JP2015080600A

JP2015080600A - 超音波プローブおよび超音波画像装置

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Publication number: JP2015080600A
Application number: JP2013219884A
Authority: JP
Inventors: 甲午遠藤; Katsuma Endo
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2015-04-27

Abstract

【課題】操作者が超音波プローブの姿勢を精度良く調整することができる超音波プローブを提供する。【解決手段】超音波３１を被検体５に送信し該被検体５の内部にて反射する超音波３１を受信する超音波センサー９と、被検体５に対する超音波センサー９の押圧を検出する力検出部１０と、力検出部１０の出力を用いて超音波センサー９の押圧の分布を演算する力演算部２９と、超音波センサー９の押圧状態を表示する表示部１３と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、超音波プローブおよび超音波画像装置に関するものである。

超音波画像装置は構造物や人体等の被検体に超音波を入射する。そして、超音波画像装置は被検体の組織や傷のある部分からの反射波を検出し、反射波に基づき被検体の断面画像を表示する。被検体における組織の深さや傷等の大きさに応じて反射波の振幅が増減する。反射波の信号波形を観測することにより、被検体内部の組織や傷等の状態を検査することができる。超音波の送信は、被検体に接触させた超音波プローブに内包された圧電素子に高電圧のパルスを印加することにより行われる。超音波の周波数は数百ｋＨｚ〜数十ＭＨｚ程度であり、被検体の寸法や必要とする検査分解能に応じて、検査者が適用する超音波プローブを選択して設定する。反射波は、超音波プローブ内の圧電素子で振動を電圧に変換され、後段のアンプでその電圧が増幅される。

構造物を検査する超音波画像装置が特許文献１に開示されている。それによると、超音波画像装置は超音波プローブの被検体側にひずみゲージが設置されている。そして、制御部がひずみゲージの出力を判定値と比較し超音波プローブが被検体に押圧される力が適正か否かを判定している。超音波プローブが被検体に押圧される力が強いときと弱いときには接触状態が不適切であることを表示し音を鳴らして操作者に伝える。超音波プローブが被検体に押圧される力が適正のときには適正であることを表示し超音波の送信と反射波の検出を行っていた。

特開２００７−１３２６８３号公報

操作者が超音波プローブを手で把持して操作するとき超音波プローブが被検体の表面に対して傾くことがある。このとき被検体が柔らかいときには被検体が押圧されて変形する。特許文献１における超音波プローブには超音波プローブの傾きを検出する機能がなく、操作者は超音波プローブの姿勢を精度良く調整することができなかった。そこで、操作者が超音波プローブの姿勢を精度良く調整することができる超音波プローブ及び超音波画像装置が望まれていた。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例にかかる超音波プローブであって、超音波を被検体に送信し前記被検体の内部にて反射する前記超音波を受信する超音波センサーと、前記被検体に対する前記超音波センサーの接触圧を複数の場所で検出する力検出部と、前記力検出部の出力を用いて前記超音波センサーの接触圧の分布を演算する力演算部と、前記超音波センサーの接触圧の分布を表示する表示部と、を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、超音波プローブは超音波センサーを備えている。超音波センサーは超音波を被検体に送信する。そして、超音波センサーは被検体の内部にて反射する超音波を受信する。超音波プローブの操作者は受信した超音波を用いて被検体の状態を知ることができる。超音波プローブは力検出部を備え、力検出部は被検体に対する超音波センサーの接触圧を複数の場所で検出する。この接触圧は超音波プローブを被検体に押圧するときに力検出部が被検体から受ける反力である。力検出部は検出した力を力演算部に出力する。力演算部は力検出部の出力を用いて超音波センサーの接触圧の分布を演算する。力の分布は複数の場所における力の大きさの差を示す。尚、力演算部は演算した結果を表示部に出力する。表示部は超音波センサーの接触圧の分布を表示する。超音波プローブを操作する操作者は表示部を見て超音波センサーを被検体に押圧している状態を認識する。そして、操作者は超音波センサーを被検体に均等に押圧するように超音波プローブの姿勢を精度良く調整することができる。

［適用例２］
上記適用例にかかる超音波プローブにおいて、前記力演算部は前記超音波センサーの接触圧が小さい側を演算し、前記表示部は前記超音波センサーの接触圧が小さい側の前記被検体を前記超音波センサーで押圧することを促す表示を行うことを特徴とする。

本適用例によれば、力演算部は超音波センサーの接触圧の分布のうち力の小さい側を演算する。そして、表示部は超音波センサーの接触圧の分布のうち力の小さい側の被検体を超音波センサーで押圧することを促す。表示部が促す内容に従って操作者が被検体を超音波センサーで押圧するとき、超音波センサーの押圧の分布はバラツキが小さくなる。従って、操作者は表示部の指示に従って超音波プローブを操作することにより超音波プローブの姿勢を精度良く調整することができる。

［適用例３］
上記適用例にかかる超音波プローブにおいて、前記力検出部は３つ以上の力センサーを備え、前記力センサーの内３つの力センサーは三角形の頂角に位置することを特徴とする。

本適用例によれば、力検出部は３つ以上の力センサーを備えている。そして、力センサーの内３つの力センサーは三角形の頂点に位置している。まず、３つの力センサーのうち２つの力センサーを選択して各力センサーに加わる力を比較することにより、２つの力センサーを通る直線上の方向において力センサーに加わる力の状態を演算することができる。この方向を第１方向とする。

次に、３つの力センサーのうち前回選択した２つの力センサーとは別の組合せの２つのセンサーを選択する。そして、同様の方法で２つの力センサーを通る直線上の方向において力センサーに加わる力の状態を演算する。この方向を第２方向とする。３つの力センサーは三角形の頂点に位置しているので第１方向と第２方向とは交差する。第１方向と直交する方向を第３方向とする。そして、第２方向における２つのセンサーが検出する力の差を第１方向の成分と第３方向の成分とに分離する演算を行う。その結果、第１方向における力の状態と第３方向における力の状態を演算できるので、力演算部は力センサーを通る平面上における力の状態を演算することができる。

［適用例４］
上記適用例にかかる超音波プローブにおいて、前記力検出部は４つの前記力センサーを備え、前記力センサーは直交する各直線上に２つの前記力センサーが位置することを特徴とする。

本適用例によれば、力検出部は４つの力センサーを備え、力センサーは直交する各直線上に位置している。２つの直線を第１直線及び第２直線とする。第１直線が延在する方向を第１方向とし第２直線が延在する方向を第２方向とする。第１方向と第２方向とは直交する方向である。

第１直線上に位置する力センサーの出力を用いて第１方向における超音波プローブの押圧状態を演算することができる。そして、第２直線上に位置する力センサーの出力を用いて第２方向における超音波プローブの押圧状態を演算することができる。従って、力演算部は超音波プローブの押圧状態の直交する２方向の成分を容易に演算できる為、力センサーを通る平面上における押圧の状態を容易に演算することができる。

［適用例５］
上記適用例にかかる超音波プローブにおいて、前記超音波センサーが出力する信号を制御する制御回路を備え、前記超音波センサーの接触圧の分布が所定の範囲内にあるときには前記制御回路の一部の動作を停止することを特徴とする。

本適用例によれば、超音波プローブは制御回路を備え、制御回路は超音波センサーが出力する信号を制御する。そして、超音波センサーの接触圧の分布が所定の範囲内にあるときには制御回路は一部の動作を停止する。力演算部は超音波センサーの接触圧の分布を演算する。超音波センサーの接触圧の分布が所定の範囲内にあるときは、超音波プローブが被検体に押圧されていない状態を示す。このとき、超音波プローブは被検体から離れている。そして、超音波プローブが被検体を測定していない状態となっている。または、超音波プローブが被検体に対して傾いており適切に被検体を測定していない状態となっている。このときに制御回路は一部の動作を停止する。従って、制御回路は超音波プローブが消費する電力を削減することができる。

［適用例６］
上記適用例にかかる超音波プローブにおいて、前記超音波センサーが設置された第１外装部を備え、前記第１外装部は前記超音波センサーが設置された底面と前記底面と交差する側面を有し、前記底面と前記側面とが接続する場所は断面が円弧状の曲面となっていることを特徴とする。

本適用例によれば、超音波プローブは第１外装部を備えている。超音波センサーは第１外装部の底面に設置されている。第１外装部の側面は底面と接続し、底面と側面とが接続する場所は断面が円弧状の曲面となっている。超音波センサーを被検体に沿って移動するとき第１外装部の底面も被検体に沿って移動する。

そして、被検体の表面が柔らかいときには被検体が超音波プローブに押圧されて超音波プローブが進行する側の被検体が盛り上がる。このとき、第１外装部は底面と側面とが接続する場所は断面が円弧状の曲面となっている為、被検体の盛り上がった部分が曲面に接触する。そして、被検体の盛り上がった部分を曲面に案内されて第１外装部の底面に移動させることができる。従って、被検体の表面が柔らかいときにも円滑に超音波プローブを被検体の表面に沿って移動させることができる。

［適用例７］
上記適用例にかかる超音波プローブにおいて、前記力検出部は前記超音波センサーが前記被検体と接する面の法線方向において前記超音波センサーと異なる位置に配置されていることを特徴とする。

本適用例によれば、力検出部は超音波センサーが被検体と接する面の法線方向に位置している。そして、力検出部は超音波センサーと異なる位置に配置されている。超音波プローブと被検体との間には超音波を伝送する液状体が配置される。超音波プローブを被検体の表面に沿って移動するとき、液状体は第１外装部に付着する。このときにも力検出部は超音波センサーと異なる位置に設置されている為、液状体が力検出部に接触し難くなっている。従って、液状体が力検出部に接触して誤動作することを抑制することができる。

［適用例８］
上記適用例にかかる超音波プローブにおいて、前記第１外装部は前記力検出部を囲むシール部を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、第１外装部にはシール部が配置されている。そして、シール部は力検出部を囲んでいる。従って、液状体が力検出部に接触して誤動作することを防止することができる。

［適用例９］
上記適用例にかかる超音波プローブにおいて、前記第１外装部と接続する第２外装部を有し、前記力センサーは前記第１外装部と前記第２外装部との間に位置し、前記力検出部は前記第２外装部に設置されていることを特徴とする。

本適用例によれば、超音波センサーは第１外装部に設置され、力検出部は第２外装部に設置されている。超音波センサーは被検体を探査する深さに対応して送信する超音波の周波数を変えることがある。従って、送信する超音波の周波数の種類の数と同数の超音波センサーを用意する必要がある。そして、第１外装部に力検出部が設置されているときには、用意する超音波センサーに対応して力検出部を用意する必要がある。一方、本適用例では力検出部は第２外装部に設置されている。従って、超音波センサーを取り換えても力検出部を取り換えなくてもよい為、力検出部を第１外装部に設置するときに比べて力検出部の個数を少なくすることができる。

［適用例１０］
本適用例にかかる超音波画像装置であって、超音波プローブと、前記超音波プローブが出力する反射波信号を用いて被検体の断面画像データを演算する画像データ演算部と、前記画像データ演算部が演算した結果に基づいて前記被検体の断面画像を表示する画像表示部と、を備え、前記超音波プローブは、超音波を前記被検体に送信し前記被検体の内部にて反射する前記超音波を受信する超音波センサーと、前記被検体に対する前記超音波センサーの接触圧を複数の場所で検出する力検出部と、前記力検出部の出力を用いて前記超音波センサーの接触圧の分布を演算する力演算部と、前記超音波センサーの接触圧の分布を表示する表示部と、を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、超音波画像装置は超音波プローブ、画像データ演算部及び画像表示部を備えている。超音波プローブは超音波センサーを有し、超音波センサーは超音波を被検体に送信する。そして、超音波センサーは被検体の内部にて反射する超音波の反射波を受信して画像データ演算部に反射波信号を出力する。画像データ演算部は、反射波信号を用いて被検体の断面画像データを演算して断面画像を画像表示部に出力する。画像表示部は被検体の断面画像を表示する。

超音波プローブは力検出部を備え、力検出部は被検体に対する複数の超音波センサーの接触圧を検出する。力検出部は検出した力を力演算部に出力する。力演算部は力検出部の出力を用いて超音波センサーの接触圧の分布を演算する。力演算部は演算した結果を表示部に出力する。表示部は超音波センサーの接触圧の分布を表示する。超音波プローブを操作する操作者は表示部を見て超音波センサーが押圧されている状態を認識する。そして、操作者は超音波センサーを被検体に均等に押圧するように超音波プローブの姿勢を精度良く調整することができる。

第１の実施形態にかかわる超音波画像装置の構造を示す概略斜視図。（ａ）及び（ｂ）は超音波プローブの構造を示す要部側断面図、（ｃ）は、シール部の構造を示す要部模式断面図。超音波画像装置の電気制御ブロック図。表示部の表示を説明するための模式図。第２の実施形態にかかわる表示部の構造を示す模式平面図。第３の実施形態にかかわる力センサーの配置を示す模式平面図。

本実施形態では、超音波画像装置とこの超音波画像装置の操作方法との特徴的な例について説明する。以下、実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。

（第１の実施形態）
第１の実施形態にかかわる超音波画像装置について図１〜図４に従って説明する。図１は、超音波画像装置の構造を示す概略斜視図である。図１に示すように超音波画像装置１は画像処理装置２及び超音波プローブ３を備えている。画像処理装置２と超音波プローブ３とはケーブル４により接続されている。超音波プローブ３は被検体５に押圧して用いられる。被検体５の表面には液状体６が塗布され、超音波プローブ３と被検体５との間には液状体６が介在する。液状体６は超音波プローブ３が送信する超音波を反射させずに伝導する機能を備えている。

超音波プローブ３は第１外装部７及び第２外装部８を備えている。第１外装部７及び第２外装部８の形状は有底角筒状となっている。第１外装部７には被検体５を向く側に超音波センサー９が設置され、超音波センサー９から被検体５に向けて超音波が送信される。超音波は被検体５の内部で反射する。超音波センサー９は被検体５の内部で反射した反射波を検出する。

超音波センサー９の側面が向く方向をＸ方向及びＹ方向とし、超音波プローブ３の長手方向をＺ方向とする。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向はそれぞれ直交する方向である。第１外装部７のＺ方向側に第２外装部８が配置され、第１外装部７と第２外装部８との間には力検出部１０が設置されている。力検出部１０は第１力センサー１０ａ、第２力センサー１０ｂ、第３力センサー１０ｃ及び第４力センサー１０ｄを有している。そして、力検出部１０は複数の場所で力を検出する。力検出部１０はＺ方向に加わる力を検出する。Ｚ方向から力検出部１０を見るとき第１力センサー１０ａ〜第４力センサー１０ｄは四角形の頂角の場所に位置している。力検出部１０が検出する力は接触圧に対応する。

第１力センサー１０ａと第２力センサー１０ｂとを結ぶ直線を第１直線１０ｅとし、第２力センサー１０ｂと第４力センサー１０ｄとを結ぶ直線を第２直線１０ｆとする。第３力センサー１０ｃと第４力センサー１０ｄとを結ぶ直線を第３直線１０ｇとし、第１力センサー１０ａと第３力センサー１０ｃとを結ぶ直線を第４直線１０ｈとする。第１直線１０ｅ及び第３直線１０ｇは平行でありＸ方向に延在する直線である。Ｘ方向を第１方向１０ｉとする。第２直線１０ｆ及び第４直線１０ｈは平行でありＹ方向に延在する直線である。Ｙ方向を第２方向１０ｊとする。第１方向１０ｉと第２方向１０ｊとは直交する方向となっている。第１力センサー１０ａ〜第４力センサー１０ｄは第１方向１０ｉまたは第２方向１０ｊに延在する直線上に位置する。

力検出部１０は力または荷重を検出できれば良く、センサーの構造は特に限定されない。例えば、力検出部１０にはＳｉ−ＭＥＭＳ（Ｓｉｌｉｃｏｎ−ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）技術により形成されたセンサーを用いたることができる。このセンサーは薄いシリコン基板上にピエゾ抵抗等の回路が形成されている。センサーに荷重が加わるときシリコン基板が撓み、回路が撓む量を検出する。撓む量と荷重とは比例するのでセンサーは荷重を検出することができる。シリコン基板上の回路には例えばピエゾ抵抗でホイーストンブリッジ回路が形成されている。他にも、力検出部１０には金属線を薄い絶縁板に設置した抵抗線歪ゲージを用いることができる。

第２外装部８は操作者が手で把持する場所となっている。操作者が超音波プローブ３を被検体５に押圧する。このとき、力検出部１０は第１外装部７と第２外装部８とに挟まれて押圧される。従って、力検出部１０は超音波センサー９が被検体５との間で作用する力を検出することができる。

第２外装部８の内部には超音波センサー９を制御する超音波制御回路１１や力検出部１０の力を演算する力演算回路１２等が収納されている。力演算回路１２は、第１直線１０ｅ上に位置する第１力センサー１０ａ及び第２力センサー１０ｂの出力を用いて第１方向１０ｉにおける超音波プローブの接触圧の分布を演算する。同様に、力演算回路１２は第３直線１０ｇ上に位置する第３力センサー１０ｃ及び第４力センサー１０ｄの出力を用いて第１方向１０ｉにおける超音波プローブの接触圧の分布を演算する。

そして、力演算回路１２は、第２直線１０ｆ上に位置する第２力センサー１０ｂ及び第４力センサー１０ｄの出力を用いて第２方向１０ｊにおける超音波プローブの接触圧の分布を演算する。同様に、力演算回路１２は、第４直線１０ｈ上に位置する第１力センサー１０ａ及び第３力センサー１０ｃの出力を用いて第２方向１０ｊにおける超音波プローブの接触圧の分布を演算する。従って、力演算回路１２は超音波プローブの接触圧を直交する２方向の成分に分けて容易に演算できる為、超音波プローブの接触圧の分布を演算することができる。換言すれば、力演算回路１２は力検出部１０の出力を用いて超音波センサー９の接触圧の分布を演算することができる。

第２外装部８のＺ方向を向く面を上面８ａとする。上面８ａには第１表示部１３ａ、第２表示部１３ｂ、第３表示部１３ｃ及び第４表示部１３ｄからなる表示部１３が設置されている。第１表示部１３ａは上面８ａの−Ｙ方向側に配置され、第２表示部１３ｂは上面８ａの−Ｘ方向側に配置されている。第３表示部１３ｃは上面８ａのＹ方向側に配置され、第４表示部１３ｄは上面８ａのＸ方向側に配置されている。表示部１３は超音波プローブ３を傾ける方向を誘導する。表示部１３は光を送信できるものであれば良く、特に限定されない。ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）、ＯＬＥＤ（ＯｒｇａｎｉｃＥｌｅｃｔｒｏ− Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、電球等を用いることができる。

画像処理装置２は画像データ演算部１４、画像表示部１５及び入力部１６を備えている。画像データ演算部１４は超音波プローブ３が出力する反射波信号を用いて被検体５の断面画像を演算して画像表示部１５に出力する。画像表示部１５は画像データ演算部１４が出力する演算結果を入力して被検体５の断面画像を表示する。入力部１６は操作者が超音波画像装置１に指示内容を入力する部位である。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は超音波プローブの構造を示す要部側断面図である。図２（ａ）に示すように、第１外装部７と第２外装部８との間には力検出部１０の他にもシール部１７及び弾性部１８が配置されている。弾性部１８は第１外装部７と第２外装部８とを離すように作用する。従って、超音波プローブ３が被検体５に押圧されないときには力検出部１０に力が作用しないようになっている。これにより、力検出部１０は超音波プローブ３が被検体５に押圧されているか否かを検出することが可能になっている。

弾性部１８は弾力性がある部材であれば良く。コイルばね、板ばね、天然ゴム、シリコンゴム、合成ゴム等各種のばねやゴムを用いることができる。また、力検出部１０を第１外装部７に精度良く接触させることができる場合には必ずしも弾性部１８を設置しなくても良い。

第１外装部７は筒状の案内部７ａがＺ方向に延在し、案内部７ａが第２外装部８の内側に挿入されている。そして、案内部７ａと第２外装部８の内側とが摺動することにより第１外装部７と第２外装部８とがＺ方向に相対移動する。第２外装部８の内側にはＺ方向において案内部７ａと対向する場所には凸部８ｂが設置されている。超音波プローブ３が被検体５に強く押圧されるとき案内部７ａが凸部８ｂに突き当たる。そして、案内部７ａ及び凸部８ｂは力検出部１０に過度の力が加わって損傷することを防止する。

第１外装部７において超音波センサー９が設置された面を底面７ｂとする。底面７ｂに対して力検出部１０は離れた場所に設置されている。換言すればＺ方向において異なる位置に設置されている。超音波プローブ３を被検体５の表面に沿って移動するとき、液状体６は第１外装部７に付着する。このときにも力検出部１０は超音波センサー９と離れた場所に設置されている為、液状体６が力検出部１０に接触し難くなっている。従って、液状体６が力検出部１０に接触して誤動作することを抑制することができる。

第１外装部７においてＸ方向を向く面及びＹ方向を向く面を側面７ｃとする。側面７ｃと底面７ｂとが接続する場所は断面が円弧状の曲面７ｄとなっている。超音波プローブ３を被検体５に沿って移動するとき底面７ｂも被検体５に沿って移動する。そして、被検体５の表面が柔らかいときには被検体５が超音波プローブに押圧されて超音波プローブ３が進行する側の被検体５が盛り上がる。このとき、第１外装部７は底面７ｂと側面７ｃとが接続する場所は断面が円弧状の曲面７ｄとなっている為、被検体５の盛り上がった部分が曲面７ｄに接触する。そして、被検体５の盛り上がった部分を曲面７ｄに案内されて第１外装部７の底面７ｂに移動させることができる。従って、被検体５の表面が柔らかいときにも円滑に超音波プローブ３を被検体の表面に沿って移動させることができる。

図２（ｂ）に示すように、第１外装部７と第２外装部８とは分離可能になっている。そして、超音波センサー９は第１外装部７に設置され、力検出部１０は第２外装部８に設置されている。従って、超音波センサー９と力検出部１０とは分離可能になっている。

超音波センサーは被検体の状態や観察する深さに合わせて送信する超音波の周波数を変える。例えば、３０ｍｍ位の深さの状態を観察するときには５ＭＨｚの超音波を送信する超音波プローブ３を使用する。２５ｍｍ位の深さの状態を観察するときには７．５ＭＨｚの超音波を送信する超音波プローブ３を使用する。さらに、浅い場所の状態を観察するときには１０ＭＨｚの超音波を送信する超音波プローブ３を使用する。

第１外装部７に力検出部１０が設置されているときには、用意する超音波センサー９に対応して力検出部１０を用意する必要がある。一方、本実施形態では力検出部１０が第２外装部８に設置されている。従って、超音波センサー９を取り換えても力検出部１０を取り換えなくてもよい為、力検出部１０を第１外装部７に設置するときに比べて力検出部１０の個数を少なくすることができる。

図２（ｃ）は、シール部の構造を示す要部模式断面図である。図２（ｃ）に示すように、力検出部１０及び弾性部１８はシール部１７及び第１外装部７に囲まれている。従って、液状体６が力検出部１０に接触して力検出部１０が誤動作することを防止することができる。また、弾性部１８に液状体６が付着して弾性部１８が変質することを防止することができる。

図３は、超音波画像装置の電気制御ブロック図である。図３に示すように、超音波プローブ３は制御回路３ａを備えている。制御回路３ａは送受信回路２１及び受信信号処理回路２２を備えている。送受信回路２１は超音波センサー９と接続し、受信信号処理回路２２は送受信回路２１と画像データ演算部１４とを連結する。

受信信号処理回路２２には送受信制御部２３が設置されている。送受信制御部２３は画像データ演算部１４から超音波の送信と反射波の検出を行う指示を受けて、送受信回路２１に超音波を送信して検出する動作の指示を出力する。さらに、送受信回路２１が出力する反射波のデータを画像データ演算部１４に出力する機能を有する。送受信制御部２３はＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）等により構成されている。

送受信回路２１には送信ビームフォーマー２４、パルサ送信パルス駆動部２５、送受信切替部２６及び受信増幅部２７等が設置されている。送信ビームフォーマー２４は送受信制御部２３からの動作信号を受けて超音波センサー９を駆動する波形を形成する。送信ビームフォーマー２４にはＣＰＬＤ（ＣｏｍｐｌｅｘＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＤｅｖｉｃｅ）が用いられている。

パルサ送信パルス駆動部２５は送信ビームフォーマー２４が出力する波形情報を用いて超音波センサー９を駆動する駆動信号を形成する。送受信切替部２６は超音波センサー９が超音波を送信するタイミングと反射波を検出するタイミングとを制御する。送受信切替部２６にはＴ／ＲＳＷ（ｔｒａｎｓｍｉｔ−ｒｅｃｅｉｖｅｓｗｉｔｃｈ）が用いられる。受信増幅部２７は反射波の信号を増幅しデジタルデータに変換する機能を有する。受信増幅部２７は反射波のデジタルデータを送受信制御部２３に出力する。

まず、操作者は入力部１６を用いて画像データ演算部１４に被検体５の断面を探査する指示を入力する。次に、画像データ演算部１４が送受信制御部２３に超音波データを要求する指示信号を出力する。送受信制御部２３は画像データ演算部１４から指示信号を入力し送受信回路２１に超音波による探査を開始する指示信号を出力する。送信ビームフォーマー２４は送受信制御部２３から指示信号を入力し超音波センサー９を駆動する駆動波形を形成する。そして、送信ビームフォーマー２４は生成した駆動波形をパルサ送信パルス駆動部２５に出力する。

パルサ送信パルス駆動部２５は送信ビームフォーマー２４から駆動波形を入力して駆動信号を形成する。そして、パルサ送信パルス駆動部２５は駆動信号を超音波センサー９に出力する。駆動信号の出力と並行して送受信切替部２６が超音波センサー９に超音波を出力する送信タイミング信号を出力する。超音波センサー９には超音波３１を形成する圧電素子が内蔵されている。超音波センサー９は駆動信号と送信タイミング信号とを入力し送信タイミング信号に合わせたタイミングで駆動信号に従って圧電素子を駆動する。これにより超音波センサー９から被検体５に向けて超音波３１が送信される。

超音波３１は被検体５の内部にて反射し反射波３２として超音波センサー９に入射する。超音波センサー９は反射波３２を検出し反射波３２を電気信号に変換した反射波信号を送受信切替部２６に出力する。送受信切替部２６は反射波信号を受信増幅部２７に出力する。受信増幅部２７は反射波信号を増幅しデジタルデータに変換して送受信制御部２３に出力する。送受信制御部２３は反射波３２のデータを画像データ演算部１４に出力する。

画像データ演算部１４は送受信制御部２３から反射波３２のデータを入力し被検体５の断面画像を演算する。画像データ演算部１４は演算した断面画像をメモリーに記憶し画像表示部１５に出力する。画像表示部１５は断面画像を表示し操作者は断面画像を観察する。

制御回路３ａはさらに力センサー駆動部２８、力演算部２９及び電力制御部３０を備えている。力センサー駆動部２８は第１力センサー１０ａ〜第４力センサー１０ｄを駆動する機能を有する。力演算部２９は各センサーが出力する力データを比較演算する機能を有する。電力制御部３０は力演算部２９の演算結果に基づき送受信制御部２３及び受信増幅部２７の電源供給を制御する機能を有する。

まず、力センサー駆動部２８は第１力センサー１０ａ〜第４力センサー１０ｄに駆動信号を出力する。そして、力センサー駆動部２８は第１力センサー１０ａ〜第４力センサー１０ｄが検出する力の信号を入力する。次に、力センサー駆動部２８は力の信号をデジタルデータに変換し、デジタルデータに変換した力データを力演算部２９に出力する。

力演算部２９は第１力センサー１０ａ〜第４力センサー１０ｄの力データを四則演算して超音波センサーの接触圧の分布を演算する。そして、力演算部２９は力の分布を判定値と比較して超音波プローブ３の姿勢を判定する。力演算部２９は超音波プローブ３の姿勢が適正な状態であるか否かを判定する。力演算部２９はＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）とプログラムを記憶したメモリーにより構成されても良く、演算を行う専用回路の構成にしても良い。

詳細には、第１力センサー１０ａ〜第４力センサー１０ｄの力データが総て判定値の上限と下限との間にあるとき、力演算部２９は超音波プローブ３の姿勢が適正な状態であると判定する。第１力センサー１０ａ〜第４力センサー１０ｄの力データが総て判定値の下限より小さいとき、力演算部２９は超音波プローブ３が被検体５を押圧していないと判定する。第１力センサー１０ａ〜第４力センサー１０ｄの力データが総て判定値の上限より大きいとき、力演算部２９は超音波プローブ３が被検体５を過剰に押圧していると判定する。第１力センサー１０ａ〜第４力センサー１０ｄの力データの一部が判定値の上限と下限との間にないとき、力演算部２９は超音波プローブ３が被検体５に対して傾いていると判定する。超音波プローブ３の姿勢が適正でないとき力演算部２９は超音波プローブ３がどちら側に傾いているかを判定する。そして、判定結果を表示部１３及び電力制御部３０に出力する。

表示部１３は超音波プローブ３の姿勢が適正か否かを表示する。さらに、超音波プローブ３の姿勢が適正でないときには表示部１３は超音波プローブ３の姿勢が適正となる方向に傾きを誘導する表示を行う。詳しくは表示部が超音波センサーの押圧の分布のうち力の小さい側の被検体５を超音波プローブ３で押圧するように促す。操作者は表示部１３を見て第１力センサー１０ａ〜第４力センサー１０ｄの押圧状態を認識する。そして、操作者は第１力センサー１０ａ〜第４力センサー１０ｄが被検体５に均等に押圧するように超音波プローブの姿勢を精度良く調整することができる。

電力制御部３０は力演算部２９の判定結果を入力する。超音波プローブ３の姿勢が適正でないときには電力制御部３０は送受信制御部２３及び受信増幅部２７に供給する電力を少なくして動作を停止させる。超音波プローブ３の姿勢が適正でないときに第１力センサー１０ａ〜第４力センサー１０ｄが出力する力データの範囲を所定の範囲として設定する。この所定の範囲に第１力センサー１０ａ〜第４力センサー１０ｄが出力する力データがあるとき電力制御部３０は送受信制御部２３及び受信増幅部２７に供給する電力を少なくして動作を停止させる。これにより、電力制御部３０は超音波プローブ３が消費する電力を削減することができる。

図４は表示部の表示を説明するための模式図である。図４（ａ）に示すように、超音波プローブ３が被検体５に押圧されていないとき表示部１３は総て消灯する。さらに、超音波プローブ３が被検体５に押圧されているときでも力検出部１０の出力が判定値の下限より小さいときには、表示部１３は総て消灯する。操作者は表示部１３を見ることにより超音波プローブ３を被検体５に押圧する力が小さいことを確認することができる。

図４（ｂ）に示すように、超音波プローブ３が被検体５に適切に押圧されているとき表示部１３は総て点灯する。第１力センサー１０ａ〜第４力センサー１０ｄの力が総て判定値の上限と下限との間にあるとき力演算部２９は超音波プローブ３の姿勢が適切であると判定する。そして、表示部１３は力演算部２９の判定に従って点灯する。操作者は表示部１３を見ることにより超音波プローブ３の被検体５に対して姿勢が適切であることを確認することができる。

第１力センサー１０ａ〜第４力センサー１０ｄの力が総て判定値の上限を超えているとき力演算部２９は超音波プローブ３が被検体５に過剰に押圧されていると判定する。そして、表示部１３は力演算部２９の判定に従って第１表示部１３ａ〜第４表示部１３ｄを総て点滅する。操作者は表示部１３を見ることにより超音波プローブ３が被検体５に対して過度に押圧されていることを確認することができる。さらに、超音波プローブ３にスピーカーを設置して警告音を鳴らしても良い。

図４（ｃ）に示すように、超音波プローブ３が被検体５に対して−Ｘ側に傾斜して押圧されているとき表示部１３は第４表示部１３ｄを点滅する。第２力センサー１０ｂ及び第４力センサー１０ｄの力が判定値の上限を超えるとき力演算部２９は超音波プローブ３の姿勢が傾いていると判定する。第１力センサー１０ａ及び第３力センサー１０ｃの力が判定値の下限より小さいとき力演算部２９は超音波プローブ３の姿勢が傾いていると判定する。そして、表示部１３は力演算部２９の判定に従って点滅し、操作者に超音波センサー９の接触圧の小さい側の被検体５を超音波プローブ３で押圧することを促す。操作者は表示部１３を見ることにより超音波プローブ３の被検体５に対して姿勢が傾斜していることと傾斜する方向を確認することができる。そして、操作者は超音波プローブ３の姿勢を調整することができる。

図４（ｄ）に示すように、超音波プローブ３が被検体５に対してＸ側に傾斜して押圧されているとき表示部１３は第２表示部１３ｂを点滅する。第１力センサー１０ａ及び第３力センサー１０ｃの力が判定値の上限を超えるとき力演算部２９は超音波プローブ３の姿勢が傾いていると判定する。第２力センサー１０ｂ及び第４力センサー１０ｄの力が判定値の下限より小さいとき力演算部２９は超音波プローブ３の姿勢が傾いていると判定する。そして、表示部１３は力演算部２９の判定に従って点滅し、操作者に超音波センサー９の接触圧の小さい側の被検体５を超音波プローブ３で押圧することを促す。操作者は表示部１３を見ることにより超音波プローブ３の被検体５に対して姿勢が傾斜していることと傾斜する方向を確認することができる。そして、操作者は超音波プローブ３の姿勢を調整することができる。

図４（ｅ）に示すように、超音波プローブ３が被検体５に対して−Ｙ側に傾斜して押圧されているとき表示部１３は第３表示部１３ｃを点滅する。第１力センサー１０ａ及び第２力センサー１０ｂの力が判定値の上限を超えるとき力演算部２９は超音波プローブ３の姿勢が傾いていると判定する。第３力センサー１０ｃ及び第４力センサー１０ｄの力が判定値の下限より小さいとき力演算部２９は超音波プローブ３の姿勢が傾いていると判定する。そして、表示部１３は力演算部２９の判定に従って点滅し、操作者に超音波センサー９の接触圧の小さい側の被検体５を超音波プローブ３で押圧することを促す。操作者は表示部１３を見ることにより超音波プローブ３の被検体５に対して姿勢が傾斜していることと傾斜する方向を確認することができる。そして、操作者は超音波プローブ３の姿勢を調整することができる。

図４（ｆ）に示すように、超音波プローブ３が被検体５に対してＹ側に傾斜して押圧されているとき表示部１３は第１表示部１３ａを点滅する。第３力センサー１０ｃ及び第４力センサー１０ｄの力が判定値の上限を超えるとき力演算部２９は超音波プローブ３の姿勢が傾いていると判定する。第１力センサー１０ａ及び第２力センサー１０ｂの力が判定値の下限より小さいとき力演算部２９は超音波プローブ３の姿勢が傾いていると判定する。そして、表示部１３は力演算部２９の判定に従って点滅し、操作者に超音波センサー９の接触圧の小さい側の被検体５を超音波プローブ３で押圧することを促す。操作者は表示部１３を見ることにより超音波プローブ３の被検体５に対して姿勢が傾斜していることと傾斜する方向を確認することができる。そして、操作者は超音波プローブ３の姿勢を調整することができる。

図４（ｇ）に示すように、超音波プローブ３が被検体５に対して−Ｘ側及び−Ｙ側に傾斜して押圧されているとき表示部１３は第３表示部１３ｃ及び第４表示部１３ｄを点滅する。第２力センサー１０ｂの力が判定値の上限を超えるとき力演算部２９は超音波プローブ３の姿勢が傾いていると判定する。第４力センサー１０ｄの力が判定値の下限より小さいとき力演算部２９は超音波プローブ３の姿勢が傾いていると判定する。そして、表示部１３は力演算部２９の判定に従って点滅し、操作者に超音波センサー９の接触圧の小さい側の被検体５を超音波プローブ３で押圧することを促す。操作者は表示部１３を見ることにより超音波プローブ３の被検体５に対して姿勢が傾斜していることと傾斜する方向を確認することができる。そして、操作者は超音波プローブ３の姿勢を調整することができる。

図４（ｈ）に示すように、超音波プローブ３が被検体５に対してＸ側及び−Ｙ側に傾斜して押圧されているとき表示部１３は第２表示部１３ｂ及び第３表示部１３ｃを点滅する。第１力センサー１０ａの力が判定値の上限を超えるとき力演算部２９は超音波プローブ３の姿勢が傾いていると判定する。第３力センサー１０ｃの力が判定値の下限より小さいとき力演算部２９は超音波プローブ３の姿勢が傾いていると判定する。そして、表示部１３は力演算部２９の判定に従って点滅し、操作者に超音波センサー９の接触圧の小さい側の被検体５を超音波プローブ３で押圧することを促す。操作者は表示部１３を見ることにより超音波プローブ３の被検体５に対して姿勢が傾斜していることと傾斜する方向を確認することができる。そして、操作者は超音波プローブ３の姿勢を調整することができる。

同様に、超音波プローブ３が被検体５に対してＸ側及びＹ側に傾斜して押圧されているとき表示部１３は第１表示部１３ａ及び第２表示部１３ｂを点滅する。超音波プローブ３が被検体５に対して−Ｘ側及びＹ側に傾斜して押圧されているとき表示部１３は第１表示部１３ａ及び第４表示部１３ｄを点滅する。そして、表示部１３は、操作者に超音波センサー９の接触圧の小さい側の被検体５を超音波プローブ３で押圧することを促す。操作者は表示部１３を見ることにより超音波プローブ３の被検体５に対して姿勢が傾斜していることと傾斜する方向を確認することができる。そして、操作者は超音波プローブ３の姿勢を調整することができる。

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、超音波プローブ３は第１力センサー１０ａ〜第４力センサー１０ｄを備え、各力センサーは押圧された力を検出する。力検出部１０は検出した力を示す信号を力演算部２９に出力する。力演算部２９は力検出部１０の出力を用いて超音波センサー９の接触圧の分布を演算する。力演算部２９は演算した結果を表示部１３に出力する。表示部１３は超音波センサー９の接触圧の状態を表示する。超音波プローブ３を操作する操作者は表示部１３を見て超音波センサー９の押圧状態を認識する。そして、操作者は超音波センサー９が被検体５に均等に押圧するように超音波プローブの姿勢を精度良く調整することができる。

（２）本実施形態によれば、力演算部２９は超音波センサー９の接触圧の小さい側を演算する。そして、表示部１３は超音波センサー９の接触圧の小さい側の被検体５を超音波センサー９で押圧することを促す。表示部１３が促す内容に従って操作者が被検体５を超音波センサー９で押圧するとき、超音波センサー９の接触圧はバラツキが小さくなる。従って、操作者は表示部１３の指示に従って超音波プローブ３を操作することにより超音波プローブ３の姿勢を精度良く調整することができる。

（３）本実施形態によれば、第１力センサー１０ａ〜第４力センサー１０ｄは直交する第１直線１０ｅ〜第４直線１０ｈ上に位置している。第１直線１０ｅまたは第３直線１０ｇ上に位置する力センサーの出力を用いて第１方向１０ｉにおける超音波プローブ３の押圧状態を演算することができる。そして、第２直線１０ｆまたは第４直線１０ｈ上に位置する力センサーの出力を用いて第２方向１０ｊにおける超音波プローブ３の押圧状態を演算することができる。従って、力演算部２９は超音波プローブの押圧状態の直交する２方向の成分を容易に演算できる為、超音波センサー９を通る平面上における押圧の状態を容易に演算することができる。

（４）本実施形態によれば、力検出部１０が検出する押圧の分布が所定の範囲内にあるときは超音波プローブ３が被検体５に押圧されず超音波プローブ３は被検体５から離れている。そして、超音波プローブ３が被検体５を測定していない状態となっている。または、超音波プローブ３が被検体５に対して傾いており適切に被検体５を測定していない状態となっている。このときに電力制御部３０は送受信制御部２３及び受信増幅部２７への電力供給を減らして動作を停止する。従って、電力制御部３０は超音波プローブ３が消費する電力を削減することができる。

（５）本実施形態によれば、第１外装部７の底面７ｂと側面７ｃとが接続する場所は断面が円弧状の曲面７ｄとなっている。超音波センサー９を被検体５に沿って移動するとき第１外装部７の底面７ｂも被検体５に沿って移動する。被検体５の表面が柔らかいときには被検体５が超音波プローブ３に押圧されて超音波プローブ３が進行する側の被検体が盛り上がる。このとき、第１外装部７は底面７ｂと側面７ｃとが接続する場所は断面が円弧状の曲面７ｄとなっている為、被検体５の盛り上がった部分が曲面７ｄに接触する。そして、被検体５の盛り上がった部分を曲面７ｄに案内されて第１外装部７の底面７ｂに移動させることができる。従って、被検体５の表面が柔らかいときにも円滑に超音波プローブ３を被検体５の表面に沿って移動させることができる。

（６）本実施形態によれば、第１外装部７の底面７ｂに超音波センサー９が設置され、力検出部１０は超音波センサー９と離れた場所に配置されている。超音波プローブ３と被検体５との間には超音波３１を伝送する液状体６が配置されている。超音波プローブ３を被検体５の表面に沿って移動するとき、液状体６は第１外装部７に付着する。このときにも力検出部１０は超音波センサー９と離れた場所に設置されている為、液状体６が力検出部１０に接触し難くなっている。従って、液状体６が力検出部１０に接触して誤動作することを抑制することができる。

（７）本実施形態によれば、第１外装部７と第２外装部８との間にはシール部１７が配置されている。そして、シール部１７は第１力センサー１０ａ〜第４力センサー１０ｄを囲んでいる。従って、液状体６が力検出部１０に接触して力検出部１０が誤動作することを防止することができる。

（８）本実施形態によれば、超音波センサー９は第１外装部７に設置され、力検出部１０は第２外装部８に設置されている。超音波センサー９は被検体５の状態に合わせて送信する超音波の周波数を変えることがある。従って、送信する超音波の周波数の種類の数と同数の超音波センサー９を用意する必要がある。そして、第１外装部７に力検出部１０が設置されているときには、用意する超音波センサー９に対応して力検出部１０を用意する必要がある。一方、本実施形態では力検出部１０は第２外装部８に設置されている。従って、超音波センサー９を取り換えても力検出部１０を取り換えなくてもよい為、力検出部１０を第１外装部７に設置するときに比べて力検出部１０の個数を少なくすることができる。

（第２の実施形態）
次に、超音波プローブの一実施形態について図５の表示部の構造を示す模式平面図を用いて説明する。
本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、表示部１３の形態が異なる点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。

すなわち、本実施形態では、図５に示すように超音波プローブ３５は第２外装部３６を備え、第２外装部３６の上面３６ａには表示部３７が設置されている。表示部３７は輝度を変更可能な点がマトリックス状に配置された表示パネルであり、例えば、液晶表示装置、プラズマディスプレイ、有機ＥＬ（ＥＬＥＣＴＲＯＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＣＥ）ディスプレイ、真空蛍光ディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ等を用いることができる。

表示部３７の−Ｙ側に第１表示部３７ａが配置され、−Ｘ側に第２表示部３７ｂが配置されている。さらに、表示部３７のＹ側に第３表示部３７ｃが配置され、Ｘ側に第４表示部３７ｄが配置されている。第１表示部３７ａ〜第４表示部３７ｄの形状は特に限定されないが本実施形態では例えば三角形となっている。そして、第１表示部３７ａ〜第４表示部３７ｄは点灯、点滅、非表示の状態にすることができる。第１表示部３７ａ〜第４表示部３７ｄの機能は第１の実施形態における第１表示部１３ａ〜第４表示部１３ｄに対応した機能を有している。従って。超音波プローブ３５は第１表示部３７ａ〜第４表示部３７ｄを用いて、超音波プローブ３５の姿勢を示す情報や超音波プローブ３５が被検体５を押圧する力が適切か否かを表示することが可能になっている。

表示部３７の中央には第５表示部３７ｅが配置されている。第５表示部３７ｅには第１力センサー１０ａ〜第４力センサー１０ｄにかかる荷重の総計が表示されている。操作者は第５表示部３７ｅを見て超音波プローブ３５を被検体５に押圧する力を調整することができる。

（第３の実施形態）
次に、超音波プローブの一実施形態について図６の力センサーの配置を示す模式平面図を用いて説明する。
本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、力センサーの配置が異なる点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。

すなわち、本実施形態では、図６（ａ）に示すように、超音波プローブ４０は第１外装部７と接して力検出部４１が設置されている。力検出部４１は第１力センサー４１ａ、第２力センサー４１ｂ、第３力センサー４１ｃ及び第４力センサー４１ｄを有している。力検出部４１はＺ方向に加わる力を検出する。Ｚ方向から力検出部４１を見るとき第１力センサー４１ａ〜第４力センサー４１ｄはひし形の頂角の場所に位置している。

第２力センサー４１ｂと第４力センサー４１ｄとを結ぶ直線を第１直線４１ｅとし、第１力センサー４１ａと第３力センサー４１ｃとを結ぶ直線を第２直線４１ｆとする。第１直線４１ｅはＸ方向に延在する直線であり、Ｘ方向を第１方向４１ｇとする。第２直線４１ｆはＹ方向に延在する直線であり、Ｙ方向を第２方向４１ｈとする。第１直線４１ｅと第２直線４１ｆとは直交する方向となっている。第１力センサー４１ａ〜第４力センサー４１ｄは第１方向４１ｇまたは第２方向４１ｈに延在する直線上に位置する。

第１直線４１ｅ上に位置する第２力センサー４１ｂ及び第４力センサー４１ｄの出力を用いて第１方向４１ｇにおける超音波プローブの押圧状態の分布を演算することができる。そして、第２直線４１ｆ上に位置する第１力センサー４１ａ及び第３力センサー４１ｃの出力を用いて第２方向４１ｈにおける超音波プローブの押圧状態の分布を演算することができる。従って、力演算回路１２は超音波プローブの押圧状態の直交する２方向の成分が容易に演算できる為、第１力センサー４１ａ〜第４力センサー４１ｄを通る平面上における押圧の状態を容易に演算することができる。この平面上における押圧の状態は超音波センサー９が被検体５から受ける力の分布と対応する。従って、力検出部４１は超音波センサー９が被検体５から受ける力の分布を検出することができる。

図６（ｂ）に示すように、超音波プローブ４４は第１外装部７と接して力検出部４５が設置されている。力検出部４５は第１力センサー４５ａ、第２力センサー４５ｂ及び第３力センサー４５ｃを有している。力検出部４５はＺ方向に加わる力を検出する。Ｚ方向から力検出部４５を見るとき第１力センサー４５ａ〜第３力センサー４５ｃは三角形の頂角の場所に位置している。

第１力センサー４５ａと第２力センサー４５ｂとを結ぶ直線を第２直線４５ｅとする。第３力センサー４５ｃを通って第２直線４５ｅと直交する直線を第１直線４５ｄとする。第１直線４５ｄはＸ方向に延在する直線であり、Ｘ方向を第１方向４５ｆとする。第２直線４５ｅはＹ方向に延在する直線であり、Ｙ方向を第２方向４５ｇとする。

第２直線４５ｅ上に位置する第１力センサー４５ａ及び第２力センサー４５ｂの出力を用いて第２方向４５ｇにおける超音波プローブの押圧状態の分布を演算することができる。第１力センサー４５ａ及び第２力センサー４５ｂの平均値と第１直線４５ｄ上に位置する第３力センサー４５ｃの出力を用いて第１方向４５ｆにおける超音波プローブの押圧状態の分布を演算することができる。従って、力演算回路１２は超音波プローブの押圧状態の直交する２方向の成分を容易に演算できる為、第１力センサー４５ａ〜第３力センサー４５ｃを通る平面上における押圧の状態を容易に演算することができる。この平面上における押圧の状態は超音波センサー９が被検体５から受ける力の分布と対応する。従って、力検出部４５は超音波センサー９が被検体５から受ける力の分布を検出することができる。

図６（ｃ）に示すように、超音波プローブ４８は第１外装部７と接して力検出部４９が設置されている。力検出部４９は第１力センサー４９ａ〜第６力センサー４９ｆを有している。力検出部４９はＺ方向に加わる力を検出する。Ｚ方向から力検出部４９を見るとき第１力センサー４９ａ〜第６力センサー４９ｆは六角形の頂角の場所に位置している。

第１力センサー４９ａのＹ方向側には第５力センサー４９ｅが位置している。第１力センサー４９ａ及び第５力センサー４９ｅの出力を用いてＹ方向における超音波プローブの押圧状態の分布を演算することができる。同様に、第２力センサー４９ｂのＹ方向側には第４力センサー４９ｄが位置している。第２力センサー４９ｂ及び第４力センサー４９ｄの出力を用いてＹ方向における超音波プローブの押圧状態の分布を演算することができる。

第３力センサー４９ｃのＸ方向側には第６力センサー４９ｆが位置している。第３力センサー４９ｃ及び第６力センサー４９ｆの出力を用いてＸ方向における超音波プローブの押圧状態の分布を演算することができる。さらに、第２力センサー４９ｂのＸ方向側には第１力センサー４９ａが位置している。第１力センサー４９ａ及び第２力センサー４９ｂの出力を用いてＸ方向における超音波プローブの押圧状態の分布を演算することができる。さらに、第４力センサー４９ｄのＸ方向側には第５力センサー４９ｅが位置している。第４力センサー４９ｄ及び第５力センサー４９ｅの出力を用いてＸ方向における超音波プローブの押圧状態の分布を演算することができる。従って、力演算回路１２は超音波プローブの押圧状態の直交する２方向の成分を容易に演算できる為、第１力センサー４９ａ〜第６力センサー４９ｆを通る平面上における押圧の状態を容易に演算することができる。また、複数の直線上に力センサーが位置している為、押圧の状態を精度良く検出することができる。力検出部４９が設置された平面上における押圧の状態は超音波センサー９が被検体５から受ける力の分布と対応する。従って、力検出部４９は超音波センサー９が被検体５から受ける力の分布を検出することができる。

尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、第１力センサー１０ａ〜第４力センサー１０ｄが検出した力と判定値とを比較した。第１力センサー１０ａと第２力センサー１０ｂの平均値を算出し−Ｙ側の力として判定値と比較しても良い。同様に、第２力センサー１０ｂと第４力センサー１０ｄの平均値を算出し−Ｘ側の力として判定値と比較しても良い。第３力センサー１０ｃと第４力センサー１０ｄの平均値を算出しＹ側の力として判定値と比較しても良い。さらに、第１力センサー１０ａと第３力センサー１０ｃの平均値を算出しＸ側の力として判定値と比較しても良い。超音波プローブ３の傾きを検出しやすい演算方法を用いてもよい。

（変形例２）
前記第１の実施形態では、力検出部１０に４つのセンサーが設置された。前記第３の実施形態では、設置された力センサーの数が３個、４個、６個の例を示した。力センサーの数は５個でも良く、７個以上でも良い。検出したい荷重の精度に合わせて設定しても良い。力センサーが検出した力の分布の表示方法は前記第１の実施形態における表示部１３の形態でもよく、前記第２の実施形態における表示部３７の形態でも良い。

（変形例３）
前記第１の実施形態では、超音波プローブ３に表示部１３が設置され、表示部１３に超音波プローブ３の姿勢と被検体５への押圧状態が表示された。超音波プローブ３の姿勢と被検体５への押圧状態は画像処理装置２の画像表示部１５に表示してもよい。操作者は画像表示部１５を見て超音波プローブ３の姿勢と被検体５の断面画像とを同時に見ることができる。これにより、操作者は操作性良く超音波プローブ３を操作することができる。尚、画像表示部１５への表示は、前記第１の実施形態のような表示部１３の形態でも良い。前記第２の実施形態のような表示部３７の形態でもよい。

（変形例４）
前記第１の実施形態では、画像処理装置２と超音波プローブ３とはケーブル４により接続されていた。画像処理装置２と超音波プローブ３とは無線通信にてデータ交信をしても良い。操作者はケーブル４がないので操作性良く超音波プローブ３を操作することができる。

（変形例５）
前記第１の実施形態では、超音波センサー９の接触圧の小さい側の表示部１３が点滅した。超音波センサー９の接触圧の大きい側の表示部１３を点滅しても良い。いずれの場合にも操作者は超音波プローブ３をどちらに傾けたら良いかを判断することができる。

（変形例６）
前記第１の実施形態では、力演算部２９は第１力センサー１０ａ〜第４力センサー１０ｄの力データを四則演算して超音波センサーの接触圧の分布を演算した。そして、力演算部２９は超音波プローブ３の姿勢を判定し、超音波プローブ３の姿勢が適正な状態であるか否かを判定した。力演算部２９は第１力センサー１０ａ〜第４力センサー１０ｄの力データを比較するだけでも良い。演算内容を少なくして演算回路を製造し易くすることができる。また、演算に要する時間を短くすることができる。

１…超音波画像装置、３ａ…制御回路、３，４０，４４，４８…超音波プローブ、５…被検体、７…第１外装部、７ｂ…底面、７ｃ…側面、７ｄ…曲面、８…第２外装部、９…超音波センサー、１０，４１，４５，４９…力検出部、１０ａ，４１ａ，４５ａ，４９ａ…力センサーとしての第１力センサー、１０ｂ，４１ｂ，４５ｂ，４９ｂ…力センサーとしての第２力センサー、１０ｃ，４１ｃ，４５ｃ，４９ｃ…力センサーとしての第３力センサー、１０ｅ，４１ｅ，４５ｄ…直線としての第１直線、１０ｄ，４１ｄ，４９ｄ…力センサーとしての第４力センサー、１０ｆ，４１ｆ，４５ｅ…直線としての第２直線、１０ｇ…直線としての第３直線、１０ｈ…直線としての第４直線、１３，３７…表示部、１４…画像データ演算部、１５…画像表示部、１７…シール部、２９…力演算部、３１…超音波、４９ｅ…力センサーとしての第５力センサー、４９ｆ…力センサーとしての第６力センサー。

Claims

超音波を被検体に送信し前記被検体の内部にて反射する前記超音波を受信する超音波センサーと、
前記被検体に対する前記超音波センサーの接触圧を複数の場所で検出する力検出部と、
前記力検出部の出力を用いて前記超音波センサーの接触圧の分布を演算する力演算部と、
前記超音波センサーの接触圧の分布を表示する表示部と、を備えることを特徴とする超音波プローブ。
請求項１に記載の超音波プローブであって、
前記力演算部は前記超音波センサーの接触圧が小さい側を演算し、
前記表示部は前記超音波センサーの接触圧が小さい側の前記被検体を前記超音波センサーで押圧することを促す表示を行うことを特徴とする超音波プローブ。
請求項１または２に記載の超音波プローブであって、
前記力検出部は３つ以上の力センサーを備え、前記力センサーの内３つの力センサーは三角形の頂角に位置することを特徴とする超音波プローブ。
請求項３に記載の超音波プローブであって、
前記力検出部は４つの前記力センサーを備え、前記力センサーは直交する各直線上に２つの前記力センサーが位置することを特徴とする超音波プローブ。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波プローブであって、
前記超音波センサーが出力する信号を制御する制御回路を備え、
前記超音波センサーの接触圧の分布が所定の範囲内にあるときには前記制御回路の一部の動作を停止することを特徴とする超音波プローブ。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波プローブであって、
前記超音波センサーが設置された第１外装部を備え、
前記第１外装部は前記超音波センサーが設置された底面と前記底面と交差する側面を有し、前記底面と前記側面とが接続する場所は断面が円弧状の曲面となっていることを特徴とする超音波プローブ。
請求項６に記載の超音波プローブであって、
前記力検出部は前記超音波センサーが前記被検体と接する面の法線方向において前記超音波センサーと異なる位置に配置されていることを特徴とする超音波プローブ。
請求項７に記載の超音波プローブであって、
前記第１外装部は前記力検出部を囲むシール部を備えることを特徴とする超音波プローブ。
請求項６〜８のいずれか一項に記載の超音波プローブであって、
前記第１外装部と接続する第２外装部を有し、
前記力センサーは前記第１外装部と前記第２外装部との間に位置し、前記力検出部は前記第２外装部に設置されていることを特徴とする超音波プローブ。
超音波プローブと、
前記超音波プローブが出力する反射波信号を用いて被検体の断面画像データを演算する画像データ演算部と、
前記画像データ演算部が演算した結果に基づいて前記被検体の断面画像を表示する画像表示部と、を備え、
前記超音波プローブは、超音波を前記被検体に送信し前記被検体の内部にて反射する前記超音波を受信する超音波センサーと、
前記被検体に対する前記超音波センサーの接触圧を複数の場所で検出する力検出部と、
前記力検出部の出力を用いて前記超音波センサーの接触圧の分布を演算する力演算部と、
前記超音波センサーの接触圧の分布を表示する表示部と、を備えることを特徴とする超音波画像装置。