超音波診断装置
【課題】超音波プローブの内部温度の上昇を抑制しながらも高画質の超音波画像を得ることができる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】超音波プローブ内に配置され、振動子アレイから出力された受信信号を処理する信号処理手段と、超音波プローブに電力を供給するバッテリと、バッテリの電池残量を検出する電池残量検出手段と、信号処理手段を冷却する蓄熱手段と、蓄熱手段の蓄熱残容量を検出する蓄熱残容量検出手段とを有し、電池残量検出手段および蓄熱残容量検出手段の検出結果に応じて、超音波プローブの動作モードを変更することにより、前記課題を解決する。
【解決手段】超音波プローブ内に配置され、振動子アレイから出力された受信信号を処理する信号処理手段と、超音波プローブに電力を供給するバッテリと、バッテリの電池残量を検出する電池残量検出手段と、信号処理手段を冷却する蓄熱手段と、蓄熱手段の蓄熱残容量を検出する蓄熱残容量検出手段とを有し、電池残量検出手段および蓄熱残容量検出手段の検出結果に応じて、超音波プローブの動作モードを変更することにより、前記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を送受信することにより生体内の臓器等の撮像を行って、診断のために用いられる超音波診断画像を生成する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、振動子アレイを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを有しており、超音波プローブから被検体に向けて超音波を送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブで受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
【０００３】
このような超音波診断装置では、振動子アレイから超音波を送信することで、振動子アレイから発熱が生じる。
ところが、通常、操作者が片手で超音波プローブを把持して振動子アレイの超音波送受信面を被検体の表面に当接しつつ診断を行うので、超音波プローブは操作者が片手で容易に把持し得る程度の小さな筺体内に収容されることが多い。このため、振動子アレイからの発熱により超音波プローブの筺体内が温度上昇することがある。
【０００４】
また、近年、超音波プローブに信号処理のための回路基板を内蔵し、振動子アレイから出力された受信信号をデジタル処理した上で無線通信あるいは有線通信により装置本体に伝送することにより、ノイズの影響を低減して高画質の超音波画像を得るようにした超音波診断装置が提案されている。
この種のデジタル処理を行う超音波プローブでは、受信信号の処理時においても回路基板からの発熱が生じ、回路基板の各回路の安定した動作を保証するために筺体内の温度上昇を抑制する必要がある。
また、デジタル処理を行なう超音波プローブでは、回路基板に電力を供給するために、バッテリを内蔵する場合もある。バッテリで電力を供給する場合には、回路基板からの発熱の抑制に加えて、超音波プローブの駆動時間延長のためにも、省電力化することが求められる。
【０００５】
例えば、特許文献１には、バッテリと、バッテリの電力残量を測定するバッテリ電力残量測定部と、電力残量が閾値以下の場合、省力モードに変更・設定するモード設定部と、省力モードに従って超音波プローブ及び装置本体に対して供給される電力を制限する供給電力制御部とを有する超音波診断装置が記載されている。
また、基板回路の冷却の例として、特許文献２には、電池パックが、蓄熱材量で形成された冷却部を有し、電池パックを電子機器に装着することで、冷却部が電子機器の電子部品を冷却すると共に、電池パックを電子機器から取り外してバッテリを充電する際に、冷却部を冷却することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１６７０８３号公報
【特許文献２】特開２００６−０９２８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のように、バッテリの電力残量が閾値以下となった場合に、省力モードに変更するのみでは、省力モード以外のモードで動作する際には、発熱を低減することはできず、超音波プローブの温度が上昇する。
また、特許文献２のように、電池パックが、蓄熱材量で形成された冷却部を有し、この冷却部が、装置の電子部品を冷却する場合には、バッテリの電力が尽きるタイミングと、冷却部の蓄熱残容量が尽きるタイミングが異なるおそれがある。そのため、例えば、冷却部の蓄熱残容量が尽きて、バッテリの電力が十分に残っている場合には、装置の電子部品を冷却することができないため、発熱を低減することができず、超音波プローブの温度が上昇してしまう。逆に、冷却部の蓄熱残容量が十分に残っていても、バッテリの電力が尽きた場合には、超音波プローブを動作させることができなくなってしまう。
【０００８】
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、超音波プローブの内部温度の上昇を抑制しながらも高画質の超音波画像を得ることができる超音波診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明は、超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームを送信すると共に、被検体からの超音波エコーを受信した前記振動子アレイから出力された受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置において、前記超音波プローブ内に配置され、前記振動子アレイから出力された受信信号を処理する信号処理手段と、前記超音波プローブに配置され、前記超音波プローブに電力を供給するバッテリと、前記バッテリの電池残量を検出する電池残量検出手段と、前記超音波プローブに配置され、前記信号処理手段を冷却する蓄熱手段と、前記蓄熱手段の蓄熱残容量を検出する蓄熱残容量検出手段とを有し、前記電池残量検出手段および前記蓄熱残容量検出手段の検出結果に応じて、前記超音波プローブの動作モードを変更することを特徴とする超音波診断装置を提供する。
【００１０】
さらに、前記超音波プローブの動作モードとして、通常モードと、前記通常モードよりもエネルギの消費が少ない省電力モードとが設定されており、前記蓄熱部の蓄熱残容量が、所定の蓄熱残容量以下となった場合、あるいは、前記バッテリの電池残量が、所定の電池残量以下となった場合に、前記超音波プローブの動作モードを、前記省電力モードに変更することが好ましい。
また、前記省電力モードでは、撮像の繰り返し間隔を大きくすることが好ましい。
また、前記省電力モードでは、前記振動子アレイの送受信チャンネル数を少なくすることが好ましい。
また、前記省電力モードでは、前記信号処理手段に供給する電流を小さくすることが好ましい。
【００１１】
また、前記蓄熱残容量検出手段が、前記蓄熱手段の温度を測定するものであり、前記蓄熱手段の温度が所定の温度を超えた場合に、前記超音波プローブの動作モードを前記省電力モードに切り替えることが好ましい。
また、前記バッテリが、前記超音波プローブに着脱可能に設けられていることが好ましい。
また、前記蓄熱手段が、前記超音波プローブに着脱可能に設けられていることが好ましい。
あるいは、前記バッテリと前記蓄熱手段とが、一体的に、前記超音波プローブに着脱可能に設けられていることが好ましい。
【００１２】
また、前記蓄熱手段の蓄熱残容量と、前記超音波プローブの消費電力とから、前記蓄熱残容量が前記所定の蓄熱残容量に達するまでの残時間を算出し、かつ、前記バッテリの電池残量と、前記超音波プローブの消費電力とから、前記電池残量が前記所定の電池残量に達するまでの残時間を算出して、短い方の残時間を表示手段に表示することが好ましい。
また、前記蓄熱手段の材料の相変化温度が４０〜５０℃であることが好ましい。
また、前記超音波プローブが、無線通信によって、診断装置本体との間で、前記受信信号の送受信を行なうことが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成を有する本発明の超音波画像生成方法によれば、振動子アレイから出力された受信信号を処理する信号処理手段と、超音波プローブに電力を供給するバッテリと、バッテリの電池残量を検出する電池残量検出手段と、信号処理手段を冷却する蓄熱手段と、蓄熱手段の蓄熱残容量を検出する蓄熱残容量検出手段とを有し、電池残量検出手段および蓄熱残容量検出手段の検出結果に応じて、超音波プローブの動作モードを変更するので、超音波プローブ内の発熱を抑制することができ、高画質の超音波画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）は、本発明の超音波診断装置の超音波プローブの一例を概念的に示すブロック図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の電池パックと充電装置とを概念的に示すブロック図である。
【図２】図１に示す超音波プローブの構成を表すブロック図である。
【図３】本発明の超音波診断装置の診断装置本体の構成を表すブロック図である。
【図４】（Ａ）は、温度と消費蓄熱量との関係を概念的に示す図であり、（Ｂ）は、電圧と消費電力量との関係を概念的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の超音波診断装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。
【００１６】
図１（Ａ）は、本発明の超音波診断装置の超音波プローブの一例を概念的に表すブロック図をであり、図２は、本発明の超音波診断装置の超音波プローブの構成を概念的に示すブロック図であり、図３は、本発明の超音波診断装置の診断装置本体の構成を概念的に示すブロック図である。
図１（Ａ）、図２および図３に示す超音波診断装置１０は、超音波プローブ１２と、診断装置本体１４とを有する。超音波プローブ１２と診断装置本体１４とは、超音波プローブ１２の通信手段２０と、診断装置本体１４の無線通信部６０との無線通信によって接続される。
【００１７】
図１（Ａ）および図２に示すように、超音波プローブ１２は、超音波の送受信を行なう振動子ユニット１６と、振動子ユニット１６が受信した超音波の受信信号を処理する信号処理手段１８と、診断装置本体１４との間で無線通信を行なうことにより、信号処理手段１８が処理した受信信号を診断装置本体１４に送信すると共に、診断装置本体１４からの各種の制御信号を受信する通信手段２０と、超音波プローブ１２の各部に電力を供給する電源部２２と、バッテリ５２を備える電池パック２４とを有する。電池パック２４は、超音波プローブ１２の各部を冷却するための蓄熱部５４を有しており、超音波プローブ１２は、蓄熱部５４と超音波プローブ１２の各部を熱的に接続する熱伝導体２６を有する。
また、電池パック２４は、超音波プローブ１２と着脱可能に設けられており、図１（Ｂ）に示すように、電池パック２４を超音波プローブ１２から取り外して、充電手段と冷却手段とを有する充電装置に装着することによって、バッテリ５２に充電すると共に、蓄熱部５４を冷却することができる。
【００１８】
振動子ユニット１６は、超音波の送信および受信を行なうためのものであり、１次元又は２次元のトランスデューサアレイを構成する複数のトランスデューサ３０と、送信駆動部３２と、送信制御部３４とを有している。
【００１９】
複数のトランスデューサ３０は、それぞれ送信駆動部３２から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各トランスデューサ３０は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子によって構成される。
このような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。
【００２０】
送信駆動部３２は、例えば、複数の送信回路として複数のパルサを含んでおり、送信制御部３４によって選択された送信遅延パターンに基づいて、複数のトランスデューサ３０から送信される超音波が被検体内の組織のエリアをカバーする幅広の超音波ビームを形成するように複数の駆動信号の遅延量を調節して複数のトランスデューサ３０に供給する。
なお、複数のトランスデューサ１６から送信される超音波ビームの形状を幅広の形状とする方式に限定はされず、ビームを絞った通常の方式としてもよい。
【００２１】
信号処理手段１８は、複数チャンネルの受信信号処理部３６と、受信制御部３８と、パラレル／シリアル変換部４０と、プローブ制御部４２と、モード選択部５８とを有している。
【００２２】
受信制御部３８は、複数チャンネルの受信信号処理部３６の動作を制御する。各チャンネルの受信信号処理部３６は、対応するトランスデューサ３０から出力される受信信号に対して直交検波処理又は直交サンプリング処理を施すことにより複素ベースバンド信号を生成し、複素ベースバンド信号をサンプリングすることにより、組織のエリアの情報を含む生データ（サンプルデータ）を生成して、生データをパラレル／シリアル変換部４０に供給する。さらに、受信信号処理部３６は、複素ベースバンド信号をサンプリングして得られるデータに高能率符号化のためのデータ圧縮処理を施すことにより生データを生成しても良い。データ圧縮処理としては、ランレングス圧縮やハフマン符号化等を用いることができる。
【００２３】
パラレル／シリアル変換部４０は、複数チャンネルの受信信号処理部３６によって生成されたパラレルのサンプルデータを、シリアルのサンプルデータに変換する。
【００２４】
モード選択部５８は、後述する電圧計５３によるバッテリ５２の電圧測定結果、および、温度センサ５６による蓄熱部５４の温度測定結果に応じて、すなわち、バッテリ５２の電池残量および蓄熱部５４の蓄熱残容量に応じて、超音波プローブ１２の動作モードを変更する。
【００２５】
超音波プローブ１２の動作モードとしては、通常の撮像条件で超音波画像の撮像を行なう通常モードに加えて、通常モードよりも消費電力が低い撮像条件で超音波画像の撮像を行なう省電力モードとが設定されている。
モード選択部５８は、電圧計５３から供給された電圧の測定結果が、所定の電圧閾値以下の場合、あるいは、温度センサ５６から供給された温度の測定結果が、所定の温度閾値以上の場合に、超音波プローブ１２の動作モードを省電力モードに変更する。すなわち、バッテリ５２の電池残量が所定の閾値以下、あるいは、蓄熱部５４の蓄熱残容量が所定の閾値以下の場合に、超音波プローブ１２の動作モードを省電力モードに変更する。
【００２６】
本実施例においては、省電力モードは、通常モードよりも、撮像の繰り返し間隔を大きく、すなわち、フレームレートを小さくして、超音波画像の撮像を行なうモードである。例えば、通常モードのフレームレートが３０ｆｐｓに設定され、省電力モードのフレームレートが５ｆｐｓに設定される。従って、省電力モードにおいては、振動子ユニット１６の超音波の送受信の頻度が少なくなり、また、信号処理手段１８が行なう信号処理の頻度も少なくなる。
なお、モード選択部５８が、超音波プローブ１２の動作モードを変更した際には、動作モードを変更した旨の通知を行なうことが好ましい。例えば、動作モード変更の信号を診断装置本体１４に供給し、診断装置本体１４の表示部７０に、動作モードを変更した旨の表示を行なうようにしてもよい。
【００２７】
このように、本発明においては、バッテリ５２と、超音波プローブ１２内の各部を冷却する蓄熱部５４を有し、バッテリ５２の電池残量が所定の閾値以下、あるいは、蓄熱部５４の蓄熱残容量が所定の閾値以下の場合に、超音波プローブ１２の動作モードを省電力モードに変更するので、通常モードで動作する際にも、超音波プローブ１２内の発熱を低減して、超音波プローブ１２の温度が上昇することを防止できる。また、蓄熱部５４の蓄熱残容量が所定の閾値以下となり、バッテリ５２の電力が十分に残っている場合には、発熱の少ない省電力モードで動作するので、超音波プローブ１２の温度上昇を抑制することができ、また、バッテリの電池残量が所定の閾値以下となった場合にも、省電力モードで動作するので、超音波プローブ１２の駆動時間を長くすることができる。
モード選択部５８は、モード変更の指示をプローブ制御部４２に供給する。
【００２８】
プローブ制御部４２は、診断装置本体１４から伝送される各種の制御信号、および、モード選択部５８からのモード変更の指示信号に基づいて、超音波プローブ１２の各部の制御を行う。
【００２９】
通信手段２０は、無線通信部４４と、通信制御部４６とを有している。
無線通信部４４は、シリアルのサンプルデータに基づいてキャリアを変調して伝送信号を生成し、伝送信号をアンテナに供給してアンテナから電波を送信することにより、シリアルのサンプルデータを送信する。変調方式としては、例えば、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation）等が用いられる。
無線通信部４４は、診断装置本体１４との間で無線通信を行うことにより、サンプルデータを診断装置本体１４に送信すると共に、診断装置本体１４から各種の制御信号を受信して、受信された制御信号を通信制御部４６に出力する。
通信制御部４６は、プローブ制御部４２によって設定された送信電波強度でサンプルデータの送信が行われるように無線通信部４４を制御すると共に、無線通信部４４が受信した各種の制御信号をプローブ制御部４２に出力する。
【００３０】
電源部２２は、電力制御部４８と、電力供給部５０とを有している。
電力供給部５０は、電力制御部４８の制御に応じて、バッテリ５２に充電された電力を、送信駆動部３２や受信信号処理部３６等の超音波プローブ１２の各部に供給する。
電力制御部４０は、プローブ制御部２８からの指示に応じて、超音波プローブ１２の各部に所望の電力を供給するように電力供給部４２を制御する。
【００３１】
電池パック２４は、バッテリ５２と、電圧計５３と、蓄熱部５４と、温度センサ５６とを有している。
バッテリ５２は、電源部２２を介して、超音波プローブ１２の各部に電力を供給する。
電圧計５３は、バッテリ５２の電圧を測定する。
図４（Ｂ）は、バッテリ５２の電圧と消費電力量との関係を概念的に表す図である。
図４（Ｂ）に示すように、バッテリ５２の電圧を測定することで、バッテリ５２の電池残量を求めることができる。
電圧計５３は、測定結果をモード選択部５８に供給する。
【００３２】
蓄熱部５４は、熱伝導体２６を介して、信号処理手段１８、通信手段２０および電源部２２のそれぞれの回路に、熱的に接続されて、信号処理手段１８、通信手段２０および電源部２２の各回路を冷却する。
蓄熱部５４の材料としては、特に限定はなく、信号処理手段１８、通信手段２０および電源部２２を好適に冷却できればよい。信号処理手段１８、通信手段２０および電源部２２の回路に用いられる半導体デバイスの熱的制限から、融点が４０〜５０℃程度の材料を蓄熱部５４として用いることが好ましい。例えば、ウッドメタル等の低融点合金や、パラフィン等を用いることができる。
【００３３】
図４（Ａ）は、蓄熱部５４の温度と消費蓄熱量との関係を概念的に表す図である。
図４（Ａ）に示すように、蓄熱部５４の温度を測定することで、蓄熱部５４の蓄熱残容量を求めることができる。
なお、蓄熱部５４の材料の融点で一定となる領域においては、超音波プローブ１２の消費電力から発熱量を算出して積算し、蓄熱部５４の蓄熱残容量を算出するようにしてもよい。
温度センサ５６は、蓄熱部５４の温度を測定し、測定結果をモード選択部５８に供給する。
【００３４】
熱伝導体２６は、蓄熱部５４と、信号処理手段１８、通信手段２０および電源部２２とを熱的に接続する。
熱伝導体２６としては、蓄熱部５４と、信号処理手段１８、通信手段２０および電源部２２との間で好適に伝熱できれば、特に限定はなく、例えば、ヒートパイプや伝熱シート等を用いればよい。
【００３５】
以上において、送信制御部３４、受信制御部３８、パラレル／シリアル変換部４０、通信制御部４６、プローブ制御部４２、モード選択部５８、及び、電力制御部４８等は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。
【００３６】
一方、診断装置本体１４は、無線通信部６０を有し、この無線通信部６０にシリアル／パラレル変換部６２を介してデータ格納部６４が接続され、データ格納部６４に画像生成部６６が接続されている。さらに、画像生成部６６に表示制御部６８を介して表示部７０が接続されている。
また、無線通信部６０に通信制御部７２が接続され、シリアル／パラレル変換部６２、画像生成部６６、表示制御部６８および通信制御部７２に本体制御部７４が接続されている。さらに、本体制御部７４には、オペレータが入力操作を行うための操作部７６が接続されている。
【００３７】
操作部７６は、撮影メニュー、撮影条件などを設定し、被検体の撮像を指示する入力操作を行なうためのものである。操作部７６は、操作者が入力操作を行なうための、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。
【００３８】
無線通信部６０は、超音波プローブ１２との間で無線通信を行うことにより、各種の制御信号を超音波プローブ１２に送信する。また、無線通信部６０は、アンテナによって受信される信号を復調することにより、シリアルのサンプルデータを出力する。
通信制御部７２は、本体制御部７４によって設定された送信電波強度で各種の制御信号の送信が行われるように無線通信部６０を制御する。
シリアル／パラレル変換部６２は、無線通信部６０から出力されるシリアルのサンプルデータを、パラレルのサンプルデータに変換する。データ格納部６４は、メモリまたはハードディスク等によって構成され、シリアル／パラレル変換部６２によって変換された少なくとも１フレーム分のサンプルデータを格納する。
【００３９】
画像生成部６６は、データ格納部６４から読み出される１フレーム毎のサンプルデータに受信フォーカス処理を施して、超音波診断画像を表す画像信号を生成する。画像生成部６６は、整相加算部７８と画像処理部８０とを含んでいる。
整相加算部７８は、本体制御部７４において設定された受信方向に応じて、予め記憶されている複数の受信遅延パターンの中から１つの受信遅延パターンを選択し、選択された受信遅延パターンに基づいて、サンプルデータによって表される複数の複素ベースバンド信号にそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれたベースバンド信号（音線信号）が生成される。
【００４０】
画像処理部８０は、整相加算部７８によって生成される音線信号に基づいて、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。画像処理部８０は、ＳＴＣ（sensitivity time control）部と、ＤＳＣ（digital scan converter：デジタル・スキャン・コンバータ）とを含んでいる。ＳＴＣ部は、音線信号に対して、超音波の反射位置の深度に応じて、距離による減衰の補正を施す。ＤＳＣは、ＳＴＣ部によって補正された音線信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）し、階調処理等の必要な画像処理を施すことにより、Ｂモード画像信号を生成する。
【００４１】
表示制御部６８は、画像生成部６６によって生成される画像信号に基づいて、表示部７０に超音波診断画像を表示させる。表示部７０は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部６８の制御の下で、超音波診断画像を表示する。
【００４２】
本体制御部７４は、操作部７６を用いたオペレータの操作に従って、超音波診断装置１０の各部を制御する。
このような診断装置本体１４において、シリアル／パラレル変換部６２、画像生成部６６、表示制御部６８、通信制御部７２および本体制御部７４は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。
【００４３】
次に、超音波診断装置１０の動作について説明する。
操作者が、超音波プローブ１２を被検体の表面に当接し、撮像を開始すると、本体制御部７４からの制御信号に基づいて、送信制御部３４が送信駆動部３２を制御する。送信駆動部３２が、制御信号に基づいてトランスデューサ３０を駆動し、各トランスデューサ３０から超音波ビームが送信され、被検体内からの超音波エコーを、各トランスデューサ３０が受信し、受信信号を出力する。
【００４４】
被検体からの超音波エコーを受信した各トランスデューサ３０から出力された受信信号がそれぞれ対応する受信信号処理部３６に供給される。受信信号処理部３６に供給された受信信号はサンプルデータに順次変換され、パラレル／シリアル変換部４０でシリアル化された後に無線通信部４４から診断装置本体１４へ無線伝送される。診断装置本体１４の無線通信部６０で受信されたサンプルデータは、シリアル／パラレル変換部６２でパラレルのデータに変換され、データ格納部６４に格納される。さらに、データ格納部６４から１フレーム毎のサンプルデータが読み出され、画像生成部６６で画像信号が生成され、この画像信号に基づいて表示制御部６８により超音波診断画像が表示部７０に表示される。
【００４５】
ここで、本発明においては、バッテリ５２と、超音波プローブ１２内の各部を冷却する蓄熱部５４を有し、バッテリ５２の電圧を測定し、かつ、蓄熱部５４の温度を測定して、バッテリ５２の電池残量が所定の閾値以下、あるいは、蓄熱部５４の蓄熱残容量が所定の閾値以下の場合に、超音波プローブ１２の動作モードを省電力モードに変更する。
従って、通常モードで動作する際には、超音波プローブ１２内の発熱を低減して、超音波プローブ１２の温度が上昇することを防止できる。また、蓄熱部５４の蓄熱残容量が所定の閾値以下となり、バッテリ５２の電力が十分に残っている場合には、発熱の少ない省電力モードで動作するので、超音波プローブ１２の温度上昇を抑制することができ、また、バッテリの電池残量が所定の閾値以下となった場合にも、省電力モードで動作するので、超音波プローブ１２の駆動時間を長くすることができる。
【００４６】
本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【００４７】
例えば、図示例の超音波診断装置においては、省電力モードは、フレームレートを小さくするものとしたが、これに限定はされず、超音波プローブ１２の消費電力が、通常モードよりも低くなればよい。例えば、超音波の送受信時のチャンネル数（振動子ユニットの開口サイズ）を少なくする設定としてもよい。あるいは、受信信号処理部が、トランスデューサからの受信信号を増幅する低雑音増幅器を有する構成において、低雑音増幅器に供給するバイアス電流を小さくする設定としてもよい。また、これらを組み合わせた設定としてもよい。
【００４８】
また、電圧計５３が測定したバッテリ５２の電圧から、電池残量を求め、求めた電池残量と、超音波プローブ１２の消費電力とから、電池残量が所定の閾値に達するまでの稼働時間を算出し、診断装置本体の表示部に表示する構成としてもよい。
あるいは、温度センサ５６が測定した蓄熱部５４の温度から、蓄熱残容量を求め、求めた蓄熱残容量と、超音波プローブ１２の消費電力とから、蓄熱残容量が所定の閾値に達するまでの稼働時間を算出し、診断装置本体の表示部に表示する構成としてもよい。
また、電池残量から求めた稼働時間と、蓄熱残容量から求めた稼働時間とをそれぞれ表示するようにしてもよく、あるいは、稼働時間が短い方を表示するようにしてもよい。
稼働時間を表示することにより、より効率的に超音波プローブ１２を使用することができる。
【００４９】
また、図示例においては、バッテリ５２と蓄熱部５４とは、電池パック２４として、一体で、超音波プローブ１２と着脱可能に設けられる構成としたが、本発明はこれに限定はされず、バッテリ５２と蓄熱部５４とが、別々に超音波プローブ１２と着脱可能に設けられる構成としてもよく、あるいは、超音波プローブ１２に一体的に設けられていてもよい。
バッテリ５２と蓄熱部５４と一体とすることにより、管理が容易となる。一方、バッテリ５２と蓄熱部５４とを別々とすることにより、より効率的にバッテリ５２および蓄熱部５４を交換／充電（蓄熱）することができる。
【００５０】
また、図示例においては、バッテリ５２の電圧を測定して、電池残量を求める構成としたが、これに限定はされず、種々の公知の電池残量の測定方法が利用できる。
同様に、図示例においては、蓄熱部５４の温度を測定して、蓄熱残容量を求める構成としたが、これに限定はされず、種々の公知の蓄熱残容量の測定方法が利用できる。
【００５１】
また、図示例においては、モード選択部５８が超音波プローブ１２に配置される構成としたが、これに限定はされず、モード選択部５８が診断装置本体１４に配置される構成としてもよい。
また、省電力モードで動作中であっても、操作者からの入力指示に応じて、通常モードで動作する構成としてもよい。
【００５２】
また、図示例においては、超音波プローブ１２と診断装置本体１４とは、無線通信によって信号の送受信を行なう構成としたが、これに限定はされず、有線の通信手段によって、信号の送受信を行なう構成としても良い。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 超音波診断装置
１２ 超音波プローブ
１４ 診断装置本体
１６ 振動子ユニット
１８ 信号処理手段
２０ 通信手段
２２ 電源部
２４ 電池パック
２６ 熱伝導体
３０ トランスデューサ
３２ 送信駆動部
３４ 送信制御部
３６ 受信信号処理部
３８ 受信制御部
４０ パラレル／シリアル変換部
４２ プローブ制御部
４４、６０ 無線通信部
４６、７２ 通信制御部
４８ 電力制御部
５０ 電力供給部
５２ バッテリ
５３ 電圧計
５４ 蓄熱部
５６ 温度センサ
５８ モード選択部
６２ シリアル／パラレル変換部
６４ データ格納部
６６ 画像生成部
６８ 表示制御部
７０ 表示部
７４ 本体制御部
７６ 操作部
７８ 整相加算部
８０ 画像処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を送受信することにより生体内の臓器等の撮像を行って、診断のために用いられる超音波診断画像を生成する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、振動子アレイを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを有しており、超音波プローブから被検体に向けて超音波を送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブで受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
【０００３】
このような超音波診断装置では、振動子アレイから超音波を送信することで、振動子アレイから発熱が生じる。
ところが、通常、操作者が片手で超音波プローブを把持して振動子アレイの超音波送受信面を被検体の表面に当接しつつ診断を行うので、超音波プローブは操作者が片手で容易に把持し得る程度の小さな筺体内に収容されることが多い。このため、振動子アレイからの発熱により超音波プローブの筺体内が温度上昇することがある。
【０００４】
また、近年、超音波プローブに信号処理のための回路基板を内蔵し、振動子アレイから出力された受信信号をデジタル処理した上で無線通信あるいは有線通信により装置本体に伝送することにより、ノイズの影響を低減して高画質の超音波画像を得るようにした超音波診断装置が提案されている。
この種のデジタル処理を行う超音波プローブでは、受信信号の処理時においても回路基板からの発熱が生じ、回路基板の各回路の安定した動作を保証するために筺体内の温度上昇を抑制する必要がある。
また、デジタル処理を行なう超音波プローブでは、回路基板に電力を供給するために、バッテリを内蔵する場合もある。バッテリで電力を供給する場合には、回路基板からの発熱の抑制に加えて、超音波プローブの駆動時間延長のためにも、省電力化することが求められる。
【０００５】
例えば、特許文献１には、バッテリと、バッテリの電力残量を測定するバッテリ電力残量測定部と、電力残量が閾値以下の場合、省力モードに変更・設定するモード設定部と、省力モードに従って超音波プローブ及び装置本体に対して供給される電力を制限する供給電力制御部とを有する超音波診断装置が記載されている。
また、基板回路の冷却の例として、特許文献２には、電池パックが、蓄熱材量で形成された冷却部を有し、電池パックを電子機器に装着することで、冷却部が電子機器の電子部品を冷却すると共に、電池パックを電子機器から取り外してバッテリを充電する際に、冷却部を冷却することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１６７０８３号公報
【特許文献２】特開２００６−０９２８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のように、バッテリの電力残量が閾値以下となった場合に、省力モードに変更するのみでは、省力モード以外のモードで動作する際には、発熱を低減することはできず、超音波プローブの温度が上昇する。
また、特許文献２のように、電池パックが、蓄熱材量で形成された冷却部を有し、この冷却部が、装置の電子部品を冷却する場合には、バッテリの電力が尽きるタイミングと、冷却部の蓄熱残容量が尽きるタイミングが異なるおそれがある。そのため、例えば、冷却部の蓄熱残容量が尽きて、バッテリの電力が十分に残っている場合には、装置の電子部品を冷却することができないため、発熱を低減することができず、超音波プローブの温度が上昇してしまう。逆に、冷却部の蓄熱残容量が十分に残っていても、バッテリの電力が尽きた場合には、超音波プローブを動作させることができなくなってしまう。
【０００８】
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、超音波プローブの内部温度の上昇を抑制しながらも高画質の超音波画像を得ることができる超音波診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明は、超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームを送信すると共に、被検体からの超音波エコーを受信した前記振動子アレイから出力された受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置において、前記超音波プローブ内に配置され、前記振動子アレイから出力された受信信号を処理する信号処理手段と、前記超音波プローブに配置され、前記超音波プローブに電力を供給するバッテリと、前記バッテリの電池残量を検出する電池残量検出手段と、前記超音波プローブに配置され、前記信号処理手段を冷却する蓄熱手段と、前記蓄熱手段の蓄熱残容量を検出する蓄熱残容量検出手段とを有し、前記電池残量検出手段および前記蓄熱残容量検出手段の検出結果に応じて、前記超音波プローブの動作モードを変更することを特徴とする超音波診断装置を提供する。
【００１０】
さらに、前記超音波プローブの動作モードとして、通常モードと、前記通常モードよりもエネルギの消費が少ない省電力モードとが設定されており、前記蓄熱部の蓄熱残容量が、所定の蓄熱残容量以下となった場合、あるいは、前記バッテリの電池残量が、所定の電池残量以下となった場合に、前記超音波プローブの動作モードを、前記省電力モードに変更することが好ましい。
また、前記省電力モードでは、撮像の繰り返し間隔を大きくすることが好ましい。
また、前記省電力モードでは、前記振動子アレイの送受信チャンネル数を少なくすることが好ましい。
また、前記省電力モードでは、前記信号処理手段に供給する電流を小さくすることが好ましい。
【００１１】
また、前記蓄熱残容量検出手段が、前記蓄熱手段の温度を測定するものであり、前記蓄熱手段の温度が所定の温度を超えた場合に、前記超音波プローブの動作モードを前記省電力モードに切り替えることが好ましい。
また、前記バッテリが、前記超音波プローブに着脱可能に設けられていることが好ましい。
また、前記蓄熱手段が、前記超音波プローブに着脱可能に設けられていることが好ましい。
あるいは、前記バッテリと前記蓄熱手段とが、一体的に、前記超音波プローブに着脱可能に設けられていることが好ましい。
【００１２】
また、前記蓄熱手段の蓄熱残容量と、前記超音波プローブの消費電力とから、前記蓄熱残容量が前記所定の蓄熱残容量に達するまでの残時間を算出し、かつ、前記バッテリの電池残量と、前記超音波プローブの消費電力とから、前記電池残量が前記所定の電池残量に達するまでの残時間を算出して、短い方の残時間を表示手段に表示することが好ましい。
また、前記蓄熱手段の材料の相変化温度が４０〜５０℃であることが好ましい。
また、前記超音波プローブが、無線通信によって、診断装置本体との間で、前記受信信号の送受信を行なうことが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成を有する本発明の超音波画像生成方法によれば、振動子アレイから出力された受信信号を処理する信号処理手段と、超音波プローブに電力を供給するバッテリと、バッテリの電池残量を検出する電池残量検出手段と、信号処理手段を冷却する蓄熱手段と、蓄熱手段の蓄熱残容量を検出する蓄熱残容量検出手段とを有し、電池残量検出手段および蓄熱残容量検出手段の検出結果に応じて、超音波プローブの動作モードを変更するので、超音波プローブ内の発熱を抑制することができ、高画質の超音波画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）は、本発明の超音波診断装置の超音波プローブの一例を概念的に示すブロック図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の電池パックと充電装置とを概念的に示すブロック図である。
【図２】図１に示す超音波プローブの構成を表すブロック図である。
【図３】本発明の超音波診断装置の診断装置本体の構成を表すブロック図である。
【図４】（Ａ）は、温度と消費蓄熱量との関係を概念的に示す図であり、（Ｂ）は、電圧と消費電力量との関係を概念的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の超音波診断装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。
【００１６】
図１（Ａ）は、本発明の超音波診断装置の超音波プローブの一例を概念的に表すブロック図をであり、図２は、本発明の超音波診断装置の超音波プローブの構成を概念的に示すブロック図であり、図３は、本発明の超音波診断装置の診断装置本体の構成を概念的に示すブロック図である。
図１（Ａ）、図２および図３に示す超音波診断装置１０は、超音波プローブ１２と、診断装置本体１４とを有する。超音波プローブ１２と診断装置本体１４とは、超音波プローブ１２の通信手段２０と、診断装置本体１４の無線通信部６０との無線通信によって接続される。
【００１７】
図１（Ａ）および図２に示すように、超音波プローブ１２は、超音波の送受信を行なう振動子ユニット１６と、振動子ユニット１６が受信した超音波の受信信号を処理する信号処理手段１８と、診断装置本体１４との間で無線通信を行なうことにより、信号処理手段１８が処理した受信信号を診断装置本体１４に送信すると共に、診断装置本体１４からの各種の制御信号を受信する通信手段２０と、超音波プローブ１２の各部に電力を供給する電源部２２と、バッテリ５２を備える電池パック２４とを有する。電池パック２４は、超音波プローブ１２の各部を冷却するための蓄熱部５４を有しており、超音波プローブ１２は、蓄熱部５４と超音波プローブ１２の各部を熱的に接続する熱伝導体２６を有する。
また、電池パック２４は、超音波プローブ１２と着脱可能に設けられており、図１（Ｂ）に示すように、電池パック２４を超音波プローブ１２から取り外して、充電手段と冷却手段とを有する充電装置に装着することによって、バッテリ５２に充電すると共に、蓄熱部５４を冷却することができる。
【００１８】
振動子ユニット１６は、超音波の送信および受信を行なうためのものであり、１次元又は２次元のトランスデューサアレイを構成する複数のトランスデューサ３０と、送信駆動部３２と、送信制御部３４とを有している。
【００１９】
複数のトランスデューサ３０は、それぞれ送信駆動部３２から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各トランスデューサ３０は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子によって構成される。
このような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。
【００２０】
送信駆動部３２は、例えば、複数の送信回路として複数のパルサを含んでおり、送信制御部３４によって選択された送信遅延パターンに基づいて、複数のトランスデューサ３０から送信される超音波が被検体内の組織のエリアをカバーする幅広の超音波ビームを形成するように複数の駆動信号の遅延量を調節して複数のトランスデューサ３０に供給する。
なお、複数のトランスデューサ１６から送信される超音波ビームの形状を幅広の形状とする方式に限定はされず、ビームを絞った通常の方式としてもよい。
【００２１】
信号処理手段１８は、複数チャンネルの受信信号処理部３６と、受信制御部３８と、パラレル／シリアル変換部４０と、プローブ制御部４２と、モード選択部５８とを有している。
【００２２】
受信制御部３８は、複数チャンネルの受信信号処理部３６の動作を制御する。各チャンネルの受信信号処理部３６は、対応するトランスデューサ３０から出力される受信信号に対して直交検波処理又は直交サンプリング処理を施すことにより複素ベースバンド信号を生成し、複素ベースバンド信号をサンプリングすることにより、組織のエリアの情報を含む生データ（サンプルデータ）を生成して、生データをパラレル／シリアル変換部４０に供給する。さらに、受信信号処理部３６は、複素ベースバンド信号をサンプリングして得られるデータに高能率符号化のためのデータ圧縮処理を施すことにより生データを生成しても良い。データ圧縮処理としては、ランレングス圧縮やハフマン符号化等を用いることができる。
【００２３】
パラレル／シリアル変換部４０は、複数チャンネルの受信信号処理部３６によって生成されたパラレルのサンプルデータを、シリアルのサンプルデータに変換する。
【００２４】
モード選択部５８は、後述する電圧計５３によるバッテリ５２の電圧測定結果、および、温度センサ５６による蓄熱部５４の温度測定結果に応じて、すなわち、バッテリ５２の電池残量および蓄熱部５４の蓄熱残容量に応じて、超音波プローブ１２の動作モードを変更する。
【００２５】
超音波プローブ１２の動作モードとしては、通常の撮像条件で超音波画像の撮像を行なう通常モードに加えて、通常モードよりも消費電力が低い撮像条件で超音波画像の撮像を行なう省電力モードとが設定されている。
モード選択部５８は、電圧計５３から供給された電圧の測定結果が、所定の電圧閾値以下の場合、あるいは、温度センサ５６から供給された温度の測定結果が、所定の温度閾値以上の場合に、超音波プローブ１２の動作モードを省電力モードに変更する。すなわち、バッテリ５２の電池残量が所定の閾値以下、あるいは、蓄熱部５４の蓄熱残容量が所定の閾値以下の場合に、超音波プローブ１２の動作モードを省電力モードに変更する。
【００２６】
本実施例においては、省電力モードは、通常モードよりも、撮像の繰り返し間隔を大きく、すなわち、フレームレートを小さくして、超音波画像の撮像を行なうモードである。例えば、通常モードのフレームレートが３０ｆｐｓに設定され、省電力モードのフレームレートが５ｆｐｓに設定される。従って、省電力モードにおいては、振動子ユニット１６の超音波の送受信の頻度が少なくなり、また、信号処理手段１８が行なう信号処理の頻度も少なくなる。
なお、モード選択部５８が、超音波プローブ１２の動作モードを変更した際には、動作モードを変更した旨の通知を行なうことが好ましい。例えば、動作モード変更の信号を診断装置本体１４に供給し、診断装置本体１４の表示部７０に、動作モードを変更した旨の表示を行なうようにしてもよい。
【００２７】
このように、本発明においては、バッテリ５２と、超音波プローブ１２内の各部を冷却する蓄熱部５４を有し、バッテリ５２の電池残量が所定の閾値以下、あるいは、蓄熱部５４の蓄熱残容量が所定の閾値以下の場合に、超音波プローブ１２の動作モードを省電力モードに変更するので、通常モードで動作する際にも、超音波プローブ１２内の発熱を低減して、超音波プローブ１２の温度が上昇することを防止できる。また、蓄熱部５４の蓄熱残容量が所定の閾値以下となり、バッテリ５２の電力が十分に残っている場合には、発熱の少ない省電力モードで動作するので、超音波プローブ１２の温度上昇を抑制することができ、また、バッテリの電池残量が所定の閾値以下となった場合にも、省電力モードで動作するので、超音波プローブ１２の駆動時間を長くすることができる。
モード選択部５８は、モード変更の指示をプローブ制御部４２に供給する。
【００２８】
プローブ制御部４２は、診断装置本体１４から伝送される各種の制御信号、および、モード選択部５８からのモード変更の指示信号に基づいて、超音波プローブ１２の各部の制御を行う。
【００２９】
通信手段２０は、無線通信部４４と、通信制御部４６とを有している。
無線通信部４４は、シリアルのサンプルデータに基づいてキャリアを変調して伝送信号を生成し、伝送信号をアンテナに供給してアンテナから電波を送信することにより、シリアルのサンプルデータを送信する。変調方式としては、例えば、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation）等が用いられる。
無線通信部４４は、診断装置本体１４との間で無線通信を行うことにより、サンプルデータを診断装置本体１４に送信すると共に、診断装置本体１４から各種の制御信号を受信して、受信された制御信号を通信制御部４６に出力する。
通信制御部４６は、プローブ制御部４２によって設定された送信電波強度でサンプルデータの送信が行われるように無線通信部４４を制御すると共に、無線通信部４４が受信した各種の制御信号をプローブ制御部４２に出力する。
【００３０】
電源部２２は、電力制御部４８と、電力供給部５０とを有している。
電力供給部５０は、電力制御部４８の制御に応じて、バッテリ５２に充電された電力を、送信駆動部３２や受信信号処理部３６等の超音波プローブ１２の各部に供給する。
電力制御部４０は、プローブ制御部２８からの指示に応じて、超音波プローブ１２の各部に所望の電力を供給するように電力供給部４２を制御する。
【００３１】
電池パック２４は、バッテリ５２と、電圧計５３と、蓄熱部５４と、温度センサ５６とを有している。
バッテリ５２は、電源部２２を介して、超音波プローブ１２の各部に電力を供給する。
電圧計５３は、バッテリ５２の電圧を測定する。
図４（Ｂ）は、バッテリ５２の電圧と消費電力量との関係を概念的に表す図である。
図４（Ｂ）に示すように、バッテリ５２の電圧を測定することで、バッテリ５２の電池残量を求めることができる。
電圧計５３は、測定結果をモード選択部５８に供給する。
【００３２】
蓄熱部５４は、熱伝導体２６を介して、信号処理手段１８、通信手段２０および電源部２２のそれぞれの回路に、熱的に接続されて、信号処理手段１８、通信手段２０および電源部２２の各回路を冷却する。
蓄熱部５４の材料としては、特に限定はなく、信号処理手段１８、通信手段２０および電源部２２を好適に冷却できればよい。信号処理手段１８、通信手段２０および電源部２２の回路に用いられる半導体デバイスの熱的制限から、融点が４０〜５０℃程度の材料を蓄熱部５４として用いることが好ましい。例えば、ウッドメタル等の低融点合金や、パラフィン等を用いることができる。
【００３３】
図４（Ａ）は、蓄熱部５４の温度と消費蓄熱量との関係を概念的に表す図である。
図４（Ａ）に示すように、蓄熱部５４の温度を測定することで、蓄熱部５４の蓄熱残容量を求めることができる。
なお、蓄熱部５４の材料の融点で一定となる領域においては、超音波プローブ１２の消費電力から発熱量を算出して積算し、蓄熱部５４の蓄熱残容量を算出するようにしてもよい。
温度センサ５６は、蓄熱部５４の温度を測定し、測定結果をモード選択部５８に供給する。
【００３４】
熱伝導体２６は、蓄熱部５４と、信号処理手段１８、通信手段２０および電源部２２とを熱的に接続する。
熱伝導体２６としては、蓄熱部５４と、信号処理手段１８、通信手段２０および電源部２２との間で好適に伝熱できれば、特に限定はなく、例えば、ヒートパイプや伝熱シート等を用いればよい。
【００３５】
以上において、送信制御部３４、受信制御部３８、パラレル／シリアル変換部４０、通信制御部４６、プローブ制御部４２、モード選択部５８、及び、電力制御部４８等は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。
【００３６】
一方、診断装置本体１４は、無線通信部６０を有し、この無線通信部６０にシリアル／パラレル変換部６２を介してデータ格納部６４が接続され、データ格納部６４に画像生成部６６が接続されている。さらに、画像生成部６６に表示制御部６８を介して表示部７０が接続されている。
また、無線通信部６０に通信制御部７２が接続され、シリアル／パラレル変換部６２、画像生成部６６、表示制御部６８および通信制御部７２に本体制御部７４が接続されている。さらに、本体制御部７４には、オペレータが入力操作を行うための操作部７６が接続されている。
【００３７】
操作部７６は、撮影メニュー、撮影条件などを設定し、被検体の撮像を指示する入力操作を行なうためのものである。操作部７６は、操作者が入力操作を行なうための、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。
【００３８】
無線通信部６０は、超音波プローブ１２との間で無線通信を行うことにより、各種の制御信号を超音波プローブ１２に送信する。また、無線通信部６０は、アンテナによって受信される信号を復調することにより、シリアルのサンプルデータを出力する。
通信制御部７２は、本体制御部７４によって設定された送信電波強度で各種の制御信号の送信が行われるように無線通信部６０を制御する。
シリアル／パラレル変換部６２は、無線通信部６０から出力されるシリアルのサンプルデータを、パラレルのサンプルデータに変換する。データ格納部６４は、メモリまたはハードディスク等によって構成され、シリアル／パラレル変換部６２によって変換された少なくとも１フレーム分のサンプルデータを格納する。
【００３９】
画像生成部６６は、データ格納部６４から読み出される１フレーム毎のサンプルデータに受信フォーカス処理を施して、超音波診断画像を表す画像信号を生成する。画像生成部６６は、整相加算部７８と画像処理部８０とを含んでいる。
整相加算部７８は、本体制御部７４において設定された受信方向に応じて、予め記憶されている複数の受信遅延パターンの中から１つの受信遅延パターンを選択し、選択された受信遅延パターンに基づいて、サンプルデータによって表される複数の複素ベースバンド信号にそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれたベースバンド信号（音線信号）が生成される。
【００４０】
画像処理部８０は、整相加算部７８によって生成される音線信号に基づいて、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。画像処理部８０は、ＳＴＣ（sensitivity time control）部と、ＤＳＣ（digital scan converter：デジタル・スキャン・コンバータ）とを含んでいる。ＳＴＣ部は、音線信号に対して、超音波の反射位置の深度に応じて、距離による減衰の補正を施す。ＤＳＣは、ＳＴＣ部によって補正された音線信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）し、階調処理等の必要な画像処理を施すことにより、Ｂモード画像信号を生成する。
【００４１】
表示制御部６８は、画像生成部６６によって生成される画像信号に基づいて、表示部７０に超音波診断画像を表示させる。表示部７０は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部６８の制御の下で、超音波診断画像を表示する。
【００４２】
本体制御部７４は、操作部７６を用いたオペレータの操作に従って、超音波診断装置１０の各部を制御する。
このような診断装置本体１４において、シリアル／パラレル変換部６２、画像生成部６６、表示制御部６８、通信制御部７２および本体制御部７４は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。
【００４３】
次に、超音波診断装置１０の動作について説明する。
操作者が、超音波プローブ１２を被検体の表面に当接し、撮像を開始すると、本体制御部７４からの制御信号に基づいて、送信制御部３４が送信駆動部３２を制御する。送信駆動部３２が、制御信号に基づいてトランスデューサ３０を駆動し、各トランスデューサ３０から超音波ビームが送信され、被検体内からの超音波エコーを、各トランスデューサ３０が受信し、受信信号を出力する。
【００４４】
被検体からの超音波エコーを受信した各トランスデューサ３０から出力された受信信号がそれぞれ対応する受信信号処理部３６に供給される。受信信号処理部３６に供給された受信信号はサンプルデータに順次変換され、パラレル／シリアル変換部４０でシリアル化された後に無線通信部４４から診断装置本体１４へ無線伝送される。診断装置本体１４の無線通信部６０で受信されたサンプルデータは、シリアル／パラレル変換部６２でパラレルのデータに変換され、データ格納部６４に格納される。さらに、データ格納部６４から１フレーム毎のサンプルデータが読み出され、画像生成部６６で画像信号が生成され、この画像信号に基づいて表示制御部６８により超音波診断画像が表示部７０に表示される。
【００４５】
ここで、本発明においては、バッテリ５２と、超音波プローブ１２内の各部を冷却する蓄熱部５４を有し、バッテリ５２の電圧を測定し、かつ、蓄熱部５４の温度を測定して、バッテリ５２の電池残量が所定の閾値以下、あるいは、蓄熱部５４の蓄熱残容量が所定の閾値以下の場合に、超音波プローブ１２の動作モードを省電力モードに変更する。
従って、通常モードで動作する際には、超音波プローブ１２内の発熱を低減して、超音波プローブ１２の温度が上昇することを防止できる。また、蓄熱部５４の蓄熱残容量が所定の閾値以下となり、バッテリ５２の電力が十分に残っている場合には、発熱の少ない省電力モードで動作するので、超音波プローブ１２の温度上昇を抑制することができ、また、バッテリの電池残量が所定の閾値以下となった場合にも、省電力モードで動作するので、超音波プローブ１２の駆動時間を長くすることができる。
【００４６】
本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【００４７】
例えば、図示例の超音波診断装置においては、省電力モードは、フレームレートを小さくするものとしたが、これに限定はされず、超音波プローブ１２の消費電力が、通常モードよりも低くなればよい。例えば、超音波の送受信時のチャンネル数（振動子ユニットの開口サイズ）を少なくする設定としてもよい。あるいは、受信信号処理部が、トランスデューサからの受信信号を増幅する低雑音増幅器を有する構成において、低雑音増幅器に供給するバイアス電流を小さくする設定としてもよい。また、これらを組み合わせた設定としてもよい。
【００４８】
また、電圧計５３が測定したバッテリ５２の電圧から、電池残量を求め、求めた電池残量と、超音波プローブ１２の消費電力とから、電池残量が所定の閾値に達するまでの稼働時間を算出し、診断装置本体の表示部に表示する構成としてもよい。
あるいは、温度センサ５６が測定した蓄熱部５４の温度から、蓄熱残容量を求め、求めた蓄熱残容量と、超音波プローブ１２の消費電力とから、蓄熱残容量が所定の閾値に達するまでの稼働時間を算出し、診断装置本体の表示部に表示する構成としてもよい。
また、電池残量から求めた稼働時間と、蓄熱残容量から求めた稼働時間とをそれぞれ表示するようにしてもよく、あるいは、稼働時間が短い方を表示するようにしてもよい。
稼働時間を表示することにより、より効率的に超音波プローブ１２を使用することができる。
【００４９】
また、図示例においては、バッテリ５２と蓄熱部５４とは、電池パック２４として、一体で、超音波プローブ１２と着脱可能に設けられる構成としたが、本発明はこれに限定はされず、バッテリ５２と蓄熱部５４とが、別々に超音波プローブ１２と着脱可能に設けられる構成としてもよく、あるいは、超音波プローブ１２に一体的に設けられていてもよい。
バッテリ５２と蓄熱部５４と一体とすることにより、管理が容易となる。一方、バッテリ５２と蓄熱部５４とを別々とすることにより、より効率的にバッテリ５２および蓄熱部５４を交換／充電（蓄熱）することができる。
【００５０】
また、図示例においては、バッテリ５２の電圧を測定して、電池残量を求める構成としたが、これに限定はされず、種々の公知の電池残量の測定方法が利用できる。
同様に、図示例においては、蓄熱部５４の温度を測定して、蓄熱残容量を求める構成としたが、これに限定はされず、種々の公知の蓄熱残容量の測定方法が利用できる。
【００５１】
また、図示例においては、モード選択部５８が超音波プローブ１２に配置される構成としたが、これに限定はされず、モード選択部５８が診断装置本体１４に配置される構成としてもよい。
また、省電力モードで動作中であっても、操作者からの入力指示に応じて、通常モードで動作する構成としてもよい。
【００５２】
また、図示例においては、超音波プローブ１２と診断装置本体１４とは、無線通信によって信号の送受信を行なう構成としたが、これに限定はされず、有線の通信手段によって、信号の送受信を行なう構成としても良い。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 超音波診断装置
１２ 超音波プローブ
１４ 診断装置本体
１６ 振動子ユニット
１８ 信号処理手段
２０ 通信手段
２２ 電源部
２４ 電池パック
２６ 熱伝導体
３０ トランスデューサ
３２ 送信駆動部
３４ 送信制御部
３６ 受信信号処理部
３８ 受信制御部
４０ パラレル／シリアル変換部
４２ プローブ制御部
４４、６０ 無線通信部
４６、７２ 通信制御部
４８ 電力制御部
５０ 電力供給部
５２ バッテリ
５３ 電圧計
５４ 蓄熱部
５６ 温度センサ
５８ モード選択部
６２ シリアル／パラレル変換部
６４ データ格納部
６６ 画像生成部
６８ 表示制御部
７０ 表示部
７４ 本体制御部
７６ 操作部
７８ 整相加算部
８０ 画像処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームを送信すると共に、被検体からの超音波エコーを受信した前記振動子アレイから出力された受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置において、
前記超音波プローブ内に配置され、前記振動子アレイから出力された受信信号を処理する信号処理手段と、
前記超音波プローブに配置され、前記超音波プローブに電力を供給するバッテリと、
前記バッテリの電池残量を検出する電池残量検出手段と、
前記超音波プローブに配置され、前記信号処理手段を冷却する蓄熱手段と、
前記蓄熱手段の蓄熱残容量を検出する蓄熱残容量検出手段とを有し、
前記電池残量検出手段および前記蓄熱残容量検出手段の検出結果に応じて、前記超音波プローブの動作モードを変更することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記超音波プローブの動作モードとして、通常モードと、前記通常モードよりもエネルギの消費が少ない省電力モードとが設定されており、
前記蓄熱部の蓄熱残容量が、所定の蓄熱残容量以下となった場合、あるいは、前記バッテリの電池残量が、所定の電池残量以下となった場合に、前記超音波プローブの動作モードを、前記省電力モードに変更する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記省電力モードでは、撮像の繰り返し間隔を大きくする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記省電力モードでは、前記振動子アレイの送受信チャンネル数を少なくする請求項２または３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記省電力モードでは、前記信号処理手段に供給する電流を小さくする請求項２〜４のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記蓄熱残容量検出手段が、前記蓄熱手段の温度を測定するものであり、前記蓄熱手段の温度が所定の温度を超えた場合に、前記超音波プローブの動作モードを前記省電力モードに切り替える請求項２〜５のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記バッテリが、前記超音波プローブに着脱可能に設けられている請求項１〜６のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記蓄熱手段が、前記超音波プローブに着脱可能に設けられている請求項１〜７のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記バッテリと前記蓄熱手段とが、一体的に、前記超音波プローブに着脱可能に設けられている請求項１〜８のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記蓄熱手段の蓄熱残容量と、前記超音波プローブの消費電力とから、前記蓄熱残容量が前記所定の蓄熱残容量に達するまでの残時間を算出し、かつ、前記バッテリの電池残量と、前記超音波プローブの消費電力とから、前記電池残量が前記所定の電池残量に達するまでの残時間を算出して、短い方の残時間を表示手段に表示する請求項２〜９のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記蓄熱手段の材料の相変化温度が４０〜５０℃である請求項１〜１０のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
前記超音波プローブが、無線通信によって、診断装置本体との間で、前記受信信号の送受信を行なう請求項１〜１１のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項１】
超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームを送信すると共に、被検体からの超音波エコーを受信した前記振動子アレイから出力された受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置において、
前記超音波プローブ内に配置され、前記振動子アレイから出力された受信信号を処理する信号処理手段と、
前記超音波プローブに配置され、前記超音波プローブに電力を供給するバッテリと、
前記バッテリの電池残量を検出する電池残量検出手段と、
前記超音波プローブに配置され、前記信号処理手段を冷却する蓄熱手段と、
前記蓄熱手段の蓄熱残容量を検出する蓄熱残容量検出手段とを有し、
前記電池残量検出手段および前記蓄熱残容量検出手段の検出結果に応じて、前記超音波プローブの動作モードを変更することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記超音波プローブの動作モードとして、通常モードと、前記通常モードよりもエネルギの消費が少ない省電力モードとが設定されており、
前記蓄熱部の蓄熱残容量が、所定の蓄熱残容量以下となった場合、あるいは、前記バッテリの電池残量が、所定の電池残量以下となった場合に、前記超音波プローブの動作モードを、前記省電力モードに変更する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記省電力モードでは、撮像の繰り返し間隔を大きくする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記省電力モードでは、前記振動子アレイの送受信チャンネル数を少なくする請求項２または３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記省電力モードでは、前記信号処理手段に供給する電流を小さくする請求項２〜４のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記蓄熱残容量検出手段が、前記蓄熱手段の温度を測定するものであり、前記蓄熱手段の温度が所定の温度を超えた場合に、前記超音波プローブの動作モードを前記省電力モードに切り替える請求項２〜５のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記バッテリが、前記超音波プローブに着脱可能に設けられている請求項１〜６のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記蓄熱手段が、前記超音波プローブに着脱可能に設けられている請求項１〜７のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記バッテリと前記蓄熱手段とが、一体的に、前記超音波プローブに着脱可能に設けられている請求項１〜８のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記蓄熱手段の蓄熱残容量と、前記超音波プローブの消費電力とから、前記蓄熱残容量が前記所定の蓄熱残容量に達するまでの残時間を算出し、かつ、前記バッテリの電池残量と、前記超音波プローブの消費電力とから、前記電池残量が前記所定の電池残量に達するまでの残時間を算出して、短い方の残時間を表示手段に表示する請求項２〜９のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記蓄熱手段の材料の相変化温度が４０〜５０℃である請求項１〜１０のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
前記超音波プローブが、無線通信によって、診断装置本体との間で、前記受信信号の送受信を行なう請求項１〜１１のいずれかに記載の超音波診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２２８４２５（Ｐ２０１２−２２８４２５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９９４２９（Ｐ２０１１−９９４２９）
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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