超音波診断装置
【課題】診断目的に応じて適切な周波数帯域を有する振動子アレイの交換が可能でありながら小型化および操作性の向上を図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１は、バックユニット２に無線接続されたミドルユニット４と、コネクタ５を介してミドルユニット４に着脱可能に接続されたフロントユニット３を有し、フロントユニット３に、特定の周波数帯域を有する振動子アレイ６と、振動子アレイ６の周波数帯域に対応した周波数帯域のプリアンプ８と、振動子アレイ６の駆動電圧に対応した駆動電圧を出力する送信駆動部９が搭載されている。フロントユニット３、ミドルユニット４およびバックユニット２は、それぞれユニット内の各部を制御する専用のＣＰＵ１０、ＣＰＵ１５およびＣＰＵ２０を有している。
【解決手段】超音波プローブ１は、バックユニット２に無線接続されたミドルユニット４と、コネクタ５を介してミドルユニット４に着脱可能に接続されたフロントユニット３を有し、フロントユニット３に、特定の周波数帯域を有する振動子アレイ６と、振動子アレイ６の周波数帯域に対応した周波数帯域のプリアンプ８と、振動子アレイ６の駆動電圧に対応した駆動電圧を出力する送信駆動部９が搭載されている。フロントユニット３、ミドルユニット４およびバックユニット２は、それぞれユニット内の各部を制御する専用のＣＰＵ１０、ＣＰＵ１５およびＣＰＵ２０を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波診断装置に係り、特に、超音波プローブの振動子アレイを交換可能な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】
近年、ベッドサイドや救急医療現場等に搬送して使用することができるポータブル型の超音波診断装置が開発され、さらに超音波プローブと装置本体とを無線接続して操作性を向上させようとするものが考案されている。このような超音波診断装置では、利便性を追求すべく装置の小型化が要求される。
【０００４】
また、超音波診断装置は、被検体の種々の診断目的に使用されるが、診断目的に応じて適切な周波数帯域が異なる場合が多い。このため、互いに異なる周波数帯域を有する複数の超音波プローブを用意し、診断目的により選択された超音波プローブを装置本体に接続することが考えられるが、一般に超音波プローブは高価なものであるので、予め複数の超音波プローブを用意するのは、費用負担が大きくなる。そこで、超音波プローブ内で振動子アレイを着脱可能とし、診断目的に合わせて適切な周波数帯域を有する振動子アレイを交換して使用することが望まれている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、超音波プローブを、振動子アレイを含む振動子ヘッドと、振動子ヘッドからの信号を処理してビーム整形を行うビーム整形モジュールとから構成し、振動子ヘッドをビーム整形モジュールに対して取り外し可能にした超音波診断システムが開示されている。
また、特許文献２には、超音波プローブを、振動子アレイと、振動子アレイを保持するハウジング部とから構成し、振動子アレイをハウジング部に着脱可能にした超音波診断装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１９０１５９号公報
【特許文献２】特開２００９−６０９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の装置に記載の超音波プローブでは、振動子アレイを含む振動子ヘッドがビーム整形モジュールから着脱可能となっているので、診断目的に応じて適切な周波数帯域を有する振動子アレイを使用することが可能となる。しかしながら、互いに異なる周波数帯域を有する複数の振動子アレイに対応するために、例えば２〜２０ＭＨｚ程度の広帯域の増幅器と、複数の振動子アレイのうち最大の駆動電圧を有する振動子アレイに合わせて高い駆動電圧のパルサをビーム整形モジュールに搭載する必要が生じ、装置が大型化するという問題がある。
同様に、特許文献２の装置に記載の超音波プローブにおいても、診断目的に応じて適切な周波数帯域を有する振動子アレイの使用が可能であるが、広帯域の増幅器と高い駆動電圧のパルサをハウジング部に搭載する必要があり、装置が大型化してしまう。
【０００８】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、診断目的に応じて適切な周波数帯域を有する振動子アレイの交換が可能でありながら小型化および操作性の向上を図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】
この発明に係る超音波診断装置は、超音波プローブとバックユニットとが無線により接続され、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が送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した超音波プローブの振動子アレイから出力された受信信号に基づいてバックユニットが超音波画像を生成する超音波診断装置であって、超音波プローブは、バックユニットに無線接続されるミドルユニットと、ミドルユニットに着脱可能に接続され且つ振動子アレイを有するフロントユニットとを備え、フロントユニットは、振動子アレイに駆動信号を供給して超音波ビームを送信させる送信駆動部と、振動子アレイから出力された受信信号を増幅するプリアンプとを有するものである。
【００１０】
好ましくは、フロントユニットおよびミドルユニットは、それぞれ専用のＣＰＵを有し、フロントユニットのプリアンプで増幅された受信信号を伝送する受信信号線と双方のＣＰＵ間で信号を伝送する通信線を含むコネクタを介して互いに着脱可能に接続される。
フロントユニットは、振動子アレイに接続されたマルチプレクサを有していてもよい。
また、振動子アレイが、送信専用の送信振動子アレイと受信専用の受信振動子アレイとを含むように構成することもできる。あるいは、振動子アレイが、送受信兼用の兼用振動子アレイと高調波成分受信用の高調波振動子アレイとを含むように構成してもよい。
【００１１】
なお、ミドルユニットは、フロントユニットのプリアンプで増幅された受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、Ａ／Ｄコンバータで変換されたデジタル信号をベースバンド帯域に周波数変調する受信信号処理部と、受信信号処理部で周波数変調された信号をシリアル化するパラレル／シリアル変換部とを有することが好ましい。
また、ミドルユニットは、超音波診断装置への入力操作を行うための操作部および情報表示を行うための表示部のうち少なくとも一方を有することもできる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、超音波プローブを、バックユニットに無線接続されるミドルユニットと、ミドルユニットに着脱可能に接続されたフロントユニットとから構成し、フロントユニットが振動子アレイと送信駆動部とプリアンプを有するので、フロントユニットを選択することにより、診断目的に応じて適切な周波数帯域を有する振動子アレイの交換と共に送信駆動部およびプリアンプの交換が可能であり、小型化および操作性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１の動作を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１における検査モードを示すフローチャートである。
【図４】実施の形態２で用いられたフロントユニットの構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態３で用いられたフロントユニットの構成を示すブロック図である。
【図６】実施の形態３の変形例で用いられたフロントユニットの構成を示すブロック図である。
【図７】実施の形態４で用いられたフロントユニットの構成を示すブロック図である。
【図８】実施の形態４の変形例で用いられたフロントユニットの構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態５で用いられたミドルユニットの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、超音波プローブ１と、この超音波プローブ１と無線通信により接続されたバックユニット２とを備えている。
【００１５】
超音波プローブ１は、フロントユニット３とミドルユニット４を有しており、フロントユニット３はコネクタ５を介してミドルユニット４に着脱可能に接続されている。
フロントユニット３は、複数の超音波トランスデューサからなる１次元または２次元の振動子アレイ６を有し、この振動子アレイ６に送受信切替スイッチ７を介してプリアンプ８と送信駆動部９とが互いに並列に接続され、さらに送信駆動部９にＣＰＵ（中央処理装置）１０が接続されている。
【００１６】
ミドルユニット４は、コネクタ５を介してフロントユニット３のプリアンプ８に接続されるＡ／Ｄコンバータ（アナログ−デジタル変換回路）１１を有し、Ａ／Ｄコンバータ１１に、受信信号処理部１２が接続され、さらに受信信号処理部１２にパラレル／シリアル変換部１３を介して無線通信部１４が接続されている。また、受信信号処理部１２とパラレル／シリアル変換部１３にＣＰＵ１５が接続され、このＣＰＵ１５がコネクタ５を介してフロントユニット３のＣＰＵ１０に接続されている。
【００１７】
振動子アレイ６を構成する複数のトランスデューサは、それぞれ送信駆動部９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。
そ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。
【００１８】
送受信切替スイッチ７は、ＣＰＵ１０の制御の下で、振動子アレイ６をプリアンプ８と送信駆動部９のいずれかに選択的に接続する。
プリアンプ８は、振動子アレイ６の各チャンネルのトランスデューサから出力される受信信号を増幅する。
送信駆動部９は、例えば、複数のパルサを含んでおり、ＣＰＵ１０によって選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ６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それぞれの駆動信号の遅延量を調節して振動子アレイ６の複数のトランスデューサに供給する。
ＣＰＵ１０は、コネクタ５を介して接続されたミドルユニット４のＣＰＵ１５から伝送される各種の制御信号に基づいて、送信駆動部９の制御を行う。
【００１９】
なお、振動子アレイ６は、特定の周波数帯域と特定の駆動電圧を有しており、プリアンプ８としては、振動子アレイ６の周波数帯域に対応した周波数帯域のものが使用され、送信駆動部９としては、振動子アレイ６の駆動電圧に対応した駆動電圧を出力するものが使用されている。
【００２０】
Ａ／Ｄコンバータ１１は、プリアンプ８で増幅された受信信号をデジタル化する。
受信信号処理部１２は、ＣＰＵ１５の制御の下で、Ａ／Ｄコンバータ１１でデジタル化された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サンプルデータを生成して、サンプルデータをパラレル／シリアル変換部１３に供給する。受信信号処理部１２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サンプルデータを生成してもよい。
パラレル／シリアル変換部１３は、複数チャンネルの受信信号処理部１２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。
【００２１】
無線通信部１４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１４は、バックユニット２との間で無線通信を行うことにより、サンプルデータをバックユニット２に送信すると共に、バックユニット２から各種の制御信号を受信して、受信された制御信号をＣＰＵ１５に出力する。
ＣＰＵ１５は、バックユニット２から受信した制御信号に基づき、送信駆動部９の制御を行うべくフロントユニット３のＣＰＵ１０に信号を伝送すると共に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１４を制御する。
【００２２】
コネクタ５は、フロントユニット３とミドルユニット４を着脱可能に接続するもので、フロントユニット３のプリアンプ８で増幅された受信信号をミドルユニット４のＡ／Ｄコンバータ１１へ伝送する受信信号線と、フロントユニット３のＣＰＵ１０とミドルユニット４のＣＰＵ１５との間で信号を伝送する通信線を含んでいる。
なお、超音波プローブ１には、図示しないバッテリが内蔵され、このバッテリから超音波プローブ１内のフロントユニット３およびミドルユニット４の各回路に電源供給が行われる。
図１に示した超音波プローブ１のフロントユニット３は、セクタスキャン方式に対応したものである。
【００２３】
一方、バックユニット２は、無線通信部１６を有し、この無線通信部１６にシリアル／パラレル変換部１７を介して画像形成部１８が接続され、さらに画像形成部１８に表示部１９が接続されている。また、無線通信部１６、シリアル／パラレル変換部１７および画像形成部１８にＣＰＵ２０が接続されている。さらに、ＣＰＵ２０には、オペレータが入力操作を行うための操作部２１が接続されている。
【００２４】
無線通信部１６は、超音波プローブ１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１に送信する。また、無線通信部１６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。
シリアル／パラレル変換部１７は、無線通信部１６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。
【００２５】
画像形成部１８は、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。画像形成部１８は、整相加算部と画像処理部とを含んでいる。
整相加算部は、ＣＰＵ２０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。
【００２６】
画像処理部は、整相加算部によって生成される音線信号に基づいて、例えば、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画像信号を生成する。
【００２７】
表示部１９は、画像形成部１８によって生成される画像信号に基づいて超音波診断画像を表示するもので、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでいる。
ＣＰＵ２０は、オペレータにより操作部２１から入力された指示に基づき、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１６を制御すると共に、画像形成部１８により画像信号を生成して表示部１９に超音波診断画像を表示させる。
【００２８】
この実施の形態１においては、超音波プローブ１のフロントユニット３がコネクタ５を介してミドルユニット４に着脱可能に接続されている。そこで、それぞれ異なる周波数帯域を有する振動子アレイ６と、この振動子アレイ６に対応したプリアンプ８および送信駆動部９とを含む複数のフロントユニット３を用意しておけば、診断目的に応じて適切な周波数帯域を有する振動子アレイ６を含むフロントユニット３を選択してミドルユニット４に接続することができる。
【００２９】
図２のフローチャートを参照して、実施の形態１の動作について説明する。
まず、ステップＳ１の検査情報入力モードで、バックユニット２の操作部２１から、患者情報および検査オーダーを含む検査情報が入力されると、バックユニット２のＣＰＵ２０は、入力された患者情報に基づいて適切な、あるいは、使用可能な周波数帯域を有する振動子アレイ６が搭載されたフロントユニット３を選択する。
【００３０】
続くステップＳ２において、バックユニット２のＣＰＵ２０が無線通信によりミドルユニット４のＣＰＵ１５に問い合わせ、さらにミドルユニット４のＣＰＵ１５がフロントユニット３のＣＰＵ１０に確認することで、バックユニット２のＣＰＵ２０は、ステップＳ１で選択されたフロントユニット３がミドルユニット４に装着されたか否かを認識する。
【００３１】
選択されたフロントユニット３がミドルユニット４に装着されていることが認識されると、バックユニット２のＣＰＵ２０は、ステップＳ３で、オペレータによる検査開始の指示を待ち、検査開始の指示が入力されると、ステップＳ４に進んで検査モードを実行した後、ステップＳ５で、オペレータによる検査終了の指示を待つ。検査を終了する旨の指示が入力されると、そのまま一連の検査処理を終了し、一方、検査を終了しないで続行する旨の指示が入力されると、ステップＳ１に戻って、再び検査情報の入力を受け付ける。
【００３２】
なお、ステップＳ４の検査モードにおいては、例えば、図３に示されるように、Ｂモード、ＣＦモード、ＰＷモード、Ｍモード等の予め設定された複数の検査モードのうちのいずれか１つ、あるいは２つ以上のモードを選択して実行することができる。すなわち、バックユニット２のＣＰＵ２０は、ステップＳ１で入力された検査情報によりいずれの検査モードが指定されたかを確認し、ステップＳ１１で、Ｂモードが指定されたことを確認すると、ステップＳ１２に進んでＢモードの検査を実施し、ステップＳ１３で、ＣＦモードが指定されたことを確認すると、ステップＳ１４に進んでＣＦモードの検査を実施し、ステップＳ１５で、ＰＷモードが指定されたことを確認すると、ステップＳ１６に進んでＰＷモードの検査を実施し、ステップＳ１７で、Ｍモードが指定されたことを確認すると、ステップＳ１８に進んでＭモードの検査を実施する。そして、ステップＳ１９で、今回の検査情報に基づく検査の終了を確認したところで、図２のステップＳ５へ進む。
【００３３】
各モードの検査は、次のようにして実施される。
すなわち、まず、バックユニット２のＣＰＵ２０から無線通信部１６を介して動作制御命令が超音波プローブ１に送信される。この動作制御命令は、ミドルユニット４の無線通信部１４で受信されてＣＰＵ１５へ送られ、ＣＰＵ１５からコネクタ５を介してフロントユニット３のＣＰＵ１０へ振動子アレイ６を駆動する旨の命令が出力される。
【００３４】
この命令を受けたフロントユニット３のＣＰＵ１０により送信駆動部９が振動子アレイ６に接続されるように送受信切替スイッチ７が作動され、送信駆動部９から供給される駆動信号に従って振動子アレイ６を構成する複数のトランスデューサから超音波が送信される。その後、ＣＰＵ１０により今度はプリアンプ８が振動子アレイ６に接続されるように送受信切替スイッチ７が作動され、被検体からの超音波エコーを受信した振動子アレイ６の各トランスデューサから出力された受信信号がプリアンプ８で増幅され、コネクタ５を介してミドルユニット４へ伝送される。
【００３５】
ミドルユニット４へ伝送された受信信号は、Ａ／Ｄコンバータ１１でデジタル化された後、受信信号処理部１２に供給されてサンプルデータが生成される。サンプルデータは、パラレル／シリアル変換部１３でシリアル化された後に無線通信部１４からバックユニット２へ無線伝送される。
バックユニット２の無線通信部１６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１７でパラレルのデータに変換され、画像形成部１８でそれぞれの検査モードに対応した画像信号が生成され、この画像信号に基づいて表示部１９に超音波診断画像が表示される。
【００３６】
上述したように、ミドルユニット４に着脱可能に接続されるフロントユニット３には、特定の周波数帯域を有する振動子アレイ６だけでなく、この振動子アレイ６の周波数帯域に対応した周波数帯域を有するプリアンプ８と、振動子アレイ６の駆動電圧に対応した駆動電圧を出力する送信駆動部９も搭載されている。このため、従来のように、互いに異なる周波数帯域を有する複数の振動子アレイに対応するような、例えば２〜２０ＭＨｚ程度の広帯域のプリアンプと、複数の振動子アレイのうち最大の駆動電圧を有する振動子アレイに合わせて高い駆動電圧の送信駆動部を使用する、というオーバースペックなシステム構成を採用する必要がなく、小型で操作性に優れた超音波診断装置を実現することが可能となる。
【００３７】
また、上記の実施の形態１では、フロントユニット３とミドルユニット４にそれぞれ専用のＣＰＵ１０およびＣＰＵ１５を搭載し、フロントユニット３内の各部をＣＰＵ１０により制御すると共にミドルユニット４内の各部をＣＰＵ１５により制御するようにしたので、フロントユニット３とミドルユニット４とを接続する制御信号線の数が低減され、これらユニットを小型のコネクタ５で着脱可能に接続することができる。
【００３８】
実施の形態２
上記の実施の形態１で用いられた超音波プローブ１のフロントユニット３は、セクタスキャン方式に対応していたが、これに限るものではなく、例えば、リニアスキャン方式およびコンベックススキャン方式に対応させることもできる。
図４に、実施の形態２で用いられたフロントユニット３１の構成を示す。このフロントユニット３１は、図１に示した実施の形態１におけるフロントユニット３において、振動子アレイ６と送受信切替スイッチ７との間にマルチプレクサ３２を接続したものであり、リニアスキャン方式およびコンベックススキャン方式に対応したフロントユニットである。
【００３９】
ＣＰＵ１０の制御の下、振動子アレイ６を構成する複数のトランスデューサのうち一部のトランスデューサが順次選択され、選択されたトランスデューサによって超音波の送受信が行われる。これにより、リニアスキャン方式またはコンベックススキャン方式による超音波診断画像の取得が可能となる。
図１に示したようなセクタスキャン方式対応のフロントユニット３と、この実施の形態２におけるリニアスキャン方式およびコンベックススキャン方式対応のフロントユニット３１の双方を事前に用意し、スキャン方式によっていずれかのフロントユニットを選択し、ミドルユニット４に接続して使用することもできる。
【００４０】
実施の形態３
図５に、実施の形態３に係る超音波診断装置で用いられるフロントユニット４１の構成を示す。このフロントユニット４１は、図１に示した実施の形態１におけるフロントユニット３において、送受信切替スイッチ７を省略し、振動子アレイ６の代わりに、受信専用の受信振動子アレイ４２をプリアンプ８に接続すると共に送信専用の送信振動子アレイ４３を送信駆動部９に接続したものである。
なお、このフロントユニット４１は、セクタスキャン方式に対応している。
【００４１】
このように、受信専用の受信振動子アレイ４２と送信専用の送信振動子アレイ４３を備えているので、超音波送信時のクロストークが未然に回避され、より正確な超音波診断を行うことが可能となる。
【００４２】
図５に示したフロントユニット４１は、セクタスキャン方式に対応していたが、これに限るものではなく、図６に示されるフロントユニット５１のように、受信振動子アレイ４２とプリアンプ８との間にマルチプレクサ５２を接続すると共に送信振動子アレイ４３と送信駆動部９との間にマルチプレクサ５３を接続することで、リニアスキャン方式およびコンベックススキャン方式に対応したフロントユニットを構成することができる。
【００４３】
実施の形態４
図７に、実施の形態４に係る超音波診断装置で用いられるフロントユニット６１の構成を示す。このフロントユニット６１は、図１に示した実施の形態１におけるフロントユニット３において、送受信兼用の振動子アレイ６の他に、さらに高調波成分受信用振動子アレイ６２をプリアンプ８に接続したものである。
なお、このフロントユニット６１は、セクタスキャン方式に対応している。
【００４４】
高調波成分受信用振動子アレイ６２は、特に、高調波成分に適応した周波数帯域を有する振動子アレイである。このような高調波成分受信用振動子アレイ６２を備えることにより、基本的な周波数帯域の超音波エコーを送受信兼用の振動子アレイ６で受信する一方、高調波成分を高調波成分受信用振動子アレイ６２で受信することができ、より正確な超音波診断を行うことが可能となる。
【００４５】
図７に示したフロントユニット６１は、セクタスキャン方式に対応していたが、これに限るものではなく、図８に示されるフロントユニット７１のように、送受信兼用の振動子アレイ６と送受信切替スイッチ７との間にマルチプレクサ７２を接続すると共に高調波成分受信用振動子アレイ６２とプリアンプ８との間にマルチプレクサ７３を接続することで、リニアスキャン方式およびコンベックススキャン方式に対応したフロントユニットを構成することができる。
【００４６】
実施の形態５
図９に、実施の形態５に係る超音波診断装置で用いられるミドルユニット８１の構成を示す。このミドルユニット８１は、図１に示した実施の形態１におけるミドルユニット４において、ＣＰＵ１５に超音波診断装置への入力操作を行うための操作部８２と、情報表示を行うための表示部８３をそれぞれ接続したものである。
【００４７】
このように、超音波プローブ１のミドルユニット８１に操作部８２を搭載することにより、バックユニット２に無線接続された超音波プローブ１から各種の情報を入力して、超音波診断装置の操作を行わせることが可能となる。
また、超音波プローブ１のミドルユニット８１に表示部８３を搭載することにより、コネクタ５を介してミドルユニット８１に接続されたフロントユニットの名称、種類等の情報を超音波プローブ１側で表示することができ、操作性および利便性が向上する。
なお、この実施の形態５では、ミドルユニット８１に操作部８２と表示部８３の双方を搭載したが、操作部８２および表示部８３のうち一方のみをミドルユニット８１のＣＰＵ１５に接続してもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ 超音波プローブ、２ バックユニット、３，３１，４１，５１，６１，７１ フロントユニット、４，８１ ミドルユニット、５ コネクタ、６ 振動子アレイ、７ 送受信切替スイッチ、８ プリアンプ、９ 送信駆動部、１０，１５，２０ ＣＰＵ、１１ Ａ／Ｄコンバータ、１２ 受信信号処理部、１３ パラレル／シリアル変換部、１４，１６ 無線通信部、１７ シリアル／パラレル変換部、１８ 画像形成部、１９，８３ 表示部、２１，８２ 操作部、３２，５２，５３，７２，７３ マルチプレクサ、４２ 受信振動子アレイ、４３ 送信振動子アレイ、６２ 高調波成分受信用振動子アレイ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波診断装置に係り、特に、超音波プローブの振動子アレイを交換可能な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】
近年、ベッドサイドや救急医療現場等に搬送して使用することができるポータブル型の超音波診断装置が開発され、さらに超音波プローブと装置本体とを無線接続して操作性を向上させようとするものが考案されている。このような超音波診断装置では、利便性を追求すべく装置の小型化が要求される。
【０００４】
また、超音波診断装置は、被検体の種々の診断目的に使用されるが、診断目的に応じて適切な周波数帯域が異なる場合が多い。このため、互いに異なる周波数帯域を有する複数の超音波プローブを用意し、診断目的により選択された超音波プローブを装置本体に接続することが考えられるが、一般に超音波プローブは高価なものであるので、予め複数の超音波プローブを用意するのは、費用負担が大きくなる。そこで、超音波プローブ内で振動子アレイを着脱可能とし、診断目的に合わせて適切な周波数帯域を有する振動子アレイを交換して使用することが望まれている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、超音波プローブを、振動子アレイを含む振動子ヘッドと、振動子ヘッドからの信号を処理してビーム整形を行うビーム整形モジュールとから構成し、振動子ヘッドをビーム整形モジュールに対して取り外し可能にした超音波診断システムが開示されている。
また、特許文献２には、超音波プローブを、振動子アレイと、振動子アレイを保持するハウジング部とから構成し、振動子アレイをハウジング部に着脱可能にした超音波診断装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１９０１５９号公報
【特許文献２】特開２００９−６０９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の装置に記載の超音波プローブでは、振動子アレイを含む振動子ヘッドがビーム整形モジュールから着脱可能となっているので、診断目的に応じて適切な周波数帯域を有する振動子アレイを使用することが可能となる。しかしながら、互いに異なる周波数帯域を有する複数の振動子アレイに対応するために、例えば２〜２０ＭＨｚ程度の広帯域の増幅器と、複数の振動子アレイのうち最大の駆動電圧を有する振動子アレイに合わせて高い駆動電圧のパルサをビーム整形モジュールに搭載する必要が生じ、装置が大型化するという問題がある。
同様に、特許文献２の装置に記載の超音波プローブにおいても、診断目的に応じて適切な周波数帯域を有する振動子アレイの使用が可能であるが、広帯域の増幅器と高い駆動電圧のパルサをハウジング部に搭載する必要があり、装置が大型化してしまう。
【０００８】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、診断目的に応じて適切な周波数帯域を有する振動子アレイの交換が可能でありながら小型化および操作性の向上を図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】
この発明に係る超音波診断装置は、超音波プローブとバックユニットとが無線により接続され、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が送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した超音波プローブの振動子アレイから出力された受信信号に基づいてバックユニットが超音波画像を生成する超音波診断装置であって、超音波プローブは、バックユニットに無線接続されるミドルユニットと、ミドルユニットに着脱可能に接続され且つ振動子アレイを有するフロントユニットとを備え、フロントユニットは、振動子アレイに駆動信号を供給して超音波ビームを送信させる送信駆動部と、振動子アレイから出力された受信信号を増幅するプリアンプとを有するものである。
【００１０】
好ましくは、フロントユニットおよびミドルユニットは、それぞれ専用のＣＰＵを有し、フロントユニットのプリアンプで増幅された受信信号を伝送する受信信号線と双方のＣＰＵ間で信号を伝送する通信線を含むコネクタを介して互いに着脱可能に接続される。
フロントユニットは、振動子アレイに接続されたマルチプレクサを有していてもよい。
また、振動子アレイが、送信専用の送信振動子アレイと受信専用の受信振動子アレイとを含むように構成することもできる。あるいは、振動子アレイが、送受信兼用の兼用振動子アレイと高調波成分受信用の高調波振動子アレイとを含むように構成してもよい。
【００１１】
なお、ミドルユニットは、フロントユニットのプリアンプで増幅された受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、Ａ／Ｄコンバータで変換されたデジタル信号をベースバンド帯域に周波数変調する受信信号処理部と、受信信号処理部で周波数変調された信号をシリアル化するパラレル／シリアル変換部とを有することが好ましい。
また、ミドルユニットは、超音波診断装置への入力操作を行うための操作部および情報表示を行うための表示部のうち少なくとも一方を有することもできる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、超音波プローブを、バックユニットに無線接続されるミドルユニットと、ミドルユニットに着脱可能に接続されたフロントユニットとから構成し、フロントユニットが振動子アレイと送信駆動部とプリアンプを有するので、フロントユニットを選択することにより、診断目的に応じて適切な周波数帯域を有する振動子アレイの交換と共に送信駆動部およびプリアンプの交換が可能であり、小型化および操作性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１の動作を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１における検査モードを示すフローチャートである。
【図４】実施の形態２で用いられたフロントユニットの構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態３で用いられたフロントユニットの構成を示すブロック図である。
【図６】実施の形態３の変形例で用いられたフロントユニットの構成を示すブロック図である。
【図７】実施の形態４で用いられたフロントユニットの構成を示すブロック図である。
【図８】実施の形態４の変形例で用いられたフロントユニットの構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態５で用いられたミドルユニットの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、超音波プローブ１と、この超音波プローブ１と無線通信により接続されたバックユニット２とを備えている。
【００１５】
超音波プローブ１は、フロントユニット３とミドルユニット４を有しており、フロントユニット３はコネクタ５を介してミドルユニット４に着脱可能に接続されている。
フロントユニット３は、複数の超音波トランスデューサからなる１次元または２次元の振動子アレイ６を有し、この振動子アレイ６に送受信切替スイッチ７を介してプリアンプ８と送信駆動部９とが互いに並列に接続され、さらに送信駆動部９にＣＰＵ（中央処理装置）１０が接続されている。
【００１６】
ミドルユニット４は、コネクタ５を介してフロントユニット３のプリアンプ８に接続されるＡ／Ｄコンバータ（アナログ−デジタル変換回路）１１を有し、Ａ／Ｄコンバータ１１に、受信信号処理部１２が接続され、さらに受信信号処理部１２にパラレル／シリアル変換部１３を介して無線通信部１４が接続されている。また、受信信号処理部１２とパラレル／シリアル変換部１３にＣＰＵ１５が接続され、このＣＰＵ１５がコネクタ５を介してフロントユニット３のＣＰＵ１０に接続されている。
【００１７】
振動子アレイ６を構成する複数のトランスデューサは、それぞれ送信駆動部９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。
そ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。
【００１８】
送受信切替スイッチ７は、ＣＰＵ１０の制御の下で、振動子アレイ６をプリアンプ８と送信駆動部９のいずれかに選択的に接続する。
プリアンプ８は、振動子アレイ６の各チャンネルのトランスデューサから出力される受信信号を増幅する。
送信駆動部９は、例えば、複数のパルサを含んでおり、ＣＰＵ１０によって選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ６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それぞれの駆動信号の遅延量を調節して振動子アレイ６の複数のトランスデューサに供給する。
ＣＰＵ１０は、コネクタ５を介して接続されたミドルユニット４のＣＰＵ１５から伝送される各種の制御信号に基づいて、送信駆動部９の制御を行う。
【００１９】
なお、振動子アレイ６は、特定の周波数帯域と特定の駆動電圧を有しており、プリアンプ８としては、振動子アレイ６の周波数帯域に対応した周波数帯域のものが使用され、送信駆動部９としては、振動子アレイ６の駆動電圧に対応した駆動電圧を出力するものが使用されている。
【００２０】
Ａ／Ｄコンバータ１１は、プリアンプ８で増幅された受信信号をデジタル化する。
受信信号処理部１２は、ＣＰＵ１５の制御の下で、Ａ／Ｄコンバータ１１でデジタル化された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サンプルデータを生成して、サンプルデータをパラレル／シリアル変換部１３に供給する。受信信号処理部１２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サンプルデータを生成してもよい。
パラレル／シリアル変換部１３は、複数チャンネルの受信信号処理部１２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。
【００２１】
無線通信部１４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１４は、バックユニット２との間で無線通信を行うことにより、サンプルデータをバックユニット２に送信すると共に、バックユニット２から各種の制御信号を受信して、受信された制御信号をＣＰＵ１５に出力する。
ＣＰＵ１５は、バックユニット２から受信した制御信号に基づき、送信駆動部９の制御を行うべくフロントユニット３のＣＰＵ１０に信号を伝送すると共に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１４を制御する。
【００２２】
コネクタ５は、フロントユニット３とミドルユニット４を着脱可能に接続するもので、フロントユニット３のプリアンプ８で増幅された受信信号をミドルユニット４のＡ／Ｄコンバータ１１へ伝送する受信信号線と、フロントユニット３のＣＰＵ１０とミドルユニット４のＣＰＵ１５との間で信号を伝送する通信線を含んでいる。
なお、超音波プローブ１には、図示しないバッテリが内蔵され、このバッテリから超音波プローブ１内のフロントユニット３およびミドルユニット４の各回路に電源供給が行われる。
図１に示した超音波プローブ１のフロントユニット３は、セクタスキャン方式に対応したものである。
【００２３】
一方、バックユニット２は、無線通信部１６を有し、この無線通信部１６にシリアル／パラレル変換部１７を介して画像形成部１８が接続され、さらに画像形成部１８に表示部１９が接続されている。また、無線通信部１６、シリアル／パラレル変換部１７および画像形成部１８にＣＰＵ２０が接続されている。さらに、ＣＰＵ２０には、オペレータが入力操作を行うための操作部２１が接続されている。
【００２４】
無線通信部１６は、超音波プローブ１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１に送信する。また、無線通信部１６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。
シリアル／パラレル変換部１７は、無線通信部１６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。
【００２５】
画像形成部１８は、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。画像形成部１８は、整相加算部と画像処理部とを含んでいる。
整相加算部は、ＣＰＵ２０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。
【００２６】
画像処理部は、整相加算部によって生成される音線信号に基づいて、例えば、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画像信号を生成する。
【００２７】
表示部１９は、画像形成部１８によって生成される画像信号に基づいて超音波診断画像を表示するもので、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでいる。
ＣＰＵ２０は、オペレータにより操作部２１から入力された指示に基づき、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１６を制御すると共に、画像形成部１８により画像信号を生成して表示部１９に超音波診断画像を表示させる。
【００２８】
この実施の形態１においては、超音波プローブ１のフロントユニット３がコネクタ５を介してミドルユニット４に着脱可能に接続されている。そこで、それぞれ異なる周波数帯域を有する振動子アレイ６と、この振動子アレイ６に対応したプリアンプ８および送信駆動部９とを含む複数のフロントユニット３を用意しておけば、診断目的に応じて適切な周波数帯域を有する振動子アレイ６を含むフロントユニット３を選択してミドルユニット４に接続することができる。
【００２９】
図２のフローチャートを参照して、実施の形態１の動作について説明する。
まず、ステップＳ１の検査情報入力モードで、バックユニット２の操作部２１から、患者情報および検査オーダーを含む検査情報が入力されると、バックユニット２のＣＰＵ２０は、入力された患者情報に基づいて適切な、あるいは、使用可能な周波数帯域を有する振動子アレイ６が搭載されたフロントユニット３を選択する。
【００３０】
続くステップＳ２において、バックユニット２のＣＰＵ２０が無線通信によりミドルユニット４のＣＰＵ１５に問い合わせ、さらにミドルユニット４のＣＰＵ１５がフロントユニット３のＣＰＵ１０に確認することで、バックユニット２のＣＰＵ２０は、ステップＳ１で選択されたフロントユニット３がミドルユニット４に装着されたか否かを認識する。
【００３１】
選択されたフロントユニット３がミドルユニット４に装着されていることが認識されると、バックユニット２のＣＰＵ２０は、ステップＳ３で、オペレータによる検査開始の指示を待ち、検査開始の指示が入力されると、ステップＳ４に進んで検査モードを実行した後、ステップＳ５で、オペレータによる検査終了の指示を待つ。検査を終了する旨の指示が入力されると、そのまま一連の検査処理を終了し、一方、検査を終了しないで続行する旨の指示が入力されると、ステップＳ１に戻って、再び検査情報の入力を受け付ける。
【００３２】
なお、ステップＳ４の検査モードにおいては、例えば、図３に示されるように、Ｂモード、ＣＦモード、ＰＷモード、Ｍモード等の予め設定された複数の検査モードのうちのいずれか１つ、あるいは２つ以上のモードを選択して実行することができる。すなわち、バックユニット２のＣＰＵ２０は、ステップＳ１で入力された検査情報によりいずれの検査モードが指定されたかを確認し、ステップＳ１１で、Ｂモードが指定されたことを確認すると、ステップＳ１２に進んでＢモードの検査を実施し、ステップＳ１３で、ＣＦモードが指定されたことを確認すると、ステップＳ１４に進んでＣＦモードの検査を実施し、ステップＳ１５で、ＰＷモードが指定されたことを確認すると、ステップＳ１６に進んでＰＷモードの検査を実施し、ステップＳ１７で、Ｍモードが指定されたことを確認すると、ステップＳ１８に進んでＭモードの検査を実施する。そして、ステップＳ１９で、今回の検査情報に基づく検査の終了を確認したところで、図２のステップＳ５へ進む。
【００３３】
各モードの検査は、次のようにして実施される。
すなわち、まず、バックユニット２のＣＰＵ２０から無線通信部１６を介して動作制御命令が超音波プローブ１に送信される。この動作制御命令は、ミドルユニット４の無線通信部１４で受信されてＣＰＵ１５へ送られ、ＣＰＵ１５からコネクタ５を介してフロントユニット３のＣＰＵ１０へ振動子アレイ６を駆動する旨の命令が出力される。
【００３４】
この命令を受けたフロントユニット３のＣＰＵ１０により送信駆動部９が振動子アレイ６に接続されるように送受信切替スイッチ７が作動され、送信駆動部９から供給される駆動信号に従って振動子アレイ６を構成する複数のトランスデューサから超音波が送信される。その後、ＣＰＵ１０により今度はプリアンプ８が振動子アレイ６に接続されるように送受信切替スイッチ７が作動され、被検体からの超音波エコーを受信した振動子アレイ６の各トランスデューサから出力された受信信号がプリアンプ８で増幅され、コネクタ５を介してミドルユニット４へ伝送される。
【００３５】
ミドルユニット４へ伝送された受信信号は、Ａ／Ｄコンバータ１１でデジタル化された後、受信信号処理部１２に供給されてサンプルデータが生成される。サンプルデータは、パラレル／シリアル変換部１３でシリアル化された後に無線通信部１４からバックユニット２へ無線伝送される。
バックユニット２の無線通信部１６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１７でパラレルのデータに変換され、画像形成部１８でそれぞれの検査モードに対応した画像信号が生成され、この画像信号に基づいて表示部１９に超音波診断画像が表示される。
【００３６】
上述したように、ミドルユニット４に着脱可能に接続されるフロントユニット３には、特定の周波数帯域を有する振動子アレイ６だけでなく、この振動子アレイ６の周波数帯域に対応した周波数帯域を有するプリアンプ８と、振動子アレイ６の駆動電圧に対応した駆動電圧を出力する送信駆動部９も搭載されている。このため、従来のように、互いに異なる周波数帯域を有する複数の振動子アレイに対応するような、例えば２〜２０ＭＨｚ程度の広帯域のプリアンプと、複数の振動子アレイのうち最大の駆動電圧を有する振動子アレイに合わせて高い駆動電圧の送信駆動部を使用する、というオーバースペックなシステム構成を採用する必要がなく、小型で操作性に優れた超音波診断装置を実現することが可能となる。
【００３７】
また、上記の実施の形態１では、フロントユニット３とミドルユニット４にそれぞれ専用のＣＰＵ１０およびＣＰＵ１５を搭載し、フロントユニット３内の各部をＣＰＵ１０により制御すると共にミドルユニット４内の各部をＣＰＵ１５により制御するようにしたので、フロントユニット３とミドルユニット４とを接続する制御信号線の数が低減され、これらユニットを小型のコネクタ５で着脱可能に接続することができる。
【００３８】
実施の形態２
上記の実施の形態１で用いられた超音波プローブ１のフロントユニット３は、セクタスキャン方式に対応していたが、これに限るものではなく、例えば、リニアスキャン方式およびコンベックススキャン方式に対応させることもできる。
図４に、実施の形態２で用いられたフロントユニット３１の構成を示す。このフロントユニット３１は、図１に示した実施の形態１におけるフロントユニット３において、振動子アレイ６と送受信切替スイッチ７との間にマルチプレクサ３２を接続したものであり、リニアスキャン方式およびコンベックススキャン方式に対応したフロントユニットである。
【００３９】
ＣＰＵ１０の制御の下、振動子アレイ６を構成する複数のトランスデューサのうち一部のトランスデューサが順次選択され、選択されたトランスデューサによって超音波の送受信が行われる。これにより、リニアスキャン方式またはコンベックススキャン方式による超音波診断画像の取得が可能となる。
図１に示したようなセクタスキャン方式対応のフロントユニット３と、この実施の形態２におけるリニアスキャン方式およびコンベックススキャン方式対応のフロントユニット３１の双方を事前に用意し、スキャン方式によっていずれかのフロントユニットを選択し、ミドルユニット４に接続して使用することもできる。
【００４０】
実施の形態３
図５に、実施の形態３に係る超音波診断装置で用いられるフロントユニット４１の構成を示す。このフロントユニット４１は、図１に示した実施の形態１におけるフロントユニット３において、送受信切替スイッチ７を省略し、振動子アレイ６の代わりに、受信専用の受信振動子アレイ４２をプリアンプ８に接続すると共に送信専用の送信振動子アレイ４３を送信駆動部９に接続したものである。
なお、このフロントユニット４１は、セクタスキャン方式に対応している。
【００４１】
このように、受信専用の受信振動子アレイ４２と送信専用の送信振動子アレイ４３を備えているので、超音波送信時のクロストークが未然に回避され、より正確な超音波診断を行うことが可能となる。
【００４２】
図５に示したフロントユニット４１は、セクタスキャン方式に対応していたが、これに限るものではなく、図６に示されるフロントユニット５１のように、受信振動子アレイ４２とプリアンプ８との間にマルチプレクサ５２を接続すると共に送信振動子アレイ４３と送信駆動部９との間にマルチプレクサ５３を接続することで、リニアスキャン方式およびコンベックススキャン方式に対応したフロントユニットを構成することができる。
【００４３】
実施の形態４
図７に、実施の形態４に係る超音波診断装置で用いられるフロントユニット６１の構成を示す。このフロントユニット６１は、図１に示した実施の形態１におけるフロントユニット３において、送受信兼用の振動子アレイ６の他に、さらに高調波成分受信用振動子アレイ６２をプリアンプ８に接続したものである。
なお、このフロントユニット６１は、セクタスキャン方式に対応している。
【００４４】
高調波成分受信用振動子アレイ６２は、特に、高調波成分に適応した周波数帯域を有する振動子アレイである。このような高調波成分受信用振動子アレイ６２を備えることにより、基本的な周波数帯域の超音波エコーを送受信兼用の振動子アレイ６で受信する一方、高調波成分を高調波成分受信用振動子アレイ６２で受信することができ、より正確な超音波診断を行うことが可能となる。
【００４５】
図７に示したフロントユニット６１は、セクタスキャン方式に対応していたが、これに限るものではなく、図８に示されるフロントユニット７１のように、送受信兼用の振動子アレイ６と送受信切替スイッチ７との間にマルチプレクサ７２を接続すると共に高調波成分受信用振動子アレイ６２とプリアンプ８との間にマルチプレクサ７３を接続することで、リニアスキャン方式およびコンベックススキャン方式に対応したフロントユニットを構成することができる。
【００４６】
実施の形態５
図９に、実施の形態５に係る超音波診断装置で用いられるミドルユニット８１の構成を示す。このミドルユニット８１は、図１に示した実施の形態１におけるミドルユニット４において、ＣＰＵ１５に超音波診断装置への入力操作を行うための操作部８２と、情報表示を行うための表示部８３をそれぞれ接続したものである。
【００４７】
このように、超音波プローブ１のミドルユニット８１に操作部８２を搭載することにより、バックユニット２に無線接続された超音波プローブ１から各種の情報を入力して、超音波診断装置の操作を行わせることが可能となる。
また、超音波プローブ１のミドルユニット８１に表示部８３を搭載することにより、コネクタ５を介してミドルユニット８１に接続されたフロントユニットの名称、種類等の情報を超音波プローブ１側で表示することができ、操作性および利便性が向上する。
なお、この実施の形態５では、ミドルユニット８１に操作部８２と表示部８３の双方を搭載したが、操作部８２および表示部８３のうち一方のみをミドルユニット８１のＣＰＵ１５に接続してもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ 超音波プローブ、２ バックユニット、３，３１，４１，５１，６１，７１ フロントユニット、４，８１ ミドルユニット、５ コネクタ、６ 振動子アレイ、７ 送受信切替スイッチ、８ プリアンプ、９ 送信駆動部、１０，１５，２０ ＣＰＵ、１１ Ａ／Ｄコンバータ、１２ 受信信号処理部、１３ パラレル／シリアル変換部、１４，１６ 無線通信部、１７ シリアル／パラレル変換部、１８ 画像形成部、１９，８３ 表示部、２１，８２ 操作部、３２，５２，５３，７２，７３ マルチプレクサ、４２ 受信振動子アレイ、４３ 送信振動子アレイ、６２ 高調波成分受信用振動子アレイ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブとバックユニットとが無線により接続され、前記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が送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力された受信信号に基づいて前記バックユニットが超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
前記超音波プローブは、前記バックユニットに無線接続されるミドルユニットと、前記ミドルユニットに着脱可能に接続され且つ前記振動子アレイを有するフロントユニットとを備え、
前記フロントユニットは、前記振動子アレイに駆動信号を供給して超音波ビームを送信させる送信駆動部と、前記振動子アレイから出力された受信信号を増幅するプリアンプとを有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記フロントユニットおよび前記ミドルユニットは、それぞれ専用のＣＰＵを有し、前記フロントユニットの前記プリアンプで増幅された受信信号を伝送する受信信号線と双方の前記ＣＰＵ間で信号を伝送する通信線を含むコネクタを介して互いに着脱可能に接続される請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記フロントユニットは、前記振動子アレイに接続されたマルチプレクサを有する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記振動子アレイは、送信専用の送信振動子アレイと受信専用の受信振動子アレイとを含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記振動子アレイは、送受信兼用の兼用振動子アレイと高調波成分受信用の高調波振動子アレイとを含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記ミドルユニットは、前記フロントユニットの前記プリアンプで増幅された受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、前記Ａ／Ｄコンバータで変換されたデジタル信号をベースバンド帯域に周波数変調する受信信号処理部と、前記受信信号処理部で周波数変調された信号をシリアル化するパラレル／シリアル変換部とを有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記ミドルユニットは、前記超音波診断装置への入力操作を行うための操作部および情報表示を行うための表示部のうち少なくとも一方を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項１】
超音波プローブとバックユニットとが無線により接続され、前記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が送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力された受信信号に基づいて前記バックユニットが超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
前記超音波プローブは、前記バックユニットに無線接続されるミドルユニットと、前記ミドルユニットに着脱可能に接続され且つ前記振動子アレイを有するフロントユニットとを備え、
前記フロントユニットは、前記振動子アレイに駆動信号を供給して超音波ビームを送信させる送信駆動部と、前記振動子アレイから出力された受信信号を増幅するプリアンプとを有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記フロントユニットおよび前記ミドルユニットは、それぞれ専用のＣＰＵを有し、前記フロントユニットの前記プリアンプで増幅された受信信号を伝送する受信信号線と双方の前記ＣＰＵ間で信号を伝送する通信線を含むコネクタを介して互いに着脱可能に接続される請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記フロントユニットは、前記振動子アレイに接続されたマルチプレクサを有する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記振動子アレイは、送信専用の送信振動子アレイと受信専用の受信振動子アレイとを含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記振動子アレイは、送受信兼用の兼用振動子アレイと高調波成分受信用の高調波振動子アレイとを含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記ミドルユニットは、前記フロントユニットの前記プリアンプで増幅された受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、前記Ａ／Ｄコンバータで変換されたデジタル信号をベースバンド帯域に周波数変調する受信信号処理部と、前記受信信号処理部で周波数変調された信号をシリアル化するパラレル／シリアル変換部とを有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記ミドルユニットは、前記超音波診断装置への入力操作を行うための操作部および情報表示を行うための表示部のうち少なくとも一方を有する請求項１〜６のいずれか一項に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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−５５３５５（Ｐ２０１２−５５３５５Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９８５６６（Ｐ２０１０−１９８５６６）
【出願日】平成２２年９月６日（２０１０．９．６）
【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３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月６日（２０１０．９．６）
【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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