(57)【要約】【課題】超音波探触子を操作していない状態で、超音波探触子の駆動を確実に停止し、超音波探触子が発熱して特性が劣化することを防止する超音波診断装置を提供する。【解決手段】使用者が超音波探触子２を把持しているか否かを検出する検出手段１８を超音波探触子２に設け、使用者が超音波探触子２を把持してしない場合には、超音波探触子２に第１超音波信号を送信させないように制御する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内に第１超音波信号を送信する複数の送信用圧電素子と、前記第１超音波信号が前記被検体内において反射されて生成された第２超音波信号を受信して電気信号に変換する複数の受信用圧電素子と、を備える超音波探触子と、
前記送信用圧電素子を駆動する送信部と、
前記受信用圧電素子を駆動する受信部と、
前記電気信号から前記被検体内の超音波画像を生成する画像処理部と、
前記超音波探触子を使用者が把持しているか否かを検出する検出手段と、
前記送信部、前記受信部、前記画像処理部、および前記検出手段を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記検出手段が使用者は前記超音波探触子を把持していないと検出する場合には、前記送信用圧電素子が前記第１超音波信号を送信しないように前記送信部を制御することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記受信用圧電素子を形成する圧電材料は有機圧電材料であ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】
前記有機圧電材料は、フッ化ビニリデンの重合体、または、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体であることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記第２超音波信号の周波数は、前記第１超音波信号の高調波成分であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記複数の受信用圧電素子は、前記複数の送信用圧電素子が前記被検体に前記第１超音波信号を送信する方向に、前記複数の送信用圧電素子上に積層されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記検出手段が使用者は前記超音波探触子を把持していると検出した後に、所定強度を有する超音波信号を定期的に送信し、前記電気信号が所定値より大きい場合には、前記第１超音波信号を送信することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内に超音波信号を送信し、反射波に基づいて被検体内部の超音波画像を生成する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波は、通常、１６０００Ｈｚ以上の音波をいい、非破壊、無害および略リアルタイムでその内部を調べることが可能なことから、欠陥の検査や疾患の診断等の様々な分野に応用されている。その一つに、被検体内を超音波で走査し、被検体内から来た超音波の反射波から生成した受信信号に基づいて該被検体内の内部状態を画像化する超音波診断装置がある。この超音波診断装置は、医療用では、他の医療用画像装置に較べて小型で安価であり、そしてＸ線等の放射線被爆が無く安全性が高いこと、また、ドップラ効果を応用した血流表示が可能であること等の様々な特長を有している。このため、超音波診断装置は、循環器系（例えば心臓の冠動脈等）、消化器系（例えば胃腸等）、内科系（例えば肝臓、膵臓および脾臓等）、泌尿器系（例えば腎臓および膀胱等）および産婦人科系等で広く利用されている。
【０００３】
超音波診断装置には、被検体に対して超音波（超音波信号）を送受信する超音波探触子が用いられている。超音波探触子は、圧電現象を利用することによって、送信の電気信号に基づいて機械振動して超音波（超音波信号）を発生し、被検体内部で音響インピーダンスの不整合によって生じる超音波（超音波信号）の反射波を受けて電気信号である受信信号を生成する複数の圧電素子を備え、これら複数の圧電素子が例えばアレイ状に２次元配列されて構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
超音波探触子を空気中に長時間放置すると、圧電素子の振動エネルギーが放出されないため超音波探触子が発熱し、特性を劣化させる。特に、有機材料を圧電素子の圧電材料として使用する場合には、無機材料を圧電素子の圧電材料として使用する場合に比べて劣化の度合いが大きい。
【０００５】
この不具合を防止するために、超音波探触子が被検体に当接されていない状態を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献２、３参照）。超音波探触子が被検体に当接されていない状態においては、被検体からの超音波信号の反射波は得られず、音響レンズ等からのみの微小な反射波を圧電素子で検出し、被検体に当接されていないと判断して超音波探触子の駆動を停止等させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−０８８０５６号公報
【特許文献２】特開２００６−２８０７３８号公報
【特許文献３】特開平５−１３８２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２、３に記載の技術は、微小な反射波を検出する必要があるので、誤動作が発生しやすい。また、高精度な電気回路が必要であるので、高コストとなってしまう。さらに、超音波探触子を被検体に当接させない状態であっても、他の物体からの反射を受信する状態が発生するので、超音波診断を実施しない状態で超音波探触子を駆動してしまう状態が発生するという不具合がある。
【０００８】
本発明は、超音波探触子を操作していない状態で、超音波探触子の駆動を確実に停止し、超音波探触子が発熱して特性が劣化することを防止する超音波診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の目的は、下記に記載する発明により達成される。
【００１０】
１．被検体内に第１超音波信号を送信する複数の送信用圧電素子と、前記第１超音波信号が前記被検体内において反射されて生成された第２超音波信号を受信して電気信号に変換する複数の受信用圧電素子と、を備える超音波探触子と、
前記送信用圧電素子を駆動する送信部と、
前記受信用圧電素子を駆動する受信部と、
前記電気信号から前記被検体内の超音波画像を生成する画像処理部と、
前記超音波探触子を使用者が把持しているか否かを検出する検出手段と、
前記送信部、前記受信部、前記画像処理部、および前記検出手段を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記検出手段が使用者は前記超音波探触子を把持していないと検出する場合には、前記送信用圧電素子が前記第１超音波信号を送信しないように前記送信部を制御することを特徴とする超音波診断装置。
【００１１】
２．前記受信用圧電素子を形成する圧電材料は有機圧電材料であることを特徴とする前記１に記載の超音波診断装置。
【００１２】
３．前記有機圧電材料は、フッ化ビニリデンの重合体、または、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体であることを特徴とする前記１または２に記載の超音波診断装置。
【００１３】
４．前記第２超音波信号の周波数は、前記第１超音波信号の高調波成分であることを特徴とする前記１から３のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【００１４】
５．前記複数の受信用圧電素子は、前記複数の送信用圧電素子が前記被検体に前記第１超音波信号を送信する方向に、前記複数の送信用圧電素子上に積層されていることを特徴とする前記１から４のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【００１５】
６．前記制御部は、前記検出手段が使用者は前記超音波探触子を把持していると検出した後に、所定強度を有する超音波信号を定期的に送信し、前記電気信号が所定値より大きい場合には、前記第１超音波信号を送信することを特徴とする前記１から５のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【発明の効果】
【００１６】
超音波探触子を操作していない状態で、超音波探触子の駆動を確実に停止し、超音波探触子が発熱して特性が劣化することを防止する超音波診断装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。
【図２】実施形態における超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態における超音波診断装置における超音波探触子の構成を示す図である。
【図４】実施形態におけるＰＩ３１の概要と、ＰＩ３１が実装された超音波探触子２の概要を示す図である。
【図５】実施形態に係る使用者が超音波探触子２を把持しているか否かを検出する手順を表すフローチャート図である。
【図６】実施形態に係るひずみゲージ４０の概要と、ひずみゲージ４０が実装された超音波探触子２の概要を示す図である。
【図７】実施形態に係る静電容量センサ５０の概要と、静電容量センサ５０が実装された超音波探触子２の概要を示す斜視図である。
【図８】実施形態に係るプッシュセンサ６０を超音波探触子２に実装した一例を示す概要図である。
【図９】実施形態に係る傾斜センサ、超音波探触子フォルダ４、および超音波探触子フォルダ４に超音波探触子２を装填した際の概要図である。
【図１０】横臥する被検体Ｈと超音波探触子２の位置関係、および超音波探触子２の角度の定義等を示す概要図である。
【図１１】実施形態に係る使用者が超音波探触子２を把持し、超音波探触子２が実際に被検体Ｈに当接されている否かを検出する手順を表すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の実施形態を図面により説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に限られるものではない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００１９】
図１は、実施形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。図２は、実施形態における超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。図３は、実施形態の超音波診断装置における超音波探触子の構成を示す図である。
【００２０】
超音波診断装置Ｓは、図１および図２に示すように、図略の生体等の被検体Ｈに対して超音波（以後、第１超音波信号とも称す）を送信すると共に、被検体Ｈで反射した超音波の反射波（以後、第２超音波信号とも称す）を受信する超音波探触子２と、超音波探触子２とケーブル３を介して接続され、超音波探触子２へケーブル３を介して電気信号の送信信号を送信することによって超音波探触子２に被検体Ｈに対して第１超音波信号を送信させると共に、超音波探触子２で受信された被検体Ｈ内からの第２超音波信号に応じて超音波探触子２で生成された電気信号の受信信号に基づいて被検体Ｈ内の内部状態を超音波画像として画像化する超音波診断装置本体１とを備えて構成される。超音波診断装置本体１には、超音波探触子２を使用しない時に、超音波探触子２を保持させておく超音波探触子フォルダ４が備えられている。
【００２１】
超音波診断装置本体１は、例えば、図２に示すように、操作入力部１１と、送信部１２と、受信部１３と、信号処理部１４と、画像処理部１５と、表示部１６と、制御部１７とを備えて構成されている。
【００２２】
操作入力部１１は、例えば、診断開始を指示するコマンドや被検体Ｈの個人情報等のデータを入力するものであり、例えば、複数の入力スイッチを備えた操作パネルやキーボード等である。
【００２３】
送信部１２は、制御部１７の制御に従って、超音波探触子２へケーブル３を介して電気信号の送信信号を供給して超音波探触子２に第１超音波信号を発生させる回路である。送信部１２は、例えば、高電圧のパルスを生成する高圧パルス発生器等を備えて構成される。受信部１３は、制御部１７の制御に従って、超音波探触子２からケーブル３を介して電気信号の受信信号を受信する回路であり、この受信信号を信号処理部１４へ出力する。受信部１３は、例えば、受信信号を予め設定された所定の増幅率で増幅する増幅器、および、この増幅器で増幅された受信信号をアナログ信号からディジタル信号へ変換するアナログ−ディジタル変換器等を備えて構成される。
【００２４】
信号処理部１４は、制御部１７の制御に従って、所定の信号を処理する回路であり、その信号処理した反射受信信号を画像処理部１５へ出力する。反射受信信号は、第２超音波信号を受信することによって生成された信号である。
【００２５】
画像処理部１５は、制御部１７の制御に従って、信号処理部１４で信号処理された反射受信信号に基づいて例えばハーモニックイメージング技術等を用いて被検体Ｈ内の内部状態の超音波画像を生成する回路である。表示部１６は、制御部１７の制御に従って、画像処理部１５で生成された被検体Ｈ内の内部状態の画像を表示する装置である。表示部１６は、例えば、ＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ、ＥＬディスプレイおよびプラズマディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。
【００２６】
制御部１７は、例えば、マイクロプロセッサ、記憶素子およびその周辺回路等を備えて構成され、これら操作入力部１１、送信部１２、受信部１３、信号処理部１４、画像処理部１５、および表示部１６を当該機能に応じてそれぞれ制御することによって超音波診断装置Ｓの全体制御を行う回路である。
【００２７】
超音波探触子２は、例えば、図３に示すように、音響制動部材２１と、圧電部２２と、音響整合層２３と、音響レンズ２４と、図示しない検出手段１８とを備えて構成される。
【００２８】
音響制動部材２１は、超音波を吸収する材料から構成された平板状の部材であり、圧電部２２から音響制動部材２１方向へ放射される超音波を吸収するものである。
【００２９】
検出手段１８は、超音波診断装置Ｓの使用者が超音波探触子２を把持しているか否かを検出する機能を有する。詳しくは後述する。
【００３０】
圧電部２２は、圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換するものである。圧電部２２は、超音波診断装置本体１の送信部１２からケーブル３を介して入力された送信の電気信号を第１超音波信号へ変換してこの第１超音波信号を送信すると共に、受信した第２超音波信号を電気信号へ変換してこの電気信号（受信信号）をケーブル３を介して超音波診断装置本体１の受信部１３へ出力する。超音波探触子２が被検体Ｈに当接されることによって圧電部２２で生成された第１超音波信号が被検体Ｈ内へ送信され、被検体Ｈ内からの第２超音波信号が圧電部２２で受信される。
【００３１】
圧電部２２は、例えば、本実施形態では、圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換することができる第１および第２圧電部２２１、２２３を備え、第１および第２圧電部２２１、２２３は、互いに積層されている。
【００３２】
本実施形態では、第１および第２圧電部２２１、２２３は、中間層２２２を介して互いに積層されている。この中間層２２２は、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３とを積層するための部材であり、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３との音響インピーダンスを整合させるものである。
【００３３】
このように圧電部が２層の第１および第２圧電部２２１、２２３を備える。第１圧電部２２１は第１超音波信号を送信する複数の送信用圧電素子からなる。第２圧電部２２３は第２超音波信号を受信する複数の受信用圧電素子からなる。
【００３４】
このため、第１圧電部２２１を送信用により適したものとすることができると共に、第２圧電部２２３を受信用により適したものとすることができる。従って、第１および第２圧電部２２１、２２３がそれぞれ第１超音波信号の送信用圧電素子、および第２超音波信号の受信用圧電素子として最適化が可能となり、より高精度な画像を得ることが可能となる。さらに、第１および第２圧電部２２１、２２３が積層されているので、小型化が可能となる。
【００３５】
また、本実施形態では、例えば、圧電部２２における第１圧電部２２１は、無機圧電材料を材料とする無機圧電素子から構成されており、無機圧電素子は両面に一対の電極を備えて構成されている。この無機圧電素子の厚さは、例えば、送信すべき超音波の周波数や無機圧電材料の種類等によって適宜に設定される。無機圧電材料は、例えば、いわゆるＰＺＴ、水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、ニオブ酸タンタル酸カリウム（Ｋ（Ｔａ，Ｎｂ）Ｏ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）およびチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）等である。本実施形態では、このように送信パワーを大きくすることが可能な無機圧電素子が第１圧電部２２１に用いられている。
【００３６】
そして、本実施形態では、例えば、圧電部２２における第２圧電部２２３は、有機圧電材料を材料とする有機圧電素子から構成されており、有機圧電素子は両面に一対の電極を備えて構成されている。この有機圧電素子の厚さは、例えば、受信すべき超音波の周波数や有機圧電材料の種類等によって適宜に設定されるが、例えば、中心周波数８ＭＨｚの超音波を受信する場合では、この有機圧電素子の厚さは、約５０μｍである。
【００３７】
有機圧電材料には、例えば、フッ化ビニリデンの重合体や、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体を用いることができる。フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体の場合、共重合比によって厚み方向の電気機械結合定数（圧電効果）が変化するので、例えば、前者の共重合比が６０〜９９モル％が好ましいが、無機圧電素子と有機圧電素子を重ねる時に使用する有機結合剤の使用方法にもよるので、その最適値は変化する。最も好ましい前者の共重合比の範囲は８５〜９９モル％である。フッ化ビニリデンを８５〜９９モル％にして、パーフルオロアルキルビニルエーテル、パーフルオロアルコキシエチレン、パーフルオロヘキサエチレン等を１〜１５モル％にしたポリマーは、送信用無機圧電素子と受信用有機圧電素子との組み合わせにおいて、送信における基本周波波を抑制して、高調波受信の感度を高めることができる。
【００３８】
フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体は、薄膜化、大面積化等の加工性に比較的優れ、任意の形状、形態の物が作ることができ、弾性率が低い、誘電率が低い等の特徴を持つため、超音波信号を受信する圧電素子としての使用に際しては、高感度な検出を可能とする特徴を持っている。また、これらの有機圧電材料は、高周波特性、広帯域特性を必要とするハーモニックイメージング技術における圧電材料として適している。
【００３９】
また、本実施形態では、圧電部２２の第１圧電部２２１は、超音波診断装置本体１の送信部１２からケーブル３を介して電気信号が入力され、この電気信号を第１超音波信号へ変換し、この変換した第１超音波信号を中間層２２２、第２圧電部２２３、音響整合層２３および音響レンズを介して被検体Ｈへ送信する。そして、圧電部２２の第２圧電部２２３は、第２超音波信号が音響レンズ２４および音響整合層２３を介して被検体Ｈから受信され、この受信された第２超音波信号を電気信号へ変換し、この変換した電気信号を受信信号としてケーブル３を介して超音波診断装置本体１の受信部１３へ出力する。本実施形態では、上述したように第１圧電部２２１が無機圧電素子であり、送信パワーを比較的簡単な構造で大きくすることが可能となるため、このような圧電部２２を備えた超音波探触子２は、高調波の反射波を得るために比較的大きなパワーで基本波の第１超音波信号を送信することが必要なハーモニックイメージング技術に好適であり、より高精度な超音波画像の提供が可能となる。そして、本実施形態では、上述したように第２圧電部２２３が有機圧電素子であり、周波数帯域を比較的簡単な構造で広帯域にすることが可能となるため、このような圧電部２２を備えた超音波探触子２は、高調波の第２超音波信号を受信することが必要なハーモニックイメージング技術に好適であり、より高精度な超音波画像の提供が可能となる。
【００４０】
そして、本実施形態では、圧電部２２における第１および第２圧電部２２１、２２３は、第１圧電部２２１上に第２圧電部２２３が積層され、第２圧電部２２３の前方に超音波信号の送受信面が在る。より具体的には、第１圧電部２２１上に中間層２２２を介して第２圧電部２２３が積層されている。このように、被検体Ｈに第１超音波信号を送信する方向であって、第１圧電部２２１上に第２圧電部２２３が積層されて一体化することで、小型の超音波探触子２を構成することができる。
【００４１】
このような、超音波診断装置Ｓにおいては、操作入力部１１を用いて操作する。例えば使用者は操作入力部１１から超音波探触子２に第１超音波信号を送信するように操作する。従って、使用者が超音波探触子２を被検体Ｈに当接しない場合には、操作入力部１１に第１超音波信号を送信しないように操作する。
【００４２】
超音波探触子２の第１圧電部２２１を駆動することで、第１圧電部２２１において発熱が生じ寿命が劣化する。また、第１圧電部２２１で発生した発熱が第２圧電部２２３に伝播し、第２圧電部２２３の寿命が劣化する。第２圧電部２２３に有機圧電材料が使用される場合には、無機圧電材料に比べて劣化が大きくなる傾向がある。
【００４３】
従って、使用者が超音波探触子２を超音波診断に使用しない場合には、第１圧電部２２１を駆動しないように制御する。
【００４４】
しかし、使用者が被検体Ｈを目の前にした超音波診断の際に、超音波探触子２を被検体Ｈに当接しない時に一々操作入力部から第１超音波信号の送信を停止する入力を実施することは、スムーズな超音波診断を妨げる事となりかねない。そこで、本実施形態に係る超音波診断装置Ｓにおいては、使用者が超音波探触子２を被検体Ｈに当接しない場合には超音波探触子２に第１超音波信号を送信させないようにする。そのために、使用者が超音波探触子２を把持している時にのみ、超音波探触子２に第１超音波信号を送信させる。使用者が超音波探触子２を把持しているか否かの検出にあたっては、上記した検出手段１８を用いる。
【００４５】
以下、検出手段１８にＰＩ（フォトインターラプタ）を用いて、使用者が超音波探触子２を把持しているか否かの検出を実施し、使用者が超音波探触子２を把持しているか否かの相違によって、超音波探触子２の第１超音波信号の送信動作を制御するフローについて説明する。図４は、ＰＩ３１の概要と、ＰＩ３１が実装された超音波探触子２の概要を示す図である。ＰＩ３１は図４（ａ）に示すように、基板３５上にＬＥＤ３２とＰＤ３３とが透明筐体３４に被われて実装された光学デバイスである。ＬＥＤ３２から出射する所定の波長の光（例えば、紫外域から赤外域の波長）が透明筐体３４を透過して出射し、反射物体３６が存在する場合には反射物体３６の表面で反射した光がＰＤ３３で受光され、光電変換により光電流が生成され、図示しない電気回路を用いて光電流を検出することで、反射物体３６が存在することを検出する。反射物体３６がＰＩ３１上にない場合には、光電流は発生しない。このようなＰＩ３１を超音波探触子２に実装した一例を図４（ｂ）に示す。超音波探触子２は上記した構成を内部に有し、音響レンズ２４をその一端に有す。超音波探触子２の音響レンズ２４からは第１超音波信号３７が送信される。ＰＩ３１は、例えば、図４（ｂ）に示すように、使用者の掌の面が反射物体３６となって、その有無を検出する位置に配置する。超音波探触子２の一部を透明にし、その内部に配置する構成を採用してもよい。また、図４（ｃ）に示すような位置に配置してもよい。この位置においても使用者の手の掌が反射物体３６となって手で把持しているか否かを検出することができる。
【００４６】
次に具体的に使用者が超音波探触子２を把持しているか否かを検出するフローについて図５のフローチャート図を用いて説明する。図５は、使用者が超音波探触子２を把持しているか否かを検出する手順を表すフローチャート図である。
【００４７】
最初に、使用者は超音波診断装置Ｓの電源をＯＮにする（ステップＳ１）。すると、制御部１７等が立ち上がる。制御部１７は即時に、または、所定の時間をおいてＰＩ３１を駆動させる（ステップＳ２）。ＰＩ３１を制御部１７が駆動開始する所定の時間は、使用者が予め操作入力部１１を用いて設定可能にしておいてもよい。制御部１７は駆動されたＰＩ３１の出力を確認し（ステップＳ３）、使用者が超音波探触子２を把持しているか否かを検出する。制御部１７が、使用者は超音波探触子２を把持していると判断した場合には（ステップＳ４のＹＥＳ）、制御部１７は送信部１２に送信用圧電素子を駆動させ、超音波探触子２に第１超音波信号を送信させる（ステップＳ５）。制御部１７が、使用者が超音波探触子２を把持していないと判断した場合には（ステップＳ４のＮＯ）、制御部１７は送信部１２に第１圧電部２２１を駆動させず、ステップＳ３に移る。このようにして、使用者が超音波探触子２を把持しているか否かの検出を制御部１７が主体となって続行する。なお、このようなＰＩ３１を用いずに、ＰＤを一つ配置し、超音波探触子２の外からの光を受光してもよい。
【００４８】
以上のように本実施形態に係る超音波診断装置においては、使用者が超音波探触子を被検体Ｈに当接して使用しない場合には、超音波探触子２に第１超音波信号を送信させないようにすることができるので、超音波探触子２における第１超音波信号を送信する第１圧電部２２１と、第１圧電部２２１における発熱が伝播して第２超音波信号２０受信する第２圧電部２２３が劣化することを防ぐことができる。特に、第２圧電部２２３に有機圧電材料が使用される場合には、無機圧電材料に比べて劣化が大きくなる傾向があるので、超音波探触子２に第１超音波信号を送信させないように制御することにより、有機圧電材料を使用した第２圧電部２２３の劣化を防止することができる。
【００４９】
検出手段１８には、上記のＰＩ３１以外にも圧力センサを用いて手に把持されていることを検出することができる。図６は、ひずみゲージ４０の概要と、ひずみゲージ４０が実装された超音波探触子２の概要を示す図である。ひずみゲージ４０は図６（ａ）に示すように、薄い樹脂の電気絶縁体４２上に格子状金属箔４１をフォトエッチングで製作し、引出線であるゲージリード４３が取り付けられたものである。格子状金属箔４１をなす金属材料は、その金属固有の抵抗値をもっているので、外部から圧縮力を加えられると縮み、抵抗値が減少する。従って、ゲージリード４３に図示しない電気回路を取り付け、抵抗値を検出することで、ひずみゲージ４０に加えられる圧力を検出することができる。
【００５０】
ひずみゲージ４０を超音波探触子２に実装した一例を図６（ｂ）に示す。ひずみゲージ４０は、使用者の親指が接する超音波探触子２の側面に貼付けてもよいし、使用者の掌の面が接触する位置に貼付けてもよい。ひずみゲージ４０は柔軟な物体であるので、貼付け面の面形状に沿って貼り合せることができる。また、図６（ｃ）に示すような位置に配置してもよい。この位置においても使用者の手の掌に接触するので、手で把持しているか否かを検出することができる。
【００５１】
また、検出手段１８には、上記のひずみゲージ４０以外の圧力センサとして、静電容量センサ５０を用いて手に把持されていることを検出することができる。図７は、静電容量センサ５０の概要と、静電容量センサ５０が実装された超音波探触子２の概要を示す斜視図である。静電容量センサ５０は図７（ａ）に示すように、ガラス基板５３上に導電層５２と表面コート５１を積層して形成された圧力センサである。導電層５２に図示しない電源から電圧を供給し、導電層５２に均一な電界を形成する。使用者の手等、外部からの圧力がセンサ表面５４にかかると、電界が変化し、導電層５２に蓄えられた電気が使用者の手等に流れ、容量変化が発生する。この容量変化を図示しない電気回路を通して検出する。
【００５２】
静電容量センサ５０を超音波探触子２に実装した一例を図７（ｂ）に示す。静電容量センサ５０は、例えば、使用者の掌の面が接触する位置に貼付ける。また、図７（ｃ）に示すような位置に配置してもよい。この位置においても使用者の手の掌に接触し、圧力を発生するので、手で把持しているか否かを検出し判断することができる。
【００５３】
また、検出手段１８には、プッシュセンサを用いることができる。プッシュセンサとは、電気的に導通、非導通を検出するセンサである。手の接触により、プッシュセンサ内に備えられた機構により、二つの導電線の接触、非接触を制御するものである。従って、プッシュセンサに使用者の手等が触れると、抵抗値の変化としてスイッチのオン、オフを検出できる。
【００５４】
プッシュセンサ６０を超音波探触子２に実装した一例を図８（ａ）に示す。プッシュセンサ６０は、例えば、使用者の掌の面が接触する位置に貼付ける。また、図８（ｂ）に示すような位置に配置してもよい。この位置においても使用者の手の掌に接触し、手で把持しているか否かを検出し判断することができる。
【００５５】
また検出手段１８としては、傾斜センサを用いることができる。傾斜センサとは、取り付けた被測定物の重力に対する傾斜角を計測するセンサである。図９（ａ）は傾斜センサの概要を説明する概要図である。傾斜センサ７０は相直交する２軸方向（ｘ方向、ｙ方向）の加速度を検出する。傾斜センサ７０には重力ｇが負荷されており、傾斜センサ７０が計測できる２軸方向に重力方向を分解した加速度ｇｘ、ｇｙを検出する。ｇｘ、ｇｙの比から傾斜角を算出することができる。傾斜センサ７０を用いて超音波探触子２が使用されているか否かの検出には、使用する時と使用しない時とで、超音波探触子２の傾斜角が異なるように超音波探触子２を使用することとし、その傾斜角を検出することで、逆に超音波探触子２を使用する時と使用しない時とを判断するという方法を用いる。具体的には、図１で示した超音波診断装置本体１に取り付けられた超音波探触子フォルダ４に超音波探触子２を保持させた状態を検出する。超音波探触子フォルダ４に超音波探触子２を保持させた状態では、超音波探触子２は一定の傾斜を成すように、超音波探触子フォルダ４の形状を設計する。例えば、図９（ｂ）に示すように、超音波探触子フォルダ４は円筒形を成しており、超音波探触子２と超音波診断装置本体１とを結ぶケーブル３を避けるようなコの字状の溝７１を設ける。図９（ｃ）に示すように、超音波探触子２を超音波探触子フォルダ４に差し込んで装填すると、超音波探触子２は音響レンズ２４を上方に向けて保持されるような形状の超音波探触子フォルダ４を採用する。
【００５６】
超音波診断は、横臥する被検体Ｈに超音波探触子２を当接させて実施する。図１０は、横臥する被検体Ｈと超音波探触子２の位置関係、および超音波探触子２の角度の定義等を示す概要図である。図１０（ａ）は、被検体Ｈに対する超音波探触子２の位置関係を表す概要図である。このような位置関係の場合、超音波探触子２を超音波探触子フォルダ４に保持させた場合の超音波探触子２の傾斜角を成すことはない。具体的には図１０（ｂ）に示すように、傾斜センサを使用者が超音波診断に用いる際に、超音波探触子２が成す角を横軸にとり、傾斜センサ７０の出力（相対値）を縦軸にとった関係が得られる。ここで、傾斜角は−１８０度から＋１８０度までを成すものとする。角度の定義は、図１０（ｂ）に示すように、超音波探触子２が水平に保持されている時を０度、音響レンズ２４を重力方向における下方向にして保持している時を−９０度、音響レンズ２４を重力方向における上方向にして保持している時を＋９０度とする。超音波探触子２を超音波探触子フォルダ４に保持させている時には、超音波探触子２の傾斜角は９０度となる。超音波探触子フォルダ４内に存在する遊びを考慮すると、例えば、９０±１０度の時に、超音波探触子２が超音波探触子フォルダ４に保持されていると判断し、第１超音波信号を送信しないように制御することとなる。
【００５７】
上記のように、超音波探触子２が使用者の手で把持されていることを検出すれば、把持されていない時に、超音波探触子２に第１超音波信号を送信させないようにして、第１圧電部２２１、第２圧電部２２３の劣化を防ぐことができる。
【００５８】
さらに超音波探触子２が実際に被検体Ｈに当接されているか否かを検出すれば、より実際に超音波探触子２を超音波診断に使用しているか否かを検出できる。このフローを、図１１を用いて説明する。図１１は、使用者が超音波探触子２を把持し、超音波探触子２が実際に被検体Ｈに当接されている否かを検出する手順を表すフローチャート図である。
【００５９】
最初に、使用者は超音波診断装置Ｓの電源をＯＮにする（ステップＳ１１）。すると、制御部１７が立ち上がる。制御部１７は即時に、または、所定の時間をおいて検出手段１８を駆動させる（ステップＳ１２）。検出手段１８には、上記したセンサのいずれを用いても良い。検出手段１８を制御部１７が駆動開始する所定の時間は、使用者が予め操作入力部１１を用いて設定可能にしておいてもよい。制御部１７は駆動された検出手段１８の出力を確認し（ステップＳ１３）、使用者が超音波探触子２を把持しているか否かを検出する。制御部１７が、使用者は超音波探触子２を把持していると検出した場合には（ステップＳ１４のＹＥＳ）、制御部１７は制御部１７内に備えられたクロックを利用して所定の時間の経過を待つ（ステップＳ１５）。本フローを所定の時間の間隔をあけて定期的に実施するためである。制御部１７が、使用者は超音波探触子２を把持していないと検出した場合には（ステップＳ１４のＮＯ）、ステップＳ１３へ移る。使用者が超音波探触子２を把持するのを待つためである。ステップＳ１５で所定の時間が経過した場合には、制御部１７は送信部１２に第１圧電部２２１を駆動させ、所定強度を有する超音波信号を送信する（ステップＳ１６）。次いで、制御部１７は受信部１３に第２圧電部２２３を駆動させ、反射して戻ってくるであろう超音波信号を受信させる。超音波探触子２が被検体Ｈに当接されている場合には、超音波探触子２が送信した超音波信号は反射して戻ってくる。従って、前記受信用圧電素子から出力される電気信号が所定値より大きい場合には、超音波探触子２が被検体Ｈに当接されていると判断できる。反射してきた超音波信号がこの所定値より大きい振幅値を有する場合には（ステップＳ１８のＹＥＳ）、制御部１７は、超音波探触子２は被検体Ｈに当接されているものと判断し、第１超音波信号を送信させる（ステップＳ２０）。しかし、反射してきた超音波信号がこの所定値より小さい振幅値を有する場合には（ステップＳ１８のＮＯ）、制御部１７は、超音波探触子２は被検体Ｈに当接されていないものと判断し、超音波信号の送信を停止し、ステップＳ１３に戻る（ステップＳ１９）。
【００６０】
このように、超音波探触子２が実際に被検体Ｈに当接されているか否かを検出すれば、より実際に超音波探触子２を超音波診断に使用しているか否かを検出できる、超音波探触子２を操作していない状態で、超音波探触子２の駆動を確実に停止し、超音波探触子２が発熱して特性が劣化することを防止できる。
【００６１】
以上のように本実施形態に係る超音波診断装置においては、使用者が超音波探触子を被検体Ｈに当接して使用しない場合には、超音波探触子２に第１超音波信号を送信させないようにすることができるので、超音波探触子２における第１超音波信号を送信する第１圧電部２２１と、第１圧電部２２１における発熱が伝播して第２超音波信号２０受信する第２圧電部２２３が劣化することを防ぐことができる。
【００６２】
また、本実施の形態によれば、受信用素子の材料に有機圧電材料を採用することで、第２超音波信号を高周波の超音波信号を広帯域に受信することができるので、鮮明な超音波画像を得ることができる。
【００６３】
また、本実施の形態によれば、有機圧電材料には、フッ化ビニリデンの重合体や、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体を用いることで、第２超音波信号の高感度な検出が可能となり、より鮮明な超音波画像を得ることができる。
【００６４】
また、本実施の形態によれば、前記第２超音波信号の周波数は、前記第１超音波信号の高調波成分を採用することで、より鮮明な超音波画像を得ることができる。
【００６５】
また、本実施の形態によれば、超音波探触子２が実際に被検体Ｈに当接されているか否かを検出すれば、より実際に超音波探触子２を超音波診断に使用しているか否かを検出できる、超音波探触子２を操作していない状態で、超音波探触子２の駆動を確実に停止し、超音波探触子２が発熱して特性が劣化することを防止できる。
【符号の説明】
【００６６】
１  超音波診断装置本体
２  超音波探触子
３  ケーブル
４  超音波探触子フォルダ
１１  操作入力部
１２  送信部
１３  受信部
１４  信号処理部
１５  画像処理部
１６  表示部
１７  制御部
１８  検出手段
２０  第２超音波信号
２１  音響制動部材
２２  圧電部
２３  音響整合層
２４  音響レンズ
３４  透明筐体
３５  基板
３６  反射物体
３７  第１超音波信号
４０  ひずみゲージ
４１  格子状金属箔
４２  電気絶縁体
４３  ゲージリード
５０  静電容量センサ
５１  表面コート
５２  導電層
５３  ガラス基板
５４  センサ表面
６０  プッシュセンサ
７０  傾斜センサ
７１  溝
２２１  第１圧電部
２２２  中間層
２２３  第２圧電部
Ｓ  超音波診断装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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