(57)【要約】  印加するバイアス電圧に応じて感度の制御が可能な静電容量型超音波振動子を有する超音波プローブが接続可能な超音波観測装置は、超音波を送信させるための送信信号を出力する送信部と、受信した受信信号に対して信号処理を行う受信部と、印加するバイアス電圧を変更するバイアス電圧出力部と、超音波の走査に対応した超音波画像を表示する画像モードの指示設定を行う画像モード設定部と、送信部又は受信部による信号処理に対するパラメータの指示設定を行うパラメータ設定部と、画像モード及びパラメータの指示設定に対応した指示信号に基づいて、バイアス電圧を制御する制御部と、を備える。【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加するバイアス電圧に応じて感度の制御が可能な静電容量型超音波振動子を有する超音波プローブが接続可能な超音波観測装置であって、
前記静電容量型超音波振動子に対して超音波を送信させるための送信信号を出力する信号処理を行う送信部と、
前記静電容量型超音波振動子により受信した受信信号に対して超音波画像として表示するための信号処理を行う受信部と、
前記静電容量型超音波振動子に印加するバイアス電圧を変更可能に出力するバイアス電圧出力部と、
前記静電容量型超音波振動子の超音波の走査に対応した超音波画像を表示する画像モードの指示設定を行う画像モード設定部と、
前記送信信号又は前記受信受信信号の信号処理に対するパラメータの指示設定を行うパラメータ設定部と、
前記画像モード設定部及び前記パラメータ設定部とを含み、前記画像モード及び前記パラメータの指示設定に対応した指示信号を出力する操作部と、
前記操作部からの前記指示信号に基づいて、前記バイアス電圧を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする超音波観測装置。
【請求項２】
前記画像モードは、前記受信信号の位置及び振幅に対応した輝度を画像化して表示するＢモード、又はドップラ現象を利用したドップラ画像として表示するドップラモードを指示設定するものであって、
前記パラメータ設定部は、前記パラメータとして、前記受信信号に対するゲイン、前記超音波画像が表示される表示レンジ、前記静電容量型超音波振動子から送信する超音波がフォーカスする焦点距離、前記ドップラモードで送信する場合の前記送信信号の波数、前記超音波プローブの走査方式の種類、前記超音波プローブが電子走査方式の場合における同時に駆動する前記静電容量型超音波振動子の素子数における少なくとも１つの指示設定を行うものであって、
前記制御部は、前記画像モード設定部から指示された画像モード、及び前記パラメータ設定部からの前記パラメータの指示設定に応じて、前記送信信号に同期して前記バイアス電圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記画像モード設定部から前記ドップラモードが指示設定された場合、前記パラメータ設定部からの前記送信信号の波数のパラメータの指示設定に応じて、前記バイアス電圧を可変設定することを特徴とする請求項２に記載の超音波観測装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記画像モード設定部から前記ドップラモードが指示設定された場合、前記パラメータ設定部からの前記送信信号の波数のパラメータの指示設定における前記信信号の波数が小さい程、前記受信期間における前記バイアス電圧の値を大きくするように可変制御することを特徴とする請求項２に記載の超音波観測装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記ドップラモードが指示設定された場合には、前記静電容量型超音波振動子からの距離が近距離から遠距離に至る受信期間において一定の値となるように前記バイアス電圧を制御し、前記画像モード設定部から前記Ｂモードが指示設定された場合には、近距離から遠距離になるに従い、前記受信期間における前記バイアス電圧の値を大きくするように可変制御することを特徴とする請求項２に記載の超音波観測装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記ドップラモードが指示設定された場合には、前記静電容量型超音波振動子からの距離が近距離から遠距離に至る受信期間において一定の値となるように前記バイアス電圧を制御し、前記画像モード設定部から前記Ｂモードが指示設定された場合には、近距離から遠距離になるに従い、前記受信期間における前記バイアス電圧の値を大きくするように可変制御することを特徴とする請求項３に記載の超音波観測装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記ドップラモードが指示設定された場合には、前記静電容量型超音波振動子からの距離が近距離から遠距離に至る受信期間において一定の値となるように前記バイアス電圧を制御し、前記画像モード設定部から前記Ｂモードが指示設定された場合には、近距離から遠距離になるに従い、前記受信期間における前記バイアス電圧の値を大きくするように可変制御することを特徴とする請求項４に記載の超音波観測装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記パラメータ設定部から前記焦点距離のパラメータが指示設定された場合には、前記焦点距離を含む該焦点距離付近に対応した受信期間においては、該焦点距離付近以外の受信期間よりも前記バイアス電圧の値を大きくするように制御することを特徴とする請求項２に記載の超音波観測装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記パラメータ設定部から前記焦点距離のパラメータが指示設定された場合には、前記焦点距離を含む該焦点距離付近に対応した受信期間においては、該焦点距離付近以外の受信期間よりも前記バイアス電圧の値を大きくするように制御することを特徴とする請求項４に記載の超音波観測装置。
【請求項１０】
前記パラメータ設定部は、前記パラメータとして、さらに前記送信信号の周波数の指示設定を行い、前記制御部は、前記指示設定された周波数に応じて前記送信信号に同期して前記バイアス電圧を可変制御することを特徴とする請求項２に記載の超音波観測装置。
【請求項１１】
前記パラメータ設定部は、前記パラメータとして、さらに前記送信信号の周波数の指示設定を行い、前記制御部は、前記指示設定された周波数に応じて前記送信信号に同期して前記バイアス電圧を可変制御することを特徴とする請求項４に記載の超音波観測装置。
【請求項１２】
超音波による観測対象組織としての複数の臓器又は生体部位と、対応する超音波特性とを関連付けて記憶する記憶部を更に有すると共に、前記操作部は実際に超音波による観測を行う臓器又は生体部位を選択する選択部を更に有し、前記制御部は、前記選択部から選択された前記臓器又は前記生体部位の超音波特性に応じて前記送信信号に同期して前記バイアス電圧を可変制御することを特徴とする請求項１１に記載の超音波観測装置。
【請求項１３】
前記制御部は、指示設定された周波数が高い程、前記受信期間における前記バイアス電圧の値を大きくするように可変制御することを特徴とする請求項１１に記載の超音波観測装置。
【請求項１４】
前記制御部は、表示レンジが指示設定された場合、前記指示設定された表示レンジ内部に対応した受信期間においては、前記表示レンジの外部に対応した受信期間よりも前記バイアス電圧の値を大きくするように可変制御することを特徴とする請求項４に記載の超音波観測装置。
【請求項１５】
さらに、前記静電容量型超音波振動子を有する機械走査方式の超音波プローブと、複数の前記静電容量型超音波振動子を有する電子走査方式の超音波プローブとを選択的に着脱自在に接続する第１の接続部及び第２の接続部を有し、
前記送信部は、機械走査方式の前記超音波プローブに設けられた前記静電容量型超音波振動子に対する前記送信信号を生成する第１送信部と、電子走査方式の前記超音波プローブに設けられた前記複数の静電容量型超音波振動子に対する前記送信信号を生成する第２送信部と、
前記受信部は、機械走査方式の超音波プローブに設けられた前記静電容量型超音波振動子による前記受信信号に対する信号処理を行う第１受信部と、電子走査方式の超音波プローブに設けられた前記複数の静電容量型超音波振動子による前記受信信号に対する信号処理を行う第２受信部とを有することを特徴とする請求項１１に記載の超音波観測装置。
【請求項１６】
前記第２送信部は、前記複数の静電容量型超音波振動子の全素子数以下となる所定数の静電容量型超音波振動子を同時に駆動可能とする所定数の送信信号を発生する所定数の送信回路を有すると共に、
前記第２受信部は、前記複数の静電容量型超音波振動子の全素子数以下となる所定数の静電容量型超音波振動子により受信した所定数の受信信号に対する信号処理を同時に可能とする所定数の受信回路を有することを特徴とする請求項１５に記載の超音波観測装置。
【請求項１７】
前記受信信号に対する１を超えるゲインが指示設定された場合、前記受信信号を増幅するアンプによる利得の増大よりも、前記バイアス電圧の許容範囲内において前記バイアス電圧による感度の増大を優先して行う感度優先設定部を有するとを特徴とする請求項２に記載の超音波観測装置。
【請求項１８】
前記受信信号に対する１を超えるゲインが指示設定された場合、前記受信信号を増幅するアンプによる利得の増大よりも、前記バイアス電圧の許容範囲内において前記バイアス電圧による感度の増大を優先して行う感度優先設定部を有するとを特徴とする請求項１１に記載の超音波観測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は静電容量型超音波振動子を用いて超音波画像を生成する超音波観測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超音波振動子を有する超音波プローブを用いて、体腔内における患部等に対する超音波画像を表示することができる超音波観測装置又は超音波診断装置が広く用いられるようになった。  
また、電子・電気機器における特定有害物質の使用制限についての欧州連合(EU)による指令としてのＲｏＨＳに対応がし易く、かつ広帯域の特性を有する静電容量型超音波振動子（Ｃ−ＭＵＴという）が注目されるようになっている。  
例えば、第１の従来例としてのＷＯ ２００６／０４１１１１４号公報の超音波観測装置においては、送信時には基準感度を与えるＤＣバイアス電圧を印加し、受信時にはＤＣバイアス電圧を時間経過と共に可変制御することが開示されている。なお、以下ではＤＣバイアス電圧が時間的に変化するため、単にバイアス電圧を用いた記載とする。【０００３】
また、第２の従来例としての日本国特開２００６−１２２３４４号公報の超音波観測装置では、受信期間における近距離から遠距離に従ってバイアス電圧を漸次高く可変制御する内容が開示されている。  
また、第３の従来例としての米国特許６，７９５，３７４号公報では、超音波の走査に対応した画像モードの機能に応じて、バイアス電圧を可変制御する内容が開示されている。【０００４】
しかしながら、上述した３つの従来例は、バイアス電圧の可変制御に関しては、パラメータのより詳細な設定に適切に対応することを開示していない。  
超音波観測装置においては、超音波の走査に対応した画像モードの他にゲイン、表示レンジ、焦点距離（焦点深さ）等のパラメータが可変設定される。このため、これらのパラメータの設定にも対応して、より適切にバイアス電圧を可変制御することが望まれるが、上述した従来例においては、このような詳細な設定を開示していない。  
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、超音波の走査モードに対応した画像モードの他に、各種のパラメータの設定に対応してバイアス電圧を可変制御して超音波画像を生成することができる超音波観測装置を提供することを目的とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様に係る超音波観測装置は、印加するバイアス電圧に応じて感度の制御が可能な静電容量型超音波振動子を有する超音波プローブが接続可能な超音波観測装置であって、前記静電容量型超音波振動子に対して超音波を送信させるための送信信号を出力する信号処理を行う送信部と、前記静電容量型超音波振動子により受信した受信信号に対して超音波画像として表示するための信号処理を行う受信部と、前記静電容量型超音波振動子に印加するバイアス電圧を変更可能に出力するバイアス電圧出力部と、前記静電容量型超音波振動子の超音波の走査に対応した超音波画像を表示する画像モードの指示設定を行う画像モード設定部と、前記送信信号又は前記受信受信信号の信号処理に対するパラメータの指示設定を行うパラメータ設定部と、前記画像モード設定部及び前記パラメータ設定部とを含み、前記画像モード及び前記パラメータの指示設定に対応した指示信号を出力する操作部と、前記操作部からの前記指示信号に基づいて、前記バイアス電圧を制御する制御部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態を備えた超音波診断装置の全体を示す図。
【図２】図２は図１における超音波プローブ及び超音波観測装置の内部構成を示す図。
【図３】図３は送信信号に同期してゲイン及び表示レンジに応じて設定されるバイアス電圧の波形例を示す図。
【図４】図４は送信信号に同期して焦点距離に応じて設定されるバイアス電圧の波形例を示す図。
【図５】図５は本発明の第２の実施形態を備えた超音波診断装置の構成を示す図。
【図６】図６は電子走査方式における送信信号と、送信信号に同期して素子数に応じて設定されるバイアス電圧の波形例を示す図。
【図７】図７はドップラモードが選択された場合のＢ−モードの送信信号と共に、ドップラモードの送信信号の波数に応じてバイアス電圧が可変設定される場合の波形例を示す図。
【図８】図８は図５における一部の構成を変形した変形例における観測装置の一部を示す図。
【図９】図９はアンプによる利得よりも感度を優先した場合のゲイン制御の処理内容を示すフローチャート。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。  
（第１の実施形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施形態を備えた超音波診断装置１は、体腔内等に挿入される機械走査方式の超音波プローブ２と、この超音波プローブ２が着脱自在に接続される超音波観測装置（以下、単に観測装置）３と、超音波画像を表示するモニタ４とを有する。  
超音波プローブ２は、体腔内等に挿入される細長の挿入部５と、この挿入部５の後端に設けられ、術者等の操作者が把持する把持部６と、この把持部６から延出されたケーブル部７とを有し、このケーブル部７の端部には、観測装置３のコネクタ受け８ａ（図２参照）に着脱自在に接続されるコネクタ７ａが設けられている。  
この挿入部５の先端部５ａの内部には、印加する直流（ＤＣ）のバイアス電圧に応じて感度の制御が可能な静電容量型超音波振動子（以下Ｃ−ＭＵＴと略記）９が配置されている。このＣ−ＭＵＴ９は、挿入部５内を挿通された可撓性の中空シャフト１１の先端に取り付けられ、この中空シャフト１１の後端は把持部６内に配置された、回転駆動する回転駆動部１２に連結されている。【０００８】
図２に示すようにこのＣ−ＭＵＴ９は、例えばシリコンの基板を用いて空洞が形成され、空洞に対向する２つの基板面にはそれぞれ電極１３，１４が設けられており、一方の基板面に、両電極１３，１４間の静電気力により振動する膜を形成することにより、この一方の基板面は超音波を送信及び受信する送受信面となる。  
また、この送受信面の上に、音響レンズ１５が取り付けられ、この送受信面から送信される超音波は、この音響レンズ１５によってＣ−ＭＵＴ９から所定の距離、つまり焦点距離においてフォーカスするように設定される。  
なお、音響レンズ１５によりフォーカスする焦点距離は、超音波プローブ２の種類に応じて設定される。また、各超音波プローブ２における例えばコネクタ７ａ内には、各超音波プローブ２を識別する固有の識別情報（ＩＤ）を発生する識別情報発生部としてのＩＤ部１６が設けられている。【０００９】
上記回転駆動部１２の回転と共に中空シャフト１１も回転し、中空シャフト１１の先端に取り付けられたＣ−ＭＵＴ９も回転し、Ｃ−ＭＵＴ９は中空シャフト１１を回転の中心軸として送受信面及び音響レンズ１５を経て超音波を放射状に送信すると共に、送信された超音波を受信する。このため、本実施形態の超音波プローブ２は、Ｃ−ＭＵＴ９が機械的に回転駆動されることにより超音波をラジアル走査する機械的走査方式の超音波プローブとなる。  
なお、図２に示すように中空シャフト１１の後端付近には、Ｃ−ＭＵＴ９の両電極１３，１４と接続されて、中空シャフト内を挿通された（Ｃ−ＭＵＴ９と共に）信号線１７ａ、１７ｂに電気的に接続された回転される接点（ロータ側接点）を、回転されない接点（ステータ側接点）に電気的に接続するためのスリップリング部１８が設けてある。【００１０】
また、図２に示すように観測装置３は、Ｃ−ＭＵＴ９に対して、このＣ−ＭＵＴ９から超音波を送信させるための送信信号を出力する信号処理を行う送信部２１と、Ｃ−ＭＵＴ９による受信により生成された受信信号としての超音波エコー信号を増幅するアンプ２２と、増幅された受信信号に対して超音波画像として表示するための信号処理を行う受信信号処理部としての受信部２３とを有する。なお、図２では受信部２３が、アンプ２２を含まない例で示しているが、受信部２３がアンプ２２を含む構成であっても良い。  
また、この観測装置３は、Ｃ−ＭＵＴ９に対して超音波の送受信を行う場合、Ｃ−ＭＵＴ９に対して印加する（単極性の）バイアス電圧を出力（又は発生）するバイアス電圧出力部２４と、上記回転駆動部１２を電気的に駆動する回転駆動信号を生成する駆動信号生成部２５とを有する。【００１１】
また、この観測装置３は、送信部２１、アンプ２２、受信部２３、バイアス電圧出力部２４、駆動信号生成部２５の動作を制御する制御部２６と、操作者が走査モードに対応した画像モードと、パラメータの指示設定（指示入力）とを行う操作部２７と、ＩＤ部１６の固有の識別情報（ＩＤ）を検出するＩＤ検出部３０とを有する。操作部２７からの指示信号と、ＩＤ検出部３０のＩＤ検出信号は制御部２６に入力される。  
また、この観測装置３には、基準のクロックを発生するクロック発生部３１が設けてあり、クロック発生部３１は、観測装置３内の送信部２１、受信部２３、駆動信号生成部２５、制御部２６等の各部にクロックを供給し、各部はクロックに同期して動作する。  
操作部２７には、走査モードに対応した超音波画像を表示する画像モードの指示設定を行う画像モード設定部２８と、受信信号に対するゲインの設定等の各種のパラメータの指示設定を行うパラメータ設定部２９とが設けてある。【００１２】
画像モード設定部２８には、受信信号の位置及び振幅に対応した輝度を画像化して表示するＢモードを指示設定するＢモード設定部２８ａが設けてある。本実施形態においては、機械走査方式の超音波プローブ２に対する観測装置３であるため、画像モード設定部２８には、Ｂモード設定部２８ａのみが設けてある。  
後述する第２の実施形態で説明するように電子走査方式にした場合の観測装置３Ｂでは、Ｂモード設定部２８ａの他に、血液部分のように動きを有する観測対象部分からの受信信号における周波数変化（つまりドップラ現象）部分に対応した超音波画像をドップラ画像として表示するドップラモードの指示設定するドップラモード設定部２８ｂを備える。  
また、パラメータ設定部２９には、アンプ２２等による受信信号に対するゲイン（利得）、超音波画像を表示する範囲としての表示レンジ、Ｃ−ＭＵＴ９から送信した超音波がフォーカスする距離としての焦点距離、送信信号の送信パルスの波数、超音波プローブの種類、をそれぞれ指示設定するゲインパラメータ設定部２９ａと、表示レンジパラメータ設定部２９ｂと、焦点距離パラメータ設定部２９ｃと、（送信信号）波数パラメータ設定部２９ｄと、超音波プローブ種類パラメータ設定部２９ｅとが設けてある。【００１３】
そして、制御部２６は、操作部２７からの指示信号に対応して、送信部２１、アンプ２２、受信部２３、バイアス電圧出力部２４、駆動信号生成部２５の動作を制御する。この場合、制御部２６は、操作部２７における画像モード設定部２８から少なくとも１つの画像モードと、パラメータ設定部２９による少なくとも１つのパラメータとに応じて、バイアス電圧出力部２４によるバイアス電圧と、送信信号の出力タイミングに同期してバイアス電圧の出力タイミングとを制御する。  
また、制御部２６は、ＩＤ部１６の固有の識別情報により、観測装置３に実際に接続された超音波プローブ２の種類（換言するとこの超音波プローブ２に搭載（内蔵）されているＣ−ＭＵＴ９の種類と、機械走査方式であるか電子走査方式であるか等の情報）を、ＩＤ検出部３０を介して取得する。【００１４】
そして、制御部２６は、取得した情報に応じて、駆動信号生成部２５の動作と送信部２１及び受信部２３の動作を制御する。具体的には、制御部２６は、超音波プローブ２に搭載（内蔵）されているＣ−ＭＵＴ９のサイズや超音波の送受信特性（つまりＣ−ＭＵＴ９の種類）に応じて、バイアス電圧出力部２４によるバイアス電圧及び出力タイミングを制御する。また、機械走査方式であるか電子走査方式であるかの場合にも、Ｃ−ＭＵＴのサイズなどに応じて、バイアス電圧出力部２４によるバイアス電圧及び出力タイミングを制御する。  
上記送信部２１の一方の出力端は、観測装置３内の信号線３２，超音波プローブ２内の信号線１７ａを経てＣ−ＭＵＴ９の一方の電極１３に印加される。送信部２１の他方の出力端は、グラウンドに接続される（図示略）。また、Ｃ−ＭＵＴ９の他方の電極１４に接続された信号線１７ｂは、観測装置３内のグラウンドＧに接続される。【００１５】
また、信号線３２は、バイアス電圧出力部２４の一方の出力端に接続され、他方の出力端はグラウンドＧに接続される。なお、バイアス電圧出力部２４の一方の出力端が接続された信号線３２は途中にバイアス電圧をカットするコンデンサ３３が配置され、バイアス電圧出力部２４で発生したバイアス電圧が送信部２１に印加されるのを防止している。  
また、この信号線３２は、送信部２１と並列接続のアンプ２２の入力端に接続され、この場合にも上記コンデンサ３３は、バイアス電圧出力部２４で発生したバイアス電圧がアンプ２２に印加されるのを防止している。  
上記送信部２１は、クロック発生部３１のクロックに同期して、連続波（正弦波）の基準信号を発生する基準信号発生部２１―１と、この基準信号をバースト波形の送信信号として出力するように波形整形する波形整形部２１―２とを有する。【００１６】
この波形整形部２１―２は、ゲート回路等を用いて形成され、制御部２６からのゲート幅（又は波数）を指示する制御信号の印加により、ゲート幅に対応する波数の基準信号のみを送信信号として波形整形して出力する。つまり、この波形整形部２１―２は、制御部２６からの制御信号に応じて、バースト波形の送信信号の波数（バースト波の波数ともいう）が可変調整する。
また、アンプ２２の出力信号が入力される受信部２３は、Ｂモードでの超音波画像を生成するＢモード処理部２３―１を有する。Ｂモード処理部２３―１も制御部２６からの制御信号により、輪郭強調等の処理を制御することができる。【００１７】
このような構成の観測装置３は、印加するバイアス電圧に応じて感度の制御が可能な静電容量型超音波振動子としてのＣ−ＭＵＴ９を有する超音波プローブ２が接続可能な超音波観測装置であって、前記静電容量型超音波振動子に対して超音波を送信させるための送信信号を出力する信号処理を行う送信部２１と、前記静電容量型超音波振動子により受信した受信信号に対して超音波画像として表示するための信号処理を行う受信部２３と、を有する。
また、この観測装置３は、前記静電容量型超音波振動子に印加するバイアス電圧を変更可能に出力するバイアス電圧出力部２４と、前記静電容量型超音波振動子の走査モードに対応した超音波画像を表示する画像モードの指示設定を行う画像モード設定部２８と、前記送信信号又は前記受信受信信号の信号処理に対するパラメータの指示設定を行うパラメータ設定部２９と、を有する。  
また、この観測装置３は、前記画像モード設定部２８及び前記パラメータ設定部２９とを含み、前記画像モード及び前記パラメータの指示設定に対応した指示信号を出力する操作部２７と、前記操作部２７からの前記指示信号に基づいて、前記バイアス電圧を制御する制御部２６と、を具備することを特徴とする。【００１８】
次に本実施形態による動作を説明する。術者等の操作者は、図２に示すように超音波プローブ２を観測装置３に接続し、かつ観測装置３に超音波画像の表示手段としてのモニタ４を接続する。  
そして、術者等の操作者は、超音波プローブ２を患者の体腔内に挿入して、超音波プローブ２に内蔵したＣ−ＭＵＴ９に対して送信部２１から送信信号を、バイアス電圧に重畳して印加することによりＣ−ＭＵＴ９から体腔内に向けて超音波を送信する。  
この場合、操作者は、通常、画像モード設定部２８により、画像モードとしてＢモードを指示設定する。Ｂモードの画像モードの指示設定された場合においては、制御部２６は、図３（Ａ）に示すように送信部２１が、例えば１波数の送信信号を出力する。【００１９】
また、操作者がパラメータ設定部２９（のゲインパラメータ設定部２９ａ）により、ゲイン小又はゲイン大の指示設定を行った場合には、その指示設定に対応して、制御部２６はバイアス電圧を図３（Ｂ）又は図３（Ｃ）にそれぞれ示すように制御する。  
なお、制御部２６は、ゲイン小又はゲイン大の指示設定に対応して、アンプ２２のゲイン値も制御する。  
制御部２６は、上記送信信号に同期して、バイアス電圧出力部２４が図３（Ｂ）又は図３（Ｃ）に示すようにバイアス電圧を出力するようにバイアス電圧の値及びタイミングを制御する。図３の横軸は時間の経過を示し、縦軸は図３（Ａ）では振幅、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）では電圧レベルを示す。なお、符号Ｔａは、送信部２１による送信期間を示し、送信期間Ｔａ後に、アンプ２２及び受信部２３が超音波を受信する受信期間Ｔｂとなる。他の図４においても同様である。なお、送信期間Ｔａ後の受信期間Ｔｂは、Ｃ−ＭＵＴ９が受信信号を受信する観察対象組織までの距離に相当する。【００２０】
図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）から分かるように、送信時（送信期間Ｔａ）においては、バイアス電圧は小さい（例えばＤ１）。また、受信時（受信期間Ｔｂ）においては、指示設定のゲインが大きい程、バイアス電圧のピーク値（最大値）を大きくなるように（制御部２６がバイアス電圧出力部２４）制御する。図示例では、小さい指示設定のゲインの場合には、バイアス電圧のピーク値はＤ２であり、大きい指示設定のゲインの場合には、バイアス電圧のピーク値はＤ２よりも大きいＤ３（＞Ｄ２）に設定される。  
このように制御することにより、操作者がゲインの大小の指示設定をした場合、その指示設定に対応して受信時におけるバイアス電圧を可変制御する。例えば、操作者がゲインを大きく指示設定した場合程、受信時におけるバイアス電圧の値を大きくして、Ｃ−ＭＵＴ９による受信信号に対する感度を向上する。【００２１】
従って、アンプ２２のみによる感度調整の場合よりも、より有効な感度調整をすることができ、操作者の指示設定に、より適切に対応したバイアス電圧の可変制御ができる。また、操作者の指示設定に、より適切に対応した超音波画像の生成が可能になる。上記の例では、操作者によるゲインの指示設定に、より適切に対応した超音波画像の生成が可能になる。【００２２】
アンプ２２により、ゲインを大きくすると、アンプ２２に入力する受信信号中のノイズも、受信信号と共に増大するため、Ｓ／Ｎを向上することが困難になる。これに対して、Ｃ−ＭＵＴ９のバイアス電圧を増大した場合には、Ｃ−ＭＵＴ９の感度を増大するため、アンプ２２によりゲインを増大する場合に比較して、Ｓ／Ｎを向上することができる利点を有する。このため、ゲインを増大した場合にも、Ｓ／Ｎの良い良好な画質の超音波画像を生成することができる。【００２３】
操作者がパラメータ設定部２９（の表示レンジパラメータ設定部２９ｂ）により、表示レンジの大小の指示設定を行った場合には、その指示設定に対応して、制御部２６はバイアス電圧を図３（Ｄ）又は図３（Ｅ）にそれぞれ示すように制御する。  
図３（Ｄ）及び図３（Ｅ）から分かるように、制御部２６は、指示設定された表示レンジに対応する受信期間Ｒｂ、Ｒｃにおいては、バイアス電圧を大きくし、この受信期間Ｒｂ，Ｒｃ以外の受信期間Ｔｂではバイアス電圧を小さくするように制御する。【００２４】
このように超音波画像を実際に表示する場合の表示範囲に該当する受信期間Ｒｂ，Ｒｃのみバイアス電圧を大きくするように制御することにより、表示範囲においては必要とされる感度を維持した良好な画質の超音波画像を取得できるように設定すると共に、表示に利用しない受信期間Ｔｂにおいてはバイアス電圧を小さくして省電力化することができる。  
なお、図示例では表示レンジに対応する受信期間Ｒｂ、Ｒｃにおけるバイアス電圧のピーク値Ｄ４，Ｄ５は、Ｄ４＝Ｄ５で示しているが、異なる値に設定しても良い。また、受信期間Ｒｂ、Ｒｃの全域において、バイアス電圧のピーク値Ｄ４，Ｄ５となるようにバイアス電圧をパルス形状に可変設定するようにしても良い。  
また、操作者がパラメータ設定部２９（の焦点距離パラメータ設定部２９ｃ）により、焦点距離を指定する指示設定を行った場合には、その指示設定に対応して、制御部２６はバイアス電圧を図４（Ｂ）又は図４（Ｃ）にそれぞれ示すように制御する。なお、図４（Ａ）は、図３（Ａ）と同じように送信信号を示している。【００２５】
なお、本実施形態においては、焦点距離パラメータ設定部２９ｃから実際に観測装置３に接続された超音波プローブ２の場合の音響レンズ１５に対応した焦点距離を指示設定することができるが、ＩＤ検出部３０を利用して音響レンズ１５に対応した焦点距離を指示設定することもできる。  
ＩＤ検出部３０を利用して音響レンズ１５に対応した焦点距離を指示設定する場合には、操作者は、焦点距離パラメータ設定部２９ｃから、例えば、焦点距離のパラメータを（自動検出のＯＮ／ＯＦＦから）ＯＮにするよう選択する。これにより、制御部２６は、ＩＤ検出部３０によりＩＤ検出から、そのＩＤ検出に対応した超音波プローブ２の場合の音響レンズ１５による焦点距離の値を検出する。そして、制御部２６は、その焦点距離の値で焦点距離パラメータが指示設定された場合と同様の制御を行う。【００２６】
図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）は、例えば図３（Ｄ）のように表示レンジが小さく指示設定された場合と、図３（Ｅ）のように表示レンジが大きく指示設定された場合におけるバイアス電圧の波形を示す。焦点距離に対応する受信信号時間ｔｆｂ（又はｔｆｃ）付近において、その付近の前後のバイアス電圧の値Ｄ４（又はＤ５）よりも大きなバイアス電圧の値Ｄ６（又はＤ７）となるように設定される（つまり、Ｄ６＞Ｄ４，Ｄ７＞Ｄ５）。  
従って、焦点距離付近においては、その付近において感度を高くした良好な画質の超音波画像が得られる。【００２７】
なお、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）においては、焦点距離に対応する受信信号時間ｔｆｂ、ｔｆｃ付近におけるバイアス電圧の値Ｄ６及びＤ７を図３（Ｄ）及び図３（Ｅ）で示したバイアス電圧の値よりも大きくした例を示しているが、同じ値となるように設定できるようにしても良い。また、焦点距離を指定した場合、焦点距離付近で大きくするバイアス電圧の値の設定と、バイアス電圧を大きくする距離範囲の設定も行うことができるようにしても良い。  
上述したように本実施形態によれば、超音波の走査モードに対応した画像モードの他に、各種のパラメータの設定それぞれに対応してバイアス電圧を適切に可変制御して、そのバイアス電圧の可変制御に対応した超音波画像を生成することができる。  
また、本実施形態によれば、画像モード及びパラメータの設定に対応して、良好な画質の超音波画像を生成したり、省電力化した超音波画像を生成できる。【００２８】
（第２の実施形態）
次に図５を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。図２に示した超音波プローブ２は機械走査方式の超音波プローブであり、本実施形態では、上記械走査方式の超音波プローブ２の他に、電子走査方式の超音波プローブ２Ｂを選択的に接続して使用できるようにしている。  
図５に示す超音波診断装置１Ｂは、械走査方式の超音波プローブ２又は電子走査方式の超音波プローブ２Ｂが着脱自在に接続される接続部としてのコネクタ受け８ａ及び８ｂを備えた観測装置３Ｂを有する。  
この観測装置３Ｂは、コネクタ受け８ａに電気的に接続された機械走査方式処理部４１Ａと、コネクタ受け８ｂに電気的に接続される電子走査方式処理部４１Ｂと、切替部４２と、制御部２６と、操作部２７とを有する。【００２９】
機械走査方式処理部４１Ａは、図２において説明した駆動信号生成部２５，バイアス電圧出力部２４，送信部２１，コンデンサ３３，アンプ２２，受信部２３から構成される（図５ではその一部のみを示す）。  
電子走査方式の超音波プローブ２Ｂは、械走査方式の超音波プローブ２と同様に、体腔内等に挿入される細長の挿入部５と、この挿入部５の後端に設けられ、術者等の操作者が把持する把持部６と、この把持部６から延出されたケーブル部７とを有し、このケーブル部７の端部には、観測装置３Ｂのコネクタ受け８ｂに着脱自在に接続されるコネクタ７ｂが設けられている。【００３０】
超音波プローブ２Ｂにおける挿入部５の先端部５ａには、この先端部５ａにおける円筒面に沿って、上記Ｃ−ＭＵＴ９を短冊状に複数個（例えばｍ個）形成したＣ−ＭＵＴ９ａ，９ｂ，９ｃ，…９ｎからなるＣ−ＭＵＴアレイ１０が配置されている。  
このＣ−ＭＵＴアレイ１０を構成するＣ−ＭＵＴ９ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，…ｎ）は、挿入部５内等を挿通された信号線４３ｉを介してコネクタ７ｂ内の接点に接続されている。  
信号線４３ｉに接続された各接点は、コネクタ受け８ｂの各接点に接続された信号線４４ｉを介して観測装置３Ｂ内の電子走査方式処理部４１Ｂを構成するマプチプレクサ５１の各接点４５ｉに接続される。【００３１】
なお、Ｃ−ＭＵＴ９ｉは、図２で示したように音響レンズ１５を設けた構成にしても良いし、音響レンズ１５を設けない構成でも良い。以下の説明では、音響レンズ１５を設けてない構成を想定して説明するが、音響レンズ１５を備えた構成にした場合においても、電子フォーカスを利用して、音響レンズ１５による焦点距離よりも短い焦点距離で超音波をフォーカスしたり、より長い焦点距離で超音波をフォーカスすることもできる。  
また、超音波プローブ２Ｂにおける例えばコネクタ７ｂ内には、この超音波プローブ２Ｂに固有の識別情報（ＩＤ）を発生するＩＤ部１６が設けられている。そして、観測装置３Ｂ側に設けられたＩＤ検出部３０により、ＩＤ部１６で発生したＩＤを検出する。  
制御部２６は検出したＩＤから超音波プローブ２Ｂに用いられているＣ−ＭＵＴアレイ１０、及びこのＣ−ＭＵＴアレイ１０を構成するＣ−ＭＵＴ９ｉの特性を識別できるようにしている。【００３２】
電子走査方式処理部４１Ｂは、マルチプレクサ５１と、上記全素子数ｍよりは少ない所定数となる複数個（例えば３個）の送信＆アンプ部５２ｊ（ｊ＝ａ，ｂ，ｃ）と、合成処理部５３とから構成される。なお、送信＆アンプ部５２ｊの数が所定数として例えば３個の場合に限定されるものでなく、２個又は４個以上でも良い。  
送信＆アンプ部５２ｊは、送信部２１ｊと、アンプ２２ｊと、バイアス電圧出力部２４ｊと、コンデンサ３３ｊとから構成されている。なお、図５では送信＆アンプ部５２ａを構成する送信部２１ａなどに対しては具体的に符号を付けて示し、他の送信＆アンプ部５２ｂ，５２ｃに対しては簡略化のためその符号を省略している。  
また、合成処理部５３は、各アンプ２２ｊで増幅された出力信号に対する受信処理を行う受信回路又は受信部（以下、受信部を用いる）２３ｊと、受信部２３ｊの出力信号に対して合成処理を行う合成処理回路５３−１とから構成される。なお、合成処理部５３を受信回路の場合を含む受信部と、合成処理回路を含む合成処理部とからなる受信＆合成処理部のように定義しても良い。【００３３】
機械走査方式の超音波プローブ２の場合には、送信部２１及び受信部２３はＢモードのみに対応した構成であったが、本実施形態では電子走査方式の超音波プローブ２Ｂに対応して、Ｂモードとドップラモードとに対応した構成となっている。【００３４】
送信部２１ｊは、Ｂモードの送信信号とドップラモードの送信信号を発生（送信）する機能を備え、また受信部２３ｊは、Ｂモードでの超音波画像を生成するＢモード処理部２３ｊ−１と、ドップラモードでのドップラ現象を利用した血流等の動きのある観測対象物の超音波画像（ドップラモードでの超音波画像、又はドップラ画像とも言う）を生成するドップラ処理部２３ｊ−２とを備えている。  
なお、図５では、受信部２３ａに対するＢモード処理部２３ａ−１、ドップラ処理部２３ａ−２の符号を具体的に符号を付け、他の受信部２３ｂ、２３ｃに対しては簡略化のためその符号を省略している。【００３５】
本実施形態においては、制御部２６は、操作部２７の画像モード設定部２８と、パラメータ設定部２９とによるパラメータの指示設定に基づいて、第１の実施形態と同様に機械走査方式処理部４１Ａの送信部２１などを制御すると共に、さらに電子走査方式処理部４１Ｂの各部を制御する。  
具体的には、制御部２６は、マルチプレクサ５１の切替制御、送信＆アンプ部５２ｊを構成する送信部２１ｊ、アンプ２２ｊ、バイアス電圧出力部２４ｊの制御、合成処理部５３の制御を行う。また、制御部２６は、操作部２７からの指示設定に基づき、合成処理部５３内のＢモード処理部２３ｊ−１、ドップラ処理部２３ｊ−２、合成処理回路５３−１の動作を制御する。【００３６】
また、本実施形態においては画像モード設定部２８は、第１の実施形態におけるＢモード設定部２８ａの他に、電子走査方式の場合におけるドップラ画像を表示するためのドップラモードの指示設定するドップラモード設定部２８ｂを備える。  
また、制御部２６は、切替部４２の切替を制御する。例えば、観測装置３Ｂに機械走査方式の超音波プローブ２が接続された場合には、機械走査方式処理部４１Ａにより処理された映像信号をモニタ４に出力するように、制御部２６は、切替の制御を行う。また、観測装置３Ｂに電子走査方式の超音波プローブ２Ｂが接続された場合には、電子走査方式処理部４１Ｂにより処理された映像信号をモニタ４に出力するように、制御部２６は、切替の制御を行う。なお、操作者が操作部２７から切替部４２による切替の指示設定を行った場合には、制御部２６はこの指示設定に応じて切替の制御も行う。【００３７】
上記マルチプレクサ５１は、複数個、具体的には３個の切替接点４６ａ，４６ｂ，４６ｃそれぞれを、ｍ個の接点４５ｉにおける１つと選択的に接続することができる３接点の切替機能を備えたマルチプレクサである。３個の場合に限定されるものでなく、送信＆アンプ部５２が設けられた数に合わせて、例えば２〜１０個程度のいずれかを選択できる構成にしても良い。なお、送信＆アンプ部５２が設けられた数以内において、実際に使用する場合の送信＆アンプ部５２の数を設定することもできる。【００３８】
切替接点４６ｊは、送信＆アンプ部５２ｊと接続される。送信＆アンプ部５２ｊは、送信部２１ｊによる送信信号をマルチプレクサ４５を介してＣ−ＭＵＴアレイ１０を構成するＣ−ＭＵＴ９ｉに印加し、Ｃ−ＭＵＴ９ｉから超音波を送信させると共に、反射された超音波を受信して受信信号に変換させ、さらに、アンプ２２ｊにより増幅して合成処理部５３に入力させる。【００３９】
制御部２６は、焦点距離パラメータ設定部２９ｃによる焦点距離パラメータの指示設定に対応して、３個の送信部２１ａ〜２１ｃから送信信号を出力するタイミング（時間）を制御するタイミング制御部２６ａを有する。例えば、Ｃ−ＭＵＴ９ａ，９ｂ，９ｃに対して、送信部２１ａ，２１ｂ，２１ｃからそれぞれ送信信号を印加する場合、送信部２１ｂから送信信号を出力させるタイミングよりも（焦点距離に対応して設定される）少し前のタイミングで送信部２１ａ、２１ｃから送信信号を出力させるように制御部２６のタイミング制御部２６ａは、送信信号の出力タイミングを制御する。  
このように送信信号の出力タイミングを制御することにより、指示設定される焦点距離において、超音波を電子フォーカスさせることができる。【００４０】
合成処理部５３は、例えば３個の受信部２３ａ、２３ｂ、２３ｃの出力信号を合成処理回路５３−１で加算等して合成し、この合成処理部５３を経て出力される映像信号は、切替部４２を経てモニタ４に出力される。  
また、本実施形態においては、電子走査方式の場合に限定されるが、超音波の送受信に用いる送信＆アンプ部５２ｊの数と、合成処理部５３における受信部２３ｊの数を選択して指示設定することもできるようにしている。つまり、殆ど同時に駆動するＣ−ＭＵＴ９ｉの素子数、換言すると超音波画像として表示する場合の１画素の生成に同時に用いるＣ−ＭＵＴ９ｉの素子数を選択することができるようにしている。このため、パラメータ設定部２９には、第１の実施形態の場合のパラメータ設定部２９において、さらに１画素の生成に使用するＣ−ＭＵＴ９ｉの素子数としての、Ｃ−ＭＵＴ素子数の指示設定を行う素子数パラメータ設定部２９ｆが設けてある。【００４１】
そして、制御部２６は、素子数が大きい設定の場合よりも小さい設定の場合には、バイアス電圧をより大きく設定するように制御する。  
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、１つのＣ−ＭＵＴを順次駆動するように１つの送信＆アンプ部５２ａのみで送受信を行った場合における送信信号及びバイアス電圧の波形を示す。なお、符号９ａ′、９ｂ′、９ｃ′、…は、それぞれＣ−ＭＵＴ９ａ、９ｂ、９ｃ、…による送信信号を示す。  
また、図６（Ｃ）及び図６（Ｄ）は、隣接する２つのＣ−ＭＵＴを同時に駆動しながら、駆動するＣ−ＭＵＴを次変えて駆動するように２つの送信＆アンプ部５２ａ，５２ｂで送受信を行った場合における送信信号及びバイアス電圧の波形を示す。【００４２】
素子数が小さい場合には、（素子数が大きい場合に比較して）送信信号の振幅が小さくなるため素子数が大きい場合よりも、受信期間Ｔｂにおいてバイアス電圧の値を大きくして感度を大きくし、良好な画質の超音波画像が得られるようにしている（但し、素子数を変えた場合においても送信信号の振幅を一定のままとした場合）。【００４３】
具体的には制御部２６は、図６（Ｂ）に示す１素子数でのバイアス電圧のピーク値Ｄ１１を、図６（Ｄ）に示す２素子数でのバイアス電圧のピーク値Ｄ１２よりも大きくする（Ｄ１１＞Ｄ１２）ように制御する。なお、図６（Ｂ）と図６（Ｄ）は、同じゲインの指示設定の場合で示している（例えばゲインが小）。  
換言すると、制御部２６は、同時に駆動する素子数が大きい程、バイアス電圧の値を小さくするように制御する。素子数が大きいと、送信信号の振幅を素子数に応じて、より大きくできるので、バイアス電圧の値を小さくすることができる。つまり、１つの素子に印加するバイアス電圧の値を相対的に小さくできるため、高いバイアス電圧を印加した場合における特性の劣化を低減できたり、長寿命化することができる。【００４４】
また、受信期間Ｔｂにおけるバイアス電圧の場合と同様に、図６（Ｄ）の場合の送信期間Ｔａにおけるバイアス電圧Ｄ１′は、図６（Ｂ）の場合よりも素子数が大きいため、図６（Ｂ）の場合の送信期間Ｔａにおけるバイアス電圧Ｄ１よりも小さく設定される（Ｄ１＞Ｄ１′）。なお、バイアス電圧Ｄ１、Ｄ１′は、Ｃ−ＭＵＴ９ｉのサイズ、超音波特性及び素子数に応じて設定される。【００４５】
なお、図６（Ｃ）、図６（Ｄ）は、２つの素子を同時に駆動した場合の例を示しており、例えば３つの素子を同時に駆動した場合における送信期間Ｔａにおけるバイアス電圧をＤ１″とすると、Ｄ１＞Ｄ１′＞Ｄ１″となるように設定される。また、３つの素子を同時に駆動した場合における受信期間Ｔｂにおけるバイアス電圧のピーク値をＤ１２′とすると、Ｄ１１＞Ｄ１２＞Ｄ１２′となるように設定される。【００４６】
本実施形態においては、電子走査方式の超音波プローブ２Ｂを接続した場合における画像モード設定部２８におけるＢモードの指示設定を行った場合には、パラメータ設定部２９によるパラメータの指示設定に対する制御部２６によるバイアス電圧の可変制御に関しては、機械走査方式の超音波プローブ２Ｂを用いた場合と類似している。【００４７】
例えば、ゲインを小又は大に設定した場合には、制御部２６は、図３（Ｂ）又は図３（Ｃ）のようにバイアス電圧を可変制御する。また、表示レンジを小又は大に設定した場合には、制御部２６は、図３（Ｄ）又は図３（Ｅ）のようにバイアス電圧を可変制御する。この場合、図３（Ａ）の機械走査方式の場合の送信信号は例えば図６（Ａ）の電子走査方式の送信信号のように置換される。  
また、電子フォーカスによる焦点距離を小又は大に設定した場合には、制御部２６は、図４（Ｂ）又は図４（Ｃ）のようにバイアス電圧を可変制御する。この場合、図４（Ａ）の機械走査方式の場合の送信信号は出力タイミングを変更した複数のＣ−ＭＵＴによる送信信号に置換される。  
また、電子走査方式の超音波プローブ２Ｂを接続した場合には、操作者は、画像モード設定部２８に設けたドップラモード設定部２８ｂにより、さらにドップラモードの指示設定を行うことができる。【００４８】
ドップラモードが指示設定された場合には、制御部２６は、Ｂモードの送信信号とドップラモードの送信信号とを組み合わせた走査モードを指示設定する。  
ドップラモードの指示設定がされた場合には、制御部２６は、例えば図７（Ａ）、又は図７（Ｃ）に示すように送信部２１ａがＢモード用の例えば波数が１の送信信号と、この送信信号と同じ周波数又は異なる周波数で複数の波数からなるドップラモード用の（バースト波形の）送信信号とを、例えば交互に出力するように制御する。なお、交互に出力する場合に限らず、（簡略的に前者と後者の出力期間を１：１で表した場合、１：２又は２：１のように）両者を所定の周期を形成するように制御しても良い。  
図７（Ａ）及び図７（Ｃ）では、ドップラモード用の送信信号の送信期間をそれぞれＴａ′、Ｔａ″で示している。  
このような送信信号に同期して、制御部２６は、バイアス電圧出力部２４が図７（Ｂ）又は図７（Ｄ）に示すようにバイアス電圧を出力するように制御する。【００４９】
なお、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）と、図７（Ｃ）及び図７（Ｄ）とはバースト波形の送信信号の波数を大きくした指示設定の場合と、小さくした指示設定した場合に該当する。  
図７（Ａ）の送信信号は、電子走査による送信信号９ａ′及びこの送信信号９ａ′が８個繰り返された８波数の送信信号９ａ′、次の送信信号９ｂ′及びこの送信信号９ｂ′が８個繰り返された８波数の送信信号９ｂ′…のようになる。【００５０】
なお、図７（Ａ）の図示例においては、バースト波形の８波数の例えば送信信号９ａ′は、１波の送信信号９ａ′よりも周波数が高い状態の場合で示しているが、上述したように１波の送信信号９ａ′と同じ周波数に設定しても良い。以下の図７（Ｃ）の場合でも同様である。  
また、図７（Ｃ）の送信信号は、電子走査による送信信号９ａ′及びこの送信信号９ａ′が４個繰り返された４波数の送信信号９ａ′、次の送信信号９ｂ′及びこの送信信号９ｂ′が４個繰り返された４波数の送信信号９ｂ′…のようになる。【００５１】
つまり、ドップラモードの場合の送信信号となるバースト波形の送信信号の波数を大きくした場合と、小さくした場合との波数パラメータの設定に応じて制御部２６は、バイアス電圧を可変制御する。より具体的には、Ｂモードの受信期間Ｔｂにおいては、制御部２６は、図６（Ｂ）又は図６（Ｃ）の場合と同様に（遠距離側で感度が大きくなるように）バイアス電圧が大きくなるようにバイアス電圧を制御する。  
これに対して、ドップラモードの受信期間Ｔｂにおいては、制御部２６は図７（Ｂ）又は図７（Ｄ）に示すようにバイアス電圧が時間的に変化しない一定値となるように制御すると共に、バースト波形の送信信号の波数が大きい場合のバイアス電圧の値Ｄ８に対して、バースト波形の送信信号の波数が小さい場合のバイアス電圧の値Ｄ１０の方が大きくなるように制御する（Ｄ１０＞Ｄ８）。【００５２】
なお、図７（Ａ）ではバースト波形の送信信号の波数を８とした波数大の場合を示し、図７（Ｃ）ではバースト波形の送信信号の波数を４とした波数小の場合を示しているが、この場合の波数の値に限定されるものでない。また、図７（Ａ）及び図７（Ｃ）に示すようにＢモード用の送信信号とドップラモード用の送信信号とを交互に出力する場合に限定されるものでない。  
また、Ｂモード用の超音波画像を生成する領域中の一部の領域を指定して、その一部の領域においてのみドップラモード用の送信信号によりドップラ画像を生成するようにしても良い。  
図７（Ｂ）及び図７（Ｄ）から分かるように、バースト波形の送信信号の波数を変える場合においてもＢモードの受信期間Ｔｂにおいては、バイアス電圧のピーク値Ｄ９は、同じ値に設定している。【００５３】
ドップラモードの受信期間Ｔｂにおいては、制御部２６は、図７（Ｂ）又は図７（Ｄ）に示すようにバイアス電圧が時間的に変化しないで一定値となるように制御する。さらに制御部２６は、バースト波形の送信信号の波数が大きい場合よりも、バースト波形の送信信号の波数が小さい場合において、時間的に変化しないバイアス電圧の値を大きくなるように制御する。  
このように、ドップラモードの受信期間Ｔｂにおいては、制御部２６は、図７（Ｂ）又は図７（Ｄ）に示すようにバイアス電圧が時間的に変化しない一定値となるように制御することにより、周波数変化を検出する場合、受信信号の信号幅等がバイアス電圧の時間的変化に影響されないで、精度良く検出できる。  
また、波数が小さい場合においては、（波数が大きい場合よりも）バイアス電圧の値を大きくして、Ｃ−ＭＵＴ９による受信信号の感度をより大きくするので、波数が大きい場合のように周波数変化を検出することができる。従って、血流等の動きを精度良く反映した良好な画質のドップラ画像（ドップラモードでの超音波画像）を生成できる。【００５４】
なお、ドップラモードの場合に対しても、例えばドップラーモードによる超音波画像の表示レンジを変更した場合には、その表示レンジに対応してバイアス電圧の値を可変設定しても良い。  
例えば、図７（Ｃ）の場合において、ドップラーモードによる超音波画像の表示レンジを小さく設定した場合には、図７（Ｅ）に示すように、その表示レンジに対応する受信期間Ｒｂのみバイアス電圧を大きな値（図示例ではＤ１０）とするように制御し、その受信期間Ｒｂから外れる受信期間Ｔｂにおいては（例えばＤ１まで）小さくしても良い。このようにすると、表示レンジに対応した受信期間Ｒｂのみバイアス電圧を大きくして所定の感度を確保でき、かつ、省電力化することができると共に、大きなバイアス電圧がＣ−ＭＵＴ９ｊに印加される期間を短くできる。従って、長期の使用に対しても、大きなバイアス電圧の印加による特性の変化（又は劣化）を抑制できる。【００５５】
なお、図７（Ｅ）では、近距離側に近い表示レンジの場合で示しているが、ドップラ画像として表示する表示レンジを指示設定できるようにしても良い。この場合には、この指示設定された表示レンジに対応する受信期間（上記Ｒｂに相当）のみ、バイアス電圧を大きな値とするように制御しても良い。  
また、上記のように電子走査方式の超音波プローブ２Ｂに対して制御した場合、第１の実施形態で説明した機械走査方式の超音波プローブ２の場合と同様の効果を有する。また、電子走査方式の超音波プローブ２Ｂに対して、さらにドップラモードを指示設定した場合には、その指示設定に対応したドップラモードでのパラメータの設定に適切に対応してバイアス電圧を可変制し、良好な画質の超音波画像を生成できる。  
このように本実施形態によれば、機械走査方式の超音波プローブ２及び電子走査方式の超音波プローブ２Ｂのいずれに対しても使用でき、かつ超音波の走査モードに対応した画像モードの他に、各種のパラメータの設定にそれぞれ対応してバイアス電圧を可変制御して良好な超音波画像を生成することができる。  
なお、上述した実施形態を部分的に変形しても良い。【００５６】
例えば、第２の実施形態において、制御部２６は、ドップラモードが指示設定された場合には、近距離から遠距離に対応する受信期間において一定の値となるように前記バイアス電圧を制御し、画像モード設定部からＢモードが指示設定された場合には、近距離から遠距離になるに従い前記バイアス電圧を大きくするように可変制御するが、さらに電子走査方式で同時に駆動する素子数が大きい程、バイアス電圧の値を小さくするように制御しても良い。  
この他に、超音波による観測対象組織、つまり超音波が送信される体腔内の患部等の臓器や生体部位を形成する生体組織における超音波特性に応じて、制御部２６がバイアス電圧を可変制御するようにしても良い。図８はこのような場合に対応して図５における制御部２６及び操作部２７にさらに一部の機能を追加した変形例の観測装置３Ｃの一部の構成を示す。【００５７】
図８に示すパラメータ設定部２９は、図５のパラメータ設定部２９の構成において、さらに送信信号の周波数を周波数パラメータとして指示設定（又は選択設定）する周波数パラメータ設定部２９ｇを有する。  
超音波による観測が行われる観測対象組織が生体組織の場合には、超音波（送信信号）の周波数が高い場合には、低い場合よりも生体組織伝搬中での超音波の減衰が大きい。  
このため、上記周波数パラメータ設定部２９ｇから超音波（送信信号）の周波数の指示設定がされた場合には、制御部２６は、周波数が高い場合には周波数が低い場合よりもバイアス電圧を大きくする（そして、その減衰を補償する）ように制御する。【００５８】
この場合、制御部２６は、距離が大きくなる程、バイアス電圧を大きくするように制御すると共に、前者の場合には後者の場合よりもその傾向を顕著となるように制御しても良い（具体的には、前者は、後者の場合よりも、距離が大きくなるに従い、バイアス電圧がより顕著に大きくする）。  
このような制御を行うことにより、超音波（送信信号）の周波数を変更した場合においても、その周波数（による超音波の減衰）に適切に対応したバイアス電圧に自動的に設定でき、検査、又は診断等を行い易い良好な画質の超音波画像を生成することができる。【００５９】
また、Ｂモードの場合や、ドップラモードで使用する場合、それらの超音波（送信信号）の周波数を選択的に指示設定できるようにした場合には、指示設定された超音波の周波数の他に、観測対象組織としての臓器、生体部位の超音波特性を考慮し、臓器、生体部位の超音波特性に応じて制御部２６がバイアス電圧を可変設定するように制御しても良い。  
この制御を行うため、図８に示すように、例えば制御部２６は、その内部に、複数の超音波（送信信号）それぞれにおいて、観測対象組織としての複数の臓器又は複数の生体部位と、各臓器又は生体組織それぞれに対応する超音波特性とを関連付けた関連データ（例えばテーブル）を予め記憶した記憶部としてのメモリ６１を有する。  
なお、メモリ６１は、制御部２６の内部の場合に限定されるものでなく外部に設けるようにしても良い。つまり、制御部２６がメモリ６１に記憶された関連データを参照できる構成であれば良い。また、このメモリ６１として、不揮発性の特性を有すると共に、書き換え可能な例えばフラッシュメモリを用いるようにしても良い。【００６０】
また、図８に示すように操作部２７は、図５の構成において、上記の超音波特性が調べられている複数の臓器及び生体部位から、実際に超音波による観測を行う臓器又は生体部位を選択又は設定する臓器／部位選択部（又は選択部）６２をさらに備える。なお、この臓器／部位選択部６２による臓器又は生体部位を選択する機能をパラメータ設定部２９の内部に２点鎖線で示すように（臓器／部位のパラメータを設定する）臓器／部位パラメータ設定部２９ｈのように含める構成にしても良い。  
そして、制御部２６は、操作者により実際に選択又は設定された臓器又は生体部位の超音波特性に応じて、対応する超音波特性を参照し、その超音波特性に応じて送信信号に同期してバイアス電圧を制御する。  
このために、上記メモリ６１には、上記関連データとして、さらにバイアス電圧も関連付けて記憶するようにしても良い。例えば、使用する周波数が設定された場合、その周波数において観測対象となる臓器又は生体部位の超音波特性の値に応じて、制御部２６は対応するバイアス電圧の値ないしは距離に対する特性をメモリ６１から読み出して、読み出した値又は特性でバイアス電圧を制御するようにしても良い。【００６１】
例えば、観測対象組織の超音波特性として、超音波の減衰率が大きいもの程、バイアス電圧を大きくして、超音波の減衰を補償できるように制御しても良い。  
このように制御する構成とすることにより、操作者は、選択部６２又は臓器／部位パラメータ設定部２９ｈから実際に検査を行おうとする臓器又は生体部位を単に選択又は設定することにより、制御部２６は、その場合の超音波（送信信号）の周波数におけるその臓器又は生体部位の超音波特性に応じて送信信号に同期して前記バイアス電圧を自動的に制御し、検査、又は診断等が行い易い良好な画質の超音波画像を得られるようになる。このため、操作性の良い観測装置を実現できる。  
なお、本変形例を第２の実施形態に適用した例で説明したが、本変形例を第１の実施形態に適用しても良い。  
また、上述した実施形態において以下に説明するように受信信号に対する１を超えるゲインの指示設定に対して、アンプ２２によるゲイン（利得）増大よりも、バイアス電圧による受信信号に対する感度の増大を、バイアス電圧の許容範囲内において優先して行うようにしても良い。【００６２】
具体的には、例えば図２又は図５のパラメータ設定部２９内に点線で示すようにゲインパラメータに対する感度優先設定部２９ｉを設ける。感度優先設定部２９ｉをパラメータ設定部２９の外部に設けるようにしても良い。【００６３】
この感度優先設定部２９ｉは、ゲインパラメータ設定部２９ａにより、ゲインの指示設定に対して、許容範囲内のバイアス電圧による感度の増大を優先して行う設定となる。この感度優先設定部２９ｉにより、感度増大を優先する指示設定がされている場合には、制御部２６は、ゲインの指示設定に対して、感度増大を優先し、バイアス電圧による感度増大において設定されたゲイン設定に足りない不足分をアンプ２２によるゲイン増大（利得増大）でカバーするゲイン制御を行う。【００６４】
なお、ゲインと感度とは、等価の概念ではないが、例えばアンプ２２によるゲイン（利得）を１以上に増大した場合の受信信号の振幅が増大する特性と、バイアス電圧を増大して感度を増大させた場合における受信信号の振幅が増大する特性とを予め調べる。そして、例えば各ＩＤ部１６に同じ振幅の受信信号となるゲイン値と、対応する感度値となるバイアス電圧値とを対応つける情報としてのゲイン−バイアス電圧情報を格納する。制御部２６は、ＩＤ部１６から読み出したゲイン−バイアス電圧情報を参照して、ゲインの指示設定に対する感度を優先したゲイン制御を行う。なお、ゲイン−バイアス電圧情報をＩＤに対応付けて格納する格納部を観測装置３又は３Ｂ内部に設けるようにしても良い。【００６５】
上記感度を優先したゲイン制御の処理例を図９に示す。【００６６】
ステップＳ１においてゲインパラメータ設定部２９ａにより受信信号に対するゲインＧの指示設定が行われる。ステップＳ２において制御部２６は、ゲイン−バイアス電圧情報を参照して、ゲインＧが許容範囲内のバイアス電圧による感度でカバー可能か否かの判定を行う。【００６７】
ステップＳ２の判定処理において、ゲインＧをバイアス電圧による感度でカバーできる判定結果の場合には、ステップＳ３において制御部２６は、バイアス電圧出力部２４がゲインＧに対応する感度のバイアス電圧を出力するように制御する。【００６８】
一方、ステップＳ２の判定処理において、ゲインＧをバイアス電圧による感度でカバーできない判定結果の場合には、ステップＳ４において制御部２６は、バイアス電圧出力部２４が許容範囲内で最大のバイアス電圧を出力（生成）するように制御し、不足するゲイン分をアンプ２２によるゲイン増大（利得増大）でカバーするようにアンプ２２のゲイン（利得）を制御する。【００６９】
上述したようにＣ−ＭＵＴ自体の感度を増大する方がアンプ２２によるゲイン（利得）の増大よりも、Ｓ／Ｎに関してよりメリットを有する。【００７０】
従って、図９に示したようにゲイン制御を行うと、よりＳ／Ｎの良い超音波画像を取得することができる。【００７１】
また、上述した実施形態又は変形例を部分的に組み合わせる等して異なる実施形態を構成したものも本発明に属する。例えば、第２の実施形態における観測装置３Ｂにおいて、電子走査方式の超音波プローブ２Ｂに対応した部分から、電子走査方式の超音波プローブ２Ｂのみに対応した観測装置を構成することもできる。【００７２】
本出願は、２０１０年１２月２８日に日本国に出願された特願２０１０−２９３５５０号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。
【図１】
2012090611.tif 000002
【図２】
2012090611.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012090611.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年6月28日(2012.6.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の一態様に係る超音波観測装置は、印加するバイアス電圧に応じて感度の制御が可能な静電容量型超音波振動子を有する超音波プローブが接続可能な超音波観測装置であって、前記静電容量型超音波振動子に対して超音波を送信させるための送信信号を出力する信号処理を行う送信部と、前記静電容量型超音波振動子により受信した受信信号に対して超音波画像として表示するための信号処理を行う受信部と、前記静電容量型超音波振動子に印加するバイアス電圧を変更可能に出力するバイアス電圧出力部と、前記静電容量型超音波振動子の超音波の走査に対応した超音波画像を表示する画像モードの指示設定を行う画像モード設定部と、前記送信信号又は前記受信信号の信号処理に対するパラメータの指示設定を行うパラメータ設定部と、前記画像モード設定部及び前記パラメータ設定部とを含み、前記画像モード及び前記パラメータの指示設定に対応した指示信号を出力する操作部と、
前記操作部からの前記指示信号に基づいて、前記バイアス電圧を制御する制御部と、を具備し、前記画像モードは、前記受信信号の位置及び振幅に対応した輝度を画像化して表示するＢモード、又はドップラ現象を利用したドップラ画像として表示するドップラモードを指示設定するものであって、前記パラメータ設定部は、前記パラメータとして、前記受信信号に対するゲイン、前記超音波画像が表示される表示レンジ、前記静電容量型超音波振動子から送信する超音波がフォーカスする焦点距離、前記ドップラモードで送信する場合の前記送信信号の波数、前記超音波プローブの走査方式の種類、前記超音波プローブが電子走査方式の場合における同時に駆動する前記静電容量型超音波振動子の素子数における少なくとも１つの指示設定を行うものであって、前記制御部は、前記画像モード設定部から指示された画像モード、及び前記パラメータ設定部からの前記パラメータの指示設定に応じて、前記送信信号に同期して前記バイアス電圧を制御し、更に前記制御部は、前記ドップラモードが指示設定された場合には、前記静電容量型超音波振動子からの距離が近距離から遠距離に至る受信期間において一定の値となるように前記バイアス電圧を制御し、前記画像モード設定部から前記Ｂモードが指示設定された場合には、近距離から遠距離になるに従い、前記受信期間における前記バイアス電圧の値を大きくするように可変制御する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加するバイアス電圧に応じて感度の制御が可能な静電容量型超音波振動子を有する超音波プローブが接続可能な超音波観測装置であって、
前記静電容量型超音波振動子に対して超音波を送信させるための送信信号を出力する信号処理を行う送信部と、
前記静電容量型超音波振動子により受信した受信信号に対して超音波画像として表示するための信号処理を行う受信部と、
前記静電容量型超音波振動子に印加するバイアス電圧を変更可能に出力するバイアス電圧出力部と、
前記静電容量型超音波振動子の超音波の走査に対応した超音波画像を表示する画像モードの指示設定を行う画像モード設定部と、
前記送信信号又は前記受信信号の信号処理に対するパラメータの指示設定を行うパラメータ設定部と、
前記画像モード設定部及び前記パラメータ設定部とを含み、前記画像モード及び前記パラメータの指示設定に対応した指示信号を出力する操作部と、
前記操作部からの前記指示信号に基づいて、前記バイアス電圧を制御する制御部と、
を具備し、
前記画像モードは、前記受信信号の位置及び振幅に対応した輝度を画像化して表示するＢモード、又はドップラ現象を利用したドップラ画像として表示するドップラモードを指示設定するものであって、
前記パラメータ設定部は、前記パラメータとして、前記受信信号に対するゲイン、前記超音波画像が表示される表示レンジ、前記静電容量型超音波振動子から送信する超音波がフォーカスする焦点距離、前記ドップラモードで送信する場合の前記送信信号の波数、前記超音波プローブの走査方式の種類、前記超音波プローブが電子走査方式の場合における同時に駆動する前記静電容量型超音波振動子の素子数における少なくとも１つの指示設定を行うものであって、
前記制御部は、前記画像モード設定部から指示された画像モード、及び前記パラメータ設定部からの前記パラメータの指示設定に応じて、前記送信信号に同期して前記バイアス電圧を制御し、
更に前記制御部は、前記ドップラモードが指示設定された場合には、前記静電容量型超音波振動子からの距離が近距離から遠距離に至る受信期間において一定の値となるように前記バイアス電圧を制御し、前記画像モード設定部から前記Ｂモードが指示設定された場合には、近距離から遠距離になるに従い、前記受信期間における前記バイアス電圧の値を大きくするように可変制御することを特徴とする超音波観測装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記画像モード設定部から前記ドップラモードが指示設定された場合、前記パラメータ設定部からの前記送信信号の波数のパラメータの指示設定に応じて、前記バイアス電圧を可変設定することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記画像モード設定部から前記ドップラモードが指示設定された場合、前記パラメータ設定部からの前記送信信号の波数のパラメータの指示設定における前記信信号の波数が小さい程、前記受信期間における前記バイアス電圧の値を大きくするように可変制御することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記パラメータ設定部から前記焦点距離のパラメータが指示設定された場合には、前記焦点距離を含む該焦点距離付近に対応した受信期間においては、該焦点距離付近以外の受信期間よりも前記バイアス電圧の値を大きくするように制御することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記パラメータ設定部から前記焦点距離のパラメータが指示設定された場合には、前記焦点距離を含む該焦点距離付近に対応した受信期間においては、該焦点距離付近以外の受信期間よりも前記バイアス電圧の値を大きくするように制御することを特徴とする請求項３に記載の超音波観測装置。
【請求項６】
前記パラメータ設定部は、前記パラメータとして、さらに前記送信信号の周波数の指示設定を行い、前記制御部は、前記指示設定された周波数に応じて前記送信信号に同期して前記バイアス電圧を可変制御することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項７】
前記パラメータ設定部は、前記パラメータとして、さらに前記送信信号の周波数の指示設定を行い、前記制御部は、前記指示設定された周波数に応じて前記送信信号に同期して前記バイアス電圧を可変制御することを特徴とする請求項３に記載の超音波観測装置。
【請求項８】
超音波による観測対象組織としての複数の臓器又は生体部位と、対応する超音波特性とを関連付けて記憶する記憶部を更に有すると共に、前記操作部は実際に超音波による観測を行う臓器又は生体部位を選択する選択部を更に有し、前記制御部は、前記選択部から選択された前記臓器又は前記生体部位の超音波特性に応じて前記送信信号に同期して前記バイアス電圧を可変制御することを特徴とする請求項７に記載の超音波観測装置。
【請求項９】
前記制御部は、指示設定された周波数が高い程、前記受信期間における前記バイアス電圧の値を大きくするように可変制御することを特徴とする請求項７に記載の超音波観測装置。
【請求項１０】
前記制御部は、表示レンジが指示設定された場合、前記指示設定された表示レンジ内部に対応した受信期間においては、前記表示レンジの外部に対応した受信期間よりも前記バイアス電圧の値を大きくするように可変制御することを特徴とする請求項３に記載の超音波観測装置。
【請求項１１】
さらに、前記静電容量型超音波振動子を有する機械走査方式の超音波プローブと、複数の前記静電容量型超音波振動子を有する電子走査方式の超音波プローブとを選択的に着脱自在に接続する第１の接続部及び第２の接続部を有し、
前記送信部は、機械走査方式の前記超音波プローブに設けられた前記静電容量型超音波振動子に対する前記送信信号を生成する第１送信部と、電子走査方式の前記超音波プローブに設けられた前記複数の静電容量型超音波振動子に対する前記送信信号を生成する第２送信部と、
前記受信部は、機械走査方式の超音波プローブに設けられた前記静電容量型超音波振動子による前記受信信号に対する信号処理を行う第１受信部と、電子走査方式の超音波プローブに設けられた前記複数の静電容量型超音波振動子による前記受信信号に対する信号処理を行う第２受信部とを有することを特徴とする請求項７に記載の超音波観測装置。
【請求項１２】
前記第２送信部は、前記複数の静電容量型超音波振動子の全素子数以下となる所定数の静電容量型超音波振動子を同時に駆動可能とする所定数の送信信号を発生する所定数の送信回路を有すると共に、
前記第２受信部は、前記複数の静電容量型超音波振動子の全素子数以下となる所定数の静電容量型超音波振動子により受信した所定数の受信信号に対する信号処理を同時に可能とする所定数の受信回路を有することを特徴とする請求項１１に記載の超音波観測装置。
【請求項１３】
前記受信信号に対する１を超えるゲインが指示設定された場合、前記受信信号を増幅するアンプによる利得の増大よりも、前記バイアス電圧の許容範囲内において前記バイアス電圧による感度の増大を優先して行う感度優先設定部を有することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項１４】
前記受信信号に対する１を超えるゲインが指示設定された場合、前記受信信号を増幅するアンプによる利得の増大よりも、前記バイアス電圧の許容範囲内において前記バイアス電圧による感度の増大を優先して行う感度優先設定部を有することを特徴とする請求項７に記載の超音波観測装置。
【国際調査報告】
2012090611.tif 000011
2012090611.tif 000012
2012090611.tif 000013
2012090611.tif 000014