超音波診断装置及び超音波プローブ
【課題】 超音波プローブにおける発熱を冷媒循環方向の制御により効果的に冷却する。
【解決手段】 熱発生源であるプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０の各ユニットの近傍に設けられた冷媒循環容器１３２とプローブコネクタ部１５に設けられた冷媒冷却部１５１を冷却パイプ１３３及び１３４で接続し、冷媒冷却部１５１にて冷却された冷媒１３１を前記冷却パイプ１３３及び１３４を介して前記熱発生源の周囲で循環させる。この場合、冷媒循環方向設定部１５３は、プローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０にて計測された実測温度とこれらのユニットに対し予め設定された許容温度との差異に基づいて前記ユニットに対する冷却優先度を設定し、この冷却優先度に基づいて冷媒１３１の循環方向を設定することにより冷却優先度の高い熱発生源を優先的に冷却する。
【解決手段】 熱発生源であるプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０の各ユニットの近傍に設けられた冷媒循環容器１３２とプローブコネクタ部１５に設けられた冷媒冷却部１５１を冷却パイプ１３３及び１３４で接続し、冷媒冷却部１５１にて冷却された冷媒１３１を前記冷却パイプ１３３及び１３４を介して前記熱発生源の周囲で循環させる。この場合、冷媒循環方向設定部１５３は、プローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０にて計測された実測温度とこれらのユニットに対し予め設定された許容温度との差異に基づいて前記ユニットに対する冷却優先度を設定し、この冷却優先度に基づいて冷媒１３１の循環方向を設定することにより冷却優先度の高い熱発生源を優先的に冷却する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置及び超音波プローブに係り、特に、超音波プローブに設けられた振動素子や電子回路における温度上昇を抑制することにより高感度な画像データを安定して収集することが可能な超音波診断装置及び超音波プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、複数の振動素子が配列された超音波プローブを用いて患者体内の複数方向に対し超音波送受信を行ない、このとき得られた反射波に基づいて生成した画像データ等をモニタ上に表示するものであり、超音波プローブの被検体接触面を当該被検体の体表面に接触させるだけの簡単な操作で体内の２次元画像データや３次元画像データ、更には、各種の計測データをリアルタイムで観測することができるため各種臓器の形態診断や機能診断に広く用いられている。
【０００３】
上記超音波プローブの先端部（以下では、プローブヘッドと呼ぶ。）には、通常、送受信部から供給される駆動信号によって被検体内に超音波を放射する振動素子と、この振動素子を保持すると共に前記被検体に対して反対の方向に放射された不要な超音波を吸収するバッキング材と、振動素子と被検体との音響インピーダンス整合を行なう整合層と、超音波を被検体内の所定の距離に収束するための音響レンズが設けられている。そして、振動素子から放射された超音波のエネルギーはこれらの各部で吸収されることによりプローブヘッドの温度は上昇し、更に、振動素子に対する送受信効率の向上を目的として超音波プローブに電子回路を内蔵させた場合には、その発熱により電子回路の温度が上昇するのみならず前記プローブヘッドの温度上昇にも影響を与える。
【０００４】
近年、被検体の３次元画像データをリアルタイムで収集することが可能な超音波診断装置が開発されつつある。この超音波診断装置では、任意の方向に対して電子的な方法で超音波の送受信を可能とする２次元アレイ超音波プローブが使用され、その先端部（プローブヘッド）には微細な振動素子が２次元配列されている。
【０００５】
そして、従来の超音波プローブと同様にして前記振動素子の各々と診断装置本体に設けられた送受信部とをケーブルを介して接続した場合、極めて多くのチャンネル数を有したケーブルを用いる必要があるため２次元アレイ超音波プローブの操作性は著しく低下し、更に、振動素子に比してケーブルの電気的負荷が増大するため送受信効率が低下する。このため、送受信部の２次元アレイ超音波プローブへの内蔵は必須となり、この内蔵に伴って２次元アレイ超音波プローブにおける発熱は更に大きな問題となる。
【０００６】
ところで、超音波診断装置を用いた診断法では、被検体に対する安全性を確保するために種々の規制が設けられており、その代表的なものとして、超音波プローブから放射される音響パワーに関する規制（パワー規制）と超音波プローブの被検体接触面温度に関する規制（温度規制）がある。そして、微細な振動素子が２次元配列され更に送受信部の電子回路が内蔵された上述の２次元アレイ超音波プローブ等では、駆動信号振幅の増大に伴ってプローブヘッドや送受信部の発熱が増大し、更には、超音波プローブの被検体接触面における温度が上昇する。
【０００７】
即ち、プローブヘッドや送受信部の温度に基づいて駆動信号の振幅が制約され、これらの温度上昇に伴う駆動信号振幅の低減により高感度の画像データを得ることが困難となる。又、送受信部の発熱は、その回路動作を不安定にし超音波プローブの性能を著しく劣化させる要因ともなる。
【０００８】
一方、プローブヘッドや送受信部において発生した熱を排除することにより超音波プローブの温度を上昇させることなく高感度の画像データを得る方法が提案されている。即ち、送受信部の電子回路が内蔵された超音波プローブにおいて、プローブヘッド及び送受信部と信号ケーブルとを金属等の熱伝導体によって接続し、プローブヘッドや送受信部から発生した熱を、前記熱伝導体を介して超音波プローブ外に排出する方法（例えば、特許文献１参照。）や、超音波プローブ内で冷却液を循環させることによりプローブヘッドや送受信部における温度上昇を抑える方法（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−９４５４０号公報
【特許文献２】特開２００３−３８４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の特許文献２の方法によれば、超音波プローブ内のプローブヘッド近傍において冷却液を循環させることによりプローブヘッドの発熱を抑えることが可能となる。又、送受信部が内蔵された超音波プローブに対しても同様の循環を行なうことにより送受信部から発生する熱を抑えることができる。このため、駆動信号の振幅を増大させることができ、画像データの感度を向上させることが可能となる。
【００１０】
ところで、上述のプローブヘッドと送受信部のように超音波プローブ内に異なる複数の熱発生源が存在する場合、これらの熱発生源において計測された実測温度と前記熱発生源に対して予め設定された許容温度との差異が小さい熱発生源（第１の熱発生源）を優先的に冷却することが望ましい。即ち、熱発生源の冷却を冷却液の循環によって行なう場合、例えば診断装置本体が備えた冷却部にて冷却された冷却液を用いて、先ず、冷却優先度の高い第１の熱発生源を冷却し、次いで、前記第１の熱発生源において加温された冷却液を用いて冷却優先度の低い（即ち、予め設定された許容温度と実測温度との差が比較的大きい）第２の熱発生源を冷却することにより、複数の熱発生源に対する冷却を効果的に行なうことが可能となる。何故ならば、優先度の高い第１の熱発生源をより低温度の冷却液を用いて冷却することができるためである。
【００１１】
しかしながら、上述の特許文献に記載されたような従来の冷却法では、超音波プローブが有する熱発生源の冷却優先度に基づいて冷却液の循環方向を制御することは不可能なため、各々の熱発生源に対し効果的な冷却を行なうことができないという問題点を有していた。
【００１２】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、超音波プローブが有する複数の熱発生源に対し冷却液を循環させて前記熱発生源の温度上昇を抑制する際、熱発生源の各々に対して設定された冷却優先度に基づいて冷却液の循環方向を制御することにより前記熱発生源における温度上昇を効率よく抑えることが可能な超音波診断装置及び超音波プローブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の超音波プローブは、被検体に対して超音波の送受信を行なうプローブ本体における複数の熱発生源に対し冷媒を循環させて前記熱発生源を冷却するプローブ冷却手段と、前記熱発生源によって加温された前記冷媒を冷却する冷媒冷却手段と、前記プローブ冷却手段と前記冷媒冷却手段との間で前記冷媒を循環させる冷媒循環手段と、前記熱発生源に対して冷却優先度を設定する冷却優先度設定手段と、前記冷却優先度に基づいて前記プローブ冷却手段における前記冷媒の循環方向を設定する冷媒循環方向設定手段とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
又、請求項１３に係る本発明の超音波診断装置は、被検体に対して超音波の送受信を行なう振動素子を含むプローブヘッドと、前記振動素子に対して送受信を行なうプローブ内送受信部と、前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部の近傍で冷媒を循環させて前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部における発熱を冷却するプローブ冷却手段を有するプローブ本体と、前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部における発熱によって加温された前記冷媒を冷却する冷媒冷却手段と、前記プローブ冷却手段と前記冷媒冷却手段との間で前記冷媒を循環させる冷媒循環手段と、前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部に対して冷却優先度を設定する冷却優先度設定手段と、前記冷却優先度に基づいて前記プローブ冷却手段における前記冷媒の循環方向を設定する冷媒循環方向設定手段と、前記被検体に対する超音波の送受信方向を制御する送受信方向制御手段と、前記プローブ内送受信部から得られた受信信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、超音波プローブが有する複数の熱発生源に対し冷却液を循環させて前記熱発生源の温度上昇を抑制する際、熱発生源の各々に対して設定された冷却優先度に基づいて冷却液の循環方向を制御することにより前記熱発生源における温度上昇を効率よく抑えることが可能となる。従って、振動素子に対し更なる駆動エネルギーの投入が可能となり高感度な画像データを収集することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１７】
以下に述べる本発明の第１の実施例に係る超音波プローブは、熱発生源であるプローブヘッド及びプローブ内送受信部の近傍に設けられた冷媒循環容器と診断装置本体側のプローブコネクタ部に設けられた冷媒冷却部を２本の冷却パイプで接続し、冷媒冷却部において冷却された冷却液（以下では、冷媒と呼ぶ。）を、前記冷却パイプを介してプローブヘッド及びプローブ内送受信部の周囲で循環させる。
【００１８】
このとき、プローブヘッドとプローブ内送受信部にて計測された実測温度とこれらの各ユニットに対し予め設定された許容温度との差異に基づいてプローブヘッド及びプローブ内送受信部の各々に対する冷却優先度を設定し、この冷却優先度に基づいて冷媒の循環方向を設定することにより冷却優先度の高い熱発生源に対してより効果的な冷却を行なう。
【００１９】
尚、以下に述べる本発明の実施例では、２次元配列された複数の振動素子を有する所謂２次元アレイ超音波プローブを備えた超音波診断装置について述べるが、これに限定されるものではなく、例えば、複数の振動素子が１次元配列された超音波プローブを有する超音波診断装置であってもよい。又、Ｂモード画像データ及びカラードプラ画像データの収集を可能とするセクタ走査方式の超音波診断装置について述べるが、他の走査方式の超音波診断装置であってもよく、他の画像データや計測データの収集を可能とする超音波診断装置であっても構わない。
【００２０】
（装置の構成）
以下では、本発明の第１の実施例における超音波診断装置の構成と各ユニットの動作につき図１乃至図８を用いて説明する。尚、図１は、本実施例における超音波診断装置の概略構成を示すブロック図であり、図２は、この超音波診断装置が備える超音波プローブの構成図である。
【００２１】
図１に示す超音波診断装置１００は、プローブ本体１１、ケーブル部１４及びプローブコネクタ部１５を有した超音波プローブ１と、受信部３、受信信号処理部４、画像データ生成部５、表示部６、入力部７及びシステム制御部８を有した診断装置本体２を備えている。
【００２２】
図２は、超音波プローブ１の構成を示した図であり、この超音波プローブ１のプローブ本体１１には、振動素子１１３を有し被検体の体表面に接触させて超音波の送受信を行なうプローブヘッド１１０と、このプローブヘッド１１０の振動素子１１３に対して駆動信号を供給し、更に、振動素子１１３によって得られた受信信号に対し第１の整相加算を行なうプローブ内送受信部１２０と、プローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０の周囲で冷媒１３１を循環させることによりプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０が発生する熱を冷却するプローブ冷却部１３０と、プローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０の温度を計測する温度センサ１３７及び温度センサ１３８を備えている。
【００２３】
次に、図３を用いて上述のプローブヘッド１１０の構成について説明する。このプローブヘッド１１０は、バッキング材１１１と、振動素子１１３と、整合層１１５を有している。
【００２４】
バッキング材１１１は、振動素子１１３を固定する支持体の機能と振動素子１１３の裏面から放射される不要な超音波を吸収する吸収体の機能を有しフェライトゴム等の材料が使用される。
【００２５】
一方、プローブヘッド１１０の被検体接触面に沿って所定間隔で２次元配列された複数個（Ｎ１個）の振動素子１１３は、バッキング材１１１の表面に固定され、その後面（バッキング材側の表面）には信号電極１１２が、又、前面（超音波送受信側の表面）にはアース電極１１４が夫々形成されている。この振動素子１１３は電気音響変換素子であり、送信時には電気パルス（駆動信号）を超音波パルス（送信超音波）に変換し、又、受信時には超音波反射波（受信超音波）を電気的な受信信号に変換する機能を有している。
【００２６】
一方、信号電極１１２に接続されたフレキシブルプリント基板上のＮ１チャンネルのリード線１１８は、図２のプローブ内送受信部１２０に接続され、アース電極１１４は、プローブ内送受信部１２０における接地端子と共に図示しない接地ラインを介して超音波診断装置１００の図示しない接地端子に接続されている。
【００２７】
又、整合層１１５は、振動素子１１３と生体組織との音響インピーダンス整合を行なうためのものであり、音響特性の異なる薄膜が１層乃至３層に積層されて振動素子１１３の前面に装着され、保護膜１１６によって覆われている。
【００２８】
図２に戻って、プローブ本体１１のプローブ冷却部１３０は、プローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０で発生した熱を冷却するために、冷媒１３１を前記プローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０の周囲で循環させる冷媒循環容器１３２を備えている。そして、プローブヘッド１１０に近接した冷媒循環容器１３２の壁面端部には冷却パイプ１３３（第１の冷却パイプ）の端部が、又、ケーブル部側における冷媒循環容器１３２の壁面端部には冷却パイプ１３４（第２の冷却パイプ）の端部が夫々開口し、冷却パイプ１３３及び冷却パイプ１３４の各々は、ケーブル部１４を介しプローブコネクタ部１５における後述の冷媒循環方向設定部１５３を介して冷媒冷却部１５１に配管されている。
【００２９】
一方、プローブヘッド１１０あるいはその近傍に配置された温度センサ１３７は、プローブヘッド１１０における温度を計測し、プローブ内送受信部１２０あるいはその近傍に配置された温度センサ１３８は、プローブ内送受信部１２０における温度を計測する。そして、温度センサ１３７及び温度センサ１３８による温度計測結果は、ケーブル部１４を介しプローブコネクタ部１５における後述の冷却制御部１５５に供給される。
【００３０】
次に、超音波プローブ１のケーブル部１４は、プローブ本体１１のプローブ内送受信部１２０から出力されるＮ２（Ｎ２＜Ｎ１）チャンネルの受信信号を、プローブコネクタ部１５を介して診断装置本体２の受信部３に供給するＮ２チャンネルの信号ラインと、プローブヘッド１１０のアース電極１１４及びプローブ内送受信部１２０の接地端子を診断装置本体２の接地端子に接続する接地ラインを備え、更に、プローブコネクタ部１５における後述の冷媒冷却部１５１からプローブ本体１１のプローブ冷却部１３０における冷媒循環容器１３２に対し冷媒１３１を供給する上述の冷却パイプ１３３及び冷却パイプ１３４と、温度センサ１３７及び温度センサ１３８による温度計測結果をプローブコネクタ部１５の冷却制御部１５５に供給する計測ラインと、プローブ内送受信部１２０に対し遅延時間等を設定するための制御信号を供給する制御ライン等を有している。
【００３１】
図４は、ケーブル部１４の具体例を示したものであり、図４（ａ）は、ケーブル部１４の縦断面を、又、図４（ｂ）は、ケーブル部１４の横断面を示している。この図に示すように、ケーブル部１４はその中心部に、例えば、冷却パイプ１３３が配管され、その周囲には断熱材１４３を介して冷却パイプ１３４がスパイラル状に配管されている。更に、断熱材１４３によって覆われた冷却パイプ１３４の周囲には複数チャンの信号ライン１４１が図示しない接地ライン、計測ライン及び制御ラインと共に配設され、これらの表面は被覆膜１４４によって覆われている。
【００３２】
上述のように、冷却パイプ１３４を冷却パイプ１３３の周囲でスパイラル状に配管することにより、ケーブル部１４を如何なる方向に対しても均等かつ容易に曲げることが可能となる。従って、ケーブル部１４において冷却パイプ１３３及び冷却パイプ１３４が新たに追加されても超音波プローブ１における操作性の劣化は少ない。尚、図４における冷却パイプ１３３及び冷却パイプ１３４はその位置を入れ替えて配管しても構わない。
【００３３】
再び図２に戻って、プローブコネクタ部１５は、プローブ本体１１において加温された冷媒１３１を冷却する冷媒冷却部１５１と、この冷媒冷却部１５１において冷却された冷媒１３１を再びプローブ本体１１のプローブ冷却部１３０に供給するポンプ１５２と、冷却された冷媒１３１の冷媒循環容器１３２における循環方向を設定する冷媒循環方向設定部１５３と、上述の冷媒冷却部１５１、ポンプ１５２及び冷媒循環方向設定部１５３を制御する冷却制御部１５５を備え、更に、冷媒冷却部１５１における温度を計測する温度センサ１６４と、ケーブル部１４の信号ライン１４１を介しプローブ本体１１のプローブ内送受信部１２０から出力されたＮ２チャンネルの受信信号を診断装置本体２の受信部３に供給し、更に、診断装置本体２のシステム制御部８から出力された各種制御信号をプローブコネクタ部１５の冷却制御部１５５あるいはケーブル部１４を介して前記プローブ内送受信部１２０に供給するコネクタ１５６を備えている。
【００３４】
冷媒冷却部１５１は、プローブ本体１１のプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０における発熱によって加温された冷媒１３１を冷却する熱交換部１６１と、この熱交換部１６１における高温接合部を冷却するファン１６３を有している。そして、上述の熱交換部１６１及びファン１６３は図示しない容器内に収納され、その壁には空冷のための吸気口１６５と排気口１６６が設けられている。
【００３５】
熱交換部１６１は、例えば、ペルチェ素子を備え、このペルチェ素子における高温接合部及び低温接合部の温度は冷却制御部１５５から供給される冷却温度制御信号に基づいて設定される。そして、プローブ本体１１のプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０の発熱によって加温された冷媒循環容器１３２の冷媒１３１は、ポンプ１５２の送出圧により冷却パイプ１３３あるいは冷却パイプ１３４を介して上述の熱交換部１６１における低温接合部に供給されて所定温度に冷却される。
【００３６】
一方、ペルチェ素子の高温接合部は、吸気口１６５から排気口１６６に向って流れる空気によって冷却される。即ち、ファン１６３の回転によって吸気口１６５から前記容器内に流入された空気は、熱交換部１６１の高温接合部を通過した後排気口１６６から外部に排出され、このとき通過した空気により熱交換部１６１の高温接合部は冷却される。
【００３７】
尚、熱交換部１６１の高温接合部に対する冷却能を決定する単位時間当たりの吸排気量はファン１６３の回転速度に依存し、この回転速度は、冷却制御部１５５から供給される回転速度制御信号に基づいて制御される。
【００３８】
又、温度センサ１６４は、ファン１６３によって吸気口１６５より流入し熱交換部１６１の高温接合部において加温された空気の温度を計測し、その温度計測結果を冷却制御部１５５へ供給する。尚、熱交換部１６１における冷却温度はペルチェ素子に供給される電流によって決定され、この電流は冷却制御部１５５から供給される冷却温度制御信号によって制御される。
【００３９】
次に、冷媒循環方向設定部１５３の具体例につき図５を用いて説明する。冷媒循環方向設定部１５３は、４つの開閉バルブ１５４−１乃至１５４−４を備え、冷却制御部１５５から供給される循環方向制御信号と開口制御信号に基づいて開閉バルブ１５４の開閉を行ないプローブ本体１１の冷媒循環容器１３２を流れる冷媒１３１の循環方向及び単位時間当たりの冷媒循環量を設定する。
【００４０】
例えば、プローブヘッド１１０に対する冷却優先度がプローブ内送受信部１２０に対する冷却優先度より高い場合、冷却制御部１５５から供給される循環方向制御信号と開口制御信号に基づいて開閉バルブ１５４−２と開閉バルブ１５４−３が開かれる。そして、プローブ本体１１の冷媒循環容器１３２において加温された冷媒１３１は、冷却パイプ１３４及び開閉バルブ１５４−３を介して熱交換部１６１に戻り、熱交換部１６１において冷却された前記冷媒１３１はポンプ１５２、開閉バルブ１５４−２及び冷却パイプ１３３を介して冷媒循環容器１３２に供給される。このとき、冷媒循環容器１３２における冷媒１３１は、プローブヘッド１１０からプローブ内送受信部１２０に向って流れ、プローブヘッド１１０を優先的に冷却する。
【００４１】
一方、プローブ内送受信部１２０に対する冷却優先度がプローブヘッド１１０の冷却優先度より高い場合、冷却制御部１５５から供給される上述の制御信号に基づいて開閉バルブ１５４−１と開閉バルブ１５４−４が開かれる。そして、冷媒循環容器１３２において加温された冷媒１３１は、冷却パイプ１３３及び開閉バルブ１５４−１を介して熱交換部１６１に戻り、熱交換部１６１において冷却された前記冷媒１３１はポンプ１５２、開閉バルブ１５４−４及び冷却パイプ１３４を介して冷媒循環容器１３２に供給される。このとき、冷媒循環容器１３２における冷媒１３１は、プローブ内送受信部１２０からプローブヘッド１１０に向って流れ、プローブ内送受信部１２０を優先的に冷却する。
【００４２】
又、上述の冷媒循環方向設定部１５３は、冷却制御部１５５から供給される開口制御信号に基づいて開口している開閉バルブ１５４の開口度を制御し、プローブ本体１１のプローブ冷却部１３０に供給される単位時間当たりの冷媒循環量を設定する。
【００４３】
次に、図２に示したプローブコネクタ部１５の冷却制御部１５５は、プローブ本体１１におけるプローブヘッド１１０に配置された温度センサ１３７やプローブ内送受信部１２０に配置された温度センサ１３８の温度計測結果に基づき、プローブコネクタ部１５の冷媒循環方向設定部１５３における開閉バルブ１５４−１乃至１５４−４に対して循環方向制御信号を供給する。
【００４４】
例えば、温度センサ１３７及び温度センサ１３８が計測したプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０の温度（実測温度）とプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０の各々に対して予め設定された許容温度との差異の比較に基づいて冷却優先度を設定する。そして、プローブヘッド１１０に対する冷却優先度がプローブ内送受信部１２０に対する冷却優先度より高い場合には、開閉バルブ１５４−２と開閉バルブ１５４−３を開くための循環方向制御信号を冷媒循環方向設定部１５３に供給する。同様にして、プローブ内送受信部１２０に対する冷却優先度がプローブヘッド１１０に対する冷却優先度より高い場合には、開閉バルブ１５４−１と開閉バルブ１５４−４を開くための循環方向制御信号を冷媒循環方向設定部１５３に供給する。
【００４５】
又、冷却制御部１５５は、プローブコネクタ部１５の冷媒冷却部１５１に設けられた温度センサ１６４による温度計測結果あるいは上述の温度センサ１３７及び１３８による温度計測結果に基づき、冷媒循環方向設定部１５３、ポンプ１５２、熱交換器１６１及びファン１６３に対して開口制御信号、送出量制御信号、冷却温度制御信号及び回転速度制御信号を夫々供給する。
【００４６】
例えば、上述の温度センサ１３７、１３８及び１６４による実測温度が予め設定された基準温度（基準温度≦許容温度）を超えている場合、冷却制御部１５５は、冷媒循環方向設定部１５３に対し開閉バルブ１５４の開口度を増大させるための開口制御信号を供給し、ポンプ１５２に対し冷媒送出量を増加させるための送出量制御信号を供給する。更に、冷却制御部１５５は、熱交換部１６１に対し冷却温度を下げるための冷却温度制御信号を供給し、ファン１６３に対しその回転数を増加させ空冷効率を上げるための回転速度制御信号を供給する。但し、上述の各制御信号の供給は必ずしも同時に行なう必要はなく、選択して行なってもよい。
【００４７】
次に、本実施例の画像データ生成に関わるプローブ内送受信部１２０、受信部３及び受信信号処理部４の各ユニットにつき図６乃至図８を用いて説明する。
【００４８】
図６は、超音波プローブ１のプローブ本体１１に内蔵されたプローブ内送受信部１２０と診断装置本体２の受信部３の構成を示したブロック図であり、プローブ内送受信部１２０は、レートパルス発生器１２１と送信遅延回路１２２と駆動信号生成部１２３と整相加算部（第１の整相加算部）１２４を備え、受信部３は整相加算部（第２の整相加算部）３１を備えている。
【００４９】
プローブ内送受信部１２０のレートパルス発生器１２１は、送信超音波の繰り返し周期を決定するレートパルスを、システム制御部８から供給される連続波あるいは矩形波を分周することによって生成し、このレートパルスを送信遅延回路１２２に供給する。
【００５０】
送信遅延回路１２２は、被検体に対する超音波の送信に使用される振動素子１１３と同数（Ｎ１チャンネル）の独立な遅延回路から構成され、送信において細いビーム幅を得るために所定の深さに送信超音波を集束するための遅延時間と所定の方向に送信超音波を放射するための遅延時間を上述のレートパルスに与え、このレートパルスを駆動信号生成部１２３に供給する。そして、Ｎ１チャンネルの駆動信号生成部１２３は、前記レートパルスに基づいて駆動信号を生成し、プローブヘッド１１０において２次元配列されたＮ１個の振動素子１１３を駆動する。
【００５１】
一方、整相加算部１２４は、図示しないチャンネル選択回路と受信遅延回路と加算器を備え、所定深さからの受信超音波を集束す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をプローブヘッド１１０の振動素子１１３から供給されるＮ１チャンネルの受信信号に与える。
【００５２】
この場合、前記チャンネル選択回路は、例えば、振動素子１１３−１乃至１１３−Ｎ１に対してシステム制御部８が予め設定した各チャンネルの受信遅延時間τｒ（１）乃至τｒ（Ｎ１）の各々とΔτｒ間隔で設定された基準遅延時間τｒｎ（１）乃至τｒｎ（Ｎ２）との差を算出し、τｒｎ（１）＜τｒ≦τｒｎ（２）、τｒｎ（２）＜τｒ≦τｒｎ（３）、・・・τｒｎ（Ｎ２−１）＜τｒ≦τｒｎ（Ｎ２）、τｒｎ（Ｎ２）＜τｒに該当するチャンネルを選択する。次いで前記遅延回路は、選択されたチャンネルの受信信号に対し受信遅延時間τｒと基準遅延時間τｒｎの時間差に基づいた遅延時間を与え、前記加算器は、前記遅延時間が与えられた受信信号を加算合成してＮ２チャンネルの受信信号を出力する。
【００５３】
一方、診断装置本体２の受信部３における整相加算部３１は、Ｎ２チャンネルから構成される図示しないＡ／Ｄ変換器及び受信遅延回路と、加算器を備え、上述のプローブ内送受信部１２０における整相加算部１２４と同様にして所定の深さからの超音波反射波を集束す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をプローブ内送受信部１２０から供給されるＮ２チャンネルの受信信号に与える。
【００５４】
即ち、プローブ内送受信部１２０の整相加算部１２４から出力されるＮ２チャンネルの受信信号は、Ａ／Ｄ変換器にてデジタル信号に変換された後受信遅延回路及び加算器によって整相加算され、１チャンネルの受信信号が生成される。
【００５５】
次に、プローブ内送受信部１２０における整相加算部１２４と受信部３における整相加算部３１によって与えられる受信遅延時間につき図７を用いて説明する。但し、この図７では、説明を簡単にするために振動素子１１３−１乃至１１３−９から得られた受信信号に対して設定される受信遅延時間τｒ（１）乃至τｒ（９）について述べる。
【００５６】
振動素子１１３−１乃至１１３−９から得られた受信信号に対して設定される受信遅延時間τｒ（１）乃至τｒ（９）は、基準遅延時間τｒｎ（１）乃至τｒｎ（３）と遅延時間差（受信遅延時間τｒと基準遅延時間τｒｎの差）Δτｒ（１）乃至Δτｒ（９）に分離される。そして、遅延時間差Δτｒ（１）乃至Δτｒ（９）はプローブ内送受信部１２０の整相加算部１２４によって与えられ、基準遅延時間τｒｎ（１）乃至τｒｎ（３）は診断装置本体２の受信部３における整相加算部３１によって与えられる。
【００５７】
例えば、振動素子１１３−４乃至１１３−６によって得られた受信信号の各々には整相加算部１２４において遅延時間差Δτｒ（４）、Δτｒ（５）及びΔτｒ（６）が与えられて加算合成され、更に、整相加算部３１において基準遅延時間τｒｎ（３）が与えられる。
【００５８】
次に、図８に示した受信信号処理部４は、上述の受信部３の整相加算部３１から出力された受信信号を信号処理してＢモードデータを生成するＢモードデータ生成部４１と、前記受信信号を信号処理してカラードプラデータを生成するカラードプラデータ生成部４２を備え、Ｂモードデータ生成部４１は、前記受信信号に対して包絡線検波を行なう包絡線検波器４１１と、包絡線検波後の受信信号を対数変換処理して小さな信号振幅を相対的に強調する対数変換器４１２を備えている。
【００５９】
一方、カラードプラデータ生成部４２は、π／２移相器４２１、ミキサ４２２−１及び４２２−２、ＬＰＦ（低域通過フィルタ）４２３−１及び４２３−２を備え、受信部３の整相加算部３１から供給された受信信号に対して直交位相検波を行ない複素信号（Ｉ信号とＱ信号）を生成する。
【００６０】
更に、カラードプラデータ生成部４２は、ドプラ信号記憶回路４２４、ＭＴＩフィルタ４２５及び自己相関演算器４２６を備えている。そして、直交位相検波によって得られた複素信号は、ドプラ信号記憶回路４２４に一旦保存され、次いで、高域通過用のデジタルフィルタであるＭＴＩフィルタ４２５は、ドプラ信号記憶回路４２４に保存された前記複素信号を読み出し、この複素信号に対し臓器等の固定反射体あるいは臓器の呼吸性移動や拍動性移動などに起因するドプラ成分（クラッタ成分）の除去を行なう。
【００６１】
又、自己相関演算器４２６は、ＭＴＩフィルタ４２５によって抽出された血流情報のドプラ信号に対して自己相関値を算出し、更に、この自己相関値に基づいて血流の平均流速値、分散値、更にはパワー値等を算出してカラードプラデータを生成する。
【００６２】
次に、図１に戻って、画像データ生成部５は、図示しない画像データ記憶部と画像データ処理部を備え、画像データ記憶部は、データ生成部４において送受信方向単位で生成されたＢモードデータ及びカラードプラデータを順次保存して、３次元あるいは２次元のＢモード画像データ及びカラードプラ画像データを生成する。
【００６３】
一方、画像データ処理部は、画像データ生成部５において生成された３次元のＢモード画像データやカラードプラ画像データに対し、ボリュームレンダリング画像データ、サーフェイスレンダリング画像データ、ＭＩＰ（Maximum Intensity Projection:最大値投影）画像データ、更には、ＭＰＲ（Multi-Planar Reconstruction:断面変換）画像データ等を生成するための画像処理を行なう。
【００６４】
次に、表示部６は、図示しない表示用データ生成回路と変換回路とモニタを備え、前記表示用データ生成回路は、画像データ生成部５において生成されたＢモード画像データやカラードプラ画像データに対し所定の表示形態に対応した走査変換等の処理を行なって表示用データを生成する。そして、前記変換回路は、この表示用データに対してＤ／Ａ変換とテレビフォーマット変換を行なって前記モニタに表示する。
【００６５】
入力部７は、操作パネル上に表示パネルやキーボード、トラックボール、マウス、選択ボタン、入力ボタン等の入力デバイスを備え、被検体情報の入力、データ収集条件及び表示条件の設定、基準遅延時間間隔Δτｒｎの設定、プローブヘッド１１０に対する許容温度及び基準温度の設定、プローブ内送受信部１２０に対する許容温度及び基準温度の設定、更には、各種コマンド信号の入力等を行なう。
【００６６】
システム制御部８は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、操作者によって入力部７から入力あるいは設定された上述の各種情報は前記記憶回路に保存される。そして、前記ＣＰＵは、これらの情報に基づいて、プローブ内送受信部１２０、受信部３、受信信号処理部４、画像データ生成部５及び表示部６の各ユニットの制御やシステム全体の制御を統括して行なう。
【００６７】
特に、プローブ本体１１のプローブ内送受信部１２０における送信遅延回路１２２及び整相加算部１２４や診断装置本体２の受信部３における整相加算部３１に対して遅延時間制御信号を供給し、当該被検体に対する２次元超音波走査あるいは３次元超音波走査の制御を行なう。
【００６８】
（超音波プローブの冷却方法）
次に、超音波プローブ１の冷却方法につき図９のフローチャートを用いて説明する。当該被検体に対する画像データの収集に先立って超音波診断装置１００の操作者は、診断装置本体２の入力部７においてプローブ本体１１のプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０に対する許容温度と基準温度を設定する（図９のステップＳ１）。そして、設定された許容温度と基準温度の情報は、システム制御部８を介して超音波プローブ１のプローブコネクタ部１５における冷却制御部１５５に送られる。但し、上述の許容温度及び基準温度の情報は、システム制御部８あるいは冷却制御部１５５が備える図示しない記憶回路において予め保管されていてもよい。
【００６９】
許容温度及び基準温度の設定が終了したならば、診断装置本体２のシステム制御部８は、受信部３とプローブ本体１１のプローブ内送受信部１２０を制御し被検体に対して３次元的な超音波送受信を行なう。次いで、受信信号処理部４は、受信部３から得られた受信信号を信号処理してＢモードデータ及びカラードプラデータを生成し、画像データ生成部５は、上述のＢモードデータ及びカラードプラデータを走査方向単位で順次保存して画像データを生成し表示部６のモニタに表示する（図９のステップＳ２）。
【００７０】
一方、超音波プローブ１では、上述の画像データの生成及び表示と並行してプローブコネクタ部１５の冷却制御部１５５から供給される各種制御信号に基づいてプローブ本体１１のプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０に対する冷却が開始される。
【００７１】
即ち、プローブ本体１１の温度センサ１３７は、プローブヘッド１１０の温度を計測し、温度センサ１３８は、プローブ内送受信部１２０の温度を計測する。そして、これらの温度計測結果は、ケーブル部１４を介してプローブコネクタ部１５の冷却制御部１５５に送られる（図９のステップＳ３）。
【００７２】
冷却制御部１５５は、温度センサ１３７から供給されたプローブヘッド１１０の実測温度と上述のステップＳ１において設定されたプローブヘッド１１０に対する許容温度との差異を算出し、同様にして、温度センサ１３８から供給されたプローブ内送受信部１２０の実測温度とプローブ内送受信部１２０に対する許容温度との差異を算出する。そして、これら２つの差異を比較することによりプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０に対する冷却優先度を設定する（図９のステップＳ４）。
【００７３】
次いで、冷却制御部１５５は、この冷却優先度に基づいてプローブコネクタ部１５の冷媒循環方向設定部１５３に対し開閉バルブ１５４−１乃至１５４−４を開くための循環方向制御信号を供給する（図９のステップＳ５）。
【００７４】
更に、冷却制御部１５５は、プローブ本体１１の温度センサ１３７及び温度センサ１３８から供給された実測温度やプローブコネクタ部１５の冷媒冷却部１５１に設けられた温度センサ１６４から供給された実測温度とステップＳ１において設定された基準温度とを比較する。そして、プローブ本体１１や冷媒冷却部１５１における実測温度がこれらの各ユニットに対して初期設定された基準温度より高い場合には、冷媒循環方向設定部１５３、ポンプ１５２、熱交換器１６１及びファン１６３に対し開口制御信号、送出量制御信号、冷却温度制御信号及び回転速度制御信号を供給する。
【００７５】
即ち、冷却制御部１５５は、冷媒循環方向設定部１５３に対し開閉バルブ１５４の開口度を増大させるための開口制御信号を供給し、ポンプ１５２に対し冷媒送出量を増加させるための送出量制御信号を供給する。更に、冷却制御部１５５は、熱交換部１６１に対し冷却温度を下げるための冷却温度制御信号を供給し、ファン１６３に対しその回転数を増加させ空冷効率を高めるための回転速度制御信号を供給する。そして、これらの制御信号に基づいて開閉バルブ１５４の開口度、ポンプ１５２の冷媒送出量、熱交換部１６１の冷却温度、ファン１６３の回転速度等の設定が行なわれる（図９のステップＳ６）。
【００７６】
上述の設定が終了したならば、その設定条件に基づいて冷媒１３１によるプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０の冷却が行なわれる。例えば、プローブヘッド１１０に対する冷却優先度がプローブ内送受信部１２０に対する冷却優先度より高い場合、冷却制御部１５５から供給された循環方向制御信号に基づいて開閉バルブ１５４−２と開閉バルブ１５４−３が開かれ、熱交換部１６１において冷却された冷媒１３１は、ポンプ１５２及び開閉バルブ１５４−２を介して冷却パイプ１３３に供給される。
【００７７】
そして、冷却パイプ１３３の内部を流れた冷媒１３１は、プローブヘッド１１０の近傍より冷媒循環容器１３２の内部に流入し、この冷媒循環容器１３２に隣接して配置されたプローブ内送受信部１２０の近傍を通過した後冷却パイプ１３４へ流出する。このとき、超音波プローブ１のプローブヘッド１１０が最も温度の低い冷媒１３１によって優先的に冷却され、次いで、このプローブヘッド１１０によって加温された冷媒１３１によりプローブ内送受信部１２０が冷却される。そして、冷却パイプ１３４に流出した冷媒１３１は、プローブコネクタ部１５の冷媒循環方向設定部１５３における開閉バルブ１５４−３を介し熱交換部１６１に供給されて再度冷却される。
【００７８】
一方、プローブ内送受信部１２０の冷却優先度がプローブヘッド１１０の冷却優先度より高い場合、冷却制御部１５５から供給された循環方向制御信号に基づいて開閉バルブ１５４−１と開閉バルブ１５４−４が開かれ、熱交換部１６１において冷却された冷媒１３１は、ポンプ１５２及び開閉バルブ１５４−４を介して冷却パイプ１３４に供給される。そして、冷却パイプ１３４の内部を流れた冷媒１３１は、冷媒循環容器１３２の内部をプローブ内送受信部１２０の端部よりプローブヘッド１１０の方向に流れて冷却パイプ１３３へ流出する。このとき、プローブ内送受信部１２０が優先的に冷却される。次いで、冷却パイプ１３３に流出した冷媒１３１は、冷媒循環方向設定部１５３の開閉バルブ１５４−１を介し熱交換部１６１に供給されて再度冷却される（図９のステップＳ７）。
【００７９】
以上述べた本発明の第１の実施例によれば、プローブ本体の熱発生源であるプローブヘッド及びプローブ内送受信部に対し冷媒を循環させてこれら熱発生源の温度上昇を抑制する際、熱発生源の各々に対して設定した冷却優先度に基づいて冷媒循環方向を制御することによりその温度上昇を効率よく抑制することが可能となる。
【００８０】
又、前記冷却優先度は、プローブヘッド及びプローブ内送受信部における実測温度と前記プローブヘッド及びプローブ内送受信部の各々に対して予め設定された許容温度との差異に基づいて短時間かつ正確に設定することができる。
【００８１】
更に、前記プローブ内送受信部は、その周囲が冷媒循環容器の壁面に近接して配置されているため効果的な冷却が行なわれ、前記冷媒を冷却する冷媒冷却部の熱交換部は、ペルチェ素子を用いているため効率のよい冷却を行なうことができる。
【００８２】
以上の理由により、プローブヘッド及びプローブ内送受信部の発熱による温度上昇を確実に抑えることができるため、振動素子に対し更なる駆動エネルギーの投入が可能となり高感度な画像データを収集することができる。
【００８３】
一方、上述の冷媒の循環方向を設定する冷媒循環方向設定部や冷媒を送出するポンプ、更には、冷媒を冷却する冷媒冷却部等は、超音波プローブのプローブコネクタ部に設けられているためプローブ本体の構成が簡単となり超音波検査における操作性が改善される。更に、上述の各ユニットは、診断装置本体に対して独立に構成されているため診断装置本体の構成に依存することなく取り付けて使用することが可能となる。
【００８４】
又、前記冷媒循環容器に対して冷媒を供給する２つの冷却パイプの一方は、ケーブル部において他の冷却パイプの周囲でスパイラル状に配管されているため、ケーブル部を如何なる方向に対しても均一かつ容易に曲げることができ、超音波プローブの操作性が改善される。
【実施例２】
【００８５】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。以下に述べる第２の実施例における超音波プローブのプローブ本体は、熱発生源であるプローブヘッドとプローブ内送受信部の冷却を行なう冷媒をプローブヘッドからプローブ内送受信部の方向に循環させる第１の冷却路と、前記冷媒をプローブ内送受信部からプローブヘッドの方向に循環させる第２の冷却路を備える。そして、第１の冷却路及び第２の冷却路の流入口と診断装置本体側のプローブコネクタ部に設けられた冷媒冷却部の冷媒流出口を第１の冷却パイプで接続し、前記第１の冷却路及び第２の冷却路の流出口と前記冷媒冷却部の冷媒流入口を第２の冷却パイプで接続する。
【００８６】
次いで、プローブヘッド及びプローブ内送受信部にて計測された実測温度とこれらのユニットに対し予め設定された許容温度との差異に基づいてプローブヘッド及びプローブ内送受信部に対する冷却優先度を設定する。そして、この冷却優先度に基づいて冷媒の循環方向を設定することにより冷却優先度の高い熱発生源に対しより効果的な冷却を行なう。
【００８７】
（プローブの構成）
以下では、本発明の実施例における超音波プローブの構成につき図１０を用いて説明する。但し、図２に示した第１の実施例における超音波プローブと同様な構成及び機能を有するユニットは同一の符号を付加し詳細な説明は省略する。
【００８８】
即ち、図１０に示した超音波プローブ１ｘのプローブ本体１１ｘは、振動素子１１３を有し被検体の体表面に接触させて超音波の送受信を行なうプローブヘッド１１０と、このプローブヘッド１１０の振動素子１１３に対して駆動信号を供給し、更に、振動素子１１３によって得られた受信信号に対し第１の整相加算を行なうプローブ内送受信部１２０と、プローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０の周囲で冷媒１３１を循環させることによりプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０が発生する熱を冷却するプローブ冷却部１３０ｘと、プローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０の温度を計測する温度センサ１３７及び温度センサ１３８を備えている。
【００８９】
プローブ本体１１ｘのプローブ冷却部１３０ｘは、プローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０において発生した熱を冷却する際に、プローブヘッド１１０を優先的に冷却するためにプローブヘッド１１０からプローブ内送受信部１２０の方向に冷媒１３１を循環させる冷却路１３６（第１の冷却路）と、プローブ内送受信部１２０を優先的に冷却するためにプローブ内送受信部１２０からプローブヘッド１１０の方向に冷媒１３１を循環させる冷却路１３９（第２の冷却路）を備え、上述の循環方向を設定するための冷媒循環方向設定部１５３ｘが冷却路１３６及び冷却路１３９における流入口の近傍に取り付けられている。
【００９０】
そして、冷却路１３６及び冷却路１３９の流入口には冷却パイプ１３３（第１の冷却パイプ）の端部が、又、冷却路１３６及び冷却路１３９の流出口には冷却パイプ１３４（第２の冷却パイプ）の端部が夫々接続され、冷却パイプ１３３は、ケーブル部１４を介しプローブコネクタ部１５ｘにおけるポンプ１５２の出力端に接続され、又、冷却パイプ１３４は、プローブコネクタ部１５ｘの冷媒冷却部１５１における熱交換部１６１の入力端に接続されている。
【００９１】
そして、上述の第１の実施例と同様にして、温度センサ１３７によって計測されたプローブヘッド１１０の実測温度及び温度センサ１３８によって計測されたプローブ内送受信部１２０の実測温度と予め設定された許容温度との差異に基づいてプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０に対する冷却優先度を設定する。
【００９２】
例えば、プローブヘッド１１０に対する冷却優先度がプローブ内送受信部１２０に対する冷却優先度より高い場合、冷媒循環方向設定部１５３ｘは、冷却制御部１５５から供給された循環方向制御信号に基づいて冷却路１３６の流入口に設けられた開閉バルブのみを開放する。このとき、プローブコネクタ部１５ｘの熱交換部１６１で冷却されポンプ１５２、冷却パイプ１３３及び冷媒循環方向設定部１５３ｘの前記開閉バルブを介して冷却路１３６に流入した冷媒１３１は、この冷却路１３６をプローブヘッド１１０からプローブ内送受信部１２０の方向に循環してプローブヘッド１１０を優先的に冷却する。そして、プローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０において加温され冷却路１３６の流出口から流出した冷媒１３１は、冷却パイプ１３４を介してプローブコネクタ部１５ｘの熱交換部１６１に戻され、この熱交換部１６１において再度冷却される。
【００９３】
一方、プローブ内送受信部１２０の冷却優先度がプローブヘッド１１０の冷却優先度より高い場合、冷媒循環方向設定部１５３ｘは、冷却制御部１５５から供給された循環方向制御信号に基づいて冷却路１３９の流入口近傍に設けられた開閉バルブのみを開放する。このとき、プローブコネクタ部１５ｘの熱交換部１６１で冷却された冷媒１３１は、ポンプ１５２、冷却パイプ１３３及び冷媒循環方向設定部１５３ｘの前記開閉バルブを介して冷却路１３９に流入し、この冷却路１３６の中をプローブ内送受信部１２０からプローブヘッド１１０の方向に循環してプローブ内送受信部１２０を優先的に冷却する。そして、プローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０において加温され冷却路１３９の流出口から流出した冷媒１３１は、冷却パイプ１３４を介してプローブコネクタ部１５ｘの熱交換部１６１に戻され、この熱交換部１６１において再度冷却される。
【００９４】
尚、上述の実施例では、冷媒循環方向設定部１５３ｘにおける２つの開閉バルブの一方を開くことによって冷媒１３１の循環方向を設定する場合について述べたが、２つの開閉バルブを開いた状態で各々の開口度を制御することによりプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０に対し好適な冷却を行なうことも可能である。
【００９５】
以上述べた本発明の第２の実施例によれば、プローブ本体の熱発生源であるプローブヘッド及びプローブ内送受信部に対し冷媒を循環させてこれら熱発生源の温度上昇を抑制する際、上述の第１の実施例と同様にして、熱発生源の各々に対して設定した冷却優先度に基づいて冷媒循環方向を制御することによりその温度上昇を効率よく抑制することが可能となる。このため、振動素子に対し更なる駆動エネルギーの投入が可能となり高感度な画像データを収集することができる。
【００９６】
一方、本実施例のケーブル部では、プローブコネクタ部の冷媒冷却部にて冷却された冷媒をプローブ本体の冷却部に供給する冷却パイプ（第１の冷却パイプ）の周囲でプローブ本体にて加温された冷媒を前記冷媒冷却部に戻す冷却パイプ（第２の冷却パイプ）をスパイラル状に配管することにより、ケーブル表面（被覆膜）近傍に対する冷温の伝搬を抑えることができ、このため、ケーブル表面における結露の発生を防止することができる。
【００９７】
又、本実施例における冷媒循環方向設定部は、４つの開閉バルブを使用した上述の第１の実施例に対し２つの開閉バルブで構成することができる。
【００９８】
以上、本発明の第１の実施例及び第２の実施例について述べてきたが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施例における冷媒冷却部１５１、ポンプ１５２、冷媒循環方向設定部１５３（１５３ｘ）及び冷却制御部１５５は超音波プローブ１（１ｘ）のプローブコネクタ部１５（１５ｘ）あるいはプローブ本体１１ｘに備えられている場合について述べたが、これらのユニットの全てあるいはその一部は診断装置本体２に備えられていてもよい。上述の各ユニットを診断装置本体２に収納することにより収納スペースの制約がなくなるため、高性能な熱交換部、ポンプ及び開閉バルブ等を用いることが可能となり冷媒冷却における精度や効率を向上させることができる。
【００９９】
又、超音波プローブ１（１ｘ）のプローブ本体１１（１１ｘ）に内蔵された電子回路は、プローブヘッド１１０の振動素子１１３に対して駆動信号を供給する送信回路とこの振動素子１１３から得られた受信信号に対して整相加算を行なう受信回路の両方を備えたプローブ内送受信部１２０について述べたが、何れか一方の回路が内蔵された場合であってもよい。又、送信回路や受信回路の機能は上述の実施例に限定されるものではなく、例えば、受信回路は増幅機能のみを有するものであっても構わない。
【０１００】
更に、プローブヘッド１１０の温度を計測するための温度センサ１３７やプローブ内送受信部１２０の温度を計測するための温度センサ１３８は、これらのユニットにおける発熱情報を直接的あるいは間接的に検出可能であればよく、従って、前記ユニットの近傍に配置されていてもよい。
【０１０１】
又、上述の実施例では、熱発生源が２つの場合について述べたが、３つ以上であってもよく、又、２種類の冷媒循環方向の設定が可能な冷却部１３０（１３０ｘ）及び冷媒循環方向設定部１５３（１５３ｘ）について述べたが、３種類以上の冷媒循環方向の設定が可能な冷却部及び冷媒循環方向設定部であっても構わない。
【０１０２】
又、熱発生源の各々に対して許容温度とこの許容温度に対し安全マージンを有した基準温度を初期設定する場合について述べたが基準温度の代わりに許容温度を用いて各種制御信号の生成を行なってもよい。
【０１０３】
更に、上述の冷却優先度は、熱発生源における実測温度とこの熱発生源に対して予め設定された許容温度との差異に基づいて設定する場合について述べたが、これに限定されるものではなく、例えば、熱発生源の各々に対する冷却優先度は、走査方式や画像／計測モード等に基づいて予め設定することも可能である。
【０１０４】
一方、上述の第２の実施例におけるケーブル部１４では、冷却パイプ１３３の周囲を冷却パイプ１３４がスパイラル状に配管される場合について述べたが、冷却パイプ１３４は、信号ライン１４１の周囲をスパイラル状に配管されていてもよい。更に、冷媒循環方向設定部１５３ｘが備えた２つの開閉バルブの何れかを冷却制御部１５５からの循環方向制御信号及び開口制御信号に基づいて開き所望量の冷媒量を冷却路１３６あるいは冷却路１３９に供給する場合について述べたが、上述の２つの開閉バルブの両方を開いた状態でその開口度のみを前記開口制御信号に基づいて設定してもよい。この方法によれば、冷却路１３６及び冷却路１３９に供給する冷媒量を独立に制御することが可能となるためプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０に対して効果的な冷却を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の第１の実施例における超音波診断装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】同実施例の超音波診断装置が備える超音波プローブの構成を示す図。
【図３】同実施例の超音波プローブにおけるプローブヘッドの構成を示す図。
【図４】同実施例の超音波プローブにおけるケーブル部の具体例を示す図。
【図５】同実施例の超音波プローブにおける冷媒循環方向設定部の具体例を示す図。
【図６】同実施例の超音波プローブにおけるプローブ内送受信部と診断装置本体における受信部の構成を示すブロック図。
【図７】同実施例のプローブ内送受信部における整相加算部と受信部における整相加算部によって与えられる受信遅延時間を説明するための図。
【図８】同実施例における受信信号処理部の構成を示すブロック図。
【図９】同実施例における超音波プローブの冷却方法を示すフローチャート。
【図１０】本発明の第２の実施例における超音波プローブの構成を示す図。
【符号の説明】
【０１０６】
１、１ｘ…超音波プローブ
１１、１１ｘ…プローブ本体
１１０…プローブヘッド
１１１…バッキング材
１１２…信号電極
１１３…振動素子
１１４…アース電極
１１５…整合層
１１６…保護膜
１１８…リード線
１２０…プローブ内送受信部
１２１…レートパルス発生器
１２２…送信遅延回路
１２３…駆動信号生成部
１２４…整相加算部
１３０、１３０ｘ…プローブ冷却部
１３１…冷媒
１３２…冷媒循環容器
１３３、１３４…冷却パイプ
１３６、１３９…冷却路
１３７、１３８、１６４…温度センサ
１４…ケーブル部
１４１…信号ライン（接地ライン、計測ライン、制御ライン）
１４３…断熱材
１４４…被覆膜
１５、１５ｘ…プローブコネクタ部
１５１…冷媒冷却部
１５２…ポンプ
１５３、１５３ｘ…冷媒循環方向設定部
１５４…開閉バルブ
１５５…冷却制御部
１５６…コネクタ
１６１…熱交換部
１６３…ファン
１６５…吸気口
１６６…排気口
２…診断装置本体
３…受信部
３１…整相加算部
４…受信信号処理部
５…画像データ生成部
６…表示部
７…入力部
８…システム制御部
１００…超音波診断装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置及び超音波プローブに係り、特に、超音波プローブに設けられた振動素子や電子回路における温度上昇を抑制することにより高感度な画像データを安定して収集することが可能な超音波診断装置及び超音波プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、複数の振動素子が配列された超音波プローブを用いて患者体内の複数方向に対し超音波送受信を行ない、このとき得られた反射波に基づいて生成した画像データ等をモニタ上に表示するものであり、超音波プローブの被検体接触面を当該被検体の体表面に接触させるだけの簡単な操作で体内の２次元画像データや３次元画像データ、更には、各種の計測データをリアルタイムで観測することができるため各種臓器の形態診断や機能診断に広く用いられている。
【０００３】
上記超音波プローブの先端部（以下では、プローブヘッドと呼ぶ。）には、通常、送受信部から供給される駆動信号によって被検体内に超音波を放射する振動素子と、この振動素子を保持すると共に前記被検体に対して反対の方向に放射された不要な超音波を吸収するバッキング材と、振動素子と被検体との音響インピーダンス整合を行なう整合層と、超音波を被検体内の所定の距離に収束するための音響レンズが設けられている。そして、振動素子から放射された超音波のエネルギーはこれらの各部で吸収されることによりプローブヘッドの温度は上昇し、更に、振動素子に対する送受信効率の向上を目的として超音波プローブに電子回路を内蔵させた場合には、その発熱により電子回路の温度が上昇するのみならず前記プローブヘッドの温度上昇にも影響を与える。
【０００４】
近年、被検体の３次元画像データをリアルタイムで収集することが可能な超音波診断装置が開発されつつある。この超音波診断装置では、任意の方向に対して電子的な方法で超音波の送受信を可能とする２次元アレイ超音波プローブが使用され、その先端部（プローブヘッド）には微細な振動素子が２次元配列されている。
【０００５】
そして、従来の超音波プローブと同様にして前記振動素子の各々と診断装置本体に設けられた送受信部とをケーブルを介して接続した場合、極めて多くのチャンネル数を有したケーブルを用いる必要があるため２次元アレイ超音波プローブの操作性は著しく低下し、更に、振動素子に比してケーブルの電気的負荷が増大するため送受信効率が低下する。このため、送受信部の２次元アレイ超音波プローブへの内蔵は必須となり、この内蔵に伴って２次元アレイ超音波プローブにおける発熱は更に大きな問題となる。
【０００６】
ところで、超音波診断装置を用いた診断法では、被検体に対する安全性を確保するために種々の規制が設けられており、その代表的なものとして、超音波プローブから放射される音響パワーに関する規制（パワー規制）と超音波プローブの被検体接触面温度に関する規制（温度規制）がある。そして、微細な振動素子が２次元配列され更に送受信部の電子回路が内蔵された上述の２次元アレイ超音波プローブ等では、駆動信号振幅の増大に伴ってプローブヘッドや送受信部の発熱が増大し、更には、超音波プローブの被検体接触面における温度が上昇する。
【０００７】
即ち、プローブヘッドや送受信部の温度に基づいて駆動信号の振幅が制約され、これらの温度上昇に伴う駆動信号振幅の低減により高感度の画像データを得ることが困難となる。又、送受信部の発熱は、その回路動作を不安定にし超音波プローブの性能を著しく劣化させる要因ともなる。
【０００８】
一方、プローブヘッドや送受信部において発生した熱を排除することにより超音波プローブの温度を上昇させることなく高感度の画像データを得る方法が提案されている。即ち、送受信部の電子回路が内蔵された超音波プローブにおいて、プローブヘッド及び送受信部と信号ケーブルとを金属等の熱伝導体によって接続し、プローブヘッドや送受信部から発生した熱を、前記熱伝導体を介して超音波プローブ外に排出する方法（例えば、特許文献１参照。）や、超音波プローブ内で冷却液を循環させることによりプローブヘッドや送受信部における温度上昇を抑える方法（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−９４５４０号公報
【特許文献２】特開２００３−３８４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の特許文献２の方法によれば、超音波プローブ内のプローブヘッド近傍において冷却液を循環させることによりプローブヘッドの発熱を抑えることが可能となる。又、送受信部が内蔵された超音波プローブに対しても同様の循環を行なうことにより送受信部から発生する熱を抑えることができる。このため、駆動信号の振幅を増大させることができ、画像データの感度を向上させることが可能となる。
【００１０】
ところで、上述のプローブヘッドと送受信部のように超音波プローブ内に異なる複数の熱発生源が存在する場合、これらの熱発生源において計測された実測温度と前記熱発生源に対して予め設定された許容温度との差異が小さい熱発生源（第１の熱発生源）を優先的に冷却することが望ましい。即ち、熱発生源の冷却を冷却液の循環によって行なう場合、例えば診断装置本体が備えた冷却部にて冷却された冷却液を用いて、先ず、冷却優先度の高い第１の熱発生源を冷却し、次いで、前記第１の熱発生源において加温された冷却液を用いて冷却優先度の低い（即ち、予め設定された許容温度と実測温度との差が比較的大きい）第２の熱発生源を冷却することにより、複数の熱発生源に対する冷却を効果的に行なうことが可能となる。何故ならば、優先度の高い第１の熱発生源をより低温度の冷却液を用いて冷却することができるためである。
【００１１】
しかしながら、上述の特許文献に記載されたような従来の冷却法では、超音波プローブが有する熱発生源の冷却優先度に基づいて冷却液の循環方向を制御することは不可能なため、各々の熱発生源に対し効果的な冷却を行なうことができないという問題点を有していた。
【００１２】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、超音波プローブが有する複数の熱発生源に対し冷却液を循環させて前記熱発生源の温度上昇を抑制する際、熱発生源の各々に対して設定された冷却優先度に基づいて冷却液の循環方向を制御することにより前記熱発生源における温度上昇を効率よく抑えることが可能な超音波診断装置及び超音波プローブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の超音波プローブは、被検体に対して超音波の送受信を行なうプローブ本体における複数の熱発生源に対し冷媒を循環させて前記熱発生源を冷却するプローブ冷却手段と、前記熱発生源によって加温された前記冷媒を冷却する冷媒冷却手段と、前記プローブ冷却手段と前記冷媒冷却手段との間で前記冷媒を循環させる冷媒循環手段と、前記熱発生源に対して冷却優先度を設定する冷却優先度設定手段と、前記冷却優先度に基づいて前記プローブ冷却手段における前記冷媒の循環方向を設定する冷媒循環方向設定手段とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
又、請求項１３に係る本発明の超音波診断装置は、被検体に対して超音波の送受信を行なう振動素子を含むプローブヘッドと、前記振動素子に対して送受信を行なうプローブ内送受信部と、前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部の近傍で冷媒を循環させて前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部における発熱を冷却するプローブ冷却手段を有するプローブ本体と、前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部における発熱によって加温された前記冷媒を冷却する冷媒冷却手段と、前記プローブ冷却手段と前記冷媒冷却手段との間で前記冷媒を循環させる冷媒循環手段と、前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部に対して冷却優先度を設定する冷却優先度設定手段と、前記冷却優先度に基づいて前記プローブ冷却手段における前記冷媒の循環方向を設定する冷媒循環方向設定手段と、前記被検体に対する超音波の送受信方向を制御する送受信方向制御手段と、前記プローブ内送受信部から得られた受信信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、超音波プローブが有する複数の熱発生源に対し冷却液を循環させて前記熱発生源の温度上昇を抑制する際、熱発生源の各々に対して設定された冷却優先度に基づいて冷却液の循環方向を制御することにより前記熱発生源における温度上昇を効率よく抑えることが可能となる。従って、振動素子に対し更なる駆動エネルギーの投入が可能となり高感度な画像データを収集することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１７】
以下に述べる本発明の第１の実施例に係る超音波プローブは、熱発生源であるプローブヘッド及びプローブ内送受信部の近傍に設けられた冷媒循環容器と診断装置本体側のプローブコネクタ部に設けられた冷媒冷却部を２本の冷却パイプで接続し、冷媒冷却部において冷却された冷却液（以下では、冷媒と呼ぶ。）を、前記冷却パイプを介してプローブヘッド及びプローブ内送受信部の周囲で循環させる。
【００１８】
このとき、プローブヘッドとプローブ内送受信部にて計測された実測温度とこれらの各ユニットに対し予め設定された許容温度との差異に基づいてプローブヘッド及びプローブ内送受信部の各々に対する冷却優先度を設定し、この冷却優先度に基づいて冷媒の循環方向を設定することにより冷却優先度の高い熱発生源に対してより効果的な冷却を行なう。
【００１９】
尚、以下に述べる本発明の実施例では、２次元配列された複数の振動素子を有する所謂２次元アレイ超音波プローブを備えた超音波診断装置について述べるが、これに限定されるものではなく、例えば、複数の振動素子が１次元配列された超音波プローブを有する超音波診断装置であってもよい。又、Ｂモード画像データ及びカラードプラ画像データの収集を可能とするセクタ走査方式の超音波診断装置について述べるが、他の走査方式の超音波診断装置であってもよく、他の画像データや計測データの収集を可能とする超音波診断装置であっても構わない。
【００２０】
（装置の構成）
以下では、本発明の第１の実施例における超音波診断装置の構成と各ユニットの動作につき図１乃至図８を用いて説明する。尚、図１は、本実施例における超音波診断装置の概略構成を示すブロック図であり、図２は、この超音波診断装置が備える超音波プローブの構成図である。
【００２１】
図１に示す超音波診断装置１００は、プローブ本体１１、ケーブル部１４及びプローブコネクタ部１５を有した超音波プローブ１と、受信部３、受信信号処理部４、画像データ生成部５、表示部６、入力部７及びシステム制御部８を有した診断装置本体２を備えている。
【００２２】
図２は、超音波プローブ１の構成を示した図であり、この超音波プローブ１のプローブ本体１１には、振動素子１１３を有し被検体の体表面に接触させて超音波の送受信を行なうプローブヘッド１１０と、このプローブヘッド１１０の振動素子１１３に対して駆動信号を供給し、更に、振動素子１１３によって得られた受信信号に対し第１の整相加算を行なうプローブ内送受信部１２０と、プローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０の周囲で冷媒１３１を循環させることによりプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０が発生する熱を冷却するプローブ冷却部１３０と、プローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０の温度を計測する温度センサ１３７及び温度センサ１３８を備えている。
【００２３】
次に、図３を用いて上述のプローブヘッド１１０の構成について説明する。このプローブヘッド１１０は、バッキング材１１１と、振動素子１１３と、整合層１１５を有している。
【００２４】
バッキング材１１１は、振動素子１１３を固定する支持体の機能と振動素子１１３の裏面から放射される不要な超音波を吸収する吸収体の機能を有しフェライトゴム等の材料が使用される。
【００２５】
一方、プローブヘッド１１０の被検体接触面に沿って所定間隔で２次元配列された複数個（Ｎ１個）の振動素子１１３は、バッキング材１１１の表面に固定され、その後面（バッキング材側の表面）には信号電極１１２が、又、前面（超音波送受信側の表面）にはアース電極１１４が夫々形成されている。この振動素子１１３は電気音響変換素子であり、送信時には電気パルス（駆動信号）を超音波パルス（送信超音波）に変換し、又、受信時には超音波反射波（受信超音波）を電気的な受信信号に変換する機能を有している。
【００２６】
一方、信号電極１１２に接続されたフレキシブルプリント基板上のＮ１チャンネルのリード線１１８は、図２のプローブ内送受信部１２０に接続され、アース電極１１４は、プローブ内送受信部１２０における接地端子と共に図示しない接地ラインを介して超音波診断装置１００の図示しない接地端子に接続されている。
【００２７】
又、整合層１１５は、振動素子１１３と生体組織との音響インピーダンス整合を行なうためのものであり、音響特性の異なる薄膜が１層乃至３層に積層されて振動素子１１３の前面に装着され、保護膜１１６によって覆われている。
【００２８】
図２に戻って、プローブ本体１１のプローブ冷却部１３０は、プローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０で発生した熱を冷却するために、冷媒１３１を前記プローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０の周囲で循環させる冷媒循環容器１３２を備えている。そして、プローブヘッド１１０に近接した冷媒循環容器１３２の壁面端部には冷却パイプ１３３（第１の冷却パイプ）の端部が、又、ケーブル部側における冷媒循環容器１３２の壁面端部には冷却パイプ１３４（第２の冷却パイプ）の端部が夫々開口し、冷却パイプ１３３及び冷却パイプ１３４の各々は、ケーブル部１４を介しプローブコネクタ部１５における後述の冷媒循環方向設定部１５３を介して冷媒冷却部１５１に配管されている。
【００２９】
一方、プローブヘッド１１０あるいはその近傍に配置された温度センサ１３７は、プローブヘッド１１０における温度を計測し、プローブ内送受信部１２０あるいはその近傍に配置された温度センサ１３８は、プローブ内送受信部１２０における温度を計測する。そして、温度センサ１３７及び温度センサ１３８による温度計測結果は、ケーブル部１４を介しプローブコネクタ部１５における後述の冷却制御部１５５に供給される。
【００３０】
次に、超音波プローブ１のケーブル部１４は、プローブ本体１１のプローブ内送受信部１２０から出力されるＮ２（Ｎ２＜Ｎ１）チャンネルの受信信号を、プローブコネクタ部１５を介して診断装置本体２の受信部３に供給するＮ２チャンネルの信号ラインと、プローブヘッド１１０のアース電極１１４及びプローブ内送受信部１２０の接地端子を診断装置本体２の接地端子に接続する接地ラインを備え、更に、プローブコネクタ部１５における後述の冷媒冷却部１５１からプローブ本体１１のプローブ冷却部１３０における冷媒循環容器１３２に対し冷媒１３１を供給する上述の冷却パイプ１３３及び冷却パイプ１３４と、温度センサ１３７及び温度センサ１３８による温度計測結果をプローブコネクタ部１５の冷却制御部１５５に供給する計測ラインと、プローブ内送受信部１２０に対し遅延時間等を設定するための制御信号を供給する制御ライン等を有している。
【００３１】
図４は、ケーブル部１４の具体例を示したものであり、図４（ａ）は、ケーブル部１４の縦断面を、又、図４（ｂ）は、ケーブル部１４の横断面を示している。この図に示すように、ケーブル部１４はその中心部に、例えば、冷却パイプ１３３が配管され、その周囲には断熱材１４３を介して冷却パイプ１３４がスパイラル状に配管されている。更に、断熱材１４３によって覆われた冷却パイプ１３４の周囲には複数チャンの信号ライン１４１が図示しない接地ライン、計測ライン及び制御ラインと共に配設され、これらの表面は被覆膜１４４によって覆われている。
【００３２】
上述のように、冷却パイプ１３４を冷却パイプ１３３の周囲でスパイラル状に配管することにより、ケーブル部１４を如何なる方向に対しても均等かつ容易に曲げることが可能となる。従って、ケーブル部１４において冷却パイプ１３３及び冷却パイプ１３４が新たに追加されても超音波プローブ１における操作性の劣化は少ない。尚、図４における冷却パイプ１３３及び冷却パイプ１３４はその位置を入れ替えて配管しても構わない。
【００３３】
再び図２に戻って、プローブコネクタ部１５は、プローブ本体１１において加温された冷媒１３１を冷却する冷媒冷却部１５１と、この冷媒冷却部１５１において冷却された冷媒１３１を再びプローブ本体１１のプローブ冷却部１３０に供給するポンプ１５２と、冷却された冷媒１３１の冷媒循環容器１３２における循環方向を設定する冷媒循環方向設定部１５３と、上述の冷媒冷却部１５１、ポンプ１５２及び冷媒循環方向設定部１５３を制御する冷却制御部１５５を備え、更に、冷媒冷却部１５１における温度を計測する温度センサ１６４と、ケーブル部１４の信号ライン１４１を介しプローブ本体１１のプローブ内送受信部１２０から出力されたＮ２チャンネルの受信信号を診断装置本体２の受信部３に供給し、更に、診断装置本体２のシステム制御部８から出力された各種制御信号をプローブコネクタ部１５の冷却制御部１５５あるいはケーブル部１４を介して前記プローブ内送受信部１２０に供給するコネクタ１５６を備えている。
【００３４】
冷媒冷却部１５１は、プローブ本体１１のプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０における発熱によって加温された冷媒１３１を冷却する熱交換部１６１と、この熱交換部１６１における高温接合部を冷却するファン１６３を有している。そして、上述の熱交換部１６１及びファン１６３は図示しない容器内に収納され、その壁には空冷のための吸気口１６５と排気口１６６が設けられている。
【００３５】
熱交換部１６１は、例えば、ペルチェ素子を備え、このペルチェ素子における高温接合部及び低温接合部の温度は冷却制御部１５５から供給される冷却温度制御信号に基づいて設定される。そして、プローブ本体１１のプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０の発熱によって加温された冷媒循環容器１３２の冷媒１３１は、ポンプ１５２の送出圧により冷却パイプ１３３あるいは冷却パイプ１３４を介して上述の熱交換部１６１における低温接合部に供給されて所定温度に冷却される。
【００３６】
一方、ペルチェ素子の高温接合部は、吸気口１６５から排気口１６６に向って流れる空気によって冷却される。即ち、ファン１６３の回転によって吸気口１６５から前記容器内に流入された空気は、熱交換部１６１の高温接合部を通過した後排気口１６６から外部に排出され、このとき通過した空気により熱交換部１６１の高温接合部は冷却される。
【００３７】
尚、熱交換部１６１の高温接合部に対する冷却能を決定する単位時間当たりの吸排気量はファン１６３の回転速度に依存し、この回転速度は、冷却制御部１５５から供給される回転速度制御信号に基づいて制御される。
【００３８】
又、温度センサ１６４は、ファン１６３によって吸気口１６５より流入し熱交換部１６１の高温接合部において加温された空気の温度を計測し、その温度計測結果を冷却制御部１５５へ供給する。尚、熱交換部１６１における冷却温度はペルチェ素子に供給される電流によって決定され、この電流は冷却制御部１５５から供給される冷却温度制御信号によって制御される。
【００３９】
次に、冷媒循環方向設定部１５３の具体例につき図５を用いて説明する。冷媒循環方向設定部１５３は、４つの開閉バルブ１５４−１乃至１５４−４を備え、冷却制御部１５５から供給される循環方向制御信号と開口制御信号に基づいて開閉バルブ１５４の開閉を行ないプローブ本体１１の冷媒循環容器１３２を流れる冷媒１３１の循環方向及び単位時間当たりの冷媒循環量を設定する。
【００４０】
例えば、プローブヘッド１１０に対する冷却優先度がプローブ内送受信部１２０に対する冷却優先度より高い場合、冷却制御部１５５から供給される循環方向制御信号と開口制御信号に基づいて開閉バルブ１５４−２と開閉バルブ１５４−３が開かれる。そして、プローブ本体１１の冷媒循環容器１３２において加温された冷媒１３１は、冷却パイプ１３４及び開閉バルブ１５４−３を介して熱交換部１６１に戻り、熱交換部１６１において冷却された前記冷媒１３１はポンプ１５２、開閉バルブ１５４−２及び冷却パイプ１３３を介して冷媒循環容器１３２に供給される。このとき、冷媒循環容器１３２における冷媒１３１は、プローブヘッド１１０からプローブ内送受信部１２０に向って流れ、プローブヘッド１１０を優先的に冷却する。
【００４１】
一方、プローブ内送受信部１２０に対する冷却優先度がプローブヘッド１１０の冷却優先度より高い場合、冷却制御部１５５から供給される上述の制御信号に基づいて開閉バルブ１５４−１と開閉バルブ１５４−４が開かれる。そして、冷媒循環容器１３２において加温された冷媒１３１は、冷却パイプ１３３及び開閉バルブ１５４−１を介して熱交換部１６１に戻り、熱交換部１６１において冷却された前記冷媒１３１はポンプ１５２、開閉バルブ１５４−４及び冷却パイプ１３４を介して冷媒循環容器１３２に供給される。このとき、冷媒循環容器１３２における冷媒１３１は、プローブ内送受信部１２０からプローブヘッド１１０に向って流れ、プローブ内送受信部１２０を優先的に冷却する。
【００４２】
又、上述の冷媒循環方向設定部１５３は、冷却制御部１５５から供給される開口制御信号に基づいて開口している開閉バルブ１５４の開口度を制御し、プローブ本体１１のプローブ冷却部１３０に供給される単位時間当たりの冷媒循環量を設定する。
【００４３】
次に、図２に示したプローブコネクタ部１５の冷却制御部１５５は、プローブ本体１１におけるプローブヘッド１１０に配置された温度センサ１３７やプローブ内送受信部１２０に配置された温度センサ１３８の温度計測結果に基づき、プローブコネクタ部１５の冷媒循環方向設定部１５３における開閉バルブ１５４−１乃至１５４−４に対して循環方向制御信号を供給する。
【００４４】
例えば、温度センサ１３７及び温度センサ１３８が計測したプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０の温度（実測温度）とプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０の各々に対して予め設定された許容温度との差異の比較に基づいて冷却優先度を設定する。そして、プローブヘッド１１０に対する冷却優先度がプローブ内送受信部１２０に対する冷却優先度より高い場合には、開閉バルブ１５４−２と開閉バルブ１５４−３を開くための循環方向制御信号を冷媒循環方向設定部１５３に供給する。同様にして、プローブ内送受信部１２０に対する冷却優先度がプローブヘッド１１０に対する冷却優先度より高い場合には、開閉バルブ１５４−１と開閉バルブ１５４−４を開くための循環方向制御信号を冷媒循環方向設定部１５３に供給する。
【００４５】
又、冷却制御部１５５は、プローブコネクタ部１５の冷媒冷却部１５１に設けられた温度センサ１６４による温度計測結果あるいは上述の温度センサ１３７及び１３８による温度計測結果に基づき、冷媒循環方向設定部１５３、ポンプ１５２、熱交換器１６１及びファン１６３に対して開口制御信号、送出量制御信号、冷却温度制御信号及び回転速度制御信号を夫々供給する。
【００４６】
例えば、上述の温度センサ１３７、１３８及び１６４による実測温度が予め設定された基準温度（基準温度≦許容温度）を超えている場合、冷却制御部１５５は、冷媒循環方向設定部１５３に対し開閉バルブ１５４の開口度を増大させるための開口制御信号を供給し、ポンプ１５２に対し冷媒送出量を増加させるための送出量制御信号を供給する。更に、冷却制御部１５５は、熱交換部１６１に対し冷却温度を下げるための冷却温度制御信号を供給し、ファン１６３に対しその回転数を増加させ空冷効率を上げるための回転速度制御信号を供給する。但し、上述の各制御信号の供給は必ずしも同時に行なう必要はなく、選択して行なってもよい。
【００４７】
次に、本実施例の画像データ生成に関わるプローブ内送受信部１２０、受信部３及び受信信号処理部４の各ユニットにつき図６乃至図８を用いて説明する。
【００４８】
図６は、超音波プローブ１のプローブ本体１１に内蔵されたプローブ内送受信部１２０と診断装置本体２の受信部３の構成を示したブロック図であり、プローブ内送受信部１２０は、レートパルス発生器１２１と送信遅延回路１２２と駆動信号生成部１２３と整相加算部（第１の整相加算部）１２４を備え、受信部３は整相加算部（第２の整相加算部）３１を備えている。
【００４９】
プローブ内送受信部１２０のレートパルス発生器１２１は、送信超音波の繰り返し周期を決定するレートパルスを、システム制御部８から供給される連続波あるいは矩形波を分周することによって生成し、このレートパルスを送信遅延回路１２２に供給する。
【００５０】
送信遅延回路１２２は、被検体に対する超音波の送信に使用される振動素子１１３と同数（Ｎ１チャンネル）の独立な遅延回路から構成され、送信において細いビーム幅を得るために所定の深さに送信超音波を集束するための遅延時間と所定の方向に送信超音波を放射するための遅延時間を上述のレートパルスに与え、このレートパルスを駆動信号生成部１２３に供給する。そして、Ｎ１チャンネルの駆動信号生成部１２３は、前記レートパルスに基づいて駆動信号を生成し、プローブヘッド１１０において２次元配列されたＮ１個の振動素子１１３を駆動する。
【００５１】
一方、整相加算部１２４は、図示しないチャンネル選択回路と受信遅延回路と加算器を備え、所定深さからの受信超音波を集束す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をプローブヘッド１１０の振動素子１１３から供給されるＮ１チャンネルの受信信号に与える。
【００５２】
この場合、前記チャンネル選択回路は、例えば、振動素子１１３−１乃至１１３−Ｎ１に対してシステム制御部８が予め設定した各チャンネルの受信遅延時間τｒ（１）乃至τｒ（Ｎ１）の各々とΔτｒ間隔で設定された基準遅延時間τｒｎ（１）乃至τｒｎ（Ｎ２）との差を算出し、τｒｎ（１）＜τｒ≦τｒｎ（２）、τｒｎ（２）＜τｒ≦τｒｎ（３）、・・・τｒｎ（Ｎ２−１）＜τｒ≦τｒｎ（Ｎ２）、τｒｎ（Ｎ２）＜τｒに該当するチャンネルを選択する。次いで前記遅延回路は、選択されたチャンネルの受信信号に対し受信遅延時間τｒと基準遅延時間τｒｎの時間差に基づいた遅延時間を与え、前記加算器は、前記遅延時間が与えられた受信信号を加算合成してＮ２チャンネルの受信信号を出力する。
【００５３】
一方、診断装置本体２の受信部３における整相加算部３１は、Ｎ２チャンネルから構成される図示しないＡ／Ｄ変換器及び受信遅延回路と、加算器を備え、上述のプローブ内送受信部１２０における整相加算部１２４と同様にして所定の深さからの超音波反射波を集束す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をプローブ内送受信部１２０から供給されるＮ２チャンネルの受信信号に与える。
【００５４】
即ち、プローブ内送受信部１２０の整相加算部１２４から出力されるＮ２チャンネルの受信信号は、Ａ／Ｄ変換器にてデジタル信号に変換された後受信遅延回路及び加算器によって整相加算され、１チャンネルの受信信号が生成される。
【００５５】
次に、プローブ内送受信部１２０における整相加算部１２４と受信部３における整相加算部３１によって与えられる受信遅延時間につき図７を用いて説明する。但し、この図７では、説明を簡単にするために振動素子１１３−１乃至１１３−９から得られた受信信号に対して設定される受信遅延時間τｒ（１）乃至τｒ（９）について述べる。
【００５６】
振動素子１１３−１乃至１１３−９から得られた受信信号に対して設定される受信遅延時間τｒ（１）乃至τｒ（９）は、基準遅延時間τｒｎ（１）乃至τｒｎ（３）と遅延時間差（受信遅延時間τｒと基準遅延時間τｒｎの差）Δτｒ（１）乃至Δτｒ（９）に分離される。そして、遅延時間差Δτｒ（１）乃至Δτｒ（９）はプローブ内送受信部１２０の整相加算部１２４によって与えられ、基準遅延時間τｒｎ（１）乃至τｒｎ（３）は診断装置本体２の受信部３における整相加算部３１によって与えられる。
【００５７】
例えば、振動素子１１３−４乃至１１３−６によって得られた受信信号の各々には整相加算部１２４において遅延時間差Δτｒ（４）、Δτｒ（５）及びΔτｒ（６）が与えられて加算合成され、更に、整相加算部３１において基準遅延時間τｒｎ（３）が与えられる。
【００５８】
次に、図８に示した受信信号処理部４は、上述の受信部３の整相加算部３１から出力された受信信号を信号処理してＢモードデータを生成するＢモードデータ生成部４１と、前記受信信号を信号処理してカラードプラデータを生成するカラードプラデータ生成部４２を備え、Ｂモードデータ生成部４１は、前記受信信号に対して包絡線検波を行なう包絡線検波器４１１と、包絡線検波後の受信信号を対数変換処理して小さな信号振幅を相対的に強調する対数変換器４１２を備えている。
【００５９】
一方、カラードプラデータ生成部４２は、π／２移相器４２１、ミキサ４２２−１及び４２２−２、ＬＰＦ（低域通過フィルタ）４２３−１及び４２３−２を備え、受信部３の整相加算部３１から供給された受信信号に対して直交位相検波を行ない複素信号（Ｉ信号とＱ信号）を生成する。
【００６０】
更に、カラードプラデータ生成部４２は、ドプラ信号記憶回路４２４、ＭＴＩフィルタ４２５及び自己相関演算器４２６を備えている。そして、直交位相検波によって得られた複素信号は、ドプラ信号記憶回路４２４に一旦保存され、次いで、高域通過用のデジタルフィルタであるＭＴＩフィルタ４２５は、ドプラ信号記憶回路４２４に保存された前記複素信号を読み出し、この複素信号に対し臓器等の固定反射体あるいは臓器の呼吸性移動や拍動性移動などに起因するドプラ成分（クラッタ成分）の除去を行なう。
【００６１】
又、自己相関演算器４２６は、ＭＴＩフィルタ４２５によって抽出された血流情報のドプラ信号に対して自己相関値を算出し、更に、この自己相関値に基づいて血流の平均流速値、分散値、更にはパワー値等を算出してカラードプラデータを生成する。
【００６２】
次に、図１に戻って、画像データ生成部５は、図示しない画像データ記憶部と画像データ処理部を備え、画像データ記憶部は、データ生成部４において送受信方向単位で生成されたＢモードデータ及びカラードプラデータを順次保存して、３次元あるいは２次元のＢモード画像データ及びカラードプラ画像データを生成する。
【００６３】
一方、画像データ処理部は、画像データ生成部５において生成された３次元のＢモード画像データやカラードプラ画像データに対し、ボリュームレンダリング画像データ、サーフェイスレンダリング画像データ、ＭＩＰ（Maximum Intensity Projection:最大値投影）画像データ、更には、ＭＰＲ（Multi-Planar Reconstruction:断面変換）画像データ等を生成するための画像処理を行なう。
【００６４】
次に、表示部６は、図示しない表示用データ生成回路と変換回路とモニタを備え、前記表示用データ生成回路は、画像データ生成部５において生成されたＢモード画像データやカラードプラ画像データに対し所定の表示形態に対応した走査変換等の処理を行なって表示用データを生成する。そして、前記変換回路は、この表示用データに対してＤ／Ａ変換とテレビフォーマット変換を行なって前記モニタに表示する。
【００６５】
入力部７は、操作パネル上に表示パネルやキーボード、トラックボール、マウス、選択ボタン、入力ボタン等の入力デバイスを備え、被検体情報の入力、データ収集条件及び表示条件の設定、基準遅延時間間隔Δτｒｎの設定、プローブヘッド１１０に対する許容温度及び基準温度の設定、プローブ内送受信部１２０に対する許容温度及び基準温度の設定、更には、各種コマンド信号の入力等を行なう。
【００６６】
システム制御部８は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、操作者によって入力部７から入力あるいは設定された上述の各種情報は前記記憶回路に保存される。そして、前記ＣＰＵは、これらの情報に基づいて、プローブ内送受信部１２０、受信部３、受信信号処理部４、画像データ生成部５及び表示部６の各ユニットの制御やシステム全体の制御を統括して行なう。
【００６７】
特に、プローブ本体１１のプローブ内送受信部１２０における送信遅延回路１２２及び整相加算部１２４や診断装置本体２の受信部３における整相加算部３１に対して遅延時間制御信号を供給し、当該被検体に対する２次元超音波走査あるいは３次元超音波走査の制御を行なう。
【００６８】
（超音波プローブの冷却方法）
次に、超音波プローブ１の冷却方法につき図９のフローチャートを用いて説明する。当該被検体に対する画像データの収集に先立って超音波診断装置１００の操作者は、診断装置本体２の入力部７においてプローブ本体１１のプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０に対する許容温度と基準温度を設定する（図９のステップＳ１）。そして、設定された許容温度と基準温度の情報は、システム制御部８を介して超音波プローブ１のプローブコネクタ部１５における冷却制御部１５５に送られる。但し、上述の許容温度及び基準温度の情報は、システム制御部８あるいは冷却制御部１５５が備える図示しない記憶回路において予め保管されていてもよい。
【００６９】
許容温度及び基準温度の設定が終了したならば、診断装置本体２のシステム制御部８は、受信部３とプローブ本体１１のプローブ内送受信部１２０を制御し被検体に対して３次元的な超音波送受信を行なう。次いで、受信信号処理部４は、受信部３から得られた受信信号を信号処理してＢモードデータ及びカラードプラデータを生成し、画像データ生成部５は、上述のＢモードデータ及びカラードプラデータを走査方向単位で順次保存して画像データを生成し表示部６のモニタに表示する（図９のステップＳ２）。
【００７０】
一方、超音波プローブ１では、上述の画像データの生成及び表示と並行してプローブコネクタ部１５の冷却制御部１５５から供給される各種制御信号に基づいてプローブ本体１１のプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０に対する冷却が開始される。
【００７１】
即ち、プローブ本体１１の温度センサ１３７は、プローブヘッド１１０の温度を計測し、温度センサ１３８は、プローブ内送受信部１２０の温度を計測する。そして、これらの温度計測結果は、ケーブル部１４を介してプローブコネクタ部１５の冷却制御部１５５に送られる（図９のステップＳ３）。
【００７２】
冷却制御部１５５は、温度センサ１３７から供給されたプローブヘッド１１０の実測温度と上述のステップＳ１において設定されたプローブヘッド１１０に対する許容温度との差異を算出し、同様にして、温度センサ１３８から供給されたプローブ内送受信部１２０の実測温度とプローブ内送受信部１２０に対する許容温度との差異を算出する。そして、これら２つの差異を比較することによりプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０に対する冷却優先度を設定する（図９のステップＳ４）。
【００７３】
次いで、冷却制御部１５５は、この冷却優先度に基づいてプローブコネクタ部１５の冷媒循環方向設定部１５３に対し開閉バルブ１５４−１乃至１５４−４を開くための循環方向制御信号を供給する（図９のステップＳ５）。
【００７４】
更に、冷却制御部１５５は、プローブ本体１１の温度センサ１３７及び温度センサ１３８から供給された実測温度やプローブコネクタ部１５の冷媒冷却部１５１に設けられた温度センサ１６４から供給された実測温度とステップＳ１において設定された基準温度とを比較する。そして、プローブ本体１１や冷媒冷却部１５１における実測温度がこれらの各ユニットに対して初期設定された基準温度より高い場合には、冷媒循環方向設定部１５３、ポンプ１５２、熱交換器１６１及びファン１６３に対し開口制御信号、送出量制御信号、冷却温度制御信号及び回転速度制御信号を供給する。
【００７５】
即ち、冷却制御部１５５は、冷媒循環方向設定部１５３に対し開閉バルブ１５４の開口度を増大させるための開口制御信号を供給し、ポンプ１５２に対し冷媒送出量を増加させるための送出量制御信号を供給する。更に、冷却制御部１５５は、熱交換部１６１に対し冷却温度を下げるための冷却温度制御信号を供給し、ファン１６３に対しその回転数を増加させ空冷効率を高めるための回転速度制御信号を供給する。そして、これらの制御信号に基づいて開閉バルブ１５４の開口度、ポンプ１５２の冷媒送出量、熱交換部１６１の冷却温度、ファン１６３の回転速度等の設定が行なわれる（図９のステップＳ６）。
【００７６】
上述の設定が終了したならば、その設定条件に基づいて冷媒１３１によるプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０の冷却が行なわれる。例えば、プローブヘッド１１０に対する冷却優先度がプローブ内送受信部１２０に対する冷却優先度より高い場合、冷却制御部１５５から供給された循環方向制御信号に基づいて開閉バルブ１５４−２と開閉バルブ１５４−３が開かれ、熱交換部１６１において冷却された冷媒１３１は、ポンプ１５２及び開閉バルブ１５４−２を介して冷却パイプ１３３に供給される。
【００７７】
そして、冷却パイプ１３３の内部を流れた冷媒１３１は、プローブヘッド１１０の近傍より冷媒循環容器１３２の内部に流入し、この冷媒循環容器１３２に隣接して配置されたプローブ内送受信部１２０の近傍を通過した後冷却パイプ１３４へ流出する。このとき、超音波プローブ１のプローブヘッド１１０が最も温度の低い冷媒１３１によって優先的に冷却され、次いで、このプローブヘッド１１０によって加温された冷媒１３１によりプローブ内送受信部１２０が冷却される。そして、冷却パイプ１３４に流出した冷媒１３１は、プローブコネクタ部１５の冷媒循環方向設定部１５３における開閉バルブ１５４−３を介し熱交換部１６１に供給されて再度冷却される。
【００７８】
一方、プローブ内送受信部１２０の冷却優先度がプローブヘッド１１０の冷却優先度より高い場合、冷却制御部１５５から供給された循環方向制御信号に基づいて開閉バルブ１５４−１と開閉バルブ１５４−４が開かれ、熱交換部１６１において冷却された冷媒１３１は、ポンプ１５２及び開閉バルブ１５４−４を介して冷却パイプ１３４に供給される。そして、冷却パイプ１３４の内部を流れた冷媒１３１は、冷媒循環容器１３２の内部をプローブ内送受信部１２０の端部よりプローブヘッド１１０の方向に流れて冷却パイプ１３３へ流出する。このとき、プローブ内送受信部１２０が優先的に冷却される。次いで、冷却パイプ１３３に流出した冷媒１３１は、冷媒循環方向設定部１５３の開閉バルブ１５４−１を介し熱交換部１６１に供給されて再度冷却される（図９のステップＳ７）。
【００７９】
以上述べた本発明の第１の実施例によれば、プローブ本体の熱発生源であるプローブヘッド及びプローブ内送受信部に対し冷媒を循環させてこれら熱発生源の温度上昇を抑制する際、熱発生源の各々に対して設定した冷却優先度に基づいて冷媒循環方向を制御することによりその温度上昇を効率よく抑制することが可能となる。
【００８０】
又、前記冷却優先度は、プローブヘッド及びプローブ内送受信部における実測温度と前記プローブヘッド及びプローブ内送受信部の各々に対して予め設定された許容温度との差異に基づいて短時間かつ正確に設定することができる。
【００８１】
更に、前記プローブ内送受信部は、その周囲が冷媒循環容器の壁面に近接して配置されているため効果的な冷却が行なわれ、前記冷媒を冷却する冷媒冷却部の熱交換部は、ペルチェ素子を用いているため効率のよい冷却を行なうことができる。
【００８２】
以上の理由により、プローブヘッド及びプローブ内送受信部の発熱による温度上昇を確実に抑えることができるため、振動素子に対し更なる駆動エネルギーの投入が可能となり高感度な画像データを収集することができる。
【００８３】
一方、上述の冷媒の循環方向を設定する冷媒循環方向設定部や冷媒を送出するポンプ、更には、冷媒を冷却する冷媒冷却部等は、超音波プローブのプローブコネクタ部に設けられているためプローブ本体の構成が簡単となり超音波検査における操作性が改善される。更に、上述の各ユニットは、診断装置本体に対して独立に構成されているため診断装置本体の構成に依存することなく取り付けて使用することが可能となる。
【００８４】
又、前記冷媒循環容器に対して冷媒を供給する２つの冷却パイプの一方は、ケーブル部において他の冷却パイプの周囲でスパイラル状に配管されているため、ケーブル部を如何なる方向に対しても均一かつ容易に曲げることができ、超音波プローブの操作性が改善される。
【実施例２】
【００８５】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。以下に述べる第２の実施例における超音波プローブのプローブ本体は、熱発生源であるプローブヘッドとプローブ内送受信部の冷却を行なう冷媒をプローブヘッドからプローブ内送受信部の方向に循環させる第１の冷却路と、前記冷媒をプローブ内送受信部からプローブヘッドの方向に循環させる第２の冷却路を備える。そして、第１の冷却路及び第２の冷却路の流入口と診断装置本体側のプローブコネクタ部に設けられた冷媒冷却部の冷媒流出口を第１の冷却パイプで接続し、前記第１の冷却路及び第２の冷却路の流出口と前記冷媒冷却部の冷媒流入口を第２の冷却パイプで接続する。
【００８６】
次いで、プローブヘッド及びプローブ内送受信部にて計測された実測温度とこれらのユニットに対し予め設定された許容温度との差異に基づいてプローブヘッド及びプローブ内送受信部に対する冷却優先度を設定する。そして、この冷却優先度に基づいて冷媒の循環方向を設定することにより冷却優先度の高い熱発生源に対しより効果的な冷却を行なう。
【００８７】
（プローブの構成）
以下では、本発明の実施例における超音波プローブの構成につき図１０を用いて説明する。但し、図２に示した第１の実施例における超音波プローブと同様な構成及び機能を有するユニットは同一の符号を付加し詳細な説明は省略する。
【００８８】
即ち、図１０に示した超音波プローブ１ｘのプローブ本体１１ｘは、振動素子１１３を有し被検体の体表面に接触させて超音波の送受信を行なうプローブヘッド１１０と、このプローブヘッド１１０の振動素子１１３に対して駆動信号を供給し、更に、振動素子１１３によって得られた受信信号に対し第１の整相加算を行なうプローブ内送受信部１２０と、プローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０の周囲で冷媒１３１を循環させることによりプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０が発生する熱を冷却するプローブ冷却部１３０ｘと、プローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０の温度を計測する温度センサ１３７及び温度センサ１３８を備えている。
【００８９】
プローブ本体１１ｘのプローブ冷却部１３０ｘは、プローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０において発生した熱を冷却する際に、プローブヘッド１１０を優先的に冷却するためにプローブヘッド１１０からプローブ内送受信部１２０の方向に冷媒１３１を循環させる冷却路１３６（第１の冷却路）と、プローブ内送受信部１２０を優先的に冷却するためにプローブ内送受信部１２０からプローブヘッド１１０の方向に冷媒１３１を循環させる冷却路１３９（第２の冷却路）を備え、上述の循環方向を設定するための冷媒循環方向設定部１５３ｘが冷却路１３６及び冷却路１３９における流入口の近傍に取り付けられている。
【００９０】
そして、冷却路１３６及び冷却路１３９の流入口には冷却パイプ１３３（第１の冷却パイプ）の端部が、又、冷却路１３６及び冷却路１３９の流出口には冷却パイプ１３４（第２の冷却パイプ）の端部が夫々接続され、冷却パイプ１３３は、ケーブル部１４を介しプローブコネクタ部１５ｘにおけるポンプ１５２の出力端に接続され、又、冷却パイプ１３４は、プローブコネクタ部１５ｘの冷媒冷却部１５１における熱交換部１６１の入力端に接続されている。
【００９１】
そして、上述の第１の実施例と同様にして、温度センサ１３７によって計測されたプローブヘッド１１０の実測温度及び温度センサ１３８によって計測されたプローブ内送受信部１２０の実測温度と予め設定された許容温度との差異に基づいてプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０に対する冷却優先度を設定する。
【００９２】
例えば、プローブヘッド１１０に対する冷却優先度がプローブ内送受信部１２０に対する冷却優先度より高い場合、冷媒循環方向設定部１５３ｘは、冷却制御部１５５から供給された循環方向制御信号に基づいて冷却路１３６の流入口に設けられた開閉バルブのみを開放する。このとき、プローブコネクタ部１５ｘの熱交換部１６１で冷却されポンプ１５２、冷却パイプ１３３及び冷媒循環方向設定部１５３ｘの前記開閉バルブを介して冷却路１３６に流入した冷媒１３１は、この冷却路１３６をプローブヘッド１１０からプローブ内送受信部１２０の方向に循環してプローブヘッド１１０を優先的に冷却する。そして、プローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０において加温され冷却路１３６の流出口から流出した冷媒１３１は、冷却パイプ１３４を介してプローブコネクタ部１５ｘの熱交換部１６１に戻され、この熱交換部１６１において再度冷却される。
【００９３】
一方、プローブ内送受信部１２０の冷却優先度がプローブヘッド１１０の冷却優先度より高い場合、冷媒循環方向設定部１５３ｘは、冷却制御部１５５から供給された循環方向制御信号に基づいて冷却路１３９の流入口近傍に設けられた開閉バルブのみを開放する。このとき、プローブコネクタ部１５ｘの熱交換部１６１で冷却された冷媒１３１は、ポンプ１５２、冷却パイプ１３３及び冷媒循環方向設定部１５３ｘの前記開閉バルブを介して冷却路１３９に流入し、この冷却路１３６の中をプローブ内送受信部１２０からプローブヘッド１１０の方向に循環してプローブ内送受信部１２０を優先的に冷却する。そして、プローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０において加温され冷却路１３９の流出口から流出した冷媒１３１は、冷却パイプ１３４を介してプローブコネクタ部１５ｘの熱交換部１６１に戻され、この熱交換部１６１において再度冷却される。
【００９４】
尚、上述の実施例では、冷媒循環方向設定部１５３ｘにおける２つの開閉バルブの一方を開くことによって冷媒１３１の循環方向を設定する場合について述べたが、２つの開閉バルブを開いた状態で各々の開口度を制御することによりプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０に対し好適な冷却を行なうことも可能である。
【００９５】
以上述べた本発明の第２の実施例によれば、プローブ本体の熱発生源であるプローブヘッド及びプローブ内送受信部に対し冷媒を循環させてこれら熱発生源の温度上昇を抑制する際、上述の第１の実施例と同様にして、熱発生源の各々に対して設定した冷却優先度に基づいて冷媒循環方向を制御することによりその温度上昇を効率よく抑制することが可能となる。このため、振動素子に対し更なる駆動エネルギーの投入が可能となり高感度な画像データを収集することができる。
【００９６】
一方、本実施例のケーブル部では、プローブコネクタ部の冷媒冷却部にて冷却された冷媒をプローブ本体の冷却部に供給する冷却パイプ（第１の冷却パイプ）の周囲でプローブ本体にて加温された冷媒を前記冷媒冷却部に戻す冷却パイプ（第２の冷却パイプ）をスパイラル状に配管することにより、ケーブル表面（被覆膜）近傍に対する冷温の伝搬を抑えることができ、このため、ケーブル表面における結露の発生を防止することができる。
【００９７】
又、本実施例における冷媒循環方向設定部は、４つの開閉バルブを使用した上述の第１の実施例に対し２つの開閉バルブで構成することができる。
【００９８】
以上、本発明の第１の実施例及び第２の実施例について述べてきたが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施例における冷媒冷却部１５１、ポンプ１５２、冷媒循環方向設定部１５３（１５３ｘ）及び冷却制御部１５５は超音波プローブ１（１ｘ）のプローブコネクタ部１５（１５ｘ）あるいはプローブ本体１１ｘに備えられている場合について述べたが、これらのユニットの全てあるいはその一部は診断装置本体２に備えられていてもよい。上述の各ユニットを診断装置本体２に収納することにより収納スペースの制約がなくなるため、高性能な熱交換部、ポンプ及び開閉バルブ等を用いることが可能となり冷媒冷却における精度や効率を向上させることができる。
【００９９】
又、超音波プローブ１（１ｘ）のプローブ本体１１（１１ｘ）に内蔵された電子回路は、プローブヘッド１１０の振動素子１１３に対して駆動信号を供給する送信回路とこの振動素子１１３から得られた受信信号に対して整相加算を行なう受信回路の両方を備えたプローブ内送受信部１２０について述べたが、何れか一方の回路が内蔵された場合であってもよい。又、送信回路や受信回路の機能は上述の実施例に限定されるものではなく、例えば、受信回路は増幅機能のみを有するものであっても構わない。
【０１００】
更に、プローブヘッド１１０の温度を計測するための温度センサ１３７やプローブ内送受信部１２０の温度を計測するための温度センサ１３８は、これらのユニットにおける発熱情報を直接的あるいは間接的に検出可能であればよく、従って、前記ユニットの近傍に配置されていてもよい。
【０１０１】
又、上述の実施例では、熱発生源が２つの場合について述べたが、３つ以上であってもよく、又、２種類の冷媒循環方向の設定が可能な冷却部１３０（１３０ｘ）及び冷媒循環方向設定部１５３（１５３ｘ）について述べたが、３種類以上の冷媒循環方向の設定が可能な冷却部及び冷媒循環方向設定部であっても構わない。
【０１０２】
又、熱発生源の各々に対して許容温度とこの許容温度に対し安全マージンを有した基準温度を初期設定する場合について述べたが基準温度の代わりに許容温度を用いて各種制御信号の生成を行なってもよい。
【０１０３】
更に、上述の冷却優先度は、熱発生源における実測温度とこの熱発生源に対して予め設定された許容温度との差異に基づいて設定する場合について述べたが、これに限定されるものではなく、例えば、熱発生源の各々に対する冷却優先度は、走査方式や画像／計測モード等に基づいて予め設定することも可能である。
【０１０４】
一方、上述の第２の実施例におけるケーブル部１４では、冷却パイプ１３３の周囲を冷却パイプ１３４がスパイラル状に配管される場合について述べたが、冷却パイプ１３４は、信号ライン１４１の周囲をスパイラル状に配管されていてもよい。更に、冷媒循環方向設定部１５３ｘが備えた２つの開閉バルブの何れかを冷却制御部１５５からの循環方向制御信号及び開口制御信号に基づいて開き所望量の冷媒量を冷却路１３６あるいは冷却路１３９に供給する場合について述べたが、上述の２つの開閉バルブの両方を開いた状態でその開口度のみを前記開口制御信号に基づいて設定してもよい。この方法によれば、冷却路１３６及び冷却路１３９に供給する冷媒量を独立に制御することが可能となるためプローブヘッド１１０及びプローブ内送受信部１２０に対して効果的な冷却を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の第１の実施例における超音波診断装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】同実施例の超音波診断装置が備える超音波プローブの構成を示す図。
【図３】同実施例の超音波プローブにおけるプローブヘッドの構成を示す図。
【図４】同実施例の超音波プローブにおけるケーブル部の具体例を示す図。
【図５】同実施例の超音波プローブにおける冷媒循環方向設定部の具体例を示す図。
【図６】同実施例の超音波プローブにおけるプローブ内送受信部と診断装置本体における受信部の構成を示すブロック図。
【図７】同実施例のプローブ内送受信部における整相加算部と受信部における整相加算部によって与えられる受信遅延時間を説明するための図。
【図８】同実施例における受信信号処理部の構成を示すブロック図。
【図９】同実施例における超音波プローブの冷却方法を示すフローチャート。
【図１０】本発明の第２の実施例における超音波プローブの構成を示す図。
【符号の説明】
【０１０６】
１、１ｘ…超音波プローブ
１１、１１ｘ…プローブ本体
１１０…プローブヘッド
１１１…バッキング材
１１２…信号電極
１１３…振動素子
１１４…アース電極
１１５…整合層
１１６…保護膜
１１８…リード線
１２０…プローブ内送受信部
１２１…レートパルス発生器
１２２…送信遅延回路
１２３…駆動信号生成部
１２４…整相加算部
１３０、１３０ｘ…プローブ冷却部
１３１…冷媒
１３２…冷媒循環容器
１３３、１３４…冷却パイプ
１３６、１３９…冷却路
１３７、１３８、１６４…温度センサ
１４…ケーブル部
１４１…信号ライン（接地ライン、計測ライン、制御ライン）
１４３…断熱材
１４４…被覆膜
１５、１５ｘ…プローブコネクタ部
１５１…冷媒冷却部
１５２…ポンプ
１５３、１５３ｘ…冷媒循環方向設定部
１５４…開閉バルブ
１５５…冷却制御部
１５６…コネクタ
１６１…熱交換部
１６３…ファン
１６５…吸気口
１６６…排気口
２…診断装置本体
３…受信部
３１…整相加算部
４…受信信号処理部
５…画像データ生成部
６…表示部
７…入力部
８…システム制御部
１００…超音波診断装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対して超音波の送受信を行なうプローブ本体における複数の熱発生源に対し冷媒を循環させて前記熱発生源を冷却するプローブ冷却手段と、
前記熱発生源によって加温された前記冷媒を冷却する冷媒冷却手段と、
前記プローブ冷却手段と前記冷媒冷却手段との間で前記冷媒を循環させる冷媒循環手段と、
前記熱発生源に対して冷却優先度を設定する冷却優先度設定手段と、
前記冷却優先度に基づいて前記プローブ冷却手段における前記冷媒の循環方向を設定する冷媒循環方向設定手段とを
備えたことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
前記複数の熱発生源の各々における温度を計測する温度計測手段を備え、前記冷却優先度設定手段は、前記温度計測手段によって計測された前記熱発生源の実測温度と前記熱発生源に対して予め設定された許容温度との差異に基づいて前記冷却優先度を設定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】
前記冷媒循環手段は、前記プローブ冷却手段と前記冷媒冷却手段との間を結ぶ複数の冷却パイプと前記冷却パイプの途中に設けられ前記冷媒を送出するポンプを備えてい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】
前記冷媒循環方向設定手段は、前記複数の熱発生源の各々に対して設定された前記冷却優先度に基づき冷却優先度の高い熱発生源から冷却優先度の低い熱発生源に向って前記冷媒を循環させ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５】
前記冷媒冷却手段は、熱交換によって冷媒を冷却する熱交換部とこの熱交換部における高温部を冷却するファンとを備えた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６】
前記プローブ冷却手段は、前記被検体に対して超音波の送受信を行なうための振動素子を有するプローブヘッドと前記振動素子に対して送受信を行なうプローブ内送受信部における発熱を冷却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７】
前記プローブ冷却手段は、前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部の熱発生源に対して設定された冷却優先度に基づき冷却優先度の高い熱発生源を優先的に冷却することを特徴とする請求項６記載の超音波プローブ。
【請求項８】
前記プローブ冷却手段は、前記冷媒を前記プローブヘッドから前記プローブ内送受信部に向って循環させる第１の冷却路と前記プローブ内送受信部から前記プローブヘッドに向って循環させる第２の冷却路を備え、前記冷媒循環方向設定手段は、前記冷却優先度に基づいて前記第１の冷却路あるいは前記第2の冷却路の何れかを選択することにより前記冷媒の循環方向を設定することを特徴とする請求項６記載の超音波プローブ。
【請求項９】
前記プローブ冷却手段は、前記冷媒を前記プローブヘッドから前記プローブ内送受信部に向って循環させる第１の冷却路と前記プローブ内送受信部から前記プローブヘッドに向って循環させる第２の冷却路を備え、前記冷媒循環方向設定手段は、前記冷却優先度に基づいて前記第１の冷却路及び前記第２の冷却路を流れる冷媒量を制御することを特徴とする請求項６記載の超音波プローブ。
【請求項１０】
前記冷媒冷却手段は、ケーブル部を介して前記プローブ本体と接続されるプローブコネクタ部に設けられていることを特徴とする請求項３記載の超音波プローブ。
【請求項１１】
前記ケーブル部における２つの冷却パイプの一方は、他の冷却パイプの周囲でスパイラル状に配管されていることを特徴とする請求項１０記載の超音波プローブ。
【請求項１２】
前記冷媒を前記プローブ冷却手段から前記冷媒冷却手段に供給する冷却パイプは、前記冷媒冷却手段から前記プローブ冷却手段に供給する冷却パイプの周囲でスパイラル状に配管されていることを特徴とする請求項１１記載の超音波プローブ。
【請求項１３】
被検体に対して超音波の送受信を行なう振動素子を含むプローブヘッドと、前記振動素子に対して送受信を行なうプローブ内送受信部と、前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部の近傍で冷媒を循環させて前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部における発熱を冷却するプローブ冷却手段を有するプローブ本体と、
前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部における発熱によって加温された前記冷媒を冷却する冷媒冷却手段と、
前記プローブ冷却手段と前記冷媒冷却手段との間で前記冷媒を循環させる冷媒循環手段と、
前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部に対して冷却優先度を設定する冷却優先度設定手段と、
前記冷却優先度に基づいて前記プローブ冷却手段における前記冷媒の循環方向を設定する冷媒循環方向設定手段と、
前記被検体に対する超音波の送受信方向を制御する送受信方向制御手段と、
前記プローブ内送受信部から得られた受信信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段とを
備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１４】
前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部における温度を計測する温度計測手段を備え、前記冷却優先度設定手段は、前記温度計測手段によって計測された前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部の実測温度と前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部に対して予め設定された許容温度との差異に基づいて前記冷却優先度を設定することを特徴とする請求項１３記載の超音波診断装置。
【請求項１５】
前記冷媒循環方向設定手段は、前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部に対して設定された前記冷却優先度に基づき冷却優先度の高い熱発生源から冷却優先度の低い熱発生源に向って前記冷媒を循環させ、冷却優先度の高い熱発生源を優先的に冷却することを特徴とする請求項１３記載の超音波診断装置。
【請求項１】
被検体に対して超音波の送受信を行なうプローブ本体における複数の熱発生源に対し冷媒を循環させて前記熱発生源を冷却するプローブ冷却手段と、
前記熱発生源によって加温された前記冷媒を冷却する冷媒冷却手段と、
前記プローブ冷却手段と前記冷媒冷却手段との間で前記冷媒を循環させる冷媒循環手段と、
前記熱発生源に対して冷却優先度を設定する冷却優先度設定手段と、
前記冷却優先度に基づいて前記プローブ冷却手段における前記冷媒の循環方向を設定する冷媒循環方向設定手段とを
備えたことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
前記複数の熱発生源の各々における温度を計測する温度計測手段を備え、前記冷却優先度設定手段は、前記温度計測手段によって計測された前記熱発生源の実測温度と前記熱発生源に対して予め設定された許容温度との差異に基づいて前記冷却優先度を設定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】
前記冷媒循環手段は、前記プローブ冷却手段と前記冷媒冷却手段との間を結ぶ複数の冷却パイプと前記冷却パイプの途中に設けられ前記冷媒を送出するポンプを備えてい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】
前記冷媒循環方向設定手段は、前記複数の熱発生源の各々に対して設定された前記冷却優先度に基づき冷却優先度の高い熱発生源から冷却優先度の低い熱発生源に向って前記冷媒を循環させ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５】
前記冷媒冷却手段は、熱交換によって冷媒を冷却する熱交換部とこの熱交換部における高温部を冷却するファンとを備えた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６】
前記プローブ冷却手段は、前記被検体に対して超音波の送受信を行なうための振動素子を有するプローブヘッドと前記振動素子に対して送受信を行なうプローブ内送受信部における発熱を冷却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７】
前記プローブ冷却手段は、前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部の熱発生源に対して設定された冷却優先度に基づき冷却優先度の高い熱発生源を優先的に冷却することを特徴とする請求項６記載の超音波プローブ。
【請求項８】
前記プローブ冷却手段は、前記冷媒を前記プローブヘッドから前記プローブ内送受信部に向って循環させる第１の冷却路と前記プローブ内送受信部から前記プローブヘッドに向って循環させる第２の冷却路を備え、前記冷媒循環方向設定手段は、前記冷却優先度に基づいて前記第１の冷却路あるいは前記第2の冷却路の何れかを選択することにより前記冷媒の循環方向を設定することを特徴とする請求項６記載の超音波プローブ。
【請求項９】
前記プローブ冷却手段は、前記冷媒を前記プローブヘッドから前記プローブ内送受信部に向って循環させる第１の冷却路と前記プローブ内送受信部から前記プローブヘッドに向って循環させる第２の冷却路を備え、前記冷媒循環方向設定手段は、前記冷却優先度に基づいて前記第１の冷却路及び前記第２の冷却路を流れる冷媒量を制御することを特徴とする請求項６記載の超音波プローブ。
【請求項１０】
前記冷媒冷却手段は、ケーブル部を介して前記プローブ本体と接続されるプローブコネクタ部に設けられていることを特徴とする請求項３記載の超音波プローブ。
【請求項１１】
前記ケーブル部における２つの冷却パイプの一方は、他の冷却パイプの周囲でスパイラル状に配管されていることを特徴とする請求項１０記載の超音波プローブ。
【請求項１２】
前記冷媒を前記プローブ冷却手段から前記冷媒冷却手段に供給する冷却パイプは、前記冷媒冷却手段から前記プローブ冷却手段に供給する冷却パイプの周囲でスパイラル状に配管されていることを特徴とする請求項１１記載の超音波プローブ。
【請求項１３】
被検体に対して超音波の送受信を行なう振動素子を含むプローブヘッドと、前記振動素子に対して送受信を行なうプローブ内送受信部と、前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部の近傍で冷媒を循環させて前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部における発熱を冷却するプローブ冷却手段を有するプローブ本体と、
前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部における発熱によって加温された前記冷媒を冷却する冷媒冷却手段と、
前記プローブ冷却手段と前記冷媒冷却手段との間で前記冷媒を循環させる冷媒循環手段と、
前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部に対して冷却優先度を設定する冷却優先度設定手段と、
前記冷却優先度に基づいて前記プローブ冷却手段における前記冷媒の循環方向を設定する冷媒循環方向設定手段と、
前記被検体に対する超音波の送受信方向を制御する送受信方向制御手段と、
前記プローブ内送受信部から得られた受信信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段とを
備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１４】
前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部における温度を計測する温度計測手段を備え、前記冷却優先度設定手段は、前記温度計測手段によって計測された前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部の実測温度と前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部に対して予め設定された許容温度との差異に基づいて前記冷却優先度を設定することを特徴とする請求項１３記載の超音波診断装置。
【請求項１５】
前記冷媒循環方向設定手段は、前記プローブヘッド及び前記プローブ内送受信部に対して設定された前記冷却優先度に基づき冷却優先度の高い熱発生源から冷却優先度の低い熱発生源に向って前記冷媒を循環させ、冷却優先度の高い熱発生源を優先的に冷却することを特徴とする請求項１３記載の超音波診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−２７５４５８（Ｐ２００７−２７５４５８Ａ）
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０８６１４（Ｐ２００６−１０８６１４）
【出願日】平成１８年４月１１日（２００６．４．１１）
【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１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月１１日（２００６．４．１１）
【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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