超音波診断装置
【課題】
複数の熱源から生じる温度変化を個別に予測して、超音波プローブの動作パラメータを適切に設定する。
【解決手段】
実施態様によれば、超音波を送受信するプローブを備えた超音波診断装置において、動作パラメータの入力を受け付ける入力部と、前記プローブに内蔵され、動作パラメータ及び駆動電圧に従って超音波を送受信する超音波振動子と、前記プローブに内蔵され、動作パラメータに従って駆動する部品と、前記超音波振動子に起因する温度変化に動作パラメータを関連付ける第１の温度変化情報と、前記部品に起因する温度変化に動作パラメータを関連付ける第２の温度変化情報とを記憶する記憶部と、前記入力部が受け付けた動作パラメータ、前記第１の温度変化情報、及び前記第２の温度変化情報に基づいて、前記駆動電圧を設定する制御部とを有することを特徴とする。
複数の熱源から生じる温度変化を個別に予測して、超音波プローブの動作パラメータを適切に設定する。
【解決手段】
実施態様によれば、超音波を送受信するプローブを備えた超音波診断装置において、動作パラメータの入力を受け付ける入力部と、前記プローブに内蔵され、動作パラメータ及び駆動電圧に従って超音波を送受信する超音波振動子と、前記プローブに内蔵され、動作パラメータに従って駆動する部品と、前記超音波振動子に起因する温度変化に動作パラメータを関連付ける第１の温度変化情報と、前記部品に起因する温度変化に動作パラメータを関連付ける第２の温度変化情報とを記憶する記憶部と、前記入力部が受け付けた動作パラメータ、前記第１の温度変化情報、及び前記第２の温度変化情報に基づいて、前記駆動電圧を設定する制御部とを有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、超音波により被検体の体内を画像化し診断を行う超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブ（以下、単にプローブと記載する。）から超音波を被検体に対して送信し、被検体を構成する組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる反射波を受信して表示部に表示する医用装置である。この超音波診断装置による診断は、プローブを被検体の体表に接触させることでリアルタイムの超音波画像を生成して、超音波画像をディスプレイに表示することで行われる。
【０００３】
超音波の送信は、プローブ内に内蔵された超音波振動子を振動させることにより行われるが、超音波振動子の振動は発熱を伴う。発熱するプローブに接触する被検体の安全を確保するために、プローブ表面温度についての許容温度の上限が安全規格により定められている。許容温度の範囲内でプローブを使用するため、超音波振動子の付近に温度センサを取り付け、温度センサの温度検出結果に応じて超音波の送信条件を設定する発明が公開されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０２０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
先述した超音波診断装置においては、１次元配列された超音波振動子から超音波を送受信することで、２次元の超音波画像を生成していた。近年、超音波振動子の構成を変更して超音波を２次元方向に対して送受信することで、３次元の超音波画像を生成する手法が実用化されている。超音波の送受信及び超音波画像の生成を連続的に行うことで、３次元の超音波画像をリアルタイムに生成することが可能となる。
【０００６】
３次元の超音波画像を生成する超音波振動子の構成は、例えば次の２つが考えられる。１つ目は、１次元配列された超音波振動子を配列方向に対して直交する方向に揺動させながら超音波を送受信することで、超音波の送受信方向を２次元方向に広げる構成である。超音波振動子の揺動は、プローブに内蔵したステッピングモータなどのモータを超音波振動子に取り付けて、これを駆動させることにより行われる。そして２つ目は、超音波振動子自体を２次元のアレイ状に並べる構成である。アレイを構成する各超音波振動子はアレイ駆動基板によって束ねられて接続され、アレイ駆動基板が各超音波振動子へ電気信号の出力を行う。
【０００７】
これらの方法を用いて３次元画像の生成を行う場合を考えると、１つ目の方法ではモータが超音波振動子を揺動させる動作を継続して行わなければならない。モータの揺動動作は発熱を伴うためモータは熱源として働き、プローブ表面の温度を更に上昇させる。一方２つ目の方法では拡張音波振動子を束ねるアレイ駆動基板に電気信号が集中して入出力されるため、電気信号の入出力が原因となって発熱が生じる。アレイ駆動基板も同様に熱源として働き、プローブ表面の温度を更に上昇させる。これらの熱源の働きによって、プローブ表面温度の上昇量は２次元の超音波画像を生成する従来の超音波診断装置に比べ更に高いものとなる。
【０００８】
ところで、プローブ表面温度の管理を行うために、超音波振動子の超音波送信波形、送信間隔、あるいは送信駆動電圧などの送信条件が変化した場合に超音波振動子の温度上昇がどの程度発生するかを予め測定しておき、温度上昇と送信条件とを対応付けた温度上昇テーブルを作成しておく方法が考えられる。テーブルを用いることで、設定された送信条件におけるプローブ表面温度が許容温度の上限を超えるか否かを送信条件の設定段階で判断することができる。送信条件を許容温度の範囲内に収まる値へと抑制することで、超音波診断装置はプローブ表面温度を安全な範囲内で保つことができる。熱源による温度上昇を考慮してプローブ表面温度を管理するため、熱源の温度上昇が最大となる場合を想定し、熱源が最大の発熱を行っている際の温度上昇と送信条件とを対応付けた温度上昇テーブルを作成すると、確実に許容温度の上限を超える事態を防止できる。しかし、熱源の発熱量が小さい駆動パラメータでモータを動作する場合には、上述の温度テーブルを用いると送信条件が過剰に抑制されてしまうため、超音波振動子の感度が低下し画質が低下するという課題がある。
【０００９】
これらの課題を解決するため、本願は複数の熱源から生じる温度変化を個別に予測して、超音波プローブの動作パラメータを適切に設定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本願は、超音波を送受信するプローブを備えた超音波診断装置において、動作パラメータの入力を受け付ける入力部と、前記プローブに内蔵され、動作パラメータ及び駆動電圧に従って超音波を送受信する超音波振動子と、前記プローブに内蔵され、動作パラメータに従って駆動する部品と、前記超音波振動子に起因する温度変化に動作パラメータを関連付ける第１の温度変化情報と、前記部品に起因する温度変化に動作パラメータを関連付ける第２の温度変化情報とを記憶する記憶部と、前記入力部が受け付けた動作パラメータ、前記第１の温度変化情報、及び前記第２の温度変化情報に基づいて、前記駆動電圧を設定する制御部とを有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本願の実施形態に係る超音波診断装置の内部構成を示すブロック図。
【図２】本願の実施形態に係るメカニカル４Ｄプローブの構成を示す図。
【図３】本願の実施形態に係るメカニカル４Ｄプローブの超音波振動子の構成を示す図。
【図４】本願の実施形態に係る２Ｄアレイプローブの構成を示す図。
【図５】本願の実施形態に係る２Ｄアレイプローブの超音波振動子の構成を示す図。
【図６】本願の実施形態に係る駆動電圧と最大飽和温度との関係を示す図。
【図７】本願の実施形態に係る駆動電圧と最大飽和温度とを関連付けた温度変化情報を示す図。
【図８】本願の実施形態に係る揺動パラメータと相対飽和温度との関係を示す図。
【図９】本願の実施形態に係る揺動パラメータと許容温度上限との関係を示す図。
【図１０】本願の実施形態に係る揺動パラメータと許容温度上限とを関連付けた温度変化情報を示す図。
【図１１】本願の実施形態に係る列パラメータと相対飽和温度との関係を示す図。
【図１２】本願の実施形態に係る列パラメータと許容温度上限との関係を示す図。
【図１３】本願の実施形態に係る列パラメータと許容温度上限とを関連付けた温度変化情報を示す図。
【図１４】本願の実施形態に係る送受信条件の設定処理を示すフローチャート。
【図１５】本願の実施形態に係る揺動パラメータと相対飽和温度との関係を示す図。
【図１６】本願の実施形態に係る送受信条件の別の設定処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
（超音波診断装置１の内部構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る超音波診断装置１の内部構成を示したブロック図である。超音波診断装置１は、図１に示すようにシステム制御部１０とプローブ２０とを組み合わせることにより構成される。
【００１４】
システム制御部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）から構成される。操作部１１、記憶部１２、表示部１３、超音波画像生成部１５、送受信部１６、Ｂモード処理部１７、及びドプラ処理部１８から構成される。なお、本発明における超音波診断装置１の構成はこれに限られるものではなく、適宣構成要素を追加しても構わない。あるいは、構成要素を省略あるいは統合しても構わない。
【００１５】
プローブ２０は、送受信部１６から出力された駆動信号に基づいて超音波を発生し、また被検体から反射された超音波を受信して電気信号（以下、エコー信号と記載する）に変換する部材である。プローブ２０内には超音波振動子２１が内蔵され、プローブ２０は送受信部１６から受信した超音波の送信条件と、駆動電圧に基づいて特定の超音波振動子２１から超音波信号を送信する。
【００１６】
なお、本実施例におけるプローブ２０は後に詳述する２つの構成のうちいずれかの構成を用いることにより、超音波振動子２１が送受信する超音波の志向性を２次元方向に対して制御する。１つ目の構成は、超音波振動子２１を１次元方向に配列し、配列方向に対して直交する向きに対して超音波振動子２１を揺動させる駆動部２５を取り付ける構成である（以下、駆動部２５により超音波振動子２１を揺動させるプローブ２０を、メカ４Ｄプローブ３０と記載する）。駆動部２５は揺動運動によって超音波振動子２１を傾け、超音波の送受信方向を変化させる。この送受信方向の変化によって、メカ４Ｄプローブ３０は超音波の送受信方向を２次元的に変化させる。一方２つ目の構成は、超音波振動子２１を２次元アレイ状に配列する構成である（以下、２次元アレイ上に超音波振動子２１を配列したプローブ２０を、２Ｄアレイプローブ４０と記載する）。超音波の送受信を行う超音波振動子２１の列を切り替えることにより、２Ｄアレイプローブ４０は超音波の送受信方向を２次元的に変化させる。メカ４Ｄプローブ３０及び２Ｄアレイプローブ４０の構成は後に詳しく述べる。
【００１７】
なお後述の実施例においては、超音波の送信条件、超音波振動子２１の駆動電圧、駆動部２５の揺動パラメータ、及び列パラメータを総称してプローブ２０の動作パラメータと記載し、動作パラメータの集合を動作パラメータ群と記載する。
【００１８】
送受信部２１は、プローブ２０へ駆動信号を出力する際に用いるパルサ回路及び遅延回路を備える。パルサ回路は、プローブ２０に超音波を送信させるレートパルスを繰り返し発生する。遅延回路は、超音波をビーム状に収束して送信指向性を決定する遅延時間をレートパルスに付加する。送受信部２１はこの遅延時間を付加されたレートパルスを、駆動信号としてプローブ２０へ出力する。この駆動信号には、超音波振動子２１の駆動パラメータを指定する送信条件の情報が含まれる。送信条件は具体的には、超音波の送信波形、送信間隔、送信周波数、超音波の焦点位置などから構成される。
【００１９】
なお、システム制御部１０に接続されるプローブ２０がメカ４Ｄプローブ３０である場合には、この駆動信号には駆動部２５を揺動させる条件を指定する揺動パラメータの情報が含まれる。揺動パラメータは具体的には、駆動部２５による超音波振動子２１の揺動角度、揺動速度、及び角度解像度などの情報が含まれる。なお角度解像度とは、超音波振動子２１の傾き角度について、何度おきに超音波の送受信を行うかを指定するパラメータである。一方、システム制御部１０に接続されるプローブ２０が２Ｄアレイプローブ４０である場合には、この駆動信号には２次元アレイのどの列に属する超音波振動子２１を駆動するかを指定する列パラメータの情報が含まれる。列パラメータとは具体的には、駆動基板２８が超音波振動子２１の電気信号の導通経路を切り替えるスイッチング速度や、切り替える順番などの情報が含まれる。
【００２０】
また、送受信部２１は、プローブ２０が受信したエコー信号を受信する際に用いるアンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器を備える。アンプ回路は、プローブ２０が受信したエコー信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器へ出力する。Ａ／Ｄ変換器は、増幅されたエコー信号の受信指向性を決定するために必要な遅延時間をエコー信号に与え、加算器へと出力する。加算器は遅延時間を与えられたエコー信号を加算することで、超音波を送信するスキャンラインに対応したエコー信号を生成する。送受信部２１はエコー信号を生成すると、これをＢモード処理部１７あるいはドプラ処理部１８へと出力する。
【００２１】
なお、システム制御部１０に接続されるプローブ２０がメカ４Ｄプローブ３０である場合には、エコー信号の出力は超音波振動子２１が超音波を受信した時点における、超音波振動子２１の傾き角度と関連付けて行われる。この傾き角度の情報は、超音波画像生成部１５による３次元画像の生成処理に用いられる。一方、システム制御部１０に接続されるプローブ２０が２Ｄアレイプローブ４０である場合には、エコー信号の出力は超音波を受信した超音波振動子２１が属する列の情報と関連付けて行われる。この列の情報は、超音波画像生成部１５による３次元画像の生成処理に用いられる。
【００２２】
Ｂモード処理部１７は、送受信部１６が出力したエコー信号の振幅強度に応じて変化するＢモード信号を生成する。Ｂモード処理部１７は生成したＢモード信号を超音波画像生成部１５へ出力する。
【００２３】
ドプラ処理部１８は、エコー信号の周波数遷移を検出して、組織あるいは血流の移動速度を抽出したドプラ信号を生成する。ドプラ処理部１８はドプラ信号を超音波画像生成ユニット１５へ出力する。
【００２４】
超音波画像生成ユニット１５は、Ｂモード処理部１７とドプラ処理部１８から出力されたＢモード信号やドプラ信号に基づいて、超音波画像を生成する。超音波画像の生成は、操作部１２から指示されたモード切替信号に応じて画像生成モードを切り替えながら行う。例えば操作部１２がＢモードを指示した場合、超音波画像生成ユニット１５は、Ｂモード信号を超音波の送受信に対応した座標にマッピングしてＢモード画像を生成する。操作部１２がドプラモードを指示した場合、超音波画像生成ユニット１５は、ドプラ信号を超音波の送受信に対応した座標にマッピングし、更にＢモード画像上に重畳したドプラ画像を生成する。超音波画像生成ユニット１５はこれらの超音波画像を生成して、表示部１４へと出力する。
【００２５】
なお、システム制御部１０に接続されるプローブ２０がメカ４Ｄプローブ３０である場合には、超音波画像生成ユニット１５は、エコー信号を受信した時点における超音波振動子２１の傾き角度に応じて、別々の超音波画像を生成する。例えば超音波振動子２１が１２８種の異なる傾き角度でエコー信号を受信した場合、超音波画像生成ユニット１５は傾き角度ごとに１２８枚の超音波画像を生成する。更に、超音波画像生成ユニット１５は傾き角度の情報を用いて各超音波画像を合成することで、３次元のボリュームデータを生成する。具体的にはボリュームデータの生成は、超音波画像を構成する各画素を、傾き情報を用いて所定の位置のボクセルへとマッピングすることにより行われる。
【００２６】
一方、システム制御部１０に接続されるプローブ２０が２Ｄアレイプローブ４０である場合には、超音波画像生成ユニット１５は、エコー信号を受信した超音波振動子２１が属する列に応じて、別々の超音波画像を生成する。例えば６４列に並べられた超音波振動子２１がそれぞれエコー信号を受信した場合、超音波画像生成ユニットは列ごとに６４枚の超音波画像を生成する。更に、超音波画像生成ユニット１５は列情報を用いて各超音波画像を合成することで、３次元のボリュームデータを生成する。具体的にはボリュームデータの生成は、超音波画像を構成する各画素を、列情報を用いて所定の位置のボクセルへとマッピングすることにより行われる。超音波画像生成ユニット１５は種々のレンダリング処理に基づいてボリュームデータを画像データへと変換して、表示部１３あるいは記憶部１２へと出力する。
【００２７】
なお、ここではモード切替信号に応じてＢモード画像とドプラ画像とを切り替えて生成する例を示したが、超音波画像生成ユニット１５が生成する超音波画像はこれに限られない。例えばエコー信号のうち周波数遷移が生じている領域について、周波数遷移から組織あるいは血流の移動速度・分散・エコー信号の振幅を算出し、これらのパラメータに基づいて色付けを行い表示するＣＤＩ（Ｃｏｌｏｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｉｍａｇｉｎｇ）モード、特定の診断領域の反射波強度変化を時系列化して表示するＭモードなどの、様々なモードに基づいて超音波画像を生成するものであっても構わない。あるいは、Ｂモード画像やドプラ画像などの超音波画像を生成した後に、別モードの超音波画像を並べて新たな超音波画像を表示する並列表示モードを備えていても構わない。
【００２８】
表示部１３は、例えばＬＣＤ（Ｌｕｃｉｄ Ｃｒｉｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）から構成されるディスプレイである。表示部１３は、超音波画像生成部１５から出力された超音波画像を表示する。あるいは、超音波画像生成部１５が超音波画像を表示するためのパラメータや、プローブ２０が超音波を送受信する際のパラメータなどを表示する。
【００２９】
記憶部１２は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭや電気的に書き換えや消去が可能な不揮発性メモリであるフラッシュメモリ、及びＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などから構成される記憶媒体である。記憶部１２はシステム制御部１０により実行される種々のアプリケーションデータや制御データ、及び超音波画像生成部１５から出力されたボリュームデータや画像データを記憶する。また、記憶部１２は送信条件と最大飽和温度とを関連付ける送信条件対最大飽和温度テーブルを記憶する。送信条件対最大飽和温度テーブルは、ある送信条件において超音波振動子２１を駆動し続けて、プローブ２０の表面温度が平衡状態になったときの超音波振動子２１の温度（飽和温度）と、送信条件とを対応付けて記録するテーブルである。
【００３０】
なお、システム制御部１０に接続されるプローブ２０がメカ４Ｄプローブ３０である場合には、記憶部１２は揺動パラメータと許容温度とを関連付ける揺動パラメータ対許容温度テーブルを記憶する。揺動パラメータ対許容温度テーブルは、ある揺動パラメータにおいてメカ４Ｄプローブ３０を駆動した際に、プローブの接触する被検体に危険を及ぼさない限界の超音波振動子２１の温度（許容温度）と、揺動パラメータとを対応付けて記録するテーブルである。
【００３１】
一方、システム制御部１０に接続されるプローブ２０が２Ｄアレイプローブ４０である場合には、記憶部１２は列パラメータと許容温度とを関連付ける列パラメータ対許容温度テーブルを記憶する。列パラメータ対許容温度テーブルは、ある列パラメータにおいて２Ｄアレイプローブ４０を駆動した際に、プローブの接触する被検体に危険を及ぼさない限界の超音波振動子２１の温度（許容温度）と、列パラメータとを対応付けて記録するテーブルである。
【００３２】
なお、記憶部１２に記録されるテーブルはこの２つに限られず、例えば揺動パラメータと駆動部２５の温度変化とを対応付けて記録する揺動パラメータ対相対飽和温度テーブルや、列パラメータと駆動基板２８の温度変化とを対応付けて記録する列パラメータ対相対飽和温度テーブルなどが記録されていても構わない。
【００３３】
操作部１１は、例えば機械的なボタン、ダイヤル、トラックボール、スライダやホイールなどの種々の操作デバイスを用いて構成され、使用者が行った入力を電気信号に変換してシステム制御部１０へ出力する部材である。操作部１１は入力に応じて、例えば送受信部１６に超音波の送受信の開始・停止を指示する指示信号や、超音波画像生成部１５が超音波画像を生成するモードを切り替える指示信号、及び送信条件や揺動パラメータを指定する指示信号を出力する。
【００３４】
（メカ４Ｄプローブ３０の構成）
以下、メカ４Ｄプローブ３０の具体的な構成につき図２及び図３を用いて述べる。図２は、メカ４Ｄプローブ３０の内部構成の概略を示す図である。超音波振動子２１の配列方向をｘ軸、超音波振動子２１による超音波の放射方向の中心をｚ軸とおいたとき、図２（ａ）はｘｚ平面におけるメカ４Ｄプローブ３０の断面図、図２（ｂ）はｙｚ平面におけるメカ４Ｄプローブ３０の断面図を示している。
【００３５】
メカ４Ｄプローブ３０は、ｘ軸に沿って一次元的に並べて配列した超音波振動子２１をバッキング材２３に接続し、更に駆動部２５とバッキング材２３とをアーム２４で接続することにより構成される。さらに、これらの部材はプローブ外殻２９によって機能可能なように梱包される。
【００３６】
超音波振動子２１は送受信部１６から行われる電気信号の入力に応じて超音波をｚ方向に向けて送信し、また被検体から反射してきたエコー信号を受信して電気信号へと変換し、送受信部１６へと出力する。送受信部１６は超音波振動子２１へ出力する電気信号に適当な遅延を与えることで、超音波振動子２１から送信される超音波の志向性を変化させる。この超音波の志向性は、ｚ軸を中心とするｘ軸方向の傾きとして＋θ〜−θの間を変化する。
【００３７】
超音波振動子２１はバッキング材２３に接続される。バッキング材は、超音波振動子２１を固定する支持体としての機能を持ち、また超音波振動子２１から−ｚ方向に向かって放射される不要な超音波を吸収する機能を持つ。バッキング材は超音波を吸収するフェライトゴムなどを用いて構成される。
【００３８】
バッキング材２３はアーム２４を介して駆動部２５に接続される。駆動部２５は電気信号を受けて回転運動を行うモータであり、その一端がアーム２４に接続される。駆動部２５は送受信部１６から出力された電気信号に応じて、図２中の軸Ｘ´を中心とした回転運動を行う。この回転運動はより詳しくは、駆動部２５に接続されたアームの傾きをｚ軸を中心とするｙ軸方向の傾きとして＋Φ〜−Φの間で変化させることにより行われる（以降、この回転運動を単に揺動と記載する）。超音波振動子２１が送受信する超音波の志向性は、この駆動部２５の揺動と共に＋Φ〜−Φの間を変化することとなる。超音波振動子２１は電気信号の遅延を用いてｘ軸方向の志向性を変化させ、また駆動部２５の揺動によってｙ軸方向の志向性を変化させる。従って、電気信号の遅延量と揺動を制御しながら超音波の送受信を行うことで、超音波振動子２１はｘｙ平面に対して２次元的に超音波を送受信することができる。
【００３９】
ところで、駆動部２５に揺動を行わせる場合は、送受信部１６が電気信号を駆動部２５へと印加する。駆動部２５はこの電気信号の電気的エネルギーを揺動運動へと変換して超音波振動子２１を揺動させるが、このとき電気的エネルギーの一部は熱となって駆動部２５から放射される。放射された熱は駆動部２５に接続された各部品を伝播し、結果としてプローブ外殻２９の温度、即ちメカ４Ｄアレイプローブ３０の表面温度を上昇させることとなる。
【００４０】
図３に超音波振動子２１のより詳しい構成を示す。超音波振動子２１は、音響レンズ２１６、整合層２１５、アース電極２１４、振動子２１３、信号電極２１２、リード線２１１とを組み合わせて構成される。音響レンズ２１６は、送信超音波及び受信超音波を所定距離に収束させる機能を有する部品であり、生体組織と略等しい音響インピーダンスのシリコンゴムなどを用いて構成される。整合層２１５は、振動子２１３と生体組織との音響インピーダンス整合を行うための部品であり、音響インピーダンスの異なる複数の部品を張り合わせて振動子２１３と音響レンズ２１６との間に設けられる。アース電極２１４はリード線２１１の接地ラインを介して超音波診断装置１の図示しない接地端子に接続される。振動子２１３は信号電極２１２から入力された電気信号に応じた周波数で振動して、超音波を発信する部品である。信号電極２１２はリード線２１１と振動子２１３との間に設けられ、リード線２１１から入力された電気信号を振動子２１３へ伝達する電極である。リード線２１１は例えばバッキング材２１１の表面や内部に設けられた電線であり、電気信号を送受信部１６及び信号電極２１２との間で伝達する。
【００４１】
図３に述べた超音波振動子２１を用いて超音波の送受信を行う場合、送受信部１６は振動子２１３へと電気信号を印加する。振動子２１３はこの電気信号の電気的エネルギーを音響振動へ変換するが、この変換に伴い電気的エネルギーの一部は熱となって振動子２１３から放射される。振動子２１３から放射された熱は振動子２１３に接続された各部品へと伝播し、結果としてプローブ外殻２９の温度を上昇させることとなる。また、振動子２１３が送信した超音波はバッキング材２３によって吸収され、また被検体を反射したエコー信号は音響レンズ２１６を介して振動子２１３によって吸収される。この超音波の吸収に伴う振動は熱を発し、各部品を伝播することでプローブ外殻２９の温度、即ちメカ４Ｄアレイプローブ３０の表面温度を上昇させることとなる。
【００４２】
（２Ｄアレイプローブ４０の構成）
以下、２Ｄアレイプローブ４０の具体的な構成につき図４及び図５を用いて述べる。図４は、２Ｄアレイプローブの内部構成の概略を示す図である。先述したメカ４Ｄプローブ４０と異なり、超音波振動子２１はｘ軸とｙ軸の２軸に沿って２次元的に並べられる。超音波振動子２１による超音波の放射方向の中心をｚ軸とおいたとき、図４（ａ）はｘｚ平面における２Ｄアレイプローブ４０の断面図、図４（ｂ）はｙｚ平面における２Ｄアレイプローブ４０の断面図を示している。
【００４３】
２Ｄアレイプローブ４０は、ｘ軸とｙ軸に沿って２次元的に並べて配列した超音波振動子２１をバッキング材２３に接続し、更に超音波振動子２１に印加する電気信号をスイッチングする駆動基板２８をリード線２１１を介して接続することにより構成される。さらに、これらの部品はプローブ外殻２９によって機能可能なように梱包される。
【００４４】
超音波振動子２１は送受信部１６から行われる電気信号の入力に応じて超音波をｚ方向に向けて送信し、また被検体から反射してきたエコー信号を受信して電気信号へと変換し、送受信部１６へと出力する。送受信部１６は超音波振動子２１へ出力する電気信号に適当な遅延を与えることで、超音波振動子２１から送信される超音波の志向性を変化させる。この超音波の志向性は、ｚ軸を中心とするｘ軸方向の傾きとして＋θ〜−θの間を、ｙ軸方向の傾きとして＋Φ〜−Φの間を変化する。
【００４５】
超音波振動子２１はバッキング材２３及びリード線２１１を介して、駆動基板２８に接続される。駆動基板２８は例えば、電気信号を印加する超音波振動子２１の列を切り替えるためのスイッチング素子として働く。駆動基板２８は送受信部１６から出力された駆動信号に応じて、電気信号を印加する超音波振動子２１の列を次々と切り替える。従って、駆動基板２８を用いて超音波を送受信する超音波振動子２１を選択することにより、ｘｙ平面に対して２次元的に超音波を送受信することができる。
【００４６】
図５に超音波振動子２１のより詳しい構成を示す。超音波振動子２１は、音響レンズ２１６、整合層２１５、アース電極２１４、振動子２１３、信号電極２１２、リード線２１１とを組み合わせて構成され、各部品の構成は先述したメカ４Ｄプローブと同様である。超音波振動子２１は２次元状に配列され、各々の信号電極２１２に接続されたリード線２１１は、駆動基板２８へと接続される。
【００４７】
ところで、駆動基板２８がスイッチング動作を行う場合には、送受信部１６が電気信号を駆動基板２８へと印加する。駆動基板２８はこの電気信号に含まれる列パラメータに応じてスイッチング処理を行うが、スイッチング処理に合わせて駆動基板２８へは多数の電気信号が高速で入出力されることとなる。この電気信号の入出力は熱となって駆動基板２８から放射される。放射された熱は駆動基板２８に接続された各部品を伝播し、結果としてプローブ外殻２９の温度、即ち２Ｄアレイプローブ４０の表面温度を上昇させることとなる。
【００４８】
更に、図５に述べた超音波振動子２１を用いて超音波の送受信を行う場合、振動子２１３の音響振動への変換は発熱の原因となる。振動子２１３から放射された熱は振動子２１３に接続された各部品へと伝播し、結果としてプローブ外殻２９の温度を上昇させることとなる。また、振動子２１３が送信した超音波はバッキング材２３によって吸収され、また被検体を反射したエコー信号は音響レンズ２１６を介して振動子２１３によって吸収される。この超音波の吸収に伴う振動は熱を発し、各部品を伝播することでプローブ外殻２９の温度、即ち２Ｄアレイプローブ４０の表面温度を上昇させることとなる。
【００４９】
（プローブ２０の温度管理）
以上述べたように、２次元的に超音波を送受信するプローブ２０内には、超音波振動子２１の他にも熱源が存在することとなる。メカ４Ｄプローブ３０においては駆動部２５が熱源となり、また２Ｄアレイプローブ４０においては駆動基板２８が熱源となる。超音波振動子２１と、これらの熱源が原因となっておこるプローブ２０の温度上昇を適切に管理するため、超音波診断装置１の記憶部１２には送信条件対最大飽和温度テーブル、及び許容温度テーブルが記憶される。送信条件対最大飽和温度テーブルは、ある動作パラメータで超音波振動子２１を駆動した際の、超音波振動子２１に起因しておこる温度変化を記録したテーブルである。一方許容温度テーブルは、ある動作パラメータで駆動部２５や駆動基板２８などの熱源を駆動した際の、熱源に起因しておこる温度変化及び許容温度の変化を記憶したテーブルである。システム制御部１０はまず許容温度テーブルを読み出して、指定された揺動パラメータあるいは列パラメータでプローブ２０を駆動させた際の許容温度上限を算出する。次に、システム制御部１０は送信条件対最大飽和温度テーブルを読み出して、最大飽和温度が許容温度の範囲内に収まる超音波振動子２１の駆動電圧を決定する。システム制御部１０は駆動電圧を決定すると、指定された揺動パラメータあるいは列パラメータと、送信条件と、決定した駆動電圧を用いてプローブ２０を駆動する。
【００５０】
図６に、送信条件と最大飽和温度との関連を表すグラフを示す。図６（ａ）は送信波形をサイン波とし、送信周波数を１０ＭＨｚとし、送信間隔を０．１ｍｓとしたときの駆動電圧と最大飽和温度との関連を示している。一方図６（ｂ）は送信波形をサイン波とし、送信周波数を１０ＭＨｚとし、送信間隔を０．２ｍｓとしたときの駆動電圧と最大飽和温度との関連を示している。なお本実施例において最大飽和温度とは、同一の送信条件で超音波振動子２１を駆動させ続けた場合に、温度が平衡状態に至ったときの温度を指す。超音波振動子２１は、印加される駆動電圧によってその発熱量を大きく変化させる。具体的には、図６に示すように駆動電圧が大きくなるほどその発熱量が大きくなる。また最大飽和温度は超音波振動子２１を駆動させる送信条件によっても変化する。例えば超音波の送信間隔を０．１ｍｓから０．２ｍｓへと広げた場合は、図６（ａ）（ｂ）の両グラフから分かるように最大飽和温度は低い値で変遷することとなる。
【００５１】
記憶部１２は図６に示したような送信条件及び駆動電圧と最大飽和温度との関連を、テーブルに関連付けて記憶する。図７に送信条件対最大飽和温度テーブルの例を示す。送信条件対最大飽和温度テーブルには、駆動電圧と最大飽和温度との関連を示すテーブルが送信条件の数だけ記憶される。なお図面の都合のため図示を省略するが、別の送信条件をとる場合、例えば送信波形を矩形波とし、送信周波数を１２ＭＨｚとし、送信間隔を０．３ｍｓとした場合などの駆動電圧と最大飽和温度との関連を示すテーブルも、同様に送信条件対最大飽和温度テーブルとして記憶部１２に記憶される。
【００５２】
システム制御部１０はこの送信条件対最大飽和温度テーブルを記憶部１２から読み出すことによって、送信条件と駆動電圧が定まった際の超音波振動子２１の最大飽和温度を算出することができる。
【００５３】
以下、メカ４Ｄプローブ３０における駆動条件の設定の流れについて示す。
【００５４】
図８に、揺動パラメータと相対飽和温度との関連を表すグラフを示す。図８は揺動角度をそれぞれ１０度、２０度、３０度としたときの揺動速度と相対飽和温度との関連を示している。なお本実施例において相対飽和温度とは、同一の揺動パラメータで駆動部２５を駆動させ続けて温度が平衡状態に至った場合の超音波振動子２１の温度と、駆動部２５を駆動しないときの超音波振動子２１の温度との差を指す。駆動部２５は、揺動速度及び揺動角度が大きくなるほどその発熱量が大きくなる。駆動部２５の発熱が大きくなるに従って相対飽和温度が上昇し、超音波振動子２１の温度も上昇することとなる。
【００５５】
超音波振動子２１の発熱と駆動部２５の発熱は、プローブ外殻２９の温度を上昇させてしまう。このため被検体の安全を確保するためには、２つの熱源から生じる温度変化を予測して、プローブ外殻２９の温度を一定の値以下に保つ必要がある。そこで本実施例の超音波診断装置においては、許容温度というパラメータを設定して温度の管理を行う。本実施例において許容温度とは、被検体の安全を保つことができる超音波振動子２１の温度範囲のことを指す。システム制御部１０は許容温度の上限値に収まる範囲内で超音波振動子の駆動電圧を最大化する。これにより、プローブ外殻２９の温度を被検体の安全を確保できる温度以下に保ったまま、生成される超音波画像の感度や画質を向上させることができる。
【００５６】
ここで、プローブ２０内に存在する熱源が超音波振動子２１だけである場合には、許容温度は一定の値となる。この場合、システム制御部１０は指定された送信条件で、許容温度上限に収まる最大の駆動電圧を設定すればよい。しかし、プローブ２０内に駆動部２５や駆動基板２８などの他の熱源が存在する場合には、この熱源の発熱が大きくなるにつれて超音波振動子２１の許容温度は低くなる。本実施例においては、先述した許容温度テーブルを用いて熱源の温度変化を予測し、許容温度の設定を行う。
【００５７】
図９に、揺動パラメータと許容温度との関連を表すグラフを示す。図８のグラフを用いて先述したように、駆動部２５の発熱は、揺動速度及び揺動角度に比例して大きくなる。従って、被検体の安全を保つことが出来る超音波振動子２１の温度、即ち許容温度は、図９に示すように揺動速度及び揺動角度に比例して小さくなる。換言すれば、図９に示す許容温度の変遷は、駆動部２５を有しないときの許容温度と、駆動部２５の相対飽和温度との差分を取ることにより求められる。図９は揺動パラメータ対許容温度テーブルの例を示す。揺動パラメータ対許容温度テーブルには、駆動部２５の揺動パラメータに応じた超音波振動子２１の許容温度が記憶される。
【００５８】
システム制御部１０は、この揺動パラメータ対許容温度テーブルと送信条件対最大飽和温度テーブルを用いて、プローブ外殻２９の温度が被検体の安全を保てる温度を下回るように、超音波画像の感度や画質を最大化する駆動電圧を決定する。具体的には、操作部１１などから揺動パラメータが指定されると、システム制御部１０は揺動パラメータ対許容温度テーブルを用いて許容温度の上限値を算出する。次にシステム制御部１０は操作部１１などから指定された送信条件に対応する、送信条件対最大飽和温度テーブルを読み出す。システム制御部１０は送信条件対最大飽和温度テーブルを用いて、算出した許容温度の上限に収まる最大の駆動電圧を算出する。システム制御部１０が駆動電圧を算出すると、送受信部１６は設定された揺動パラメータで駆動部２５を駆動し、また設定された送信条件及び駆動電圧で超音波振動子２１を駆動する。
【００５９】
以上の動作によって、システム制御部１０はメカ４Ｄプローブ３０を駆動する際の駆動電圧を設定することができる。２Ｄアレイプローブ４０においても動作の流れは同様である。
【００６０】
図１１に、列パラメータと相対飽和温度との関連を表すグラフを示す。図１１は駆動基板２８のスイッチング速度と相対飽和温度との関連を示している。駆動基板２８は、スイッチング速度が遅くなるにつれその発熱量が少なくなる。駆動基板２８の発熱が小さくなるにつれて相対飽和温度が下がり、超音波振動子２１の温度も下がることとなる。
【００６１】
図１２に、列パラメータと許容温度との関連を表すグラフを示す。図１１のグラフを用いて先述したように、駆動基板２８の発熱は、スイッチング速度に比例して小さくなる。従って、被検体の安全を保つことができる超音波振動子２１の温度、即ち許容温度は、図１２に示すようにスイッチング速度に比例して大きくなる。換言すれば、図１２に示す許容温度の変遷は、駆動基板２８を有しないときの許容温度と、駆動基板３８の相対飽和温度との差分を取ることにより求められる。図１３に列パラメータ対許容温度テーブルの例を示す。列パラメータ対許容温度テーブルには、２Ｄアレイプローブ４０を駆動する列パラメータに応じた超音波振動子２１の許容温度が記憶される。なお本実施例においては省略したが、他の列パラメータ、例えば列の切替順などの情報に対応した列パラメータ対許容温度テーブルを複数記憶しても構わない。
【００６２】
システム制御部１０は、この列パラメータ対許容温度テーブルと送信条件対最大飽和温度テーブルを用いて、被検体の安全を保つプローブ外殻２９の温度の範囲内で、超音波画像の感度や画質を最大化する駆動電圧を決定する。具体的には、操作部１１などから列パラメータが指定されると、システム制御部１０は列パラメータ対許容温度テーブルを用いて許容温度の上限値を算出する。次にシステム制御部１０は操作部１１などから指定された送信条件に対応する、送信条件対最大飽和温度テーブルを読み出す。システム制御部１０は送信条件対最大飽和温度テーブルを用いて、算出した許容温度の上限に収まる最大の駆動電圧を算出する。システム制御部１０が駆動電圧を算出すると、送受信部１６は設定された揺動パラメータで駆動部２５を駆動し、また設定された送信条件及び駆動電圧で超音波振動子２１を駆動する。
【００６３】
（駆動電圧設定処理）
図１４はメカ４Ｄプローブ３０を用いる際の、駆動電圧を設定して超音波の送受信を行う処理を示したフローチャートである。なお、２Ｄアレイプローブ３０を用いる際の処理も図１４に示すものと同様である。２Ｄアレイプローブ３０を用いる場合には、以下に述べる「揺動パラメータ」を「列パラメータ」に読み替えればよい。
【００６４】
以下、図１４を用いて駆動電圧の設定処理について述べる。まずシステム制御部１０が処理を開始すると（ステップ１０００）、システム制御部１０は操作部１１などから行われる揺動パラメータと送信条件の入力を待ち受ける（ステップ１００１）。揺動パラメータ及び送信条件が入力されると、システム制御部１０は記憶部１２から揺動パラメータ対許容温度テーブルを読み出す（ステップ１００２）。システム制御部１０は揺動パラメータ対許容温度テーブルを読み出すと、指定された揺動パラメータにおける許容温度を算出する（ステップ１００３）。次にシステム制御部１０は、記憶部１２から送信条件対最大飽和温度テーブルを読み出す（ステップ１００４）。システム制御部１０は送信条件対最大飽和温度テーブルを読み出すと、指定された送信条件で、算出した許容温度の上限値を満たす最大の駆動電圧を算出する（ステップ１００５）。システム制御部１０は駆動電圧を算出すると、指定された揺動パラメータ及び送信条件と、算出した駆動電圧を用いてプローブ２０を駆動し（ステップ１００６）、処理を終了する（ステップ１００７）。
【００６５】
以上の処理により、システム制御部１０は指定された熱源の駆動パラメータ及び送信条件における最大の駆動電圧を算出する処理を行う。なお、熱源の駆動パラメータとはメカ４Ｄプローブ３０においては揺動パラメータを、２Ｄアレイプローブにおいては列パラメータのことを指す。許容温度を満たす最大の駆動電圧でプローブ２０を駆動することにより、被検体の安全を保障する温度を保ちつつ、超音波画像の感度や画質を最大化することが可能となる。
【００６６】
また、システム制御部１０による駆動電圧の算出は、熱源の駆動パラメータ対許容温度テーブルと送信条件対最大飽和温度テーブルという、熱源ごとに独立したテーブルを組み合わせることで算出される。従来の超音波診断装置のように熱源の駆動パラメータと送信条件と最大飽和温度と１つのテーブルに関連付けようとすると、送信条件と揺動パラメータとの組み合わせが膨大であるためにテーブルのデータ量が大きくなり、駆動電圧の算出が困難となる。本実施例によれば、２つの熱源に対して独立したテーブルを設けてこれらを組み合わせることで、駆動電圧を容易な計算で算出することができる。
【００６７】
（相対飽和温度を用いた駆動電圧の算出）
図１４を用いて述べた駆動電圧の算出処理においては、記憶部１２に熱源の駆動パラメータ対許容温度テーブルを設けて駆動電圧の算出を行っていた。しかし、駆動電圧の算出処理はこれに限られるものではない。例えば熱源の駆動パラメータ対許容温度テーブルの替わりに、熱源の駆動パラメータ対相対飽和温度テーブルを設けて駆動電圧の算出を行っても構わない。相対飽和温度テーブルは、ある動作パラメータで熱源を駆動した際の、熱源に起因しておこる温度変化を記録したテーブルである。
【００６８】
図１５に４Ｄメカプローブ３０における揺動パラメータ対相対飽和温度テーブルの例を示す。揺動パラメータ対相対飽和温度テーブルは、図８のグラフを用いて説明した揺動パラメータと相対飽和温度とを関連付けて記憶するテーブルである。システム制御部１０は、操作部１１などから指定された揺動パラメータに応じて相対飽和温度を読み出し、超音波振動子２１の温度が相対的に何度上昇するかを算出することができる。
【００６９】
システム制御部１０は送信条件対最大飽和温度テーブルに、この相対飽和温度を加算する処理を行う。相対飽和温度を加算することで、駆動部２５からの発熱を考慮した超音波振動子２１の最大飽和温度を算出することができる。システム制御部１０は相対飽和温度を加算された送信条件対最大飽和温度テーブルを用いて、許容温度を満たす最大の駆動電圧を決定する処理を行う。なお、この場合の許容温度は、予め定められた一意の温度が用いられる。
【００７０】
以下、図１６を用いて駆動電圧の設定処理について述べる。図１６はメカ４Ｄプローブ３０を用いる際の、駆動電圧を設定して超音波の送受信を行う処理を示したフローチャートである。なお、２Ｄアレイプローブ３０を用いる際の処理も図１６に示すものと同様である。２Ｄアレイプローブ３０を用いる場合には、以下に述べる「揺動パラメータ」を「列パラメータ」に読み替えればよい。まずシステム制御部１０が処理を開始すると（ステップ２０００）、システム制御部１０は操作部１１などから行われる揺動パラメータと送信条件の入力を待ち受ける（ステップ２００１）。揺動パラメータ及び送信条件が入力されると、システム制御部１０は記憶部１２から揺動パラメータ対相対飽和温度テーブルを読み出す（ステップ２００２）。システム制御部１０は揺動パラメータ対相対飽和温度テーブルを読み出すと、指定された揺動パラメータにおける相対飽和温度を算出する（ステップ２００３）。次にシステム制御部１０は、記憶部１２から送信条件対最大飽和温度テーブルを読み出す（ステップ２００４）。システム制御部１０は送信条件対最大飽和温度テーブルを読み出すと、このテーブルの値に算出した相対飽和温度を加算する（ステップ２００５）。システム制御部１０は加算処理を行うと、加算された送信条件対最大飽和温度テーブルの値を用いて許容温度上限を満たす最大の駆動電圧を算出する（ステップ２００６）。システム制御部１０は駆動電圧を算出すると、指定された揺動パラメータ及び送信条件と、算出した駆動電圧を用いてプローブ２０を駆動し（ステップ２００７）、処理を終了する（ステップ２００８）。
【００７１】
なお、上述の実施例においては熱源が超音波振動子２１と、駆動部２５あるいは駆動基板２８の２つのみである場合について述べたが、本実施例の構成はこれに限定されない。例えばプローブ２０内に温度変化の大きな熱源が別に複数存在する場合には、熱源ごとに設けた駆動パラメータ対相対飽和温度テーブルを記憶部１２に記憶してもよい。システム制御部１０が各駆動パラメータに応じて算出した相対飽和温度を送信条件対最大飽和温度テーブルへそれぞれ加算してゆくことで、２つ以上の熱源がプローブ２０内に存在する場合であっても容易に駆動電圧を算出する処理が行える。
【００７２】
以上の処理により、システム制御部１０は指定された熱源の駆動パラメータ及び送信条件における最大の駆動電圧を算出する処理を行う。許容温度を満たす最大の駆動電圧でプローブ２０を駆動することにより、被検体の安全を保障する温度を保ちつつ、超音波画像の感度や画質を最大化することが可能となる。
【００７３】
また、システム制御部１０による駆動電圧の算出は、送信条件対最大飽和温度テーブルの値に相対飽和温度テーブルから算出された相対温度を加算することで、駆動電圧の算出を行う。２つの熱源に対して独立したテーブルを設けてこれらを組み合わせることで、駆動電圧を容易な計算で算出することができる。
【００７４】
また、システム制御部１０による最大飽和温度は、相対飽和温度テーブルから算出された相対飽和温度を足し合わせることにより算出される。熱源ごとに独立して算出された相対飽和温度を足し合わせるという簡便な構成により、熱源がプローブ２０内に複数存在する場合であっても容易な計算で最大飽和温度を算出することが可能となる。
【００７５】
なお、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宣な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、最大飽和温度や相対飽和温度、許容温度などの温度変化情報はテーブルの形で記憶部１２に記憶されると述べたが、テーブルの替わりに係数などを組み合わせた温度算出関数を記憶部１２に記憶し、入力された熱源の駆動パラメータや送信条件から最大飽和温度、相対飽和温度、及び許容温度などをその都度算出する構成を取っても構わない。
【００７６】
また、本実施例においてプローブ２０内の熱源は超音波振動子２１、駆動部２５、及び駆動基板２８の３つについて述べた。しかし熱源の種類はこれに限られるものではなく、超音波振動子２１の動作基板や、電気信号を伝播するケーブル、あるいはプローブ２０内に空気や液体を循環させる冷却機構などの、プローブ２０内に内蔵される様々な部品を熱源とみなし、これに対する許容温度テーブルや相対飽和温度テーブルを記憶部１２に記憶しても構わない。また例えば、本実施例においてはシステム制御部１０が算出する動作パラメータを駆動電圧であるとして述べた。しかし動作パラメータはこれに限られるものではなく、超音波振動子２１を駆動する駆動信号の波形、駆動信号の電流、駆動信号の電力、駆動信号の入出力間隔、あるいは送信条件や熱源の駆動パラメータなど、種々の動作パラメータをテーブルを用いて算出する構成を取っても構わない。また例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。あるいは、異なる実施例にわたる構成要素を適宣組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１ 超音波診断装置
１０ システム制御部
１１ 操作部
１２ 記憶部
１３ 表示部
１５ 超音波画像生成部
１６ 送受信部
１７ Ｂモード処理部
１８ ドプラ処理部
２０ 超音波プローブ
２１ 超音波振動子
２３ バッキング材
２４ アーム
２５ 駆動部
２８ 駆動基板
２９ プローブ外殻
３０ メカ４Ｄプローブ
４０ ２Ｄアレイプローブ
２１１ リード線
２１２ 信号電極
２１３ 振動子
２１４ アース電極
２１５ 整合層
２１６ 音響レンズ
【技術分野】
【０００１】
本開示は、超音波により被検体の体内を画像化し診断を行う超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブ（以下、単にプローブと記載する。）から超音波を被検体に対して送信し、被検体を構成する組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる反射波を受信して表示部に表示する医用装置である。この超音波診断装置による診断は、プローブを被検体の体表に接触させることでリアルタイムの超音波画像を生成して、超音波画像をディスプレイに表示することで行われる。
【０００３】
超音波の送信は、プローブ内に内蔵された超音波振動子を振動させることにより行われるが、超音波振動子の振動は発熱を伴う。発熱するプローブに接触する被検体の安全を確保するために、プローブ表面温度についての許容温度の上限が安全規格により定められている。許容温度の範囲内でプローブを使用するため、超音波振動子の付近に温度センサを取り付け、温度センサの温度検出結果に応じて超音波の送信条件を設定する発明が公開されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０２０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
先述した超音波診断装置においては、１次元配列された超音波振動子から超音波を送受信することで、２次元の超音波画像を生成していた。近年、超音波振動子の構成を変更して超音波を２次元方向に対して送受信することで、３次元の超音波画像を生成する手法が実用化されている。超音波の送受信及び超音波画像の生成を連続的に行うことで、３次元の超音波画像をリアルタイムに生成することが可能となる。
【０００６】
３次元の超音波画像を生成する超音波振動子の構成は、例えば次の２つが考えられる。１つ目は、１次元配列された超音波振動子を配列方向に対して直交する方向に揺動させながら超音波を送受信することで、超音波の送受信方向を２次元方向に広げる構成である。超音波振動子の揺動は、プローブに内蔵したステッピングモータなどのモータを超音波振動子に取り付けて、これを駆動させることにより行われる。そして２つ目は、超音波振動子自体を２次元のアレイ状に並べる構成である。アレイを構成する各超音波振動子はアレイ駆動基板によって束ねられて接続され、アレイ駆動基板が各超音波振動子へ電気信号の出力を行う。
【０００７】
これらの方法を用いて３次元画像の生成を行う場合を考えると、１つ目の方法ではモータが超音波振動子を揺動させる動作を継続して行わなければならない。モータの揺動動作は発熱を伴うためモータは熱源として働き、プローブ表面の温度を更に上昇させる。一方２つ目の方法では拡張音波振動子を束ねるアレイ駆動基板に電気信号が集中して入出力されるため、電気信号の入出力が原因となって発熱が生じる。アレイ駆動基板も同様に熱源として働き、プローブ表面の温度を更に上昇させる。これらの熱源の働きによって、プローブ表面温度の上昇量は２次元の超音波画像を生成する従来の超音波診断装置に比べ更に高いものとなる。
【０００８】
ところで、プローブ表面温度の管理を行うために、超音波振動子の超音波送信波形、送信間隔、あるいは送信駆動電圧などの送信条件が変化した場合に超音波振動子の温度上昇がどの程度発生するかを予め測定しておき、温度上昇と送信条件とを対応付けた温度上昇テーブルを作成しておく方法が考えられる。テーブルを用いることで、設定された送信条件におけるプローブ表面温度が許容温度の上限を超えるか否かを送信条件の設定段階で判断することができる。送信条件を許容温度の範囲内に収まる値へと抑制することで、超音波診断装置はプローブ表面温度を安全な範囲内で保つことができる。熱源による温度上昇を考慮してプローブ表面温度を管理するため、熱源の温度上昇が最大となる場合を想定し、熱源が最大の発熱を行っている際の温度上昇と送信条件とを対応付けた温度上昇テーブルを作成すると、確実に許容温度の上限を超える事態を防止できる。しかし、熱源の発熱量が小さい駆動パラメータでモータを動作する場合には、上述の温度テーブルを用いると送信条件が過剰に抑制されてしまうため、超音波振動子の感度が低下し画質が低下するという課題がある。
【０００９】
これらの課題を解決するため、本願は複数の熱源から生じる温度変化を個別に予測して、超音波プローブの動作パラメータを適切に設定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本願は、超音波を送受信するプローブを備えた超音波診断装置において、動作パラメータの入力を受け付ける入力部と、前記プローブに内蔵され、動作パラメータ及び駆動電圧に従って超音波を送受信する超音波振動子と、前記プローブに内蔵され、動作パラメータに従って駆動する部品と、前記超音波振動子に起因する温度変化に動作パラメータを関連付ける第１の温度変化情報と、前記部品に起因する温度変化に動作パラメータを関連付ける第２の温度変化情報とを記憶する記憶部と、前記入力部が受け付けた動作パラメータ、前記第１の温度変化情報、及び前記第２の温度変化情報に基づいて、前記駆動電圧を設定する制御部とを有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本願の実施形態に係る超音波診断装置の内部構成を示すブロック図。
【図２】本願の実施形態に係るメカニカル４Ｄプローブの構成を示す図。
【図３】本願の実施形態に係るメカニカル４Ｄプローブの超音波振動子の構成を示す図。
【図４】本願の実施形態に係る２Ｄアレイプローブの構成を示す図。
【図５】本願の実施形態に係る２Ｄアレイプローブの超音波振動子の構成を示す図。
【図６】本願の実施形態に係る駆動電圧と最大飽和温度との関係を示す図。
【図７】本願の実施形態に係る駆動電圧と最大飽和温度とを関連付けた温度変化情報を示す図。
【図８】本願の実施形態に係る揺動パラメータと相対飽和温度との関係を示す図。
【図９】本願の実施形態に係る揺動パラメータと許容温度上限との関係を示す図。
【図１０】本願の実施形態に係る揺動パラメータと許容温度上限とを関連付けた温度変化情報を示す図。
【図１１】本願の実施形態に係る列パラメータと相対飽和温度との関係を示す図。
【図１２】本願の実施形態に係る列パラメータと許容温度上限との関係を示す図。
【図１３】本願の実施形態に係る列パラメータと許容温度上限とを関連付けた温度変化情報を示す図。
【図１４】本願の実施形態に係る送受信条件の設定処理を示すフローチャート。
【図１５】本願の実施形態に係る揺動パラメータと相対飽和温度との関係を示す図。
【図１６】本願の実施形態に係る送受信条件の別の設定処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
（超音波診断装置１の内部構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る超音波診断装置１の内部構成を示したブロック図である。超音波診断装置１は、図１に示すようにシステム制御部１０とプローブ２０とを組み合わせることにより構成される。
【００１４】
システム制御部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）から構成される。操作部１１、記憶部１２、表示部１３、超音波画像生成部１５、送受信部１６、Ｂモード処理部１７、及びドプラ処理部１８から構成される。なお、本発明における超音波診断装置１の構成はこれに限られるものではなく、適宣構成要素を追加しても構わない。あるいは、構成要素を省略あるいは統合しても構わない。
【００１５】
プローブ２０は、送受信部１６から出力された駆動信号に基づいて超音波を発生し、また被検体から反射された超音波を受信して電気信号（以下、エコー信号と記載する）に変換する部材である。プローブ２０内には超音波振動子２１が内蔵され、プローブ２０は送受信部１６から受信した超音波の送信条件と、駆動電圧に基づいて特定の超音波振動子２１から超音波信号を送信する。
【００１６】
なお、本実施例におけるプローブ２０は後に詳述する２つの構成のうちいずれかの構成を用いることにより、超音波振動子２１が送受信する超音波の志向性を２次元方向に対して制御する。１つ目の構成は、超音波振動子２１を１次元方向に配列し、配列方向に対して直交する向きに対して超音波振動子２１を揺動させる駆動部２５を取り付ける構成である（以下、駆動部２５により超音波振動子２１を揺動させるプローブ２０を、メカ４Ｄプローブ３０と記載する）。駆動部２５は揺動運動によって超音波振動子２１を傾け、超音波の送受信方向を変化させる。この送受信方向の変化によって、メカ４Ｄプローブ３０は超音波の送受信方向を２次元的に変化させる。一方２つ目の構成は、超音波振動子２１を２次元アレイ状に配列する構成である（以下、２次元アレイ上に超音波振動子２１を配列したプローブ２０を、２Ｄアレイプローブ４０と記載する）。超音波の送受信を行う超音波振動子２１の列を切り替えることにより、２Ｄアレイプローブ４０は超音波の送受信方向を２次元的に変化させる。メカ４Ｄプローブ３０及び２Ｄアレイプローブ４０の構成は後に詳しく述べる。
【００１７】
なお後述の実施例においては、超音波の送信条件、超音波振動子２１の駆動電圧、駆動部２５の揺動パラメータ、及び列パラメータを総称してプローブ２０の動作パラメータと記載し、動作パラメータの集合を動作パラメータ群と記載する。
【００１８】
送受信部２１は、プローブ２０へ駆動信号を出力する際に用いるパルサ回路及び遅延回路を備える。パルサ回路は、プローブ２０に超音波を送信させるレートパルスを繰り返し発生する。遅延回路は、超音波をビーム状に収束して送信指向性を決定する遅延時間をレートパルスに付加する。送受信部２１はこの遅延時間を付加されたレートパルスを、駆動信号としてプローブ２０へ出力する。この駆動信号には、超音波振動子２１の駆動パラメータを指定する送信条件の情報が含まれる。送信条件は具体的には、超音波の送信波形、送信間隔、送信周波数、超音波の焦点位置などから構成される。
【００１９】
なお、システム制御部１０に接続されるプローブ２０がメカ４Ｄプローブ３０である場合には、この駆動信号には駆動部２５を揺動させる条件を指定する揺動パラメータの情報が含まれる。揺動パラメータは具体的には、駆動部２５による超音波振動子２１の揺動角度、揺動速度、及び角度解像度などの情報が含まれる。なお角度解像度とは、超音波振動子２１の傾き角度について、何度おきに超音波の送受信を行うかを指定するパラメータである。一方、システム制御部１０に接続されるプローブ２０が２Ｄアレイプローブ４０である場合には、この駆動信号には２次元アレイのどの列に属する超音波振動子２１を駆動するかを指定する列パラメータの情報が含まれる。列パラメータとは具体的には、駆動基板２８が超音波振動子２１の電気信号の導通経路を切り替えるスイッチング速度や、切り替える順番などの情報が含まれる。
【００２０】
また、送受信部２１は、プローブ２０が受信したエコー信号を受信する際に用いるアンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器を備える。アンプ回路は、プローブ２０が受信したエコー信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器へ出力する。Ａ／Ｄ変換器は、増幅されたエコー信号の受信指向性を決定するために必要な遅延時間をエコー信号に与え、加算器へと出力する。加算器は遅延時間を与えられたエコー信号を加算することで、超音波を送信するスキャンラインに対応したエコー信号を生成する。送受信部２１はエコー信号を生成すると、これをＢモード処理部１７あるいはドプラ処理部１８へと出力する。
【００２１】
なお、システム制御部１０に接続されるプローブ２０がメカ４Ｄプローブ３０である場合には、エコー信号の出力は超音波振動子２１が超音波を受信した時点における、超音波振動子２１の傾き角度と関連付けて行われる。この傾き角度の情報は、超音波画像生成部１５による３次元画像の生成処理に用いられる。一方、システム制御部１０に接続されるプローブ２０が２Ｄアレイプローブ４０である場合には、エコー信号の出力は超音波を受信した超音波振動子２１が属する列の情報と関連付けて行われる。この列の情報は、超音波画像生成部１５による３次元画像の生成処理に用いられる。
【００２２】
Ｂモード処理部１７は、送受信部１６が出力したエコー信号の振幅強度に応じて変化するＢモード信号を生成する。Ｂモード処理部１７は生成したＢモード信号を超音波画像生成部１５へ出力する。
【００２３】
ドプラ処理部１８は、エコー信号の周波数遷移を検出して、組織あるいは血流の移動速度を抽出したドプラ信号を生成する。ドプラ処理部１８はドプラ信号を超音波画像生成ユニット１５へ出力する。
【００２４】
超音波画像生成ユニット１５は、Ｂモード処理部１７とドプラ処理部１８から出力されたＢモード信号やドプラ信号に基づいて、超音波画像を生成する。超音波画像の生成は、操作部１２から指示されたモード切替信号に応じて画像生成モードを切り替えながら行う。例えば操作部１２がＢモードを指示した場合、超音波画像生成ユニット１５は、Ｂモード信号を超音波の送受信に対応した座標にマッピングしてＢモード画像を生成する。操作部１２がドプラモードを指示した場合、超音波画像生成ユニット１５は、ドプラ信号を超音波の送受信に対応した座標にマッピングし、更にＢモード画像上に重畳したドプラ画像を生成する。超音波画像生成ユニット１５はこれらの超音波画像を生成して、表示部１４へと出力する。
【００２５】
なお、システム制御部１０に接続されるプローブ２０がメカ４Ｄプローブ３０である場合には、超音波画像生成ユニット１５は、エコー信号を受信した時点における超音波振動子２１の傾き角度に応じて、別々の超音波画像を生成する。例えば超音波振動子２１が１２８種の異なる傾き角度でエコー信号を受信した場合、超音波画像生成ユニット１５は傾き角度ごとに１２８枚の超音波画像を生成する。更に、超音波画像生成ユニット１５は傾き角度の情報を用いて各超音波画像を合成することで、３次元のボリュームデータを生成する。具体的にはボリュームデータの生成は、超音波画像を構成する各画素を、傾き情報を用いて所定の位置のボクセルへとマッピングすることにより行われる。
【００２６】
一方、システム制御部１０に接続されるプローブ２０が２Ｄアレイプローブ４０である場合には、超音波画像生成ユニット１５は、エコー信号を受信した超音波振動子２１が属する列に応じて、別々の超音波画像を生成する。例えば６４列に並べられた超音波振動子２１がそれぞれエコー信号を受信した場合、超音波画像生成ユニットは列ごとに６４枚の超音波画像を生成する。更に、超音波画像生成ユニット１５は列情報を用いて各超音波画像を合成することで、３次元のボリュームデータを生成する。具体的にはボリュームデータの生成は、超音波画像を構成する各画素を、列情報を用いて所定の位置のボクセルへとマッピングすることにより行われる。超音波画像生成ユニット１５は種々のレンダリング処理に基づいてボリュームデータを画像データへと変換して、表示部１３あるいは記憶部１２へと出力する。
【００２７】
なお、ここではモード切替信号に応じてＢモード画像とドプラ画像とを切り替えて生成する例を示したが、超音波画像生成ユニット１５が生成する超音波画像はこれに限られない。例えばエコー信号のうち周波数遷移が生じている領域について、周波数遷移から組織あるいは血流の移動速度・分散・エコー信号の振幅を算出し、これらのパラメータに基づいて色付けを行い表示するＣＤＩ（Ｃｏｌｏｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｉｍａｇｉｎｇ）モード、特定の診断領域の反射波強度変化を時系列化して表示するＭモードなどの、様々なモードに基づいて超音波画像を生成するものであっても構わない。あるいは、Ｂモード画像やドプラ画像などの超音波画像を生成した後に、別モードの超音波画像を並べて新たな超音波画像を表示する並列表示モードを備えていても構わない。
【００２８】
表示部１３は、例えばＬＣＤ（Ｌｕｃｉｄ Ｃｒｉｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）から構成されるディスプレイである。表示部１３は、超音波画像生成部１５から出力された超音波画像を表示する。あるいは、超音波画像生成部１５が超音波画像を表示するためのパラメータや、プローブ２０が超音波を送受信する際のパラメータなどを表示する。
【００２９】
記憶部１２は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭや電気的に書き換えや消去が可能な不揮発性メモリであるフラッシュメモリ、及びＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などから構成される記憶媒体である。記憶部１２はシステム制御部１０により実行される種々のアプリケーションデータや制御データ、及び超音波画像生成部１５から出力されたボリュームデータや画像データを記憶する。また、記憶部１２は送信条件と最大飽和温度とを関連付ける送信条件対最大飽和温度テーブルを記憶する。送信条件対最大飽和温度テーブルは、ある送信条件において超音波振動子２１を駆動し続けて、プローブ２０の表面温度が平衡状態になったときの超音波振動子２１の温度（飽和温度）と、送信条件とを対応付けて記録するテーブルである。
【００３０】
なお、システム制御部１０に接続されるプローブ２０がメカ４Ｄプローブ３０である場合には、記憶部１２は揺動パラメータと許容温度とを関連付ける揺動パラメータ対許容温度テーブルを記憶する。揺動パラメータ対許容温度テーブルは、ある揺動パラメータにおいてメカ４Ｄプローブ３０を駆動した際に、プローブの接触する被検体に危険を及ぼさない限界の超音波振動子２１の温度（許容温度）と、揺動パラメータとを対応付けて記録するテーブルである。
【００３１】
一方、システム制御部１０に接続されるプローブ２０が２Ｄアレイプローブ４０である場合には、記憶部１２は列パラメータと許容温度とを関連付ける列パラメータ対許容温度テーブルを記憶する。列パラメータ対許容温度テーブルは、ある列パラメータにおいて２Ｄアレイプローブ４０を駆動した際に、プローブの接触する被検体に危険を及ぼさない限界の超音波振動子２１の温度（許容温度）と、列パラメータとを対応付けて記録するテーブルである。
【００３２】
なお、記憶部１２に記録されるテーブルはこの２つに限られず、例えば揺動パラメータと駆動部２５の温度変化とを対応付けて記録する揺動パラメータ対相対飽和温度テーブルや、列パラメータと駆動基板２８の温度変化とを対応付けて記録する列パラメータ対相対飽和温度テーブルなどが記録されていても構わない。
【００３３】
操作部１１は、例えば機械的なボタン、ダイヤル、トラックボール、スライダやホイールなどの種々の操作デバイスを用いて構成され、使用者が行った入力を電気信号に変換してシステム制御部１０へ出力する部材である。操作部１１は入力に応じて、例えば送受信部１６に超音波の送受信の開始・停止を指示する指示信号や、超音波画像生成部１５が超音波画像を生成するモードを切り替える指示信号、及び送信条件や揺動パラメータを指定する指示信号を出力する。
【００３４】
（メカ４Ｄプローブ３０の構成）
以下、メカ４Ｄプローブ３０の具体的な構成につき図２及び図３を用いて述べる。図２は、メカ４Ｄプローブ３０の内部構成の概略を示す図である。超音波振動子２１の配列方向をｘ軸、超音波振動子２１による超音波の放射方向の中心をｚ軸とおいたとき、図２（ａ）はｘｚ平面におけるメカ４Ｄプローブ３０の断面図、図２（ｂ）はｙｚ平面におけるメカ４Ｄプローブ３０の断面図を示している。
【００３５】
メカ４Ｄプローブ３０は、ｘ軸に沿って一次元的に並べて配列した超音波振動子２１をバッキング材２３に接続し、更に駆動部２５とバッキング材２３とをアーム２４で接続することにより構成される。さらに、これらの部材はプローブ外殻２９によって機能可能なように梱包される。
【００３６】
超音波振動子２１は送受信部１６から行われる電気信号の入力に応じて超音波をｚ方向に向けて送信し、また被検体から反射してきたエコー信号を受信して電気信号へと変換し、送受信部１６へと出力する。送受信部１６は超音波振動子２１へ出力する電気信号に適当な遅延を与えることで、超音波振動子２１から送信される超音波の志向性を変化させる。この超音波の志向性は、ｚ軸を中心とするｘ軸方向の傾きとして＋θ〜−θの間を変化する。
【００３７】
超音波振動子２１はバッキング材２３に接続される。バッキング材は、超音波振動子２１を固定する支持体としての機能を持ち、また超音波振動子２１から−ｚ方向に向かって放射される不要な超音波を吸収する機能を持つ。バッキング材は超音波を吸収するフェライトゴムなどを用いて構成される。
【００３８】
バッキング材２３はアーム２４を介して駆動部２５に接続される。駆動部２５は電気信号を受けて回転運動を行うモータであり、その一端がアーム２４に接続される。駆動部２５は送受信部１６から出力された電気信号に応じて、図２中の軸Ｘ´を中心とした回転運動を行う。この回転運動はより詳しくは、駆動部２５に接続されたアームの傾きをｚ軸を中心とするｙ軸方向の傾きとして＋Φ〜−Φの間で変化させることにより行われる（以降、この回転運動を単に揺動と記載する）。超音波振動子２１が送受信する超音波の志向性は、この駆動部２５の揺動と共に＋Φ〜−Φの間を変化することとなる。超音波振動子２１は電気信号の遅延を用いてｘ軸方向の志向性を変化させ、また駆動部２５の揺動によってｙ軸方向の志向性を変化させる。従って、電気信号の遅延量と揺動を制御しながら超音波の送受信を行うことで、超音波振動子２１はｘｙ平面に対して２次元的に超音波を送受信することができる。
【００３９】
ところで、駆動部２５に揺動を行わせる場合は、送受信部１６が電気信号を駆動部２５へと印加する。駆動部２５はこの電気信号の電気的エネルギーを揺動運動へと変換して超音波振動子２１を揺動させるが、このとき電気的エネルギーの一部は熱となって駆動部２５から放射される。放射された熱は駆動部２５に接続された各部品を伝播し、結果としてプローブ外殻２９の温度、即ちメカ４Ｄアレイプローブ３０の表面温度を上昇させることとなる。
【００４０】
図３に超音波振動子２１のより詳しい構成を示す。超音波振動子２１は、音響レンズ２１６、整合層２１５、アース電極２１４、振動子２１３、信号電極２１２、リード線２１１とを組み合わせて構成される。音響レンズ２１６は、送信超音波及び受信超音波を所定距離に収束させる機能を有する部品であり、生体組織と略等しい音響インピーダンスのシリコンゴムなどを用いて構成される。整合層２１５は、振動子２１３と生体組織との音響インピーダンス整合を行うための部品であり、音響インピーダンスの異なる複数の部品を張り合わせて振動子２１３と音響レンズ２１６との間に設けられる。アース電極２１４はリード線２１１の接地ラインを介して超音波診断装置１の図示しない接地端子に接続される。振動子２１３は信号電極２１２から入力された電気信号に応じた周波数で振動して、超音波を発信する部品である。信号電極２１２はリード線２１１と振動子２１３との間に設けられ、リード線２１１から入力された電気信号を振動子２１３へ伝達する電極である。リード線２１１は例えばバッキング材２１１の表面や内部に設けられた電線であり、電気信号を送受信部１６及び信号電極２１２との間で伝達する。
【００４１】
図３に述べた超音波振動子２１を用いて超音波の送受信を行う場合、送受信部１６は振動子２１３へと電気信号を印加する。振動子２１３はこの電気信号の電気的エネルギーを音響振動へ変換するが、この変換に伴い電気的エネルギーの一部は熱となって振動子２１３から放射される。振動子２１３から放射された熱は振動子２１３に接続された各部品へと伝播し、結果としてプローブ外殻２９の温度を上昇させることとなる。また、振動子２１３が送信した超音波はバッキング材２３によって吸収され、また被検体を反射したエコー信号は音響レンズ２１６を介して振動子２１３によって吸収される。この超音波の吸収に伴う振動は熱を発し、各部品を伝播することでプローブ外殻２９の温度、即ちメカ４Ｄアレイプローブ３０の表面温度を上昇させることとなる。
【００４２】
（２Ｄアレイプローブ４０の構成）
以下、２Ｄアレイプローブ４０の具体的な構成につき図４及び図５を用いて述べる。図４は、２Ｄアレイプローブの内部構成の概略を示す図である。先述したメカ４Ｄプローブ４０と異なり、超音波振動子２１はｘ軸とｙ軸の２軸に沿って２次元的に並べられる。超音波振動子２１による超音波の放射方向の中心をｚ軸とおいたとき、図４（ａ）はｘｚ平面における２Ｄアレイプローブ４０の断面図、図４（ｂ）はｙｚ平面における２Ｄアレイプローブ４０の断面図を示している。
【００４３】
２Ｄアレイプローブ４０は、ｘ軸とｙ軸に沿って２次元的に並べて配列した超音波振動子２１をバッキング材２３に接続し、更に超音波振動子２１に印加する電気信号をスイッチングする駆動基板２８をリード線２１１を介して接続することにより構成される。さらに、これらの部品はプローブ外殻２９によって機能可能なように梱包される。
【００４４】
超音波振動子２１は送受信部１６から行われる電気信号の入力に応じて超音波をｚ方向に向けて送信し、また被検体から反射してきたエコー信号を受信して電気信号へと変換し、送受信部１６へと出力する。送受信部１６は超音波振動子２１へ出力する電気信号に適当な遅延を与えることで、超音波振動子２１から送信される超音波の志向性を変化させる。この超音波の志向性は、ｚ軸を中心とするｘ軸方向の傾きとして＋θ〜−θの間を、ｙ軸方向の傾きとして＋Φ〜−Φの間を変化する。
【００４５】
超音波振動子２１はバッキング材２３及びリード線２１１を介して、駆動基板２８に接続される。駆動基板２８は例えば、電気信号を印加する超音波振動子２１の列を切り替えるためのスイッチング素子として働く。駆動基板２８は送受信部１６から出力された駆動信号に応じて、電気信号を印加する超音波振動子２１の列を次々と切り替える。従って、駆動基板２８を用いて超音波を送受信する超音波振動子２１を選択することにより、ｘｙ平面に対して２次元的に超音波を送受信することができる。
【００４６】
図５に超音波振動子２１のより詳しい構成を示す。超音波振動子２１は、音響レンズ２１６、整合層２１５、アース電極２１４、振動子２１３、信号電極２１２、リード線２１１とを組み合わせて構成され、各部品の構成は先述したメカ４Ｄプローブと同様である。超音波振動子２１は２次元状に配列され、各々の信号電極２１２に接続されたリード線２１１は、駆動基板２８へと接続される。
【００４７】
ところで、駆動基板２８がスイッチング動作を行う場合には、送受信部１６が電気信号を駆動基板２８へと印加する。駆動基板２８はこの電気信号に含まれる列パラメータに応じてスイッチング処理を行うが、スイッチング処理に合わせて駆動基板２８へは多数の電気信号が高速で入出力されることとなる。この電気信号の入出力は熱となって駆動基板２８から放射される。放射された熱は駆動基板２８に接続された各部品を伝播し、結果としてプローブ外殻２９の温度、即ち２Ｄアレイプローブ４０の表面温度を上昇させることとなる。
【００４８】
更に、図５に述べた超音波振動子２１を用いて超音波の送受信を行う場合、振動子２１３の音響振動への変換は発熱の原因となる。振動子２１３から放射された熱は振動子２１３に接続された各部品へと伝播し、結果としてプローブ外殻２９の温度を上昇させることとなる。また、振動子２１３が送信した超音波はバッキング材２３によって吸収され、また被検体を反射したエコー信号は音響レンズ２１６を介して振動子２１３によって吸収される。この超音波の吸収に伴う振動は熱を発し、各部品を伝播することでプローブ外殻２９の温度、即ち２Ｄアレイプローブ４０の表面温度を上昇させることとなる。
【００４９】
（プローブ２０の温度管理）
以上述べたように、２次元的に超音波を送受信するプローブ２０内には、超音波振動子２１の他にも熱源が存在することとなる。メカ４Ｄプローブ３０においては駆動部２５が熱源となり、また２Ｄアレイプローブ４０においては駆動基板２８が熱源となる。超音波振動子２１と、これらの熱源が原因となっておこるプローブ２０の温度上昇を適切に管理するため、超音波診断装置１の記憶部１２には送信条件対最大飽和温度テーブル、及び許容温度テーブルが記憶される。送信条件対最大飽和温度テーブルは、ある動作パラメータで超音波振動子２１を駆動した際の、超音波振動子２１に起因しておこる温度変化を記録したテーブルである。一方許容温度テーブルは、ある動作パラメータで駆動部２５や駆動基板２８などの熱源を駆動した際の、熱源に起因しておこる温度変化及び許容温度の変化を記憶したテーブルである。システム制御部１０はまず許容温度テーブルを読み出して、指定された揺動パラメータあるいは列パラメータでプローブ２０を駆動させた際の許容温度上限を算出する。次に、システム制御部１０は送信条件対最大飽和温度テーブルを読み出して、最大飽和温度が許容温度の範囲内に収まる超音波振動子２１の駆動電圧を決定する。システム制御部１０は駆動電圧を決定すると、指定された揺動パラメータあるいは列パラメータと、送信条件と、決定した駆動電圧を用いてプローブ２０を駆動する。
【００５０】
図６に、送信条件と最大飽和温度との関連を表すグラフを示す。図６（ａ）は送信波形をサイン波とし、送信周波数を１０ＭＨｚとし、送信間隔を０．１ｍｓとしたときの駆動電圧と最大飽和温度との関連を示している。一方図６（ｂ）は送信波形をサイン波とし、送信周波数を１０ＭＨｚとし、送信間隔を０．２ｍｓとしたときの駆動電圧と最大飽和温度との関連を示している。なお本実施例において最大飽和温度とは、同一の送信条件で超音波振動子２１を駆動させ続けた場合に、温度が平衡状態に至ったときの温度を指す。超音波振動子２１は、印加される駆動電圧によってその発熱量を大きく変化させる。具体的には、図６に示すように駆動電圧が大きくなるほどその発熱量が大きくなる。また最大飽和温度は超音波振動子２１を駆動させる送信条件によっても変化する。例えば超音波の送信間隔を０．１ｍｓから０．２ｍｓへと広げた場合は、図６（ａ）（ｂ）の両グラフから分かるように最大飽和温度は低い値で変遷することとなる。
【００５１】
記憶部１２は図６に示したような送信条件及び駆動電圧と最大飽和温度との関連を、テーブルに関連付けて記憶する。図７に送信条件対最大飽和温度テーブルの例を示す。送信条件対最大飽和温度テーブルには、駆動電圧と最大飽和温度との関連を示すテーブルが送信条件の数だけ記憶される。なお図面の都合のため図示を省略するが、別の送信条件をとる場合、例えば送信波形を矩形波とし、送信周波数を１２ＭＨｚとし、送信間隔を０．３ｍｓとした場合などの駆動電圧と最大飽和温度との関連を示すテーブルも、同様に送信条件対最大飽和温度テーブルとして記憶部１２に記憶される。
【００５２】
システム制御部１０はこの送信条件対最大飽和温度テーブルを記憶部１２から読み出すことによって、送信条件と駆動電圧が定まった際の超音波振動子２１の最大飽和温度を算出することができる。
【００５３】
以下、メカ４Ｄプローブ３０における駆動条件の設定の流れについて示す。
【００５４】
図８に、揺動パラメータと相対飽和温度との関連を表すグラフを示す。図８は揺動角度をそれぞれ１０度、２０度、３０度としたときの揺動速度と相対飽和温度との関連を示している。なお本実施例において相対飽和温度とは、同一の揺動パラメータで駆動部２５を駆動させ続けて温度が平衡状態に至った場合の超音波振動子２１の温度と、駆動部２５を駆動しないときの超音波振動子２１の温度との差を指す。駆動部２５は、揺動速度及び揺動角度が大きくなるほどその発熱量が大きくなる。駆動部２５の発熱が大きくなるに従って相対飽和温度が上昇し、超音波振動子２１の温度も上昇することとなる。
【００５５】
超音波振動子２１の発熱と駆動部２５の発熱は、プローブ外殻２９の温度を上昇させてしまう。このため被検体の安全を確保するためには、２つの熱源から生じる温度変化を予測して、プローブ外殻２９の温度を一定の値以下に保つ必要がある。そこで本実施例の超音波診断装置においては、許容温度というパラメータを設定して温度の管理を行う。本実施例において許容温度とは、被検体の安全を保つことができる超音波振動子２１の温度範囲のことを指す。システム制御部１０は許容温度の上限値に収まる範囲内で超音波振動子の駆動電圧を最大化する。これにより、プローブ外殻２９の温度を被検体の安全を確保できる温度以下に保ったまま、生成される超音波画像の感度や画質を向上させることができる。
【００５６】
ここで、プローブ２０内に存在する熱源が超音波振動子２１だけである場合には、許容温度は一定の値となる。この場合、システム制御部１０は指定された送信条件で、許容温度上限に収まる最大の駆動電圧を設定すればよい。しかし、プローブ２０内に駆動部２５や駆動基板２８などの他の熱源が存在する場合には、この熱源の発熱が大きくなるにつれて超音波振動子２１の許容温度は低くなる。本実施例においては、先述した許容温度テーブルを用いて熱源の温度変化を予測し、許容温度の設定を行う。
【００５７】
図９に、揺動パラメータと許容温度との関連を表すグラフを示す。図８のグラフを用いて先述したように、駆動部２５の発熱は、揺動速度及び揺動角度に比例して大きくなる。従って、被検体の安全を保つことが出来る超音波振動子２１の温度、即ち許容温度は、図９に示すように揺動速度及び揺動角度に比例して小さくなる。換言すれば、図９に示す許容温度の変遷は、駆動部２５を有しないときの許容温度と、駆動部２５の相対飽和温度との差分を取ることにより求められる。図９は揺動パラメータ対許容温度テーブルの例を示す。揺動パラメータ対許容温度テーブルには、駆動部２５の揺動パラメータに応じた超音波振動子２１の許容温度が記憶される。
【００５８】
システム制御部１０は、この揺動パラメータ対許容温度テーブルと送信条件対最大飽和温度テーブルを用いて、プローブ外殻２９の温度が被検体の安全を保てる温度を下回るように、超音波画像の感度や画質を最大化する駆動電圧を決定する。具体的には、操作部１１などから揺動パラメータが指定されると、システム制御部１０は揺動パラメータ対許容温度テーブルを用いて許容温度の上限値を算出する。次にシステム制御部１０は操作部１１などから指定された送信条件に対応する、送信条件対最大飽和温度テーブルを読み出す。システム制御部１０は送信条件対最大飽和温度テーブルを用いて、算出した許容温度の上限に収まる最大の駆動電圧を算出する。システム制御部１０が駆動電圧を算出すると、送受信部１６は設定された揺動パラメータで駆動部２５を駆動し、また設定された送信条件及び駆動電圧で超音波振動子２１を駆動する。
【００５９】
以上の動作によって、システム制御部１０はメカ４Ｄプローブ３０を駆動する際の駆動電圧を設定することができる。２Ｄアレイプローブ４０においても動作の流れは同様である。
【００６０】
図１１に、列パラメータと相対飽和温度との関連を表すグラフを示す。図１１は駆動基板２８のスイッチング速度と相対飽和温度との関連を示している。駆動基板２８は、スイッチング速度が遅くなるにつれその発熱量が少なくなる。駆動基板２８の発熱が小さくなるにつれて相対飽和温度が下がり、超音波振動子２１の温度も下がることとなる。
【００６１】
図１２に、列パラメータと許容温度との関連を表すグラフを示す。図１１のグラフを用いて先述したように、駆動基板２８の発熱は、スイッチング速度に比例して小さくなる。従って、被検体の安全を保つことができる超音波振動子２１の温度、即ち許容温度は、図１２に示すようにスイッチング速度に比例して大きくなる。換言すれば、図１２に示す許容温度の変遷は、駆動基板２８を有しないときの許容温度と、駆動基板３８の相対飽和温度との差分を取ることにより求められる。図１３に列パラメータ対許容温度テーブルの例を示す。列パラメータ対許容温度テーブルには、２Ｄアレイプローブ４０を駆動する列パラメータに応じた超音波振動子２１の許容温度が記憶される。なお本実施例においては省略したが、他の列パラメータ、例えば列の切替順などの情報に対応した列パラメータ対許容温度テーブルを複数記憶しても構わない。
【００６２】
システム制御部１０は、この列パラメータ対許容温度テーブルと送信条件対最大飽和温度テーブルを用いて、被検体の安全を保つプローブ外殻２９の温度の範囲内で、超音波画像の感度や画質を最大化する駆動電圧を決定する。具体的には、操作部１１などから列パラメータが指定されると、システム制御部１０は列パラメータ対許容温度テーブルを用いて許容温度の上限値を算出する。次にシステム制御部１０は操作部１１などから指定された送信条件に対応する、送信条件対最大飽和温度テーブルを読み出す。システム制御部１０は送信条件対最大飽和温度テーブルを用いて、算出した許容温度の上限に収まる最大の駆動電圧を算出する。システム制御部１０が駆動電圧を算出すると、送受信部１６は設定された揺動パラメータで駆動部２５を駆動し、また設定された送信条件及び駆動電圧で超音波振動子２１を駆動する。
【００６３】
（駆動電圧設定処理）
図１４はメカ４Ｄプローブ３０を用いる際の、駆動電圧を設定して超音波の送受信を行う処理を示したフローチャートである。なお、２Ｄアレイプローブ３０を用いる際の処理も図１４に示すものと同様である。２Ｄアレイプローブ３０を用いる場合には、以下に述べる「揺動パラメータ」を「列パラメータ」に読み替えればよい。
【００６４】
以下、図１４を用いて駆動電圧の設定処理について述べる。まずシステム制御部１０が処理を開始すると（ステップ１０００）、システム制御部１０は操作部１１などから行われる揺動パラメータと送信条件の入力を待ち受ける（ステップ１００１）。揺動パラメータ及び送信条件が入力されると、システム制御部１０は記憶部１２から揺動パラメータ対許容温度テーブルを読み出す（ステップ１００２）。システム制御部１０は揺動パラメータ対許容温度テーブルを読み出すと、指定された揺動パラメータにおける許容温度を算出する（ステップ１００３）。次にシステム制御部１０は、記憶部１２から送信条件対最大飽和温度テーブルを読み出す（ステップ１００４）。システム制御部１０は送信条件対最大飽和温度テーブルを読み出すと、指定された送信条件で、算出した許容温度の上限値を満たす最大の駆動電圧を算出する（ステップ１００５）。システム制御部１０は駆動電圧を算出すると、指定された揺動パラメータ及び送信条件と、算出した駆動電圧を用いてプローブ２０を駆動し（ステップ１００６）、処理を終了する（ステップ１００７）。
【００６５】
以上の処理により、システム制御部１０は指定された熱源の駆動パラメータ及び送信条件における最大の駆動電圧を算出する処理を行う。なお、熱源の駆動パラメータとはメカ４Ｄプローブ３０においては揺動パラメータを、２Ｄアレイプローブにおいては列パラメータのことを指す。許容温度を満たす最大の駆動電圧でプローブ２０を駆動することにより、被検体の安全を保障する温度を保ちつつ、超音波画像の感度や画質を最大化することが可能となる。
【００６６】
また、システム制御部１０による駆動電圧の算出は、熱源の駆動パラメータ対許容温度テーブルと送信条件対最大飽和温度テーブルという、熱源ごとに独立したテーブルを組み合わせることで算出される。従来の超音波診断装置のように熱源の駆動パラメータと送信条件と最大飽和温度と１つのテーブルに関連付けようとすると、送信条件と揺動パラメータとの組み合わせが膨大であるためにテーブルのデータ量が大きくなり、駆動電圧の算出が困難となる。本実施例によれば、２つの熱源に対して独立したテーブルを設けてこれらを組み合わせることで、駆動電圧を容易な計算で算出することができる。
【００６７】
（相対飽和温度を用いた駆動電圧の算出）
図１４を用いて述べた駆動電圧の算出処理においては、記憶部１２に熱源の駆動パラメータ対許容温度テーブルを設けて駆動電圧の算出を行っていた。しかし、駆動電圧の算出処理はこれに限られるものではない。例えば熱源の駆動パラメータ対許容温度テーブルの替わりに、熱源の駆動パラメータ対相対飽和温度テーブルを設けて駆動電圧の算出を行っても構わない。相対飽和温度テーブルは、ある動作パラメータで熱源を駆動した際の、熱源に起因しておこる温度変化を記録したテーブルである。
【００６８】
図１５に４Ｄメカプローブ３０における揺動パラメータ対相対飽和温度テーブルの例を示す。揺動パラメータ対相対飽和温度テーブルは、図８のグラフを用いて説明した揺動パラメータと相対飽和温度とを関連付けて記憶するテーブルである。システム制御部１０は、操作部１１などから指定された揺動パラメータに応じて相対飽和温度を読み出し、超音波振動子２１の温度が相対的に何度上昇するかを算出することができる。
【００６９】
システム制御部１０は送信条件対最大飽和温度テーブルに、この相対飽和温度を加算する処理を行う。相対飽和温度を加算することで、駆動部２５からの発熱を考慮した超音波振動子２１の最大飽和温度を算出することができる。システム制御部１０は相対飽和温度を加算された送信条件対最大飽和温度テーブルを用いて、許容温度を満たす最大の駆動電圧を決定する処理を行う。なお、この場合の許容温度は、予め定められた一意の温度が用いられる。
【００７０】
以下、図１６を用いて駆動電圧の設定処理について述べる。図１６はメカ４Ｄプローブ３０を用いる際の、駆動電圧を設定して超音波の送受信を行う処理を示したフローチャートである。なお、２Ｄアレイプローブ３０を用いる際の処理も図１６に示すものと同様である。２Ｄアレイプローブ３０を用いる場合には、以下に述べる「揺動パラメータ」を「列パラメータ」に読み替えればよい。まずシステム制御部１０が処理を開始すると（ステップ２０００）、システム制御部１０は操作部１１などから行われる揺動パラメータと送信条件の入力を待ち受ける（ステップ２００１）。揺動パラメータ及び送信条件が入力されると、システム制御部１０は記憶部１２から揺動パラメータ対相対飽和温度テーブルを読み出す（ステップ２００２）。システム制御部１０は揺動パラメータ対相対飽和温度テーブルを読み出すと、指定された揺動パラメータにおける相対飽和温度を算出する（ステップ２００３）。次にシステム制御部１０は、記憶部１２から送信条件対最大飽和温度テーブルを読み出す（ステップ２００４）。システム制御部１０は送信条件対最大飽和温度テーブルを読み出すと、このテーブルの値に算出した相対飽和温度を加算する（ステップ２００５）。システム制御部１０は加算処理を行うと、加算された送信条件対最大飽和温度テーブルの値を用いて許容温度上限を満たす最大の駆動電圧を算出する（ステップ２００６）。システム制御部１０は駆動電圧を算出すると、指定された揺動パラメータ及び送信条件と、算出した駆動電圧を用いてプローブ２０を駆動し（ステップ２００７）、処理を終了する（ステップ２００８）。
【００７１】
なお、上述の実施例においては熱源が超音波振動子２１と、駆動部２５あるいは駆動基板２８の２つのみである場合について述べたが、本実施例の構成はこれに限定されない。例えばプローブ２０内に温度変化の大きな熱源が別に複数存在する場合には、熱源ごとに設けた駆動パラメータ対相対飽和温度テーブルを記憶部１２に記憶してもよい。システム制御部１０が各駆動パラメータに応じて算出した相対飽和温度を送信条件対最大飽和温度テーブルへそれぞれ加算してゆくことで、２つ以上の熱源がプローブ２０内に存在する場合であっても容易に駆動電圧を算出する処理が行える。
【００７２】
以上の処理により、システム制御部１０は指定された熱源の駆動パラメータ及び送信条件における最大の駆動電圧を算出する処理を行う。許容温度を満たす最大の駆動電圧でプローブ２０を駆動することにより、被検体の安全を保障する温度を保ちつつ、超音波画像の感度や画質を最大化することが可能となる。
【００７３】
また、システム制御部１０による駆動電圧の算出は、送信条件対最大飽和温度テーブルの値に相対飽和温度テーブルから算出された相対温度を加算することで、駆動電圧の算出を行う。２つの熱源に対して独立したテーブルを設けてこれらを組み合わせることで、駆動電圧を容易な計算で算出することができる。
【００７４】
また、システム制御部１０による最大飽和温度は、相対飽和温度テーブルから算出された相対飽和温度を足し合わせることにより算出される。熱源ごとに独立して算出された相対飽和温度を足し合わせるという簡便な構成により、熱源がプローブ２０内に複数存在する場合であっても容易な計算で最大飽和温度を算出することが可能となる。
【００７５】
なお、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宣な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、最大飽和温度や相対飽和温度、許容温度などの温度変化情報はテーブルの形で記憶部１２に記憶されると述べたが、テーブルの替わりに係数などを組み合わせた温度算出関数を記憶部１２に記憶し、入力された熱源の駆動パラメータや送信条件から最大飽和温度、相対飽和温度、及び許容温度などをその都度算出する構成を取っても構わない。
【００７６】
また、本実施例においてプローブ２０内の熱源は超音波振動子２１、駆動部２５、及び駆動基板２８の３つについて述べた。しかし熱源の種類はこれに限られるものではなく、超音波振動子２１の動作基板や、電気信号を伝播するケーブル、あるいはプローブ２０内に空気や液体を循環させる冷却機構などの、プローブ２０内に内蔵される様々な部品を熱源とみなし、これに対する許容温度テーブルや相対飽和温度テーブルを記憶部１２に記憶しても構わない。また例えば、本実施例においてはシステム制御部１０が算出する動作パラメータを駆動電圧であるとして述べた。しかし動作パラメータはこれに限られるものではなく、超音波振動子２１を駆動する駆動信号の波形、駆動信号の電流、駆動信号の電力、駆動信号の入出力間隔、あるいは送信条件や熱源の駆動パラメータなど、種々の動作パラメータをテーブルを用いて算出する構成を取っても構わない。また例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。あるいは、異なる実施例にわたる構成要素を適宣組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１ 超音波診断装置
１０ システム制御部
１１ 操作部
１２ 記憶部
１３ 表示部
１５ 超音波画像生成部
１６ 送受信部
１７ Ｂモード処理部
１８ ドプラ処理部
２０ 超音波プローブ
２１ 超音波振動子
２３ バッキング材
２４ アーム
２５ 駆動部
２８ 駆動基板
２９ プローブ外殻
３０ メカ４Ｄプローブ
４０ ２Ｄアレイプローブ
２１１ リード線
２１２ 信号電極
２１３ 振動子
２１４ アース電極
２１５ 整合層
２１６ 音響レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受信するプローブを備えた超音波診断装置において、
動作パラメータの入力を受け付ける入力部と、
前記プローブに内蔵され、動作パラメータ及び駆動電圧に従って超音波を送受信する超音波振動子と、
前記プローブに内蔵され、動作パラメータに従って駆動する部品と、
前記超音波振動子に起因する温度変化に動作パラメータを関連付ける第１の温度変化情報と、前記部品に起因する温度変化に動作パラメータを関連付ける第２の温度変化情報とを記憶する記憶部と、
前記入力部が受け付けた動作パラメータ、前記第１の温度変化情報、及び前記第２の温度変化情報に基づいて、前記駆動電圧を設定する制御部と
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
超音波を送受信するプローブを備えた超音波診断装置において、
第１及び第２の動作パラメータの入力を受け付ける入力部と、
前記プローブに内蔵され、超音波の送信波形、送信間隔、送信周波数、超音波の焦点位置の少なくともいずれか１つを含む第１の動作パラメータ、及び駆動電圧に従って超音波を送受信する超音波振動子と、
前記プローブに内蔵され、揺動角度、揺動速度、及び角度解像度の少なくともいずれか１つを含む第２の動作パラメータに基づいて前記超音波振動子を揺動させることにより、超音波の送受信方向を変化させるモータと、
前記超音波振動子に起因する温度変化に第１の動作パラメータを関連付ける第１の温度変化情報と、前記モータに起因する温度変化に第２の動作パラメータを関連付ける第２の温度変化情報とを記憶する記憶部と、
前記入力部が受け付けた第１の動作パラメータ、第２の動作パラメータ、前記第１の温度変化情報、及び前記第２の温度変化情報に基づいて、駆動電圧を設定する制御部と
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
超音波を送受信するプローブを備えた超音波診断装置において、
第１及び第２の動作パラメータの入力を受け付ける入力部と、
前記プローブに内蔵され、超音波の送信波形、送信間隔、送信周波数、超音波の焦点位置の少なくともいずれか１つを含む第１の動作パラメータ、及び駆動電圧に従って、２次元配列された振動子を駆動して超音波を送受信する超音波振動子と、
前記プローブに内蔵され、前記振動子へ送る電気信号の導通経路を、スイッチング速度を含む第２の動作パラメータに基づいて切り替えるスイッチング部と、
前記超音波振動子に起因する温度変化に第１の動作パラメータを関連付ける第１の温度変化情報と、前記スイッチング部に起因する温度変化に第２の動作パラメータを関連付ける第２の温度変化情報とを記憶する記憶部と、
前記入力部が受け付けた第１の動作パラメータ、第２の動作パラメータ、前記第１の温度変化情報、及び前記第２の温度変化情報に基づいて、駆動電圧を設定する制御部と
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
前記部品は、
動作パラメータに従って前記超音波振動子を揺動させることにより、超音波の送受信方向を変化させるモータである
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記超音波振動子は超音波を送受信する振動子を２次元配列して構成されるものであって、
前記部品は、
前記振動子へ送る電気信号の導通経路を動作パラメータに従って切り替えるスイッチング部である
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記プローブはメカ４Ｄプローブである
ことを特徴とする請求項１、２、または４のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記プローブは２Ｄアレイプローブである
ことを特徴とする請求項１、３、または５のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記第２の温度変化情報は、前記部品に起因する、前記超音波振動子の許容温度の温度変化を記憶するものであって、
前記制御部は、前記超音波振動子に起因する温度変化が前記許容温度に収まるように前記駆動電圧を設定する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記第１の温度変化情報に基づく温度変化の値と前記第２の温度変化情報に基づく温度変化の値とを加算した値が許容温度に収まるように前記駆動電圧を設定する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の超音波振動装置。
【請求項１０】
超音波を送受信するプローブを備えた超音波診断装置において、
複数の動作パラメータの入力を受け付ける入力部と、
前記プローブに内蔵され、動作パラメータに従って超音波を送受信する超音波振動子と、
前記プローブに内蔵され、動作パラメータに従って駆動する部品と、
前記超音波振動子に起因する温度変化に動作パラメータを関連付ける第１の温度変化情報と、前記部品に起因する温度変化に動作パラメータを関連付ける第２の温度変化情報とを記憶する記憶部と、
動作パラメータ、前記第１の温度変化情報、及び前記第２の温度変化情報に基づいて、動作パラメータのうち少なくともいずれか１つを設定する制御部と
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１】
超音波を送受信するプローブを備えた超音波診断装置において、
動作パラメータの入力を受け付ける入力部と、
前記プローブに内蔵され、動作パラメータ及び駆動電圧に従って超音波を送受信する超音波振動子と、
前記プローブに内蔵され、動作パラメータに従って駆動する部品と、
前記超音波振動子に起因する温度変化に動作パラメータを関連付ける第１の温度変化情報と、前記部品に起因する温度変化に動作パラメータを関連付ける第２の温度変化情報とを記憶する記憶部と、
前記入力部が受け付けた動作パラメータ、前記第１の温度変化情報、及び前記第２の温度変化情報に基づいて、前記駆動電圧を設定する制御部と
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
超音波を送受信するプローブを備えた超音波診断装置において、
第１及び第２の動作パラメータの入力を受け付ける入力部と、
前記プローブに内蔵され、超音波の送信波形、送信間隔、送信周波数、超音波の焦点位置の少なくともいずれか１つを含む第１の動作パラメータ、及び駆動電圧に従って超音波を送受信する超音波振動子と、
前記プローブに内蔵され、揺動角度、揺動速度、及び角度解像度の少なくともいずれか１つを含む第２の動作パラメータに基づいて前記超音波振動子を揺動させることにより、超音波の送受信方向を変化させるモータと、
前記超音波振動子に起因する温度変化に第１の動作パラメータを関連付ける第１の温度変化情報と、前記モータに起因する温度変化に第２の動作パラメータを関連付ける第２の温度変化情報とを記憶する記憶部と、
前記入力部が受け付けた第１の動作パラメータ、第２の動作パラメータ、前記第１の温度変化情報、及び前記第２の温度変化情報に基づいて、駆動電圧を設定する制御部と
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
超音波を送受信するプローブを備えた超音波診断装置において、
第１及び第２の動作パラメータの入力を受け付ける入力部と、
前記プローブに内蔵され、超音波の送信波形、送信間隔、送信周波数、超音波の焦点位置の少なくともいずれか１つを含む第１の動作パラメータ、及び駆動電圧に従って、２次元配列された振動子を駆動して超音波を送受信する超音波振動子と、
前記プローブに内蔵され、前記振動子へ送る電気信号の導通経路を、スイッチング速度を含む第２の動作パラメータに基づいて切り替えるスイッチング部と、
前記超音波振動子に起因する温度変化に第１の動作パラメータを関連付ける第１の温度変化情報と、前記スイッチング部に起因する温度変化に第２の動作パラメータを関連付ける第２の温度変化情報とを記憶する記憶部と、
前記入力部が受け付けた第１の動作パラメータ、第２の動作パラメータ、前記第１の温度変化情報、及び前記第２の温度変化情報に基づいて、駆動電圧を設定する制御部と
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
前記部品は、
動作パラメータに従って前記超音波振動子を揺動させることにより、超音波の送受信方向を変化させるモータである
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記超音波振動子は超音波を送受信する振動子を２次元配列して構成されるものであって、
前記部品は、
前記振動子へ送る電気信号の導通経路を動作パラメータに従って切り替えるスイッチング部である
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記プローブはメカ４Ｄプローブである
ことを特徴とする請求項１、２、または４のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記プローブは２Ｄアレイプローブである
ことを特徴とする請求項１、３、または５のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記第２の温度変化情報は、前記部品に起因する、前記超音波振動子の許容温度の温度変化を記憶するものであって、
前記制御部は、前記超音波振動子に起因する温度変化が前記許容温度に収まるように前記駆動電圧を設定する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記第１の温度変化情報に基づく温度変化の値と前記第２の温度変化情報に基づく温度変化の値とを加算した値が許容温度に収まるように前記駆動電圧を設定する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の超音波振動装置。
【請求項１０】
超音波を送受信するプローブを備えた超音波診断装置において、
複数の動作パラメータの入力を受け付ける入力部と、
前記プローブに内蔵され、動作パラメータに従って超音波を送受信する超音波振動子と、
前記プローブに内蔵され、動作パラメータに従って駆動する部品と、
前記超音波振動子に起因する温度変化に動作パラメータを関連付ける第１の温度変化情報と、前記部品に起因する温度変化に動作パラメータを関連付ける第２の温度変化情報とを記憶する記憶部と、
動作パラメータ、前記第１の温度変化情報、及び前記第２の温度変化情報に基づいて、動作パラメータのうち少なくともいずれか１つを設定する制御部と
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１８８９５６（Ｐ２０１１−１８８９５６Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５６７５０（Ｐ２０１０−５６７５０）
【出願日】平成２２年３月１２日（２０１０．３．１２）
【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)
【出願人】（５９４１６４５３１）東芝医用システムエンジニアリング株式会社 (892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１２日（２０１０．３．１２）
【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)
【出願人】（５９４１６４５３１）東芝医用システムエンジニアリング株式会社 (892)
【Ｆターム（参考）】
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