JP2017153846A - 超音波測定装置および超音波プローブ - Google Patents

Abstract

【課題】操作性良く超音波の進行方向を変えることができる超音波測定装置を提供する。【解決手段】超音波測定装置１は第１方向２５に超音波２４を射出する超音波素子アレイ１８と、超音波素子アレイ１８が射出した超音波２４の進行方向を変える柱状の音響レンズ１３と、第１方向２５及び音響レンズ１３の柱軸方向と交差する第２方向２６に音響レンズ１３と超音波素子アレイ１８とが相対移動するように移動方向を規制するリニアーガイド２３と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、超音波測定装置および超音波プローブに関するものである。

被検体に超音波を照射して被検体の内部で反射する反射波を用いて超音波を表示する超音波測定装置が広く活用されている。超音波測定装置を用いて被検体の内部に位置する血管等の臓器に穿刺針を挿入することがある。そして、穿刺針を案内する案内部を備えた超音波測定装置が特許文献１に開示されている。それによると、案内部には穿刺針を案内する孔が設置されている。

操作者が穿刺針を被検体に挿入するとき、超音波の照射範囲に穿刺針が入るように操作する。これにより、超音波画像に穿刺針の像が表示される。操作者は超音波画像を見て穿刺針の進行方向が目的とする場所に合っているかを確認する。操作者は超音波画像を見て穿刺針を挿入する角度を調整して目的とする場所に穿刺針を進行させていた。

特開２００３−３３４１９１号公報

操作者は超音波測定装置を用いて穿刺針を確認する。このとき、穿刺針の先端に超音波が照射されるように操作者がプローブを調整する。穿刺針の先端は移動するので、操作者は表示画面を見ながらプローブを調整する。特許文献１に記載のプローブを用いたときには穿刺針が撮影されるようにプローブを動かす動作を行う。このとき、プローブを手で保持して操作するので、プローブが揺れる。このため、超音波画像が揺れて穿刺針の先端が鮮明でなくなり表示画面で確認できなくなることがある。そこで、操作性良く超音波の進行方向を変えることができる超音波測定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測定装置であって、第１方向に超音波を射出する超音波送信部と、前記超音波送信部が射出した超音波の進行方向を変える柱状の音響レンズと、前記第１方向及び前記音響レンズの柱軸方向と交差する第２方向に前記音響レンズと前記超音波送信部とが相対移動するように移動方向を規制する移動規制部と、を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、超音波測定装置は超音波送信部、音響レンズ及び移動規制部を備えている。超音波送信部は第１方向に超音波を射出する。音響レンズは柱状のレンズであり、超音波送信部が射出した超音波の進行方向を変える。音響レンズは所定の断面形状が所定の方向に延びたレンズであり、この所定の断面形状が延びた方向を柱軸方向と称す。第２方向は第１方向及び音響レンズの柱軸方向と交差する方向である。そして、音響レンズと超音波送信部とが相対移動するとき、移動規制部が第２方向に相対移動するように移動方向を規制する。

これにより、音響レンズと超音波送信部とが相対移動する第２方向は第１方向と交差する方向になる。第２方向は音響レンズの柱軸方向と交差する方向である。音響レンズは第２方向の位置に対応して第１方向の厚みが変化するレンズである。音響レンズの第１方向側の面には凹凸がある。そして、超音波が音響レンズに入力して音響レンズから出力する。音響レンズから出力するとき、超音波が進行する方向は音響レンズの第１方向側の面の角度に対応して変わる。

音響レンズと超音波送信部とは第２方向に相対移動する。これにより、超音波が音響レンズから出力する場所の第１方向側の面の角度が変わるため、音響レンズから出力するときに超音波の進行方向が変わる。従って、超音波測定装置は超音波の進行方向を変えることができる。そして、超音波の進行方向は第２方向にのみ変化し柱軸方向には変化しない。従って、超音波測定装置は操作性良く超音波の進行方向を変えることができる。

［適用例２］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記音響レンズは凸レンズであり、前記音響レンズの材質は超音波の移動速度が被検体における超音波の移動速度より速い材質であることを特徴とする。

本適用例によれば、音響レンズは凸レンズである。そして、音響レンズは被検体に接触して用いられる。音響レンズの材質は超音波の移動速度が被検体における超音波の移動速度より速い材質になっている。従って、超音波は音響レンズから被検体に入るときに減速する。そして、音響レンズは凸レンズの形状であり、被検体が凹レンズとして機能する。このため、超音波測定装置は音響レンズの第２方向の幅より広い場所に超音波を射出することができる。

［適用例３］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記音響レンズは凹レンズであり、前記音響レンズの材質は超音波の移動速度が被検体における超音波の移動速度より遅い材質であることを特徴とする。

本適用例によれば、音響レンズは凹レンズである。そして、音響レンズは被検体に接触して用いられる。音響レンズの材質は超音波の移動速度が被検体における超音波の移動速度より遅い材質になっている。従って、超音波は音響レンズから被検体に入るときに加速する。そして、音響レンズは凹レンズの形状である為、超音波測定装置は音響レンズの第２方向の幅より広い場所に超音波を射出することができる。

［適用例４］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記音響レンズと前記超音波送信部とを相対移動する移動部と、前記音響レンズと前記超音波送信部との相対位置を制御する制御部と、前記相対位置の入力を受ける入力部と、を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、超音波測定装置は、さらに、移動部、制御部及び入力部を備えている。移動部は音響レンズと超音波送信部とを相対移動する。制御部が相対位置を制御する。そして、入力部は、移動部が相対移動する音響レンズと超音波送信部との相対位置の入力を受ける。操作者が入力部から相対位置を入力する。そして、制御部が移動部を制御して音響レンズと超音波送信部とを相対移動する。従って、操作者は音響レンズと超音波送信部とを第２方向に相対移動させる操作をすることができる。

［適用例５］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記音響レンズと前記超音波送信部とを相対移動する移動部と、前記移動部を制御する制御部と、被検体で反射した反射波を受信する超音波受信部と、前記反射波のデータから超音波画像を形成する画像形成部と、前記超音波画像の被写体を判別する判別部と、前記超音波画像を表示する表示部と、を備え、前記被写体が前記超音波画像にないときには前記超音波画像に前記被写体が含まれるように前記制御部が前記移動部を制御することを特徴とする。

本適用例によれば、超音波測定装置は超音波送信部、音響レンズ及び移動規制部の他にも、移動部、制御部、超音波受信部、画像形成部及び判別部を備えている。移動部は音響レンズと超音波送信部とを相対移動する。制御部が移動部を制御する。超音波受信部は被検体で反射した反射波を受信する。画像形成部は反射波のデータから超音波画像を形成する。判別部は超音波画像の被写体を判別する。表示部は超音波画像を表示する。

超音波送信部が被検体に超音波を射出し、超音波受信部が被検体で反射した反射波を受信する。次に、画像形成部が反射波のデータから超音波画像を形成し、判別部は超音波画像の被写体を判別する。このとき、超音波画像に被写体がないときには制御部が移動部を制御する。そして、超音波画像に被写体が含まれるようにする。その結果、操作者は移動部の制御を行わずとも超音波画像を見て被写体の位置を認識できる。

［適用例６］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記被写体は先端部を有する棒状部材であり、前記制御部は前記先端部を検出し、前記先端部を含む前記超音波画像を前記表示部に表示することを特徴とする。

本適用例によれば、被写体は先端部を有する棒状部材である。制御部は先端部を検出する。そして、超音波測定装置は先端部に近い場所の被写体のある超音波画像を表示部に表示する。従って、操作者は棒状部材の先端部が移動するときにも、先端部の位置を確認できる。

［適用例７］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記超音波送信部と前記音響レンズとの間には液状体が配置されていることを特徴とする。

本適用例によれば、超音波送信部と音響レンズとの間には液状体が配置されている。液状体により超音波送信部と音響レンズとの間の音響インピーダンスの変化を小さくできる。その結果、超音波送信部と音響レンズとの間で超音波が反射することを抑制できる。

［適用例８］
本適用例にかかる超音波プローブであって、第１方向に超音波を射出する超音波送信部と、前記超音波送信部が射出した超音波の進行方向を変える柱状の音響レンズと、前記第１方向及び前記音響レンズの柱軸方向と交差する第２方向に前記音響レンズと前記超音波送信部とが相対移動するように移動方向を規制する移動規制部と、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送信部、音響レンズ及び移動規制部を備えている。超音波送信部は第１方向に超音波を射出する。音響レンズは柱状のレンズであり、超音波送信部が射出した超音波の進行方向を変える。音響レンズは所定の断面形状が所定の方向に延びたレンズであり、この所定の断面形状が延びた方向を柱軸方向と称す。第２方向は第１方向及び音響レンズの柱軸方向と交差する方向である。そして、音響レンズと超音波送信部とが相対移動するとき、移動規制部が第２方向に相対移動するように移動方向を規制する。

これにより、音響レンズと超音波送信部とが相対移動する第２方向は第１方向と交差する方向になる。第２方向は音響レンズの柱軸方向と交差する方向である。音響レンズは第２方向の位置に対応して第１方向の厚みが変化するレンズである。音響レンズの第１方向側の面には凹凸がある。そして、超音波が音響レンズに入力して音響レンズから出力する。音響レンズから出力するとき、超音波が進行する方向は音響レンズの第１方向側の面の角度に対応して変わる。

音響レンズと超音波送信部とは第２方向に相対移動する。これにより、超音波が音響レンズから出力する場所の第１方向側の面の角度が変わるため、音響レンズから出力するときに超音波の進行方向が変わる。従って、超音波プローブは超音波の進行方向を変えることができる。そして、超音波の進行方向は第２方向にのみ変化し柱軸方向には変化しない。従って、超音波プローブは操作性良く超音波の進行方向を変えることができる。

第１の実施形態にかかわる超音波測定装置の構成を示す概略斜視図。 超音波プローブの構造を示す模式側断面図。 超音波プローブの構造を示す模式側断面図。 超音波画像を示す図。 超音波プローブの構造を示す模式側断面図。 超音波画像を示す図。 超音波プローブの構造を示す模式側断面図。 超音波画像を示す図。 超音波プローブの構造を示す模式側断面図。 超音波画像を示す図。 超音波測定装置の電気制御ブロック図。 穿刺針挿入方法のフローチャート。 第２の実施形態にかかわる超音波測定装置の電気制御ブロック図。 穿刺針挿入方法のフローチャート。 第３の実施形態にかかわる超音波プローブの構造を示す模式側断面。 超音波プローブの構造を示す模式側断面。 第４の実施形態にかかわる超音波プローブの構造を示す模式側断面。 超音波プローブの構造を示す模式側断面。 第５の実施形態にかかわる超音波で血管を検出する方法を説明するための模式側断面。 超音波で血管を検出する方法を説明するための模式側断面。

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）
本実施形態では、超音波測定装置と、この超音波測定装置を用いて血管に穿刺針を挿入する方法との特徴的な例について、図に従って説明する。第１の実施形態にかかわる超音波測定装置について図１〜図１２に従って説明する。図１は、超音波測定装置の構成を示す概略斜視図である。図１に示すように、超音波測定装置１は超音波プローブ２及び制御部としての制御装置３を備え、超音波プローブ２と制御装置３とは配線４により接続されている。

超音波プローブ２はテープ５により人体６の被検体としての腕６ａに固定されている。腕６ａの内部には腕６ａに沿って血管７が存在している。血管７が腕６ａに沿って伸びる方向をＹ方向として、腕６ａの表面から血管７に向かう方向をＺ方向とする。そして、Ｙ方向及びＺ方向と直交する方向をＸ方向とする。

操作者は注射器８の被写体としての穿刺針８ａを腕６ａの血管７に向けて挿入する。尚、血管７は静脈でも動脈でも良い。そして、操作者は穿刺針８ａを血管７に挿入し穿刺針８ａの先端が血管７内に到達したところで、穿刺針８ａの移動を停止する。この状態で操作者は血管７中に薬液を投入する。または、操作者は血管７中の血液を注射器８内に吸引する。

超音波プローブ２は穿刺針８ａの先端及び血管７に向けて超音波を射出する。そして、穿刺針８ａの先端及び血管７にて反射した反射波を受信して電気信号に変換する。電気信号はデジタル信号に変換され、配線４を介して制御装置３に送信される。制御装置３には表示部としての表示装置９が設置され、デジタル信号から形成された超音波画像が表示装置９に表示される。超音波画像は超音波の反射波を用いて検出された腕６ａの断面映像を示す。

制御装置３には回転ツマミ１０やキーボード１１等の入力部としての入力装置１２が設置されている。操作者は入力装置１２を操作して超音波プローブ２が射出する超音波の進行方向や強度を調整する。そして、操作者は表示装置９を見て血管７に対する穿刺針８ａの先端の位置を確認し、穿刺針８ａを血管７に向けて挿入する。操作者は穿刺針８ａの先端が血管７内に入ったところで穿刺針８ａの移動を停止する。次に、薬液の投入や血液の採取等を行う。

操作は２人で行うのが好ましい。１人は入力装置１２を操作し、別の人が注射器８を操作する。入力装置１２を操作する人は表示装置９に穿刺針８ａの先端が表示されるように操作する。注射器８を操作する人は表示装置９を見ながら穿刺針８ａの挿入を行うので、容易に血管７に穿刺針８ａを挿入できる。

図２及び図３は超音波プローブの構造を示す模式側断面である。図２は血管７の長手方向から見た図であり、図３は血管７の長手方向と直交する方向から見た図である。尚、図中テープ５は省略されている。図２及び図３に示すように腕６ａの中には血管７が位置し、血管７の中には血液７ａが流動している。

超音波プローブ２は音響レンズ１３を備え、音響レンズ１３は腕６ａの皮膚に押圧される。皮膚の表面には液状体としてのジェル１４が塗布されている。音響レンズ１３と腕６ａとの間にはジェル１４が配置される。ジェル１４は音響レンズ１３と腕６ａとの間の音響インピーダンスを調整する。ジェル１４により超音波２４が音響レンズ１３から腕６ａへ入るときに反射され難くなる。これにより、超音波プローブ２は効率良く超音波２４を腕６ａの内部に射出できる。

音響レンズ１３の−Ｚ方向側には有底角筒状の第１支持体１５が設置されている。第１支持体１５の内部にはＹ方向に移動する移動体１６が設置されている。移動体１６は基板１７を備え、基板１７の＋Ｚ方向側の面には超音波送信部及び超音波受信部としての超音波素子アレイ１８が設置されている。

基板１７の＋−Ｘ方向側の両面には第２支持体２１が設置されており、基板１７は第２支持体２１に挟まれて支持されている。＋Ｘ方向側の第２支持体２１には＋Ｘ方向側の面にＹ方向に延びる溝が設置されている。そして、第１支持体１５の内側には−Ｘ方向側の面にＹ方向に延びる溝が設置されている。そして、第１支持体１５と第２支持体２１との各溝の間には複数の球体２２が設置されている。移動体１６及び第１支持体１５の−Ｘ方向側は移動体１６及び第１支持体１５の＋Ｘ方向側と同様の構造になっている。そして、第１支持体１５、第２支持体２１及び球体２２により移動規制部としてのリニアーガイド２３を構成している。リニアーガイド２３では球体２２が転がるので移動時の摩擦抵抗が小さくなっている。

超音波素子アレイ１８ではシリコン基板上に振動板がマトリックス状に設置されている。そして、各振動板上に圧電素子が設置されている。圧電素子に交流波形を印加する。これにより、圧電素子が振動板を振動させて超音波２４を射出する。主に振動板と圧電素子とで超音波素子が構成されている。射出された超音波２４は腕６ａの内部を進行し、血管７や穿刺針８ａにて反射する。超音波素子アレイ１８は超音波２４の反射波を受信する。反射した超音波２４の一部は振動板を振動させ、圧電素子を伸縮させる。これにより、圧電素子は反射波に対応した電圧を出力する。制御装置３は各圧電素子が出力した電圧を用いて超音波画像を形成する。

超音波素子アレイ１８では１つの超音波素子が超音波の発信と受信との両方を行っても良い。また、超音波の発信特性の良い超音波素子と超音波の受信感度のより超音波素子とを配列しても良い。圧電素子の種類は特に限定されないがＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）素子やＰＤＶＦ（ポリフッ化ビニリデン）素子等の圧電素子を用いることができる。本実施形態では圧電素子にＰＺＴ素子を用いている。

超音波素子アレイ１８が超音波２４を射出する方向を第１方向２５とする。第１方向２５はＺ方向になっている。移動体１６が移動する方向を第２方向２６とする。第２方向２６はＹ方向になっている。音響レンズ１３は円柱を軸方向と平行な面で切断した形状である。この円柱の軸方向を柱軸方向２７とする。柱軸方向２７はＸ方向になっている。

基板１７の＋Ｚ方向側の面には弾性を有するパッキン２８が設置されている。パッキン２８は超音波素子アレイ１８を囲んで設置されている。移動体１６が移動するときにはパッキン２８が音響レンズ１３上を摺動する。基板１７と音響レンズ１３との間にはジェル１４が設置され、ジェル１４もパッキン２８に囲まれている。そして、移動体１６が移動するときにはジェル１４も移動体１６と同行して移動する。これにより、超音波素子アレイ１８と音響レンズ１３との間には常にジェル１４が位置している。

ジェル１４により超音波素子アレイ１８と音響レンズ１３との間の音響インピーダンスの変化を小さくできる。その結果、超音波素子アレイ１８と音響レンズ１３との間で超音波２４が反射することを抑制できる。

基板１７において−Ｚ方向側の面には永久磁石２９ａが設置されている。永久磁石２９ａはＹ方向にＳ極とＮ極とが交互に並んで微細なピッチで着磁されている。そして、第１支持体１５において＋Ｚ方向側の面には電磁石２９ｂが設置されている。電磁石２９ｂはＹ方向にコイルが並んで配置されている。そして、永久磁石２９ａと電磁石２９ｂとにより移動部としてのリニアモーター２９が構成されている。リニアモーター２９ではコイルに流れる電流を切り替えることにより、Ｓ極とＮ極とを切り替える。そして、リニアモーター２９は永久磁石２９ａと電磁石２９ｂとの間にローレンツ力を作用させて移動体１６を移動させる。

電磁式のリニアモーター２９の他にも、圧電素子で駆動するリニア圧電モーター、振動で移動するリニア共振アクチュエーター等を用いることができる。

第１支持体１５の−Ｚ方向側には回路基板３０が設置されている。回路基板３０にはリニアモーター２９を駆動するモーター駆動回路３１及び超音波素子アレイ１８を駆動する振動子駆動回路３２が実装されている。回路基板３０は配線４により制御装置３と接続されている。第１支持体１５の−Ｚ方向側には回路基板３０を覆って筐体３３が設置されている。筐体３３により回路基板３０が短絡したり汚れたりすることが防止されている。

図２に示すように、超音波素子アレイ１８は柱軸方向２７に長い形状になっている。そして、表示装置９に表示される超音波画像は柱軸方向２７及び第１方向２５を通る平面の画像を示す。

図３に示すように、リニアモーター２９は移動体１６を第２方向２６に移動させる。換言すれば、リニアモーター２９は音響レンズ１３と超音波素子アレイ１８とを相対移動させる。移動体１６及び超音波素子アレイ１８が第２方向２６の中央に位置するとき、超音波２４は第１方向２５に進行する。そして、穿刺針８ａが超音波素子アレイ１８の第１方向２５に位置するとき、穿刺針８ａから超音波２４の反射波の一部が超音波素子アレイ１８に入力する。

図４は、超音波画像を示す図である。超音波画像３４は図３に示す超音波２４の反射波から形成された画像である。図４に示すように、超音波画像３４には血管７を示す血管像３４ａ及び穿刺針８ａを示す穿刺針像３４ｂが表示される。このとき、穿刺針８ａは棒状部材であり、穿刺針８ａの先端である先端部８ｂは血管７から離れているので、血管像３４ａと穿刺針像３４ｂとが離れた画像になっている。

図５は超音波プローブの構造を示す模式側断面図であり、血管７の長手方向と直交する方向から見た図である。図５に示すように、移動体１６が第２方向２６に沿って−Ｙ方向側に移動するとき、超音波２４は音響レンズ１３にて進行方向が−Ｙ方向側に進行する。

音響レンズ１３の材質は超音波２４の移動速度が腕６ａにおける超音波２４の移動速度より速い材質になっている。腕６ａにおける超音波２４の移動速度は１５３０ｍ／ｓである。音響レンズ１３の材質にはナイロン、ポリスチレン、ポリエチレンを用いることができる。ナイロン、ポリスチレン、ポリエチレンにおける超音波２４の移動速度はそれぞれ２６００ｍ／ｓ、２３５０ｍ／ｓ、１９００ｍ／ｓである。本実施形態では、例えば、音響レンズ１３の材質にナイロンを用いている。

このとき、超音波２４は音響レンズ１３から腕６ａに入るときに減速する。そして、音響レンズ１３は凸レンズの形状であり、被検体が凹レンズとして機能する。この為、超音波プローブ２は音響レンズ１３の第２方向２６の幅より広い場所に超音波２４を射出することができる。移動体１６を−Ｙ方向側に移動して、−Ｙ方向側に超音波２４を進行させる。これにより、−Ｙ方向側から挿入される穿刺針８ａを検出できる。

図６は、超音波画像を示す図である。超音波画像３５は図５に示す超音波２４の反射波から形成された画像である。図６に示すように、超音波画像３５には血管７を示す血管像３５ａ及び穿刺針８ａを示す穿刺針像３５ｂが表示される。このとき、穿刺針８ａの先端部８ｂは血管７から離れているので、血管像３５ａと穿刺針像３５ｂとが離れた画像になっている。そして、穿刺針像３５ｂは腕６ａの浅い場所に位置していることが確認できる。

図７は超音波プローブの構造を示す模式側断面図であり、血管７の長手方向と直交する方向から見た図である。図７に示すように、移動体１６が第２方向２６に沿って＋Ｙ方向側に短い距離移動するとき、超音波２４は穿刺針８ａの先端部８ｂより＋Ｙ方向側を通過するので、穿刺針８ａからの反射波は無い。

図８は、超音波画像を示す図である。超音波画像３６は図７に示す超音波２４の反射波から形成された画像である。図８に示すように、超音波画像３６には血管７を示す血管像３６ａが表示される。このとき、穿刺針８ａに対応する画像が確認できない。移動体１６を移動する距離が短くても穿刺針８ａに対応する画像が確認できなくなるので、超音波２４は穿刺針８ａの先端部８ｂ近くを通過していることがわかる。従って、操作者は超音波画像３５の穿刺針像３５ｂの位置が穿刺針８ａの先端部８ｂの位置に近いことが認識できる。

図９は超音波プローブの構造を示す模式側断面図であり、血管７の長手方向と直交する方向から見た図である。図９に示すように、穿刺針８ａの挿入が＋Ｙ方向に進んでいる。このとき、制御装置３は移動体１６を第２方向２６に沿って＋Ｙ方向側に移動する。これにより、超音波２４は穿刺針８ａの先端部８ｂを通過するので、超音波素子アレイ１８は穿刺針８ａの先端部８ｂから反射波を検出する。

図１０は、超音波画像を示す図である。超音波画像３７は図９に示す超音波２４の反射波から形成された画像である。図１０に示すように、超音波画像３７には血管７を示す血管像３７ａ及び穿刺針８ａを示す穿刺針像３７ｂが表示される。このとき、穿刺針８ａの先端部８ｂは血管７に接触しているので、血管像３７ａと穿刺針像３７ｂとが接触した画像になっている。そして、操作者は穿刺針８ａが血管７に到達したことが確認できる。

このように、超音波素子アレイ１８は第１方向２５に超音波２４を射出する。音響レンズ１３は柱状のレンズであり、超音波素子アレイ１８が射出した超音波２４の進行方向を変える。音響レンズ１３は所定の半円形の断面形状が柱軸方向２７に延びたレンズである。第２方向２６は第１方向２５及び柱軸方向２７と交差する方向である。そして、音響レンズ１３と超音波素子アレイ１８とが第２方向２６に相対移動するようにリニアーガイド２３が移動方向を規制する。

音響レンズ１３は第２方向２６の位置に対応して第１方向２５の厚みが変化するレンズである。そして、超音波２４が音響レンズ１３に入力して音響レンズ１３から出力する。音響レンズ１３から出力する超音波２４が進行する方向は音響レンズの＋Ｚ方向側の面の角度に対応して変わる。

音響レンズ１３と超音波素子アレイ１８とは第２方向２６に相対移動する。これにより、音響レンズ１３から出力するときに超音波２４の進行方向が変わる。従って、超音波プローブ２は超音波２４の進行方向を変えることができる。そして、超音波２４の進行方向は第２方向２６にのみ変化し柱軸方向２７には変化しない。超音波２４の進行方向が柱軸方向２７に変化するとき超音波画像３４〜超音波画像３７の画像が左右に揺れるので画像を確認し難くなる。超音波測定装置１は操作性良く第２方向２６にのみ超音波２４の進行方向を変えることができる。これにより、超音波２４の進行方向が柱軸方向２７に変化しなくなるので超音波画像３４〜超音波画像３７の画像が左右に揺れるのを抑制して画像を確認し易くすることができる。

図１１は超音波測定装置の電気制御ブロック図である。図１１において、超音波測定装置１は超音波測定装置１の動作を制御する制御装置３を備えている。そして、制御装置３はプロセッサーとして各種の演算処理を行うＣＰＵ３８（中央演算処理装置）と、各種情報を記憶するメモリー４１とを備えている。振動子駆動回路３２、モーター駆動回路３１、入力装置１２及び表示装置９も入出力インターフェイス４４及びデータバス４５を介してＣＰＵ３８に接続されている。

振動子駆動回路３２は超音波素子アレイ１８を駆動する装置である。振動子駆動回路３２はＣＰＵ３８から指示信号を入力する。超音波素子アレイ１８には振動子が設置されている。そして、振動子駆動回路３２は所定の場所の振動子を順次振動させる。振動子が振動した場所では超音波２４が射出される。射出された超音波２４は血管７や穿刺針８ａにて反射して一部の超音波２４が超音波素子アレイ１８に到達する。超音波素子アレイ１８では受信した超音波２４により振動子が振動して電圧信号を振動子駆動回路３２に出力する。振動子駆動回路３２は電圧信号を入力してデジタル信号に変換してＣＰＵ３８に出力する。

モーター駆動回路３１はリニアモーター２９及びリニアエンコーダー４６を駆動する装置である。第１支持体１５にはリニアエンコーダー４６が設置されており、リニアエンコーダー４６は移動体１６の位置を検出する。モーター駆動回路３１はＣＰＵ３８から指示信号を入力する。そして、リニアエンコーダー４６を用いて移動体１６の位置及び移動速度を検出する。そして、指示信号に示される位置に移動体１６が位置するようにモーター駆動回路３１がリニアモーター２９を駆動する。

入力装置１２には回転ツマミ１０やキーボード１１の他、外部コンピューターと有線及び無線の通信を行う装置が含まれる。これらの入力装置１２によりＣＰＵ３８及びメモリー４１に各種のデータが入力される。操作者は入力装置１２を操作して音響レンズ１３に対する移動体１６の相対位置の指示を入力する。

表示装置９はＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）等の表示装置である。表示装置９には測定条件や測定結果である超音波画像３４〜超音波画像３７等が表示される。

メモリー４１は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等といった半導体メモリーや、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭといった外部記憶装置を含む概念である。機能的には、超音波測定装置１の動作の制御手順が記述されたプログラムソフト４７を記憶する記憶領域や、超音波素子アレイ１８が検出した超音波画像データ４８を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、リニアモーター２９を駆動する条件のデータであるモーター駆動データ４９を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、ＣＰＵ３８のためのワークエリアやテンポラリーファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域が設定される。

ＣＰＵ３８は、メモリー４１内に記憶されたプログラムソフト４７に従って、移動体１６を移動させる。そして、超音波素子アレイ１８から超音波２４を射出させて反射波を検出する制御を行うものである。具体的な機能実現部としてＣＰＵ３８は超音波受発信制御部５０を有する。超音波受発信制御部５０は振動子駆動回路３２に超音波素子アレイ１８を駆動させて超音波２４のデータを取得する制御を行う。

他にも、ＣＰＵ３８は移動制御部５１を有する。移動制御部５１は入力装置１２から入力される検出位置の情報を入力する。検出位置の情報は操作者が入力装置１２を操作して設定する情報である。次に、移動制御部５１はリニアエンコーダー４６が検出する移動体１６の位置データを入力する。そして、操作者が入力した位置に移動体１６が位置するように移動制御部５１は移動体１６を移動させる制御を行う。つまり、入力装置１２はリニアモーター２９が相対移動する音響レンズ１３と超音波素子アレイ１８との相対位置の入力を受ける。そして、移動制御部５１は音響レンズ１３と超音波素子アレイ１８との相対位置を制御する。

他にも、ＣＰＵ３８は画像形成部５２を有する。画像形成部５２は振動子駆動回路３２が出力する反射波のデジタルデータを入力する。そして、反射波のデータから超音波画像を形成する。尚、本実施形態では、上記の各機能がＣＰＵ３８を用いてプログラムソフトで実現することとしたが、上記の各機能がＣＰＵ３８を用いない単独の電子回路（ハードウェア）によって実現できる場合には、そのような電子回路を用いることも可能である。

次に上述した超音波測定装置１を用いて血管７まで穿刺針８ａを挿入する穿刺針挿入方法について図１２にて説明する。図１２は、穿刺針挿入方法のフローチャートである。尚、超音波測定装置１の操作は第１操作者と第２操作者の２人の操作者にて行われる。

図１２のフローチャートにおいて、ステップＳ１は初期設定工程である。この工程は、移動制御部５１がモーター駆動回路３１にリニアモーター２９を駆動させて、移動体１６を−Ｙ方向側の端に移動する工程である。穿刺針８ａは−Ｙ方向側から挿入されるので、超音波素子アレイ１８は−Ｙ方向側に超音波２４を射出して待機する。次にステップＳ２及びステップＳ３に移行する。ステップＳ２は針挿入工程に相当する。この工程では、第１操作者が腕６ａに穿刺針８ａを挿入する工程である。このとき、第１操作者は表示装置９に表示される超音波画像を見ながら挿入する。ステップＳ２とステップＳ３〜Ｓ６は並行して行われる。

ステップＳ３は画像取得工程である。この工程は超音波画像を取得する工程である。まず、超音波受発信制御部５０が振動子駆動回路３２に超音波素子アレイ１８を駆動させて腕６ａの内部に向けて超音波２４を射出させる。超音波２４の一部は血管７や穿刺針８ａ等で反射する。反射した超音波２４の一部は超音波素子アレイ１８に到達する。超音波素子アレイ１８では到達した超音波２４により振動子が振動して超音波２４の強度に比例する電圧を振動子駆動回路３２に出力する。振動子駆動回路３２は超音波２４の強度に比例する電圧をデジタルデータに変換してＣＰＵ３８の画像形成部５２に出力する。画像形成部５２はデジタルデータを合成して超音波画像データ４８を形成してメモリー４１に記憶する。次にステップＳ４に移行する。

ステップＳ４は表示工程である。この工程は、表示装置９が超音波画像データ４８を表示する工程である。次にステップＳ５に移行する。ステップＳ５は判別工程である。この工程は第２操作者が表示装置９を見て超音波画像に穿刺針像があるか否かを判断する工程である。第２操作者が超音波画像に穿刺針像がないと判断したときには次にステップＳ６に移行する。第２操作者が超音波画像に穿刺針像があると判断したときには次にステップＳ７に移行する。

ステップＳ６は後進工程である。この工程は、移動体１６を−Ｙ方向に移動させる工程である。第２操作者が入力装置１２を操作して移動体１６を−Ｙ方向に所定の距離だけ移動させる指示を入力する。移動制御部５１は移動の指示信号を入力してリニアエンコーダー４６が示す移動体１６の位置を入力する。移動体１６が−Ｙ方向の端に位置するときには移動体１６の位置を維持する。そして、表示装置９に−Ｙ方向の端に到達したことを示すメッセージを表示する。移動体１６が−Ｙ方向の端に位置していないときには、モーター駆動回路３１にリニアモーター２９を駆動させて移動体１６を−Ｙ方向に所定の距離だけ移動させる。次にステップＳ３に移行する。

ステップＳ７は終了判断工程である。この工程は、穿刺針８ａの位置測定を終了するか否かを工程である。この工程では、第２操作者が表示装置９に表示された超音波画像を確認する。穿刺針８ａが血管７に到達して穿刺針８ａの先端部８ｂが血管７の内部に挿入されていないとき穿刺針８ａの位置測定を終了しない判断をする。そして、次にステップＳ８に移行する。穿刺針８ａが血管７に到達して穿刺針８ａの先端部８ｂが血管７の内部に挿入されたとき穿刺針８ａの位置測定を終了する判断をする。そして、血管７に穿刺針８ａを挿入する工程を終了する。

ステップＳ８は前進工程である。この工程は移動体１６を＋Ｙ方向に移動させる工程である。第２操作者が入力装置１２を操作して移動体１６を＋Ｙ方向に所定の距離だけ移動させる指示を入力する。移動制御部５１は移動の指示信号を入力してリニアエンコーダー４６が示す移動体１６の位置を入力する。移動体１６が＋Ｙ方向の端に位置するときには移動体１６の位置を維持する。そして、表示装置９に＋Ｙ方向の端に到達したことを示すメッセージを表示する。移動体１６が＋Ｙ方向の端に位置していないときには、モーター駆動回路３１にリニアモーター２９を駆動させて移動体１６を＋Ｙ方向に所定の距離だけ移動させる。次にステップＳ３に移行する。

次に、図５〜図８を用いて、図１２に示したステップＳ４〜Ｓ８と対応させて、穿刺針挿入方法を詳細に説明する。ステップＳ３の画像取得工程において、図７に示すように穿刺針８ａが超音波２４より−Ｙ方向側に位置する。このとき、ステップＳ４の表示工程において表示装置９には図８に示す超音波画像３６が表示される。ステップＳ５の判別工程において第２操作者は超音波画像３６に穿刺針像がないと判断する。そして、ステップＳ６の後進工程において第２操作者が入力装置１２を操作して移動体１６を−Ｙ方向に移動する。移動体１６の移動量は短い所定の距離である。

その結果、ステップＳ３では図５に示すように穿刺針８ａに超音波２４が照射される。そして、ステップＳ４では表示装置９に図６に示す超音波画像３５が表示される。超音波画像３５には血管像３５ａ及び穿刺針像３５ｂが表示されている。移動体１６の移動量が短いので超音波画像３５には穿刺針８ａの先端部８ｂの場所の穿刺針像３５ｂが表示される。超音波画像３５により第１操作者は血管像３５ａ及び穿刺針像３５ｂとの距離が離れていることを認識できる。そして、ステップＳ２において第１操作者はさらに穿刺針８ａを挿入する。これにより、穿刺針８ａの先端部８ｂは超音波２４が通過する場所より＋Ｙ方向側に位置する。

ステップＳ５の判別工程において第２操作者は超音波画像３５に穿刺針像３５ｂがあると判断する。そして、ステップＳ８の前進工程において第２操作者が入力装置１２を操作して移動体１６を＋Ｙ方向に所定の距離だけ移動する。このように、ステップＳ２〜ステップＳ８を繰り返す。この手順により第１操作者は穿刺針８ａの先端部８ｂの位置を確認しながら穿刺針８ａを進行することができる。そして、図９に示すように、穿刺針８ａが血管７に到達する。ステップＳ４において第１操作者は穿刺針８ａが血管７に到達したことを確認し、さらに、血管７に穿刺針８ａを挿入する。そして、第１操作者及び第２操作者は表示装置９を確認して穿刺針８ａが血管７に挿入されていることを確認する。ステップＳ７の終了判断工程において超音波画像を取得する工程を終了する判断をして、血管７に穿刺針８ａを挿入する工程を終了する。

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、超音波測定装置１は超音波素子アレイ１８、音響レンズ１３及びリニアーガイド２３を備えている。超音波素子アレイ１８は第１方向２５に超音波２４を射出する。音響レンズ１３は柱状のレンズであり、超音波素子アレイ１８が射出した超音波２４の進行方向を変える。音響レンズ１３は所定の断面形状が柱軸方向２７に延びた形状である。音響レンズ１３と超音波素子アレイ１８とが相対移動し、リニアーガイド２３が第２方向２６に相対移動するように移動方向を規制する。

これにより、音響レンズ１３と超音波素子アレイ１８とが相対移動する第２方向２６は第１方向２５と交差する方向になる。さらに、第２方向２６は音響レンズ１３の柱軸方向２７と交差する方向である。音響レンズ１３は第２方向２６の位置に対応して第１方向２５の厚みが変化するレンズである。つまり、音響レンズ１３は第１方向２５の面は凸状である。そして、超音波２４が音響レンズ１３に入力して音響レンズ１３から出力する。音響レンズ１３から出力する超音波２４が進行する方向は音響レンズ１３の第１方向２５側の面の角度に対応して変わる。

音響レンズ１３と超音波素子アレイ１８とは第２方向２６に相対移動する。これにより、超音波２４が音響レンズ１３から出力する場所の第１方向２５側の面の角度が変わる為、音響レンズ１３から出力するときに超音波２４の進行方向が変わる。従って、超音波測定装置１は超音波２４の進行方向を変えることができる。そして、超音波２４の進行方向は第２方向２６にのみ変化し柱軸方向２７には変化しない。超音波２４の進行方向が柱軸方向２７には変化しないので表示装置９に表示される超音波画像が左右に揺れることを抑制できる。従って、超音波測定装置１は操作性良く超音波２４の進行方向を変えることができる。

（２）本実施形態によれば、音響レンズ１３は凸レンズである。そして、音響レンズ１３は腕６ａに接触して用いられる。音響レンズ１３の材質は超音波２４の移動速度が腕６ａにおける超音波２４の移動速度より速い材質になっている。従って、超音波２４は音響レンズ１３から被検体に入るときに減速する。そして、音響レンズ１３は凸レンズの形状であり、腕６ａが凹レンズとして機能する為、超音波測定装置１は音響レンズの第２方向２６の幅より広い場所に超音波２４を射出することができる。

（３）本実施形態によれば、超音波測定装置１は、さらに、リニアモーター２９、移動制御部５１及び入力装置１２を備えている。リニアモーター２９は音響レンズ１３と超音波素子アレイ１８とを相対移動する。移動制御部５１が音響レンズ１３と超音波素子アレイ１８との相対位置を制御する。第２操作者が入力装置１２から相対位置を入力する。そして、入力装置１２は、リニアモーター２９が相対移動する音響レンズ１３と超音波素子アレイ１８との相対位置の入力を受ける。移動制御部５１がリニアモーター２９を制御して音響レンズ１３と超音波素子アレイ１８とを相対移動する。従って、第２操作者は音響レンズ１３と超音波素子アレイ１８とを第２方向２６に移動させる操作をすることができる。その結果、表示装置９に穿刺針８ａの先端部８ｂを表示させることができる。

（４）本実施形態によれば、超音波素子アレイ１８と音響レンズ１３との間にはジェル１４が配置されている。ジェル１４により超音波素子アレイ１８と音響レンズ１３との間の音響インピーダンスの変化を小さくできる。その結果、超音波素子アレイ１８と音響レンズ１３との間で超音波２４が反射することを抑制できる。

（５）本実施形態によれば、第１操作者が鮮明な超音波画像で穿刺針８ａの先端部８ｂを観察できるので、穿刺の失敗を減らせることができる。そして、穿刺の失敗による血液の漏洩に伴う合併症を低減することができる。

（第２の実施形態）
次に、超音波測定装置の一実施形態について図１３及び図１４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、ＣＰＵ３８が画像処理部及び判別部の機能を備える点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。

図１３は超音波測定装置の電気制御ブロック図である。すなわち、本実施形態では、図１３に示すように、超音波測定装置５５の制御部としての制御装置５６においてＣＰＵ３８は具体的な機能実現部として画像処理部５７を有する。画像処理部５７は画像形成部５２が形成した超音波画像を画像処理する。まず、画像処理部５７は超音波画像からノイズを除去する。これは面積が微小となる部分を周囲の明度と同じにする。次に、所定の明度の設定値にて明るい部分と暗い部分とを分ける。通常、この工程を２値化と称す。次に、明暗の各領域を分離された島に分割して各島の画素数を測定する。この島は、明るい部分と暗い部分とが分離したときの部分と暗い部分の領域及び暗い部分の領域の各領域を示す。この画素数は超音波画像の面積に相当する特徴量である。他にも、画像処理部５７は島の周長、幅、輪形状か否かの分類等の演算を行い、各島の特徴量を算出する。

他にも、ＣＰＵ３８は判別部５８を有する。判別部５８はそして、画像処理部５７が測定した面積等の特徴量から血管像に対応する島と穿刺針像に対応する島とを分ける。そして、判別部５８は超音波画像における穿刺針像を判別し、超音波画像に穿刺針像があるか否かを判定する。メモリー４１のモーター駆動データ４９には前進工程及び後進工程で移動体１６を移動させる移動量のデータが含まれている。判別部５８は超音波画像に穿刺針像があるか否かの判断結果に応じて移動体１６を＋Ｙ方向に前進させるか−Ｙ方向に後退させるかの指示信号を移動制御部５１に出力する機能を備える。移動制御部５１は判別部５８の指示信号を入力して、指示信号に基づいて移動体１６を移動させる制御を行う。

図１４は、穿刺針挿入方法のフローチャートである。尚、超音波測定装置５５の操作は１人の第１操作者にて行われる。ステップＳ１〜ステップＳ３は第１の実施形態と同じであり説明を省略する。ステップＳ３の次にステップＳ１１の判別工程が行われる。ステップＳ１１ではＣＰＵ３８が超音波画像３６に穿刺針像が有るか否かを判断する。詳しくは、画像処理部５７が超音波画像に含まれる画像の各島の面積等の特徴量を演算する。穿刺針像は縦に長い形状であり、血管像は円形の形状である。横幅及び縦の長さの比率で区別することができる。また、穿刺針像の面積は血管像の面積より小さいので、所定の判定値と比較することで判別することができる。そして、各島を血管像に対応する島と穿刺針像に対応する島とに分ける。次に、判別部５８が超音波画像における穿刺針像を判別し、超音波画像に穿刺針像があるか否かを判定する。

ステップＳ１１の判別工程において判別部５８が超音波画像に穿刺針像がないと判断するとき、ステップＳ１２の後進工程に移行する。そして、ステップＳ１２の後進工程において移動制御部５１がモーター駆動回路３１にリニアモーター２９を駆動させて移動体１６を−Ｙ方向に移動する。移動体１６が移動する相対移動量としての移動量のデータはモーター駆動データ４９に記憶されており、所定の長さになっている。次に、ステップＳ３に移行する。穿刺針像が超音波画像にないときには超音波画像に穿刺針像が含まれるようにステップＳ３、ステップＳ１１及びステップＳ１２を繰り返す。そして、超音波画像に穿刺針像が含まれるように制御装置５６が移動体１６を制御する。

ステップＳ１１の判別工程において判別部５８が超音波画像に穿刺針像があると判断するとき、ステップＳ４の表示工程に移行する。ステップＳ４では表示装置９に超音波画像を表示する。穿刺針８ａは先端部８ｂを有する棒状部材であり、判別部５８は超音波画像に穿刺針像を検出したときのみステップＳ４に移行する。そして、ステップＳ４では先端部の穿刺針像を含む超音波画像を表示装置９に表示する。超音波画像には穿刺針像があるので操作者は穿刺針の位置を確認できる。次に、ステップＳ７の終了判断工程に移行する。第１操作者が終了しない判断をするとき、次に、ステップＳ１３の前進工程に移行する。ステップＳ１３では、移動制御部５１がモーター駆動回路３１にリニアモーター２９を駆動させて移動体１６を＋Ｙ方向に移動する。移動体１６が移動する相対移動量としての移動量のデータはモーター駆動データ４９に記憶されており、所定の長さになっている。次に、ステップＳ３に移行する。

ステップＳ７の終了判断工程において第１操作者が終了する判断をするとき、血管７に穿刺針８ａを挿入する工程を終了する。

ステップＳ１３の前進工程にて移動体１６を＋Ｙ方向に移動させ、ステップＳ１１の判別工程にて超音波画像に穿刺針像があるときだけ表示装置９に超音波画像を表示させている。そして、超音波２４が穿刺針８ａの先端部８ｂより＋Ｙ方向側に射出するとき超音波画像には穿刺針像がないので表示装置９に超音波画像を表示しない。従って、表示装置９には穿刺針８ａの先端部８ｂの像を含んだ超音波画像が表示される。

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、画像形成部５２が反射波のデータから超音波画像を形成し、判別部５８は超音波画像の穿刺針像を判別する。このとき、超音波画像に穿刺針像がないときには移動制御部５１がリニアモーター２９を制御する。そして、超音波画像に穿刺針像が含まれるようにする。その結果、第１操作者は超音波画像を見て穿刺針８ａの先端部８ｂの位置を認識できる。

（２）本実施形態によれば、穿刺針８ａは先端部８ｂを有する棒状部材である。判別部５８は超音波画像に先端部８ｂが映らないか映るかで先端部８ｂを検出する。そして、超音波測定装置５５は先端部８ｂを含む超音波画像を表示装置９に表示する。従って、第１操作者は穿刺針８ａの先端部８ｂが移動するときにも、先端部８ｂの位置を確認できる。

（第３の実施形態）
次に、超音波測定装置の一実施形態について図１５及び図１６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、音響レンズが凹レンズである点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。

図１５及び図１６は超音波プローブの構造を示す模式側断面図である。図１５は移動体１６が−Ｙ方向に移動したときの図であり、図１６は移動体１６が＋Ｙ方向に移動したときの図である。すなわち、本実施形態では、図１５に示すように、超音波測定装置６１が備える超音波プローブ６２は音響レンズ６３を備えている。音響レンズ６３は凹レンズの形状である。音響レンズ６３は腕６ａの皮膚に押圧され、接触して用いられる。

音響レンズ６３の−Ｚ方向側には有底角筒状の第１支持体６４が設置されている。第１支持体６４の内部にはＹ方向に移動する移動体１６が設置されている。移動体１６は基板１７を備え、基板１７の＋Ｚ方向側の面には超音波送信部及び超音波受信部としての超音波素子アレイ１８が設置されている。

移動体１６が第２方向２６に沿って−Ｙ方向側に移動するとき、超音波２４は音響レンズ６３により進行方向が−Ｙ方向側に進行する。音響レンズ６３の材質は超音波２４の移動速度が腕６ａにおける超音波２４の移動速度より遅い材質になっている。腕６ａにおける超音波２４の移動速度は１５３０ｍ／ｓである。音響レンズ６３の材質にはシリコンゴム、ＰＤＭＳを用いることができる。シリコンゴム、ＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）における超音波２４の移動速度はそれぞれ１０００ｍ／ｓ、９００〜１００００ｍ／ｓである。本実施形態では、例えば、音響レンズ６３の材質にシリコンゴムを用いている。

このとき、超音波２４は音響レンズ６３から腕６ａに入るときに加速する。そして、音響レンズ６３は凹レンズの形状であり、被検体が凸レンズとして機能する。この為、超音波プローブ６２は音響レンズ６３の第２方向２６の幅より広い場所に超音波２４を射出することができる。移動体１６を−Ｙ方向側に移動して、−Ｙ方向側に超音波２４を進行させる。これにより、−Ｙ方向側から挿入される穿刺針８ａを検出できる。

図１６に示すように、穿刺針８ａの挿入が＋Ｙ方向に進んでいる。このとき、制御装置３は移動体１６を第２方向２６に沿って＋Ｙ方向側に移動する。音響レンズ６３により超音波２４は＋Ｙ方向に曲がって進行する。これにより、超音波２４は穿刺針８ａの先端部８ｂを通過するので、超音波素子アレイ１８は穿刺針８ａの先端部８ｂから反射波を検出する。

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、音響レンズ６３は凹レンズである。そして、音響レンズ６３は腕６ａに接触して用いられる。音響レンズ６３の材質は超音波２４の移動速度が腕６ａにおける超音波２４の移動速度より遅い材質になっている。従って、超音波２４は音響レンズ６３から腕６ａに入るときに加速する。そして、音響レンズ６３は凹レンズの形状である為、超音波測定装置６１は音響レンズ６３の第２方向２６の幅より広い場所に超音波２４を射出することができる。

（第４の実施形態）
次に、超音波測定装置の一実施形態について図１７及び図１８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、移動体１６が第１方向２５に対して斜めに移動する点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。

図１７及び図１８は超音波プローブの構造を示す模式側断面図である。図１７は移動体が中央に移動したときの図であり、図１８は移動体が＋Ｙ方向に移動したときの図である。すなわち、本実施形態では、図１７に示すように、超音波測定装置６７が備える超音波プローブ６８は音響レンズ１３を備えている。音響レンズ１３は腕６ａの皮膚に押圧され、接触して用いられる。

音響レンズ１３の−Ｚ方向側には有底角筒状の第１支持体６９が設置されている。第１支持体６９の内部には第１方向２５に対して交差する斜めの第２方向７０に沿って移動する移動体７１が設置されている。移動体７１は基板７２を備え、基板７２の＋Ｚ方向側の面には超音波素子アレイ１８が設置されている。

基板７２の＋−Ｘ方向側の両面には移動規制部としてのリニアーガイド７３が設置されている。リニアーガイド７３により移動体７１は第２方向７０に移動する。移動体７１が第２方向７０に移動するとき、移動体７１と音響レンズ１３との距離が変化する。パッキン２８は弾性を有し第１方向２５に伸縮する。これにより、超音波素子アレイ１８と音響レンズ１３との間にはジェル１４が保持される。

図１８に示すように、穿刺針８ａの挿入が＋Ｙ方向に進んでいる。このとき、制御装置３は移動体７１を第２方向７０に沿って＋Ｙ方向側に移動する。音響レンズ１３により超音波２４は＋Ｙ方向に曲がって進行する。これにより、超音波２４は穿刺針８ａの先端部８ｂを通過するので、超音波素子アレイ１８は穿刺針８ａの先端部８ｂから反射波を検出する。

移動体７１が第２方向７０に沿って移動するとき、腕６ａに対して移動体７１の第１方向２５の位置がかわる。音響レンズ１３により超音波２４が集中する場所を焦点２４ａとする。移動体７１が第２方向７０に沿って移動するとき、腕６ａに対して焦点２４ａの第１方向２５の位置がかわる。穿刺針８ａの先端部８ｂが−Ｙ方向側に位置するとき、先端部８ｂは腕６ａの浅い場所に位置する。そして、移動体７１が−Ｙ方向側に位置するとき、焦点２４ａも腕６ａの浅い場所に位置する。焦点２４ａに近い場所は離れた場所に比べて超音波画像を鮮明にすることができる。従って、先端部８ｂに相当する穿刺針像を鮮明にすることができる。

穿刺針８ａの先端部８ｂが＋Ｙ方向側に位置するとき、先端部８ｂは腕６ａの深い場所に位置する。そして、移動体７１が＋Ｙ方向側に位置するとき、焦点２４ａも腕６ａの深い場所に位置する。従って、先端部８ｂに相当する穿刺針像を鮮明にすることができる。

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６８は移動体７１の移動に伴って焦点２４ａの位置を変えるので、超音波画像において穿刺針８ａの先端部８ｂに相当する画像を鮮明にすることができる。

（第５の実施形態）
次に、超音波測定装置を使用する一実施形態について図１９及び図２０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、腕６ａ内に斜めに位置する血管７を撮影する点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。

図１９及び図２０は超音波で血管を検出する方法を説明するための模式側断面図である。図１９は移動体が中央に移動したときの図であり、図２０は移動体が−Ｙ方向に移動したときの図である。すなわち、本実施形態では、図１９に示すように、血管７が腕６ａの表面６ｂに対して斜めに配置されている。第２方向２６において移動体１６は超音波プローブ２の中央に位置している。このとき、超音波素子アレイ１８が射出する超音波２４は音響レンズ１３を通過して第１方向２５に進行する。

血管７を照射する超音波２４は血管７にて反射する。血管７が第１方向２５に対して斜めになっているので、超音波２４の反射波の主な部分は第１方向２５に対して斜めに進行する。そして、第１方向２５に向かう超音波２４の反射波の強度が弱くなる。従って、超音波素子アレイ１８が受信する超音波２４は強度が弱い。このため、超音波測定装置１が表示装置９に表示する超音波画像では血管７に対応する画像が薄くなり確認し難くなる。特に、血管７の内壁では反射波の強度が弱いので超音波画像において血管７の内壁に対応する画像を確認するのが難しい。

図２０に示すように、移動体１６が−Ｙ方向に移動するとき、超音波素子アレイ１８が射出する超音波２４は音響レンズ１３を通過して−Ｙ方向且つ＋Ｚ方向に進行する。血管７を照射する超音波２４は血管７にて反射する。超音波２４の進行方向と血管７が延びる方向とは略直交している。このとき、超音波２４の反射波の主な部分は超音波素子アレイ１８に向かって進行する。そして、超音波素子アレイ１８に向かう超音波２４の反射波の強度が強くなる。従って、超音波素子アレイ１８が受信する超音波２４は強度が強い。このため、超音波測定装置１が表示装置９に表示する超音波画像では血管７に対応する画像が鮮明になり確認し易くなる。血管７の内壁でも反射波の強度が強くなるので超音波画像において血管７の内壁に対応する画像を確認しやすくできる。

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２は移動体１６の移動に伴って超音波２４の進行方向を変えることができる。血管７が第１方向２５に対して斜めのときにも移動体１６を移動することにより超音波２４の進行方向を変えて血管７に相当する画像を鮮明にすることができる。

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、リニアモーター２９が移動体１６を移動した。これに限らず、操作者が移動体１６を指で押してもよい。リニアモーター２９及びモーター駆動回路３１が不要になるので、生産性良く超音波測定装置１を製造できる。また、モーターを用いるときにはリニアモーター２９以外のモーターを用いてもよい。回転軸を有するモーターとボールねじを組み合わせても良い。他にも、圧電モーターを用いてもよい。

（変形例２）
前記第１の実施形態では、超音波プローブ２と制御装置３とが配線４により接続されていた。超音波プローブ２と制御装置３とは無線により通信しても良い。表示装置９を見易い場所に容易に制御装置３を設置できる。

（変形例３）
前記第１の実施形態では、血管７に注射する事例であった。他にも、神経に注射するときや臓器に注射するときに超音波測定装置１を用いても良い。このときにも間違いなく目的とする場所に穿刺針８ａを挿入できる。そして、神経に損傷を与えて合併症をおこすことを抑制できる。他にも、生体組織診断のために、病変部位の組織を採取するときに超音波測定装置１を用いても良い。他にも、経皮的ラジオ波焼灼療法に超音波測定装置１を用いても良い。経皮的ラジオ波焼灼療法では皮膚を通して電極針を腫瘍の中心に挿入する。そして、ラジオ波の波長の電流を通電させて針の周囲に熱を発生させる。この熱により腫瘍を壊死させる。超音波測定装置１にて形成される超音波画像で腫瘍を観察しながら、電極針を腫瘍の中心に挿入する。これにより、位置精度良く電極針を設置することができる。

３，５６…制御部としての制御装置、６ａ…被検体としての腕、８ａ…被写体としての穿刺針、９…表示部としての表示装置、１２…入力部としての入力装置、１３，６３…音響レンズ、１４…液状体としてのジェル、１８…超音波送信部及び超音波受信部としての超音波素子アレイ、２３，７３…移動規制部としてのリニアーガイド、２４…超音波、２５…第１方向、２６，７０…第２方向、２７…柱軸方向、２９…移動部としてのリニアモーター、５２…画像形成部、５８…判別部、６１，６７…超音波測定装置。

Claims (8)

1. 第１方向に超音波を射出する超音波送信部と、
   前記超音波送信部が射出した超音波の進行方向を変える柱状の音響レンズと、
   前記第１方向及び前記音響レンズの柱軸方向と交差する第２方向に前記音響レンズと前記超音波送信部とが相対移動するように移動方向を規制する移動規制部と、を備えることを特徴とする超音波測定装置。
2. 請求項１に記載の超音波測定装置であって、
   前記音響レンズは凸レンズであり、
   前記音響レンズの材質は超音波の移動速度が被検体における超音波の移動速度より速い材質であることを特徴とする超音波測定装置。
3. 請求項１に記載の超音波測定装置であって、
   前記音響レンズは凹レンズであり、
   前記音響レンズの材質は超音波の移動速度が被検体における超音波の移動速度より遅い材質であることを特徴とする超音波測定装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波測定装置であって、
   前記音響レンズと前記超音波送信部とを相対移動する移動部と、
   前記音響レンズと前記超音波送信部との相対位置を制御する制御部と、
   前記相対位置の入力を受ける入力部と、を備えることを特徴とする超音波測定装置。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波測定装置であって、
   前記音響レンズと前記超音波送信部とを相対移動する移動部と、
   前記移動部を制御する制御部と、
   被検体で反射した反射波を受信する超音波受信部と、
   前記反射波のデータから超音波画像を形成する画像形成部と、
   前記超音波画像の被写体を判別する判別部と、
   前記超音波画像を表示する表示部と、を備え、
   前記被写体が前記超音波画像にないときには前記超音波画像に前記被写体が含まれるように前記制御部が前記移動部を制御することを特徴とする超音波測定装置。
6. 請求項５に記載の超音波測定装置であって、
   前記被写体は先端部を有する棒状部材であり、前記制御部は前記先端部を検出し、前記先端部を含む前記超音波画像を前記表示部に表示することを特徴とする超音波測定装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の超音波測定装置であって、
   前記超音波送信部と前記音響レンズとの間には液状体が配置されていることを特徴とする超音波測定装置。
8. 第１方向に超音波を射出する超音波送信部と、
   前記超音波送信部が射出した超音波の進行方向を変える柱状の音響レンズと、
   前記第１方向及び前記音響レンズの柱軸方向と交差する第２方向に前記音響レンズと前記超音波送信部とが相対移動するように移動方向を規制する移動規制部と、を備えることを特徴とする超音波プローブ。

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