(57)【要約】 【課題】  プローブポート間において、超音波プローブに設けられた送信回路を駆動する駆動信号と、当該駆動信号による送信回路の駆動タイミングを制御する制御信号との間の遅延差のばらつきを抑えること。【解決手段】  実施形態によれば、超音波診断装置は、複数のプローブポートと、制御部とを備える。複数のプローブポートは、超音波を発生する振動子を駆動させるための送信回路を有する超音波プローブを接続可能に設けられている。制御部は、送信回路に対する制御信号を、前記超音波プローブが接続されるプローブポートの位置に応じて生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を発生する振動子を駆動させるための送信回路を有する超音波プローブを接続可能な複数のプローブポートと、
前記送信回路に対する制御信号、又は、前記送信回路を駆動する駆動信号を、前記超音波プローブが接続される前記複数のプローブポートの位置に応じて生成する制御部と、
を備える超音波診断装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記複数のプローブポートと、互いに異なる位相の複数のクロック信号とが前記複数のプローブポートの位置に応じて対応付けられた対応関係に基づいて、前記制御信号を生成する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記対応関係は、前記送信回路を駆動する駆動信号と、前記制御信号との間に生じる遅延差が所定範囲内におさまるように設定されている請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記複数のクロック信号のうち、いずれか１つのクロック信号を出力するマルチプレクサをさらに備え、
前記制御部は、前記対応関係に基づいて前記プローブポートの位置に応じたクロック信号を選択し、前記マルチプレクサに前記選択したクロック信号を出力させることで、前記制御信号を生成する請求項２又は３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記制御信号よりも周波数の高い源振クロック信号を分周し、前記複数のクロック信号を出力する分周器をさらに備える請求項２乃至４のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記複数のプローブポートと、互いに異なる位相の複数の駆動信号を生成するための情報とが前記複数のプローブポートの位置に応じて対応付けられた対応関係に基づいて、前記駆動信号を生成する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記対応関係は、前記駆動信号と、前記送信回路に対する制御信号との間に生じる遅延差が所定範囲内におさまるように設定されている請求項６に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記対応関係に基づいて前記プローブポートの位置に応じた情報を選択し、前記選択した情報を用いて前記駆動信号を生成する請求項６又は７に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
複数のプローブポートを備える超音波診断装置の装置本体に接続される超音波プローブであって、
超音波を発生する振動子を駆動させるための送信回路と、
前記送信回路に対する制御信号、又は、前記送信回路を駆動する駆動信号を、前記超音波プローブが接続されるプローブポートの位置に応じて生成する制御部と、
を備える超音波プローブ。
【請求項１０】
前記制御部は、前記複数のプローブポートと、互いに異なる位相の複数のクロック信号とが前記複数のプローブポートの位置に応じて対応付けられた対応関係に基づいて、前記制御信号を生成する請求項９に記載の超音波プローブ。
【請求項１１】
前記対応関係は、前記送信回路を駆動する駆動信号と、前記制御信号との間に生じる遅延差が所定範囲内におさまるように設定されている請求項１０に記載の超音波プローブ。
【請求項１２】
前記複数のクロック信号のうち、いずれか１つのクロック信号を出力するマルチプレクサをさらに備え、
前記制御部は、前記対応関係に基づいて前記プローブポートの位置に応じたクロック信号を選択し、前記マルチプレクサに前記選択したクロック信号を出力させることで、前記制御信号を生成する請求項１０又は１１に記載の超音波プローブ。
【請求項１３】
前記制御信号よりも周波数の高い源振クロック信号を分周し、前記複数のクロック信号を出力する分周器をさらに備える請求項１０乃至１２のいずれかに記載の超音波プローブ。
【請求項１４】
前記制御部は、前記複数のプローブポートと、互いに異なる位相の複数の駆動信号を生成するための情報とが前記複数のプローブポートの位置に応じて対応付けられた対応関係に基づいて、前記駆動信号を生成する請求項９に記載の超音波プローブ。
【請求項１５】
前記対応関係は、前記駆動信号と、前記送信回路に対する制御信号との間に生じる遅延差が所定範囲内におさまるように設定されている請求項１４に記載の超音波プローブ。
【請求項１６】
前記制御部は、前記対応関係に基づいて前記プローブポートの位置に応じた情報を選択し、前記選択した情報を用いて前記駆動信号を生成する請求項１４又は１５に記載の超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波診断装置、及び超音波プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波プローブには、アレイ状に配置された複数の超音波振動子を駆動する送信回路が内蔵されているものがある。この超音波プローブでは、個々の送信回路を駆動する駆動信号（送信パルス）の駆動タイミングを制御する制御信号（クロック信号）が、当該個々の送信回路に供給されることで所定の深さに送信フォーカスが与えられる。これにより、超音波プローブは、繰り返し送信毎にフォーカス位置を切り替えて２次元又は３次元的な送信ビームを形成することができる。
【０００３】
ところで、超音波診断装置は、診断部位に応じて超音波プローブを複数切り替えて診断する必要がある。このため、超音波診断装置は、超音波診断装置の装置本体が備える複数のプローブポートに複数の超音波プローブをそれぞれ接続した状態で、当該複数の超音波プローブを抜き差しすることなく、使用するプローブポートをスイッチ等により切り替えて診断を実行する。
【０００４】
このとき、超音波プローブと、超音波プローブが接続される超音波診断装置の装置本体との間のプローブポートは、複数の送受信チャンネル数の信号を伝送するため、例えば２００ピンから４００ピン程度の大型のものが用いられる。このプローブポートを装置本体の前面又は側面等に対し、例えば４個のプローブポートを相互に機械的干渉の無いように配置すると、最も離れたコネクタ間の距離は５０ｃｍ程度になることもある。
【０００５】
これらのプローブポートに対し、装置本体の所定の位置から制御信号をそれぞれ伝送すると、制御信号が出力される出力端から最も近いプローブポートと最も遠いプローブポートとでは、数ｎｓｅｃから５ｎｓｅｃ程度の伝送遅延差が発生する。一方、駆動信号についても、制御信号と同様に、駆動信号が出力される出力端からの各プローブポートまでの距離に応じて伝送遅延差が発生する。このとき、プローブポート間において、駆動信号と、当該駆動信号の駆動タイミングを制御する制御信号との間の遅延差にはばらつきが生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１８３１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
発明が解決しようとする課題は、プローブポート間において、超音波プローブに設けられた送信回路を駆動する駆動信号と、当該駆動信号による送信回路の駆動タイミングを制御する制御信号との間の遅延差のばらつきを抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、超音波診断装置は、複数のプローブポートと、制御部とを備える。複数のプローブポートは、超音波を発生する振動子を駆動させるための送信回路を有する超音波プローブを接続可能に設けられている。制御部は、前記送信回路に対する制御信号、又は、前記送信回路を駆動する駆動信号を、前記超音波プローブが接続される前記複数のプローブポートの位置に応じて生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示される分周器で生成されるクロック信号を表す図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る超音波プローブの構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係るサブアレイユニットの構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、第１の実施形態に係る超音波診断装置が備える各プローブポートを経由してプローブ内送信回路に入力される各種信号について説明するための図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係るプローブ内送信回路から出力される駆動信号の出力タイミングを説明するための図である。
【図７】図７は、第２の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図である。
【図８】図８は、第２の実施形態に係る超音波プローブの構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、第３の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、図９に示される送信回路から出力され得る駆動信号を表す図である。
【図１１】図１１は、第４の実施形態に係る超音波プローブの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）  
第１の実施形態に係る超音波診断装置１を図１のブロック図を参照して説明する。
【００１２】
図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の構成例を示すブロック図である。図１に示されるように、超音波診断装置１は、超音波プローブ１０、及び装置本体２０を含む。装置本体２０は、ネットワーク１００を介して外部装置４０と接続される。また、装置本体２０は、モニタ５０、及び入力装置６０と接続される。
【００１３】
超音波プローブ１０は、複数の超音波振動子（以下、単に素子ともいう）、素子に設けられる整合層、及び素子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有する。超音波プローブ１０は、装置本体２０と着脱自在に接続される。第１の実施形態に係る超音波プローブ１０は、例えば第１の素子配列方向（エレベーション方向）と第２の素子配列方向（アジマス方向）とに沿って複数の超音波振動子が配列された２次元アレイプローブである。超音波プローブ１０の詳細については、後述する。
【００１４】
図１に示される装置本体２０は、超音波プローブ１０が受信した反射波信号に基づいて超音波画像を生成する装置である。装置本体２０は、図１に示すように、送信回路２１、受信回路２２、信号処理回路２３、画像生成回路２４、内部記憶回路２５、画像メモリ２６（シネメモリ）、画像データベース２７、入力インタフェース２８、通信インタフェース２９、発振器３０、分周器３１、マルチプレクサ３２、制御回路３３、スイッチ３４、スイッチ３５、スイッチ３６、プローブポートＡ、プローブポートＢ、プローブポートＣ、及びプローブポートＤを含む。
【００１５】
送信回路２１は、制御回路３３の制御の下、所定の周期毎に超音波プローブ１０に駆動信号（送信パルス）を供給するプロセッサである。送信回路２１は、複数のチャンネルを介して超音波プローブ１０が備える複数の超音波振動子に駆動信号を供給する。ここで、「チャンネル」とは、送信回路２１が有する駆動信号生成の経路、或いは、装置本体２０から超音波プローブ１０に駆動信号を伝送する経路のことである。送信回路２１は、チャンネル毎に、駆動信号生成のための回路群を有する。送信回路２１は、例えば、チャンネル毎に、トリガ発生回路、遅延回路、及びパルサ回路等を有する。トリガ発生回路は、制御回路３３から供給されるクロック信号に基づくレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。遅延回路は、超音波プローブ１０から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な素子毎の送信遅延時間を、トリガ発生回路が発生する各レートパルスに対し与える。パルサ回路は、レートパルスに基づくタイミングで駆動信号を生成し、超音波プローブ１０に供給する。遅延回路により各レートパルスに対し与える送信遅延時間を変化させることで、素子面からの送信方向が任意に調整可能となる。送信遅延時間は、後述する制御回路３３のシステム制御機能３３１により算出される。
【００１６】
また、送信回路２１は、制御回路３３の制御の下、装置本体２０に接続されるプローブの種類に応じて、駆動するチャンネル数を切り替える。
【００１７】
また、送信回路２１は、パルサ回路により生成した駆動信号を、スイッチ３４、並びに、スイッチ３５又はスイッチ３６を経由させて、超音波プローブ１０に供給する。スイッチ３４、並びに、スイッチ３５又はスイッチ３６を経由させて等長配線することにより、送信回路２１からプローブポートＡ、プローブポートＢ、プローブポートＣ、及びプローブポートＤまでの距離を略同じにすることが可能である。
【００１８】
受信回路２２は、超音波プローブ１０が受信した反射波信号に対して各種処理を施し、受信信号を生成するプロセッサである。受信回路２２は、例えば、チャンネル毎に、アンプ回路、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器、受信遅延回路、及び加算器等を有する。アンプ回路は、超音波プローブ１０が受信した反射波信号をチャンネル毎に増幅してゲイン補正処理を行なう。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正された反射波信号をデジタル信号に変換する。受信遅延回路は、デジタル信号に受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与える。加算器は、遅延時間が与えられた複数のデジタル信号を加算する。加算器の加算処理により、受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調された受信信号が発生する。
【００１９】
信号処理回路２３は、受信回路２２から受け取った受信信号に対して各種の信号処理を行うプロセッサである。信号処理回路２３は、受信回路２２から受け取った受信信号に対して包絡線検波処理、及び対数増幅処理等を施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。生成されたＢモードデータは、２次元的な超音波走査線上のＢモードＲＡＷデータとして不図示のＲＡＷデータメモリに記憶される。
【００２０】
また、信号処理回路２３は、受信回路２２から受け取った受信信号に対して周波数解析を施して血流信号を抽出し、血流信号から平均速度、分散、及びパワー等の情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。生成されたドプラデータは、２次元的な超音波走査線上のドプラＲＡＷデータとして不図示のＲＡＷデータメモリに記憶される。
【００２１】
また、信号処理回路２３は、受信回路２２から受け取った受信信号から血流信号を抽出し、抽出した血流信号からドプラ波形を示すドプラスペクトラム画像を表すドプラスペクトラム画像データを生成する。ドプラ波形は、例えば観察部位として設定された範囲における血流速度が時系列に沿ってプロットされた波形である。すなわち、ドプラ波形は、血流速度の時間的変化を表す。
【００２２】
画像生成回路２４は、信号処理回路２３により生成されたデータに基づき、各種超音波画像データを生成可能なプロセッサである。
【００２３】
画像生成回路２４は、ＲＡＷデータメモリに記憶されたＢモードＲＡＷデータに基づいてＢモード画像データを生成する。Ｂモード画像データに基づくＢモード画像は、例えば被検体Ｐ内の構造物の形態を表す。Ｂモード画像データは、音波の集束などの超音波プローブの特性や超音波ビーム（例えば、送受信ビーム）の音場特性などが反映された画素値（輝度値）を有する。例えば、Ｂモード画像データにおいて、被走査領域において超音波のフォーカス付近では、非フォーカス部分よりも相対的に高輝度となる。
【００２４】
画像生成回路２４は、ＲＡＷデータメモリに記憶されたドプラＲＡＷデータに基づいて、移動体情報を表すドプラ画像データを生成する。ドプラ画像データは、速度画像データ、分散画像データ、パワー画像データ、又は、これらを組み合わせた画像データである。
【００２５】
例えば、画像生成回路２４は、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用の超音波画像データを生成する。具体的には、画像生成回路２４は、超音波プローブ１０による超音波の走査形態に応じて座標変換を行うことで、表示用の超音波画像データを生成する。表示用の超音波画像データに基づく超音波画像は、例えば、モニタ５０に表示される。モニタ５０としては、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイが適宜利用可能である。モニタ５０は、タッチ操作が行われる入力機能を有するタッチパネルであっても良い。
【００２６】
画像生成回路２４は、生成した各種超音波画像データに対し、ダイナミックレンジ、輝度（ブライトネス）、コントラスト、γカーブ補正、及びＲＧＢ変換などの各種処理を実行してもよい。また、画像生成回路２４は、生成した各種超音波画像データに、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディマーク等の付帯情報を付加してもよい。
【００２７】
また、画像生成回路２４は、操作者（例えば、検査技師、術者等）が入力インタフェース２８により各種指示を入力するためのユーザインタフェース（ＧＵＩ：Graphical User Interface）を生成し、ＧＵＩをモニタ５０に表示させてもよい。
【００２８】
内部記憶回路２５は、例えば、磁気的若しくは光学的記録媒体、又は半導体メモリ等のプロセッサにより読み取り可能な記録媒体等を有する。内部記憶回路２５は、第１の実施形態遅延量設定方法に関する制御プログラム、超音波送受信を実現するための制御プログラム、画像処理を行うための制御プログラム、及び表示処理を行なうための制御プログラム等を記憶している。また、内部記憶回路２５は、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコル、ボディマーク生成プログラム、及び映像化に用いるカラーデータの範囲を診断部位毎に予め設定する変換テーブル等のデータ群を記憶している。また、内部記憶回路２５は、生体内の臓器の構造に関する解剖学図譜、例えば、アトラスを記憶してもよい。
【００２９】
また、内部記憶回路２５は、入力インタフェース２８を介して入力される記憶操作に従い、画像生成回路２４で発生された２次元画像データ、ボリュームデータ、レンダリング画像データを記憶する。なお、内部記憶回路２５は、入力インタフェース２８を介して入力される記憶操作に従い、画像生成回路２４で発生された２次元画像データ、ボリュームデータ、レンダリング画像データを、操作順番及び操作時間を含めて記憶してもよい。内部記憶回路２５は、記憶しているデータを、通信インタフェース２９を介して外部装置へ転送することも可能である。
【００３０】
また、内部記憶回路２５は、制御情報を記憶している。制御情報は、例えば、制御信号としてのクロック信号を制御するための情報である。制御情報では、例えば、装置本体２０が備える複数のプローブポートと、互いに異なる位相を有する複数のクロック信号とが、プローブポートの位置に応じて対応付けられている。この対応関係において、プローブポートとクロック信号とは、当該プローブポートに接続された超音波プローブ１０内のプローブ内送信回路１４２１へ入力される駆動信号と、このプローブ内送信回路１４２１へ入力される制御信号としてのクロック信号との間に生じる遅延差が所定範囲内におさまるように対応付けられている。所定範囲は、十分に短い、例えば、クロック信号１クロックの８分の１から４分の１までの間の長さに設定される。制御情報は、例えば、超音波診断装置１の設置時、又はメンテナンス時等の所定のタイミングで設定される。なお、制御情報は、必要に応じて更新されてもよい。
【００３１】
画像メモリ２６は、例えば、磁気的若しくは光学的記録媒体、又は半導体メモリ等のプロセッサにより読み取り可能な記録媒体等を有する。画像メモリ２６は、入力インタフェース２８を介して入力されるフリーズ操作直前の複数フレームに対応する画像データを保存する。画像メモリ２６に記憶されている画像データは、例えば、連続表示（シネ表示）される。
【００３２】
画像データベース２７は、外部装置４０から転送される画像データを記憶する。例えば、画像データベース２７は、外部装置４０に保存される過去の診察において取得された同一患者に関する過去の医用画像データを受け取って記憶する。過去の医用画像データには、超音波画像データ、ＣＴ（Computed Tomography）画像データ、ＭＲ画像データ、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）−ＣＴ画像データ、ＰＥＴ−ＭＲ画像データ及びＸ線画像データが含まれる。
【００３３】
なお、画像データベース２７は、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤなどの記憶媒体（メディア）に記録された画像データを読み込むことで、所望の画像データを格納してもよい。
【００３４】
入力インタフェース２８は、入力装置６０を介して、ユーザからの各種指示を受け付ける。入力装置６０は、例えば、マウス、キーボード、パネルスイッチ、スライダースイッチ、トラックボール、ロータリーエンコーダ、操作パネルおよびタッチコマンドスクリーン（ＴＣＳ）である。入力インタフェース２８は、例えばバスを介して制御回路３３に接続され、操作者から入力される操作指示を電気信号へ変換し、電気信号を制御回路３３へ出力する。なお、本明細書において入力インタフェース２８は、マウス及びキーボード等の物理的な操作部品と接続するものだけに限られない。例えば、超音波診断装置１とは別体に設けられた外部の入力機器から入力される操作指示に対応する電気信号を無線信号として受け取り、この電気信号を制御回路３３へ出力する電気信号の処理回路も入力インタフェース２８の例に含まれる。例えば、操作者のジェスチャによる指示に対応する操作指示を無線信号として送信できるような外部の入力機器でもよい。
【００３５】
通信インタフェース２９は、ネットワーク１００等を介して外部装置４０と接続され、外部装置４０との間でデータ通信を行う。外部装置４０は、例えば、各種の医用画像のデータを管理するシステムであるＰＡＣＳ（Picture Archiving and  Communication System）のデータベース、医用画像が添付された電子カルテを管理する電子カルテシステムのデータベース等である。また、外部装置４０は、例えば、Ｘ線ＣＴ装置、及びＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置、核医学診断装置、及びＸ線診断装置等、第１の実施形態に係る超音波診断装置１以外の各種医用画像診断装置である。なお、外部装置４０との通信の規格は、如何なる規格であっても良いが、例えば、ＤＩＣＯＭ（digital imaging and communication in medicine）が挙げられる。
【００３６】
発振器３０は、装置本体２０が備える各回路を駆動するための源振クロック信号を供給する。発振器３０は、例えば、３２０ＭＨｚの源振クロック信号を生成し、生成した源振クロック信号を分周器３１に供給する。
【００３７】
分周器３１は、発振器３０から供給された源振クロック信号を分周し、分周したクロック信号を制御回路３３に供給する。具体的には、分周器３１は、例えば、発振器３０から供給された３２０ＭＨｚの源振クロック信号を２分周し、２分周した結果生成される１６０ＭＨｚのクロック信号を制御回路３３に供給する。
【００３８】
また、分周器３１は、発振器３０から供給された源振クロック信号に基づいて、互いに位相が異なる複数のクロック信号を生成し、生成した複数のクロック信号をマルチプレクサ３２に供給する。具体的には、分周器３１は、例えば、発振器３０から供給された３２０ＭＨｚの源振クロック信号を４分周し、互いに位相が異なる８０ＭＨｚのクロック信号を４つ生成する。分周器３１は、生成した４つのクロック信号をマルチプレクサ３２に供給する。
【００３９】
図２は、図１に示される分周器３１で生成される互いに位相が異なる４つのクロック信号の例を表す模式図である。図２に示される４種類の位相のクロック信号Ｃ１〜Ｃ４がマルチプレクサ３２へ供給される。
【００４０】
マルチプレクサ３２は、制御回路３３の制御の下、分周器３１から供給された４つのクロック信号のうち、指定された１つのクロック信号を、プローブポートＡ、Ｂ、Ｃ、又はＤに供給する制御信号として抽出する。これにより、各プローブポートに対応する制御信号が生成される。マルチプレクサ３２は、生成したクロック信号を、プローブポートＡ、Ｂ、Ｃ、又はＤに供給する。
【００４１】
制御回路３３は、例えば、超音波診断装置１の中枢として機能するプロセッサである。制御回路３３は、内部記憶回路２５に記憶されている制御プログラムを実行することで、当該プログラムに対応する機能を実現する。具体的には、制御回路３３は、システム制御機能３３１、及びクロック制御機能３３２を有する。
【００４２】
システム制御機能３３１は、超音波診断装置１の入出力、及び超音波送受信等の基本動作を制御する機能である。システム制御機能３３１が実行されると、制御回路３３は、例えば、分周器３１から出力されたクロック信号を受信する。制御回路３３は、受信したクロック信号に基づくクロックを基準クロックとして、各種制御を実行する。例えば、制御回路３３は、分周器３１から供給された１６０ＭＨｚのクロック信号に基づくクロックを基準クロックとして、送信のタイミング制御、及び、各回路への設定データ転送等を実行する。具体的には、制御回路３３は、例えば、１６０ＭＨｚのクロック信号を送信回路２１に供給する。
【００４３】
また、制御回路３３は、超音波の送受信時に、各超音波振動子に設定される遅延時間（送信遅延時間及び受信遅延時間）に関する遅延制御データ（遅延データ）を演算する。制御回路３３は、演算した遅延データを、設定情報と共に超音波プローブ１０に供給する。
【００４４】
第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、超音波プローブ１０と装置本体２０とで分担して遅延データの演算処理を行う。すなわち、設定すべき遅延データの一部を超音波プローブ１０が演算し、設定すべき遅延データの残りを装置本体２０が演算する。
【００４５】
また、制御回路３３は、例えば、入力インタフェース２８を介して入力された情報に基づいて、内部記憶回路２５に記憶されている制御情報の内容を更新する。これにより、超音波診断装置の設計変更等によりプローブポートの配置及び数等が変更された場合に対応することが可能となる。また、超音波診断装置の機種の違いにより、クロック信号の発振元の位置が異なることがあるが、機種の違いに関わらず、プローブポート間において、超音波プローブ１０に設けられた送信回路１４を駆動する駆動信号と、送信回路１４の駆動タイミングを制御する制御信号との間の遅延差のばらつきを抑えることが可能となる。
【００４６】
クロック制御機能３３２は、後述する超音波プローブ１０が備える複数のプローブ内送信回路１４２１に対する制御信号を、超音波プローブ１０が接続されるプローブポートの位置に応じて生成する機能である。クロック制御機能３３２が実行されると、制御回路３３は、内部記憶回路２５から制御情報を読み出す。制御回路３３は、超音波プローブ１０が接続されるプローブポート、及び制御情報で表されている対応関係に基づいて、選択すべきクロック信号を選択する。制御回路３３は、マルチプレクサ３２に対し、例えば、分周器３１から供給された４つのクロック信号のうち選択したクロック信号を抽出すべき旨を指示する。これにより、マルチプレクサ３２において、選択したクロック信号が抽出され、抽出されたクロック信号が制御信号として当該プローブポートに供給される。なお、制御情報は、制御回路３３に実装されたフラッシュメモリ等に記憶され、装置起動時に読み出されてもよい。また、制御情報は、例えば、入力インタフェース２８を介し、必要に応じて更新されてもよい。
【００４７】
なお、制御回路３３によって実行される各機能は、制御プログラムとして組み込まれていてもよいし、制御回路３３自体または装置本体２０に、各機能を実行可能な専用のハードウェア回路が組み込まれていてもよい。
【００４８】
制御回路３３は、これら専用のハードウェア回路を組み込んだ特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（Field Programmable Logic Device：ＦＰＧＡ）、他の複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、又は単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）により実現されてもよい。
【００４９】
プローブポートＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、例えば、超音波プローブ１０を装置本体２０に対して着脱自在に接続するための差込口である。第１の実施形態では、図１において、プローブポートＢに接続される超音波プローブ１０のみが図示されているが、プローブポートＡ、Ｃ、及びＤにも不図示の超音波プローブが接続されているものとする。図１では、例えば、入力インタフェース２８を介してプローブポートＢが指定され、スイッチ３４、３５、及び３６を切り替えることにより、プローブポートＢに接続された超音波プローブ１０が使用可能となる例を表している。このとき、超音波診断装置１は、装置本体２０と、超音波プローブ１０との間において、超音波スキャンに関する各種データを送受信することが可能となる。
【００５０】
また、第１の実施形態において、各プローブポートは、マルチプレクサ３２から各プローブポートまでの距離がプローブポートＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤの順に大きくなるように設けられているものとする。このとき、マルチプレクサ３２から出力されるクロック信号が伝搬する伝搬遅延時間は、プローブポートＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤの順に大きくなる。すなわち、マルチプレクサ３２から出力されるクロック信号は、プローブポートＡに最も早く到達し、プローブポートＡと比してプローブポートＢ、Ｃ、及びＤの順で遅く到達する。
【００５１】
次に、第１の実施形態に係る超音波プローブ１０の詳細について図３、及び図４を参照して説明する。図３は、第１の実施形態に係る超音波プローブ１０の構成の例を示すブロック図である。
【００５２】
超音波プローブ１０は、接続部１１（ＰＯＤともいう）と、ケーブル１２と、プローブ本体１３（ＨＥＡＤともいう）とを含む。
【００５３】
図３において、プローブ本体１３は、複数の送受信ＩＣ１４と、複数の超音波振動子１５（単に素子ともいう）とを含む。
【００５４】
複数の送受信ＩＣ１４はそれぞれ、接続部１１が備える不図示の通信制御回路を介し、例えば、装置本体２０の制御回路３３から設定情報、及び遅延データを受け取り（経路は不図示）、マルチプレクサ３２からクロック信号を受け取り、送信回路２１から駆動信号を受け取る。このとき、設定情報は、例えば、超音波ビームのフォーカス及び深度等の超音波プローブ１０によるスキャンに必要な情報である。制御回路３３から受け取る遅延データは、例えば、各サブアレイに属する各素子について決定される遅延データである。また、制御回路３３から受け取る遅延データは、第１の配列方向と第２の配列方向とに沿って複数の素子が配列された二次元アレイプローブを用いる場合において、各方向について素子列単位で決定される遅延データであってもよい。
【００５５】
複数の送受信ＩＣ１４はそれぞれ、設定情報、遅延データ、クロック信号、及び駆動信号に基づいて、自身が制御を行うサブアレイごとの素子の遅延量を設定し、超音波の送受信を所定のタイミングで制御する。以下、送受信ＩＣ１４の詳細を具体的に説明する。
【００５６】
送受信ＩＣ１４は、ＩＣ制御回路１４１、及び複数のサブアレイユニット１４２を含む。ＩＣ制御回路１４１は、装置本体２０の制御回路３３から取得した設定情報、及び遅延データからサブアレイごとにサブアレイに属する各素子の遅延量を計算し、複数のサブアレイユニット１４２にそれぞれ供給する。
【００５７】
複数のサブアレイユニット１４２はそれぞれ、送信回路２１から駆動信号を受け取り、マルチプレクサ３２からクロック信号を受け取り、ＩＣ制御回路１４１から遅延量を受け取る。複数のサブアレイユニット１４２はそれぞれ、受け取った駆動信号、クロック信号、及び遅延量に基づいて、割り当てられたサブアレイ内の素子の超音波送受信のタイミングを制御する。
【００５８】
複数の超音波振動子１５は、送受信ＩＣ１４の制御に基づくタイミングで発生した超音波を被検体Ｐに向けて送信する。
【００５９】
超音波プローブ１０から被検体Ｐに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波として複数の超音波振動子１５にて受信される。受信される反射波の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁などの表面で反射された場合の反射波は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。超音波プローブ１０は、生体Ｐからの反射波を受信して電気信号に変換して、装置本体２０に送信する。
【００６０】
次に、サブアレイユニット１４２の詳細について図４のブロック図を参照して説明する。  
各サブアレイユニット１４２は、例えば、プローブ内送信回路１４２１と、及びプローブ内受信回路１４２２とを含む。プローブ内送信回路１４２１、及びプローブ内受信回路１４２２は、例えばチャンネル毎に存在する。
【００６１】
プローブ内送信回路１４２１は、例えば、送信回路２１から駆動信号を受け取り、マルチプレクサ３２からクロック信号を受け取り、ＩＣ制御回路１４１から遅延量を受け取る。プローブ内送信回路１４２１は、送信回路２１から供給される駆動信号に対し、このサブアレイに属する超音波振動子１５毎の遅延量を設定する。プローブ内送信回路１４２１は、マルチプレクサ３２から供給されるクロック信号に基づくタイミングで、超音波振動子１５を駆動するための駆動信号を生成する。プローブ内送信回路１４２１は、生成した駆動信号を、設定した遅延量だけ遅延させてサブアレイに属する超音波振動子１５へ出力する。
【００６２】
プローブ内受信回路１４２２は、例えば、超音波振動子１５から反射波信号を受け取り、マルチプレクサ３２からクロック信号を受け取り、ＩＣ制御回路１４１から遅延量をそれぞれ受け取る。プローブ内受信回路１４２２は、反射波信号に基づく受信信号に対し、サブアレイに属する超音波振動子１５毎に遅延量を設定する。プローブ内受信回路１４２２は、超音波振動子１５で受信された反射波信号に基づき、受信信号を生成する。プローブ内受信回路１４２２は、生成した受信信号を、超音波振動子１５毎に設定される遅延量だけ遅延させる。遅延された受信信号は、サブアレイユニット１４２が備える不図示の加算回路により加算され、ケーブル１２を介して装置本体２０に供給される。
【００６３】
次に、超音波スキャンが開始されてからプローブ内送信回路１４２１に駆動信号、及びクロック信号が供給されるまでの動作について説明する。以下の説明では、プローブポートＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤに対し、それぞれ超音波プローブが接続されているものとする。なお、プローブポートＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤにそれぞれ接続されている超音波プローブの構成は、図３に示される超音波プローブ１０と同様であるが、用途によって形状、構造、及び一部の機能等がお互いに異なっているものとする。
【００６４】
まず、装置本体２０が備える制御回路３３は、例えば、入力インタフェース２８を介して超音波スキャンを開始する旨の指示が入力されると、クロック制御機能３３２を実行し、内部記憶回路２５から制御情報を読み出す。このとき、制御情報は、例えば、プローブポートＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤと、分周器３１から供給された互いに異なる位相の４つの８０ＭＨｚのクロック信号との対応関係を表す。
【００６５】
この対応関係では、プローブポートＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤと、４つのクロック信号とが、例えば、オシロスコープ等で操作者が観測することにより、プローブ内送信回路１４２１を駆動する駆動信号と、当該プローブ内送信回路１４２１の駆動タイミングを制御するクロック信号とが略同期するように対応付けられている。
【００６６】
なお、制御情報は、例えば、プローブポートＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤに供給されるクロック信号の伝送路長に基づいて、机上計算により各プローブポートに対応する位相のクロック信号が算出されることにより設定されてもよい。このとき、制御回路３３は、マルチプレクサ３２からプローブポートＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤまでの距離、すなわちクロック信号の伝送路長をそれぞれ計測し、計測した伝送路長に応じた位相のクロック信号を、各プローブポートにそれぞれ対応付けている。
【００６７】
制御回路３３は、読み出した制御情報に基づいて、指定されたプローブポートに対応する位相のクロック信号を選択する。制御回路３３は、マルチプレクサ３２に対し、選択したクロック信号を抽出すべき旨を指示する。これにより、超音波スキャン開始後に、指定されたプローブポートの位置に応じたクロック信号がマルチプレクサ３２において生成される。生成されたクロック信号は、指定されたプローブポートを介して、対応するチャンネルのプローブ内送信回路１４２１に供給される。
【００６８】
一方、制御回路３３は、送信回路２１を制御し、分周器３１から供給された１６０ＭＨｚのクロック信号に基づくタイミングで駆動信号を生成し、生成した駆動信号を指定されたプローブポートを介して対応するチャンネルのプローブ内送信回路１４２１に供給する。
【００６９】
また、制御回路３３は、超音波スキャン開始後に、例えば、入力インタフェース２８を介し、プローブポートを切り替える旨の指示が入力されると、超音波スキャン開始時に読み出した制御情報に基づいて、切替後のプローブポートに対応する位相のクロック信号を選択する。制御回路３３は、マルチプレクサ３２に対し、選択したクロック信号を抽出すべき旨を指示する。これにより、プローブポートが切り替えられた後、すなわち用いる超音波プローブが切り替えられた後に、切替後のプローブポートの位置に応じたクロック信号がマルチプレクサ３２において生成される。生成されたクロック信号は、切替後のプローブポートを介して、対応するチャンネルのプローブ内送信回路１４２１に供給される。
【００７０】
以上説明した動作によれば、どのプローブポートが用いられる場合においても、超音波プローブ１０に設けられたプローブ内送信回路１４２１を駆動する駆動信号と、プローブ内送信回路１４２１の駆動タイミングを制御する制御信号との間の遅延差をできるだけ小さくした状態で、超音波スキャンを実行することができる。図５は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１が備える各プローブポートを経由してプローブ内送信回路１４２１に入力される各種信号について説明するための図である。図５は、プローブポートＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤを介して、プローブ内送信回路１４２１に入力される駆動信号と、クロック信号との関係をそれぞれ表している。図５では、クロック制御機能３３２により、マルチプレクサ３２からプローブポートＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤにそれぞれ対応する位相のクロック信号が供給されているものとする。このとき、図５によれば、プローブポート間において、駆動信号の到達タイミングは、送信回路２１と各プローブポートとの距離に応じてずれていることが分かる。一方、各プローブポートへは、それぞれに対応する位相のクロック信号が供給されているため、各プローブポートにおいて、駆動信号の立ち上がりの時点と、クロック信号がＯＮからＯＦＦに切り替わる時点とが略揃っている。すなわち、駆動信号とクロック信号とが略同期している。これにより、マルチプレクサ３２からプローブポートＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤを介してプローブ内送信回路１４２１に供給されるクロック信号と、送信回路２１からプローブポートＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤを介してプローブ内送信回路１４２１に供給される駆動信号との間の遅延差のばらつきが抑制される。
【００７１】
次に、第１の実施形態に係るプローブ内送信回路１４２１から出力される駆動信号の出力タイミングについて説明する。以下の説明では、超音波スキャン時に用いられるプローブポートとして、プローブポートＢが指定されているものとする。図６は、第１の実施形態に係るプローブ内送信回路１４２１から出力される駆動信号の出力タイミングを説明するための図である。図６では、プローブポートＢが指定されているため、装置本体２０の制御回路３３は、プローブポートＢに対応する位相のクロック信号を選択している。
【００７２】
具体的には、制御回路３３は、内部記憶回路２５から制御情報を読み出す。制御回路３３は、読み出した制御情報に基づいて、プローブポートＢに対応する位相のクロック信号を選択する。制御回路３３は、マルチプレクサ３２に対し、例えば、分周器３１から供給された互いに異なる位相の４つの８０ＭＨｚのクロック信号のうち選択したクロック信号を抽出すべき旨を指示する。これにより、マルチプレクサ３２においてプローブポートＢの位置に応じたクロック信号が生成され、プローブポートＢに供給される。このとき、図６に示されるように、プローブ内送信回路１４２１で受信される駆動信号が表す送信パルスの立ち上がりの時点と、プローブ内送信回路１４２１で受信されるクロック信号がＯＮからＯＦＦに切り替わる時点は同じｔ＝ｔ５１となる。
【００７３】
プローブ内送信回路１４２１は、ｔ＝ｔ５１の直後にクロック信号がＯＦＦからＯＮに切り替わる時点ｔ＝ｔ５２において、クロック信号を１クロック分ラッチする。そして、プローブ内送信回路１４２１は、ラッチしたクロック信号がＯＮからＯＦＦに切り替わる時点ｔ＝ｔ５３において、送信パルスが立ち上がるように、超音波振動子１５を駆動するための駆動信号を生成する。すなわち、プローブ内送信回路１４２１は、送信回路２１から送信される送信パルスの立ち上がりに続いて発生する１クロック分のクロック信号を駆動タイミングとして使用する。これにより、接続されるプローブポートに関わらず、駆動信号が供給された後、所定のタイミングで、超音波振動子１５を駆動するための駆動信号が生成されることになる。
【００７４】
第１の実施形態では、超音波診断装置１の装置本体２０は、超音波を発生する振動子を駆動させるためのプローブ内送信回路１４２１を複数有する超音波プローブ１０を接続可能なプローブポートＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤを有する。超音波診断装置１の装置本体２０に含まれる制御回路３３は、超音波プローブ１０内に設けられるプローブ内送信回路１４２１に対するクロック信号を、超音波プローブ１０が接続されるプローブポートの位置に応じて生成する。
【００７５】
ここで、装置本体の送信回路から、超音波振動子を駆動する駆動信号を超音波プローブに直接送信する従来の超音波診断装置では、送信回路の基板から引き回される駆動信号はプローブポート間では上記のばらつきが生じるが、プローブポート毎のチャンネル間では、駆動信号の経路はほぼ等長になる。
【００７６】
一方、超音波プローブ内に送受信回路を内蔵し、装置本体の同期信号をもとに超音波送受信を行う従来の超音波診断装置では、駆動信号とクロック信号との間の時相がずれる、すなわち駆動信号とクロック信号との間の同期タイミングがずれると、チャンネル間において送信位相及び受信位相がずれてフォーカスができなくなったり、送受信レート間において送信位相及び受信位相がずれてアーチファクト（カラードプラモード実行時に発生するノイズ等）が発生したりすることがある。
【００７７】
第１の実施形態に係る超音波診断装置１によれば、制御回路３３は、システム動作中に、プローブ切替え信号によりプローブポートが切り替わった場合においても、切替後のプローブポートの位置に応じたクロック信号を生成する。このため、どのプローブポートが選択された場合でも、超音波プローブ１０に設けられた送信回路１４を駆動する駆動信号と、送信回路１４の駆動タイミングを制御する制御信号とを略同時相で各プローブポートに供給することができる。
【００７８】
したがって、プローブポート間において、超音波プローブ１０に設けられた送信回路１４を駆動する駆動信号と、送信回路１４の駆動タイミングを制御する制御信号との間の遅延差のばらつきを抑えることが可能となる。
【００７９】
また、第１の実施形態に係る超音波診断装置１によれば、制御回路３３は、装置本体２０に含まれる複数のプローブポートと、互いに異なる位相を有する複数のクロックとが、プローブポートのそれぞれの位置に応じて対応付けられた対応関係に基づいて、指定されたプローブポートに供給するための制御信号を生成する。これにより、プローブポート間において、超音波プローブ１０に設けられた送信回路１４を駆動する駆動信号と、送信回路１４の駆動タイミングを制御する制御信号との間の遅延差のばらつきを抑えることを容易に実現できる。
【００８０】
また、第１の実施形態に係る超音波診断装置１によれば、制御情報で表される対応関係は、プローブ内送信回路１４２１を駆動する駆動信号と、プローブ内送信回路１４２１に対する制御信号との間に生じる遅延差が所定範囲内におさまるように設定されている。これにより、各プローブポートが使用される場合において、チャンネル間で生じる送信位相及び受信位相のずれ、及び送受信レート間で生じる送信位相及び受信位相のずれ等を抑制することが可能となる。
【００８１】
また、第１の実施形態に係る超音波診断装置１によれば、制御回路３３は、マルチプレクサ３２を制御し、指定されたプローブポートの位置に応じたクロック信号を生成する。これにより、各プローブポートに接続される制御信号のトレース長を、全プローブポートで等長配線する必要がなく、超音波診断装置の基板設計に関する工数削減、及び基板サイズの小型化を図ることが可能となる。
【００８２】
また、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、プローブポートに供給する制御信号よりも周波数の高い源振クロック信号を分周し、互いに異なる位相を有する複数のクロック信号を出力する分周器を備えている。これにより、例えば、高価な発振器を複数設ける必要がなくなる。
【００８３】
（第２の実施形態）  
第１の実施形態では、マルチプレクサ３２が装置本体２０に設けられている場合、すなわち接続されるプローブポートに対応する位相のクロック信号が装置本体２０において選択される場合について説明した。第２の実施形態では、マルチプレクサが超音波プローブに設けられる場合、すなわち接続されるプローブポートに対応する位相のクロック信号が超音波プローブにおいて選択される場合について説明する。
【００８４】
第２の実施形態に係る超音波診断装置１Ａを図７のブロック図を参照して説明する。  
図７に示される超音波診断装置１Ａは、超音波プローブ１０Ａ、及び装置本体２０Ａを含む。装置本体２０Ａは、ネットワーク１００を介して外部装置４０と接続される。また、装置本体２０Ａは、モニタ５０、及び入力装置６０と接続される。
【００８５】
超音波プローブ１０Ａは、複数の超音波振動子、素子に設けられる整合層、及び素子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有する。超音波プローブ１０Ａは、装置本体２０Ａと着脱自在に接続される。第２の実施形態に係る超音波プローブ１０Ａは、例えば２次元アレイプローブである。超音波プローブ１０Ａの詳細については、後述する。
【００８６】
装置本体２０Ａは、超音波プローブ１０Ａが受信した反射波信号に基づいて超音波画像を生成する装置である。装置本体２０Ａは、図７に示すように、送信回路２１、受信回路２２、信号処理回路２３、画像生成回路２４、内部記憶回路２５、画像メモリ２６（シネメモリ）、画像データベース２７、入力インタフェース２８、通信インタフェース２９、発振器３０、分周器３１Ａ、制御回路３３Ａ、スイッチ３４、スイッチ３５、スイッチ３６、プローブポートＡ、プローブポートＢ、プローブポートＣ、及びプローブポートＤを含む。
【００８７】
発振器３０は、装置本体２０Ａが備える各回路を駆動するための源振クロック信号を供給する。発振器３０は、例えば、３２０ＭＨｚの源振クロック信号を生成し、生成した源振クロック信号を分周器３１Ａに供給する。
【００８８】
分周器３１Ａは、発振器３０から供給された源振クロック信号を分周し、分周したクロック信号を制御回路３３Ａに供給する。分周器３１Ａは、例えば、発振器３０から供給された３２０ＭＨｚの源振クロック信号を２分周し、２分周した結果生成される１６０ＭＨｚのクロック信号を制御回路３３Ａに供給する。
【００８９】
制御回路３３Ａは、例えば、超音波診断装置１の中枢として機能するプロセッサである。制御回路３３Ａは、内部記憶回路２５に記憶されている制御プログラムを実行することで、当該プログラムに対応する機能を実現する。具体的には、制御回路３３Ａは、システム制御機能３３１を有する。システム制御機能３３１において制御回路３３Ａは、分周器３１Ａで生成されたクロック信号を、プローブポートＡ、プローブポートＢ、プローブポートＣ、又はプローブポートＤを介し、超音波プローブ１０Ａに供給する。
【００９０】
次に、第２の実施形態に係る超音波プローブ１０Ａについて図８を参照して説明する。図８は、第２の実施形態に係る超音波プローブ１０Ａの構成の例を示すブロック図である。
【００９１】
超音波プローブ１０Ａは、接続部１１と、ケーブル１２と、プローブ本体１３Ａとを含む。
【００９２】
図８において、プローブ本体１３Ａは、複数の送受信ＩＣ１４と、複数の超音波振動子１５とを含む。さらに、プローブ本体１３Ａは、分周器１６と、マルチプレクサ１７と、制御回路１８とを含む。
【００９３】
分周器１６は、例えば、装置本体２０Ａから供給されたクロック信号に基づいて、複数の異なる位相のクロック信号を生成する。分周器１６は、生成した複数の異なる位相のクロック信号をマルチプレクサ１７に供給する。具体的には、分周器１６は、例えば、装置本体２０が備える分周器３１Ａで２分周された１６０ＭＨｚのクロック信号を２分周し、互いに異なる位相の４つの８０ＭＨｚのクロック信号を生成する。分周器１６は、生成した４つのクロック信号をマルチプレクサ１７に供給する。
【００９４】
マルチプレクサ１７は、制御回路１８の制御の下、分周器１６から供給された４つのクロック信号のうち、指定された１つのクロック信号を、各送受信ＩＣ１４が備えるサブアレイユニット１４２に供給する制御信号として抽出する。これにより、各プローブポートに対応する制御信号が生成される。マルチプレクサ１７は、生成した制御信号をサブアレイユニット１４２に供給する。
【００９５】
制御回路１８は、例えば、超音波プローブ１０Ａの中枢として機能するプロセッサである。制御回路１８は、プローブ本体１３Ａが備える不図示の記憶回路に記憶されている制御プログラムを実行することで、当該プログラムに対応する機能を実現する。具体的には、制御回路１８は、クロック制御機能１８１を有する。
【００９６】
クロック制御機能１８１は、超音波プローブ１０Ａに含まれる各送受信ＩＣ１４が備える複数のプローブ内送信回路１４２１に対する制御信号を、超音波プローブ１０Ａが接続されたプローブポートの位置に応じて生成する機能である。クロック制御機能１８１が実行されると、制御回路１８は、超音波プローブ１０Ａが接続されたプローブポート、及び制御情報に基づいて、選択すべきクロック信号を選択する。接続されているプローブポートについての情報は、例えば、超音波プローブ１０Ａの接続時、又は接続の切り替え時等に装置本体２０Ａから通知される。制御回路１８は、マルチプレクサ１７に対し、例えば、分周器１６から供給された４つのクロック信号のうち選択したクロック信号を抽出すべき旨を指示する。これにより、マルチプレクサ１７において、超音波プローブ１０Ａが接続されたプローブポートの位置に応じたクロック信号が制御信号として生成され、各送受信ＩＣ１４が備えるサブアレイユニット１４２に供給される。
【００９７】
なお、制御情報は、例えば、超音波プローブ１０Ａが装置本体２０Ａに接続されたタイミングで、装置本体２０Ａが備える内部記憶回路２５から制御回路１８に供給されるものとする。また、制御情報は、制御回路１８のメモリ（図示せず）に記憶されていても構わない。また、制御情報は、超音波プローブ１０Ａにおいて駆動信号とクロック信号との遅延差を計測することにより生成されてもよい。
【００９８】
第２の実施形態によれば、超音波プローブ１０Ａは、複数のプローブポートを有する装置本体２０Ａに接続可能である。また、超音波プローブ１０Ａは、超音波を発生する超音波振動子１５を駆動させるための複数のプローブ内送信回路１４２１を有する。超音波プローブ１０Ａが備える制御回路１８は、プローブ内送信回路１４２１に対するクロック信号を、超音波プローブ１０Ａが接続されるプローブポートの位置に応じて生成する。これにより、マルチプレクサ３２が装置本体２０に設けられている第１の実施形態と同様に、プローブポート間において、超音波プローブ１０Ａに設けられた送信回路１４を駆動する駆動信号と、送信回路１４の駆動タイミングを制御する制御信号との間の遅延差のばらつきを抑えることが可能となる。
【００９９】
（第３の実施形態）  
第１及び第２の実施形態では、マルチプレクサ３２，１７により、超音波プローブ１０，１０Ａが接続されるプローブポートと対応した制御信号が生成される場合を例に説明した。第３の実施形態では、超音波プローブ１０が接続されるプローブポートと対応した駆動信号が生成される場合について説明する。
【０１００】
図９は、第３の実施形態に係る超音波診断装置１Ｂの機能構成の例を表すブロック図である。図９に示される超音波診断装置１Ｂは、超音波プローブ１０、及び装置本体２０Ｂを含む。
【０１０１】
装置本体２０Ｂは、ネットワーク１００を介して外部装置４０と接続される。また、装置本体２０Ｂは、モニタ５０、及び入力装置６０と接続される。装置本体２０Ｂは、超音波プローブ１０が受信した反射波信号に基づいて超音波画像を生成する装置である。
【０１０２】
装置本体２０Ｂは、図９に示すように、送信回路２１Ｂ、受信回路２２、信号処理回路２３、画像生成回路２４、内部記憶回路２５Ｂ、画像メモリ２６（シネメモリ）、画像データベース２７、入力インタフェース２８、通信インタフェース２９、発振器３０、分周器３１Ａ、制御回路３３Ｂ、スイッチ３４、スイッチ３５、スイッチ３６、プローブポートＡ、プローブポートＢ、プローブポートＣ、及びプローブポートＤを含む。
【０１０３】
送信回路２１Ｂは、制御回路３３Ｂの制御に従い、接続されているプローブポートの位置に応じた駆動信号（送信パルス）を超音波プローブ１０に供給するプロセッサである。送信回路２１Ｂは、複数のチャンネルで超音波プローブ１０が備える複数の超音波振動子１５に駆動信号を供給する送信制御機能を有する。
【０１０４】
送信回路２１Ｂの送信制御機能は、例えば、チャンネル毎に設けられる回路群により実現される。具体的には、送信回路２１Ｂは、例えば、チャンネル毎に、トリガ発生回路２１１、遅延回路２１２、及びパルサ回路２１３等を有する。
【０１０５】
トリガ発生回路２１１は、例えば、メモリ２１１１を有する。メモリ２１１１には、送信回路２１Ｂから送信される駆動信号に位相差を与えるための情報が予め記憶されている。駆動信号に位相差を与えるための情報は、例えば、互いに値が異なる複数の遅延量である。本実施形態においては、例えば、メモリ２１１１には、互いに値が異なる４つの遅延量が予め記憶されている。トリガ発生回路２１１は、制御回路３３Ｂから供給されるクロック信号に基づくレート周波数に、メモリ２１１１に記憶されている遅延量のうち、制御回路３３Ｂから指定された遅延量を与える。トリガ発生回路２１１は、遅延させたレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。
【０１０６】
遅延回路２１２は、素子毎の送信遅延時間を、トリガ発生回路２１１が発生する各レートパルスに対し与える。パルサ回路２１３は、レートパルスに基づくタイミングで駆動信号を生成し、超音波プローブ１０に供給する。これにより、送信回路２１Ｂからは、超音波プローブ１０が接続されるプローブポートに応じ、互いに位相が異なる駆動信号が出力されることになる。
【０１０７】
図１０は、図９に示される送信回路２１Ｂから出力され得る互いに位相が異なる４つの駆動信号の例を表す模式図である。なお、これらの駆動信号は同時に発生することはないが、図１０では、位相差を示すために並べて表示している。図１０に示される駆動信号Ｄ１〜Ｄ４のうちいずれか１つが超音波プローブ１０に供給される。
【０１０８】
なお、選択された遅延量は、トリガ発生回路２１１で与えられることに限定されない。超音波プローブ１０が接続されるプローブポートに応じ、互いに異なる位相の駆動信号が送信回路２１Ｂから出力されれば、他の実現例もあり得る。例えば、選択された遅延量は、遅延回路２１２、又はパルサ回路２１３で与えられても構わない。
【０１０９】
内部記憶回路２５Ｂは、第３の実施形態遅延量設定方法に関する制御プログラム等を記憶している。また、内部記憶回路２５Ｂは、制御情報を記憶している。第３の実施形態における制御情報は、例えば、駆動信号を制御するための情報である。制御情報では、例えば、装置本体２０Ｂが備える複数のプローブポートと、互いに異なる位相の複数の駆動信号を生成するための情報とが、プローブポートの位置に応じて対応付けられている。このときプローブポートと対応付けられている情報は、メモリ２１１１に記憶されている情報、例えば、互いに値の異なる遅延量である。この対応関係において、プローブポートと遅延量とは、当該プローブポートに接続された超音波プローブ１０内のプローブ内送信回路１４２１へ入力される駆動信号と、このプローブ内送信回路１４２１へ入力されるクロック信号との間に生じる遅延差が所定範囲内におさまるように対応付けられている。
【０１１０】
なお、制御情報は、制御回路３３Ｂに実装されるフラッシュメモリ等に記憶され、装置起動時に読み出されてもよい。また、制御情報は、例えば、入力インタフェース２８を介し、必要に応じて更新されてもよい。
【０１１１】
制御回路３３Ｂは、例えば、超音波診断装置１Ｂの中枢として機能するプロセッサである。制御回路３３Ｂは、内部記憶回路２５Ｂに記憶されている制御プログラムを実行することで、当該プログラムに対応する機能を実現する。具体的には、制御回路３３Ｂは、システム制御機能３３１Ｂを有する。
【０１１２】
システム制御機能３３１Ｂは、超音波診断装置１Ｂの入出力、及び超音波送受信等の基本動作を制御する機能である。システム制御機能３３１Ｂが実行されると、制御回路３３Ｂは、例えば、分周器３１Ａから供給されるクロック信号に基づくクロックを基準クロックとして、各種制御を実行する。例えば、制御回路３３Ｂは、分周器３１Ａから供給された１６０ＭＨｚのクロック信号に基づくクロックを基準クロックとして、送信のタイミング制御、及び、各回路への設定データ転送等を実行する。
【０１１３】
また、制御回路３３Ｂは、内部記憶回路２５Ｂから制御情報を読み出す。制御回路３３Ｂは、読み出した制御情報に基づき、指定されたプローブポートと対応する設定値を取得する。制御回路３３Ｂは、送信回路２１Ｂに対し、例えば、メモリ２１１１に記憶されている４つの遅延量のうち、取得した設定値（遅延量）を選択する旨を指示する。これにより、送信回路２１Ｂの、例えば、トリガ発生回路２１１から、指定されたプローブポートと対応する遅延量が与えられたレート周波数でレートパルスが発生される。
【０１１４】
また、制御回路３３Ｂは、超音波の送受信時に、各超音波振動子に設定される遅延時間（送信遅延時間及び受信遅延時間）に関する遅延制御データ（遅延データ）を演算する。制御回路３３Ｂは、演算した遅延データを、設定情報と共に超音波プローブ１０に供給する。
【０１１５】
次に、超音波スキャンが開始されてからプローブ内送信回路１４２１に駆動信号、及びクロック信号が供給されるまでの動作について説明する。以下の説明では、プローブポートＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤに対し、それぞれ超音波プローブが接続されているものとする。なお、プローブポートＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤにそれぞれ接続されている超音波プローブの構成は、図３に示される超音波プローブ１０と同様であるが、用途によって形状、構造、及び一部の機能等がお互いに異なっているものとする。
【０１１６】
まず、装置本体２０Ｂが備える制御回路３３Ｂは、例えば、入力インタフェース２８を介して超音波スキャンを開始する旨の指示が入力されると、システム制御機能３３１Ｂを実行し、内部記憶回路２５Ｂから制御情報を読み出す。このとき、制御情報は、例えば、プローブポートＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤと、互いに値の異なる４つの遅延量との対応関係を表す。
【０１１７】
この対応関係では、プローブポートＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤと、４つの遅延量とが、例えば、オシロスコープ等で操作者が観測することにより、プローブ内送信回路１４２１を駆動する駆動信号と、当該プローブ内送信回路１４２１の駆動タイミングを制御するクロック信号とが略同期するように対応付けられている。
【０１１８】
制御回路３３Ｂは、読み出した制御情報に基づいて、指定されたプローブポートに対応する遅延量を取得する。制御回路３３Ｂは、送信回路２１Ｂに対し、取得した遅延量を選択する旨を指示する。また、制御回路３３Ｂは、送信回路２１Ｂに、分周器３１Ａで生成された１６０ＭＨｚのクロック信号を供給する。これにより、送信回路２１Ｂから、選択された遅延量だけ遅延された駆動信号が、指定されたプローブポートを介してプローブ内送信回路１４２１に供給される。
【０１１９】
また、制御回路３３Ｂは、分周器３１Ａで生成された、例えば、８０ＭＨｚのクロック信号を、プローブポートＡ、プローブポートＢ、プローブポートＣ、又はプローブポートＤを介し、超音波プローブ１０に供給する。
【０１２０】
また、制御回路３３Ｂは、超音波スキャン開始後に、例えば、入力インタフェース２８を介し、プローブポートを切り替える旨の指示が入力されると、超音波スキャン開始時に読み出した制御情報に基づいて、切替後のプローブポートに対応する設定値を取得する。制御回路３３Ｂは、送信回路２１Ｂに対し、取得した設定値を選択する旨を指示する。これにより、プローブポートが切り替えられた後、すなわち用いる超音波プローブが切り替えられた後に、切替後のプローブポートの位置に応じた遅延量が与えられた駆動信号が送信回路２１Ｂから出力される。出力された駆動信号は、切替後のプローブポートを介して、対応するチャンネルのプローブ内送信回路１４２１に供給される。
【０１２１】
第３の実施形態では、超音波診断装置１Ｂの装置本体２０Ｂは、超音波を発生する振動子を駆動させるためのプローブ内送信回路１４２１を有する超音波プローブ１０を接続可能なプローブポートＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤを有する。装置本体２０Ｂに含まれる制御回路３３Ｂは、送信回路２１Ｂを制御し、超音波プローブ１０内に設けられるプローブ内送信回路１４２１に対する駆動信号を、超音波プローブ１０が接続されるプローブポートの位置に応じて生成する。
【０１２２】
これにより、どのプローブポートが用いられる場合においても、超音波プローブ１０に設けられたプローブ内送信回路１４２１を駆動する駆動信号と、プローブ内送信回路１４２１の駆動タイミングを制御する制御信号との間の遅延差をできるだけ小さくした状態で、超音波スキャンを実行することが可能となる。
【０１２３】
第３の実施形態に係る超音波診断装置１Ｂにおいて、各プローブポートを経由してプローブ内送信回路１４２１に入力される各種信号は、図５を用いて説明可能である。図５によれば、プローブポート間において、クロック信号の到達タイミングは、送信回路２１Ｂと各プローブポートとの距離に応じてずれていることが分かる。一方、各プローブポートへは、プローブポートの位置に応じて遅延された駆動信号が供給されている。このため、各プローブポートにおいて、駆動信号の立ち上がりの時点と、クロック信号がＯＮからＯＦＦに切り替わる時点とが略揃うことになる。すなわち、駆動信号とクロック信号とが略同期している。これにより、プローブポートＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤを介してプローブ内送信回路１４２１に供給されるクロック信号と、送信回路２１ＢからプローブポートＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤを介してプローブ内送信回路１４２１に供給される駆動信号との間の遅延差のばらつきが抑制される。
【０１２４】
また、第３の実施形態に係る超音波診断装置１Ｂによれば、制御回路３３Ｂは、装置本体２０Ｂに含まれる複数のプローブポートと、駆動信号に位相差を与えるための情報とが、プローブポートのそれぞれの位置に応じて対応付けられた対応関係に基づいて、指定されたプローブポートに供給するための駆動信号を生成する。これにより、プローブポート間において、超音波プローブ１０に設けられた送信回路１４を駆動する駆動信号と、送信回路１４の駆動タイミングを制御する制御信号との間の遅延差のばらつきを抑えることを容易に実現できる。
【０１２５】
また、第３の実施形態に係る超音波診断装置１Ｂによれば、制御情報で表される対応関係は、プローブ内送信回路１４２１を駆動する駆動信号と、プローブ内送信回路１４２１に対する制御信号との間に生じる遅延差が所定範囲内におさまるように設定されている。これにより、各プローブポートが使用される場合において、チャンネル間で生じる送信位相及び受信位相のずれ、及び送受信レート間で生じる送信位相及び受信位相のずれ等を抑制することが可能となる。
【０１２６】
また、第３の実施形態に係る超音波診断装置１Ｂによれば、制御回路３３Ｂは、送信回路２１Ｂを制御し、指定されたプローブポートの位置に応じた駆動信号を生成する。これにより、各プローブポートに接続される駆動信号のトレース長を、全プローブポートで等長配線する必要がなく、超音波診断装置の基板設計に関する工数削減、及び基板サイズの小型化を図ることが可能となる。
【０１２７】
（第４の実施形態）  
第３の実施形態では、超音波プローブ１０が接続されるプローブポートの位置に応じ、装置本体２０Ｂの送信回路２１Ｂで互いに位相の異なる駆動信号が生成される場合について説明した。第４の実施形態では、駆動信号に対する遅延が超音波プローブ内で与えられる場合について説明する。
【０１２８】
図１１は、第４の実施形態に係る超音波診断装置１Ｃの機能構成の例を表すブロック図である。  
図１１に示される超音波診断装置１Ｃは、超音波プローブ１０Ｃ、及び装置本体２０Ａを含む。
【０１２９】
超音波プローブ１０Ｃは、複数の超音波振動子、素子に設けられる整合層、及び素子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有する。超音波プローブ１０Ｃは、装置本体２０Ａと着脱自在に接続される。第４の実施形態に係る超音波プローブ１０Ｃは、例えば２次元アレイプローブである。超音波プローブ１０Ｃは、例えば、接続部１１と、ケーブル１２と、プローブ本体１３Ｃとを含む。
【０１３０】
プローブ本体１３Ｃは、制御回路１８Ｃ、複数の送受信ＩＣ１４、複数の超音波振動子１５を含む。
【０１３１】
制御回路１８Ｃは、例えば、装置本体２０Ａから供給された駆動信号に基づき、送受信ＩＣ１４を駆動するための駆動信号を生成する。制御回路１８Ｃは、生成した駆動信号を送受信ＩＣ１４に供給する。
【０１３２】
例えば、制御回路１８Ｃは、プローブ本体１３Ｃが備える不図示の記憶回路に記憶されている制御プログラムを実行することで、遅延機能１８２を有する。遅延機能１８２は、装置本体２０Ａから供給された駆動信号を、超音波プローブ１０Ｃが接続されているプローブポートに応じて遅延させる機能である。
【０１３３】
具体的には、制御回路１８Ｃは、例えば、メモリ１８３を有する。メモリ１８３には、装置本体２０Ａから供給された駆動信号に位相差を与えるための情報が予め記憶されている。駆動信号に位相差を与えるための情報は、例えば、互いに値が異なる複数の遅延量である。第４の実施形態においては、例えば、メモリ１８３には、互いに値が異なる４つの遅延量が予め記憶されているものとする。
【０１３４】
遅延機能１８２において制御回路１８Ｃは、第３の実施形態で記載される制御情報に基づき、接続されているプローブポートと対応する遅延量をメモリ１８３から選択する。制御情報は、装置本体２０Ａの内部記憶回路２５から読み出されても構わないし、制御回路１８Ｃのメモリ１８３に記憶されていても構わない。接続されているプローブポートについての情報は、例えば、超音波プローブ１０Ｃの接続時、接続の切り替え時等に装置本体２０Ａから通知される。制御回路１８Ｃは、装置本体２０Ａから供給される駆動信号を、選択した遅延量で遅延させる。制御回路１８Ｃは、遅延させた駆動信号をサブアレイユニット１４２に供給する。
【０１３５】
第４の実施形態によれば、超音波プローブ１０Ｃは、複数のプローブポートを有する装置本体２０Ａに接続可能である。また、超音波プローブ１０Ｃは、超音波を発生する超音波振動子１５を駆動させるための複数のプローブ内送信回路１４２１を有する。超音波プローブ１０Ｃが備える制御回路１８Ｃは、プローブ内送信回路１４２１に対する駆動信号を、超音波プローブ１０Ｃが接続されるプローブポートの位置に応じて生成する。これにより、プローブポート間において、超音波プローブ１０Ｃに設けられた送信回路１４を駆動する駆動信号と、送信回路１４の駆動タイミングを制御する制御信号との間の遅延差のばらつきを抑えることが可能となる。
【０１３６】
上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）、ＧＰＵ(Graphics Processing Unit)、或いは、ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びＦＰＧＡ）等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、上記各実施形態の各プロセッサは、プロセッサ毎に単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、上記各実施形態における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。
【０１３７】
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、プローブポート間において、超音波プローブに設けられた送信回路を駆動する駆動信号と、当該駆動信号による送信回路の駆動タイミングを制御する制御信号との間の遅延差のばらつきを抑えることができる。
【０１３８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１３９】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…超音波診断装置
１０，１０Ａ，１０Ｃ…超音波プローブ
１１…接続部
１２…ケーブル
１３，１３Ａ，１３Ｃ…プローブ本体
１４…送信回路
１４１…ＩＣ制御回路
１４２…サブアレイユニット
１４２１…プローブ内送信回路
１４２２…プローブ内受信回路
１５…超音波振動子
１６…分周器
１７…マルチプレクサ
１８，１８Ｃ…制御回路
１８１…クロック制御機能
１８２…遅延機能
１８３…メモリ
２０，２０Ａ，２０Ｂ…装置本体
２１，２１Ｂ…送信回路
２１１…トリガ発生回路
２１１１…メモリ
２１２…遅延回路
２１３…パルサ回路
２２…受信回路
２３…信号処理回路
２４…画像生成回路
２５，２５Ｂ…内部記憶回路
２６…画像メモリ
２７…画像データベース
２８…入力インタフェース
２９…通信インタフェース
３０…発振器
３１，３１Ａ…分周器
３２…マルチプレクサ
３３，３３Ａ，３３Ｂ…制御回路
３３１，３３１Ｂ…システム制御機能
３３２…クロック制御機能
３４〜３６…スイッチ
４０…外部装置
５０…モニタ
６０…入力装置
１００…ネットワーク
【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】
2019188138.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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