超音波診断装置
【課題】配線を複雑化せずに、グループの送信遅延時間を振動子に適切に割り当てることが可能な超音波診断装置を提供する。
【解決手段】実施形態の超音波診断装置は、複数の振動子、タイミングパルス発生手段、スイッチ手段、及びスイッチ制御手段を有する。振動子は超音波が送信される。タイミングパルス発生手段は、各振動子に対応するチャネルに遅延時間に基づくタイミングパルスを出力する出力端子を有し、複数の出力端子が二以上の所定数ずつの出力端子のグループに分割され、前記グループ毎に所定の時間範囲内の前記送信遅延時間を生成する。スイッチ手段は、チャネルと出力端子とを選択的に接続させる。スイッチ制御手段は、複数のチャネルを所定数と同数ずつのチャネルの領域に分割し、チャネルと出力端子とを接続させることにより、グループと領域とを対応させるようにスイッチ手段を制御する。
【解決手段】実施形態の超音波診断装置は、複数の振動子、タイミングパルス発生手段、スイッチ手段、及びスイッチ制御手段を有する。振動子は超音波が送信される。タイミングパルス発生手段は、各振動子に対応するチャネルに遅延時間に基づくタイミングパルスを出力する出力端子を有し、複数の出力端子が二以上の所定数ずつの出力端子のグループに分割され、前記グループ毎に所定の時間範囲内の前記送信遅延時間を生成する。スイッチ手段は、チャネルと出力端子とを選択的に接続させる。スイッチ制御手段は、複数のチャネルを所定数と同数ずつのチャネルの領域に分割し、チャネルと出力端子とを接続させることにより、グループと領域とを対応させるようにスイッチ手段を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、３次元の超音波画像をリアルタイムに表示可能な二次元アレイプローブが開発され、診断に用いられてきている。このプローブには、数千個に及ぶ振動子による送受信を制御する電子回路が内蔵されている。
【０００３】
送信時において、振動子から送信される超音波波面が焦点でそろうように遅延時間が設定され、遅延時間に基づくタイミングパルスがタイミングパルス発生手段の遅延回路から生成され、出力端子から振動子のチャネル（ｃｈａｎｎｅｌ：振動子への又は振動子から信号経路をチャネルという。）に出力される。
【０００４】
そして、タイミングパルスに基づく高周波の電圧パルスがパルサから振動子に出力され、それにより、振動子が駆動される。
【０００５】
タイミングパルス発生手段には、遅延回路を含む複数機能の回路を一つにまとめた集積回路（ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）が用いられている。
【０００６】
タイミングパルス発生手段はプローブのケースに収容されている。通常、ケースの収容量は１００ｃｃ程度しかないため、タイミングパルス発生手段の回路規模は可能な限り小さくした方が好ましい。
【０００７】
遅延回路を１つの種類で構成したのでは、回路規模が大きくなってしまう。そこで、図８に示すように、遅延回路を、共通の粗い遅延時間を設定する粗調整回路と、それより細かい遅延時間を設定する細調整回路の２種類で構成する。さらに、配列された振動子を複数の領域に分け、タイミングパルス発生手段を複数のグループに分割し、グループ毎に２種類の回路を持たせる。さらに、グループと領域（複数の振動子から構成される領域）とを対応させる。図８では、複数のグループの一部をＧ０〜Ｇ７の符号を付して示す。例えば、グループＧ０は、０［μｓ］の遅延時間を設定する粗調整回路と、０．１［μｓ］間隔で９つの遅延時間を設定する細調整回路とを有する。すなわち、グループＧ０においては、０［μｓ］〜０．８［μｓ］の時間範囲内で、グループＧ０に対応する領域内の振動子に遅延時間が割り当てられる。また、例えば、グループＧ７は、７．０［μｓ］の遅延時間を設定する粗調整回路と、０．１［μｓ］間隔で９つの遅延時間を設定する細調整回路とを有する。すなわち、グループＧ７においては、７．０［μｓ］〜７．８［μｓ］の時間範囲内で、グループＧ７に対応する領域内の振動子に遅延時間が割り当てられる。以上により、グループ毎に遅延時間の範囲を異ならせることが可能となる。このように、グループ内の２種類の回路を用いて、領域内の振動子に遅延時間を割り当てればよいので、それぞれの種類の回路を小型にでき、全体的な回路規模を小さくすることが可能となる。なお、振動子とチャネルとは対応しているので、振動子の領域というときは、チャネルの領域をいう場合がある。
【０００８】
タイミングパルス発生手段のグループは、例えば診断モードに応じて選択される。このとき、そのグループに対応する領域が一義的に選択される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−４２２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、一義的に選択された領域によっては、領域内の振動子同士が許容範囲以上に離れて配置されていて、そのような振動子の遅延時間が設定可能な範囲を超える場合があり、その結果、振動子の遅延が不十分となって、偏向角度や開口が制約され、画質や感度の劣化の要因となる。
【００１１】
図９は比較例に係る超音波探触子の一部を示す模式図である。図９では、９×８のマトリクス状に配列された振動子を行列の番号（ａ１１〜ａ９８）を付して示し、グループＧ１及びＧ２に対応する領域を太線で囲った領域Ａ１及びＡ２として示す。
【００１２】
図９を参照して、振動子にどのように遅延時間を割り当てるかについて説明する。なお、領域Ａ１に割り当てられるグループＧ１の遅延時間の範囲を０［μｓ］〜０．８［μｓ］とする。また、領域Ａ２に割り当てられるグループＧ２の遅延時間の範囲を０．３［μｓ］〜１．１［μｓ］とする。
【００１３】
図９に示す領域Ａ１において、３×３の形状に配列された振動子ａ１４、ａ１５、…、ａ３６に、グループＧ１の遅延時間０［μｓ］、０．１［μｓ］、…、０．８［μｓ］が割り当てられる。
【００１４】
これに対し、図９に示すＡ２において、３×３の形状でない変形形状に配列振動子ａ１７、ａ１８、ａ２７、ａ２８、ａ３７、ａ３８、ａ４８、ａ５８、ａ６８に、遅延時間を割り当てるとき、例えば、振動子ａ１７、ａ１８、ａ２７、ａ２８、ａ３７、ａ３８、ａ４８に、０．３［μｓ］、０．４［μｓ］、０．６［μｓ］、０．７［μｓ］、０．９［μｓ］、１．０［μｓ］、１．１［μｓ］の遅延時間が割り当てられる。しかし、振動子ａ５８、ａ６８に割り当てるべき遅延時間がグループの遅延時間の範囲（０．３［μｓ］〜１．１［μｓ］）を超えているため、仮に、振動子ａ５８、ａ６８に１．１［μｓ］の遅延時間を割り当てたとしても、それらの振動子ａ５８、ａ６８の遅延が不十分となる。遅延が不十分な振動子を図９にハッチングを付して示す。
【００１５】
このように、振動子の遅延が不十分になる要因は、数千個の振動子を例えば領域Ａ１のような３×３の形状で分割していくと、領域Ａ２のような変形形状の領域が端数として生じてしまうことにある。
【００１６】
端数が生じないような領域に分割すればよいのだが、例えば、そのように分割された領域は一つの診断モードに対応していても、他の診断モードに対応しているとは限らない。その結果、診断モードに応じて、分割された領域が異なる種類のプローブを用意する必要がある。
【００１７】
仮に、遅延時間の範囲が１．１［μｓ］を超える他のグループが存在したとして、そのグループと領域Ａ２とを対応させればよいのだが、振動子のチャネルと他のグループの出力端子との接続を無理に配線しようとすると、配線が複雑化し、グループの遅延時間を振動子に適切に割り当てることが困難になるという問題点があった。
【００１８】
この実施形態は、上記の問題を解決するものであり、配線を複雑化せずに、グループの遅延時間を振動子に適切に割り当てることが可能な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】
【００１９】
上記課題を解決するために、実施形態の超音波診断装置は、複数の振動子、タイミングパルス発生手段、スイッチ手段、及びスイッチ制御手段を有する。振動子は超音波が送信される。タイミングパルス発生手段は、各振動子に対応するチャネルに遅延時間に基づくタイミングパルスを出力する出力端子を有し、複数の出力端子が二以上の所定数ずつの出力端子のグループに分割され、前記グループ毎に所定の時間範囲内の前記送信遅延時間を生成する。スイッチ手段は、チャネルと出力端子とを選択的に接続させる。スイッチ制御手段は、複数のチャネルを所定数と同数ずつのチャネルの領域に分割し、チャネルと出力端子とを接続させることにより、グループと領域とを対応させるようにスイッチ手段を制御する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態に係る超音波診断装置の構成ブロック図。
【図２】振動子がマトリクス状に配列された超音波探触子の模式図。
【図３】送信回路のブロック図。
【図４】タイミングパルス発生手段の回路を示す模式図。
【図５】マトリクススイッチの一部を示す模式図。
【図６】マトリクススイッチの一部を示す模式図。
【図７】超音波探触子の一部を示す模式図。
【図８】グループの回路構成を示す模式図。
【図９】比較例に係る超音波探触子の一部を示す模式図。
【図１０】比較例に係る超音波探触子の一部を示す模式図。
【図１１】診断モードの選択から超音波の送信までの動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本実施形態に係る超音波診断装置について図面を参照して説明する。
図１は実施形態に係る超音波診断装置の構成ブロック図である。
【００２２】
図１に示すように、超音波診断装置は、超音波探触子１、送信回路３、受信走査手段４、振幅検出手段５、血流情報検出手段６、表示処理手段７、及びディスプレイ８を有している。
【００２３】
（超音波探触子）
超音波探触子１は、被検体の内部を超音波により電子的に高速で走査することができるように、電気信号と音響信号とを相互変換するための数千個の振動子を有している。それぞれの振動子はマトリクス状に配列されている。
【００２４】
図２は、マトリクス状に配された振動子の一部の模式図である。
【００２５】
図２に示すように、例えば、振動子が９×８のマトリクス状に配されている。図２では、振動子の符号を、その振動子が配列されている行番号、列番号の組み合わせで示す。例えば、１行１列の振動子〜９行８列の振動子を、ａ１１〜ａ９８の符号で示す。
【００２６】
図３は送信回路のブロック図である。図３では、振動子のチャネルを、振動子と同じ符号ａ１１、ａ１２，ａ１３及びａ９６、ａ９７、ａ９８で示す。
【００２７】
（送信回路）
次に送信回路について図１及び図３を参照して説明する。送信回路３は、クロック発生器（図示省略）、分周器（図示省略）、タイミングパルス発生手段３１、パルサ３２、スイッチ手段３３、及びスイッチ制御手段３４を有している。クロック発生器は、クロックパルスを発生する。分周器は、クロックパルスを例えば５ＭＨｚ程度のパルスに落とす。なお、超音波プローブは、タイミングパスル発生手段３１、パルサ３２、スイッチ手段３３、及びその全部または一部のスイッチ制御手段３４により構成されている。スイッチ制御手段３４の一部が超音波プローブに設けられる場合、スイッチ制御手段３４の他の部分は超音波診断装置の本体側に設けられる。
【００２８】
タイミングパルス発生手段３１は、このクロックパルスに基づいてタイミングパルスを出力端子から出力する。図３では、タイミングパルス発生手段３１の一部を模式的に示している。なお、タイミングパルス発生手段３１の詳細について後述する。
【００２９】
パルサ３２は、タイミングパルスを基に高周波の電圧パルスを発生し、超音波探触子１の振動子を駆動することで機械的に振動させる。それにより、振動子から超音波を発生させる。図３では、パルス３２の一部を模式的に示している。なお、パルス３２の詳細について後述する。
【００３０】
発生された超音波は、被検体内の音響インピーダンスの境界で反射して、超音波探触子１に戻ってきて、振動子を機械的に振動する。これにより各振動子に電気信号が個別に発生する。
【００３１】
（受信走査手段）
受信走査手段４は、この電気信号を増幅・整相加算する。これにより、指向性を有する信号（エコー信号）が生成される。
【００３２】
（振幅検出手段）
振幅検出手段５では、受信走査手段４からのエコー信号に基づいて、組織の形態的な情報を提供するＢモード像データを生成する。表示処理手段７は、上述した振幅検出手段５で生成したＢモード像データを用いて組織形態画像断面表示を行う。
【００３３】
（血流情報検出手段）
血流情報検出手段６は、いわゆるカラードプライメージング（ＣＤＩ）を実現するユニットであり、まず、受信走査手段４からのエコー信号を直交位相で検波して周波数偏移を受けたドプラ信号を取り出し、この取り出したドプラ信号からＭＴＩフィルタで特定の周波数成分だけを通し、その通過した信号の周波数を自己相関器により求め、この周波数から演算部で平均速度、分散、パワーを演算するように構成されている。
【００３４】
なお、ＭＴＩフィルタの通過帯域を調整することにより、主に血流を映像化する一般的なドプラモード（このモードによる画像データを血流ドプラ画像データと称する）と、主に心筋等の臓器を映像化する組織ドプラモード（このモードによる画像データを組織ドプラ画像データと称する）とを切り替えることができるようになっている。
【００３５】
（表示処理手段、ディスプレイ）
また、表示処理手段７は、上述した血流情報検出手段６で生成した血流ドプラ画像データと組織形態画像データを、合成して表示する。この組織形態画像データと機能画像データとの合成画像は、ディスプレイ８に表示される。
【００３６】
次に、送信回路３の詳細について図３及び図４を参照して説明する。図４はタイミングパルス発生手段３１の回路を示す模式図である。
【００３７】
（タイミングパルス発生手段）
タイミングパルス発生手段３１は、複数（例えば２００〜３００）のグループに分割されている。図３では、その中の８グループを抜粋し、Ｇ０〜Ｇ７の符号を付して示す。
【００３８】
各グループは同じ構成をしている。以下、一つのグループを代表して説明する。グループは、０［μｓ］〜７［μＳ］までの時間を粗い遅延時間（例えば、１．０μＳ）毎に設定する１つの回路（粗遅延設定回路：図８参照）と、０［μｓ］〜０．８［μｓ］までの時間を細かい遅延時間（例えば、０．１［μｓ］）毎に設定する９つの回路（細遅延設定回路）とにより構成されている。
【００３９】
グループが設定する遅延時間は、粗い遅延時間及び細かい遅延時間を加算した時間となる。例えば、グループＧ０において、粗い遅延時間を５．０［μｓ］とし、細かい遅延時間を０［μｓ］、０．１［μｓ］、…、０．８［μｓ］とすると、グループＧ０の遅延時間は、５．０［μｓ］、５．１［μｓ］、…、５．８［μｓ］となる。
【００４０】
また、例えば、グループＧ１において、粗い遅延時間を６．０［μｓ］とし、細かい遅延時間を０［μｓ］、０．１［μｓ］、…、０．８［μｓ］とすると、グループＧ０の遅延時間は、６．０［μｓ］、６．１［μｓ］、…、６．８［μｓ］となる。
以上のようにして、細かい遅延時間と組み合わせられる粗い遅延時間をグループ間で異ならせることにより、振動子に割り当られる複数種類の送信遅延時間を備えることが可能となる。
【００４１】
図４において、３×３のマトリクス状に配された細遅延設定回路を、グループの符号、行番号及び列番号の組み合わせで示す。例えば、グループＧ０において、１行１列目〜３行３列目の細遅延設定回路を、Ｇ０１１〜Ｇ０３３の符号で示す。また、例えば、グループＧ７において、１行１列目〜３行３列目の細遅延設定回路を、Ｇ７１１〜Ｇ７３３の符号で示す。
【００４２】
なお、細遅延設定回路の出力端子を、回路の符号と同じ符号を付して図３に示す。図３では、代表として、グループＧ０における細遅延設定回路Ｇ０１１、Ｇ０１２、Ｇ０１３の出力端子を、符号Ｇ０１１、Ｇ０１２、Ｇ０１３で示す。また、グループＧ７における細遅延設定回路Ｇ７３１、Ｇ７３２、Ｇ７３３の出力端子を、符号Ｇ７３１、Ｇ７３２、Ｇ７３３で示す。例えば、Ｇ０１１〜Ｇ０３３の出力端子から出力されるタイミングパルスは、５．０［μｓ］、５．１［μｓ］、…、５．８［μｓ］の遅延がかけられる。
【００４３】
（パルサ）
次に、パルサ３２について図３を参照して説明する。図３に、パルサ３２を構成する複数の増幅器をマトリクス状に配列されたパルサ３２を示す。パルサ３２は、スイッチ手段３３と超音波探触子１との間に配置され、増幅器の入力端子がスイッチ手段３３を介してタイミングパスル発生手段３１の出力端子に接続され、増幅器の出力側が振動子のチャネルに接続されている。図３では、増幅器の入力端子を、その出力端子が接続されるチャネルの符号と同じ符号ａ１１、ａ１２、ａ１３、ａ９６、ａ９７、ａ９８を付して示す。
【００４４】
（スイッチ手段）
次に、マトリクススイッチを含むスイッチ手段３３について図３〜図６を参照して説明する。図３では、マトリクススイッチを想像線で示す。
【００４５】
マトリクススイッチは、タイミングパルス発生手段３１の出力端子とチャネルとスイッチ制御手段３４からの指示によりを選択的に接続させる。
【００４６】
マトリクススイッチは、入力側の複数の信号線と出力側の複数の信号線とが碁盤状に配置され、信号線の交わる位置に開閉スイッチが配置されている。
【００４７】
図３に示すように、入力側の信号線がグループＧ０〜Ｇ７の各出力端子Ｇ０１１〜Ｇ７３１に接続され、出力側の信号線が振動子の各チャネルａ１１〜ａ９８に接続されている。開閉スイッチのオン／オフにより、出力端子から入力されたタイミングパルスが各チャネルに分配される。
【００４８】
図５は、マトリクススイッチの一部の模式図である。図５では、グループＧ０の出力端子をＧ０１１〜Ｇ０３３の符号で示し、１行１列〜３行３列までのチャネルをａ１１〜ａ３３で示し、さらに、１行４列、２行４列、３行４列のチャネルをａ１４、ａ２４、ａ３４で示す。さらに、オンにされた開閉スイッチを図６に黒丸で示す。
【００４９】
図５に示す開閉スイッチの状態では、グループＧ０の出力端子Ｇ０１１〜Ｇ０３３から出力されたタイミングパルスは、チャネルａ１１〜ａ３３に分配される。グループＧ０のタイミングパルスが分配されるチャネルａ１１〜ａ３３に対応する振動子を図２に太線で囲まれた領域Ａ０で示す。
【００５０】
以上のように、開閉スイッチを制御することにより、グループＧ０と領域Ａ０とを対応させ、グループＧ０のタイミングパルスを領域Ａ〜内の振動子に分配させることが可能となる。
【００５１】
同様に、開閉スイッチを制御することにより、他のグループと他の領域とを対応させることが可能となる。
【００５２】
図６は、マトリクススイッチの一部の模式図である。図６では、オンからオフにされた開閉スイッチを白丸で示し、オフからオンにされた開閉スイッチを黒丸で示す。
【００５３】
図６に示す開閉スイッチの状態では、グループＧ０の出力端子Ｇ０１１〜Ｇ０３３から出力されたタイミングパルスは、チャネルａ１１〜ａ１４、ａ２１〜ａ２４、ａ３４に分配される。グループＧ０のタイミングパルスが分配されるチャネルａ１１〜ａ１４、ａ２１〜ａ２４、ａ３４に対応する振動子の領域を図７に太線で囲まれた領域Ａ０で示す。
【００５４】
なお、図７に示す領域Ａ０においては、領域Ａ０内のいずれの振動子も選択条件（後述する）を満たしていて、グループが設定可能な遅延時間の範囲（例えば、０［μｓ］〜０．８［μｓ］）内にある。
【００５５】
例えば、領域Ａ０内の振動子ａ１１、ａ１２、ａ１３、ａ１４、ａ２１、ａ２２、ａ２３、ａ２４、ａ３４には、遅延時間０［μｓ］、０．１［μｓ］、０．２［μｓ］、０．３［μｓ］、０．４［μｓ］、０．５［μｓ］、０．６［μｓ］、０．７［μｓ］、０．８［μｓ］が割り当てられる。
【００５６】
以上のように、開閉スイッチを制御することにより、グループＧ０と新たな領域Ａ０とを対応させ、グループＧ０のタイミングパルスを新たな領域Ａ０内の振動子に分配させることが可能となる。
【００５７】
同様に、開閉スイッチを制御することにより、他のグループと他の新たな領域とを対応させることが可能となる。
【００５８】
（スイッチ制御手段）
次に、スイッチ制御手段３４について図１、図２及び図７を参照して説明する。
【００５９】
スイッチ制御手段３４は、開閉スイッチを制御することで、グループに対応させる領域を選択させる。なお、スイッチ制御手段３４によるグループに対応する領域の選出は、循環器診断においては全体の振動子の送受信が終了する毎に、腹部・汎用診断においては設定したグループの振動子の送受信が終了する毎に行われる。
【００６０】
領域を選択するときの条件としては、領域内において、振動子同士が隣接し、かつ、いずれの振動子も他の振動子に対し所定の個数分を超えて離れないように配置されることである。
【００６１】
次に、領域を選択するときの条件（選択条件）について説明する。
【００６２】
選択条件は、領域の外形形状の組み合わせパターンとして記憶部（図示省略）に記憶されている。パターンは、超音波プローブの識別情報および診断モードに対応している。記憶部は超音波プローブまたは超音波診断装置の本体に設けられている。
【００６３】
領域の外形形状としては、３×３の形状（３×３のマトリクス状に配列された形状）、及び、その変形形状（１×９のマトリクス状に配列された形状を含む）を含む。
【００６４】
パターンが選択条件を満たすか否かは、遅延回路の性能と振動子の物理的形状（寸法）に依存するが、経験上、選択条件は２つある。一つは、領域内の９つの振動子が互いに隣接して配置されていること。もう一つは、領域内において、いずれの振動子も他の振動子に対し所定個分を超えて離れないように配置されていること。ここで、振動子同士が所定個分離れているとは、所定個をＭとし、いずれかの振動子を”０”とし、その”０”から行方向または列方向で１個分離れる振動子を”１”とし、さらにその”１”と行方向または列方向で１個分離れる振動子を”２”とするように、１個分離れるに応じて振動子の数を増やしていくと、”Ｍ”となる振動子がＭ個分離れた振動子となる。
【００６５】
選択条件を満たさないパターンの一例として、図９に示す領域Ａ２のような変形形状が含まれるものがある。この変形形状の領域Ａ２では４個分超えて離れて配置された振動子が含まれる。すなわち、ａ１７を”０”とすると、ａ５８が”５”、ａ６８が”６”となり、それぞれの振動子ａ５８、ａ６８が”０”から４個分を超えて離れて配置されている。なお、ここでは、最も早い遅延時間が割り当てられる振動子ａ１７を”０”とする。
【００６６】
図１０は、比較例に係る超音波探触子の一部を示す模式図である。
【００６７】
選択条件を満たすパターンの一例として、図１０に示す変形形状の組み合わせパターンがある。
【００６８】
図１０に示す領域Ａ１では５個分超えて離れた振動子が含まれない。すなわち、ａ１５を”０”とすると、ａ１６及びａ２５が”１”、ａ１７及びａ２６が”２”、ａ１８及びａ２７が”３”、ａ２８が”４”、ａ３８が”５”となり、いずれの振動子も”０”から５個分を超えて離れて配置されない。なお、ここでは、最も早い遅延時間が割り当てられる振動子ａ１５を”０”とする。
【００６９】
また、領域Ａ２でも５個分超えて離れた振動子が含まれない。すなわち、ａ３５を”０”とすると、ａ３６及びａ４５が”１”、ａ３７及びａ４６が”２”、ａ４７が”３”、ａ４８及びａ５７が”４”、ａ５８が”５”となり、いずれの振動子も”０”から５個分を超えて離れて配置されない。なお、ここでは、最も早い遅延時間が割り当てられる振動子ａ３５を”０”とする。
【００７０】
スイッチ制御手段３４は、超音波プローブの識別情報および診断モードに基づき、記憶部からグループに対応させる領域を選出する。なお、スイッチ制御手段３４は、グループに対応させる領域の候補を求め、その候補が選択条件を満たすかどうかを算出し、選択条件を満たす領域を選択させてもよい。
【００７１】
次に、図１０に示す領域Ａ１及びＡ２内の各振動子に十分な遅延時間が割り当てられるかについて説明する。なお、グループＧ１及びＧ２の遅延時間の範囲を０［μｓ］〜０．８［μｓ］及び０．５［μｓ］〜１．３［μｓ］とする。
【００７２】
領域Ａ１内の振動子ａ１４、ａ１５、ａ１６、ａ２４、ａ２５、ａ２６、ａ３４、ａ３５、ａ３６には、０［μｓ］、０．１［μｓ］、０．２［μｓ］、０．３［μｓ］、０．４［μｓ］、０．５［μｓ］、０．６［μｓ］、０．７［μｓ］、０．８［μｓ］の遅延時間が割り当てられる。すなわち、グループＧ１の遅延時間を領域Ａ１内の振動子に適切に割り当てることが可能となる。
【００７３】
また、領域Ａ２内の振動子ａ３５、ａ３６、ａ３７、ａ４５、ａ４６、ａ４７、ａ４８、ａ５７、ａ５８には、０．５［μｓ］、０．６［μｓ］、０．７［μｓ］、０．８［μｓ］、０．９［μｓ］、１．０［μｓ］、１．１［μｓ］、１．２［μｓ］、１．３［μｓ］の遅延時間が割り当てられる。すなわち、グループＧ２の遅延時間を領域Ａ２内の振動子に適切に割り当てることが可能となる。
【００７４】
（作用）
次に、送信回路３の動作について図１１を参照して説明する。図１１は診断モードの選択から超音波の送信までの動作を示すフローチャートである。
【００７５】
（Ｓ１０１）
図１１に示すように、先ず、診断モードを選択する。診断モードは、超音波診断装置本体の入力手段により入力され、本体の記憶部（図示省略）に記憶される。入力された診断モードは記憶部からスイッチ制御手段３４により読み出される。診断モードの一例としては、Ａモード、Ｂモード、Ｍモード、ドプラモード、カラードプラモード、４Ｄモード、診断対象（循環器、腹部等）がある。なお、４Ｄモードはリアルタイムに３Ｄ像画像を再構成するものである。
【００７６】
（Ｓ１０２）
次に、超音波プローブの識別情報を読み取る。超音波プローブの記憶部（図示省略）には識別情報が記憶されている。超音波プローブを超音波診断装置の本体に接続したときに、スイッチ制御手段３４により、記憶部から識別情報が読み出される。
【００７７】
（Ｓ１０３）
次に、スイッチ制御手段３４は、診断モード及び超音波プローブの識別情報を基に、記憶部からグループに対応する領域を選出する。
【００７８】
（Ｓ１０４）
次に、スイッチ制御手段３４は、グループと領域とを対応させるように、開閉スイッチを制御する。
【００７９】
（Ｓ１０５）
次に、タイミングパルス発生手段３１は、各グループの出力端子から各チャネルにタイミングパルスを出力する。パルサ３２は、タイミングパルスを基に高周波の電圧パルスを発生し、振動子を機械的に振動させる。それにより、振動子から超音波が送信される。
【００８０】
この実施形態では、スイッチ制御手段３４により、スイッチ手段３３を制御して、グループに対応させる振動子の領域を選択させるようにしたので、配線を複雑化せずに、グループの遅延時間を振動子に適切に割り当てることが可能となる。
【００８１】
なお、実施形態においては、粗遅延設定回路と９つの細遅延設定回路とを組み合わせることにより、タイミングパルス発生手段３１のグループを構成した。しかし、この組み合わせは、一つのグループにおける、細遅延設定回路と粗遅延設定回路との組み合わせに限られていた。
【００８２】
これに対し、一のグループ内の細遅延設定回路と他のグループの粗遅延設定回路との間にスイッチ手段を設けることにより、一つのグループ内の細遅延設定回路と他のグループの粗遅延設定回路とを組み合わせる。それにより、設定可能な遅延時間の範囲が大きくなり、結果的に、回路規模をさらに小さくすることが可能となる。
【００８３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるととともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８４】
１ 超音波探触子
３ 送信回路
３１ タイミングパルス発生手段
３２ パルサ
３３ スイッチ手段
３４ スイッチ制御手段
４ 受信走査手段
５ 振幅検出手段
６ 血流情報検出手段
７ 表示処理手段
８ ディスプレイ
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、３次元の超音波画像をリアルタイムに表示可能な二次元アレイプローブが開発され、診断に用いられてきている。このプローブには、数千個に及ぶ振動子による送受信を制御する電子回路が内蔵されている。
【０００３】
送信時において、振動子から送信される超音波波面が焦点でそろうように遅延時間が設定され、遅延時間に基づくタイミングパルスがタイミングパルス発生手段の遅延回路から生成され、出力端子から振動子のチャネル（ｃｈａｎｎｅｌ：振動子への又は振動子から信号経路をチャネルという。）に出力される。
【０００４】
そして、タイミングパルスに基づく高周波の電圧パルスがパルサから振動子に出力され、それにより、振動子が駆動される。
【０００５】
タイミングパルス発生手段には、遅延回路を含む複数機能の回路を一つにまとめた集積回路（ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）が用いられている。
【０００６】
タイミングパルス発生手段はプローブのケースに収容されている。通常、ケースの収容量は１００ｃｃ程度しかないため、タイミングパルス発生手段の回路規模は可能な限り小さくした方が好ましい。
【０００７】
遅延回路を１つの種類で構成したのでは、回路規模が大きくなってしまう。そこで、図８に示すように、遅延回路を、共通の粗い遅延時間を設定する粗調整回路と、それより細かい遅延時間を設定する細調整回路の２種類で構成する。さらに、配列された振動子を複数の領域に分け、タイミングパルス発生手段を複数のグループに分割し、グループ毎に２種類の回路を持たせる。さらに、グループと領域（複数の振動子から構成される領域）とを対応させる。図８では、複数のグループの一部をＧ０〜Ｇ７の符号を付して示す。例えば、グループＧ０は、０［μｓ］の遅延時間を設定する粗調整回路と、０．１［μｓ］間隔で９つの遅延時間を設定する細調整回路とを有する。すなわち、グループＧ０においては、０［μｓ］〜０．８［μｓ］の時間範囲内で、グループＧ０に対応する領域内の振動子に遅延時間が割り当てられる。また、例えば、グループＧ７は、７．０［μｓ］の遅延時間を設定する粗調整回路と、０．１［μｓ］間隔で９つの遅延時間を設定する細調整回路とを有する。すなわち、グループＧ７においては、７．０［μｓ］〜７．８［μｓ］の時間範囲内で、グループＧ７に対応する領域内の振動子に遅延時間が割り当てられる。以上により、グループ毎に遅延時間の範囲を異ならせることが可能となる。このように、グループ内の２種類の回路を用いて、領域内の振動子に遅延時間を割り当てればよいので、それぞれの種類の回路を小型にでき、全体的な回路規模を小さくすることが可能となる。なお、振動子とチャネルとは対応しているので、振動子の領域というときは、チャネルの領域をいう場合がある。
【０００８】
タイミングパルス発生手段のグループは、例えば診断モードに応じて選択される。このとき、そのグループに対応する領域が一義的に選択される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−４２２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、一義的に選択された領域によっては、領域内の振動子同士が許容範囲以上に離れて配置されていて、そのような振動子の遅延時間が設定可能な範囲を超える場合があり、その結果、振動子の遅延が不十分となって、偏向角度や開口が制約され、画質や感度の劣化の要因となる。
【００１１】
図９は比較例に係る超音波探触子の一部を示す模式図である。図９では、９×８のマトリクス状に配列された振動子を行列の番号（ａ１１〜ａ９８）を付して示し、グループＧ１及びＧ２に対応する領域を太線で囲った領域Ａ１及びＡ２として示す。
【００１２】
図９を参照して、振動子にどのように遅延時間を割り当てるかについて説明する。なお、領域Ａ１に割り当てられるグループＧ１の遅延時間の範囲を０［μｓ］〜０．８［μｓ］とする。また、領域Ａ２に割り当てられるグループＧ２の遅延時間の範囲を０．３［μｓ］〜１．１［μｓ］とする。
【００１３】
図９に示す領域Ａ１において、３×３の形状に配列された振動子ａ１４、ａ１５、…、ａ３６に、グループＧ１の遅延時間０［μｓ］、０．１［μｓ］、…、０．８［μｓ］が割り当てられる。
【００１４】
これに対し、図９に示すＡ２において、３×３の形状でない変形形状に配列振動子ａ１７、ａ１８、ａ２７、ａ２８、ａ３７、ａ３８、ａ４８、ａ５８、ａ６８に、遅延時間を割り当てるとき、例えば、振動子ａ１７、ａ１８、ａ２７、ａ２８、ａ３７、ａ３８、ａ４８に、０．３［μｓ］、０．４［μｓ］、０．６［μｓ］、０．７［μｓ］、０．９［μｓ］、１．０［μｓ］、１．１［μｓ］の遅延時間が割り当てられる。しかし、振動子ａ５８、ａ６８に割り当てるべき遅延時間がグループの遅延時間の範囲（０．３［μｓ］〜１．１［μｓ］）を超えているため、仮に、振動子ａ５８、ａ６８に１．１［μｓ］の遅延時間を割り当てたとしても、それらの振動子ａ５８、ａ６８の遅延が不十分となる。遅延が不十分な振動子を図９にハッチングを付して示す。
【００１５】
このように、振動子の遅延が不十分になる要因は、数千個の振動子を例えば領域Ａ１のような３×３の形状で分割していくと、領域Ａ２のような変形形状の領域が端数として生じてしまうことにある。
【００１６】
端数が生じないような領域に分割すればよいのだが、例えば、そのように分割された領域は一つの診断モードに対応していても、他の診断モードに対応しているとは限らない。その結果、診断モードに応じて、分割された領域が異なる種類のプローブを用意する必要がある。
【００１７】
仮に、遅延時間の範囲が１．１［μｓ］を超える他のグループが存在したとして、そのグループと領域Ａ２とを対応させればよいのだが、振動子のチャネルと他のグループの出力端子との接続を無理に配線しようとすると、配線が複雑化し、グループの遅延時間を振動子に適切に割り当てることが困難になるという問題点があった。
【００１８】
この実施形態は、上記の問題を解決するものであり、配線を複雑化せずに、グループの遅延時間を振動子に適切に割り当てることが可能な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】
【００１９】
上記課題を解決するために、実施形態の超音波診断装置は、複数の振動子、タイミングパルス発生手段、スイッチ手段、及びスイッチ制御手段を有する。振動子は超音波が送信される。タイミングパルス発生手段は、各振動子に対応するチャネルに遅延時間に基づくタイミングパルスを出力する出力端子を有し、複数の出力端子が二以上の所定数ずつの出力端子のグループに分割され、前記グループ毎に所定の時間範囲内の前記送信遅延時間を生成する。スイッチ手段は、チャネルと出力端子とを選択的に接続させる。スイッチ制御手段は、複数のチャネルを所定数と同数ずつのチャネルの領域に分割し、チャネルと出力端子とを接続させることにより、グループと領域とを対応させるようにスイッチ手段を制御する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態に係る超音波診断装置の構成ブロック図。
【図２】振動子がマトリクス状に配列された超音波探触子の模式図。
【図３】送信回路のブロック図。
【図４】タイミングパルス発生手段の回路を示す模式図。
【図５】マトリクススイッチの一部を示す模式図。
【図６】マトリクススイッチの一部を示す模式図。
【図７】超音波探触子の一部を示す模式図。
【図８】グループの回路構成を示す模式図。
【図９】比較例に係る超音波探触子の一部を示す模式図。
【図１０】比較例に係る超音波探触子の一部を示す模式図。
【図１１】診断モードの選択から超音波の送信までの動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本実施形態に係る超音波診断装置について図面を参照して説明する。
図１は実施形態に係る超音波診断装置の構成ブロック図である。
【００２２】
図１に示すように、超音波診断装置は、超音波探触子１、送信回路３、受信走査手段４、振幅検出手段５、血流情報検出手段６、表示処理手段７、及びディスプレイ８を有している。
【００２３】
（超音波探触子）
超音波探触子１は、被検体の内部を超音波により電子的に高速で走査することができるように、電気信号と音響信号とを相互変換するための数千個の振動子を有している。それぞれの振動子はマトリクス状に配列されている。
【００２４】
図２は、マトリクス状に配された振動子の一部の模式図である。
【００２５】
図２に示すように、例えば、振動子が９×８のマトリクス状に配されている。図２では、振動子の符号を、その振動子が配列されている行番号、列番号の組み合わせで示す。例えば、１行１列の振動子〜９行８列の振動子を、ａ１１〜ａ９８の符号で示す。
【００２６】
図３は送信回路のブロック図である。図３では、振動子のチャネルを、振動子と同じ符号ａ１１、ａ１２，ａ１３及びａ９６、ａ９７、ａ９８で示す。
【００２７】
（送信回路）
次に送信回路について図１及び図３を参照して説明する。送信回路３は、クロック発生器（図示省略）、分周器（図示省略）、タイミングパルス発生手段３１、パルサ３２、スイッチ手段３３、及びスイッチ制御手段３４を有している。クロック発生器は、クロックパルスを発生する。分周器は、クロックパルスを例えば５ＭＨｚ程度のパルスに落とす。なお、超音波プローブは、タイミングパスル発生手段３１、パルサ３２、スイッチ手段３３、及びその全部または一部のスイッチ制御手段３４により構成されている。スイッチ制御手段３４の一部が超音波プローブに設けられる場合、スイッチ制御手段３４の他の部分は超音波診断装置の本体側に設けられる。
【００２８】
タイミングパルス発生手段３１は、このクロックパルスに基づいてタイミングパルスを出力端子から出力する。図３では、タイミングパルス発生手段３１の一部を模式的に示している。なお、タイミングパルス発生手段３１の詳細について後述する。
【００２９】
パルサ３２は、タイミングパルスを基に高周波の電圧パルスを発生し、超音波探触子１の振動子を駆動することで機械的に振動させる。それにより、振動子から超音波を発生させる。図３では、パルス３２の一部を模式的に示している。なお、パルス３２の詳細について後述する。
【００３０】
発生された超音波は、被検体内の音響インピーダンスの境界で反射して、超音波探触子１に戻ってきて、振動子を機械的に振動する。これにより各振動子に電気信号が個別に発生する。
【００３１】
（受信走査手段）
受信走査手段４は、この電気信号を増幅・整相加算する。これにより、指向性を有する信号（エコー信号）が生成される。
【００３２】
（振幅検出手段）
振幅検出手段５では、受信走査手段４からのエコー信号に基づいて、組織の形態的な情報を提供するＢモード像データを生成する。表示処理手段７は、上述した振幅検出手段５で生成したＢモード像データを用いて組織形態画像断面表示を行う。
【００３３】
（血流情報検出手段）
血流情報検出手段６は、いわゆるカラードプライメージング（ＣＤＩ）を実現するユニットであり、まず、受信走査手段４からのエコー信号を直交位相で検波して周波数偏移を受けたドプラ信号を取り出し、この取り出したドプラ信号からＭＴＩフィルタで特定の周波数成分だけを通し、その通過した信号の周波数を自己相関器により求め、この周波数から演算部で平均速度、分散、パワーを演算するように構成されている。
【００３４】
なお、ＭＴＩフィルタの通過帯域を調整することにより、主に血流を映像化する一般的なドプラモード（このモードによる画像データを血流ドプラ画像データと称する）と、主に心筋等の臓器を映像化する組織ドプラモード（このモードによる画像データを組織ドプラ画像データと称する）とを切り替えることができるようになっている。
【００３５】
（表示処理手段、ディスプレイ）
また、表示処理手段７は、上述した血流情報検出手段６で生成した血流ドプラ画像データと組織形態画像データを、合成して表示する。この組織形態画像データと機能画像データとの合成画像は、ディスプレイ８に表示される。
【００３６】
次に、送信回路３の詳細について図３及び図４を参照して説明する。図４はタイミングパルス発生手段３１の回路を示す模式図である。
【００３７】
（タイミングパルス発生手段）
タイミングパルス発生手段３１は、複数（例えば２００〜３００）のグループに分割されている。図３では、その中の８グループを抜粋し、Ｇ０〜Ｇ７の符号を付して示す。
【００３８】
各グループは同じ構成をしている。以下、一つのグループを代表して説明する。グループは、０［μｓ］〜７［μＳ］までの時間を粗い遅延時間（例えば、１．０μＳ）毎に設定する１つの回路（粗遅延設定回路：図８参照）と、０［μｓ］〜０．８［μｓ］までの時間を細かい遅延時間（例えば、０．１［μｓ］）毎に設定する９つの回路（細遅延設定回路）とにより構成されている。
【００３９】
グループが設定する遅延時間は、粗い遅延時間及び細かい遅延時間を加算した時間となる。例えば、グループＧ０において、粗い遅延時間を５．０［μｓ］とし、細かい遅延時間を０［μｓ］、０．１［μｓ］、…、０．８［μｓ］とすると、グループＧ０の遅延時間は、５．０［μｓ］、５．１［μｓ］、…、５．８［μｓ］となる。
【００４０】
また、例えば、グループＧ１において、粗い遅延時間を６．０［μｓ］とし、細かい遅延時間を０［μｓ］、０．１［μｓ］、…、０．８［μｓ］とすると、グループＧ０の遅延時間は、６．０［μｓ］、６．１［μｓ］、…、６．８［μｓ］となる。
以上のようにして、細かい遅延時間と組み合わせられる粗い遅延時間をグループ間で異ならせることにより、振動子に割り当られる複数種類の送信遅延時間を備えることが可能となる。
【００４１】
図４において、３×３のマトリクス状に配された細遅延設定回路を、グループの符号、行番号及び列番号の組み合わせで示す。例えば、グループＧ０において、１行１列目〜３行３列目の細遅延設定回路を、Ｇ０１１〜Ｇ０３３の符号で示す。また、例えば、グループＧ７において、１行１列目〜３行３列目の細遅延設定回路を、Ｇ７１１〜Ｇ７３３の符号で示す。
【００４２】
なお、細遅延設定回路の出力端子を、回路の符号と同じ符号を付して図３に示す。図３では、代表として、グループＧ０における細遅延設定回路Ｇ０１１、Ｇ０１２、Ｇ０１３の出力端子を、符号Ｇ０１１、Ｇ０１２、Ｇ０１３で示す。また、グループＧ７における細遅延設定回路Ｇ７３１、Ｇ７３２、Ｇ７３３の出力端子を、符号Ｇ７３１、Ｇ７３２、Ｇ７３３で示す。例えば、Ｇ０１１〜Ｇ０３３の出力端子から出力されるタイミングパルスは、５．０［μｓ］、５．１［μｓ］、…、５．８［μｓ］の遅延がかけられる。
【００４３】
（パルサ）
次に、パルサ３２について図３を参照して説明する。図３に、パルサ３２を構成する複数の増幅器をマトリクス状に配列されたパルサ３２を示す。パルサ３２は、スイッチ手段３３と超音波探触子１との間に配置され、増幅器の入力端子がスイッチ手段３３を介してタイミングパスル発生手段３１の出力端子に接続され、増幅器の出力側が振動子のチャネルに接続されている。図３では、増幅器の入力端子を、その出力端子が接続されるチャネルの符号と同じ符号ａ１１、ａ１２、ａ１３、ａ９６、ａ９７、ａ９８を付して示す。
【００４４】
（スイッチ手段）
次に、マトリクススイッチを含むスイッチ手段３３について図３〜図６を参照して説明する。図３では、マトリクススイッチを想像線で示す。
【００４５】
マトリクススイッチは、タイミングパルス発生手段３１の出力端子とチャネルとスイッチ制御手段３４からの指示によりを選択的に接続させる。
【００４６】
マトリクススイッチは、入力側の複数の信号線と出力側の複数の信号線とが碁盤状に配置され、信号線の交わる位置に開閉スイッチが配置されている。
【００４７】
図３に示すように、入力側の信号線がグループＧ０〜Ｇ７の各出力端子Ｇ０１１〜Ｇ７３１に接続され、出力側の信号線が振動子の各チャネルａ１１〜ａ９８に接続されている。開閉スイッチのオン／オフにより、出力端子から入力されたタイミングパルスが各チャネルに分配される。
【００４８】
図５は、マトリクススイッチの一部の模式図である。図５では、グループＧ０の出力端子をＧ０１１〜Ｇ０３３の符号で示し、１行１列〜３行３列までのチャネルをａ１１〜ａ３３で示し、さらに、１行４列、２行４列、３行４列のチャネルをａ１４、ａ２４、ａ３４で示す。さらに、オンにされた開閉スイッチを図６に黒丸で示す。
【００４９】
図５に示す開閉スイッチの状態では、グループＧ０の出力端子Ｇ０１１〜Ｇ０３３から出力されたタイミングパルスは、チャネルａ１１〜ａ３３に分配される。グループＧ０のタイミングパルスが分配されるチャネルａ１１〜ａ３３に対応する振動子を図２に太線で囲まれた領域Ａ０で示す。
【００５０】
以上のように、開閉スイッチを制御することにより、グループＧ０と領域Ａ０とを対応させ、グループＧ０のタイミングパルスを領域Ａ〜内の振動子に分配させることが可能となる。
【００５１】
同様に、開閉スイッチを制御することにより、他のグループと他の領域とを対応させることが可能となる。
【００５２】
図６は、マトリクススイッチの一部の模式図である。図６では、オンからオフにされた開閉スイッチを白丸で示し、オフからオンにされた開閉スイッチを黒丸で示す。
【００５３】
図６に示す開閉スイッチの状態では、グループＧ０の出力端子Ｇ０１１〜Ｇ０３３から出力されたタイミングパルスは、チャネルａ１１〜ａ１４、ａ２１〜ａ２４、ａ３４に分配される。グループＧ０のタイミングパルスが分配されるチャネルａ１１〜ａ１４、ａ２１〜ａ２４、ａ３４に対応する振動子の領域を図７に太線で囲まれた領域Ａ０で示す。
【００５４】
なお、図７に示す領域Ａ０においては、領域Ａ０内のいずれの振動子も選択条件（後述する）を満たしていて、グループが設定可能な遅延時間の範囲（例えば、０［μｓ］〜０．８［μｓ］）内にある。
【００５５】
例えば、領域Ａ０内の振動子ａ１１、ａ１２、ａ１３、ａ１４、ａ２１、ａ２２、ａ２３、ａ２４、ａ３４には、遅延時間０［μｓ］、０．１［μｓ］、０．２［μｓ］、０．３［μｓ］、０．４［μｓ］、０．５［μｓ］、０．６［μｓ］、０．７［μｓ］、０．８［μｓ］が割り当てられる。
【００５６】
以上のように、開閉スイッチを制御することにより、グループＧ０と新たな領域Ａ０とを対応させ、グループＧ０のタイミングパルスを新たな領域Ａ０内の振動子に分配させることが可能となる。
【００５７】
同様に、開閉スイッチを制御することにより、他のグループと他の新たな領域とを対応させることが可能となる。
【００５８】
（スイッチ制御手段）
次に、スイッチ制御手段３４について図１、図２及び図７を参照して説明する。
【００５９】
スイッチ制御手段３４は、開閉スイッチを制御することで、グループに対応させる領域を選択させる。なお、スイッチ制御手段３４によるグループに対応する領域の選出は、循環器診断においては全体の振動子の送受信が終了する毎に、腹部・汎用診断においては設定したグループの振動子の送受信が終了する毎に行われる。
【００６０】
領域を選択するときの条件としては、領域内において、振動子同士が隣接し、かつ、いずれの振動子も他の振動子に対し所定の個数分を超えて離れないように配置されることである。
【００６１】
次に、領域を選択するときの条件（選択条件）について説明する。
【００６２】
選択条件は、領域の外形形状の組み合わせパターンとして記憶部（図示省略）に記憶されている。パターンは、超音波プローブの識別情報および診断モードに対応している。記憶部は超音波プローブまたは超音波診断装置の本体に設けられている。
【００６３】
領域の外形形状としては、３×３の形状（３×３のマトリクス状に配列された形状）、及び、その変形形状（１×９のマトリクス状に配列された形状を含む）を含む。
【００６４】
パターンが選択条件を満たすか否かは、遅延回路の性能と振動子の物理的形状（寸法）に依存するが、経験上、選択条件は２つある。一つは、領域内の９つの振動子が互いに隣接して配置されていること。もう一つは、領域内において、いずれの振動子も他の振動子に対し所定個分を超えて離れないように配置されていること。ここで、振動子同士が所定個分離れているとは、所定個をＭとし、いずれかの振動子を”０”とし、その”０”から行方向または列方向で１個分離れる振動子を”１”とし、さらにその”１”と行方向または列方向で１個分離れる振動子を”２”とするように、１個分離れるに応じて振動子の数を増やしていくと、”Ｍ”となる振動子がＭ個分離れた振動子となる。
【００６５】
選択条件を満たさないパターンの一例として、図９に示す領域Ａ２のような変形形状が含まれるものがある。この変形形状の領域Ａ２では４個分超えて離れて配置された振動子が含まれる。すなわち、ａ１７を”０”とすると、ａ５８が”５”、ａ６８が”６”となり、それぞれの振動子ａ５８、ａ６８が”０”から４個分を超えて離れて配置されている。なお、ここでは、最も早い遅延時間が割り当てられる振動子ａ１７を”０”とする。
【００６６】
図１０は、比較例に係る超音波探触子の一部を示す模式図である。
【００６７】
選択条件を満たすパターンの一例として、図１０に示す変形形状の組み合わせパターンがある。
【００６８】
図１０に示す領域Ａ１では５個分超えて離れた振動子が含まれない。すなわち、ａ１５を”０”とすると、ａ１６及びａ２５が”１”、ａ１７及びａ２６が”２”、ａ１８及びａ２７が”３”、ａ２８が”４”、ａ３８が”５”となり、いずれの振動子も”０”から５個分を超えて離れて配置されない。なお、ここでは、最も早い遅延時間が割り当てられる振動子ａ１５を”０”とする。
【００６９】
また、領域Ａ２でも５個分超えて離れた振動子が含まれない。すなわち、ａ３５を”０”とすると、ａ３６及びａ４５が”１”、ａ３７及びａ４６が”２”、ａ４７が”３”、ａ４８及びａ５７が”４”、ａ５８が”５”となり、いずれの振動子も”０”から５個分を超えて離れて配置されない。なお、ここでは、最も早い遅延時間が割り当てられる振動子ａ３５を”０”とする。
【００７０】
スイッチ制御手段３４は、超音波プローブの識別情報および診断モードに基づき、記憶部からグループに対応させる領域を選出する。なお、スイッチ制御手段３４は、グループに対応させる領域の候補を求め、その候補が選択条件を満たすかどうかを算出し、選択条件を満たす領域を選択させてもよい。
【００７１】
次に、図１０に示す領域Ａ１及びＡ２内の各振動子に十分な遅延時間が割り当てられるかについて説明する。なお、グループＧ１及びＧ２の遅延時間の範囲を０［μｓ］〜０．８［μｓ］及び０．５［μｓ］〜１．３［μｓ］とする。
【００７２】
領域Ａ１内の振動子ａ１４、ａ１５、ａ１６、ａ２４、ａ２５、ａ２６、ａ３４、ａ３５、ａ３６には、０［μｓ］、０．１［μｓ］、０．２［μｓ］、０．３［μｓ］、０．４［μｓ］、０．５［μｓ］、０．６［μｓ］、０．７［μｓ］、０．８［μｓ］の遅延時間が割り当てられる。すなわち、グループＧ１の遅延時間を領域Ａ１内の振動子に適切に割り当てることが可能となる。
【００７３】
また、領域Ａ２内の振動子ａ３５、ａ３６、ａ３７、ａ４５、ａ４６、ａ４７、ａ４８、ａ５７、ａ５８には、０．５［μｓ］、０．６［μｓ］、０．７［μｓ］、０．８［μｓ］、０．９［μｓ］、１．０［μｓ］、１．１［μｓ］、１．２［μｓ］、１．３［μｓ］の遅延時間が割り当てられる。すなわち、グループＧ２の遅延時間を領域Ａ２内の振動子に適切に割り当てることが可能となる。
【００７４】
（作用）
次に、送信回路３の動作について図１１を参照して説明する。図１１は診断モードの選択から超音波の送信までの動作を示すフローチャートである。
【００７５】
（Ｓ１０１）
図１１に示すように、先ず、診断モードを選択する。診断モードは、超音波診断装置本体の入力手段により入力され、本体の記憶部（図示省略）に記憶される。入力された診断モードは記憶部からスイッチ制御手段３４により読み出される。診断モードの一例としては、Ａモード、Ｂモード、Ｍモード、ドプラモード、カラードプラモード、４Ｄモード、診断対象（循環器、腹部等）がある。なお、４Ｄモードはリアルタイムに３Ｄ像画像を再構成するものである。
【００７６】
（Ｓ１０２）
次に、超音波プローブの識別情報を読み取る。超音波プローブの記憶部（図示省略）には識別情報が記憶されている。超音波プローブを超音波診断装置の本体に接続したときに、スイッチ制御手段３４により、記憶部から識別情報が読み出される。
【００７７】
（Ｓ１０３）
次に、スイッチ制御手段３４は、診断モード及び超音波プローブの識別情報を基に、記憶部からグループに対応する領域を選出する。
【００７８】
（Ｓ１０４）
次に、スイッチ制御手段３４は、グループと領域とを対応させるように、開閉スイッチを制御する。
【００７９】
（Ｓ１０５）
次に、タイミングパルス発生手段３１は、各グループの出力端子から各チャネルにタイミングパルスを出力する。パルサ３２は、タイミングパルスを基に高周波の電圧パルスを発生し、振動子を機械的に振動させる。それにより、振動子から超音波が送信される。
【００８０】
この実施形態では、スイッチ制御手段３４により、スイッチ手段３３を制御して、グループに対応させる振動子の領域を選択させるようにしたので、配線を複雑化せずに、グループの遅延時間を振動子に適切に割り当てることが可能となる。
【００８１】
なお、実施形態においては、粗遅延設定回路と９つの細遅延設定回路とを組み合わせることにより、タイミングパルス発生手段３１のグループを構成した。しかし、この組み合わせは、一つのグループにおける、細遅延設定回路と粗遅延設定回路との組み合わせに限られていた。
【００８２】
これに対し、一のグループ内の細遅延設定回路と他のグループの粗遅延設定回路との間にスイッチ手段を設けることにより、一つのグループ内の細遅延設定回路と他のグループの粗遅延設定回路とを組み合わせる。それにより、設定可能な遅延時間の範囲が大きくなり、結果的に、回路規模をさらに小さくすることが可能となる。
【００８３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるととともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８４】
１ 超音波探触子
３ 送信回路
３１ タイミングパルス発生手段
３２ パルサ
３３ スイッチ手段
３４ スイッチ制御手段
４ 受信走査手段
５ 振幅検出手段
６ 血流情報検出手段
７ 表示処理手段
８ ディスプレイ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波が送信される複数の振動子と、
前記各振動子に対応するチャネルに送信遅延時間に基づくタイミングパルスを出力する出力端子を有し、複数の出力端子が二以上の所定数ずつの出力端子のグループに分割され、前記グループ毎に所定の時間範囲内で前記送信遅延時間を生成するタイミングパルス発生手段と、
前記チャネルと前記出力端子とを選択的に接続させるスイッチ手段と、
前記複数のチャネルを前記所定数と同数ずつのチャネルの領域に分割し、前記チャネルと前記出力端子とを接続させることにより、前記グループと前記領域とを対応させるように前記スイッチ手段を制御するスイッチ制御手段と、
を有する
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記スイッチ制御手段は、前記領域内のチャネルに対応する前記振動子おいて、振動子同士が互いに隣接し、かつ、いずれの振動子も他の振動子に対し所定の個数分を超えて離れないように分割す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３】
前記複数の振動子を備え、その識別情報が設けられた超音波プローブを有し、
前記スイッチ制御手段は、前記超音波プローブの前記識別情報に基づいて分割することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記スイッチ制御手段は、診断モードに基づいて分割することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記スイッチ制御手段による前記分割のタイミングは、前記超音波が送受信されるときであることを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記複数の振動子は、マトリクス状に配列されてい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７】
前記スイッチ手段は、入力側に前記出力端子が配され、出力側に前記チャネルが配置されたマトリクススイッチを有す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１】
超音波が送信される複数の振動子と、
前記各振動子に対応するチャネルに送信遅延時間に基づくタイミングパルスを出力する出力端子を有し、複数の出力端子が二以上の所定数ずつの出力端子のグループに分割され、前記グループ毎に所定の時間範囲内で前記送信遅延時間を生成するタイミングパルス発生手段と、
前記チャネルと前記出力端子とを選択的に接続させるスイッチ手段と、
前記複数のチャネルを前記所定数と同数ずつのチャネルの領域に分割し、前記チャネルと前記出力端子とを接続させることにより、前記グループと前記領域とを対応させるように前記スイッチ手段を制御するスイッチ制御手段と、
を有する
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記スイッチ制御手段は、前記領域内のチャネルに対応する前記振動子おいて、振動子同士が互いに隣接し、かつ、いずれの振動子も他の振動子に対し所定の個数分を超えて離れないように分割す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３】
前記複数の振動子を備え、その識別情報が設けられた超音波プローブを有し、
前記スイッチ制御手段は、前記超音波プローブの前記識別情報に基づいて分割することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記スイッチ制御手段は、診断モードに基づいて分割することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記スイッチ制御手段による前記分割のタイミングは、前記超音波が送受信されるときであることを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記複数の振動子は、マトリクス状に配列されてい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７】
前記スイッチ手段は、入力側に前記出力端子が配され、出力側に前記チャネルが配置されたマトリクススイッチを有することを特徴とする請求項１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２０１３−３９２７７（Ｐ２０１３−３９２７７Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７８９３５（Ｐ２０１１−１７８９３５）
【出願日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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