(57)【要約】  ケーブルの交換の手間を軽減した超音波プローブであって、より好ましくは、医師等であっても簡単にケーブルの交換ができる超音波プローブを提供する。  本発明の超音波プローブ１は、超音波プローブ本体Ａと、超音波プローブ本体Ａに接続され、外部機器に着脱可能に接続できるケーブルＢと、を備え、超音波プローブ本体Ａは、超音波信号の発信及び超音波信号の反射波の受信を行うセンサ部２０と、センサ部２０に接続され、センサ部２０から送られるアナログの反射波の信号をディジタルの信号に変換する信号変換部３０と、信号変換部３０に接続され、信号変換部３０から送られるディジタルの信号に基づいて、エコー画像の作成までの処理を行う画像処理部４０と、を備えている。
2019087706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブ本体と、
前記超音波プローブ本体に接続され、外部機器に着脱可能に接続できるケーブルと、を備え、
前記超音波プローブ本体は、
超音波信号の発信及び前記超音波信号の反射波の受信を行うセンサ部と、
前記センサ部に接続され、前記センサ部から送られるアナログの前記反射波の信号をディジタルの信号に変換する信号変換部と、
前記信号変換部に接続され、前記信号変換部から送られる前記ディジタルの信号に基づいて、エコー画像の作成までの処理を行う画像処理部と、を備えていることを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
前記センサ部が前記反射波を受信する動作時以外は、前記信号変換部が停止していることを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項３】
前記信号変換部と前記画像処理部の間の配線数は、前記センサ部と前記信号変換部の間の配線数よりも少なく、
前記信号変換部が、前記センサ部から同時に送られた複数の前記信号を複数回に分けて時間をずらして前記画像処理部に送ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記信号変換部と前記画像処理部とが設けられる多層基板を備え、
前記多層基板は、ノイズを低減する複数のグランド層を備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
【請求項５】
前記センサ部は、
前記超音波信号の発信及び前記反射波の受信を行う素子と、
前記素子及び前記信号変換部に接続され、前記素子の駆動用の駆動回路基板と、を備えていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
【請求項６】
前記画像処理部は、
前記超音波信号の発信から前記反射波の受信までの時間差を算出する信号処理部と、
少なくとも前記時間差と前記反射波に基づいて、前記エコー画像を作成する画像作成部と、を備えていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
【請求項７】
前記ケーブルは、前記超音波プローブ本体の接続部に形成された端子部と着脱自在の端子部と、スライド可能に配設された筒状の樹脂製カバーとを有し、
前記樹脂製カバーは、先端にリング状の突起部を備え、
前記リング状の突起部が、前記超音波プローブ本体のケーブル端子部の受入部に形成したリング状の凹部に嵌合することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
【請求項８】
超音波プローブ本体と、
外部機器に着脱可能に接続できるケーブルと、を備え、
前記超音波プローブ本体は、
筐体と、
前記筐体内に配置され、本体側の第１端子部を内部に有する本体側の第１接続部と、を備え、
前記ケーブルは、
前記第１端子部に接続されるケーブル側の第２端子部を有し、前記第１接続部に螺合接続されるケーブル側の第２接続部と、
前記ケーブル上にスライド可能に設けられ、前記第２接続部を覆うように前記筐体に固定される樹脂製のカバーと、を備えていることを特徴とする超音波プローブ。
【請求項９】
前記第１接続部は、前記第１端子部が固定される第１固定部を備え、
前記第２接続部は、前記第２端子部に対して回転自在の第２回転部を備え、
前記第１固定部は、第１螺合溝が形成され、前記第１端子部の第１外面から離間した第１内面を備え、
前記第２回転部は、先端側に前記第１螺合溝に螺合する第２螺合溝の形成された第２外面を備えていることを特徴とする請求項８に記載の超音波プローブ。
【請求項１０】
前記超音波プローブ本体は、内面に前記第１固定部を固定する螺合溝の形成された第１孔部を有し、前記筐体内に嵌合される第１嵌合部を備え、
前記第１固定部は、外面に前記第１孔部の内面の前記螺合溝に螺合する螺合溝が形成されていることを特徴とする請求項９に記載の超音波プローブ。
【請求項１１】
前記カバーは、先端にリング状の突起部を有する円筒外形部を備え、
前記筐体は、前記第２接続部を受け入れる受入開口部を備え、
前記受入開口部には、前記突起部を嵌合するリング状の凹部が設けられていることを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
【請求項１２】
前記ケーブルは、前記第２接続部の後方近傍に前記ケーブルの外皮に一体化された前記外皮の外形より大きい大形部を備え、
前記カバーは、前記大形部に密着する内面部を備えていることを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
【請求項１３】
前記カバーは、材質がゴムであることを特徴とする請求項７から請求項１２のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
【請求項１４】
前記ケーブルは、前記外部機器に接続される側にＵＳＢコネクタを有するＵＳＢ３．１の規格に従ったＵＳＢケーブルであり、
前記ケーブルを介して前記超音波プローブ本体に給電が行えることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、被検体に対して超音波の送受波を行うための超音波プローブと、超音波プローブと接続され、超音波プローブで受波した超音波信号をもとに被検体の画像データを生成する生成部を備える処理ユニットと、画像データを処理ユニットに接続された、表示部を有する情報端末に表示させるための制御を行う表示制御手段と、情報端末の識別情報に基づいて識別を行うための識別手段と、を有し、表示制御手段は、識別手段の識別結果に応じ、診断画像エリアの表示部に対する相対的な大きさを異ならせて情報端末に表示するように制御を行うポータブル超音波診断装置が開示されている。【０００３】
そして、特許文献１では、この超音波診断装置によれば、モニタを有する種々の情報端末を処理ユニットに接続するだけで、それら情報端末の表示部を超音波診断モニタとして簡便に用いることができ、その結果表示モニタと処理ユニットを分離可能にし、超音波診断装置の携帯性及び表示モニタの視認性という、相反する二つの性能の向上が可能になり、例えば医者が患者宅に出向いて超音波診断を行う際に装置を持ち運びやすく便利であると同時に、視認性に優れたモニタによって確実な診断を行うことができることが説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１１１４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１では、ケーブルによって超音波プローブと処理ユニットが一体化されており、このため、上記のように処理ユニットを情報端末に接続するだけでよい構成が実現されていると考えられる。【０００６】
一方、適切な位置に適切な角度で超音波プローブを当てる操作を行っているときに、超音波プローブとケーブルの接続部が酷使されることになるため、長期にわたって使用されていると、その接続部の近くで断線等が起こる場合がある。【０００７】
この場合、ケーブルの交換作業は、超音波プローブ側だけでなく、処理ユニット側もケーブルが取り外せる程度に分解する必要があり、新しいケーブルに交換するのに手間がかかる。【０００８】
また、ポータブル超音波診断装置は、簡単に持ち運べることに特徴があり、訪問診療等の現場で重宝すると考えられるが、訪問診療等の訪問先で接続不良に気がついても、分解してケーブルを交換しなければならない場合、医師等では手に追えないため、訪問先での診療等に支障をきたすという問題もある。【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ケーブルの交換の手間を軽減した超音波プローブであって、より好ましくは、医師等であっても簡単にケーブルの交換ができる超音波プローブ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】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成によって把握される。
（１）本発明の超音波プローブは、超音波プローブ本体と、前記超音波プローブ本体に接続され、外部機器に着脱可能に接続できるケーブルと、を備え、前記超音波プローブ本体は、超音波信号の発信及び前記超音波信号の反射波の受信を行うセンサ部（素子＋駆動用の基板）と、前記センサ部に接続され、前記センサ部から送られるアナログの前記反射波の信号をディジタルの信号に変換する信号変換部と、前記信号変換部に接続され、前記信号変換部から送られる前記ディジタルの信号に基づいて、エコー画像の作成までの処理を行う画像処理部と、を備えている。【００１１】
（２）上記（１）の構成において、前記センサ部が前記反射波を受信する動作時以外は、前記信号変換部が停止している。【００１２】
（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記信号変換部と前記画像処理部の間の配線数は、前記センサ部と前記信号変換部の間の配線数よりも少なく、前記信号変換部が、前記センサ部から同時に送られた複数の前記信号を複数回に分けて時間をずらして前記画像処理部に送る。【００１３】
（４）上記（１）から（３）のいずれか１つの構成において、前記信号変換部と前記画像処理部とが設けられる多層基板を備え、前記多層基板は、ノイズを低減する複数のグランド層を備えている。【００１４】
（５）上記（１）から（４）のいずれか１つの構成において、前記センサ部は、前記超音波信号の発信及び前記反射波の受信を行う素子と、前記素子及び前記信号変換部に接続され、前記素子の駆動用の駆動回路基板と、を備えている。【００１５】
（６）上記（１）から（５）のいずれか１つの構成において、前記画像処理部は、前記超音波信号の発信から前記反射波の受信までの時間差を算出する信号処理部と、少なくとも前記時間差と前記反射波に基づいて、前記エコー画像を作成する画像作成部と、を備えている。【００１６】
（７）上記（１）から（６）のいずれか１つの構成において、前記ケーブルは、前記超音波プローブ本体の接続部に形成された端子部と着脱自在の端子部と、スライド可能に配設された筒状の樹脂製カバーとを有し、前記樹脂製カバーは、先端にリング状の突起部を備え、前記リング状の突起部が、前記超音波プローブ本体のケーブル端子部の受入部に形成したリング状の凹部に嵌合する。【００１７】
（８）本発明の超音波プローブは、超音波プローブ本体と、外部機器に着脱可能に接続できるケーブルと、を備え、前記超音波プローブ本体は、筐体と、前記筐体内に配置され、本体側の第１端子部を内部に有する本体側の第１接続部と、を備え、前記ケーブルは、
前記第１端子部に接続されるケーブル側の第２端子部を有し、前記第１接続部に螺合接続されるケーブル側の第２接続部と、前記ケーブル上にスライド可能に設けられ、前記第２接続部を覆うように前記筐体に固定される樹脂製のカバーと、を備えている。【００１８】
（９）上記（８）の構成において、前記第１接続部は、前記第１端子部が固定される第１固定部を備え、前記第２接続部は、前記第２端子部に対して回転自在の第２回転部を備え、前記第１固定部は、第１螺合溝が形成され、前記第１端子部の第１外面から離間した第１内面を備え、前記第２回転部は、先端側に前記第１螺合溝に螺合する第２螺合溝の形成された第２外面を備えている。【００１９】
（１０）上記（９）の構成において、前記超音波プローブ本体は、内面に前記第１固定部を固定する螺合溝の形成された第１孔部を有し、前記筐体内に嵌合される第１嵌合部を備え、前記第１固定部は、外面に前記第１孔部の内面の前記螺合溝に螺合する螺合溝が形成されている。【００２０】
（１１）上記（８）から（１０）のいずれか１つの構成において、前記カバーは、先端にリング状の突起部を有する円筒外形部を備え、前記筐体は、前記第２接続部を受け入れる受入開口部を備え、前記受入開口部には、前記突起部を嵌合するリング状の凹部が設けられている。【００２１】
（１２）上記（８）から（１１）のいずれか１つの構成において、前記ケーブルは、前記第２接続部の後方近傍に前記ケーブルの外皮に一体化された前記外皮の外形より大きい大形部を備え、前記カバーは、前記大形部に密着する内面部を備えている。【００２２】
（１３）上記（７）から（１２）のいずれか１つの構成において、前記カバーは、材質がゴムである。【００２３】
（１４）上記（１）から（１３）のいずれか１つの構成において、前記ケーブルは、前記外部機器に接続される側にＵＳＢコネクタを有するＵＳＢ３．１の規格に従ったＵＳＢケーブルであり、前記ケーブルを介して前記超音波プローブ本体に給電が行える。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ケーブルの交換の手間を軽減した超音波プローブであって、より好ましくは、医師等であっても簡単にケーブルの交換ができる超音波プローブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る実施形態の超音波プローブの斜視図である。
【図２】本発明に係る実施形態の超音波プローブ本体の内部構成の主な部分を模式的に示した模式図である。
【図３】本発明に係る実施形態の超音波プローブ本体にケーブルが接続された状態を説明するための図である。
【図４】本発明に係る実施形態の超音波プローブ本体とケーブルの接続に関する構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号又は符号を付している。
【００２７】
図１は本発明に係る実施形態の超音波プローブ１の斜視図である。
図１に示すように、超音波プローブ１は、超音波プローブ本体Ａと、超音波プローブ本体Ａに接続され、外部機器に着脱可能に接続できるケーブルＢと、を備えている。
【００２８】
例えば、外部機器は、ノートパソコンやタブレット端末のような画像を表示できる表示部を有する携帯端末でもよく、デスクトップパソコン等のような画像を表示できる表示部を有する据え置き式の端末であってもよい。
【００２９】
そして、外部機器には専用アプリケーションがインストールされ、外部機器でそのアプリケーションを立ち上げると、外部機器の有する表示部に表示するエコー画像のモード（例えば、Ｂモード、Ｍモード、Ｄモード等）を選択する選択アイコンが表示され、また、選択されたモードに対応するエコー画像の表示ができるようになる。
なお、外部機器でモードの選択が行われると、そのモードに対応したエコー画像を外部機器に送るための指令がケーブルＢを介して超音波プローブ本体Ａに送られる。
【００３０】
Ｂモードとは、発信した超音波が各部で反射（以下、反射する部分を反射源又は超音波エコー源ともいう。）して受信される反射波（超音波エコーともいう。）の振幅を輝度に変換した２次元断層画像を表示部に表示するモードであり、Ｍモードとは、超音波エコー源の時間変化（動き）の軌跡を波形として表示部に表示するモードであり、Ｄモード（例えば、パルスドプラ、カラードプラ、パワードプラ等が更に選択できる。）とは、超音波エコー源の動きを超音波周波数の変化として検出し、それに基づく画像を表示部に表示するモードである。
【００３１】
例えば、Ｄモードとしてカラードプラを選択すれば、血液の動きを超音波周波数の変化として、２次元断層画像上にカラー表示（例えば、動脈と静脈が異なる色で表示）することができる。
【００３２】
ただし、選択できるモードは、これらに限定される必要はなく、その他のモード（例えば、Ａモード等）が選択できるようになっていてもよい。
【００３３】
（超音波プローブ本体Ａ）
図１に示すように、超音波プローブ本体Ａは、前方側に開口部１１Ａを有する第１半体１１と第２半体１２を合わせて形成される筐体１０を備えている。
第１半体１１の開口部１１Ａには、後述するセンサ部２０の検出部２１が設けられる。
【００３４】
図２は、超音波プローブ本体Ａの内部構成の主な部分を模式的に示した模式図である。
ただし、形状等についてまで正確に図示したものではない（例えば、検出部２１等は、図１を見ればわかるように本来は若干湾曲した形状である。）。
図２に示すように、超音波プローブ本体Ａの筐体１０内部には、センサ部２０と、信号変換部３０と、画像処理部４０と、信号変換部３０及び画像処理部４０が設けられる多層基板ＭＬＳと、を備えている。
【００３５】
（センサ部２０）
センサ部２０は、検出部２１と、駆動回路基板２２と、検出部２１と駆動回路基板２２の間を繋ぐ複数の配線Ｌ１と、を備えており、検出部２１は、複数の素子２３と、素子２３の前後に設けられた電極（前方側の第１電極２４、後方側の第２電極２５）と、第１電極２４上に設けられた音響整合層２６と、音響整合層２６上に設けられた音響レンズ２７と、第２電極２５上に設けられたバッキング層２８と、を備えている。
【００３６】
素子２３は、具体的には圧電素子であり、素子２３への電圧の印加によって超音波信号が発生し、逆に、素子２３で反射波が受信されると電圧が発生する。
なお、図２では、第１電極２４及び第２電極２５がベタ電極のような図示になっているが、実際には、各々の素子２３が反射波を受信したときに発生する電圧及び超音波信号を発信させるための素子２３への電圧の印加が行える電極パターンになっており、配線Ｌ１は素子２３と駆動回路基板２２との間の電気的な接続のための配線である。
【００３７】
本実施形態では、２５６個の素子２３が設けられており、配線Ｌ１の数は３２になっており、超音波信号を発信するときの素子２３の励振枚数が３２になっている。
ただし、素子２３の数及び励振枚数は、２５６素子（２５６個の素子）、励振枚数３２に限定される必要はなく、１２８素子、励振枚数１６であってもよく、素子数と励振枚数が増えれば、エコー画像の解像度が高くなるものの、配線等の構成も増加してコスト等が増加するため、求められる解像度に応じて適切な素子数を選択するのがよい。
【００３８】
音響整合層２６は、素子２３とエコー画像を撮る対象（例えば、被写体）とで音響インピーダンスの差が大きい場合、そのままでは素子２３で発信された超音波が対象内（被写体内）に効率よく入射せず、その多くが反射されてしまうのを抑制するために、音響的な整合を取るための層である。
なお、本実施形態では、音響整合層２６は、１つの材料で形成された１つの層としているが、異なる材料からなる複数の層で構成されていてもよい。
【００３９】
音響レンズ２７は、発信された超音波信号が進行するのに従って、広がってしまうのを抑制し、エコー画像の分解能を高めるために設けられた層である。
図１に示すように、音響レンズ２７は、検出部２１の最も外側に位置するため、被写体等と直接接触する層となるため、生体との適合性に優れるシリコンゴム等の材料を用いるのがよい。
【００４０】
バッキング層２８は、素子２３の余分な振動を抑制し、発信される超音波信号のパルス幅を短くするための層であり、これによってエコー画像の距離分解能を高めることができる。
【００４１】
駆動回路基板２２は、素子２３の駆動用の制御回路が設けられた基板であり、例えば、決められたタイミングで素子２３を励振させる処理（素子２３に電圧を印加する処理）を行う。
【００４２】
また、駆動回路基板２２は、決められたタイミングで反射波を素子２３が受信したときの電圧の変化を検出して、その反射波により発生する電圧の変化を信号変換部３０に送る処理を行う。
【００４３】
（信号変換部３０）
信号変換部３０は、センサ部２０（より詳細には駆動回路基板２２）に配線Ｌ２で接続され、センサ部２０からのアナログの反射波の信号（電圧信号）をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）である。
【００４４】
本実施形態では、配線Ｌ２の数を配線Ｌ１の数と同じ３２にしており、駆動回路基板２２が、同時に検出した電圧の変化がそのまま信号変換部３０に送れるようになっている。
【００４５】
なお、信号変換部３０として機能するＡＤＣは、多層基板ＭＬＳ上に実装されており、多層基板ＭＬＳに形成された配線Ｌ２２を介して反射波の信号を受信する。
つまり、配線Ｌ２は、直接、信号変換部３０に接続されているのではなく、多層基板ＭＬＳに形成された配線Ｌ２２に接続されている。
【００４６】
そして、多層基板ＭＬＳに形成された配線Ｌ３を介して、信号変換部３０からディジタルの信号として反射波の信号が画像処理部４０に送られる。
【００４７】
（画像処理部４０）
画像処理部４０は、本実施形態では、多層基板ＭＬＳ上に実装されたＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ａｒｒａｙ）で構成されており、そのＦＰＧＡの回路設計によって、ＤＳＰやＣＰＵの機能を実現しており、ＤＳＰとしての機能ブロックが信号処理部４１としての機能を発揮し、ＣＰＵとしての機能ブロックが画像作成部４２としての機能を発揮し、その他、記憶部４３としての領域も備えるものになっている。
【００４８】
つまり、画像処理部４０は、機能構成として、信号処理部４１と、画像作成部４２と、記憶部４３と、を備えたものになっている。
【００４９】
信号処理部４１は、信号変換部３０から送られる反射波の信号に基づいて、超音波信号の発信から反射波の受信までの時間差を算出する。
【００５０】
具体的には、超音波信号が発信され、対象内（被写体内）に入射して進行する過程で、反射源に到達すると、その反射源で一部の超音波信号が反射され、残る超音波信号は、更に対象内（被写体内）を進行する。
この進行する超音波信号が次の反射源に到達すると、再び、同様のことが起こる。
【００５１】
なお、反射率の高い反射源で反射された反射波は、強度（振幅）が大きいものとなり、逆に、反射率の小さい反射源で反射された反射波は、強度が小さいものとなる。
【００５２】
このように、対象内（被写体内）の位置の違いに応じて、複数の反射波を受信することになるため、超音波信号の発信のタイミングから超音波信号の進行速度を基準として、どの程度の時間遅れで、各反射波を受信したかに基づいて、各反射波の位置を求めることができ、このための時間差を算出する処理を信号処理部４１は主に行う。
【００５３】
画像作成部４２は、少なくとも信号処理部４１が算出した時間差と反射波に基づいて、エコー画像を作成する。
なお、画像作成部４２は、上述のようにＦＰＧＡのＣＰＵとしての機能ブロックが処理を行っているが、この処理を実行する機能ブロックはＣＰＵとしての機能も果たしているため、超音波プローブ本体Ａの全般的な制御も司っている。
画像作成部４２は、例えば、時間差から反射源の位置を求め、その時間差を求めるもとになっている反射波の強度（振幅）を輝度に変換して２次元断層画像化することでＢモード用のエコー画像を作成する等を行う。
【００５４】
なお、ＭモードやＤモードについてもデータ処理自体は、一般に行われている処理と同じであり、その一般的な処理に従って、画像作成部４２は、ＭモードやＤモード用のエコー画像を作成する。
【００５５】
記憶部４３は、画像処理部４０（信号処理部４１や画像作成部４２）が動作する上で必要なプログラムや処理過程で生成されたデータを記憶する。
【００５６】
そして、画像処理部４０で作成されたエコー画像は、配線Ｌ４を介してケーブルＢと接続するための第１端子部５１を内部に有する本体側の第１接続部５０にディジタルの信号として送られる。
【００５７】
ここで、図１に示すように、ケーブルＢには、外部機器に接続される側にＵＳＢコネクタＣを有するＵＳＢ３．１の規格に従ったＵＳＢケーブルを用いている。
このため、そのＵＳＢコネクタＣを外部機器のＵＳＢポートに対して簡単に着脱することができ、ＵＳＢコネクタＣを外部機器のＵＳＢポートに接続するだけで、外部機器は、ケーブルＢを介して、ディジタルの信号としてエコー画像を受信することができる。
【００５８】
このように、ディジタルの信号としてエコー画像を外部機器に送るため、ノイズの影響を受け難いものになっており、かつ、エコー画像を超音波プローブ本体Ａ側で作成しているため、外部機器自体が高い演算処理能力を有している必要はなく、スペックの低いノートパソコンやタブレット端末であっても超音波プローブ本体Ａが接続される外部機器に使用できるようになっている。
【００５９】
なお、本実施形態では、超音波プローブ本体Ａが補助バッテリーを有するものとしているが、ケーブルＢにＵＳＢ３．１の規格に従ったＵＳＢケーブルを用いているので、通常、超音波プローブ本体Ａが駆動するのに必要な電力は、外部機器からケーブルＢを介して給電されるようになっている。なお、給電機能を有するＵＳＢ２．０の規格であっても使用するデータ転送量が転送速度４８０Ｍｂｉｔ／ｓｅｃで補える範囲であればＵＳＢ２．０を使用することもできる。
【００６０】
そして、図１を見ればわかるとおり、本実施形態の超音波プローブ１は、超音波プローブ本体Ａ内に、エコー画像を作成するまでの処理に必要な全ての構成を内蔵させたため、ケーブルＢを交換するときに、超音波プローブ本体ＡとケーブルＢとの接続を解除すればよいだけになっている。
【００６１】
このため、特許文献１のように、ケーブル交換時に、超音波プローブ側と処理ユニット側の２箇所で接続を解除する必要がないため、ケーブルを交換するときの手間を大幅に軽減することができる。
【００６２】
なお、後ほど説明するように、本実施形態の超音波プローブ１は、ケーブルＢを交換するときに、超音波プローブ本体Ａを分解する必要がなく、また、ケーブルＢの交換を医師等であっても簡単に行えるようにしている。
【００６３】
そして、交換用のケーブルＢは、収納に場所をとるものでもなく、持ち運びに困るものでもないため、例えば、訪問診療等のときに交換用のケーブルＢを持って行くことで、訪問先で接続不良に気がついたら、その場で交換が行えるので、接続不良のために診療等ができないという事態を回避することができる。
【００６４】
ところで、本実施形態のように、超音波プローブ本体Ａ内に各種の機能構成を盛り込むようにすると、発熱量が大きくなり、内蔵している機器類にとって過酷な環境となるおそれがあるとともに、超音波プローブ本体Ａ内でエコー画像の作成までを行っているため、内部ノイズを低減してエコー画像にノイズの影響が現れないようにすることが重要であり、先に、本実施形態の超音波プローブ本体Ａに施されている対策について、述べた後に、ケーブルＢの交換を医師等でもできるようにしたケーブルＢの接続構造の説明を行う。
【００６５】
例えば、発熱源として大きなものは、信号変換部３０として機能するＡＤＣが挙げられるが、このＡＤＣは、信号変換部３０から反射波の信号を画像処理部４０に送るときに動作していればよい。
【００６６】
そして、画像処理部４０への反射波の信号を送信するタイミングは、センサ部２０が反射波を受信する動作時であるため、本実施形態では、センサ部２０が反射波を受信する動作時以外は、信号変換部３０が停止するように制御させている。
なお、センサ部２０が反射波を受信する動作時以外は、信号変換部３０が停止するとは、センサ部２０が反射波を受信する動作時に合わせて、省電力モードの信号変換部３０を起動させ、反射波の信号を画像処理部４０に送信する動作を行った後、再び、次のセンサ部２０が反射波を受信する動作時までは、信号変換部３０を省電力モードにすることを意味する。
【００６７】
具体的には、超音波プローブ本体Ａは、内蔵するＦＰＧＡにＣＰＵの機能があるため、信号変換部３０として機能するＡＤＣに対して高速で動作開始及び動作停止の制御を行わせることができるようなっており、反射波を素子２３が受信したときの電圧の変化を検出する駆動回路基板２２の決められたタイミングにあわせて、ＡＤＣを起動させることができるようになっている。
【００６８】
また、信号変換部３０として機能するＡＤＣも画像処理部４０として機能するＦＰＧＡも一度に多くの処理を実行させるようにすると、その分だけ消費電力が必要であり、発熱量が増加することになる。
【００６９】
そこで、信号変換部３０が、センサ部２０から同時に送られた複数の反射波の信号を一度に画像処理部４０に送るのではなく、複数回に分けて時間をずらして画像処理部４０に送るようにすることで一度に処理しなければならないＡＤＣ及びＦＰＧＡの処理量を低減するようにしている。
【００７０】
具体的には、センサ部２０から同時に送られた複数の反射波の信号を２回に分けて信号変換部３０が画像処理部４０に送るようにしている。
なお、この結果、信号変換部３０と画像処理部４０を電気的に接続する多層基板ＭＬＳに形成された配線Ｌ３は、センサ部２０と信号変換部３０の間の配線数の半分、つまり、配線Ｌ３を１６まで少なくすることができている。
【００７１】
さらに、画像処理部４０として機能するＦＰＧＡにおいても機能ブロックごとに動作すべきときと、動作する必要のないときを切り分けて、動作する必要のないときには、その機能ブロックを停止させるようにしている。
【００７２】
これらの結果、超音波プローブ本体Ａ内の発熱を抑えることができ、また、これらは消費電力の抑制にもなっているため、ＵＳＢ３．１で電力供給が可能な消費電力まで低減されたものになっている。
【００７３】
一方、内部ノイズの影響を低減するために、本実施形態の超音波プローブ本体Ａでは、信号変換部３０及び画像処理部４０の設けられる基板（多層基板ＭＬＳ）と、素子２３の駆動用の基板（駆動回路基板２２）と、を分ける構成にしている。
【００７４】
これによって、素子２３への電圧の印加と停止のための駆動回路基板２２のアナログスイッチの回路から出るノイズが多層基板ＭＬＳ側の構成に影響し難くなっている。
【００７５】
なお、基板を２枚にすることで、駆動回路基板２２のアナログスイッチ、信号変換部３０及び画像処理部４０の配置位置のレイアウトが熱対策を考慮したレイアウトにしやすくなっており、基板を２枚にすることでより一層、超音波プローブ本体Ａ内の温度上昇を抑制することができるようになっている。
【００７６】
また、画像処理部４０として機能するＦＰＧＡを多層基板ＭＬＳとすることで、基板にノイズを低減する複数のグランド層を備えさせるようにしており、より一層、ＦＰＧＡがノイズの影響を受け難いものになっている。
【００７７】
次に、主に、図３及び図４を参照しながら、ケーブルＢの接続構造についての説明を行う。
図３は、超音波プローブ本体ＡにケーブルＢが接続された状態を説明するための図であり、超音波プローブ本体Ａについては、筐体１０の第１半体１１、第１嵌合部１３等の一部だけを示したものになっている。
【００７８】
図４は超音波プローブ本体ＡとケーブルＢの接続に関する構成を説明するための図であり、図４（Ａ）は図３に示す超音波プローブ本体Ａ及びケーブルＢの接続する部分が見えるようにした斜視図である。
また、図４（Ｂ）は、第１嵌合部１３と第１嵌合部１３に接続された第１接続部５０を示した斜視図である。
【００７９】
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、超音波プローブ本体Ａは、先に触れたように、筐体１０内に配置され、ケーブルＢとの接続を行うための本体側の第１接続部５０を備えている。
【００８０】
そして、第１接続部５０は、後述するケーブルＢの第２端子部６１が接続される本体側の第１端子部５１と、第１端子部５１を内部に有するように第１端子部５１が固定される第１固定部５２と、を備えている。
【００８１】
なお、第１端子部５１には、一端が多層基板ＭＬＳに接続された複数の配線Ｌ４（図２参照）の他端が接続されており、第１端子部５１に後述するケーブルＢの第２端子部６１が接続されることで、ケーブルＢと多層基板ＭＬＳとの間での各種の信号の送受信及びケーブルＢから多層基板ＭＬＳ側への給電ができるようになる。
【００８２】
また、図４（Ｂ）に示すように、第１接続部５０の第１固定部５２は、第１螺合溝が形成され、円柱形状の第１端子部５１の第１外面５１Ａ（外周面）から離間した第１内面５２Ａ（内周面）を備えており、後述するように、この第１内面５２Ａに形成された第１螺合溝に対してケーブルＢが螺合接続されることになる。
【００８３】
さらに、第１接続部５０の第１固定部５２は、図４（Ｂ）に示すように、外面５２Ｂ（外周面）にも螺合溝が形成されており、この螺合溝によって、これから説明する第１嵌合部１３に螺合固定される。
【００８４】
先に触れたように、超音波プローブ本体Ａは、第１接続部５０（図４（Ａ）参照）が固定される第１嵌合部１３を備えている。
第１嵌合部１３は、図４（Ｂ）に示すように、内面（内周面）に第１固定部５２を固定する螺合溝の形成された第１孔部１３Ａを有しており、この第１孔部１３Ａの内面の螺合溝に第１固定部５２の外面５２Ｂ（外周面）の螺合溝を螺合させることにより、第１接続部５０（第１固定部５２）が第１嵌合部１３に対して螺合固定される。
【００８５】
そして、筐体１０の第１半体１１には、第１嵌合部１３が嵌合され、第１嵌合部１３が動かないように規制する第１嵌込部１４が設けられている。第１嵌合部１３の形状は、特に限定するものではないが、本実施形態においては図３に示すように円錐台形状とし、第１嵌込部１４も第１嵌合部１３に対応する形状としている。
【００８６】
また、図３及び図４では、筐体１０の第１半体１１だけが示されているが、第２半体１２は、ほぼ第１半体１１の開口部１１Ａが形成される先端面１１ＡＡを除いただけの構造になっており、第２半体１２も第１半体１１の第１嵌込部１４と同様の第１嵌合部１３が動かないように規制する第２嵌込部を備えている。
【００８７】
したがって、第１嵌合部１３は、第１半体１１の第１嵌込部１４と第２半体１２の第２嵌込部で形成される筐体１０の嵌込部に嵌合されることで動かないように固定され、そのように第１嵌合部１３が固定されることで、図４（Ａ）に示すように、第１嵌合部１３に固定されている第１接続部５０が筐体１０に対して所定の第１位置に位置するように配置される。
【００８８】
そして、筐体１０の第１半体１１には、第１接続部５０が筐体１０に対して所定の第１位置に位置する状態のときに第１接続部５０に対面することになる部分に、半円形の第１切欠形状部１１Ｂが設けられている。
【００８９】
また、先にも述べたように、図４（Ａ）では、筐体１０の第１半体１１だけが示されているが、第２半体１２は、ほぼ第１半体１１の開口部１１Ａが形成される先端面１１ＡＡを除いただけの構造になっており、第２半体１２にも第１半体１１の第１切欠形状部１１Ｂと同様の半円形の第２切欠形状部が設けられている。
【００９０】
したがって、筐体１０は、第１接続部５０が筐体１０に対して所定の第１位置に位置するときに、第１接続部５０に対面する部分に、第１半体１１の第１切欠形状部１１Ｂと第２半体１２の第２切欠形状部が合わさって、円形状となる開口部を備えたものになっており、この円形状となる開口部が、第１接続部５０に対して、後述するケーブルＢの第２接続部６０が接続できるように、第２接続部６０を受け入れるための受入開口部となる。
【００９１】
一方、図３に示すように、ケーブルＢは、第１端子部５１（図４（Ｂ）参照）に着脱自在に接続されるケーブルＢ側の第２端子部６１（図４（Ａ）参照）を有し、第１接続部５０に螺合接続されるケーブルＢ側の第２接続部６０と、ケーブルＢ上にスライド可能に設けられた樹脂製のカバー６３（本実施形態では、材質がゴムであるカバー６３としている。）と、を備えている。
【００９２】
具体的には、図４（Ａ）に示すように、第２接続部６０は、第１端子部５１の複数の端子受入穴５１Ｂ（図４（Ｂ）参照）に挿入される複数の端子６１Ａを有するとともに、端子６１Ａを取り囲み、接続時に第１端子部５１の第１外面５１Ａ（外周面）に被さる円筒状の外壁部６１Ｂを有する第２端子部６１と、第２端子部６１の後方側に位置し、第２端子部６１に対して回転自在の第２回転部６２と、を備えている。
【００９３】
そして、第２回転部６２は、図４（Ａ）に示すように、先端側に第１接続部５０（第１固定部５２）の第１内面５２Ａ（図４（Ｂ）参照）に形成された第１螺合溝に螺合する第２螺合溝の形成された第２外面６２Ａ（外周面）を有する第２螺合部と、第２外面６２Ａの後方側に段差をもって外径が大きくなった摘み部６２Ｂと、を備えている。
なお、摘み部６２Ｂは、外面（外周面）に前後方向に延びる断面円弧状の凹部が周方向に複数形成された滑り止めを備えている。
【００９４】
したがって、第２接続部６０の第２端子部６１の端子６１Ａ（図４（Ａ）参照）を第１端子部５１の端子受入穴５１Ｂ（図４（Ｂ）参照）に挿入するように、第２接続部６０を第１接続部５０側に押し込んだ後、第２接続部６０の第２回転部６２を回転させると、第２回転部６２の第２外面６２Ａ（外周面）に形成された第２螺合溝が第１接続部５０（第１固定部５２）の第１内面５２Ａ（図４（Ｂ）参照）に形成された第１螺合溝に螺合して、第１接続部５０と第２接続部６０が螺合接続される。
【００９５】
このように、第１接続部５０と第２接続部６０が螺合接続されるようにして、ケーブルＢが超音波プローブ本体Ａに対して接続されているので、診察等のために超音波プローブ本体Ａの操作（移動）によって、超音波プローブ本体ＡからケーブルＢが簡単に外れることがない。
【００９６】
一方、図３に示すように、樹脂製のカバー６３は、先端にリング状の突起部６３ＡＡを有する円筒外形部６３Ａを備えており、第１半体１１の第１切欠形状部１１Ｂにリング状の突起部６３ＡＡを嵌合する半円形の第１凹部１１ＢＡが設けられている。
【００９７】
また、先にも述べたように、図３では、筐体１０の第１半体１１だけが示されているが、第２半体１２は、ほぼ第１半体１１の開口部１１Ａが形成される先端面１１ＡＡを除いただけの構造になっており、第２半体１２にも第１半体１１の半円形の第１凹部１１ＢＡと同様の半円形の第２凹部が設けられている。
【００９８】
したがって、筐体１０は、先に説明した第１半体１１の第１切欠形状部１１Ｂと第２半体１２の第２切欠形状部が合わさって形成される第２接続部６０を受け入れるための受入開口部に、半円形の第１凹部１１ＢＡと半円形の第２凹部によって形成され、カバー６３のリング状の突起部６３ＡＡを嵌合するリング状の凹部が設けられたものになっている。
【００９９】
そして、図３に示すように、第２接続部６０が第１接続部５０（図４（Ａ）参照）に接続された後、ケーブルＢ上を前方側にスライド移動させるように、カバー６３を移動させ、カバー６３を弾性変形させて、第１半体１１の第１凹部１１ＢＡにカバー６３の突起部６３ＡＡを嵌め込んだ後、第２半体１２の第２凹部内にカバー６３の突起部６３ＡＡが挿入されるように、第２半体１２を第１半体１１に合わせるようにして筐体１０が形成される。
【０１００】
なお、第１半体１１と第２半体１２の接触部には接着剤が設けられ、簡単に第１半体１１と第２半体１２が分離しないとともに、筐体１０内が高い気密性を有するものとされる。
【０１０１】
このようにして、カバー６３が筐体１０に固定された状態となったときには、図１に示すように、カバー６３が第２接続部６０（図３参照）を覆った状態となる。
【０１０２】
また、ケーブルＢは、図３に示すように、第２接続部６０（第２回転部６２）の後方近傍にケーブルＢの外皮６３Ｂに一体化された外皮６３Ｂの外形より大きい大形部６４を備えている。
【０１０３】
なお、大形部６４は、図３に示すように、第２接続部６０（第２回転部６２）側が摘み部６２Ｂ（図４（Ａ）参照）の外径と同じが若干小さい外径の直胴部６４Ａと、直胴部６４Ａから後方側に向かって外径が小さくなっていくテーパー部６４Ｂと、を備えている。
【０１０４】
そして、カバー６３は、上述のように、筐体１０に固定された状態のときに、内面部６３Ｃ（図４（Ａ）参照）が第２接続部６０の一部と大形部６４とに密着するようになっており、したがって、超音波プローブ本体ＡのケーブルＢが接続される部分においても高い気密性が確保されるようになっている。
【０１０５】
一方、例えば、超音波プローブ本体Ａの操作に伴う応力が大形部６４の後方側近傍に長期にわたって加わることで、ケーブルＢが断線した場合には、カバー６３を後方側に動かして第２接続部６０（第２回転部６２）の摘み部６２Ｂ（図４（Ａ）参照）を露出させる。
【０１０６】
なお、上述のように、カバー６３は、筐体１０のリング状の凹部に突起部６３ＡＡが嵌合されることで筐体１０に固定されているだけのため、カバー６３に対して強く後方側に引き抜く力をかけることで、嵌合が解除され、カバー６３を後方側に動かすことが可能である。
【０１０７】
そして、図３を見ればわかるように、第２接続部６０（第２回転部６２（図４（Ａ）参照））は、第１接続部５０（図４（Ａ）参照）に接続された状態のときでも、後方側の一部が筐体１０から外側に露出する程度の長さに設定されている。
【０１０８】
このため、医師等でも簡単に、第２接続部６０（第２回転部６２）の摘み部６２Ｂ（図４（Ａ）参照）を摘んで第２回転部６２（図４（Ａ）参照）を回転させることで、第１接続部５０（図４（Ａ）参照）と第２接続部６０の螺合接続（固定）を解除して、超音波プローブ本体ＡからケーブルＢを取り外すことができるとともに、逆手順で、新しい交換用のケーブルＢを接続することができる。
【０１０９】
したがって、訪問診療等のときに交換用のケーブルＢを持って行くことで、訪問先で接続不良に気がついたら、その場で交換が行えるので、接続不良のために診療等ができないという事態を回避することができる。
【０１１０】
以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更が可能であることも言うまでもなく、要旨を逸脱しない範囲での種々の変更を行ったものも本発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは、当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【０１１１】
１  超音波プローブ
１０  筐体
１１  第１半体
１１Ａ  開口部
１１ＡＡ  先端面
１１Ｂ  第１切欠形状部
１１ＢＡ  第１凹部
１２  第２半体
１３  第１嵌合部
１３Ａ  第１孔部
１４  第１嵌込部
２０  センサ部
２１  検出部
２２  駆動回路基板
２３  素子
２４  第１電極
２５  第２電極
２６  音響整合層
２７  音響レンズ
２８  バッキング層
３０  信号変換部
４０  画像処理部
４１  信号処理部
４２  画像作成部
４３  記憶部
５０  第１接続部
５１  第１端子部
５１Ａ  第１外面
５１Ｂ  端子受入穴
５２  第１固定部
５２Ａ  第１内面
５２Ｂ  外面
６０  第２接続部
６１  第２端子部
６１Ａ  端子
６１Ｂ  外壁部
６２  第２回転部
６２Ａ  第２外面
６２Ｂ  摘み部
６３  カバー
６３Ａ  円筒外形部
６３ＡＡ  突起部
６３Ｂ  外皮
６３Ｃ  内面部
６４  大形部
６４Ａ  直胴部
６４Ｂ  テーパー部
Ａ  超音波プローブ本体
Ｂ  ケーブル
Ｃ  ＵＳＢコネクタ
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ２２、Ｌ３、Ｌ４  配線
ＭＬＳ  多層基板
【図１】
2019087706.tif 000003
【図２】
2019087706.tif 000004
【図３】
2019087706.tif 000005
【図４】
2019087706.tif 000006
【国際調査報告】
2019087706.tif 000007
2019087706.tif 000008
2019087706.tif 000009
2019087706.tif 000010