(57)【要約】【課題】３Ｄプローブ固有の情報に基づいて、３Ｄプローブ内の電子回路をセットアップできるようにする。【解決手段】３Ｄプローブ１０は、先行セットアップ制御を実行する制御デバイス３８を有する。３Ｄプローブ１０の使用開始時に、電子回路２２に対する先行セットアップ制御が実行された上で、電子回路２２に対する本来的なセットアップ制御が実行される。先行セットアップ制御においては、制御デバイス３８から電子回路２２へ、仮クロックと共に、先行セットアップデータが供給される。先行セットアップデータは不良チャンネルを特定する情報を含むパケット列である。【選択図】図１
2020092922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受波する二次元振動素子アレイと、前記二次元振動素子アレイに接続された電子回路と、を有する超音波プローブと、
前記超音波プローブが接続され、前記電子回路のセットアップの際に前記電子回路に向けてセットアップデータを送信する主制御部を有する装置本体と、
を含み、
前記超音波プローブは、前記電子回路のセットアップの際に、前記主制御部による前記セットアップデータの送信が開始される時点よりも前に、前記電子回路へ先行セットアップデータを送る先行セットアップ制御回路を含む、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１記載の超音波診断装置において、
前記電子回路には前記セットアップデータを伝送する制御線が接続されており、
前記先行セットアップ制御回路は前記制御線を介して前記電子回路へ前記先行セットアップデータを送る、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項１記載の超音波診断装置において、
前記電子回路が起動した後であって前記セットアップデータの送信が開始される時点よりも前にブランク期間が存在し、
前記先行セットアップ制御回路は、前記ブランク期間内において、前記電子回路へ前記先行セットアップデータを送る、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項３記載の超音波診断装置において、
前記装置本体から前記超音波プローブへの電源の供給の開始を示す監視信号を出力する監視回路を含み、
前記先行セットアップ制御回路は、前記監視信号に基づいて、前記先行セットアップデータの送信開始時期を定める、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項１記載の超音波診断装置において、
前記セットアップデータはパケット列であり、
前記先行セットアップデータを先行パケット列として生成する先行パケット列生成回路が設けられた、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項５記載の超音波診断装置において、
前記先行パケット列生成回路は前記先行パケット列が格納されたメモリである、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項１記載の超音波診断装置において、
先行セットアップ用の仮クロックを生成する仮クロック生成回路が設けられ、
前記先行セットアップ制御回路は、前記仮クロック及び前記先行セットアップデータを前記電子回路へ送信する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
請求項７記載の超音波診断装置において、
前記電子回路のセットアップの際に前記電子回路に対してクロックが供給され、
前記先行セットアップ制御回路は、前記クロックの供給の開始前に前記仮クロックの送信を終了させる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項９】
請求項１記載の超音波診断装置において、
前記先行セットアップデータは不良チャンネルを特定するデータであり、
前記電子回路は、
前記二次元振動素子アレイを構成する複数の振動素子に電気的に接続された複数の送受信器と、
前記複数の送受信器を制御する回路であって、前記先行セットアップデータに基づいて前記複数の送受信器の中で前記不良チャンネルに相当する送受信器の動作を制限する信号処理制御回路と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１０】
超音波を送受波する二次元振動素子アレイと、
前記二次元振動素子アレイに接続された電子回路と、
前記電子回路のセットアップの際に、超音波診断装置本体内の主制御部から前記電子回路へセットアップデータの送信が開始される時点よりも前に、前記電子回路へ先行セットアップデータを送る先行セットアップ制御回路と、
を含むことを特徴とする超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波診断装置及び超音波プローブに関し、特に、超音波プローブ内に設けられた電子回路のセットアップに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療の分野において、生体内三次元空間に対して超音波の送受波を行える超音波診断装置が活用されている。かかる超音波診断装置は、超音波診断装置本体（以下「装置本体」という。）及び超音波プローブ（以下「３Ｄプローブ」ともいう。）によって構成される。３Ｄプローブのプローブヘッド内には、二次元振動素子アレイ及びそれに接続された電子回路が設けられる。二次元振動素子アレイは、数千、数万、又は、それ以上の個数の振動素子により構成される。電子回路は、チャンネルリダクションのための信号処理等を実行するものである。具体的には、電子回路は、複数の振動素子に接続された複数の送受信器、複数の加算器、制御回路等を有する。電子回路は、一般に、１又は複数のＩＣにより構成される。
【０００３】
３Ｄプローブの使用開始前に、電子回路を起動した上で、電子回路においてそれを実際に動作させる上で必要となる基本的な設定（例えばレジスタ群に対する初期設定）を完了させる必要がある。すなわち、３Ｄプローブの使用開始前に、電子回路のセットアップを行う必要がある。そのようなセットアップのために、通常、装置本体から電子回路へセットアップデータが送られる。３Ｄプローブの使用開始に先立って、装置本体側でもプログラムの立ち上げ、制御用データの演算等が必要となるので、３Ｄプローブの起動を指示する信号が発生してからセットアップデータの送信開始までに、一定の時間を要するのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２２９９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
超音波プローブ内の電子回路のセットアップにおいて、一般的な設定に加えて、当該超音波プローブ固有の情報に基づく特別な設定を行えるようにすることが望まれる。しかも、そのような特別な設定が当該超音波プローブ自身に備わる機能によって実現されることが望まれる。
【０００６】
なお、特許文献１には、３Ｄプローブを備えた超音波診断装置が開示されている。３Ｄプローブにおけるコネクタ内には不良素子情報が格納されている。装置本体により不良素子情報が読み取られ、その不良素子情報が装置本体内での送受信制御で利用されている。特許文献１には、３Ｄプローブ内の電子回路のセットアップに関する事項は記載されていない。
【０００７】
本発明の目的は、超音波プローブ内の電子回路のセットアップに関して、当該超音波プローブ固有のセットアップを行えるようにすることにある。あるいは、本発明の目的は、自己セットアップ機能を備えた超音波プローブを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示された超音波診断装置は、超音波を送受波する二次元振動素子アレイと前記二次元振動素子アレイに接続された電子回路とを有する超音波プローブと、前記超音波プローブが接続され、前記電子回路のセットアップの際に前記電子回路に向けてセットアップデータを送信する主制御部を有する装置本体と、を含み、前記超音波プローブは、前記電子回路のセットアップの際に、前記主制御部による前記セットアップデータの送信が開始される時点よりも前に、前記電子回路へ先行セットアップデータを送る先行セットアップ制御回路を含む。
【０００９】
本願において開示された超音波プローブは、超音波を送受波する二次元振動素子アレイと、前記二次元振動素子アレイに接続された電子回路と、前記電子回路のセットアップの際に、超音波診断装置本体内の主制御部から前記電子回路へセットアップデータの送信が開始される時点よりも前に、前記電子回路へ先行セットアップデータを送る先行セットアップ制御回路と、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、超音波プローブ内の電子回路のセットアップにおいて、当該超音波プローブ固有のセットアップを行える。あるいは、本発明によれば、自己セットアップ機能を備えた超音波プローブを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態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】制御デバイスが有する機能を示すブロック図である。
【図３】送受信器アレイを示すブロック図である。
【図４】セットアップ動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】セットアップ動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
（１）実施形態の概要
実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブと装置本体とを含む。超音波プローブは、超音波を送受波する二次元振動素子アレイと、二次元振動素子アレイに接続された電子回路と、先行セットアップ制御回路と、を有する。装置本体は、超音波プローブが接続され、電子回路のセットアップの際に電子回路に向けてセットアップデータを送信する主制御部を有する。先行セットアップ制御回路は、電子回路のセットアップの際に、主制御部によるセットアップデータの送信が開始される時点よりも前に、電子回路へ先行セットアップデータを送る。
【００１４】
上記構成によれば、電子回路をセットアップする過程において、主制御部による通常のセットアップに加えて、先行セットアップ制御回路により先行セットアップが実行される。これにより、超音波プローブ内の電子回路に初期設定される情報をより適切なものにすることが可能となる。通常のセットアップ期間の前に存在する空き時間を利用して先行セットアップ制御を実行すれば、すべてのセットアップが完了までに要する時間が増大することもない。先行セットアップにおいては、様々な設定を行うことができ、その具体例として、不良チャンネルについての送信制限の設定があげられる。
【００１５】
電子回路のセットアップは、電子回路においてそれを実際に動作させる上で必要となる基本的な設定を意味し、初期設定とも言いうるものである。例えば、超音波診断装置の立ち上げ時、超音波プローブ選択時、フリーズ解除時等において、電子回路のセットアップが自動的に実行される。電子回路のセットアップが必要な場合に、常に先行セットアップが実行されてもよいし、所定条件が満たされる場合に限り先行セットアップが実行されてもよい。先行セットアップは本来的なセットアップの開始時よりも前に完了するので、先行セットアップデータとセットアップデータとを同じ信号線に流しても、データ衝突（輻輳）は生じず、また、電子回路の動作において混乱が生じることもない。
【００１６】
実施形態において、電子回路にはセットアップデータを伝送する制御線が接続されており、先行セットアップ制御回路は同じ制御線を介して電子回路へ先行セットアップデータを送る。この構成によれば、セットアップで使用される制御線（又は制御線列）を利用して先行セットアップを行える。よって、先行セットアップのために、特別な制御線（又は特別な制御線列）を付加しなくてもよいから、超音波プローブの構成の複雑化を回避できる。
【００１７】
実施形態において、電子回路が起動した後であってセットアップデータの送信が開始される時点よりも前にブランク期間が存在し、先行セットアップ制御回路は、ブランク期間内において、電子回路へ先行セットアップデータを送る。ブランク期間は、電子回路においてセットアップデータの受け入れが可能な状態が形成され、セットアップデータを待ち受けている期間である。上記構成によれば、そのようなブランク期間を利用して先行セットアップを実施できるので、セットアップ完了時期の遅れを回避できる。
【００１８】
実施形態に係る超音波診断装置は、装置本体から超音波プローブへの電源の供給の開始を示す監視信号を出力する監視回路を含み、先行セットアップ制御回路は、監視信号に基づいて、先行セットアップデータの送信開始時期を定める。電子回路への電源の供給の開始を契機として電子回路が起動する。その後における電子回路の初期化期間又は立ち上がり期間（セットアップデータ受領可能になるまでの期間）は事前に特定しておける。そのような前提の下、上記構成は、電源の立ち上がりという先行事象に基づいて、先行セットアップデータの送信開始時期を定めるものである。装置本体から超音波プローブへ複数の電源の供給が同時に又は一定の時間的関係をもって開始される場合においては、いずれかの電源を監視すればよい。
【００１９】
実施形態においては、セットアップデータはパケット列であり、先行セットアップデータを先行パケット列として生成する先行パケット列生成回路が設けられる。通常のセットアップデータのデータ形式に、先行セットアップデータのデータ形式を合わせれば、先行セットアップを簡易に実現できる。
【００２０】
実施形態において、先行パケット列生成回路は先行パケット列が格納されたメモリである。超音波プローブの使用の都度、超音波プローブ内において、元データから先行パケット列を逐次的に生成してもよいが、超音波プローブ内に生成済みの先行パケット列を格納しておけば、先行セットアップ制御で必要となる演算量を低減でき、先行セットアップに要する時間を削減できる。
【００２１】
実施形態においては、先行セットアップ用の仮クロックを生成する仮クロック生成回路が設けられ、先行セットアップ制御回路は、仮クロック及び先行セットアップデータを電子回路へ送信する。一般に、制御データは、クロックに同期したデータとして、伝送される。換言すれば、制御データの送信側及び受信側をクロックに同期して動作させることが必要となる。上記構成によれば、装置本体からクロックが未だ供給されていない状況下においても、電子回路に対して先行セットアップで必要となるクロック（仮クロック）を供給することが可能となる。実施形態において、仮クロックは超音波プローブ内で暫定的に生成されるクロックである。
【００２２】
実施形態においては、電子回路のセットアップの際に電子回路に対してクロックが供給され、先行セットアップ制御回路は、クロックの供給の開始前に仮クロックの送信を終了させる。この構成によれば、クロックが伝送される信号線に対して仮クロックを流す場合においても、クロック衝突（輻輳）が生じない。実施形態においては、仮クロックの周波数がクロックの周波数よりも低く定められる。この構成によれば、簡易な構成で仮クロックを生成できる。
【００２３】
実施形態において、先行セットアップデータは不良チャンネルを特定するデータであり、電子回路は、二次元振動素子アレイを構成する複数の振動素子に電気的に接続された複数の送受信器と、複数の送受信器を制御する回路であって、先行セットアップデータに基づいて複数の送受信器の中で不良チャンネルに相当する送受信器の動作を制限する信号処理制御回路と、を含む。この構成によれば、短絡等が生じた不良チャンネルについて送信を制限できるから、安全であり、また無駄な電力消費を抑制できる。
【００２４】
実施形態に係る超音波プローブは、超音波を送受波する二次元振動素子アレイと、二次元振動素子アレイに接続された電子回路と、電子回路のセットアップの際に、超音波診断装置本体内の主制御部から電子回路へセットアップデータの送信が開始される時点よりも前に、電子回路へ先行セットアップデータを送る先行セットアップ制御回路と、を含む。
【００２５】
上記構成によれば、自己セットアップ機能を備える超音波プローブを実現できる。通常、二次元振動素子アレイは多数の振動素子により構成され、二次元振動素子アレイに接続される電子回路は、非常に大きな回路規模を有する高度に集積化された回路として構成される。そのような電子回路においては、物理的又は電気的に余裕がないのが通常である。そこで、電子回路とは別体化された回路として、先行セットアップ回路が設けられる。先行セットアップにおいては、例えば、送信制限、感度調整、遅延調整等のための初期設定が行われる。電子回路それ全体に関する初期設定が行われてもよい。
【００２６】
装置本体内の主制御部に対して、超音波プローブ固有の情報に基づく追加的なセットアップを行わせることも可能であるが、その場合には、主制御部の負担が増大し、また、セットアップ時間も増大してしまう。上記構成によれば、それらの問題を回避できる。
【００２７】
実施形態において、超音波プローブはプローブヘッド及びプローブコネクタを含み、プローブヘッド内に二次元振動素子アレイ及び電子回路が設けられ、プローブコネクタ内に先行セットアップ制御回路が設けられる。プローブヘッド内にスペース的な余裕がない場合やプローブコネクタ内に制御デバイスが既に存在している場合に、プローブコネクタ内に先行セットアップ制御回路を設けるのが望ましい。
【００２８】
（２）実施形態の詳細
図１には、実施形態に係る超音波診断装置の構成がブロック図として示されている。この超音波診断装置は、病院等の医療機関に設置され、生体（被検者）への超音波の送受波により超音波画像を形成する医療用装置である。
【００２９】
図１において、超音波診断装置は、大別して、３Ｄプローブ１０及び装置本体１２により構成される。３Ｄプローブ１０によれば、生体内三次元空間において超音波ビームを電子的に二次元走査し、三次元空間から三次元データ（ボリュームデータ）を取得することが可能である。３Ｄプローブ１０を利用して二次元データが取得されてもよい。３Ｄプローブ１０は、プローブヘッド（以下「ヘッド」という。）１４、プローブケーブル（以下「ケーブル」という。）１６、及び、プローブコネクタ（以下「コネクタ」という。）１８からなる。ヘッド１４はユーザー（医師、検査技師等）によって保持される部分である。ヘッド１４の送受波面が生体表面に当接される。コネクタ１８は、装置本体１２に着脱可能に接続される。３Ｄプローブ１０に代えて２Ｄプローブが用いられてもよい。体表当接型プローブに代えて体腔内挿入型プローブが用いられてもよい。
【００３０】
ヘッド１４内には、二次元振動素子アレイ２０及び電子回路２２が設けられている。二次元振動素子アレイ２０は、二次元配列された数百、数千、数万又はそれ以上の個数の振動素子によって構成される。それらの振動素子は、例えば、平面状に配列され、あるいは、円筒面状に配列されている。個々の振動素子ｅによって超音波の送受波が行われる。
【００３１】
図１には、電子回路２２の内部構成が例示されている。電子回路２２は、ＩＣ、具体的にはＡＳＩＣによって構成される。電子回路２２が複数のＩＣによって構成されてもよい。図示の構成例において、電子回路２２は、送受信器アレイ２８、複数の加算器３２、信号処理制御回路３４等を有している。送受信器アレイ２８は、複数の振動素子ｅに対して一対一で接続された複数の送受信器（送受信セル、素子回路）３０によって構成される。個々の送受信器３０は、例えば、パルサー、受信アンプ、遅延回路等を有する。二次元振動素子アレイ２０に対しては、複数のサブアレイ２６が設定されている。複数のサブアレイ２６に対応して複数の加算器３２が設けられている。個々の加算器３２は、遅延処理後の複数の受信信号を加算し、サブビームフォーミング後の受信信号を出力するものである。
【００３２】
信号処理制御回路３４は、複数の送受信器３０、複数の加算器３２等の動作を制御するものである。信号処理制御回路３４は、送受信制御において必要となる複数の設定値を格納するレジスタ群を有している。電子回路２２の起動後、そのセットアップ過程において、レジスタ群に対して、複数の設定値が格納される。実施形態においては、レジスタ群の中には、複数の送受信器を制御するための、具体的には送信制限のための、複数のレジスタが含まれる。信号処理制御回路３４は、セットアップ過程において、必要なセットアップ動作を実行する。
【００３３】
ケーブル１６には複数の信号線が含まれる。複数の信号線の中には、受信信号線列２００、制御データ伝送用の信号線列２０６、クロック伝送用の信号線２０８、電源用の信号線列２１２、が含まれる。電子回路２２を二分してそれを２つのサブ電子回路で構成してもよい。その場合、２系統の信号線列２０６及び２系統の信号線２０８を設けてもよい。
【００３４】
コネクタ１８は、装置本体に対して着脱可能に接続されるものであり、ボックス状の形態を有する。コネクタ１８内には、制御デバイス３８、電源回路４０等が設けられている。制御デバイス３８は、中継制御器４６として働く。制御デバイス３８は、ＰＬＤ、ＦＰＧＡ等のデバイスによって構成される。
【００３５】
中継制御器４６は、主制御部５６からの各種の制御データを受け取って、それを信号処理制御回路３４へ転送する機能を有する。そのような中継に際して、必要に応じて、伝送形式が変換される。その際にデータ形式、伝送レート等が変換されてもよい。中継制御器４６は、主制御部５６からのクロックを受け取って、それを信号処理制御回路３４へ送る機能も有している。更に、本実施形態においては、中継制御器４６が、後述する先行セットアップ制御機能を有している。先行セットアップは、セットアップ過程での空き時間を利用して、本来的なセットアップに先立って実行される付加的又は補助的なセットアップである。
【００３６】
電源回路４０には、電源部５８から複数のＤＣ電圧（ＤＣ電源）が供給される。それらの内の１又は複数のＤＣ電圧によって制御デバイス３８が動作する。電源回路４０は、入力された複数のＤＣ電圧に基づいて、電子回路２２の動作において必要となる複数のＤＣ電圧を生成する。電源部５８から制御デバイス３８へ送られる複数のＤＣ電圧の中には送信用の高電圧も含まれる。その高電圧は、電源回路４０を通って、電子回路２２へ供給されている。電源部５８で高電圧を生成してもよい。
【００３７】
監視回路５０は、図示の構成例において、電源回路４０に供給される特定のＤＣ電圧を監視しており、監視結果を示す電源監視信号を出力している。電源部５８から電源回路４０に対しては通常、複数のＤＣ電圧が同時に又は一定の時間的関係をもって供給される。いずれかのＤＣ電圧を監視することにより、電子回路２２の起動開始時期を特定できる。電子回路２２の起動で必要となるＤＣ電圧が監視されてもよい。監視回路５０が電源回路４０の外部に設けられてもよい。
【００３８】
コネクタ１８内に複数の受信信号をフィルタリングするフィルタ回路５４を設けてもよい。それらの受信信号はそれぞれアナログ受信信号であるが、電子回路２２において複数のデジタル受信信号を生成するようにしてもよい。
【００３９】
装置本体１２は、主制御部５６、電源部５８、受信回路６０等を有する。受信回路６０は、メインビームフォーマーとして機能する。すなわち、入力される複数の受信信号に対する整相加算によりビームデータに相当する受信信号を生成する。なお、生体内の三次元空間から取得されるボリュームデータは、例えば、第１電子走査方向に並ぶ複数のフレームデータにより構成され、個々のフレームデータは第２電子走査方向に並ぶ複数のビームデータにより構成される。個々のビームデータは深さ方向に並ぶ複数のエコーデータにより構成される。
【００４０】
装置本体１２は、ボリュームデータに基づいてボリュームレンダリング画像や断層画像等の超音波画像を形成する画像形成部、超音波画像を表示する表示部、等を有している。図１においては、それらの構成が図示省略されている。
【００４１】
主制御部５６は、ＣＰＵ及び動作プログラムによって構成される。主制御部５６が複数のプロセッサによって構成されてもよい。主制御部５６は、超音波診断装置内の各構成の動作を制御するものである。特に、主制御部５６は、３Ｄプローブの使用開始時、具体的には電子回路２２のセットアップ時に、セットアップ制御を実行する。そのようなセットアップ制御は一般的なものである。それに先立って、実施形態においては、制御デバイス３８により、先行セットアップ制御が実行される。先行セットアップは、３Ｄプローブの固有情報に基づいて実行される付加的又は補助的なセットアップである。なお、一般的なセットアップの一部が先行セットアップとして実行されてもよい。
【００４２】
主制御部５６と制御デバイス３８との間には信号線列２０２が設けられている。信号線列２０２を介して、制御データ等がやり取りされる。主制御部５６から出力された制御データは、信号線列２０２を介して、制御デバイス３８に送られる。制御デバイス３８内の中継制御器４６において、制御データの伝送形式が変換され、変換後の制御データが信号線列２０６を介して信号処理制御回路３４へ送られる。中継制御器４６での形式変換を経ることなく、主制御部５６から出力された制御データがそのまま信号処理制御回路３４へ送られてもよい。信号処理制御回路３４から出力されたデータは、信号線列２０６、中継制御器４６、及び、信号線列２０２を介して、主制御部５６へ送られる。その際においても、中継制御器４６において必要な形式変換が実行される。
【００４３】
主制御部５６は、図示の構成例において、クロックを生成する機能を有している。クロック生成器が別途設けられてもよい。生成されたクロックが、信号線２０４を介して、制御デバイス３８へ送られている。そのクロックは、制御デバイス３８を通過し、信号線２０８を介して、信号処理制御回路３４へ送られている。そのクロックは、例えば、６０〜１８０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。
【００４４】
制御デバイス３８は、クロック生成機能を有している。先行セットアップ制御を実行する際には、主制御部５６からのクロックが得られないため、制御デバイス３８において仮クロックが生成される。その仮クロックが信号線２０８を介して信号処理制御回路３４へ送られる。先行セットアップデータの取り込みに際してはその仮クロックが利用される。仮クロックは、例えば、数ＭＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。仮クロックの周波数をクロックの周波数と同じにしてもよいが、先行セットアップで転送されるデータの容量は相対的に見て非常に少ないので、クロックレートを下げても問題はない。寧ろ、制御デバイス３８及び電子回路２２の負荷又は動作安定性の面からは、暫定的に生成される仮クロックの周波数を低くした方がよい。
【００４５】
電源部５８においては、既に説明したように複数のＤＣ電圧が生成される。それらが信号線列２１０を介して電源回路４０へ供給されている。それらのＤＣ電圧の中の特定のＤＣ電圧、又は、電源部５８で生成されたＤＣ電圧から二次的に生成された特定のＤＣ電圧によって、制御デバイス３８が起動され、また初期化される。電源回路４０において生成される複数のＤＣ電圧の中には、電子回路２２を動作させるための複数のＤＣ電圧が含まれる。
【００４６】
図２には、コネクタ１８内に設けられた制御デバイス３８が有する複数の機能が示されている。制御デバイス３８は、既に説明したように、中継制御器４６として機能する。中継制御器４６は、変換回路６２、先行セットアップ制御回路６４、クロック生成回路６６、メモリ６８等を有する。
【００４７】
変換回路６２は、制御データについての伝送形式を変換するモジュールである。先行セットアップ制御回路６４は、主制御部により実行される本来的なセットアップ制御に先立って、予備的に又は補充的に先行セットアップ制御を実行する回路である。
【００４８】
メモリ６８は不揮発メモリであり、その中には、先行セットアップデータが格納されている。先行セットアップデータは、具体的には、不良チャンネル（不良の送受信チャンネル）を特定するデータである。例えば、短絡関係にある２つのチャンネルがいずれも不良チャンネルとされる。開放状態にあるチャンネルが不良チャンネルとされてもよい。なお、不良チャンネルは、配線間短絡、配線破断、素子不良、回路動作不良、等によって生じ得る。それらはいずれも性能低下を招くものである。特に、配線間短絡は、消費電力増加、想定外発熱等の問題を生じさせる。
【００４９】
３Ｄプローブの出荷前の検査や出荷後のメンテナンスにおいて、複数の振動素子が個別的に検査され、これによって不良チャンネルが特定される。それに基づいて先行セットアップデータが生成される。送信パワー抑圧、感度補償、遅延補償等のための先行セットアップデータが生成されてもよい。
【００５０】
実施形態において、メモリ６８に格納されている先行セットアップデータは実際にはパケット列である。すなわち、変換済みのパケット列が格納されている。これにより、セットアップの都度、パケット変換を行う必要がなくなる。それ故、制御デバイス３８の負担が軽減される。なお、パケット列の登録時に、装置本体から制御デバイス３８へ登録対象パケット列が伝送されてもよい。その場合に、外部の情報処理装置でパケット列が生成されてもよいし、装置本体においてパケット列が生成されてもよい。先行セットアップ制御の実行時には、先行セットアップデータとしてのパケット列２１６がメモリ６８から読み出され、それが信号線列２０６を介して電子回路へ送出される。
【００５１】
その際、クロック生成回路６６において生成された仮クロック２１４が信号線２０８を介して電子回路へ送出される。信号線２０８には、セットアップ過程及びその後の定常動作状態において、主制御部からのクロックが流される。先行セットアップ時に限って、信号線２０８に仮クロック２１４が流される。
【００５２】
先行セットアップ制御回路６４には、電源監視信号２２８が入力されている。先行セットアップ制御回路６４は、電源監視信号２２８に基づいて、所定のＤＣ電圧が立ち上がったタイミングを判定する。そして、そのタイミングを基準として、先行セットアップ制御の開始時期を定める。なお、図２には、１つのパケット２１８が模式的に示されている。パケット２１８は、例えば、ヘッダ部２２０とデータ部２２２とからなる。ヘッダ部２２０には、コマンド、送付先アドレス、データサイズ、誤り訂正用データ等が含まれる。データ部２２２にはデータ実体が含まれる。
【００５３】
先行セットアップデータは、３Ｄプローブ固有情報である。そのような情報を３Ｄプローブ自身に格納しておけば、３Ｄプローブがいずれの装置本体に接続されても、それぞれの接続状態において先行セットアップを適正に実行することが可能となる。その場合において、装置本体からその固有情報を読みに行く必要はない。もっとも、その必要があればその固有情報を装置本体において参照してもよい。実施形態においては、先行セットアップデータを書き換え可能である。すなわち、３Ｄプローブの状態が変化した場合（例えば不良チャンネルが増えた場合）、先行セットアップデータの内容を更新することが可能である。
【００５４】
制御デバイス３８の外部にはＲＯＭ７０が設けられている。そこにはプローブＩＤ情報が格納されている。装置本体内の主制御部によって、プローブＩＤ情報が読み取られる。プローブＩＤ情報が制御デバイス３８内に記憶されてもよい。先行セットアップデータが制御デバイス３８の外部にある不揮発メモリに格納されてもよい。
【００５５】
なお、電子回路を構成するＩＣには物理的に見てまた電気的に見て余裕がないのが通常であり、そこに先行セットアップ回路を実装することは一般に困難である。一方、プローブヘッド内に空きスペースがある場合、その空きスペースを利用して先行セットアップ回路等を配置することは可能である。
【００５６】
図３には、送受信器アレイ２８の構成例が模式的に示されている。送受信器アレイ２８は複数の送受信器３０によって構成される。個々の送受信器３０は送信器７２を有する。先行セットアップ制御により、例えば、送受信器３０ａ内の送信器７２ａ、及び、送受信器３０ｂ内の送信器７２ｂを動作させないようにすることが可能である。図３においては、信号線２３０に流れる先行セットアップ制御回路６４からの先行セットアップデータによって個々の送信器７２のオンオフが制御される。図３に示す構成は一例に過ぎないものである。オンオフ制御に代えて、パワーダウン制御を適用してもよい。遅延補償、感度補償等の他の制御が適用されてもよい。
【００５７】
図４及び図５に基づいて、先行セットアップ制御の具体例について説明する。
【００５８】
図４において、Ｔ１では、例えばプローブ選択を契機として、装置本体からコネクタへコネクタ用電源が供給される。これによりコネクタ内の制御デバイスが起動する。制御デバイスは、パワーオンリセット機能を有する。期間１００は制御デバイスの初期化期間を示している。Ｔ２は初期化完了タイミングを示している。制御デバイスの起動後、Ｔ３において、制御デバイスの制御により、あるいは、主制御部の制御により、ＩＣ用電源（電子回路駆動用の電圧）がＩＣに向けて供給される。図示の例では、その電源の立ち上がりが判定される。そのタイミングがＴ４で示されており、その時点から、電源監視信号が生成される。Ｔ１又はＴ３がフリーズ解除タイミングであってもよい。なお、フリーズ操作によって送受信が停止した状態が形成され、その後のフリーズ解除操作によって送受信を再開させることができる。
【００５９】
期間１０４はＩＣの初期化期間を示している。ＩＣは、制御デバイスと同様に、パワーオンリセット機能を有し、電源の供給によりリセットがかかり、ＩＣが初期化される。ＩＣの初期化終了タイミングがＴ５で示されている。タイミングＴ５において、ＩＣはセットアップデータ受け入れ可能状態となる。セットアップ期間１１０の開始タイミングＴ９は、タイミングＴ１から一定の遅れ時間１０２を経た時点である。一定の遅れ時間１０２は、例えば、ソフトウエア立ち上げに必要となる時間であり、あるいは、事前に設定されている時間である。それは、例えば、数十ミリ秒〜１秒の時間長を有する。
【００６０】
ＩＣの初期化が完了したタイミングＴ５からセットアップ期間１１０の開始タイミングＴ９までの期間がブランク期間１０６である。実施形態によれば、そのブランク期間１０６を利用して、ＩＣの先行セットアップを実行することが可能である。具体的には、タイミングＴ４を基準として、先行セットアップ期間１０８の開始タイミングＴ６が定められている。先行セットアップ期間１０８の時間長は、ブランク期間１０６の時間長よりも短く、例えば十ミリ秒である。タイミングＴ８は先行セットアップ期間１０８の終了タイミングを示している。本来的なセットアップが開始される前に、先行セットアップが完了する。
【００６１】
先行セットアップ期間１０８においては、制御デバイスからＩＣへ仮クロックが供給され、同時に、先行セットアップデータを構成するパケット列が供給される。パケット列は仮クロックに同期しつつ伝送される。パケット列がＩＣにおいて受領されると、アンパケット処理、デコード処理等を経て、特定の複数のレジスタに所定の値が設定される。これにより不良チャンネルについて送信動作が禁止される。不良チャンネルへ供給される電源が遮断されてもよい。その他、先行セットアップにおいては、ＩＣ内において必要な設定又は処理が実行される。
【００６２】
セットアップ期間１１０においては、装置本体から制御デバイスを経由してＩＣへクロック及びセットアップデータが送出される。そのセットアップデータに基づいて、ＩＣのセットアップが実施される。これにより、ＩＣにおいて送受信動作可能な状態が構築される。セットアップ完了後、装置本体から制御デバイスを経由してＩＣへ、送受信制御データが送られる。送受信制御データには、例えば、素子（チャンネル）ごとの遅延量を規定するコードデータが含まれる。
【００６３】
仮クロックの周波数は、図示されるように、装置本体から供給されるクロックの周波数よりも低い。仮クロックの周波数を低くしても、所定の期間内において先行セットアップを確実に完遂させることが可能である。なお、先行セットアップの期間内において、装置本体側からＩＣへ所定周波数を有するクロックを供給する変形例も考えられる。ＩＣ用電源ではなく、それと一定の時間的関係を有する他の電源を監視対象としてもよい。そのような態様でも電源監視信号を生成することが可能である。
【００６４】
図５には、セットアップ動作がフローチャートとして示されている。図５において、右側に装置本体の動作が示され、中央にコネクタ内の制御デバイスの動作が示され、左側にヘッド内のＩＣ（つまり電子回路）の動作が示されている。
【００６５】
Ｓ１０では、装置本体の電源スイッチがＯＮ操作される。Ｓ１２において、装置本体が初期化される。すなわち、主制御部が初期化される。その際には、ＯＳが立ち上がり、またアプリケーションソフトウエアが立ち上がる。図示の例では、Ｓ１４において、装置本体からコネクタへコネクタ用電源（制御デバイス用電源）が供給される。これにより、Ｓ１６において、制御デバイスが起動し、Ｓ１８において、制御デバイスの初期化が完了する。
【００６６】
以上の動作と並行して、Ｓ２０において、主制御部によりプローブ接続確認が実行される。具体的には、主制御部がコネクタ内のＲＯＭにアクセスすることにより、主制御部によってプローブＩＤ情報が読み取られる。Ｓ２２では、ユーザーにより又は自動的にプローブが選択される。それに従い、Ｓ２４において、装置本体からＩＣへＩＣ用電源が供給される。ＩＣ用電源がコネクタ内において生成されてもよい。Ｓ２６では、ＩＣ用電源の立ち上がりが判定され、これにより電源監視信号が生成される。同時に、Ｓ２８において、ＩＣが起動する。
【００６７】
ＩＣの初期化が完了してＩＣにおいてセットアップデータを受入れ可能な状態が形成された後、Ｓ３０において、制御デバイスによる先行セットアップ制御が実行される。すなわち、Ｓ３０において、ＩＣに対して先行セットアップデータが供給される。Ｓ３２では、ＩＣの先行セットアップが実施される。その完了後、Ｓ３４において、主制御部からＩＣへセットアップデータが供給される。Ｓ３６では、ＩＣの本来的なセットアップが実行される。図５に示した動作は例示に過ぎないものである。なお、例えば、超音波診断装置の立ち上げ時、超音波プローブ選択時、フリーズ解除時等にＩＣのセットアップが実行される。ＩＣのセットアップが必要な場合に、常に先行セットアップが実行されてもよいし、所定条件が満たされる場合に限り先行セットアップが実行されてもよい。
【００６８】
参考までに、３Ｄプローブの組立時又はメンテナンス時に行われるチャンネル検査及びパケット列生成について説明する。チャンネル検査に際しては、３Ｄプローブの送受波面又は振動子アセンブリの送受波面が水槽内に入れられる。水槽内には、送受波面に対向するように反射板が設置される。その状態において、振動素子を順番に選択しながら、選択した振動素子に対して送信信号が供給され、その振動素子からの受信信号が評価される。すなわち、受信信号に基づいて不良素子及び不良回路が特定される。そのような不良チャンネルが特定された場合、それを示すデータが情報処理装置又は装置本体に入力される。これにより不良チャンネルを示す先行セットアップデータが生成される。そのデータに基づいて先行セットアップで利用するパケット列が生成される。パケット列がコネクタ内の不揮発メモリに格納される。その際には、装置本体から不揮発メモリへのパケット列の書き込みが実施される。
【符号の説明】
【００６９】
１０  ３Ｄプローブ、１２  装置本体、１４  ヘッド、１６  ケーブル、１８  コネクタ、２０  二次元振動素子アレイ、２２  電子回路（ＩＣ）、２８  送受信器アレイ、３４  信号処理制御回路、３８  制御デバイス、４０  電源回路、４６  中継制御器、５６  主制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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