(57)【要約】光音響波を発生させるための光を出射する光源装置からの光の出射と超音波プローブによる受信とを高精度に同期させることができる超音波診断装置を提供する。同期信号生成部（１２ａ）を有し、同期信号生成部（１２ａ）によって生成された第１の同期信号に基づいて超音波プローブ（２０）を制御する副制御部（１２）と、超音波プローブ（２０）によって検出された信号に基づいて、超音波画像を生成する画像生成部（１１ａ）と、同期信号生成部（１２ａ）において生成された第２の同期信号を伝達する同期信号線を有し、その同期信号線を介して第２の同期信号を外部に出力するコネクタ（１７）とを備え、コネクタ（１７）が、光音響波発生部を有する穿刺針（６１）に入射される上記光を出射する光音響波光源ユニット（６０）を接続可能に構成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブにおける超音波の送受信を制御するための第１の同期信号を生成する同期信号生成部を有し、前記第１の同期信号に基づいて前記超音波プローブを制御する制御部と、
前記超音波プローブによって検出された信号に基づいて、超音波画像を生成する超音波画像生成部と、
前記同期信号生成部において生成された第２の同期信号または前記第２の同期信号に基づいて生成された信号を伝達する同期信号線を有し、該同期信号線を介して前記第２の同期信号または前記第２の同期信号に基づいて生成された信号を外部に出力するコネクタとを備え、
前記コネクタが、光を吸収して光音響波を発生する光音響波発生部を有する挿入物に入射される前記光を出射する光源装置を接続可能に構成されている超音波診断装置。
【請求項２】
前記光源装置が、前記第２の同期信号に基づいて、前記光を出射する請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記コネクタが、前記光源装置とは異なる他の装置を接続可能に構成されている請求項１または２記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記他の装置には、該他の装置を識別するための識別情報が記憶され、
前記制御部が、前記コネクタを介して前記識別情報を取得し、該取得した識別情報に応じて前記第２の同期信号の出力を制御する請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記コネクタが、心電計、心音計または連続波ドプラ計測専用のプローブを接続可能に構成されている請求項３または４記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記同期信号生成部が、クロック信号を生成するクロック信号発生部を有し、
前記コネクタが、前記クロック信号を伝達するクロック信号線を有し、該クロック信号線を介して前記クロック信号を外部に出力する請求項１から５いずれか１項記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記超音波画像生成部を構成するプロセッサが、前記クロック信号とは異なるクロック信号に基づいて動作する請求項６記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記同期信号生成部は、前記超音波プローブによって１ラインの信号が検出される間に、前記光源装置が、前記光を複数回出射するように前記第１の同期信号及び前記第２の同期信号を生成する請求項１から７いずれか１項記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記同期信号生成部は、前記超音波プローブによって１フレームの信号が検出される間に、前記光源装置が、前記光を複数回出射するように前記第１の同期信号及び前記第２の同期信号を生成する請求項１から７いずれか１項記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
可搬型である請求項１から９いずれか１項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、光音響波を発生させるための光を出射する光源装置を接続可能な超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体内部の状態を非侵襲で検査できる画像検査法の一種として、超音波検査法が知られている。超音波検査では、超音波の送信および受信が可能な超音波プローブが用いられる。超音波プローブから被検体（生体）に超音波を送信させると、その超音波は生体内部を進んでいき、組織界面で反射する。その反射超音波を超音波プローブによって受信し、反射超音波が超音波プローブに戻ってくるまでの時間に基づいて距離を計算することで、内部の様子を画像化することができる。【０００３】
また、光を吸収して光音響波を発生する光音響波発生部を先端付近に設けた穿刺針を用いた光音響イメージングが提案されている。この穿刺針においては、穿刺針の先端まで光ファイバが設けられ、その光ファイバによって導光された光が光音響波発生部に照射される。光音響波発生部において発生した光音響波は超音波プローブによって検出され、その検出信号に基づいて光音響画像が生成される。光音響画像では、光音響波発生部の部分が輝点として現れ、光音響画像を用いて穿刺針の先端位置の確認が可能となる。【０００４】
そして、特許文献１においては、超音波検査を行うための超音波診断装置に対して、上述した穿刺針に光を入射させる光源装置を接続し、超音波画像と光音響画像との両方を取得することができるシステムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２３１５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、上述したように光音響画像を用いて穿刺針の先端位置を確認する場合、穿刺針の先端位置を０．１ｍｍ以下の距離精度で表示させる必要がある。これは、超音波計測は、一般的に０．１ｍｍの精度で行われるからである。また、穿刺針の太さとしては、０．３ｍｍ〜１．２ｍｍ程度であり、たとえば０．４ｍｍの穿刺針を用いた場合には、その２５％程度、すなわち０．１ｍｍ程度の精度が必要となるからである。【０００７】
一方、光音響画像は、上述したように光源装置から出射された光を光音響波発生部が吸収して光音響波を発生し、その光音響波を超音波プローブで受信することによって検出される。そのため、光源装置からの光の出射と超音波プローブによる受信とが同期している必要がある。【０００８】
そして、距離精度０．１ｍｍ以下を実現するためには、光源装置からの光の出射と超音波プローブによる受信とを同期させるための同期信号が所望の時間以上ずれてはならない。具体的には、たとえば光音響波の音速を１５４０［ｍ／ｓ］とした場合、０．１［ｍｍ］／１５４０［ｍ／ｓ］＝０．０６［μｓ］以上ずれてはならない。【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載のように、光源装置と超音波診断装置とをＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクタによって接続した場合、通信速度に限定があるため、０．０６［μｓ］以下の時間精度で同期信号を伝達することができない。具体的には、たとえばＵＳＢ２．０およびＵＳＢ３．１などの高速ＵＳＢでも１パケットの通信時間の最小単位が１２５［μｓ］であるので、これ以上の時間精度で同期信号を伝達することができない。同期信号が１２５［μｓ」ずれた場合、距離にすると１９３ｍｍずれることになるので、穿刺針の正確な先端位置を把握することができない
本発明は、上記事情に鑑み、光源装置からの光の出射と超音波プローブによる受信とを高精度に同期させることができる超音波診断装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の超音波診断装置は、超音波プローブにおける超音波の送受信を制御するための第１の同期信号を生成する同期信号生成部を有し、第１の同期信号に基づいて超音波プローブを制御する制御部と、超音波プローブによって検出された信号に基づいて、超音波画像を生成する超音波画像生成部と、同期信号生成部において生成された第２の同期信号または第２の同期信号に基づいて生成された信号を伝達する同期信号線を有し、その同期信号線を介して第２の同期信号または第２の同期信号に基づいて生成された信号を外部に出力するコネクタとを備え、コネクタが、光を吸収して光音響波を発生する光音響波発生部を有する挿入物に入射される上記光を出射する光源装置を接続可能に構成されている。【００１１】
また、上記本発明の超音波診断装置において、光源装置は、第２の同期信号に基づいて、上記光を出射してもよい。【００１２】
また、上記本発明の超音波診断装置において、コネクタは、光源装置とは異なる他の装置を接続可能に構成してもよい。【００１３】
また、上記本発明の超音波診断装置において、他の装置は、その他の装置を識別するための識別情報を記憶してもよく、制御部は、コネクタを介して識別情報を取得し、その取得した識別情報に応じて第２の同期信号の出力を制御してもよい。【００１４】
また、上記本発明の超音波診断装置において、コネクタは、心電計、心音計または連続波ドプラ画像計測専用のプローブを接続可能に構成してもよい。【００１５】
また、上記本発明の超音波診断装置においては、同期信号生成部は、クロック信号を生成するクロック信号発生部を有してもよく、コネクタは、クロック信号を伝達するクロック信号線を有し、そのクロック信号線を介してクロック信号を外部に出力してもよい。【００１６】
また、上記本発明の超音波診断装置において、超音波画像生成部を構成するプロセッサは、上記クロック信号とは異なるクロック信号に基づいて動作してもよい。【００１７】
また、上記本発明の超音波診断装置においては、第１の同期信号に基づいて、超音波プローブによって１ラインの信号が検出される間に、光源装置が、第２の同期信号に基づいて、光を複数回出射してもよい。【００１８】
また、上記本発明の超音波診断装置においては、同期信号生成部は、超音波プローブによって１フレームの信号が検出される間に、光源装置が、光を複数回出射するように第１の同期信号及び第２の同期信号を生成してもよい。【００１９】
また、上記本発明の超音波診断装置は、可搬型としてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の超音波診断装置によれば、同期信号生成部によって生成された第１の同期信号に基づいて超音波プローブを制御し、かつ同期信号生成部によって生成された第２の同期信号または第２の同期信号に基づいて生成された信号を伝達する同期信号線を有するコネクタを設け、そのコネクタに対して、光音響波発生部に照射される光を出射する光源装置を接続可能に構成するようにしたので、光源装置からの光の出射と超音波プローブによる受信とを高精度に同期させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の超音波診断装置の第１の実施形態を用いた超音波診断システムの概略構成を示すブロック図
【図２】本発明の超音波診断装置の第１の実施形態を用いた超音波診断システムの概略構成を示すブロック図
【図３】本発明の超音波診断装置の第１の実施形態を用いた超音波診断システムの外観斜視図
【図４】ＥＣＧ検出モードのタイミングチャート
【図５】穿刺針の長さ方向に延びる中心軸を含む断面図
【図６】光音響波画像モードのタイミングチャート
【図７】第１の実施形態のコネクタの配線を示す図
【図８】第１の実施形態のコネクタの配線を示す図
【図９】本発明の超音波診断装置の第２の実施形態を用いた超音波診断システムの概略構成を示すブロック図
【図１０】本発明の超音波診断装置の第２の実施形態を用いた超音波診断システムの概略構成を示すブロック図
【図１１】連続波ドプラ計測モードのタイミングチャート
【図１２】第２の実施形態のコネクタの配線を示す図
【図１３】第２の実施形態のコネクタの配線を示す図
【図１４】光音響波画像モードのその他のタイミングチャート
【図１５】光音響波を複数回送信した場合の光音響画像の一例を示す図
【図１６】光音響波を複数回送信して検出された光音響画像の処理を説明するための図
【図１７】図１６に示す処理によって生成された光音響画像の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の超音波診断装置の第１の実施形態を用いた超音波診断システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。図１および図２は、本実施形態の超音波診断システム１の概略構成を示すブロック図である。図３は、本実施形態の超音波診断システム１の外観斜視図である。
【００２３】
本実施形態の超音波診断システム１は、図１および図２に示すように、超音波診断装置１０と、超音波プローブ２０と、心電計ユニット３０と、光音響波光源ユニット６０と、ストレージ４０と、プリンタ５０とを備えている。
【００２４】
図１に示す超音波診断システム１においては、超音波診断装置１０のコネクタ１７に心電計ユニット３０（本発明の心電計に相当する）が接続されている。図２に示すように、コネクタ１７は、光音響波光源ユニット６０（本発明の光源装置に相当する）も接続可能に構成されている。すなわち、本実施形態の超音波診断装置１０のコネクタ１７は、心電計ユニット３０と光音響波光源ユニット６０の両方が接続可能に構成されており、これらのユニットのうちのいずれか１つのユニットがコネクタ１７に接続される。コネクタ１７の構成については、後で詳述する。
【００２５】
図３は、超音波診断装置１０のコネクタ１７に光音響波光源ユニット６０が接続された状態を示している。図３に示すように、本実施形態の超音波診断装置１０は可搬型で構成されており、超音波プローブ２０のケーブルが超音波診断装置１０の底面に接続されるように構成されている。なお、図２に示す超音波診断システム１は、図１に示す超音波診断システム１における心電計ユニット３０の代わりに光音響波光源ユニット６０がコネクタ１７に接続されていること以外は、図１に示す超音波診断システム１と同様である。
【００２６】
まず、本実施形態の超音波診断システム１における超音波診断装置１０について説明する。超音波診断装置１０は、主制御部１１と、副制御部１２（本発明の制御部に相当する）と、送信制御部１３と、受信制御部１４と、操作部１５と、表示部１６と、上述したコネクタ１７とを備えている。また、副制御部１２、送信制御部１３および受信制御部１４は、主制御部１１とは別の制御基板１８上に設けられている。
【００２７】
主制御部１１は、システム全体を制御するものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを備える。また、主制御部１１は、画像生成部１１ａ（本発明の超音波画像生成部に相当する）を備えている。画像生成部１１ａは、超音波プローブ２０によって検出された検出信号に基づいて、超音波画像および光音響画像を生成する。超音波画像および光音響画像の生成処理は、たとえば位相整合加算などの画像再構成、検波および対数変換などを含む。
【００２８】
副制御部１２は、プロセッサなどを備え、超音波プローブ２０からの超音波の送信およびその超音波の被検体への送信によって被検体から反射された反射超音波の受信を制御する。また、副制御部１２は、心電計ユニット３０から出力されたＥＣＧ（Electrocardiogram）信号の受信を制御し、かつ光音響波光源ユニット６０からの光の出射を制御する。
【００２９】
副制御部１２は、具体的には、同期信号生成部１２ａと、ＥＣＧプロセッサ１２ｃとを備えている。また、同期信号生成部１２ａは、クロック信号発生部１２ｂを備えている。
【００３０】
クロック信号発生部１２ｂは、クロック信号を発生するものであり、水晶振動子などを備える。そして、同期信号生成部１２ａは、ＰＬＬ（phase locked loop）回路などを備え、クロック信号発生部１２ｂにおいて発生したクロック信号を逓倍して同期信号を生成する。クロック信号の周波数は、たとえば４０ＭＨｚとすることができ、同期信号の周波数は、たとえば１６０ＭＨｚとすることができる。
【００３１】
そして、同期信号生成部１２ａにおいて生成された同期信号は、送信制御部１３および受信制御部１４に出力される。送信制御部１３は、入力された同期信号に基づいて、超音波プローブ２０からの超音波の送信タイミングを制御する。また、受信制御部１４は、入力された同期信号に基づいて、超音波プローブ２０の反射超音波の受信タイミングを制御する。なお、本実施形態においては、送信制御部１３および受信制御部１４に入力される同期信号が、本発明の第１の同期信号に相当する。また、送信制御部１３および受信制御部１４は、上述したような送受信制御を行う電気回路などを備える。
【００３２】
また、同期信号生成部１２ａにおいて生成された同期信号は、コネクタ１７を介して外部に出力され、コネクタ１７に接続された心電計ユニット３０または光音響波光源ユニット６０に入力される。心電計ユニット３０は、入力された同期信号に基づいて、ＥＣＧ信号を検出する。光音響波光源ユニット６０は、入力された同期信号に基づいて、光音響波を発生させるための光の出射タイミングを制御する。なお、本実施形態においては、心電計ユニット３０または光音響波光源ユニット６０に入力される同期信号が、本発明の第２の同期信号に相当する。
【００３３】
なお、画像生成部１１ａを有する主制御部１１のプロセッサは、副制御部１２のクロック信号発生部１２ｂによって発生したクロック信号とは異なるクロック信号に基づいて動作させることが好ましい。このように主制御部１１のプロセッサのクロック信号と副制御部１２のプロセッサのクロック信号とを別々にすることによって、主制御部１１と副制御部１２の同期をとる必要がなく、回路的な遅延等の対策を必要とせず、簡易的な構成が可能になる。また、主制御部１１は、超音波画像および光音響画像の生成処理を行ってストレージする等といった時間的に高精度な同期を必要としない処理を行うが、多様なタスクを提供しているため汎用的なＣＰＵを用いてＯＳ（Operating System）によってタスクを割り当てている。
【００３４】
しかしながら、ＯＳによる制御は、ＣＰＵへの負荷が高くなったときに遅延が発生しやすく、高精度な同期には不向きである。一方、副制御部１２は、送受信制御等の高精度の同期が必要になる。本実施形態においては、主制御部１１と副制御部１２が独立していることによって、たとえば主制御部１１の負荷が重くなったとしても、副制御部１２は主制御部１１とは独立してデジタル制御を行っているので、高精度な制御を継続して行うことができる。
【００３５】
ＥＣＧプロセッサ１２ｃは、同期信号生成部１２ａから出力された同期信号に基づいて検出されたＥＧＣ信号を受信し、その受信したＥＧＣ信号を、上記同期信号が心電計ユニット３０に送信されたタイミングとともに主制御部１１に出力する。主制御部１１は、入力されたＥＧＣ信号を表示部１６に表示させる。
【００３６】
図４は、同期信号生成部１２ａから出力される同期信号と、その同期信号に基づく超音波の送信タイミングと、ＥＣＧ信号の検出タイミングと、超音波の受信タイミングとを示すタイミングチャートである。図４に示す超音波送信タイミング信号が、同期信号生成部１２ａから送信制御部１３に出力される同期信号であり、ＥＣＧ信号検出タイミング信号が、同期信号生成部１２ａから心電計ユニット３０に出力される同期信号であり、超音波受信タイミング信号が、同期信号生成部１２ａから受信制御部１４に出力される同期信号である。
【００３７】
図４に示すように、超音波送信タイミング信号とＥＣＧ信号検出タイミング信号と超音波受信タイミング信号とは同じタイミングで出力され、超音波送信とＥＧＣ信号の検出とが同期して行われる。そして、受信制御部１４は、超音波受信タイミング信号を受信したタイミングから一定のＤｅｌａｙ時間（たとえば０．１μｓ程度）を設けて、反射超音波の受信を開始する。そして、受信制御部１４は、反射超音波を一定の受信期間受信した後、受信を停止する。なお、受信期間は、たとえば残響信号も考慮し、３０ｃｍ程度の深さに相当する時間（０．３［ｍ］×２／１５４０［ｍ／ｓ］＝０．３９ｍｓ、１５４０［ｍ／ｓ］は、送信される超音波（１０ＭＨｚ）の音速）とすることができる。そして、受信制御部１４は、超音波受信タイミング信号を受信したタイミングとともに、反射超音波の検出信号を主制御部１１に出力する。主制御部１１の画像生成部１１ａによって反射超音波の検出信号に基づいて超音波画像が生成され、主制御部１１は、超音波画像とＥＣＧ信号に基づくＥＣＧ波形とをタイミングを合わせて表示部１６に表示させる。
【００３８】
図１に戻り、操作部１５は、ユーザによる種々の操作を受け付けるものであり、図３に示すようにキーボードおよび操作ボタンなどを備える。本実施形態の操作部１５は、ＥＣＧ検出モードのＯＮおよびＯＦＦ操作並びに光音響波画像モードのＯＮおよびＯＦＦ操作を受け付ける。
【００３９】
同期信号生成部１２ａは、ＥＣＧ検出モードのＯＮ操作が操作部１５において受け付けられた場合に、予め設定された制御スケジュールに基づいて、ＥＣＧ信号検出タイミング信号を出力する。また、同期信号生成部１２ａは、光音響波画像モードのＯＮ操作が操作部１５において受け付けられた場合に、予め設定された制御スケジュールに基づいて、後述する光音響波送信タイミング信号を出力する。
【００４０】
表示部１６は、液晶ディスプレイなどを備え、画像生成部１１ａにおいて生成された超音波画像および光音響画像、並びにＥＣＧプロセッサ１２ｃから出力されたＥＣＧ信号に基づくＥＧＣ波形を表示する。
【００４１】
また、超音波診断装置１０は、コネクタ１７とは異なるＵＳＢコネクタ４１，５１を備えており、ＵＳＢコネクタ４１には、たとえばストレージ４０が接続され、ＵＳＢコネクタ５１には、たとえばプリンタ５０が接続される。
【００４２】
次に、心電計ユニット３０について説明する。心電計ユニット３０は、被検体に装着される電極群３０ａと、増幅回路３０ｂと、ＡＤ変換回路３０ｃと、ＩＤ検出回路３０ｄと、故障検出回路３０ｅとを備えている。
【００４３】
増幅回路３０ｂは、電極群３０ａによって検出されたＥＣＧ信号を増幅する。ＡＤ変換回路３０ｃは、増幅回路３０ｂによって増幅されたＥＣＧ信号をデジタル信号に変換して超音波診断装置１０に出力する。ＡＤ変換回路３０ｃは、同期信号生成部１２ａから出力されたＥＣＧ信号検出タイミング信号に応じて動作し、ＥＧＣ信号をＥＣＧプロセッサ１２ｃに出力する。
【００４４】
ＩＤ検出回路３０ｄは、心電計ユニット３０のＩＤ情報（装置を識別するための識別情報に相当する）を記憶するメモリおよびそのメモリからＩＤ情報を読み出す読出回路などを備える。そして、ＩＤ検出回路３０ｄは、心電計ユニット３０が超音波診断装置１０のコネクタ１７に接続された時または心電計ユニット３０の接続後、超音波診断装置１０が起動された時に、ＩＤ情報を超音波診断装置１０の副制御部１２に出力する。なお、超音波診断装置１０へ心電計ユニット３０が接続されたことを検出する方法としては、種々の公知な接続検出を用いることができ、たとえばフォトカプラなどの光学センサを設けるようにしてもよいし、機械的な構成によって検出するようにしてもよい。
【００４５】
そして、副制御部１２は、操作部１５においてＥＣＧ検出モードが選択され、心電計ユニット３０のＩＤ情報を受信した場合にのみＥＣＧ検出を行う。すなわち、副制御部１２は、同期信号生成部１２ａからＥＣＧ信号検出タイミング信号を出力させる。副制御部１２は、操作部１５においてＥＣＧ検出モードが選択されたとしても、心電計ユニット３０のＩＤ情報とは異なるＩＤ情報を受信した場合には、ＥＣＧ信号検出タイミング信号を出力させない。
【００４６】
具体的には、たとえば誤って心電計ユニット３０ではなく、光音響波光源ユニット６０がコネクタ１７に接続された場合、副制御部１２は、心電計ユニット３０のＩＤ情報を受信していないのでＥＣＧ信号検出タイミング信号を出力させない。これにより、光音響波光源ユニット６０の故障および光音響波光源ユニット６０からの光の誤出射を防止することができる。なお、副制御部１２は、操作部１５においてＥＣＧ検出モードが選択された場合に、心電計ユニット３０以外の装置がコネクタ１７に接続された場合には、その旨を主制御部１１に出力し、主制御部１１は、表示部１６に警告メッセージなどを表示させる。
【００４７】
故障検出回路３０ｅは、心電計ユニット３０が超音波診断装置１０のコネクタ１７に接続された時または心電計ユニット３０の接続後、超音波診断装置１０が起動された時もしくは心電計ユニット３０の動作時に、心電計ユニット３０に故障がないか確認する。心電計ユニット３０の故障検出としては、たとえば増幅回路３０ｂの出力の異常が検出される。故障検出回路３０ｅによって故障が検出された場合には、その検出信号が、超音波診断装置１０の副制御部１２を介して主制御部１１に出力され、主制御部１１は、表示部１６に故障が検出されたことを表示させる。
【００４８】
そして、心電計ユニット３０におけるＡＤ変換回路３０ｃ、ＩＤ検出回路３０ｄおよび故障検出回路３０ｅは、超音波診断装置１０のクロック信号発生部１２ｂにおいて発生したクロック信号に基づいてデジタル制御される。このように超音波診断装置１０のクロック信号発生部１２ｂを用いることによって、心電計ユニット３０にクロック信号発生部を設ける必要がなく、小型化を図ることができる。
【００４９】
次に、光音響波光源ユニット６０について説明する。光音響波光源ユニット６０は、図２に示すように、光源部６０ａと、パルス発生回路６０ｂと、ＩＤ検出回路６０ｃと、故障検出回路６０ｄとを備えている。
【００５０】
光源部６０ａは、光音響波を発生させるための光を出射するものであり、ＬＤ（Laser Diode）またはＬＥＤ（Light Emitting Diode）などを備える。パルス発生回路６０ｂは、同期信号生成部１２ａから出力された同期信号に基づいて、パルス信号を発生する。光源部６０ａは、パルス発生回路６０ｂから出力されたパルス信号に応じてパルス状の光を出射する。
【００５１】
光音響波光源ユニット６０には、光ファイバを備えた光ケーブル６２の一端が接続されており、光ケーブル６２の他端には穿刺針６１が接続されている。
【００５２】
穿刺針６１は、本発明の挿入物の一実施形態であり、被検体に穿刺される針である。図５は、穿刺針６１の長さ方向に延びる中心軸を含む断面図である。穿刺針６１は、鋭角に形成された先端に開口を有し、中空状に形成された穿刺針本体６１ａと、光音響波光源ユニット６０から出射された光を穿刺針６１の開口の近傍まで導光する光ファイバ６１ｂと、光ファイバ６１ｂから出射した光を吸収して光音響波を発生する光音響波発生部６１ｃとを含む。
【００５３】
光ファイバ６１ｂおよび光音響波発生部６１ｃは、穿刺針本体６１ａの中空部６１ｄに配置される。光ファイバ６１ｂは、たとえば穿刺針６１の基端部に設けられた光コネクタを介して光ケーブル６２内の光ファイバに接続される。
【００５４】
光音響波発生部６１ｃは、光ファイバ６１ｂの光出射端に設けられており、穿刺針６１の先端近傍かつ穿刺針本体６１ａの内壁に設けられる。光音響波発生部６１ｃは、光ファイバ６１ｂから出射される光を吸収して光音響波を発生する。光音響波発生部６１ｃは、たとえば黒顔料を混合したエポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂およびシリコーンゴムなどから形成されている。なお、図５では、光ファイバ６１ｂよりも光音響波発生部６１ｃの方が大きく描かれているが、これには限定されず、光音響波発生部６１ｃは、光ファイバ６１ｂの直径と同程度の大きさであってもよい。
【００５５】
光音響波発生部６１ｃは、上述したものに限定されず、光の波長に対して光吸収性を有する金属膜または酸化物の膜を、光音響波発生部としてもよい。たとえば光音響波発生部６１ｃとして、光の波長に対して光吸収性が高い酸化鉄や、酸化クロムおよび酸化マンガンなどの酸化物の膜を用いることができる。あるいは、光吸収性は酸化物よりも低いが生体適合性が高いＴｉ（チタン）やＰｔ（白金）などの金属膜を光音響波発生部６１ｃとして用いてもよい。また、光音響波発生部６１ｃが設けられる位置は穿刺針本体６１ａの内壁には限定されない。たとえば光音響波発生部６１ｃである金属膜または酸化物の膜を、蒸着などにより光ファイバ６１ｂの光出射端上にたとえば１００ｎｍ程度の膜厚で製膜し、酸化物の膜が光出射端を覆うようにしてもよい。この場合、光ファイバ６１ｂの光出射端から出射された光の少なくとも一部は、光出射端を覆う金属膜または酸化物の膜で吸収され、金属膜または酸化物の膜から光音響波が生じる。
【００５６】
図２に戻り、ＩＤ検出回路６０ｃは、光音響波光源ユニット６０のＩＤ情報（装置を識別するための識別情報に相当する）を記憶するメモリおよびそのメモリからＩＤ情報を読み出す読出回路などを備える。そして、ＩＤ検出回路６０ｃは、光音響波光源ユニット６０が超音波診断装置１０のコネクタ１７に接続された時または光音響波光源ユニット６０の接続後、超音波診断装置１０が起動された時に、ＩＤ情報を超音波診断装置１０の副制御部１２に出力する。なお、超音波診断装置１０へ光音響波光源ユニット６０が接続されたことを検出する方法としては、種々の公知な接続検出を用いることができ、たとえばフォトカプラなどの光学センサを設けるようにしてもよいし、電気的または機械的な構成によって検出するようにしてもよい。
【００５７】
そして、副制御部１２は、操作部１５において光音響波画像モードが選択され、光音響波光源ユニット６０のＩＤ情報を受信した場合にのみ光音響波画像計測を行う。すなわち同期信号生成部１２ａから光音響波送信タイミング信号を出力させる。副制御部１２は、操作部１５において光音響波画像モードが選択されたとしても、光音響波光源ユニット６０のＩＤ情報とは異なるＩＤ情報を受信した場合には、光音響波送信タイミング信号を出力させない。
【００５８】
具体的には、たとえば誤って光音響波光源ユニット６０ではなく、心電計ユニット３０がコネクタ１７に接続された場合、副制御部１２は、光音響波光源ユニット６０のＩＤ情報を受信していないので光音響波送信タイミング信号を出力させない。これにより、心電計ユニット３０の故障を防止することができる。なお、副制御部１２は、操作部１５において光音響波画像モードが選択された場合に、光音響波光源ユニット６０以外の装置がコネクタ１７に接続された場合には、その旨を主制御部１１に出力し、主制御部１１は、表示部１６に警告メッセージなどを表示させる。
【００５９】
故障検出回路６０ｄは、光音響波光源ユニット６０が超音波診断装置１０のコネクタ１７に接続された時または光音響波光源ユニット６０の接続後、超音波診断装置１０が起動された時もしくは光音響波光源ユニット６０の動作時に、光音響波光源ユニット６０に故障がないか確認する。光音響波光源ユニット６０の故障検出としては、たとえば光源部６０ａの電流値または電圧値の異常が検出される。故障検出回路６０ｄによって故障が検出された場合には、その検出信号が、超音波診断装置１０の副制御部１２を介して主制御部１１に出力され、主制御部１１は、表示部１６に故障が検出されたことを表示させる。
【００６０】
そして、光音響波光源ユニット６０におけるＩＤ検出回路６０ｃおよび故障検出回路６０ｄは、超音波診断装置１０のクロック信号発生部１２ｂにおいて発生したクロック信号に基づいてデジタル制御される。このように超音波診断装置１０のクロック信号発生部１２ｂを用いることによって、光音響波光源ユニット６０にクロック信号発生部を設ける必要がなく、小型化を図ることができる。
【００６１】
図６は、光音響波画像モードにおいて、同期信号生成部１２ａから出力される同期信号と、その同期信号に基づく超音波の送信タイミング、光音響波の送信タイミングおよび超音波の受信タイミングとを示すタイミングチャートである。図６に示す超音波送信タイミング信号が、同期信号生成部１２ａから送信制御部１３に出力される同期信号（本発明の第１の同期信号に相当する）であり、光音響波送信タイミング信号が、同期信号生成部１２ａから光音響波光源ユニット６０に出力される同期信号（本発明の第２の同期信号に相当する）であり、超音波受信タイミング信号が、同期信号生成部１２ａから受信制御部１４に出力される同期信号（本発明の第１の同期信号に相当する）である。
【００６２】
図６に示すように、光音響波送信タイミング信号と超音波受信タイミング信号とが同時に出力されている時を除いて、超音波送信タイミング信号と超音波受信タイミング信号とは同じタイミングで出力され、光音響波送信タイミング信号は、超音波送信タイミング信号間において出力される。そして、受信制御部１４は、超音波受信タイミング信号を受信したタイミングから一定のＤｅｌａｙ時間（たとえば０．１μｓ程度）を設けて、反射超音波の受信を開始する。そして、受信制御部１４は、反射超音波を一定の受信期間受信した後、受信を停止する。なお、受信期間は、たとえば残響信号も考慮し、３０ｃｍ程度の深さに相当する時間（０．３［ｍ］×２／１５４０［ｍ／ｓ］＝０．３９ｍｓ、１５４０［ｍ／ｓ］は超音波（１０ＭＨｚ）の音速）とすることができる。そして、受信制御部１４は、超音波受信タイミング信号を受信したタイミングとともに、反射超音波の検出信号を主制御部１１に出力する。
【００６３】
さらに、受信制御部１４は、反射超音波の受信期間経過後、穿刺針６１の光音響波発生部６１ｃから光音響波が送信された直後において、光音響波の受信を開始する。そして、受信制御部１４は、光音響波を一定の受信期間受信した後、受信を停止する。なお、光音響波の受信期間は、たとえば３０ｃｍ程度の深さに相当する時間（０．３［ｍ］／１５４０［ｍ／ｓ］＝０．１９５ｍｓ、１５４０［ｍ／ｓ］は超音波（１０ＭＨｚ）の音速）とすることができる。光音響波の受信期間は、反射超音波の受信期間の半分となる。そして、受信制御部１４は、光音響波送信タイミング信号を受信したタイミングとともに、光音響波の検出信号を主制御部１１に出力する。主制御部１１の画像生成部１１ａは、入力された超音波の検出信号に基づいて超音波画像を生成し、入力された光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成する。そして、主制御部１１は、超音波画像に光音響画像を重畳して表示部１６に表示させる。
【００６４】
なお、超音波の送信および反射超音波の受信と、光音響波の送信および受信との間隔は、１ライン間隔としてもよい。すなわち、反射超音波の検出と光音響波の検出とを１ライン毎に交互に行うようにしてもよい。この場合、送信と受信とを１対１で対応させることができるので、安価なハードウェアで実現可能である。
【００６５】
また、反射超音波の検出と光音響波の検出とを１フレーム毎に交互に行うようにしてもよい。また、反射超音波の検出と光音響波の検出とを複数ライン毎に交互に行うようにしてもよい。具体的には、たとえば１フレームが１２８ラインで構成される場合、１〜６４ラインの反射超音波の検出を行った後、１〜６４ラインの光音響波の検出を行い、その後、６５〜１２８ラインの反射超音波の検出を行った後、６５〜１２８ラインの光音響波の検出を行うようにしてもよい。
【００６６】
次に、超音波診断装置１０のコネクタ１７について説明する。図７は、コネクタ１７に対して心電計ユニット３０が接続された状態を示しており、図８は、コネクタ１７に対して光音響波光源ユニット６０が接続された状態を示している。本実施形態のコネクタ１７は、図７および図８に示すように５つの配線１７ａ〜１７ｅを有している。
【００６７】
第１の配線１７ａは、電源線であり、第１の配線１７ａによって超音波診断装置１０から心電計ユニット３０または光音響波光源ユニット６０に電力が供給される。第２の配線１７ｂは、クロック信号線であり、第２の配線１７ｂによって超音波診断装置１０から心電計ユニット３０または光音響波光源ユニット６０にクロック信号が供給される。第３の配線１７ｃは、同期信号線であり、第３の配線１７ｃによって超音波診断装置１０から心電計ユニット３０または光音響波光源ユニット６０に同期信号が伝達される。
【００６８】
第４の配線１７ｄは、データ線であり、第４の配線１７ｄによって心電計ユニット３０から出力されたＥＣＧ信号、ＩＤ情報および故障検出信号が超音波診断装置１０に入力される。また、第４の配線１７ｄによって光音響波光源ユニット６０から出力されたＩＤ情報および故障検出信号が超音波診断装置１０に入力される。なお、図７および図８においては、第４の配線１７ｄを１本の線で示しているが、２本または３本とし、パラレル送信することが好ましい。
【００６９】
第５の配線１７ｅは、グランド線であり、第５の配線１７ｅによって超音波診断装置１０から心電計ユニット３０または光音響波光源ユニット６０に接地電位が供給される。
【００７０】
上記第１の実施形態の超音波診断システム１によれば、同期信号生成部１２ａによって生成された同期信号に基づいて超音波プローブ２０を制御し、かつ同期信号生成部１２ａによって生成された同期信号を伝達する同期信号線を有するコネクタ１７を設け、そのコネクタ１７に対して光音響波光源ユニット６０を接続可能に構成するようにしたので、光音響波光源ユニット６０からの光の出射と超音波プローブ２０による受信とを高精度に同期させることができる。
【００７１】
また、コネクタ１７に対して心電計ユニット３０と光音響波光源ユニット６０との両方を接続可能に構成するようにしたので、コネクタのスペースを減らすことができ、小型化を図ることができる。また、コネクタの増加による電気的な安全性およびＥＭＣ（Electro Magnetic Compatibility）性能の劣化を防止することができる。
【００７２】
また、上記第１の実施形態においては、超音波診断装置１０のコネクタ１７に対して心電計ユニット３０を接続可能にしたが、心音計ユニット（本発明の心音計に相当する）を接続可能に構成するようにしてもよい。心音計ユニットは、心電計ユニット３０の電極群３０ａの代わりに、心音測定用マイクを設けることによって構成される。
【００７３】
なお、ＥＣＧ検出およびＰＣＧ（Phonocardiogram）検出と、光音響波画像計測（穿刺）とは臨床的に同時に使われることはないので、心電計ユニット３０および心音計ユニットと、光音響波光源ユニット６０とがコネクタ１７に排他的に接続されても特に問題はない。
【００７４】
次に、本発明の超音波診断装置の第２の実施形態を用いた超音波診断システムについて説明する。図９および図１０は、本実施形態の超音波診断システム２の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の超音波診断システム２の外観については、図３に示す第１の実施形態の超音波診断システム１と同様である。
【００７５】
上記第１の実施形態の超音波診断システム１においては、コネクタ１７に対して心電計ユニット３０と光音響波光源ユニット６０とを接続可能に構成した。第２の実施形態の超音波診断システム２は、連続波ドプラ計測用のプローブ７０と光音響波光源ユニット６０との両方を接続可能に構成されたコネクタ１９を備える。図９は、超音波診断装置１０のコネクタ１９に連続波ドプラ計測用のプローブ７０が接続された状態を示している。図１０は、コネクタ１９に光音響波光源ユニット６０が接続された状態を示している。なお、図１０に示す超音波診断システム２は、図９に示す超音波診断システム２における連続波ドプラ計測用のプローブ７０の代わりに光音響波光源ユニット６０がコネクタ１９に接続されていること以外は、図９に示す超音波診断システム１と同様である。
【００７６】
まず、本実施形態の超音波診断システム２における超音波診断装置１０について説明する。本実施形態の超音波診断装置１０は、第１の実施形態の超音波診断装置１０のＥＣＧプロセッサ１２ｃの代わりに、ＣＷ（Continuous Wave）専用送信制御部７１とＣＷ専用受信制御部７２を備える。
【００７７】
ＣＷ専用送信制御部７１は、同期信号生成部１２ａから出力された同期信号に基づいて、ＣＷ専用送信信号を生成し、そのＣＷ専用送信信号をコネクタ１９を介して連続波ドプラ計測用のプローブ７０に送信する。連続波ドプラ計測用のプローブ７０は、受信したＣＷ専用送信信号に応じて送信用検出素子７０ａから被検体に対して連続波の超音波を送信させる。
【００７８】
ＣＷ専用受信制御部７２は、同期信号生成部１２ａから出力された同期信号に基づいて、被検体への連続波の超音波の送信によって被検体から反射された反射超音波の受信制御を行う。
【００７９】
そして、主制御部１１における画像生成部１１ａは、コネクタ１９に連続波ドプラ計測用のプローブ７０が接続された場合には、連続波ドプラ計測用のプローブ７０の受信用検出素子７０ｂから出力された検出信号を受信し、その検出信号に基づいて、ＣＷドプラ画像を生成する。
【００８０】
なお、ＣＷ専用送信制御部７１およびＣＷ専用受信制御部７２は、上述したような送受信制御を行う電気回路などを備える。
【００８１】
副制御部１２は、第１の実施形態と同様に、超音波プローブ２０からの超音波の送信およびその超音波の被検体への送信によって被検体から反射された反射超音波の受信を制御する。また、副制御部１２は、上述したような連続波ドプラ計測用のプローブ７０からの連続波の超音波の送信およびその超音波の被検体への送信によって被検体から反射された反射超音波の受信を制御する。また、副制御部１２は、第１の実施形態と同様に、光音響波光源ユニット６０からの光の出射を制御する。
【００８２】
副制御部１２における同期信号生成部１２ａおよびクロック信号発生部１２ｂの構成については、第１の実施形態と同様である。
【００８３】
そして、本実施形態の操作部１５は、連続波ドプラ計測モードのＯＮおよびＯＦＦ操作並びに光音響波画像モードのＯＮおよびＯＦＦ操作を受け付ける。
【００８４】
同期信号生成部１２ａは、連続波ドプラ計測モードのＯＮ操作が操作部１５において受け付けられた場合に、予め設定された制御スケジュールに基づいて、後述するＣＷ専用送信タイミング信号およびＣＷ専用受信タイミング信号を出力する。また、同期信号生成部１２ａは、光音響波画像モードのＯＮ操作が操作部１５において受け付けられた場合に、予め設定された制御スケジュールに基づいて、光音響波送信タイミング信号を出力する。
【００８５】
次に、連続波ドプラ計測用のプローブ７０について説明する。連続波ドプラ計測用のプローブ７０は、送信用検出素子７０ａと、受信用検出素子７０ｂと、ＩＤ検出回路７０ｃと、故障検出回路７０ｄとを備えている。
【００８６】
送信用検出素子７０ａは、圧電素子などから構成され、被検体に対して連続波の超音波を送信する。受信用検出素子７０ｂも、圧電素子などから構成され、連続波の超音波の送信によって被検体から反射された反射超音波を受信する。
【００８７】
ＩＤ検出回路７０ｃは、連続波ドプラ計測用のプローブ７０のＩＤ情報を記憶するメモリおよびそのメモリからＩＤ情報を読み出す読出回路などを備える。そして、ＩＤ検出回路７０ｃは、連続波ドプラ計測用のプローブ７０が超音波診断装置１０のコネクタ１９に接続された時または連続波ドプラ計測用のプローブ７０の接続後、超音波診断装置１０が起動された時に、ＩＤ情報を超音波診断装置１０の副制御部１２に出力する。
【００８８】
副制御部１２は、連続波ドプラ計測用のプローブ７０のＩＤ情報を受信した場合のみ連続波ドプラ計測を行う。なお、超音波診断装置１０へ連続波ドプラ計測用のプローブ７０が接続されたことを検出する方法としては、種々の公知な接続検出を用いることができ、たとえばフォトカプラなどの光学センサを設けるようにしてもよいし、機械的な構成によって検出するようにしてもよい。
【００８９】
そして、副制御部１２は、操作部１５において連続波ドプラ計測モードが選択され、連続波ドプラ計測用のプローブ７０のＩＤ情報を受信した場合にのみ連続波ドプラ計測を行う。すなわち同期信号生成部１２ａからＣＷ専用送信タイミング信号およびＣＷ専用受信タイミング信号を出力させる。副制御部１２は、操作部１５において連続波ドプラ計測モードが選択されたとしても、連続波ドプラ計測用のプローブ７０のＩＤ情報とは異なるＩＤ情報を受信した場合には、ＣＷ専用送信タイミング信号およびＣＷ専用受信タイミング信号を出力させない。
【００９０】
具体的には、たとえば誤って連続波ドプラ計測用のプローブ７０ではなく、光音響波光源ユニット６０がコネクタ１９に接続された場合、副制御部１２は、連続波ドプラ計測用のプローブ７０のＩＤ情報を受信していないのでＣＷ専用送信タイミング信号およびＣＷ専用受信タイミング信号を出力させない。これにより、光音響波光源ユニット６０の故障および光音響波光源ユニット６０からの光の誤出射を防止することができる。なお、副制御部１２は、操作部１５において連続波ドプラ計測モードが選択された場合に、連続波ドプラ計測用のプローブ７０以外の装置がコネクタ１９に接続された場合には、その旨を主制御部１１に出力し、主制御部１１は、表示部１６に警告メッセージなどを表示させる。
【００９１】
故障検出回路７０ｄは、連続波ドプラ計測用のプローブ７０が超音波診断装置１０のコネクタ１９に接続された時または連続波ドプラ計測用のプローブ７０の接続後、超音波診断装置１０が起動された時もしくは連続波ドプラ計測用のプローブ７０の動作時に、連続波ドプラ計測用のプローブ７０に故障がないか確認する。連続波ドプラ計測用のプローブ７０の故障検出としては、たとえば送信用検出素子７０ａおよび受信用検出素子７０ｂの配線の短絡または開放の検出などがある。故障検出回路７０ｄによって故障が検出された場合には、その検出信号が、超音波診断装置１０の副制御部１２を介して主制御部１１に出力され、主制御部１１は、表示部１６に故障が検出されたことを表示させる。
【００９２】
そして、連続波ドプラ計測用のプローブ７０におけるＩＤ検出回路７０ｃおよび故障検出回路７０ｄは、超音波診断装置１０のクロック信号発生部１２ｂにおいて発生したクロック信号に基づいてデジタル制御される。このように超音波診断装置１０のクロック信号発生部１２ｂを用いることによって、連続波ドプラ計測用のプローブ７０にクロック信号発生部を設ける必要がなく、小型化を図ることができる。
【００９３】
図１１は、同期信号生成部１２ａから出力される同期信号と、その同期信号に基づく連続波の超音波の送信タイミングと、超音波の受信タイミングとを示すタイミングチャートである。なお、超音波プローブ２０による超音波画像の計測と連続波ドプラ計測専用のプローブ７０による連続波ドプラ計測とは、同時に行われるものではなく、いずれか一方のみが行われるので、図１１においては、超音波送信タイミング信号と超音波受信タイミング信号とはゼロのままである。
【００９４】
そして、図１１に示すＣＷ専用送信タイミング信号が、同期信号生成部１２ａからＣＷ専用送信制御部７１に出力される同期信号（本発明の第２の同期信号に相当する）であり、ＣＷ専用受信タイミング信号が、同期信号生成部１２ａからＣＷ専用受信制御部７２に出力される同期信号（本発明の第２の同期信号の相当する）であり、ＣＷ専用送信信号が、ＣＷ専用送信制御部７１から送信用検出素子７０ａに出力される制御信号（本発明の第２の同期信号に基づいて生成された信号に相当する）であり、ＣＷ専用受信信号が、ＣＷ専用受信制御部７２から受信用検出素子７０ｂに出力される制御信号（本発明の第２の同期信号に基づいて生成された信号に相当する）である。
【００９５】
図１１に示すように、ＣＷ専用送信タイミング信号とＣＷ専用受信タイミング信号とが同じタイミングで出力される。ＣＷ専用送信制御部７１は、入力されたＣＷ専用送信タイミング信号に応じて、連続したパルス波からなるＣＷ専用送信信号を送信用検出素子７０ａに出力する。送信用検出素子７０ａは、入力されたＣＷ専用送信信号に応じて、被検体に対して連続波の超音波を送信する。
【００９６】
一方、ＣＷ専用受信制御部７２は、入力されたＣＷ専用受信タイミング信号に応じて、受信用検出素子７０ｂにＣＷ専用受信信号を出力する。受信用検出素子７０ｂは、ＣＷ専用受信信号に応じて、超音波の受信を継続して行う。そして、受信用検出素子７０ｂによって検出された検出信号は、ＣＷ専用受信制御部７２によって受信された後、主制御部１１に出力される。そして、主制御部１１の画像生成部１１ａにおいて、入力された検出信号に基づいて連続波ドプラ計測画像が生成され、表示部１６に表示される。
【００９７】
次に、超音波診断装置１０のコネクタ１９に光音響波光源ユニット６０が接続された際の作用について説明する。なお、光音響波光源ユニット６０の構成自体は、上記第１の実施形態と同様である。
【００９８】
本実施形態においては、同期信号生成部１２ａから出力された同期信号に応じて、ＣＷ専用送信制御部７１からパルス発生回路６０ｂに制御信号（本発明の第２の同期信号に基づいて生成された信号に相当する）が出力され、パルス発生回路６０ｂは、入力された制御信号に基づいて、パルス信号を発生する。そして、第１の実施形態と同様に、光源部６０ａは、パルス発生回路６０ｂから出力されたパルス信号に応じてパルス状の光を出射する。なお、ＣＷ専用送信制御部７１は、モノポーラ送信を用いて上記制御信号を出力する。
【００９９】
本実施形態においても、操作部１５によって光音響波画像モードのＯＮおよびＯＦＦ操作が受け付けられる。同期信号生成部１２ａは、光音響波画像モードのＯＮ操作が操作部１５において受け付けられた場合に、予め設定された制御スケジュールに基づいて、同期信号を出力する。そして、光音響波画像モードにおいては、第１の実施形態と同様に、超音波画像計測と光音響波画像計測とが交互に行われるが、同期信号生成部１２ａから出力される同期信号と、その同期信号に基づく超音波の送信タイミング、光音響波の送信タイミングおよび超音波の受信タイミングについては、図６に示すタイミングチャートと同様である。また、光音響波光源ユニット６０におけるＩＤ検出回路７０ｃおよび故障検出回路７０ｄの作用についても、上記実施形態と同様である。
【０１００】
なお、光音響波画像モードのＯＮ操作が操作部１５において受け付けられた場合には、連続波ドプラ計測は行われない。
【０１０１】
次に、超音波診断装置１０のコネクタ１９について説明する。図１２は、コネクタ１９に対して連続波ドプラ計測用のプローブ７０が接続された状態を示しており、図１３は、コネクタ１９に対して光音響波光源ユニット６０が接続された状態を示している。本実施形態のコネクタ１９は、図１２および図１３に示すように５つの配線１９ａ〜１９ｅを有している。
【０１０２】
第１の配線１９ａは、同期信号線（または送信信号線ともいう）であり、連続波ドプラ計測モードの場合には、第１の配線１９ａによって超音波診断装置１０から送信用検出素子７０ａにＣＷ専用送信信号が伝達される。また、光音響波画像モードの場合には、第１の配線１９ａによって超音波診断装置１０からパルス発生回路６０ｂに光音響波送信タイミング信号が伝達される。
【０１０３】
第２の配線１９ｂは、クロック信号線であり、第２の配線１９ｂによって超音波診断装置１０から連続波ドプラ計測用のプローブ７０または光音響波光源ユニット６０にクロック信号が供給される。
【０１０４】
第３の配線１９ｃは、データ線であり、第３の配線１９ｃによって連続波ドプラ計測用のプローブ７０から出力されたＩＤ情報および故障検出信号が超音波診断装置１０に入力される。また、第３の配線１９ｃによって光音響波光源ユニット６０から出力されたＩＤ情報および故障検出信号が超音波診断装置１０に入力される。なお、図７および図８においては、第３の配線１９ｃを１本の線で示しているが、２本とし、パラレル送信することが好ましい。
【０１０５】
第４の配線１９ｄは、グランド線であり、第４の配線１９ｄによって超音波診断装置１０から連続波ドプラ計測用のプローブ７０または光音響波光源ユニット６０に接地電位が供給される。
【０１０６】
第５の配線１９ｅは、検出信号線（または受信信号線ともいう）であり、第５の配線１９ｅによって連続波ドプラ計測用のプローブ７０の受信用検出素子７０ｂにより検出された検出信号（または受信信号ともいう）が、ＣＷ専用受信制御部７２に出力される。
【０１０７】
上記第２の実施形態の超音波診断システム２によれば、同期信号生成部１２ａによって生成された同期信号に基づいて超音波プローブ２０を制御し、かつ同期信号生成部１２ａによって生成された同期信号を伝達する同期信号線を有するコネクタ１９を設け、そのコネクタ１９に対して連続波ドプラ計測用のプローブ７０と光音響波光源ユニット６０との両方を接続可能に構成するようにしたので、コネクタのスペースを減らすことができ、小型化を図ることができる。また、コネクタの増加による電気的な安全性およびＥＭＳ性能の劣化を防止することができる。
【０１０８】
なお、連続波ドプラ計測用のプローブ７０は循環器診断の装置であり、光音響波画像（穿刺）とは臨床的に同時に使われることはないので、連続波ドプラ計測用のプローブ７０と光音響波光源ユニット６０とがコネクタ１９に排他的に接続されても特に問題はない。
【０１０９】
また、上記第１および第２の実施形態においては、１つのコネクタに対して、２つの装置を接続可能に構成するようにしたが、１つのコネクタに対して３つ以上の装置を接続可能としてもよい。たとえば１つのコネクタに対して、光音響波光源ユニット６０、心電計ユニット３０および連続波ドプラ計測用のプローブ７０を接続可能に構成するようにしてもよい。
【０１１０】
また、上記第１および第２の実施形態においては、１つのコネクタを２つの装置によって兼用するようにしたが、これに限らず、第１の実施形態のコネクタ１７または第２の実施形態のコネクタ１９を光音響波光源ユニット６０専用のコネクタとしてもよい。
【０１１１】
また、上記第１および第２の実施形態においては、光音響波画像モードにおいて、図６に示すように、１回の超音波受信間隔（超音波受信タイミング信号間）の間に、１回だけ光音響波を送信するようにしたが、これに限らず、図１４に示すように、遅延間隔ΔＴを設けて光音響波を複数回送信するようにしてもよい。遅延間隔ΔＴは、たとえば０．２４［μｓ］とした場合には、１５４０［ｍ／ｓ］×０．２４［μｓ］＝０．３６［ｍｍ］となる。したがって、この場合、図１５に示すように、穿刺針６１の先端の光音響波発生部６１ｃの画像が、０．３６［ｍｍ」の間隔で深さ方向に２点並んだ画像が表示される。これにより、穿刺針６１の先端の視認性を向上させることができる。
【０１１２】
なお、遅延間隔ΔＴは、最初の光音響波の発生が終了する間隔を確保する必要があり、０．０５μｓ以上であることが好ましい。また、超音波受信間隔は、超音波プローブ２０によって１ラインの信号が検出される間隔としてもよいし、超音波プローブ２０によって１フレームの信号が検出される間隔としてもよい。
【０１１３】
また、上述したように遅延間隔ΔＴを設けて光音響波を複数回送信して検出された光音響画像に対し、ΔＴだけ時間を繰り上げた光音響画像を生成し、元の光音響画像と時間を繰り上げた光音響画像とを加算した加算光音響画像を生成するようにしてもよい。そして、加算光音響画像について、最大値の半分程度の閾値を用いて閾値処理を施すことによって、閾値以下の信号を半分以下にするようにしてもよい。図１６は、上述した処理を時系列に並べた模式図である。なお、図１６においては、左から右に向かって処理が進む。そして、図１７ａは、最初の光音響波の送信によって検出された光音響画像を示し、図１７ｂは、２回目の光音響波の送信によって検出された光音響画像を示し、図１７ｃは、ΔＴだけ時間を繰り上げた光音響画像を示している。そして、図１７ｄは、上述した閾値処理を施した後の光音響画像を示している。これにより、穿刺針６１の先端位置をより明確に表示させることができる。なお、本実施形態においては、図１４に示すように、最初の光音響波送信タイミング信号と超音波受信タイミング信号とが同じタイミングであるため、最初の光音響波の送信による光音響画像が、真の穿刺針６１の先端を示していることになる。
【０１１４】
また、図１６に示すような処理の流れに限らず、相関フィルタ処理を施すことによって、図１６に示す処理で生成される光音響画像と同様の光音響画像を生成するようにしてもよい。
【０１１５】
また、上記第１および第２の実施形態においては、超音波診断装置１０を可搬型で構成するようにしたが、本発明は、可搬型の超音波診断装置に限らず、据え置き型の超音波診断装置にも適用可能である。
【０１１６】
また、上記第１および第２の実施形態では、本発明の挿入物の一実施形態として穿刺針６１を用いるようにしたが、これには限定されない。挿入物は、内部にラジオ波焼灼術に用いられる電極を収容するラジオ波焼灼用針であってもよいし、血管内に挿入されるカテーテルであってもよいし、血管内に挿入されるカテーテルのガイドワイヤであってもよい。あるいは、レーザ治療用の光ファイバであってもよい。
【０１１７】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の挿入物および光音響計測装置は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１８】
１，２ 超音波診断システム
１０   超音波診断装置
１１   主制御部
１１ａ 画像生成部
１２   副制御部
１２ａ 同期信号生成部
１２ｂ クロック信号発生部
１２ｃ プロセッサ
１３   送信制御部
１４   受信制御部
１５   操作部
１６   表示部
１７   コネクタ
１７ａ 第１の配線
１７ｂ 第２の配線
１７ｃ 第３の配線
１７ｄ 第４の配線
１７ｅ 第５の配線
１８   制御基板
１９   コネクタ
１９ａ 第１の配線
１９ｂ 第２の配線
１９ｃ 第３の配線
１９ｄ 第４の配線
１９ｅ 第５の配線
２０   超音波プローブ
３０   心電計ユニット
３０ａ 電極群
３０ｂ 増幅回路
３０ｃ 変換回路
３０ｄ 検出回路
３０ｅ 故障検出回路
４０   ストレージ
４１，５１     ＵＳＢコネクタ
５０   プリンタ
６０   光音響波光源ユニット
６０ａ 光源部
６０ｂ パルス発生回路
６０ｃ ＩＤ検出回路
６０ｄ 故障検出回路
６１   穿刺針
６１ａ 穿刺針本体
６１ｂ 光ファイバ
６１ｃ 光音響波発生部
６１ｃ 光音響発生部
６１ｄ 中空部
６２   光ケーブル
７０   連続波ドプラ計測用のプローブ
７０ａ 送信用検出素子
７０ｂ 受信用検出素子
７０ｂ 受信用検出素子
７０ｃ ＩＤ検出回路
７０ｄ 故障検出回路
７１   ＣＷ専用送信制御部
７２   ＣＷ専用受信制御部ΔＴ   遅延間隔
【図１】
2018179966.tif 000003
【図２】
2018179966.tif 000004
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年9月25日(2019.9.25)
【手続補正１】
【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】
超音波プローブにおける超音波の送受信を制御するための第１の同期信号を生成する同期信号生成部を有し、前記第１の同期信号に基づいて前記超音波プローブを制御する制御部と、
前記超音波プローブによって検出された信号に基づいて、超音波画像を生成する超音波画像生成部と、
前記同期信号生成部において生成された第２の同期信号または前記第２の同期信号に基づいて生成された信号を伝達する同期信号線と、該同期信号線とは独立し、データを伝達するデータ線とを有し、前記同期信号線を介して前記第２の同期信号または前記第２の同期信号に基づいて生成された信号を外部に出力するコネクタとを備え、
前記コネクタが、光を吸収して光音響波を発生する光音響波発生部を有する挿入物に入射される前記光を出射する光源装置を接続可能に構成されている超音波診断装置。
【請求項２】
前記光源装置が、前記第２の同期信号に基づいて、前記光を出射する請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記コネクタが、前記光源装置とは異なる他の装置を接続可能に構成されている請求項１または２記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記他の装置には、該他の装置を識別するための識別情報が記憶され、
前記制御部が、前記コネクタを介して前記識別情報を取得し、該取得した識別情報に応じて前記第２の同期信号の出力を制御する請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記コネクタが、心電計、心音計または連続波ドプラ計測専用のプローブを接続可能に構成されている請求項３または４記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記同期信号生成部が、クロック信号を生成するクロック信号発生部を有し、
前記コネクタが、前記クロック信号を伝達するクロック信号線を有し、該クロック信号線を介して前記クロック信号を外部に出力する請求項１から５いずれか１項記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記超音波画像生成部を構成するプロセッサが、前記クロック信号とは異なるクロック信号に基づいて動作する請求項６記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記同期信号生成部は、前記超音波プローブによって１ラインの信号が検出される間に、前記光源装置が、前記光を複数回出射するように前記第１の同期信号及び前記第２の同期信号を生成する請求項１から７いずれか１項記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記同期信号生成部は、前記超音波プローブによって１フレームの信号が検出される間に、前記光源装置が、前記光を複数回出射するように前記第１の同期信号及び前記第２の同期信号を生成する請求項１から７いずれか１項記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
可搬型である請求項１から９いずれか１項記載の超音波診断装置。
【国際調査報告】
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