(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号と超音波を相互に変換する音響素子と、
前記音響素子を揺動する揺動機構と、
超音波診断装置に接続するためのコネクタとを備え、
前記コネクタは、前記揺動機構を制御する制御装置を内蔵し、
前記制御装置は、前記揺動機構を駆動する駆動回路と、前記超音波診断装置からの指令に応じて前記駆動回路を制御する制御回路を有することを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
前記コネクタは、前記駆動回路を冷却する冷却手段を備える請求項１記載の超音波探触子。
【請求項３】
前記冷却手段は、前記コネクタに設けられた空気流動用の開口部と、空気を強制的に流動させるファンとで構成される請求項２記載の超音波探触子。
【請求項４】
前記冷却手段は、前記コネクタに設けられた複数のフィンと、前記コネクタの外部に設けられたファンとで構成される請求項２記載の超音波探触子。
【請求項５】
前記コネクタは、内部の温度を検出する温度検出装置を有する請求項３または４記載の超音波探触子。
【請求項６】
前記コネクタは、前記温度検出装置により検出された温度に応じて前記ファンの回転数を制御する回転数制御装置を有する請求項５記載の超音波探触子。
【請求項７】
前記揺動機構は、揺動角度を検出するエンコーダを備え、前記制御装置は、前記エンコーダにより検出された揺動角度に対する補正値が予め格納された記憶回路を備える請求項１から６のいずれか一項記載の超音波探触子
【請求項８】
前記制御装置は、前記記憶回路に格納されている揺動角度の補正値により、前記エンコーダにより検出された揺動角度を補正し、前記揺動機構の原点位置を調整する請求項７記載の超音波探触子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を送受信して体内臓器の状態を観察及び診断する超音波探触子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、３次元走査可能な超音波探触子は、特開２００１―３２７５０６号公報に記載されたものが知られている。図１１に、上記公報に記載されている超音波診断装置の構成を示す。３次元走査可能な超音波探触子１０は、複数の振動子からなる振動子アレイ１６と、振動子アレイ１０を機械的に揺動して走査する揺動機構１４と、その走査位置を検出する走査位置検出器１２とで構成される。
【０００３】
また、１８は、走査位置検出器１２によって検出された走査位置に基づいて、揺動機構１４による走査を制御する走査制御部である。
【０００４】
このように構成された従来の超音波診断装置では、装置側に設置された走査制御部１８が、超音波探触子１０の揺動機構１４を制御して３次元走査を行なっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の超音波探触子においては、走査制御部１８が超音波診断装置側に設置されているため、超音波探触子において揺動機構１４が異なると、走査制御部１８の構成を変更する必要があった。また、新しく開発された超音波探触子は、それ以前に開発された超音波診断装置には簡単に接続できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、揺動機構の構成が異なっていても、超音波診断装置を物理的に改造することなく、超音波診断装置に簡便に接続可能な超音波探触子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係る超音波探触子は、電気信号と超音波を相互に変換する音響素子と、音響素子を揺動する揺動機構と、超音波診断装置に接続するためのコネクタとを備え、該コネクタは、揺動機構を制御する制御装置を内蔵することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、超音波探触子ごとにそれに適した制御装置を構成することが可能となるので、超音波診断装置は制御装置に指令を出すだけで、超音波探触子の揺動制御を行なうことが可能となる。したがって、揺動機構の構成が異なっていても、超音波診断装置を物理的に改造することなく、超音波探触子を超音波診断装置に簡便に接続することが可能になる。
【０００９】
本発明に係る超音波探触子において、制御装置は、揺動機構を駆動する駆動回路と、超音波診断装置からの指令に応じて駆動回路を制御する制御回路とを備え、コネクタは、駆動回路を冷却する冷却手段を備えることが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、駆動回路に含まれる駆動トランジスタの発熱による破壊を防ぐことが可能となる。
【００１１】
この場合、冷却手段は、コネクタに設けられた空気流動用の開口部と、空気を強制的に流動させるファンとで構成されることが、自然空冷よりも大きな熱容量を持つことができる点で好ましい。
【００１２】
または、冷却手段は、コネクタに設けられた複数のフィンと、コネクタの外部に設けられたファンとで構成されることが、自然空冷よりも大きな熱容量を持ちながら、コネクタ内部への異物の侵入を防止することができる点で好ましい。
【００１３】
さらに、コネクタは、内部の温度を検出する温度検出装置と、温度検出装置により検出された温度に応じてファンの回転数を制御する回転数制御装置を有することが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、コネクタ内部の温度に応じて冷却手段の動作を制御することで、より効率の良い冷却を行なうことが可能となる。
【００１５】
また、本発明に係る超音波探触子において、揺動機構は、揺動角度を検出するエンコーダを備え、制御装置は、エンコーダにより検出された揺動角度に対する補正値が予め格納された記憶回路を備え、記憶回路に格納されている揺動角度の補正値により、エンコーダにより検出された揺動角度を補正し、揺動機構の原点位置を調整することが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、エンコーダの物理的な位置を微調整しなくとも、揺動角度精度の高い超音波探触子を得ることが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る超音波探触子の一構成例を示す部分断面およびブロック図である。
【００１９】
図１において、超音波探触子１は、電気信号と超音波を相互に変換する音響素子１０１と、音響素子１０１を揺動する揺動機構１０２と、音響素子１０１を内包し超音波を透過する音響ウィンドウ１０３と、音響素子１０１を揺動可能に保持するフレーム１０４と、電気信号を伝達するケーブル１０５と、超音波診断装置に接続するコネクタ１０６と、コネクタ１０６内に設置され揺動機構１０２を駆動制御する制御装置１０７とで構成される。なお、音響ウィンドウ１０３内にはカップリング液１０８が充填されている。また、制御装置１０７は、駆動回路１１０と制御回路１１１によって構成されている。
【００２０】
このように構成された超音波探触子１と、異なる構成（揺動機構の駆動モータおよび駆動回路の構成）の超音波探触子を超音波診断装置に接続した場合の動作について説明するために、図２Ａに、図１と同じ構成をとる超音波探触子２０を示し、図２Ｂに、揺動機構の駆動モータおよび駆動回路が図２Ａとは異なる超音波探触子３０の構成を示す。なお、図２Ａと図２Ｂにおいて、同じ機能および同じ構成をとる要素については同一の符号を付している。
【００２１】
図２Ａに示す超音波探触子２０は、図１の揺動機構１０２に三相モータ２０１を使用している。また、コネクタ１０６内の駆動回路１１０Ａは三相モータ用の駆動回路である。これに対して、図２Ｂに示す超音波探触子３０は、揺動機構１０２に超音波モータ２０２を使用している。また、駆動回路１１０Ｂは超音波モータ用の駆動回路である。
【００２２】
超音波探触子２０と超音波探触子３０には、それぞれの揺動機構１０２に最適化された駆動回路１１０Ａ、１１０Ｂが設けられているため、超音波診断装置からはそれぞれの制御回路１１１に揺動動作指示を出すことによって、揺動動作を行なわせることが可能である。
【００２３】
以上のように、本実施形態によれば、超音波探触子のコネクタ１０６内に制御装置１０７を設けることにより、異なる超音波探触子であっても、超音波診断装置を物理的に改造することなく、超音波探触子を動作させることができる。また、コネクタ内に制御装置１０７を設けることにより、プローブ自体の体積や質量が増大することがないので、操作性は悪化しない。
【００２４】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る超音波探触子におけるコネクタ１０６を部分破断して内部構造を示す図である。なお、図３において、図１と同じ要素には同一の符号を付している。
【００２５】
図３において、コネクタ１０６には、空気流動用の開口部として通風孔１０６Ａ、１０６Ｂが設けられている。ファン１１５が、コネクタ１０６内に設けられている。また、コネクタ１０６内には、駆動回路１１０と制御回路１１１によって構成された制御装置１０７が設けられている。駆動回路１１０は、トランジスタ１１４ａ、１１４ｂおよび１１４ｃを含み、トランジスタ１１４ａ、１１４ｂおよび１１４ｃに対してそれぞれ放熱板１１３ａ、１１３ｂおよび１１３ｃが設けられている。制御回路１１１には、超音波診断装置と接続するための複数の端子１２３が設けられている。
【００２６】
次に、このように構成された超音波探触子の動作について、図４を用いて説明する。
【００２７】
図４に示すように、ファン１１５が回転することによって通風孔１０６Ａから流入した空気は、矢印１２２の向きに流れ、放熱板１１３ａ〜１１３ｃを冷却し、通風孔１０６Ｂからコネクタ１０６外に流出する。放熱板１１３ａ〜１１３ｃはトランジスタ１１４ａ〜１１４ｃに当接しており、放熱板１１３ａ〜１１３ｃを冷却することにより、トランジスタ１１４ａ〜１１４ｃを効果的に冷却することが可能となる。したがって、トランジスタ１１４ａ〜１１４ｃの発熱による損傷を未然に防止することが可能となる。
【００２８】
以上のように、本実施形態によれば、コネクタ１０６に通風孔１０６Ａ、１０６Ｂ及びファン１１５を設けることにより、駆動回路１１０のトランジスタ１１４ａ〜１１４ｃの発熱による損傷を防止することが可能となる。
【００２９】
（第３の実施形態）
図５Ａは、本発明の第３の実施形態に係る超音波探触子におけるコネクタ１０６を部分破断して内部構造を示す図で、図５Ｂは、図５Ａのコネクタ１０６の左側面図である。なお、図５Ａおよび図５Ｂにおいて、図３および図４に示す第２の実施形態と同じ要素には同一の符号を付している。
【００３０】
図５Ａおよび図５Ｂにおいて、コネクタ１０６は金属によって構成され、その表面には、フィン１０６Ｃが形成されている。コネクタ１０６の外部にはファン１１５が設けられている。駆動回路１１０のトランジスタ１１４ａ〜１１４ｃはコネクタ１０６に接触固定されている。
【００３１】
次に、このように構成された超音波探触子の動作について、図６Ａおよび図６Ｂを用いて説明する。
【００３２】
ファン１１５が回転することによって発生する空気流１２２は、コネクタ１０６に形成されたフィン１０６Ｃに当たり、コネクタ１０６を冷却する。コネクタ１０６にはトランジスタ１１４ａ〜１１４ｃが接触固定されているため、トランジスタ１１４ａ〜１１４ｃを効果的に冷却することが可能となる。したがって、トランジスタ１１４ａ〜１１４ｃの発熱による損傷を未然に防止することが可能となる。
【００３３】
以上のように、本実施形態によれば、コネクタ１０６にフィン１０６Ｃが形成され、ファン１１５がコネクタ１０６に設けられているので、駆動回路１１０のトランジスタ１１４ａ〜１１４ｃの発熱による損傷を防止することが可能となる。
【００３４】
（第４の実施形態）
図７は、本発明の第４の実施形態に係る超音波探触子におけるコネクタ１０６を部分破断して内部構造を示す図である。なお、図７において、図３に示す第２の実施形態と同じ要素には同一の符号を付している。
【００３５】
図７において、コネクタ１０６には、第２の実施形態の構成に加えて、温度検出装置１１６及び回転数制御装置１１７が設けられている。
【００３６】
次に、このように構成された超音波探触子の動作について、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態におけるファン制御ルーチンの処理工程を示すフローチャートである。
【００３７】
コネクタ１０６内の温度Ｔは、温度検出装置１１６によって検出され（Ｓ８０１）、回転数制御装置１１７に伝達される。駆動回路１１０の動作によってトランジスタ１１４ａ〜１１４ｃが発熱し、それによりコネクタ１０６内の温度Ｔが上昇する。回転数制御装置１１７は、検出温度Ｔが設定温度ＴＳ以上であるか否かを判断し（Ｓ８０２）、その判断の結果、検出温度Ｔが設定温度ＴＳ以上である場合（Ｙｅｓ）、回転数制御装置１１７がファン１１５を回転させ（Ｓ８０３）、コネクタ１０６内のトランジスタ１１４ａ〜１１４ｃを冷却する。この冷却により、ステップＳ８０２の判断の結果、コネクタ１０６内の検出温度Ｔが設定温度ＴＳ未満になると（Ｎｏ）、回転数制御装置１１７がファン１１５を停止させる（Ｓ８０４）。
【００３８】
以上のように、本実施形態によれば、コネクタ１０６内の温度に応じてファン１１５の動作を制御するので、より効率の良い冷却が可能となる。
【００３９】
なお、本実施形態では、コネクタ１０６内の温度に応じて単純にファン１１５をオン／オフしたが、温度に応じてファン１１５の回転数を変化させる制御を行なっても、同様の効果を得ることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、第２の実施形態の超音波探触子に温度検出装置１１６及び回転数制御装置１１７を加えた構成としたが、第３の実施形態の超音波探触子にそれらを加えても同様に実施可能である。
【００４１】
（第５の実施形態）
図９は、本発明の第５の実施形態に係る超音波探触子の一構成例を示すブロック図である。なお、図９において、図１に示す第１の実施形態と同じ要素には同一の符号を付している。
【００４２】
図９において、揺動機構１０２は、音響素子１０１の揺動角度θを検出するエンコーダ１１９を備えている。また、制御回路１１１は、記憶回路１１８を備えている。記憶回路１１８には、エンコーダ１１９の動作によって得られる、音響素子１０１の揺動角度θに対する補正値θｃが予め記憶されている。
【００４３】
次に、このように構成された超音波探触子の動作について、図１０を用いて説明する。図１０は、本実施形態における揺動原点調整ルーチンの処理工程を示すフローチャートである。
【００４４】
超音波探触子１の電源が入る（Ｓ１００１）と、制御装置１０７は、記憶回路１１８から揺動角度θに対する補正値θｃを読み出す（Ｓ１００２）。次に、制御装置１０７は、エンコーダ１１９からケーブル１０５を介して音響素子１０１の揺動角度θを取得し（Ｓ１００３）、取得した揺動角度θを読み出した補正値θｃで補正する（Ｓ１００４）。次に、制御装置１０７は、音響素子１０１が原点位置にあるか否かを判断し（Ｓ１００５）、その判断の結果、原点位置ではない場合（Ｎｏ）、音響素子１０１を原点方向に揺動させ（Ｓ１００６）、ステップＳ１００３〜Ｓ１００６を繰り返す。
【００４５】
一方、ステップＳ１００５での判断の結果、音響素子１０１が原点位置に達した場合（Ｙｅｓ）、揺動原点調整ルーチンが終了する。
【００４６】
以上のように、本実施形態によれば、揺動機構１０２の原点位置を、エンコーダ１１９の物理的な位置を調整することなく、記憶回路１１８に予め記憶されている揺動角度θに対する補正値θｃによって微調整することが可能となり、角度精度の高い超音波探触子を安価に得ることが可能となる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、超音波探触子のコネクタ内に音響素子の揺動機構を制御する制御装置を設けることで、構成が異なる超音波探触子でも、超音波診断装置を改造することなく、単に超音波診断装置に接続するだけで動作させることができる、という格別な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態に係る超音波探触子の一構成例を示す部分断面およびブロック図
【図２Ａ】  本発明の第１の実施形態における、三相モータ２０１及びその駆動回路１１０Ａを用いた超音波探触子の一構成例を示す部分断面およびブロック図
【図２Ｂ】  本発明の第１の実施形態における、超音波モータ２０２及びその駆動回路１１０Ｂを用いた超音波探触子の一構成例を示す部分断面およびブロック図
【図３】  本発明の第２の実施形態に係る超音波探触子におけるコネクタ１０６を部分破断して内部構造を示す図
【図４】  図３において動作時に発生する空気流の向き１２２を示す図
【図５Ａ】  本発明の第３の実施形態に係る超音波探触子におけるコネクタ１０６を部分破断して内部構造を示す図
【図５Ｂ】  図５Ｂのコネクタ１０６の左側面図
【図６Ａ】  図５Ａにおいて動作時に発生する空気流の向き１２２を示す図
【図６Ｂ】  図６Ａのコネクタ１０６の左側面図
【図７】  本発明の第４の実施形態に係る超音波探触子におけるコネクタ１０６を部分破断して内部構造を示す図
【図８】  第４の実施形態におけるファン制御ルーチンの処理工程を示すフローチャート
【図９】  本発明の第５の実施形態に係る超音波探触子の一構成例を示すブロック図
【図１０】  第５の実施形態における揺動原点調整ルーチンの処理工程を示すフローチャート
【図１１】  従来の超音波診断装置の一構成例を示すブロック図
【符号の説明】
１  超音波探触子
２０  超音波探触子
３０  超音波探触子
１０１  音響素子
１０２  揺動機構
１０３  音響ウィンドウ
１０４  フレーム
１０５  ケーブル
１０６  コネクタ
１０６Ａ、１０６Ｂ  通風孔
１０６Ｃ  フィン
１０７  制御装置
１０８  カップリング液
１０９  ハウジング
１１０  駆動回路
１１０Ａ  三相モータ用の駆動回路
１１０Ｂ  超音波モータ用の駆動回路
１１１  制御回路
１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ  放熱板
１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ  トランジスタ
１１５  ファン
１１６  温度検出装置
１１７  回転数制御装置
１１８  記憶回路
１１９  エンコーダ
１２２  空気流の向き
１２３  端子
２０１  三相モータ
２０２  超音波モータ
【図１】
0003723785.tif 000002
【図２Ａ】
0003723785.tif 000003
【図２Ｂ】
0003723785.tif 000004
【図３】
0003723785.tif 000005
【図４】
0003723785.tif 000006
【図５Ａ】
0003723785.tif 000007
【図５Ｂ】
0003723785.tif 000008
【図６Ａ】
0003723785.tif 000009
【図６Ｂ】
0003723785.tif 000010
【図７】
0003723785.tif 000011
【図８】
0003723785.tif 000012
【図９】
0003723785.tif 000013
【図１０】
0003723785.tif 000014
【図１１】
0003723785.tif 000015