ＣＰＵ、ＧＰＵ、又はＡＳＩＣなどの図示しない処理装置と、ＲＯＭ、ＲＡＭ、又はＨＤＤなどの図示しない記憶装置とによって構成されていてもよい。記憶装置には、画像生成部５の機能を実行するための画像生成プログラムと、合成部６の機能を実行するための合成プログラムと、表示制御部７の機能を実行するための表示処理プログラムと、が記憶されている。ＣＰＵなどの処理装置が、記憶部に記憶されている各プログラムを実行することにより、各部の機能を実行する。
【００２５】
＜振動素子ユニットの構成＞
図２及び図３を用いて実施形態に共通する振動素子ユニット１０の構成について詳述する。図２は、振動素子ユニット１０の斜視図である。図３は振動素子ユニット１０のＸ−Ｚ断面の拡大図である。なお、図３において振動素子ユニット１０の一部は省略されている。
【００２６】
図２に示すように、振動素子ユニット１０は、台座１１、及び複数の振動素子群Ｌを含んで構成されている。
【００２７】
台座１１は、石英（ＳｉＯ２）基板やシリコン（Ｓｉ）基板等の半導体プロセスに使用可能な材料によって形成されている。台座１１の上面には、複数の振動素子群Ｌが配列される。実施形態では、列状に形成された７つの振動素子群Ｌ１〜Ｌ７がアレイ状に配置されているが、振動素子群Ｌの数はこれに限られない。実施形態において、振動素子ユニット１０の走査方向をＸ方向とし、台座１１の上面に沿って走査方向と垂直な方向（「エレベーション方向」）をＹ方向とし、台座１１の厚み方向をＺ方向とする。
【００２８】
図２及び図３に示すように、複数の振動素子群Ｌはそれぞれ、基部１２、サブ振動素子群Ｔを含んで構成されている。実施形態では、振動素子群Ｌそれぞれは、３つのサブ振動素子群Ｔ１〜Ｔ３を含んで構成されている。なお、サブ振動素子群Ｔの個数は３つに限られない（一般的には、第１から第ｎのサブ振動素子群（ｎ≧２）まで設けることが可能である）。
【００２９】
基部１２は、台座１１の上面に列状に設けられ、サブ振動素子群Ｔが配置される面１３を有する。実施形態において、基部１２は、台形の凸形状で形成されている。また、実施形態において、面１３はサブ振動素子群Ｔの数に合わせ３つ（面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）形成されている。面１３ａにはサブ振動素子群Ｔ１、面１３ｂにはサブ振動素子群Ｔ２、面１３ｃにはサブ振動素子群Ｔ３が配置されている。
【００３０】
サブ振動素子群Ｔは、それぞれ複数の振動素子ｔを有している。実施形態において、複数の振動素子ｔはエレベーション方向（Ｙ方向）に一列で配列されている。また、実施形態において、サブ振動素子群Ｔ１に含まれる振動素子をｔ１、サブ振動素子群Ｔ２に含まれる振動素子をｔ２、サブ振動素子群Ｔ３に含まれる振動素子をｔ３とする。
【００３１】
振動素子ｔは、送信部３１からの信号を受けて放射面から超音波を送信する。また、振動素子ｔは、被検体からのエコー信号を受信し、受信部３２に送る。基部１２に複数のサブ振動素子群Ｔが配置された状態において、各サブ振動素子群Ｔの振動素子ｔの放射面は、サブ振動素子群Ｔ毎にそれぞれ異なる方向に向けて配置されている。すなわち、実施形態において、振動素子ｔ１、ｔ２、ｔ３の放射面はそれぞれ異なる方向に向けて配置されている。なお、実施形態では、複数の振動素子群Ｌにおいて、各振動素子ｔの放射面は同じ方向に向けて配置されている（たとえば振動素子群Ｌ１の振動素子ｔ１の放射面と振動素子群Ｌ２の振動素子ｔ１の放射面とは同じ方向に向けて配置されている）。
【００３２】
振動素子ｔは、圧電体やＭＵＴ（Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）素子を用いることができる。ＭＵＴ素子には、ｃＭＵＴ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：静電容量型トランスデューサ）や、ｐＭＵＴ（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：圧電型トランスデューサ）が含まれる。
【００３３】
実施形態では、基部１２の間に溝部１４が設けられている。溝部１４を設けることにより、各基部１２に配置されたサブ振動素子群Ｔを音響的に分離することが可能となる。
【００３４】
＜振動素子ユニットの変形例＞
振動素子ユニット１０の構成は、図２に限られない。図４は振動素子ユニット１０´の斜視図である。図５は、振動素子ユニット１０´´のＸ−Ｚ断面の拡大図である。
【００３５】
たとえば、図４に示すように、マトリクス状に配置された円柱状の基部１２´上に複数の振動素子群Ｌ´（図４では１６個）が配列されている構成でもよい。この場合、円柱の上面１３ｄと側面１３ｅにサブ振動素子群Ｔ´（Ｔ１´とＴ２´）が配置されている。
【００３６】
或いは、図５に示すように、基部１２´´が３つに分割され、それぞれにサブ振動素子群Ｔ１´´〜Ｔ３´´が配置される構成でもよい。
【００３７】
このように、基部１２は複数のサブ振動素子群Ｔを配置することができる構成であればよい。より具体的には、基部１２は、振動素子ｔの放射面をサブ振動素子群Ｔ毎に異なる方向に向けて配置させるような構成であればよい。よって、基部１２は凸形状に限らず凹形状であってもよい。また、基部１２は台座１１と一体に成形されていてもよい。
【００３８】
［第１実施形態］
次に、図６から図８を参照して、第１実施形態に係る超音波診断装置について説明する。図６は、本実施形態を説明するための超音波診断装置の概略を示すブロック図である。なお、図６では、１つの振動素子群Ｌのみを示している。また、一部の構成を省略している。図８は、超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。
【００３９】
＜超音波プローブの構成＞
本実施形態において、超音波プローブ１内には、複数の振動素子群Ｌ（たとえば９６個）、複数の振動素子群Ｌと等しい数の信号線ＳＬ、１つの振動素子群Ｌに含まれるサブ振動素子群Ｔに対応するサブ信号線ｓｌ、複数の振動素子群Ｌと等しい数の接続部Ｃ、スイッチ制御部９１が設けられている。なお、図６では、１つの振動素子群Ｌ、１つの信号線ＳＬ、１つの接続部Ｃ及びサブ信号線ｓｌ１〜ｓｌ３のみを示す。
【００４０】
信号線ＳＬは、一端が本体部２内の送受信部３（送信部３１及び受信部３２）と接続され、他端が接続部Ｃを介してサブ信号線ｓｌ１〜ｓｌ３の少なくとも１つと接続可能となっている。なお、信号線ＳＬは、ケーブル（図示なし）内を通って送受信部３と接続されている。
【００４１】
サブ信号線ｓｌ１〜ｓｌ３は、一端が信号線ＳＬの他端と接続可能に設けられ、他端がサブ振動素子群Ｔ１〜Ｔ３それぞれと接続されている。なお、一般的にサブ信号線ｓｌは、サブ振動素子群Ｔの数に合わせて第１のサブ信号線ｓｌ１から第ｎのサブ信号線ｓｌｎ（ｎ≧２）まで設けられている。
【００４２】
接続部Ｃは、本体部２等の外部からの駆動信号に基づいて、複数のサブ振動素子群Ｔのうち、所定のサブ振動素子群を選択的に駆動させるために用いられる。具体的には、接続部Ｃは、サブ信号線ｓｌと等しい数のスイッチｃを含んで構成されている。本実施形態では、サブ信号線ｓｌ１〜ｓｌ３それぞれに対応するスイッチｃ１〜ｃ３の３つが設けられている。スイッチｃは、信号線ＳＬに対するサブ信号線ｓｌの接続と非接続とを切り替える。なお、接続部Ｃは、複数の振動素子群Ｌに対して少なくとも１つ設けられていればよい。本実施形態における接続部Ｃが「選択手段」の一例である。また、本実施形態におけるスイッチｃ１〜ｃ３は、「第１切替手段」の一例である。
【００４３】
スイッチ制御部９１は、接続部Ｃの動作を制御する。具体的には、スイッチ制御部９１は、スイッチｃそれぞれの切り替えを行う。たとえば、制御部９からサブ振動素子Ｔ１のみを駆動させるようなディレイ信号が送信されると、スイッチ制御部９１はディレイ情報に基づいてスイッチｃ１を動作させ、信号線ＳＬとサブ信号線ｓｌ１を連結させる。この状態で、サブ振動素子群Ｔ１は、送信部３１（第１パルサ３１ａ）からの送信信号（駆動信号）を受け取り、超音波を送信することができる。なお、スイッチ制御部９１が動作させるスイッチｃは１つに限られない。一つのスイッチ制御部９１が、複数のスイッチｃ（たとえばｃ１とｃ２）を同時に動作させることも可能である。その結果、複数のサブ振動素子群（たとえばＴ１とＴ２）を同時に駆動させることが可能となる。本実施形態におけるスイッチ制御部９１は、「選択制御手段」の一例である。
【００４４】
スイッチ制御部９１は、複数の振動素子群Ｌに対して少なくとも１つ設けられていればよい。また、スイッチ制御部９１が複数の振動素子群Ｌ毎に設けられている場合には、振動素子群Ｌそれぞれに対して異なる制御を行うことができる。たとえば、振動素子群Ｌ１ではサブ振動素子群Ｔ１のみを駆動させるようスイッチｃ１を動作させ、振動素子群Ｌ２では、サブ振動素子群Ｔ３のみを駆動させるようスイッチｃ３を動作させることができる。
【００４５】
＜送信部の構成＞
本実施形態における送信部３１は、パルサとして、第１パルサ３１ａ、第２パルサ３１ｂ及び第３パルサ３１ｃを含んで構成されている。各パルサは異なるパルスを発生させる。
【００４６】
制御部９からのディレイ信号に基づき、第１パルサ３１ａ、第２パルサ３１ｂ及び第３パルサ３１ｃから一のパルサが選択される。選択されたパルサは、駆動信号を生成し、信号線ＳＬ及びサブ信号線ｓｌを介してサブ振動素子群Ｔの振動素子ｔに駆動信号を供給する。
【００４７】
＜受信部の構成＞
本実施形態における受信部３２は、ゲイン回路として、第１ゲイン部３２ａ、第２ゲイン部３２ｂ及び第３ゲイン部３２ｃを含んで構成されている。各ゲイン部はエコー信号に対して異なるゲインをかける。
【００４８】
制御部９からのディレイ信号に基づき、第１ゲイン部３２ａ、第２ゲイン部３２ｂ及び第３ゲイン部３２ｃから一のゲイン部が選択される。選択されたゲイン部は、振動素子ｔで受信されたエコー信号に対して所定のゲインをかけて信号処理部４等の後処理部に送る。
【００４９】
＜制御部の構成＞
本実施形態における制御部９は、算出部９２を含んで構成されている。
【００５０】
算出部９２は、操作部８２等により入力された超音波を送信する方向が基準方向に対してどれだけずれているかを算出する。基準方向とは、振動素子群Ｌにおける超音波の送信方向に対して任意に設定される方向である。
【００５１】
制御部９は、算出部９２の算出結果に基づいて駆動させるサブ振動素子群Ｔを決定し、それに基づくディレイ情報（スイッチ制御のための情報）をスイッチ制御部９１に送信する。なお、算出部９２及び制御部９による処理は振動素子群Ｌ毎に行うことができる。つまり、制御部９は、振動素子群Ｌそれぞれに対して異なるディレイ信号を送信することができる。
【００５２】
算出部９２及び制御部９の処理の一例を、図７を用いて具体的に説明する。図７は、１つの振動素子群Ｌを側面（Ｙ方向）から見た場合のＸ−Ｚ断面図である。ここでは、超音波を送信する方向を「Ｓ」とし、基準方向を「Ｐ」とする。また、基準方向に対する角度を「θ」とする。更に、一の振動素子群Ｌにおける各振動素子ｔから送信される超音波ビーム間の角度を「γ」であるとする。
【００５３】
まず、算出部９２は、基準方向Ｐに対する超音波の送信方向Ｓの角度θを算出する。制御部９は、角度θと角度γの関係に基づいて、駆動させる振動素子ｔ（サブ振動素子群Ｔ）を決定する。角度γと角度θの関係はたとえば表１に示すようなテーブルにより予め定められている。
【００５４】
［表１］
【００５５】
＜動作＞
次に、図８を参照して本実施形態に係る超音波診断装置１００の動作について説明する。なお、基準方向Ｐは、予め定められているものとする。
【００５６】
まず、操作部８２等を介して超音波診断装置１００に対して超音波を送信する方向Ｓを入力する（Ｓ１０）。
【００５７】
算出部９２は、基準方向Ｐに対してＳ１０で入力された超音波を送信する方向Ｓがどれだけずれているか（角度θ）を算出する（Ｓ１１）。
【００５８】
制御部９は、Ｓ１１での算出結果に基づいてテーブルデータ等から駆動させる振動素子ｔを決定する（Ｓ１２）。ここでは、振動素子ｔ１が決定されたものとする。
【００５９】
制御部９は、スイッチ制御部９１及び送受信部３に対しＳ１２による決定結果に基づくディレイ信号及びディレイ情報を送信する。スイッチ制御部９１は、ディレイ情報に基づいてスイッチｃ１を駆動させ、信号線ＳＬとサブ信号線ｓｌ１を接続させる（Ｓ１３）。
【００６０】
送受信部３の送信部３１は、ディレイ信号に基づいて第１パルサ３１ａを駆動させ、駆動信号を振動素子ｔ１に送信する。駆動信号に基づいて振動素子ｔ１は被検体に対して超音波を送信する（Ｓ１４）。
【００６１】
送受信部３の受信部３２は、ディレイ信号に基づいて第１ゲイン部３２ａを駆動させ、エコー信号に対して所定のゲインをかけて受信する（Ｓ１５）。
【００６２】
Ｓ１５でゲインがかけられたエコー信号は信号処理部４等（図６では記載を省略している）に送られ、所定の処理がなされた後（Ｓ１６）、合成部６で画像データを得る（Ｓ１７）。表示部８１は、Ｓ１７で得られた画像データに基づく画像を表示させる。
【００６３】
＜作用・効果＞
本実施形態の作用及び効果について説明する。
【００６４】
本実施形態に係る超音波プローブ１は、複数の振動素子群Ｌ（たとえばＬ１〜Ｌ９６）が配列された振動素子ユニット１０を有する。複数の振動素子群Ｌのそれぞれは、第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）を有する。第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）に含まれる振動素子ｔ（ｔ１〜ｔｎ）の放射面は、サブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）毎に異なる方向に向けて配置されている。また、超音波プローブ１は、選択手段（接続部Ｃ）を有する。選択手段（接続部Ｃ）は、外部からの駆動信号に基づいて、第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）のうち、所定のサブ振動素子群Ｔを選択的に駆動させるために設けられている。
【００６５】
また、本実施形態に係る超音波診断装置１００は、超音波プローブ１と、送受信手段（送受信部３）と、選択制御手段（スイッチ制御部９１）とを含んで構成されている。超音波プローブ１は、複数の振動素子群Ｌ（たとえばＬ１〜Ｌ９６）が配列された振動素子ユニット１０を有する。複数の振動素子群Ｌのそれぞれは、第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）を有する。第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）に含まれる振動素子ｔ（ｔ１〜ｔｎ）の放射面は、サブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）毎にそれぞれ異なる方向に向けて配置されている。また、超音波プローブ１は、選択手段（接続部Ｃ）を有する。選択手段（接続部Ｃ）は、駆動信号に基づいて、第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）のうち、所定のサブ振動素子群Ｔを選択的に駆動させるために設けられている。送受信手段（送受信部３）は、第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）に含まれる振動素子ｔ（ｔ１〜ｔｎ）に対して前記駆動信号を送ることにより超音波の送受信を行わせる。選択制御手段（スイッチ制御部９１）は、選択手段（接続部Ｃ）の動作を制御する。
【００６６】
このように構成することで、複数の振動素子群Ｌ毎に超音波を送受信したい方向のみの振動素子を駆動させることができるため、グレーティングローブが形成され難い。従って、超音波診断画像中に生じる虚像の発生度合いを低減することができる。
【００６７】
また、本実施形態に係る超音波プローブ１は、信号線ＳＬと、第１から第ｎのサブ信号線ｓｌとを有する。信号線ＳＬは、複数の振動素子群Ｌ（たとえばＬ１〜Ｌ９６）と等しい数だけ設けられ、一端が装置本体と接続される。第１から第ｎのサブ信号線ｓｌ（ｓｌ１〜ｓｌｎ）は、一端が信号線ＳＬの他端と接続可能に設けられ、他端が第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）それぞれと接続される。また、選択手段（接続部Ｃ）は、第１切替手段（スイッチｃ）を第１から第ｎのサブ信号線ｓｌ（ｓｌ１〜ｓｌｎ）と等しい数だけ有する。第１切替手段（スイッチｃ）は、信号線Ｌに対する第１から第ｎのサブ信号線ｓｌ（ｓｌ１〜ｓｌｎ）の接続と非接続とを切り替える。そして、選択手段（接続部Ｃ）は、第１切替手段（スイッチｃ）それぞれの切り替えにより、外部からの駆動信号に基づいて駆動させるサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）を選択する。
【００６８】
また、本実施形態に係る超音波診断装置１００における超音波プローブ１は、信号線ＳＬと、第１から第ｎのサブ信号線ｓｌとを有する。信号線ＳＬは、複数の振動素子群Ｌ（たとえばＬ１〜Ｌ９６）と等しい数だけ設けられ、一端が装置本体と接続される。第１から第ｎのサブ信号線ｓｌ（ｓｌ１〜ｓｌｎ）は、一端が信号線ＳＬの他端と接続可能に設けられ、他端が第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）それぞれと接続される。また、選択手段（接続部Ｃ）は、第１切替手段（スイッチｃ）を第１から第ｎのサブ信号線ｓｌ（ｓｌ１〜ｓｌｎ）と等しい数だけ有する。第１切替手段（スイッチｃ）は、信号線Ｌに対する第１から第ｎのサブ信号線ｓｌ（ｓｌ１〜ｓｌｎ）の接続と非接続とを切り替える。また、選択制御手段（スイッチ制御部９１）は、第１切替手段（スイッチｃ）それぞれを切り替えることにより、送受信手段（送受信部３）からの駆動信号に基づいて駆動させるサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）を選択する。
【００６９】
このように構成することで、複数の振動素子群Ｌ毎に超音波を送受信したい方向のみの振動素子ｔを駆動させることができるため、グレーティングローブが形成され難い。従って、超音波診断画像中に生じる虚像の発生度合いを低減することができる。また、第１切替手段及び第１から第ｎのサブ信号線ｓｌが設けられることで、信号線ＳＬは振動素子群Ｌ毎に一本で十分となる。よって、高い空間分解能を得るために振動素子ｔの数を増やした場合であっても信号線ＳＬの数は変わらないため、ケーブルが太くなることがない。
【００７０】
［第２実施形態］
次に、図９及び図１０を参照して、第２実施形態に係る超音波診断装置について説明する。図９は、本実施形態を説明するための超音波診断装置の概略を示すブロック図である。なお、図９では、１つの振動素子群Ｌのみを示している。また、一部の構成を省略している。図１０は、超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。第１実施形態と同様の構成については詳細な説明を省略する。
【００７１】
＜超音波プローブの構成＞
本実施形態において、超音波プローブ１内には、複数の振動素子群Ｌ（たとえば９６個）、複数の振動素子群Ｌと等しい数の信号線ＳＬ´、１つの振動素子群Ｌに含まれるサブ振動素子群Ｔに対応するサブ信号線ｓｌ´、複数の振動素子群Ｌと等しい数の接続部Ｃ´、スイッチ制御部９１が設けられている。なお、図９では、１つの振動素子群Ｌ、１つの信号線ＳＬ´、１つの接続部Ｃ´及びサブ信号線ｓｌ´１〜ｓｌ´３のみを示す。また、本実施形態において用いられる振動素子ｔは、ＭＵＴ素子である。
【００７２】
信号線ＳＬ´は、一端が本体部２内の送受信部３（送信部３１及び受信部３２）と接続され、他端がサブ信号線ｓｌ´１〜ｓｌ´３と接続されている。なお、信号線ＳＬ´は、ケーブル（図示なし）内を通って送受信部３と接続されている。
【００７３】
サブ信号線ｓｌ´１〜ｓｌ´３は、一端が信号線ＳＬ´の他端と接続され、他端がサブ振動素子群Ｔ１〜Ｔ３それぞれと接続されている。なお、一般的にサブ信号線ｓｌ´は、サブ振動素子群Ｔの数に合わせて第１のサブ信号線ｓｌ´１から第ｎのサブ信号線ｓｌ´ｎ（ｎ≧２）まで設けられている。
【００７４】
接続部Ｃ´は、本体部２等の外部からの駆動信号に基づいて、複数のサブ振動素子群Ｔのうち、所定のサブ振動素子群を選択的に駆動させるために用いられる。具体的には、接続部Ｃ´は、サブ信号線ｓｌ´と等しい数のスイッチｃ´を含んで構成されている。本実施形態では、サブ信号線ｓｌ´１〜ｓｌ´３それぞれに対応するスイッチｃ´１〜ｃ´３の３つが設けられている。スイッチｃ´は、バイアス電源１５（後述）からのバイアス電圧を第１から第ｎのサブ振動素子群に対して選択的に印加させるために設けられている。なお、接続部Ｃ´は、複数の振動素子群Ｌに対して少なくとも１つ設けられていればよい。本実施形態における接続部Ｃ´が「選択手段」の一例である。また、本実施形態におけるスイッチｃ´１〜ｃ´３は、「第２切替手段」の一例である。
【００７５】
スイッチ制御部９１は、接続部Ｃ´の動作を制御する。具体的には、スイッチ制御部９１は、スイッチｃ´それぞれの切り替えを行う。たとえば、制御部９からサブ振動素子Ｔ１のみを駆動させるようなディレイ信号が送信されると、スイッチ制御部９１はディレイ情報に基づいてスイッチｃ´１を動作させ、バイアス電源１５（後述）とサブ信号線ｓｌ´１を連結させる。この状態で、バイアス電源１５はサブ信号線ｓｌ´１を介してバイアス電圧をサブ振動素子群Ｔ１に印加する。これにより、サブ振動素子群Ｔ１のみが、送信部３１（第１パルサ３１ａ）からの送信信号（駆動信号）を受け取り、超音波を送信することができる。なお、スイッチ制御部９１が動作させるスイッチｃ´は１つに限られない。一つのスイッチ制御部９１が、複数のスイッチｃ´（たとえばｃ´１とｃ´２）を同時に動作させることも可能である。その結果、複数のサブ振動素子群（たとえばＴ１とＴ２）を同時に駆動させることが可能となる。本実施形態におけるスイッチ制御部９１は、「選択制御手段」の一例である。
【００７６】
スイッチ制御部９１は、複数の振動素子群Ｌに対して少なくとも１つ設けられていればよい。この場合は、振動素子群Ｌ（たとえばＬ１〜Ｌ９６）のそれぞれに属するサブ振動素子群Ｔ（たとえばＴ１）は、共通接続されている。また、スイッチ制御部９１が複数の振動素子群Ｌ毎に設けられている場合には、振動素子群Ｌそれぞれに対して異なる制御を行うことができる。たとえば、振動素子群Ｌ１ではサブ振動素子群Ｔ１のみを駆動させるようスイッチｃ´１を動作させ、振動素子群Ｌ２では、サブ振動素子群Ｔ３のみを駆動させるようスイッチｃ´３を動作させることができる。
【００７７】
＜本体部の構成＞
本実施形態では、本体部２内にバイアス電源１５が設けられている。バイアス電源１５は、制御部９からのディレイ信号に基づき、接続部Ｃ´を介してサブ振動素子群Ｔ（振動素子ｔ）に印加させるバイアス電圧を発生させる。
【００７８】
＜動作＞
次に、図１０を参照して本実施形態に係る超音波診断装置１００の動作について説明する。なお、基準方向Ｐは、予め定められているものとする。
【００７９】
まず、操作部８２等を介して超音波診断装置１００に対して超音波を送信する方向Ｓを入力する（Ｓ２０）。
【００８０】
算出部９２は、基準方向Ｐに対してＳ２０で入力された超音波を送信する方向Ｓがどれだけずれているか（角度θ）を算出する（Ｓ２１）。
【００８１】
制御部９は、Ｓ２１での算出結果に基づいてテーブルデータ等から駆動させる振動素子ｔを決定する（Ｓ２２）。ここでは、振動素子ｔ１が決定されたものとする。
【００８２】
制御部９は、バイアス電源１５、スイッチ制御部９１及び送受信部３に対しＳ２２による決定結果に基づくディレイ信号及びディレイ情報を送信する。スイッチ制御部９１は、ディレイ情報に基づいてスイッチｃ´１を駆動させ、バイアス電源１５とサブ信号線ｓｌ´１を接続させる（Ｓ２３）。その結果、サブ信号線ｓｌ´１を介して振動素子ｔ１にバイアス電圧が印加され、振動素子ｔ１が動作可能となる（Ｓ２４）。
【００８３】
送受信部３の送信部３１は、ディレイ信号に基づいて第１パルサ３１ａを駆動させ、駆動信号を振動素子ｔ１に送信する。駆動信号に基づいて振動素子ｔ１は被検体に対して超音波を送信する（Ｓ２５）。
【００８４】
送受信部３の受信部３２は、ディレイ信号に基づいて第１ゲイン部３２ａを駆動させ、エコー信号に対して所定のゲインをかけて受信する（Ｓ２６）。
【００８５】
Ｓ１５でゲインがかけられたエコー信号は信号処理部４等（図９では記載を省略している）に送られ、所定の処理がなされた後（Ｓ２７）、合成部６で画像データを得る（Ｓ２８）。表示部８１は、Ｓ２８で得られた画像データに基づく画像を表示させる。
【００８６】
＜作用・効果＞
本実施形態の作用及び効果について説明する。
【００８７】
本実施形態に係る超音波プローブ１に含まれる振動素子ｔはＭＵＴ素子である。選択手段（接続部Ｃ´）は、第２切替手段（スイッチｃ´）を第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）と等しい数だけ有する。第２切替手段（スイッチｃ´）は、バイアス電源１５からのバイアス電圧を第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）に対して選択的に印加させる。そして、選択手段（接続部Ｃ´）は、第２切替手段（スイッチｃ´）それぞれの切り替えにより、外部からの駆動信号に基づいて駆動させるサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）を選択する。
【００８８】
また、本実施形態に係る超音波診断装置１００に含まれる振動素子ｔはＭＵＴ素子である。選択手段（接続部Ｃ´）は、第２切替手段（スイッチｃ´）を第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）と等しい数だけ有する。第２切替手段（スイッチｃ´）は、バイアス電源１５からのバイアス電圧を第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）に対して選択的に印加させる。選択制御手段（スイッチ制御部９１）は、第２切替手段（スイッチｃ´）それぞれを切り替えることにより、送受信手段（送受信部３）からの駆動信号に基づいて駆動させるサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）を選択する。
【００８９】
このように振動素子に印加するバイアス電圧を選択することにより、複数の振動素子群Ｌ毎に超音波を送受信したい方向のみの振動素子ｔを駆動させることができるため、グレーティングローブが形成され難い。従って、超音波診断画像中に生じる虚像の発生度合いを低減することができる。また、第２切替手段及び第１から第ｎのサブ信号線ｓｌ´が設けられることで、信号線ＳＬ´は振動素子群Ｌ毎に一本で十分となる。よって、振動素子ｔの数を増やした場合であっても信号線ＳＬ´の数は変わらないため、ケーブルが太くなることがない。
【００９０】
［第３実施形態］
次に、図１１及び図１２を参照して、第３実施形態に係る超音波診断装置について説明する。図１１は、本実施形態を説明するための超音波診断装置の概略を示すブロック図である。なお、図１１では、１つの振動素子群Ｌのみを示している。また、一部の構成を省略している。図１２は、超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。第１実施形態及び第２実施形態と同様の構成については詳細な説明を省略する。
【００９１】
＜超音波プローブの構成＞
本実施形態において、超音波プローブ１内には、複数の振動素子群Ｌ（たとえば９６個）、各振動素子群Ｌに含まれるサブ振動素子群Ｔと等しい数の信号線ＳＬ´´が設けられている。なお、図１１では、１つの振動素子群Ｌ（サブ振動素子群Ｔ１〜Ｔ３）、３つの信号線ＳＬ´´１〜ＳＬ´´３のみを示す。
【００９２】
信号線ＳＬ´´は、一端がサブ振動素子群Ｔと接続され、他端が本体部２内に設けられた接続部Ｃ´´（後述）を介して送受信部３（送信部３１、受信部３２）と接続可能となっている。
【００９３】
＜本体部の構成＞
本実施形態において、本体部２内には、接続部Ｃ´´が設けられている。接続部Ｃ´´は、送信部３１からの駆動信号に基づいて、複数のサブ振動素子群Ｔのうち、所定のサブ振動素子群を選択的に駆動させる場合に送信部３１と接続される。また、接続部Ｃ´´は、サブ振動素子群Ｔ（振動素子ｔ）で取得したエコー信号を受信する場合に受信部３２と接続される。具体的には、接続部Ｃ´´は、信号線ＳＬ´´と等しい数のスイッチｃ´´を含んで構成されている。本実施形態では、信号線ＳＬ´´１〜ＳＬ´´３それぞれに対応するスイッチｃ´´１〜ｃ´´３の３つが設けられている。スイッチｃ´´は、信号線ＳＬ´´と送信部３１及び受信部３２との接続を切り替えるために設けられている。本実施形態における接続部Ｃ´´が「選択手段」の一例である。
【００９４】
本実施形態において、制御部９は、タイミング制御部９３を含んで構成されている。
【００９５】
タイミング制御部９３は、信号線ＳＬ´´と送信部３１及び受信部３２との接続を切り替えるタイミングを制御する。たとえば、タイミング制御部９３は、ディレイ信号に基づいて信号線ＳＬ´´１と送信部３１（第１パルサ３１ａ）とを接続するようスイッチ制御部９１にディレイ情報を送信する。また、送信部３１から駆動信号が送信されたことを検知すると、タイミング制御部９３は、信号線ＳＬ´´１と受信部３２（第１ゲイン部３２ａ）とを接続するようスイッチ制御部９１にディレイ情報を送信する。スイッチ制御部９１は、タイミング制御部９３からのディレイ情報に基づき、接続部Ｃ´´（スイッチｃ´´）の動作の制御を行う。
【００９６】
＜動作＞
次に、図１２を参照して本実施形態に係る超音波診断装置１００の動作について説明する。なお、基準方向Ｐは、予め定められているものとする。
【００９７】
まず、操作部８２等を介して超音波診断装置１００に対して超音波を送信する方向Ｓを入力する（Ｓ３０）。
【００９８】
算出部９２は、基準方向Ｐに対してＳ３０で入力された超音波を送信する方向Ｓがどれだけずれているか（角度θ）を算出する（Ｓ３１）。
【００９９】
制御部９は、Ｓ３１での算出結果に基づいてテーブルデータ等から駆動させる振動素子ｔを決定する（Ｓ３２）。ここでは、振動素子ｔ１が決定されたものとする。
【０１００】
制御部９は、タイミング制御部９３、送信部３１及び受信部３２に対しＳ３２による決定結果に基づくディレイ信号を送信する。タイミング制御部９３は、ディレイ信号に基づいて振動素子ｔ１が接続される信号線ＳＬ´´１と送信部３１内の第１パルサ３１ａとを接続するようスイッチ制御部９１にディレイ情報を送信する。スイッチ制御部９１は、ディレイ情報に基づいてスイッチｃ´´１を駆動させ、信号線ＳＬ´´１と第１パルサ３１ａとを接続させる（Ｓ３３）。
【０１０１】
送信部３１は、ディレイ信号に基づいて第１パルサ３１ａを駆動させ、駆動信号を振動素子ｔ１に送信する。駆動信号に基づいて振動素子ｔ１は被検体に対して超音波を送信する（Ｓ３４）。
【０１０２】
その後、第１パルサ３１ａから駆動信号が送信されたことを検知すると、タイミング制御部９３は、信号線ＳＬ´´と第１ゲイン部３２ａとを接続するようスイッチ制御部９１に接続信号を送信する。スイッチ制御部９１は、接続信号に基づいてスイッチｃ´´１を切り替え、信号線ＳＬ´´１と第１ゲイン部３２ａとを接続させる（Ｓ３５）。
【０１０３】
送受信部３の受信部３２は、ディレイ信号に基づいて第１ゲイン部３２ａを駆動させ、エコー信号に対して所定のゲインをかけて受信する（Ｓ３６）。
【０１０４】
Ｓ３６でゲインがかけられたエコー信号は信号処理部４等（図１１では記載を省略している）に送られ、所定の処理がなされた後（Ｓ３７）、合成部６で画像データを得る（Ｓ３８）。表示部８１は、Ｓ３８で得られた画像データに基づく画像を表示させる。
【０１０５】
＜作用・効果＞
本実施形態の作用及び効果について説明する。
【０１０６】
本実施形態に係る超音波診断装置１００は、超音波プローブ１と、送信手段（送信部３１）と、受信手段（受信部３２）と、選択手段（接続部Ｃ´´）と、タイミング制御手段（タイミング制御部９３）と、選択制御手段（スイッチ制御部９１）とを有する。超音波プローブ１は、複数の振動素子群Ｌ（たとえばＬ１〜Ｌ９６）が配列された振動素子ユニットを有する。複数の振動素子群Ｌ（たとえばＬ１〜Ｌ９６）のそれぞれは、第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）を有し、第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）に含まれる振動素子ｔの放射面は、サブ振動素子群Ｔ毎に異なる方向に向けて配置されている。送信手段（送信部３１）は、第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔに含まれる振動素子ｔに対して駆動信号を送ることにより超音波の送信を行わせる。受信手段（受信部３２）は、送信された超音波に基づくエコー信号を受信する。選択手段（接続部Ｃ´´）は、駆動信号に基づいて、第１から第ｎのサブ振動素子群Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）のうち、所定のサブ振動素子群Ｔを選択的に駆動させる場合に送信手段（送信部３１）と接続され、エコー信号を受信する場合に受信手段（受信部３２）と接続される。タイミング制御手段（タイミング制御部９３）は、選択手段（接続部Ｃ´´）と送信手段（送信部３１）及び受信手段（受信部３２）との接続を切り替えるタイミングを制御する。選択制御手段（スイッチ制御部９１）は、タイミング制御手段（タイミング制御部９３）からの信号に基づき、選択手段（接続部Ｃ´´）の動作を制御する。
【０１０７】
このように構成することで、複数の振動素子群Ｌ毎に超音波を送受信したい方向のみの振動素子を駆動させることができるため、グレーティングローブが形成され難い。従って、超音波診断画像中に生じる虚像の発生度合いを低減することができる。
【０１０８】
［実施例］
次に、図１３Ａから図１６Ｂを参照して、上述した実施形態の具体的な実施例及び比較例について説明する。
【０１０９】
＜比較例＞
比較例は、基部β上に振動素子αが配置された構成である。図１３Ａは、振動素子αから送信される超音波の指向性を示す図である。なお、図１３Ａは、振動素子αをＸ−Ｚ方向から見た場合の指向性を示している。
【０１１０】
図１３Ｂは、図１３Ａの構成において、超音波が送信される角度と超音波の圧力（音圧）の関係を示すグラフである。なお、グラフの縦軸は、超音波の圧力（音圧）を示す。グラフの横軸は、超音波を送信する角度を示す。ここでは、横軸の中心（Ｚ方向）を角度０°とし、＋Ｘ方向を角度が＋、−Ｘ方向を角度が−であるとしている。
【０１１１】
図１３Ａに示す通り、一つの振動素子で、広範囲に超音波を発生させるためには振動素子αの指向性を広く確保する必要がある。よって、図１３Ｂに示すように、超音波を送信する角度が大きくなっても（小さくなっても）ある程度の高い圧力（音圧）で超音波が送信されることとなる。
【０１１２】
しかしながら、このような場合、超音波を発生させたい方向とは異なる方向にグレーティングローブが形成される場合がある。このグレーティングローブにより、超音波診断画像上に虚像が形成されるという問題が生じる。
＜実施例＞
【０１１３】
図１４Ａ、図１５Ａ及び図１６Ａは、基部１２に設けられた振動素子ｔ（ｔ１〜ｔ３）から送信される超音波の指向性を示す図である。ここでは、振動素子ｔをＸ−Ｚ方向から見た場合の指向性を示している。なお、図１４Ａ、図１５Ａ及び図１６Ａでは、駆動させる振動素子ｔのみを記載している。
【０１１４】
図１４Ｂ、図１５Ｂ及び図１６Ｂは、図１４Ａ、図１５Ａ及び図１６Ａの構成において、超音波が送信される角度と超音波の圧力（音圧）の関係を示すグラフである。なお、グラフの縦軸は、超音波の圧力（音圧）を示す。グラフの横軸は、超音波を送信する角度を示す。ここでは、横軸の中心（Ｚ方向）を角度０°とし、＋Ｘ方向を角度が＋、−Ｘ方向を角度が−であるとしている。
【０１１５】
図１４Ａ及び図１４Ｂに示す通り、振動素子ｔ２を駆動させた場合、振動素子ｔ２の放射面が向く方向（角度０°方向）に送信される超音波の圧力（音圧）が高くなる。なお、比較例と比べ、振動素子ｔ２のサイズが小さいため、振動素子ｔ２の作る音圧の指向性は広くなる。しかし、振動素子ｔ２を駆動して形成するビーム方向は、ほぼＺ方向（基準方向Ｐ）の近傍であるため、グレーティングは形成され難い。
【０１１６】
図１５Ａのように、振動素子ｔ１及び振動素子ｔ２を駆動させた場合にも、振動素子ｔ１及び振動素子ｔ２の放射面が向く方向に送信される超音波の圧力（音圧）が他の方向に比べ高くなることが分かる（図１５Ｂ参照）。図１６Ａのように振動素子ｔ１のみを駆動させた場合にも同様に、振動素子ｔ１の放射面が向く方向に送信される超音波の圧力（音圧）が他の方向に比べ高くなっていることが分かる（図１６Ｂ参照）。よって、超音波を発生させたい方向とは異なる方向にグレーティングローブが形成され難い。
【０１１７】
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ものである。
【符号の説明】
【０１１８】
１ 超音波プローブ
２ 本体部
３ 送受信部
４ 信号処理部
５ 画像生成部
６ 合成部
７ 表示制御部
８ ユーザインターフェース（ＵＩ）
９ 制御部
１０ 振動素子ユニット
１１ 台座
１２ 基部
１３ 面
１４ 溝部
３１ 送信部
３１ａ 第１パルサ
３１ｂ 第２パルサ
３１ｃ 第３パルサ
３２ 受信部
３２ａ 第１ゲイン部
３２ｂ 第２ゲイン部
３２ｃ 第３ゲイン部
８１ 表示部
８２ 操作部
９１ スイッチ制御部
９２ 算出部
１００ 超音波診断装置
Ｃ 接続部
Ｌ 振動素子群
Ｔ サブ振動素子群
ｃ スイッチ
ｔ 振動素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動素子群が配列された振動素子ユニットを有する超音波プローブであって、
前記複数の振動素子群のそれぞれは、第１から第ｎのサブ振動素子群を有し、
前記第１から第ｎのサブ振動素子群に含まれる振動素子の放射面は、前記サブ振動素子群毎に異なる方向に向けて配置されており、
外部からの駆動信号に基づいて、前記第１から第ｎのサブ振動素子群のうち、所定の前記サブ振動素子群を選択的に駆動させるための選択手段を有することを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
前記複数の振動素子群と等しい数だけ設けられ、一端が装置本体と接続される複数の信号線と、
一端が前記信号線の他端と接続可能に設けられ、他端が前記第１から第ｎのサブ振動素子群それぞれと接続された第１から第ｎのサブ信号線とを有し、
前記選択手段は、
前記信号線に対する前記第１から第ｎのサブ信号線の接続と非接続とを切り替える第１切替手段を前記第１から第ｎのサブ信号線と等しい数だけ有し、
前記第１切替手段それぞれの切り替えにより、外部からの駆動信号に基づいて駆動させる前記サブ振動素子群を選択することを特徴とする請求項１記載の超音波プローブ。
【請求項３】
前記振動素子はＭＵＴ素子であり、
前記選択手段は、
バイアス電源からのバイアス電圧を前記第１から第ｎのサブ振動素子群に対して選択的に印加させるための第２切替手段を前記第１から第ｎのサブ振動素子群と等しい数だけ有し、
前記第２切替手段それぞれの切り替えにより、外部からの駆動信号に基づいて駆動させる前記サブ振動素子群を選択することを特徴とする請求項１記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記複数の振動素子群のそれぞれは、
前記第１から第ｎのサブ振動素子群が配置される凸状又は凹状の基部を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の超音波プローブ。
【請求項５】
前記基部は、前記振動素子ユニット上で列状又はマトリクス状に配置されていることを特徴とする請求項４記載の超音波プローブ。
【請求項６】
前記振動素子ユニットにおいて、
複数の前記基部の間には溝部が形成されていることを特徴とする請求項４又は５記載の超音波プローブ。
【請求項７】
複数の振動素子群が配列された振動素子ユニットを有し、前記複数の振動素子群のそれぞれは、第１から第ｎのサブ振動素子群を有し、前記第１から第ｎのサブ振動素子群に含まれる振動素子の放射面は、前記サブ振動素子群毎に異なる方向に向けて配置されており、駆動信号に基づいて、前記第１から第ｎのサブ振動素子群のうち、所定の前記サブ振動素子群を選択的に駆動させるための選択手段を有する超音波プローブと、
前記第１から第ｎのサブ振動素子群に含まれる振動素子に対して前記駆動信号を送ることにより超音波の送受信を行わせる送受信手段と、
前記選択手段の動作を制御する選択制御手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
前記超音波プローブは、
前記複数の振動素子群と等しい数だけ設けられ、一端が装置本体と接続される複数の信号線と、
一端が前記信号線の他端と接続可能に設けられ、他端が前記第１から第ｎのサブ振動素子群それぞれと接続された第１から第ｎのサブ信号線とを有し、
前記選択手段は、
前記信号線に対する前記第１から第ｎのサブ信号線の接続と非接続とを切り替える第１切替手段を前記第１から第ｎのサブ信号線と等しい数だけ有し、
前記選択制御手段は、前記第１切替手段それぞれを切り替えることにより、前記送受信手段からの駆動信号に基づいて駆動させる前記サブ振動素子群を選択することを特徴とする請求項７記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記振動素子はＭＵＴ素子であり、
前記選択手段は、
バイアス電源からのバイアス電圧を前記第１から第ｎのサブ振動素子群に対して選択的に印加させるための第２切替手段を前記第１から第ｎのサブ振動素子群と等しい数だけ有し、
前記選択制御手段は、前記第２切替手段それぞれを切り替えることにより、前記送受信手段からの駆動信号に基づいて駆動させる前記サブ振動素子群を選択することを特徴とする請求項７記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
複数の振動素子群が配列された振動素子ユニットを有し、前記複数の振動素子群のそれぞれは、第１から第ｎのサブ振動素子群を有し、前記第１から第ｎのサブ振動素子群に含まれる振動素子の放射面は、前記サブ振動素子群毎に異なる方向に向けて配置されている超音波プローブと、
前記第１から第ｎのサブ振動素子群に含まれる振動素子に対して駆動信号を送ることにより超音波の送信を行わせる送信手段と、
送信された前記超音波に基づくエコー信号を受信する受信手段と、
前記駆動信号に基づいて、前記第１から第ｎのサブ振動素子群のうち、所定の前記サブ振動素子群を選択的に駆動させる場合に前記送信手段と接続され、前記エコー信号を受信する場合に前記受信手段と接続される選択手段と、
前記選択手段において前記送信手段と前記受信手段との接続を切り替えるタイミングを制御するタイミング制御手段と、
前記タイミング制御手段からの信号に基づき、前記選択手段の動作を制御する選択制御手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１】
複数の振動素子群が配列された振動素子ユニットを有する超音波プローブであって、
前記複数の振動素子群のそれぞれは、第１から第ｎのサブ振動素子群を有し、
前記第１から第ｎのサブ振動素子群に含まれる振動素子の放射面は、前記サブ振動素子群毎に異なる方向に向けて配置されており、
外部からの駆動信号に基づいて、前記第１から第ｎのサブ振動素子群のうち、所定の前記サブ振動素子群を選択的に駆動させるための選択手段を有することを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
前記複数の振動素子群と等しい数だけ設けられ、一端が装置本体と接続される複数の信号線と、
一端が前記信号線の他端と接続可能に設けられ、他端が前記第１から第ｎのサブ振動素子群それぞれと接続された第１から第ｎのサブ信号線とを有し、
前記選択手段は、
前記信号線に対する前記第１から第ｎのサブ信号線の接続と非接続とを切り替える第１切替手段を前記第１から第ｎのサブ信号線と等しい数だけ有し、
前記第１切替手段それぞれの切り替えにより、外部からの駆動信号に基づいて駆動させる前記サブ振動素子群を選択することを特徴とする請求項１記載の超音波プローブ。
【請求項３】
前記振動素子はＭＵＴ素子であり、
前記選択手段は、
バイアス電源からのバイアス電圧を前記第１から第ｎのサブ振動素子群に対して選択的に印加させるための第２切替手段を前記第１から第ｎのサブ振動素子群と等しい数だけ有し、
前記第２切替手段それぞれの切り替えにより、外部からの駆動信号に基づいて駆動させる前記サブ振動素子群を選択することを特徴とする請求項１記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記複数の振動素子群のそれぞれは、
前記第１から第ｎのサブ振動素子群が配置される凸状又は凹状の基部を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の超音波プローブ。
【請求項５】
前記基部は、前記振動素子ユニット上で列状又はマトリクス状に配置されていることを特徴とする請求項４記載の超音波プローブ。
【請求項６】
前記振動素子ユニットにおいて、
複数の前記基部の間には溝部が形成されていることを特徴とする請求項４又は５記載の超音波プローブ。
【請求項７】
複数の振動素子群が配列された振動素子ユニットを有し、前記複数の振動素子群のそれぞれは、第１から第ｎのサブ振動素子群を有し、前記第１から第ｎのサブ振動素子群に含まれる振動素子の放射面は、前記サブ振動素子群毎に異なる方向に向けて配置されており、駆動信号に基づいて、前記第１から第ｎのサブ振動素子群のうち、所定の前記サブ振動素子群を選択的に駆動させるための選択手段を有する超音波プローブと、
前記第１から第ｎのサブ振動素子群に含まれる振動素子に対して前記駆動信号を送ることにより超音波の送受信を行わせる送受信手段と、
前記選択手段の動作を制御する選択制御手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
前記超音波プローブは、
前記複数の振動素子群と等しい数だけ設けられ、一端が装置本体と接続される複数の信号線と、
一端が前記信号線の他端と接続可能に設けられ、他端が前記第１から第ｎのサブ振動素子群それぞれと接続された第１から第ｎのサブ信号線とを有し、
前記選択手段は、
前記信号線に対する前記第１から第ｎのサブ信号線の接続と非接続とを切り替える第１切替手段を前記第１から第ｎのサブ信号線と等しい数だけ有し、
前記選択制御手段は、前記第１切替手段それぞれを切り替えることにより、前記送受信手段からの駆動信号に基づいて駆動させる前記サブ振動素子群を選択することを特徴とする請求項７記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記振動素子はＭＵＴ素子であり、
前記選択手段は、
バイアス電源からのバイアス電圧を前記第１から第ｎのサブ振動素子群に対して選択的に印加させるための第２切替手段を前記第１から第ｎのサブ振動素子群と等しい数だけ有し、
前記選択制御手段は、前記第２切替手段それぞれを切り替えることにより、前記送受信手段からの駆動信号に基づいて駆動させる前記サブ振動素子群を選択することを特徴とする請求項７記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
複数の振動素子群が配列された振動素子ユニットを有し、前記複数の振動素子群のそれぞれは、第１から第ｎのサブ振動素子群を有し、前記第１から第ｎのサブ振動素子群に含まれる振動素子の放射面は、前記サブ振動素子群毎に異なる方向に向けて配置されている超音波プローブと、
前記第１から第ｎのサブ振動素子群に含まれる振動素子に対して駆動信号を送ることにより超音波の送信を行わせる送信手段と、
送信された前記超音波に基づくエコー信号を受信する受信手段と、
前記駆動信号に基づいて、前記第１から第ｎのサブ振動素子群のうち、所定の前記サブ振動素子群を選択的に駆動させる場合に前記送信手段と接続され、前記エコー信号を受信する場合に前記受信手段と接続される選択手段と、
前記選択手段において前記送信手段と前記受信手段との接続を切り替えるタイミングを制御するタイミング制御手段と、
前記タイミング制御手段からの信号に基づき、前記選択手段の動作を制御する選択制御手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【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１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【公開番号】特開２０１３−４２９７４（Ｐ２０１３−４２９７４Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８３２１６（Ｐ２０１１−１８３２１６）
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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