超音波診断装置
【課題】耐水性を備える無線超音波プローブを有する超音波診断装置において、障害物や外部ノイズの影響を低減し、超音波プローブと装置本体との間での無線通信の品質を向上させることができ、適切な撮像を行なうことができる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】診断装置本体の第２無線通信部が、前記診断装置本体と通信ケーブルを介して接続された状態で、診断装置本体と分離可能に設けられ、かつ、前記無線超音波プローブに取り付け可能であることにより、前記課題を解決する。
【解決手段】診断装置本体の第２無線通信部が、前記診断装置本体と通信ケーブルを介して接続された状態で、診断装置本体と分離可能に設けられ、かつ、前記無線超音波プローブに取り付け可能であることにより、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】
また、超音波診断装置において、超音波プローブの操作性を向上させるために、超音波プローブと装置本体との間を接続するケーブルの煩わしさを無くし、超音波プローブの操作性を向上させるために、超音波プローブと装置本体との間でのデータの送受信を無線通信によって行なうことが提案されている。
【０００４】
超音波プローブと装置本体との間でのデータの送受信を無線通信で行なう場合には、障害物や外部ノイズの影響を受けることが考えられ、撮像する際の通信環境によっては、通信品質が劣化し、適切な撮像を行なうことができないおそれがある。
そのため、超音波プローブと装置本体との間でのデータの送受信を無線通信で行なう際の、通信品質を向上させる方法が種々提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、超音波を送受波して取得したエコーデータに基づいて送信信号を生成する送信信号生成部と、生成された送信信号を無線送信するアンテナとを有し、アンテナは、その送信方向が互いに異なる複数の方向に向けられること、および、装置本体の無線受信部を、装置本体から分離して設け、柔軟なケーブルを介して装置本体に接続し、超音波プローブから無線送信される信号の送信状態に応じて無線受信部の設置位置を決定することによって、超音波プローブと装置本体との間での無線通信の品質を向上させることが記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、装置本体と接続可能なケーブルを有する無線超音波プローブにより、無線通信の品質が悪い場合には、このケーブルを装置本体に接続して、有線にて通信を行なうことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２４４５８０号公報
【特許文献２】特表２０１０−５２８６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のように、無線通信をするアンテナの設置位置を変更しても、やはり、障害物や外部ノイズの影響を受ける場合があり、無線通信の品質を向上させることができないおそれがある。
また、超音波診断においては、患者と超音波プローブ間の音響特性を向上させるため、患者に超音波ゼリーを塗って、超音波ゼリーの上から超音波プローブを当てて、超音波プローブによる走査を行なうことが一般的である。このような場合、使用後の超音波プローブは、消毒液による消毒処理を行なう必要があり、超音波プローブには耐水性が要求される。そのため、特許文献２のように、超音波プローブが、装置本体と接続するための露出した電気端子を有することは好ましくない。
【０００９】
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、耐水性を備える無線通信でデータの送受信を行なう超音波プローブを有する超音波診断装置において、障害物や外部ノイズの影響を低減し、超音波プローブと装置本体との間での無線通信の品質を向上させることができ、適切な撮像を行なうことができる超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明は、被検体に向けて超音波を送信し、被検体において反射された超音波エコーを受信して受信信号を出力する超音波送受信部、前記超音波送受信部から出力される前記受信信号に対して信号処理を行なって伝送信号を生成する信号処理部、および、無線通信によって前記伝送信号を外部に送信する第１無線通信部を有する無線超音波プローブと、前記第１無線通信部から送信される前記伝送信号を受信する第２無線通信部、および、前記第２無線通信部が受信した前記伝送信号から超音波画像を生成する画像生成部を有する診断装置本体とを備える超音波診断装置であって、前記第２無線通信部が、前記診断装置本体と通信ケーブルを介して接続された状態で、診断装置本体と分離可能に設けられ、かつ、前記無線超音波プローブに取り付け可能であることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
【００１１】
さらに、前記無線超音波プローブは、露出した電気端子を有さないことが好ましい。
また、前記第２無線通信部は、前記無線超音波プローブへの取り付け位置を決める位置決め手段を有することが好ましい。
また、前記無線超音波プローブは、電源となるバッテリを有し、このバッテリは、無線給電によって充電されることが好ましい。
【００１２】
また、前記診断装置本体は、前記無線超音波プローブを収容可能なプローブホルダを有し、このプローブホルダが、前記第２無線通信部を備えることが好ましい。
また、前記診断装置本体のプローブホルダが、前記バッテリへの給電手段を備えることが好ましい。
また、前記第２無線通信部は、前記診断装置本体に取り付け可能に設けられ、前記診断装置本体から取り外した際に、締まる方向に働く締付機構を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成を有する本発明の超音波診断装置によれば、超音波診断装置本体側の第２無線通信部が、超音波診断装置本体と信号ケーブルを介して接続された状態で、超音波診断装置本体と分離可能に設けられ、かつ、超音波プローブに取り付け可能であるので、障害物や外部ノイズの影響を低減し、超音波プローブと装置本体との間での無線通信の品質を向上させることができ、適切な撮像を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の超音波診断装置の一例を概念的に示す図である。
【図２】図１に示す超音波診断装置に用いられる無線超音波プローブの一例を概念的に示すブロック図である。
【図３】図１に示す超音波診断装置の無線通信ユニットを概念的に示す図である。
【図４】（Ａ）は、無線超音波プローブに無線通信ユニットを取り付けた状態の概念的な図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図１に示す超音波診断装置の無線超音波プローブの構成を表すブロック図である。
【図６】図１に示す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７】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の超音波診断装置の他の一例を概念的に示す図である。
【図８】図７に示す超音波診断装置の一部を概念的に示す図である。
【図９】図７に示す超音波診断装置の無線通信ユニットの形状を概念的に示す図である。
【図１０】（Ａ）は、無線通信ユニットが係止部に係止した状態を概念的に示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の側面図である。
【図１１】無線通信ユニットを、無線超音波プローブに取り付けた状態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）に、本発明の超音波診断装置の一例を概念的に示し、（Ｂ）には、（Ａ）に示す超音波診断装置において、無線超音波プローブを無線通信ユニットに取り付けた状態を概念的に示す。
図１（Ａ）に示す超音波診断装置１０は、無線超音波プローブ１２と、診断装置本体１４とを有する。無線超音波プローブ１２と診断装置本体１４とは、無線超音波プローブ１２の第１無線通信部５０と、診断装置本体１４の第２無線通信部６２との無線通信によって接続される。
【００１７】
無線超音波プローブ１２は、基本的に、公知の無線超音波プローブであり、リニアスキャン方式、コンベックススキャン方式、セクタスキャン方式等いずれの方式の超音波プローブであってもよい。
【００１８】
図２に無線超音波プローブ１２の構成をブロック図で概念的に示す。
無線超音波プローブ１２は、超音波の送受信を行なう振動子ユニット２４と、振動子ユニット２４が受信した超音波の受信信号を処理する信号処理部２６と、無線超音波プローブ１２の各部に電力を供給するバッテリ部２８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、信号処理部２６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無線通信部３０とを有する。これらの点については後に詳述する。
【００１９】
診断装置本体１４は、無線超音波プローブ１２との間で無線通信を行なうための無線通信部が、診断装置本体と通信ケーブルを介して接続された状態で、診断装置本体と分離可能に設けられている以外は、基本的に、公知の診断装置本体であり、装置本体部１６と、装置本体部１６に通信ケーブル１８を介して接続される無線通信ユニット２０とを有している。
無線通信ユニット２０は、通常、装置本体部１６の所定位置に保持されている。
【００２０】
図３に無線通信ユニット２０を概念的に示す。また、図４（Ａ）には、無線超音波プローブ１２を無線通信ユニット２０に取り付けた状態の概念的な図を示し、図４（Ｂ）には、図４（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図を示す。
図３に示すように、無線通信ユニット２０は、破線で示すように、内部に第２無線通信部６２を有するユニット本体９４と、伸縮可能な弾性材料で形成され、長手方向の両端がユニット本体９４に固定された把持部材９６とを有する。
図示例においては、ユニット本体９４の筺体の一面は、無線超音波プローブ１２の筺体の一部の形状に対応した凹部が形成されており、この凹部と把持部材９６との間で、無線超音波プローブ１２を把持することができる（図４（Ａ）および（Ｂ））。
【００２１】
このように、本発明の超音波診断装置１０は、診断装置本体１４の無線通信ユニット２０（第２無線通信部６２）を、通信ケーブル１８を介して装置本体部１６と接続された状態で、装置本体部１６と分離可能に設けて、かつ、この無線通信ユニット２０に無線超音波プローブ１２を取り付け可能にした構成を有する。このような構成を有することにより、通常、外部ノイズや障害物の影響が小さく、無線通信の品質に問題がない場合には、図１（Ａ）に示すように、無線超音波プローブと診断装置本体とは、無線通信によってケーブルがない状態で接続されるので、ケーブルの煩わしさがなく、無線超音波プローブの操作性を向上させることができる。
【００２２】
また、障害物や外部ノイズがある場合には、無線通信ユニット２０に無線超音波プローブ１２を取り付けることにより、無線超音波プローブ１２の第１無線通信部５０と診断装置本体１４の第２無線通信部６２とを近接させた状態で無線通信を行なうことができるので、障害物や外部ノイズの影響を低減し、無線超音波プローブと診断装置本体との間での無線通信の品質を向上させることができ、適切な撮像を行なうことができる。
また、無線超音波プローブ１２と診断装置本体１４（無線通信ユニット２０）とは、無線通信によって接続されるので、露出した電気端子を設ける必要がなく、耐水性を備える無線超音波プローブとすることができる。
【００２３】
次に、図５に示す無線超音波プローブ１２の構成を表すブロック図と、図６に示す診断装置本体１４の構成を示すブロック図とを用いて、超音波診断装置１０の構成について説明を行なう。
無線超音波プローブ１２は、振動子ユニット２４と、信号処理手段２６と、バッテリ部２８と、無線通信手段３０と、操作スイッチ３２とを有する。
【００２４】
振動子ユニット２４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超音波トランスデューサ３４と、駆動信号生成部３６と、送信制御部３８とを有している。
【００２５】
複数の超音波トランスデューサ３４は、印加される複数の駆動信号に従って超音波を送信すると共に、伝搬する超音波エコーを受信して複数の受信信号を出力する。各超音波トランスデューサ３４は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Pb（lead） zirconate titanate）に代表される圧電セラミクスや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン：polyvinylidene difluoride）に代表される高分子圧電素子等の圧電性を有する材料（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。
【００２６】
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、圧電体が伸縮する。この伸縮により、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、それらの超音波の合成によって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って伸縮し、電気信号を発生する。それらの電気信号は、超音波の受信信号として、信号処理手段２６の受信信号処理部４２に出力される。
【００２７】
駆動信号生成部３６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３８によって選択された送信遅延パターンに基づいて、複数の超音波トランスデューサ３４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超音波トランスデューサ３４に供給する。
【００２８】
信号処理手段２６は、受信制御部４０と、複数チャンネルの受信信号処理部４２と、パラレル／シリアル変換部４４と、メモリ４６と、プローブ制御部４８とを有している。
【００２９】
受信制御部４０は、複数チャンネルの受信信号処理部４２の動作を制御する。各チャンネルの受信信号処理部４２は、対応する超音波トランスデューサ３４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４４に供給する。さらに、受信信号処理部４２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。
【００３０】
パラレル／シリアル変換部４４は、複数チャンネルの受信信号処理部４２によって生成されたパラレルの生データを、シリアルの生データに変換する。例えば、パラレル／シリアル変換部４４は、６４個の超音波トランスデューサから出力される６４個の受信信号に基づいて得られる複素ベースバンド信号を表す１２８チャンネルのパラレルの生データを、１つ又は複数のチャンネルのシリアルの生データに変換する。これにより、超音波トランスデューサの数と比較して、伝送チャンネルの数が大幅に低減される。メモリ４６は、パラレル／シリアル変換部４４によって変換されたシリアルの生データを一時的に格納する。
【００３１】
プローブ制御部４８は、診断装置本体１４から伝送される各種の制御信号に基づいて、無線超音波プローブ１２の各部の制御を行う。
【００３２】
無線通信手段３０は、第１無線通信部５０と、通信制御部５２とを有している。
第１無線通信部５０は、シリアルの生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、シリアルの生データを送信する。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。ＡＳＫ又はＰＳＫを用いる場合には、１系統で１チャンネルのシリアルデータを伝送することが可能であり、ＱＰＳＫを用いる場合には、１系統で２チャンネルのシリアルデータを伝送することが可能であり、１６ＱＡＭを用いる場合には、１系統で４チャンネルのシリアルデータを伝送することが可能である。
【００３３】
第１無線通信部５０は、診断装置本体１４との間で無線通信を行なうことにより、生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５２に出力する。
通信制御部５２は、プローブ制御部４８によって設定された送信電波強度で生データの送信が行なわれるように第１無線通信部５０を制御すると共に、第１無線通信部５０が受信した各種の制御信号をプローブ制御部４８に出力する。
【００３４】
操作スイッチ３２は、超音波診断装置をライブモードやフリーズモードに設定するためのスイッチを含んでいる。ライブモード又はフリーズモードの設定信号は、生データと共に伝送信号に含まれて、診断装置本体１４に送信される。なお、ライブモードとフリーズモードとの切替は、診断装置本体１４において行なわれるようにしても良い。
【００３５】
バッテリ部２８は、バッテリ制御部５４と、電源スイッチ５６と、バッテリ５８と、受電手段６０とを有している。
バッテリ５８は、電力を必要とする駆動信号生成部３６や受信信号処理部４２等の各部に電力を供給する。無線超音波プローブ１２には電源スイッチ５６が設けられており、バッテリ制御部５４は、電源スイッチ５６の状態に基づいて、バッテリ５８から各部に電力を供給するか否かを制御する。バッテリ５８は、受電手段６０を用いて充電が可能となっている。
【００３６】
以上において、送信制御部３８、受信制御部４０、パラレル／シリアル変換部４４、通信制御部５２、プローブ制御部４８、及び、バッテリ制御部５４等は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array：現場でプログラミング可能なゲートアレイ）等のディジタル回路によって構成しても良いし、中央演算装置（ＣＰＵ）と、ＣＰＵに各種の処理を行なわせるためのソフトウェア（プログラム）とによって構成しても良い。
【００３７】
前述のように、図６は、診断装置本体１４の構成を表すブロック図である。
診断装置本体１４は、第２無線通信部６２を有する無線通信ユニット２０と、通信制御部６４、シリアル／パラレル変換部６６、データ格納部６８、画像形成部７０、表示制御部７２、表示部７４、操作部７６、本体制御部７８、電源制御部８０、電源スイッチ８２、電源部８４、および、給電手段８６を有する装置本体部１６と、無線通信ユニット２０と装置本体部１６とを接続する通信ケーブル１８とを有している。
【００３８】
無線通信ユニット２０の第２無線通信部６２は、無線超音波プローブ１２との間で無線通信を行なうことにより、各種の制御信号を無線超音波プローブ１２に送信する。また、第２無線通信部６２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、シリアルの生データを出力する。
第２無線通信部６２は、装置本体部１６の通信制御部６４、および、シリアル／パラレル変換部６６と通信ケーブル１８を介して接続されている。
【００３９】
装置本体部１６の通信制御部６４は、本体制御部７８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なわれるように第２無線通信部６２を制御する。
【００４０】
シリアル／パラレル変換部６６は、第２無線通信部６２から出力されるシリアルの生データを、例えば、６４個の超音波トランスデューサから出力される受信信号に基づいて得られる６４個の複素ベースバンド信号を表す１２８チャンネルのパラレルの生データに変換する。データ格納部６８は、メモリ又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６６によって変換された少なくとも１フレーム分の生データを格納する。
【００４１】
画像形成部７０は、データ格納部６８から読み出される１フレーム毎の生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。このように、１フレーム毎の生データを取得してから画像信号を生成して動画を表示することにより、フレーム内における画像欠損や送信遅れの影響を防止することができる。画像形成部７０は、整相加算部８８と、画像処理部９０とを含んでいる。
【００４２】
整相加算部８８は、本体制御部７８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なう。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。
【００４３】
画像処理部９０は、整相加算部８８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９０は、ＳＴＣ（sensitivity time control）部と、ＤＳＣ（digital scan converter：ディジタル・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。
【００４４】
表示制御部７２は、画像形成部７０によって生成される画像信号に基づいて、表示部７４に超音波診断画像を表示させる。表示部７４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７２の制御の下で、超音波画像を表示する。
【００４５】
本体制御部７８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。診断装置本体１４には電源スイッチ８２が設けられており、電源制御部８０は、電源スイッチ８２の状態に基づいて、電源部８４のオン／オフを制御する。プローブホルダに設けられた給電手段８６は、電磁誘導作用によって、無線超音波プローブ１２の受電手段６０に電力を供給する。
【００４６】
以上において、通信制御部６４、シリアル／パラレル変換部６６、画像形成部７０、表示制御部７２、本体制御部７８、及び、電源制御部８０は、中央演算装置（ＣＰＵ）と、ＣＰＵに各種の処理を行なわせるためのソフトウェア（プログラム）とによって構成されるが、それらをディジタル回路で構成しても良い。
【００４７】
次に、超音波診断装置１０の動作について説明する。
通常、超音波診断を行う場合には、図１（Ａ）に示すように、無線通信ユニット２０は、装置本体部１６に保持された状態で、無線超音波プローブ１２との無線通信が行なわれる。
操作者は、無線超音波プローブ１２を被検体の表面に当接する。この状態で、駆動信号生成部３６から供給される駆動信号に従って複数のトランスデューサ３４から超音波が送信され、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３４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４２に供給されてサンプルデータが生成され、パラレル／シリアル変換部４４によって変換されたサンプルデータが、第１無線通信部５０と第２無線通信部との無線通信により、診断装置本体１４へ伝送されて、シリアル／パラレル変換部６６によって変換された後、データ格納部６８に格納される。さらに、データ格納部６８から１フレーム毎のサンプルデータが読み出され、画像形成部７０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７２により超音波診断画像が表示部７４に表示される。
【００４８】
ここで、外部ノイズ等の影響により、無線通信の状態が悪い場合には、図１（Ｂ）に示すように、無線超音波プローブ１２は、無線通信ユニット２０に取り付けられ、無線超音波プローブ１２の第１無線通信部５０と診断装置本体１４の第２無線通信部６２とを近接させた状態で無線通信を行なう。
操作者は、無線通信ユニット２０に、無線超音波プローブ１２が取り付けられた状態で、超音波画像の撮像を行なう。データの送受信や処理等については、前述の無線による通常の超音波診断と同様である。
【００４９】
このように、本発明の超音波診断装置１０は、診断装置本体１４の無線通信ユニット２０（第２無線通信部６２）を、通信ケーブル１８を介して装置本体部１６と接続された状態で、装置本体部１６と分離可能に設けて、かつ、この無線通信ユニット２０に無線超音波プローブ１２を取り付け可能にした構成を有する。このような構成を有することにより、通常、外部ノイズや障害物の影響が小さく、無線通信の品質に問題がない場合には、図１（Ａ）に示すように、無線超音波プローブと診断装置本体とは、無線通信によってケーブルがない状態で接続されるので、ケーブルの煩わしさがなく、無線超音波プローブの操作性を向上させることができる。
【００５０】
また、障害物や外部ノイズがある場合でも、図１（Ｂ）に示すように、無線通信ユニット２０に無線超音波プローブ１２を取り付けることにより、無線超音波プローブ１２の第１無線通信部５０と、診断装置本体１４の第２無線通信部６２とを近接させた状態で無線通信を行なうことができるので、障害物や外部ノイズの影響を低減し、無線超音波プローブと診断装置本体との間での無線通信の品質を向上させることができ、適切な撮像を行なうことができる。
また、無線超音波プローブ１２と診断装置本体１４（無線通信ユニット２０）とは、無線通信によって接続されるので、露出した電気端子を設ける必要がなく、耐水性を備える無線超音波プローブとすることができる。
【００５１】
図７（Ａ）に、本発明の超音波診断装置の他の一例を概念的に示し、（Ｂ）に、（Ａ）に示す超音波診断装置において、無線超音波プローブを無線通信ユニットに取り付けた状態を概念的に示す。
図７（Ａ）に示す超音波診断装置１００は、超音波プローブを保持するためのプローブホルダが無線通信ユニットを兼ねる構成を有する。この超音波診断装置１００は、無線超音波プローブ１０２と診断装置本体１０４とを有している。
なお、図７（Ａ）に示す超音波診断装置１００は、図１に示す超音波診断装置１０において、無線超音波プローブ１２に代えて、凹部１０２ａを有する無線超音波プローブ１０２を有し、無線通信ユニット２０を備える診断装置本体１４に代えて、無線通信ユニット１０８および係止部１１０を備える診断装置本体１０４を有する以外は、同じ構成を有するので、同じ部位には、同じ符号を付し、以下の説明は異なる部位を主に行なう。
【００５２】
無線超音波プローブ１０２は、その筺体に凹部１０２ａを有する以外は、無線超音波プローブ１２と同様の構成を有するものであり、第１無線通信部５０を有し、無線通信によって診断装置本体１０４と接続される。
凹部１０２ａは、後述する無線通信ユニット１０８の可動アーム１１２が係合し、無線超音波プローブ１０２と無線通信ユニット１０８とを固定するためのものである。無線超音波プローブ１０２に凹部１０２ａを形成することにより、無線通信ユニット１０８との固定を確実なものとすることができる。
【００５３】
図８に診断装置本体１０４の一部を概念的に示す。
診断装置本体１０４は、装置本体部１６と、装置本体部１６に通信ケーブル１８を介して接続される無線通信ユニット１０８とを有している。
また、装置本体部１６には、無線通信ユニット１０８を係止するための係止部１１０が形成されている。係止部１１０は、直方体の部材で、長手方向の両端面に突起部１１０ａが形成されている。突起部１１０ａは、後述する無線通信ユニット１０８の可動アーム１１２の貫通穴１１２ａおよび固定アーム１１４の貫通穴１１４ａと係合する。
【００５４】
無線通信ユニット１０８は、無線超音波プローブ１０２との間で無線通信を行なうための第２無線通信部６２を内部に有し、装置本体部１６と通信ケーブル１８を介して接続された状態で、装置本体部１６と分離可能に設けられている。また、無線通信ユニット１０８は、通常、装置本体部１６の係止部１１０に係止され、プローブホルダとして機能する。
【００５５】
図９に、無線通信ユニット１０８の形状を概念的に表す斜視図を示す。
無線通信ユニット１０８は、開口部１０８ａと、可動アーム１１２と、固定アーム１１４とを有する。
開口部１０８ａは、無線超音波プローブ１０２の一部が挿通可能で、無線超音波プローブ１０２を保持することができる大きさの貫通穴である。開口部１０８ａを、無線超音波プローブ１０２を保持することができる大きさの貫通穴とすることにより、無線通信ユニット１０８を、プローブホルダとして用いることができる。
また、無線通信ユニット１０８の側面には、開口部１０８ａに貫通するスリットが形成されている。スリットには可動アーム１１２が配置される。
なお、図示例の開口部１０８ａは、円形としたが、これに限定はされず、無線超音波プローブを保持することができれば、矩形等、種々の形状とすることができる。
【００５６】
可動アーム１１２および固定アーム１１４は、可動アーム１１２が、ねじりコイルばねによって固定アーム１１４の方向に付勢されることにより、締付機構として機能するものである。図８に示すように、可動アーム１１２は、略中央部分が、開口部１０８ａの形状に応じて湾曲した棒状部材であり、無線通信ユニット１０８のスリットに配置され、固定アーム１１４の方向に付勢されることにより、開口部１０８ａを狭める方向に移動する。
可動アーム１１２が固定アーム１１４の方向に付勢され、開口部１０８ａを狭める方向に移動することにより、開口部１０８ａに挿通された無線超音波プローブ１０２の凹部１０２ａに可動アーム１１２が係合し、無線通信ユニット１０８、すなわち、プローブホルダに無線超音波プローブ１０２を取り付けることができる。この取り付け構成は、図１に示す超音波診断装置１０にも利用可能である。
【００５７】
また、可動アーム１１２および固定アーム１１４の先端部には、係止部１１０の突起部１１０ａに係合するための貫通穴１１２ａおよび１１４ａが、それぞれ、設けられている。
可動アーム１１２を開閉することにより、無線通信ユニット１０８の、係止部１１０への取り付け／取り外し、および、無線超音波プローブ１０２への取り付け／取り外しを行なうことができる。
【００５８】
図１０（Ａ）に、無線通信ユニット１０８を係止部１１０に係止した状態で診断装置本体１０４上面から見た概略図を示し、図１０（Ｂ）に、図１０（Ａ）の側面図を示す。
図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示すように、可動アーム１１２の貫通穴１１２ａおよび固定アーム１１４の貫通穴１１４ａと、係止部１１０の突起部１１０ａとが係合することにより、無線通信ユニット１０８は、装置本体部１６に固定され、無線超音波プローブ１０２を保持するためのプローブホルダとして機能する。
【００５９】
一方、図１１に、無線通信ユニット１０８に、無線超音波プローブ１０２を取り付けた状態で、超音波の送受信側（振動子ユニット２４側）とは反対側（無線通信手段３０に近い側）から見た概念図を示す。図１１においては、固定アーム１１２と凹部１０２ａとの係合状態を示すために、無線通信ユニット１０８の一部の図示を省略している。
図１１に示すように、無線超音波プローブ１０２を、無線通信ユニット１０８の開口部１０８ａに挿通した状態で、無線通信ユニット１０８の可動アーム１１２が、無線超音波プローブ１０２の凹部１０２ａに係合することにより、無線通信ユニット１０８と無線超音波プローブ１０２とが固定される。
【００６０】
このように、本発明の超音波診断装置１００は、診断装置本体１４のプローブホルダの内部に第２無線通信部６２を配置して、このプローブホルダを、装置本体部１６と分離可能な無線通信ユニット１０８とし、この無線通信ユニット１０８に無線超音波プローブ１０２を取り付け可能にした構成を有する。このような構成を有することにより、通常、外部ノイズや障害物の影響が小さく、無線通信の品質に問題がない場合には、図７（Ａ）に示すように、無線超音波プローブと診断装置本体とは、無線通信によってケーブルがない状態で接続されるので、ケーブルの煩わしさがなく、無線超音波プローブの操作性を向上させることができる。
【００６１】
また、障害物や外部ノイズがある場合には、図７（Ｂ）に示すように、無線通信ユニット１０８に無線超音波プローブ１０２を取り付けることにより、無線超音波プローブ１０２の第１無線通信部５０と、診断装置本体１０４の第２無線通信部６２とを近接させた状態で無線通信を行なうことができるので、障害物や外部ノイズの影響を低減し、無線超音波プローブと診断装置本体との間での無線通信の品質を向上させることができ、適切な撮像を行なうことができる。
また、無線超音波プローブ１０２と診断装置本体１０４（無線通信ユニット１０８）とは、無線通信によって接続されるので、露出した電気端子を設ける必要がなく、耐水性を備える無線超音波プローブとすることができる。
【００６２】
ここで、無線通信ユニット１０８は、プローブホルダとしての機能も有するので、その内部に給電手段８６を配置してもよい。給電手段８６は、電磁誘導作用によって、無線超音波プローブの受電手段に電力を供給するもの等、公知の無線の給電手段を用いることができる。
【００６３】
また、図示例においては、無線通信ユニット１０８が、可動アームおよび固定アームからなる締付機構を有することにより、無線超音波プローブ１０２への取り付けを可能にしたが、本発明はこれに限定はされず、無線超音波プローブへ取り付けることができれば、種々の固定方法を利用することができる。
【００６４】
以上、本発明の超音波診断装置について説明したが、本発明は、上記実施例に限定はされず、本発明を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行なってもよいのは、もちろんである。
【００６５】
例えば、超音波診断装置は、通信ケーブルの巻取り手段を有していてもよい。巻取り手段は、自動で通信ケーブルを巻き取るものであってもよく、手動で通信ケーブルを巻き取るものであってよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
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おいて利用することが可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１０、１００ 超音波診断装置
１２、１０２ 無線超音波プローブ
１４、１０４ 診断装置本体
１６ 装置本体部
１８ 通信ケーブル
２０、１０８ 無線通信ユニット
２４ 振動子ユニット
２６ 信号処理手段
２８ バッテリ部
３０ 無線通信手段
３２ 操作スイッチ
３４ 超音波トランスデューサ
３６ 駆動信号生成部
３８ 送信制御部
４０ 受信制御部
４２ 受信信号処理部
４４ パラレル／シリアル変換部
４６ メモリ
４８ プローブ制御部
５０ 第１無線通信部
５２ 通信制御部
５４ バッテリ制御部
５６ 電源スイッチ
５８ バッテリ
６０ 受電手段
６２ 第２無線通信部
６４ 通信制御部
６６ シリアル／パラレル変換部
６８ データ格納部
７０ 画像形成部
７２ 表示制御部
７４ 表示部
７６ 操作部
７８ 本体制御部
８０ 電源制御部
８２ 電源スイッチ
８４ 電源部
８６ 給電手段
８８ 整相加算部
９０ 画像処理部
９４ ユニット本体
９６ 把持部材
１０２ａ 凹部
１０８ａ 開口部
１１０ 係止部
１１０ａ 突起部
１１２ 可動アーム
１１２ａ、１１４ａ 貫通穴
１１４ 固定アーム
【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】
また、超音波診断装置において、超音波プローブの操作性を向上させるために、超音波プローブと装置本体との間を接続するケーブルの煩わしさを無くし、超音波プローブの操作性を向上させるために、超音波プローブと装置本体との間でのデータの送受信を無線通信によって行なうことが提案されている。
【０００４】
超音波プローブと装置本体との間でのデータの送受信を無線通信で行なう場合には、障害物や外部ノイズの影響を受けることが考えられ、撮像する際の通信環境によっては、通信品質が劣化し、適切な撮像を行なうことができないおそれがある。
そのため、超音波プローブと装置本体との間でのデータの送受信を無線通信で行なう際の、通信品質を向上させる方法が種々提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、超音波を送受波して取得したエコーデータに基づいて送信信号を生成する送信信号生成部と、生成された送信信号を無線送信するアンテナとを有し、アンテナは、その送信方向が互いに異なる複数の方向に向けられること、および、装置本体の無線受信部を、装置本体から分離して設け、柔軟なケーブルを介して装置本体に接続し、超音波プローブから無線送信される信号の送信状態に応じて無線受信部の設置位置を決定することによって、超音波プローブと装置本体との間での無線通信の品質を向上させることが記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、装置本体と接続可能なケーブルを有する無線超音波プローブにより、無線通信の品質が悪い場合には、このケーブルを装置本体に接続して、有線にて通信を行なうことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２４４５８０号公報
【特許文献２】特表２０１０−５２８６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のように、無線通信をするアンテナの設置位置を変更しても、やはり、障害物や外部ノイズの影響を受ける場合があり、無線通信の品質を向上させることができないおそれがある。
また、超音波診断においては、患者と超音波プローブ間の音響特性を向上させるため、患者に超音波ゼリーを塗って、超音波ゼリーの上から超音波プローブを当てて、超音波プローブによる走査を行なうことが一般的である。このような場合、使用後の超音波プローブは、消毒液による消毒処理を行なう必要があり、超音波プローブには耐水性が要求される。そのため、特許文献２のように、超音波プローブが、装置本体と接続するための露出した電気端子を有することは好ましくない。
【０００９】
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、耐水性を備える無線通信でデータの送受信を行なう超音波プローブを有する超音波診断装置において、障害物や外部ノイズの影響を低減し、超音波プローブと装置本体との間での無線通信の品質を向上させることができ、適切な撮像を行なうことができる超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明は、被検体に向けて超音波を送信し、被検体において反射された超音波エコーを受信して受信信号を出力する超音波送受信部、前記超音波送受信部から出力される前記受信信号に対して信号処理を行なって伝送信号を生成する信号処理部、および、無線通信によって前記伝送信号を外部に送信する第１無線通信部を有する無線超音波プローブと、前記第１無線通信部から送信される前記伝送信号を受信する第２無線通信部、および、前記第２無線通信部が受信した前記伝送信号から超音波画像を生成する画像生成部を有する診断装置本体とを備える超音波診断装置であって、前記第２無線通信部が、前記診断装置本体と通信ケーブルを介して接続された状態で、診断装置本体と分離可能に設けられ、かつ、前記無線超音波プローブに取り付け可能であることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
【００１１】
さらに、前記無線超音波プローブは、露出した電気端子を有さないことが好ましい。
また、前記第２無線通信部は、前記無線超音波プローブへの取り付け位置を決める位置決め手段を有することが好ましい。
また、前記無線超音波プローブは、電源となるバッテリを有し、このバッテリは、無線給電によって充電されることが好ましい。
【００１２】
また、前記診断装置本体は、前記無線超音波プローブを収容可能なプローブホルダを有し、このプローブホルダが、前記第２無線通信部を備えることが好ましい。
また、前記診断装置本体のプローブホルダが、前記バッテリへの給電手段を備えることが好ましい。
また、前記第２無線通信部は、前記診断装置本体に取り付け可能に設けられ、前記診断装置本体から取り外した際に、締まる方向に働く締付機構を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成を有する本発明の超音波診断装置によれば、超音波診断装置本体側の第２無線通信部が、超音波診断装置本体と信号ケーブルを介して接続された状態で、超音波診断装置本体と分離可能に設けられ、かつ、超音波プローブに取り付け可能であるので、障害物や外部ノイズの影響を低減し、超音波プローブと装置本体との間での無線通信の品質を向上させることができ、適切な撮像を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の超音波診断装置の一例を概念的に示す図である。
【図２】図１に示す超音波診断装置に用いられる無線超音波プローブの一例を概念的に示すブロック図である。
【図３】図１に示す超音波診断装置の無線通信ユニットを概念的に示す図である。
【図４】（Ａ）は、無線超音波プローブに無線通信ユニットを取り付けた状態の概念的な図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図１に示す超音波診断装置の無線超音波プローブの構成を表すブロック図である。
【図６】図１に示す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７】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の超音波診断装置の他の一例を概念的に示す図である。
【図８】図７に示す超音波診断装置の一部を概念的に示す図である。
【図９】図７に示す超音波診断装置の無線通信ユニットの形状を概念的に示す図である。
【図１０】（Ａ）は、無線通信ユニットが係止部に係止した状態を概念的に示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の側面図である。
【図１１】無線通信ユニットを、無線超音波プローブに取り付けた状態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）に、本発明の超音波診断装置の一例を概念的に示し、（Ｂ）には、（Ａ）に示す超音波診断装置において、無線超音波プローブを無線通信ユニットに取り付けた状態を概念的に示す。
図１（Ａ）に示す超音波診断装置１０は、無線超音波プローブ１２と、診断装置本体１４とを有する。無線超音波プローブ１２と診断装置本体１４とは、無線超音波プローブ１２の第１無線通信部５０と、診断装置本体１４の第２無線通信部６２との無線通信によって接続される。
【００１７】
無線超音波プローブ１２は、基本的に、公知の無線超音波プローブであり、リニアスキャン方式、コンベックススキャン方式、セクタスキャン方式等いずれの方式の超音波プローブであってもよい。
【００１８】
図２に無線超音波プローブ１２の構成をブロック図で概念的に示す。
無線超音波プローブ１２は、超音波の送受信を行なう振動子ユニット２４と、振動子ユニット２４が受信した超音波の受信信号を処理する信号処理部２６と、無線超音波プローブ１２の各部に電力を供給するバッテリ部２８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、信号処理部２６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無線通信部３０とを有する。これらの点については後に詳述する。
【００１９】
診断装置本体１４は、無線超音波プローブ１２との間で無線通信を行なうための無線通信部が、診断装置本体と通信ケーブルを介して接続された状態で、診断装置本体と分離可能に設けられている以外は、基本的に、公知の診断装置本体であり、装置本体部１６と、装置本体部１６に通信ケーブル１８を介して接続される無線通信ユニット２０とを有している。
無線通信ユニット２０は、通常、装置本体部１６の所定位置に保持されている。
【００２０】
図３に無線通信ユニット２０を概念的に示す。また、図４（Ａ）には、無線超音波プローブ１２を無線通信ユニット２０に取り付けた状態の概念的な図を示し、図４（Ｂ）には、図４（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図を示す。
図３に示すように、無線通信ユニット２０は、破線で示すように、内部に第２無線通信部６２を有するユニット本体９４と、伸縮可能な弾性材料で形成され、長手方向の両端がユニット本体９４に固定された把持部材９６とを有する。
図示例においては、ユニット本体９４の筺体の一面は、無線超音波プローブ１２の筺体の一部の形状に対応した凹部が形成されており、この凹部と把持部材９６との間で、無線超音波プローブ１２を把持することができる（図４（Ａ）および（Ｂ））。
【００２１】
このように、本発明の超音波診断装置１０は、診断装置本体１４の無線通信ユニット２０（第２無線通信部６２）を、通信ケーブル１８を介して装置本体部１６と接続された状態で、装置本体部１６と分離可能に設けて、かつ、この無線通信ユニット２０に無線超音波プローブ１２を取り付け可能にした構成を有する。このような構成を有することにより、通常、外部ノイズや障害物の影響が小さく、無線通信の品質に問題がない場合には、図１（Ａ）に示すように、無線超音波プローブと診断装置本体とは、無線通信によってケーブルがない状態で接続されるので、ケーブルの煩わしさがなく、無線超音波プローブの操作性を向上させることができる。
【００２２】
また、障害物や外部ノイズがある場合には、無線通信ユニット２０に無線超音波プローブ１２を取り付けることにより、無線超音波プローブ１２の第１無線通信部５０と診断装置本体１４の第２無線通信部６２とを近接させた状態で無線通信を行なうことができるので、障害物や外部ノイズの影響を低減し、無線超音波プローブと診断装置本体との間での無線通信の品質を向上させることができ、適切な撮像を行なうことができる。
また、無線超音波プローブ１２と診断装置本体１４（無線通信ユニット２０）とは、無線通信によって接続されるので、露出した電気端子を設ける必要がなく、耐水性を備える無線超音波プローブとすることができる。
【００２３】
次に、図５に示す無線超音波プローブ１２の構成を表すブロック図と、図６に示す診断装置本体１４の構成を示すブロック図とを用いて、超音波診断装置１０の構成について説明を行なう。
無線超音波プローブ１２は、振動子ユニット２４と、信号処理手段２６と、バッテリ部２８と、無線通信手段３０と、操作スイッチ３２とを有する。
【００２４】
振動子ユニット２４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超音波トランスデューサ３４と、駆動信号生成部３６と、送信制御部３８とを有している。
【００２５】
複数の超音波トランスデューサ３４は、印加される複数の駆動信号に従って超音波を送信すると共に、伝搬する超音波エコーを受信して複数の受信信号を出力する。各超音波トランスデューサ３４は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Pb（lead） zirconate titanate）に代表される圧電セラミクスや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン：polyvinylidene difluoride）に代表される高分子圧電素子等の圧電性を有する材料（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。
【００２６】
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、圧電体が伸縮する。この伸縮により、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、それらの超音波の合成によって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って伸縮し、電気信号を発生する。それらの電気信号は、超音波の受信信号として、信号処理手段２６の受信信号処理部４２に出力される。
【００２７】
駆動信号生成部３６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３８によって選択された送信遅延パターンに基づいて、複数の超音波トランスデューサ３４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超音波トランスデューサ３４に供給する。
【００２８】
信号処理手段２６は、受信制御部４０と、複数チャンネルの受信信号処理部４２と、パラレル／シリアル変換部４４と、メモリ４６と、プローブ制御部４８とを有している。
【００２９】
受信制御部４０は、複数チャンネルの受信信号処理部４２の動作を制御する。各チャンネルの受信信号処理部４２は、対応する超音波トランスデューサ３４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４４に供給する。さらに、受信信号処理部４２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。
【００３０】
パラレル／シリアル変換部４４は、複数チャンネルの受信信号処理部４２によって生成されたパラレルの生データを、シリアルの生データに変換する。例えば、パラレル／シリアル変換部４４は、６４個の超音波トランスデューサから出力される６４個の受信信号に基づいて得られる複素ベースバンド信号を表す１２８チャンネルのパラレルの生データを、１つ又は複数のチャンネルのシリアルの生データに変換する。これにより、超音波トランスデューサの数と比較して、伝送チャンネルの数が大幅に低減される。メモリ４６は、パラレル／シリアル変換部４４によって変換されたシリアルの生データを一時的に格納する。
【００３１】
プローブ制御部４８は、診断装置本体１４から伝送される各種の制御信号に基づいて、無線超音波プローブ１２の各部の制御を行う。
【００３２】
無線通信手段３０は、第１無線通信部５０と、通信制御部５２とを有している。
第１無線通信部５０は、シリアルの生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、シリアルの生データを送信する。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。ＡＳＫ又はＰＳＫを用いる場合には、１系統で１チャンネルのシリアルデータを伝送することが可能であり、ＱＰＳＫを用いる場合には、１系統で２チャンネルのシリアルデータを伝送することが可能であり、１６ＱＡＭを用いる場合には、１系統で４チャンネルのシリアルデータを伝送することが可能である。
【００３３】
第１無線通信部５０は、診断装置本体１４との間で無線通信を行なうことにより、生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５２に出力する。
通信制御部５２は、プローブ制御部４８によって設定された送信電波強度で生データの送信が行なわれるように第１無線通信部５０を制御すると共に、第１無線通信部５０が受信した各種の制御信号をプローブ制御部４８に出力する。
【００３４】
操作スイッチ３２は、超音波診断装置をライブモードやフリーズモードに設定するためのスイッチを含んでいる。ライブモード又はフリーズモードの設定信号は、生データと共に伝送信号に含まれて、診断装置本体１４に送信される。なお、ライブモードとフリーズモードとの切替は、診断装置本体１４において行なわれるようにしても良い。
【００３５】
バッテリ部２８は、バッテリ制御部５４と、電源スイッチ５６と、バッテリ５８と、受電手段６０とを有している。
バッテリ５８は、電力を必要とする駆動信号生成部３６や受信信号処理部４２等の各部に電力を供給する。無線超音波プローブ１２には電源スイッチ５６が設けられており、バッテリ制御部５４は、電源スイッチ５６の状態に基づいて、バッテリ５８から各部に電力を供給するか否かを制御する。バッテリ５８は、受電手段６０を用いて充電が可能となっている。
【００３６】
以上において、送信制御部３８、受信制御部４０、パラレル／シリアル変換部４４、通信制御部５２、プローブ制御部４８、及び、バッテリ制御部５４等は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array：現場でプログラミング可能なゲートアレイ）等のディジタル回路によって構成しても良いし、中央演算装置（ＣＰＵ）と、ＣＰＵに各種の処理を行なわせるためのソフトウェア（プログラム）とによって構成しても良い。
【００３７】
前述のように、図６は、診断装置本体１４の構成を表すブロック図である。
診断装置本体１４は、第２無線通信部６２を有する無線通信ユニット２０と、通信制御部６４、シリアル／パラレル変換部６６、データ格納部６８、画像形成部７０、表示制御部７２、表示部７４、操作部７６、本体制御部７８、電源制御部８０、電源スイッチ８２、電源部８４、および、給電手段８６を有する装置本体部１６と、無線通信ユニット２０と装置本体部１６とを接続する通信ケーブル１８とを有している。
【００３８】
無線通信ユニット２０の第２無線通信部６２は、無線超音波プローブ１２との間で無線通信を行なうことにより、各種の制御信号を無線超音波プローブ１２に送信する。また、第２無線通信部６２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、シリアルの生データを出力する。
第２無線通信部６２は、装置本体部１６の通信制御部６４、および、シリアル／パラレル変換部６６と通信ケーブル１８を介して接続されている。
【００３９】
装置本体部１６の通信制御部６４は、本体制御部７８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なわれるように第２無線通信部６２を制御する。
【００４０】
シリアル／パラレル変換部６６は、第２無線通信部６２から出力されるシリアルの生データを、例えば、６４個の超音波トランスデューサから出力される受信信号に基づいて得られる６４個の複素ベースバンド信号を表す１２８チャンネルのパラレルの生データに変換する。データ格納部６８は、メモリ又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６６によって変換された少なくとも１フレーム分の生データを格納する。
【００４１】
画像形成部７０は、データ格納部６８から読み出される１フレーム毎の生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。このように、１フレーム毎の生データを取得してから画像信号を生成して動画を表示することにより、フレーム内における画像欠損や送信遅れの影響を防止することができる。画像形成部７０は、整相加算部８８と、画像処理部９０とを含んでいる。
【００４２】
整相加算部８８は、本体制御部７８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なう。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。
【００４３】
画像処理部９０は、整相加算部８８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９０は、ＳＴＣ（sensitivity time control）部と、ＤＳＣ（digital scan converter：ディジタル・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。
【００４４】
表示制御部７２は、画像形成部７０によって生成される画像信号に基づいて、表示部７４に超音波診断画像を表示させる。表示部７４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７２の制御の下で、超音波画像を表示する。
【００４５】
本体制御部７８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。診断装置本体１４には電源スイッチ８２が設けられており、電源制御部８０は、電源スイッチ８２の状態に基づいて、電源部８４のオン／オフを制御する。プローブホルダに設けられた給電手段８６は、電磁誘導作用によって、無線超音波プローブ１２の受電手段６０に電力を供給する。
【００４６】
以上において、通信制御部６４、シリアル／パラレル変換部６６、画像形成部７０、表示制御部７２、本体制御部７８、及び、電源制御部８０は、中央演算装置（ＣＰＵ）と、ＣＰＵに各種の処理を行なわせるためのソフトウェア（プログラム）とによって構成されるが、それらをディジタル回路で構成しても良い。
【００４７】
次に、超音波診断装置１０の動作について説明する。
通常、超音波診断を行う場合には、図１（Ａ）に示すように、無線通信ユニット２０は、装置本体部１６に保持された状態で、無線超音波プローブ１２との無線通信が行なわれる。
操作者は、無線超音波プローブ１２を被検体の表面に当接する。この状態で、駆動信号生成部３６から供給される駆動信号に従って複数のトランスデューサ３４から超音波が送信され、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３４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４２に供給されてサンプルデータが生成され、パラレル／シリアル変換部４４によって変換されたサンプルデータが、第１無線通信部５０と第２無線通信部との無線通信により、診断装置本体１４へ伝送されて、シリアル／パラレル変換部６６によって変換された後、データ格納部６８に格納される。さらに、データ格納部６８から１フレーム毎のサンプルデータが読み出され、画像形成部７０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７２により超音波診断画像が表示部７４に表示される。
【００４８】
ここで、外部ノイズ等の影響により、無線通信の状態が悪い場合には、図１（Ｂ）に示すように、無線超音波プローブ１２は、無線通信ユニット２０に取り付けられ、無線超音波プローブ１２の第１無線通信部５０と診断装置本体１４の第２無線通信部６２とを近接させた状態で無線通信を行なう。
操作者は、無線通信ユニット２０に、無線超音波プローブ１２が取り付けられた状態で、超音波画像の撮像を行なう。データの送受信や処理等については、前述の無線による通常の超音波診断と同様である。
【００４９】
このように、本発明の超音波診断装置１０は、診断装置本体１４の無線通信ユニット２０（第２無線通信部６２）を、通信ケーブル１８を介して装置本体部１６と接続された状態で、装置本体部１６と分離可能に設けて、かつ、この無線通信ユニット２０に無線超音波プローブ１２を取り付け可能にした構成を有する。このような構成を有することにより、通常、外部ノイズや障害物の影響が小さく、無線通信の品質に問題がない場合には、図１（Ａ）に示すように、無線超音波プローブと診断装置本体とは、無線通信によってケーブルがない状態で接続されるので、ケーブルの煩わしさがなく、無線超音波プローブの操作性を向上させることができる。
【００５０】
また、障害物や外部ノイズがある場合でも、図１（Ｂ）に示すように、無線通信ユニット２０に無線超音波プローブ１２を取り付けることにより、無線超音波プローブ１２の第１無線通信部５０と、診断装置本体１４の第２無線通信部６２とを近接させた状態で無線通信を行なうことができるので、障害物や外部ノイズの影響を低減し、無線超音波プローブと診断装置本体との間での無線通信の品質を向上させることができ、適切な撮像を行なうことができる。
また、無線超音波プローブ１２と診断装置本体１４（無線通信ユニット２０）とは、無線通信によって接続されるので、露出した電気端子を設ける必要がなく、耐水性を備える無線超音波プローブとすることができる。
【００５１】
図７（Ａ）に、本発明の超音波診断装置の他の一例を概念的に示し、（Ｂ）に、（Ａ）に示す超音波診断装置において、無線超音波プローブを無線通信ユニットに取り付けた状態を概念的に示す。
図７（Ａ）に示す超音波診断装置１００は、超音波プローブを保持するためのプローブホルダが無線通信ユニットを兼ねる構成を有する。この超音波診断装置１００は、無線超音波プローブ１０２と診断装置本体１０４とを有している。
なお、図７（Ａ）に示す超音波診断装置１００は、図１に示す超音波診断装置１０において、無線超音波プローブ１２に代えて、凹部１０２ａを有する無線超音波プローブ１０２を有し、無線通信ユニット２０を備える診断装置本体１４に代えて、無線通信ユニット１０８および係止部１１０を備える診断装置本体１０４を有する以外は、同じ構成を有するので、同じ部位には、同じ符号を付し、以下の説明は異なる部位を主に行なう。
【００５２】
無線超音波プローブ１０２は、その筺体に凹部１０２ａを有する以外は、無線超音波プローブ１２と同様の構成を有するものであり、第１無線通信部５０を有し、無線通信によって診断装置本体１０４と接続される。
凹部１０２ａは、後述する無線通信ユニット１０８の可動アーム１１２が係合し、無線超音波プローブ１０２と無線通信ユニット１０８とを固定するためのものである。無線超音波プローブ１０２に凹部１０２ａを形成することにより、無線通信ユニット１０８との固定を確実なものとすることができる。
【００５３】
図８に診断装置本体１０４の一部を概念的に示す。
診断装置本体１０４は、装置本体部１６と、装置本体部１６に通信ケーブル１８を介して接続される無線通信ユニット１０８とを有している。
また、装置本体部１６には、無線通信ユニット１０８を係止するための係止部１１０が形成されている。係止部１１０は、直方体の部材で、長手方向の両端面に突起部１１０ａが形成されている。突起部１１０ａは、後述する無線通信ユニット１０８の可動アーム１１２の貫通穴１１２ａおよび固定アーム１１４の貫通穴１１４ａと係合する。
【００５４】
無線通信ユニット１０８は、無線超音波プローブ１０２との間で無線通信を行なうための第２無線通信部６２を内部に有し、装置本体部１６と通信ケーブル１８を介して接続された状態で、装置本体部１６と分離可能に設けられている。また、無線通信ユニット１０８は、通常、装置本体部１６の係止部１１０に係止され、プローブホルダとして機能する。
【００５５】
図９に、無線通信ユニット１０８の形状を概念的に表す斜視図を示す。
無線通信ユニット１０８は、開口部１０８ａと、可動アーム１１２と、固定アーム１１４とを有する。
開口部１０８ａは、無線超音波プローブ１０２の一部が挿通可能で、無線超音波プローブ１０２を保持することができる大きさの貫通穴である。開口部１０８ａを、無線超音波プローブ１０２を保持することができる大きさの貫通穴とすることにより、無線通信ユニット１０８を、プローブホルダとして用いることができる。
また、無線通信ユニット１０８の側面には、開口部１０８ａに貫通するスリットが形成されている。スリットには可動アーム１１２が配置される。
なお、図示例の開口部１０８ａは、円形としたが、これに限定はされず、無線超音波プローブを保持することができれば、矩形等、種々の形状とすることができる。
【００５６】
可動アーム１１２および固定アーム１１４は、可動アーム１１２が、ねじりコイルばねによって固定アーム１１４の方向に付勢されることにより、締付機構として機能するものである。図８に示すように、可動アーム１１２は、略中央部分が、開口部１０８ａの形状に応じて湾曲した棒状部材であり、無線通信ユニット１０８のスリットに配置され、固定アーム１１４の方向に付勢されることにより、開口部１０８ａを狭める方向に移動する。
可動アーム１１２が固定アーム１１４の方向に付勢され、開口部１０８ａを狭める方向に移動することにより、開口部１０８ａに挿通された無線超音波プローブ１０２の凹部１０２ａに可動アーム１１２が係合し、無線通信ユニット１０８、すなわち、プローブホルダに無線超音波プローブ１０２を取り付けることができる。この取り付け構成は、図１に示す超音波診断装置１０にも利用可能である。
【００５７】
また、可動アーム１１２および固定アーム１１４の先端部には、係止部１１０の突起部１１０ａに係合するための貫通穴１１２ａおよび１１４ａが、それぞれ、設けられている。
可動アーム１１２を開閉することにより、無線通信ユニット１０８の、係止部１１０への取り付け／取り外し、および、無線超音波プローブ１０２への取り付け／取り外しを行なうことができる。
【００５８】
図１０（Ａ）に、無線通信ユニット１０８を係止部１１０に係止した状態で診断装置本体１０４上面から見た概略図を示し、図１０（Ｂ）に、図１０（Ａ）の側面図を示す。
図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示すように、可動アーム１１２の貫通穴１１２ａおよび固定アーム１１４の貫通穴１１４ａと、係止部１１０の突起部１１０ａとが係合することにより、無線通信ユニット１０８は、装置本体部１６に固定され、無線超音波プローブ１０２を保持するためのプローブホルダとして機能する。
【００５９】
一方、図１１に、無線通信ユニット１０８に、無線超音波プローブ１０２を取り付けた状態で、超音波の送受信側（振動子ユニット２４側）とは反対側（無線通信手段３０に近い側）から見た概念図を示す。図１１においては、固定アーム１１２と凹部１０２ａとの係合状態を示すために、無線通信ユニット１０８の一部の図示を省略している。
図１１に示すように、無線超音波プローブ１０２を、無線通信ユニット１０８の開口部１０８ａに挿通した状態で、無線通信ユニット１０８の可動アーム１１２が、無線超音波プローブ１０２の凹部１０２ａに係合することにより、無線通信ユニット１０８と無線超音波プローブ１０２とが固定される。
【００６０】
このように、本発明の超音波診断装置１００は、診断装置本体１４のプローブホルダの内部に第２無線通信部６２を配置して、このプローブホルダを、装置本体部１６と分離可能な無線通信ユニット１０８とし、この無線通信ユニット１０８に無線超音波プローブ１０２を取り付け可能にした構成を有する。このような構成を有することにより、通常、外部ノイズや障害物の影響が小さく、無線通信の品質に問題がない場合には、図７（Ａ）に示すように、無線超音波プローブと診断装置本体とは、無線通信によってケーブルがない状態で接続されるので、ケーブルの煩わしさがなく、無線超音波プローブの操作性を向上させることができる。
【００６１】
また、障害物や外部ノイズがある場合には、図７（Ｂ）に示すように、無線通信ユニット１０８に無線超音波プローブ１０２を取り付けることにより、無線超音波プローブ１０２の第１無線通信部５０と、診断装置本体１０４の第２無線通信部６２とを近接させた状態で無線通信を行なうことができるので、障害物や外部ノイズの影響を低減し、無線超音波プローブと診断装置本体との間での無線通信の品質を向上させることができ、適切な撮像を行なうことができる。
また、無線超音波プローブ１０２と診断装置本体１０４（無線通信ユニット１０８）とは、無線通信によって接続されるので、露出した電気端子を設ける必要がなく、耐水性を備える無線超音波プローブとすることができる。
【００６２】
ここで、無線通信ユニット１０８は、プローブホルダとしての機能も有するので、その内部に給電手段８６を配置してもよい。給電手段８６は、電磁誘導作用によって、無線超音波プローブの受電手段に電力を供給するもの等、公知の無線の給電手段を用いることができる。
【００６３】
また、図示例においては、無線通信ユニット１０８が、可動アームおよび固定アームからなる締付機構を有することにより、無線超音波プローブ１０２への取り付けを可能にしたが、本発明はこれに限定はされず、無線超音波プローブへ取り付けることができれば、種々の固定方法を利用することができる。
【００６４】
以上、本発明の超音波診断装置について説明したが、本発明は、上記実施例に限定はされず、本発明を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行なってもよいのは、もちろんである。
【００６５】
例えば、超音波診断装置は、通信ケーブルの巻取り手段を有していてもよい。巻取り手段は、自動で通信ケーブルを巻き取るものであってもよく、手動で通信ケーブルを巻き取るものであってよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
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おいて利用することが可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１０、１００ 超音波診断装置
１２、１０２ 無線超音波プローブ
１４、１０４ 診断装置本体
１６ 装置本体部
１８ 通信ケーブル
２０、１０８ 無線通信ユニット
２４ 振動子ユニット
２６ 信号処理手段
２８ バッテリ部
３０ 無線通信手段
３２ 操作スイッチ
３４ 超音波トランスデューサ
３６ 駆動信号生成部
３８ 送信制御部
４０ 受信制御部
４２ 受信信号処理部
４４ パラレル／シリアル変換部
４６ メモリ
４８ プローブ制御部
５０ 第１無線通信部
５２ 通信制御部
５４ バッテリ制御部
５６ 電源スイッチ
５８ バッテリ
６０ 受電手段
６２ 第２無線通信部
６４ 通信制御部
６６ シリアル／パラレル変換部
６８ データ格納部
７０ 画像形成部
７２ 表示制御部
７４ 表示部
７６ 操作部
７８ 本体制御部
８０ 電源制御部
８２ 電源スイッチ
８４ 電源部
８６ 給電手段
８８ 整相加算部
９０ 画像処理部
９４ ユニット本体
９６ 把持部材
１０２ａ 凹部
１０８ａ 開口部
１１０ 係止部
１１０ａ 突起部
１１２ 可動アーム
１１２ａ、１１４ａ 貫通穴
１１４ 固定アーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に向けて超音波を送信し、被検体において反射された超音波エコーを受信して受信信号を出力する超音波送受信部、前記超音波送受信部から出力される前記受信信号に対して信号処理を行なって伝送信号を生成する信号処理部、および、無線通信によって前記伝送信号を外部に送信する第１無線通信部を有する無線超音波プローブと、
前記第１無線通信部から送信される前記伝送信号を受信する第２無線通信部、および、前記第２無線通信部が受信した前記伝送信号から超音波画像を生成する画像生成部を有する診断装置本体とを備える超音波診断装置であって、
前記第２無線通信部が、前記診断装置本体と通信ケーブルを介して接続された状態で、診断装置本体と分離可能に設けられ、かつ、前記無線超音波プローブに取り付け可能であることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記無線超音波プローブは、露出した電気端子を有さない請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記第２無線通信部は、前記無線超音波プローブへの取り付け位置を決める位置決め手段を有する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記無線超音波プローブは、電源となるバッテリを有し、このバッテリは、無線給電によって充電される請求項１〜３のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記診断装置本体は、前記無線超音波プローブを収容可能なプローブホルダを有し、このプローブホルダが、前記第２無線通信部を備える請求項１〜４のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記診断装置本体のプローブホルダが、前記バッテリへの給電手段を備える請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記第２無線通信部は、前記診断装置本体に取り付け可能に設けられ、前記診断装置本体から取り外した際に、締まる方向に働く締付機構を有する請求項１〜６のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項１】
被検体に向けて超音波を送信し、被検体において反射された超音波エコーを受信して受信信号を出力する超音波送受信部、前記超音波送受信部から出力される前記受信信号に対して信号処理を行なって伝送信号を生成する信号処理部、および、無線通信によって前記伝送信号を外部に送信する第１無線通信部を有する無線超音波プローブと、
前記第１無線通信部から送信される前記伝送信号を受信する第２無線通信部、および、前記第２無線通信部が受信した前記伝送信号から超音波画像を生成する画像生成部を有する診断装置本体とを備える超音波診断装置であって、
前記第２無線通信部が、前記診断装置本体と通信ケーブルを介して接続された状態で、診断装置本体と分離可能に設けられ、かつ、前記無線超音波プローブに取り付け可能であることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記無線超音波プローブは、露出した電気端子を有さない請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記第２無線通信部は、前記無線超音波プローブへの取り付け位置を決める位置決め手段を有する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記無線超音波プローブは、電源となるバッテリを有し、このバッテリは、無線給電によって充電される請求項１〜３のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記診断装置本体は、前記無線超音波プローブを収容可能なプローブホルダを有し、このプローブホルダが、前記第２無線通信部を備える請求項１〜４のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記診断装置本体のプローブホルダが、前記バッテリへの給電手段を備える請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記第２無線通信部は、前記診断装置本体に取り付け可能に設けられ、前記診断装置本体から取り外した際に、締まる方向に働く締付機構を有する請求項１〜６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５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−９５９３４（Ｐ２０１２−９５９３４Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４８１６０（Ｐ２０１０−２４８１６０）
【出願日】平成２２年１１月５日（２０１０．１１．５）
【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５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月５日（２０１０．１１．５）
【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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