(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を体内に送受する超音波プローブと、
超音波観測装置に接続される前記超音波プローブに設けたプローブID生成部に反応することによって、前記超音波プローブの種類を判別する第１の検知信号を出力する光センサと、
超音波観測装置に接続される前記超音波プローブに設けたプローブID生成部に反応することによって、前記超音波プローブの種類を判別する第２の検知信号を出力する、前記光センサとは干渉しない電気接点センサと、を備え、
前記光センサが第１の検知信号としての光の有無又は光のレベルを複数段階で検出し、前記電気接点センサが第２の検知信号としての電気接触の有無又は電圧レベルを複数段階で検出し、これら光センサの第１の検出信号及び電気接点センサの第２の検知信号を複合的に用いることによって前記超音波プローブの種類を判別する判別部と、
を有することを特徴とする超音波診断システム。
【請求項２】
それぞれが異なる周波数帯を通過させる複数の受信フィルタを備えるフィルタ部を更に有し、
前記フィルタ部は、前記光センサの検知信号及び前記電気接点センサで検知された前記第１及び前記第２の検知信号に基づいて、前記複数の受信フィルタを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断システム。
【請求項３】
前記超音波プローブの基端側の接続部に着脱自在に接続されるプローブ駆動ユニットを更に有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超音波診断システム。
【請求項４】
前記超音波プローブの前記接続部には、前記光センサから出射される光を反射する位置に反射板が配置され、かつ、前記電気接点センサに接触する位置に金属突起が配置され、
前記光センサは、前記反射板により反射される光の有無を検知し、前記電気接点センサは、前記金属突起の有無を検知することで、それぞれ前記第１及び前記第２の検知信号を出力することを特徴とする請求項３に記載の超音波診断システム。
【請求項５】
前記センサ及び前記電気接点センサがそれぞれ複数設けられ、
前記判別部は、複数の前記光センサで検知された複数の検知信号と、複数の前記電気接点センサで検知された複数の検知信号とを複合的に用いることによって前記１つのプローブ種類情報とし、前記１つのプローブ種類情報に基づいて、前記超音波プローブの種類を判別することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断システムに関し、特に、超音波プローブの種類を判別する超音波診断システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超音波振動子から放射される超音波を生体に照射し、生体における音響インピーダンスの差異により反射された超音波を受信し、この反射超音波を電気信号に変換して画像化することによって超音波断層像を得る超音波診断システムが広く用いられている。
【０００３】
超音波診断システムは、先端側に超音波振動子を内蔵した細長な挿入部を備えた超音波プローブと、超音波プローブの基端部に着脱自在に接続されるプローブ駆動ユニットと、この駆動ユニットとコネクタを介して電気的に接続され、超音波画像を生成する超音波観測装置と、この超音波観測装置で生成された超音波画像を表示するモニタとで主に構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このような超音波診断システムでは、診断部位あるいは取得したい超音波画像の種類等により種々の超音波プローブがプローブ駆動ユニットに接続される。そのため、特許文献１に開示されている超音波診断システムは、プローブ駆動ユニットに２つのフォトリフレクタを設け、２つのフォトリフレクタの検知信号に基づき、接続される超音波プローブの種類を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２０００８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この超音波診断システムでは、２つのフォトリフレクタの検知信号、即ち、２ｂｉｔの検知信号に基づき超音波プローブの種類を検知しているため、４つの種類の超音波プローブしか検出することができない。４種類以上の超音波プローブの種類を検知するために、フォトリフレクタを３つ以上設けることも考えられるが、３つ以上のフォトリフレクタを設けると、隣接するフォトリフレクタの影響、例えば、隣接するフォトリフレクタの信号の干渉により超音波プローブの種類を誤検知するという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、多数種類の超音波プローブを誤検知することなく検出することができる超音波診断システム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】
【０００８】
本発明の一態様による超音波診断システムは、超音波を体内に送受する超音波プローブと、超音波観測装置に接続される前記超音波プローブに設けたプローブID生成部に反応することによって、前記超音波プローブの種類を判別する第１の検知信号を出力する光センサと、超音波観測装置に接続される前記超音波プローブに設けたプローブID生成部に反応することによって、前記超音波プローブの種類を判別する第２の検知信号を出力する、前記光センサとは干渉しない電気接点センサと、を備え、前記光センサが第１の検知信号としての光の有無又は光のレベルを複数段階で検出し、前記電気接点センサが第２の検知信号としての電気接触の有無又は電圧レベルを複数段階で検出し、これら光センサの第１の検出信号及び電気接点センサの第２の検知信号を複合的に用いることによって前記超音波プローブの種類を判別する判別部と、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の超音波診断システムによれば、多数種類の超音波プローブを誤検知することなく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態に係る超音波診断システムの構成を示す図である。
【図２】プローブ駆動ユニットの接続部の詳細な構成を説明するための斜視図である。
【図３】超音波プローブの検知処理の流れの例を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施の形態に係る超音波診断システムの構成を示す図である。
【図５】プローブ駆動ユニットの接続部の詳細な構成を説明するための図である。
【図６】超音波プローブの検知処理の流れの例を示すフローチャートである。
【図７】プローブ駆動ユニットの詳細な構成を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
まず、図１に基づき、本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断システムの構成について説明する。
【００１４】
図１は、第１の実施の形態に係る超音波診断システムの構成を示す図である。
【００１５】
図１に示すように、超音波診断システム１は、先端側に超音波振動子を内蔵した細長な挿入部を備えた超音波プローブ２と、超音波プローブ２の基端部に着脱自在に接続されるプローブ駆動ユニット３と、このプローブ駆動ユニット３と図示しないコネクタを介して電気的に接続され、超音波画像を生成する超音波観測装置４と、この超音波観測装置４で生成された超音波画像を表示するモニタ５と、各種操作を行うためのキーボード等のユーザインターフェース（以下、ユーザＩ／Ｆという）６とを有して構成されている。
【００１６】
超音波プローブ２は、細長な挿入部の先端側に超音波振動子１０を内蔵し、基端側の接続部に超音波プローブ２の種類を判定するためのプローブＩＤを生成するプローブＩＤ生成部１１を備える。
【００１７】
プローブ駆動ユニット３は、プローブ検知部１２と、フィルタ部１３と、ラジアルモータ１４と、リニアモータ１５とを有して構成される。
【００１８】
また、超音波観測装置４は、走査コントロール部１６と、パルス発生部１７と、パルサ１８と、アンプ１９と、受信号処理部２０と、画像処理部２１とを有して構成される。
【００１９】
プローブ検知部１２は、超音波プローブ２が接続される接続部に設けられており、プローブＩＤ生成部１１で生成されるプローブＩＤを検知し、検知信号をフィルタ部１３及び超音波観測装置４の走査コントロール部１６に出力する。
【００２０】
判別部としての走査コントロール部１６は、プローブ検知部１２で検知された検知信号に基づき、超音波プローブ２の種類を判別し、判別した種類に応じた設定を各部に対して行う。また、走査コントロール部１６は、プローブ検知部１２からの検知信号を常に監視し、検知信号が入力されなくなった場合、超音波プローブ２がプローブ駆動ユニット３から外されたことを検知（外れ検知）し、各部の設定を解除する。さらに、走査コントロール部１６は、ユーザＩ／Ｆ６からの操作指示に応じて、ラジアルモータ１４、リニアモータ１５及びパルス発生部１７に制御信号を出力する。
【００２１】
ラジアルモータ１４及びリニアモータ１５は、超音波振動子１０とメカ的に接続され、操作者がユーザＩ／Ｆ６から操作指示を行うと、走査コントロール部１６からの制御信号に応じて動作し、超音波振動子１０をメカ駆動する。走査コントロール部１６は、ラジアル駆動を行う場合、ラジアルモータ１４を駆動し、リニアモータ１５への供給電流を削減もしくは遮断する。また、走査コントロール部１６は、ヘリカル駆動を行う場合、ラジアルモータ１４及びリニアモータ１５を駆動する。
【００２２】
パルス発生部１７は、走査コントロール部１６からの制御信号に応じて出力パルスを生成し、パルサ１８に出力する。
【００２３】
パルサ１８は、パルス発生部１７の出力パルスを基に超音波振動子１０を駆動するための超音波駆動信号を生成し、プローブ駆動ユニット３を介して超音波プローブ２の超音波振動子１０に出力する。
【００２４】
超音波振動子１０は、被検部位に対して超音波を送波し、反射したエコー信号を受波する。超音波振動子１０は、受波したエコー信号を電気信号に変換し、プローブ駆動ユニット３のフィルタ部１３に出力する。
【００２５】
フィルタ部１３は、それぞれが異なる周波数帯を通過させるバンドパスフィルタで構成される複数の受信フィルタを備えている。フィルタ部１３は、プローブ検知部１２からの検知信号に応じて、複数の受信フィルタを切り替える。すなわち、フィルタ部１３は、プローブ検知部１２で検知された超音波プローブ２の種類に応じて、複数の受信フィルタから最適な受信フィルタを選択する構成となっている。これにより、Ｓ／Ｎの良い超音波画像を得ることができる。フィルタ部１４は、超音波振動子１０からの電気信号を選択した受信フィルタで帯域制限し、帯域制限した電気信号を超音波観測装置４のアンプ１９に出力する。アンプ１９は、フィルタ部１４からの帯域制限された電気信号を増幅し、受信号処理部２０に出力する。
【００２６】
また、受信号処理部２０には、超音波プローブ２の種類に応じた制御信号が走査コントロール部１６から供給される。受信号処理部２０は、走査コントロール部１６からの制御信号に応じてフィルタリングの周波数等を切り換え、アンプ１９から入力された電気信号に所定の信号処理を施す。受信号処理部２０は、所定の信号処理を施した電気信号を画像処理部２１に出力する。
【００２７】
画像処理部２１は、受信号処理部２０からの電気信号をモニタ５の表示形式に変換する画像処理を施す。また、画像処理部２１は、ユーザＩ／Ｆ６からの指示に従い、例えば、画像の回転処理（イメージローテーション）等を施し、モニタ５に画像を出力する。
【００２８】
ここで、プローブ駆動ユニットの接続部の詳細な構成について図２を用いて説明する。
【００２９】
図２は、プローブ駆動ユニットの接続部の詳細な構成を説明するための斜視図である。
【００３０】
図２に示すように、プローブ駆動ユニット３の接続部には、対向する所定の位置に一対の第１の光センサ３１及び第２の光センサ３２が配置されている。また、プローブ駆動ユニット３の接続部には、対向する所定の位置に、例えば、板バネ等により構成される一対の第１の電気接点センサ３３及び第２の電気接点センサ３４が配置されている。
【００３１】
第１及び第２の光センサ３１、３２は、超音波プローブ２の種類を判定するための検知信号を走査コントロール部１６に出力する。
【００３２】
また、第１及び第２の電気接点センサ３３、３４は、第１及び第２の光センサ３１、３２と干渉しないセンサであり、超音波プローブ２の種類を判定するための検知信号を走査コントロール部１６に出力する。第１及び第２の電気接点センサ３３、３４は、第１及び第２の光センサ３１、３２と略同じ位置に配置されている。これらの第１及び第２の光センサ３１、３２と、第１及び第２の電気接点センサ３３、３４とによりプローブ検知部１２が構成される。
【００３３】
このように、本実施の形態では、例えば、バーコードリーダ等に比べ、省スペース、汚れに強く、かつ、安価な第１及び第２の光センサ３１、３２を用いている。しかしながら、多数種類の超音波プローブを検知するために、３つ以上の光センサを用いた場合、隣接する光センサの信号の干渉により超音波プローブ２の種類を誤検知する虞がある。
【００３４】
そのため、本実施の形態では、第１及び第２の光センサ３１、３２に加え、第１及び第２の光センサ３１、３２と干渉しない第１及び第２の電気接点センサ３３、３４を用いることで、多数種類の超音波プローブを検知するようにしている。本実施の形態では、素子のバラツキがなく安定的にプローブＩＤを検知することができ、かつ、安価な第１及び第２の電気接点センサ３３、３４を用いるようにしている。
【００３５】
なお、第１及び第２の光センサ３１、３２と干渉しないセンサとして第１及び第２の電気接点センサ３３、３４を用いているが、第１及び第２の光センサ３１、３２と干渉しないセンサでれば第１及び第２の電気接点センサ３３、３４に限定されるものではない。例えば、第１及び第２の電気接点センサ３３、３４に代わり、安価で、かつ、超音波プローブ２を着脱した際の耐性が高いメカスイッチ等を用いるようにしてもよい。また、第１及び第２の電気接点センサ３３、３４に干渉しないセンサとして、例えば、第１及び第２の光センサ３１、３２に代わりメカスイッチ等を用いてもよい。
【００３６】
超音波プローブ２の接続部には、第１及び第２の光センサ３１、３２から出射される光を反射する位置に、例えば、白または黒のシールにより構成される反射板が配置され、第１及び第２の電気接点センサ３３、３４に接触する位置に金属突起が配置されている。これらの反射板及び金属突起がプローブＩＤ生成部１１を構成する。
【００３７】
第１及び第２の光センサ３１、３２は、反射板により反射される光の有無をＯＮまたはＯＦＦにより検知し、第１及び第２の電気接点センサ３３、３４は、金属突起に接触することで、金属突起の有無をＯＮまたはＯＦＦにより検知する構成となっている。なお、第１及び第２の光センサ３１、３２は、反射板により反射される光をＯＮまたはＯＦＦの２段階で検知しているが、出射する光のレベルを変更することにより反射される光を３段階以上で検知するようにしてもよい。また、電気接点センサ３３、３４は、電圧レベルやインピーダンス検知を行うようにしてもよい。
【００３８】
次に、このように構成された超音波診断システム１の超音波プローブ２の検知の動作について説明する。
【００３９】
図３は、超音波プローブの検知処理の流れの例を示すフローチャートである。
【００４０】
まず、超音波プローブ２がプローブ駆動ユニット３に接続されたか否かが判定される（ステップＳ１）。超音波プローブ２がプローブ駆動ユニット３に接続されていないと判定された場合、ＮＯとなり、ステップＳ１に戻り同様の処理を繰り返す。一方、超音波プローブ２がプローブ駆動ユニット３に接続されていると判定された場合、第１及び第２の光センサ３１、３２で０（ＯＦＦ）または１（ＯＮ）が検知される（ステップＳ２）。次に、第１及び第２の光センサ３１、３２と干渉しない第１及び第２の電気接点センサ３３、３４で０（ＯＦＦ）または１（ＯＮ）が検知される（ステップＳ３）。最後に、第１及び第２の光センサ３１、３２からの検知信号と、第１及び第２の電気接点センサ３３、３４からの検知信号とに基づいて、超音波プローブ２の種類が判定され（ステップＳ４）、処理を終了する。
【００４１】
以上のように、超音波診断システム１は、第１及び第２の光センサ３１、３２に加え、第１及び第２の光センサ３１、３２と干渉しない第１及び第２の電気接点センサ３３、３４を複合的に用いることで、超音波プローブ２の種類の認識性を高めている。
【００４２】
よって、本実施の形態の超音波診断システムによれば、多数種類の超音波プローブを誤検知することなく検出することができる。
（第２の実施の形態）
【００４３】
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態では、バーコードリーダ等に比べ、省スペース、汚れに強く、かつ、安価な光センサを３つ以上設けた場合にも、各光センサの干渉がなく、多数種類の超音波プローブを検知することができる超音波診断システムについて説明する。
【００４４】
図４は、第２の実施の形態に係る超音波診断システムの構成を示す図であり、図５は、プローブ駆動ユニットの接続部の詳細な構成を説明するための図である。なお、図４において図１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４５】
図４に示すように、本実施の形態の超音波診断システム１ａは、図１の超音波診断システム１のプローブＩＤ生成部１１、プローブ検知部１２及び走査コントロール部１６に代わり、それぞれプローブＩＤ生成部１１ａ、プローブ検知部１２ａ及び走査コントロール部１６ａを用いて構成されている。
【００４６】
プローブＩＤ生成部１１ａは、後述する第１〜第３の光センサ４１〜４３から出射される光を反射する位置に設けられた３つの反射板である。
【００４７】
プローブ検知部１２ａは、図５に示すように、超音波プローブの種類を判定するための検知信号を出力する３つ、ここでは、第１〜第３の光センサ４１〜４３により構成される。具体的には、第１の光センサ４１と第２の光センサ４２とは、対向する所定の位置に配置されており、第３の光センサ４３は、第１の光センサ４１と第２の光センサ４２との略中間に配置されている。なお、プローブ検知部１２ａは、３つの光センサ４１〜４３を設ける構成となっているが、３つに限定されるものではなく、４つ以上の光センサを設ける構成にしてもよい。
【００４８】
３つ以上の光センサ４１〜４３を設けた場合、隣接する光センサが干渉して誤検知する虞がある。そこで、本実施の形態では、検知タイミング制御部としての走査コントロール部１６ａが第１〜第３の光センサ４１〜４３のＯＮ／ＯＦＦの時間をずらす、即ち、各光センサ４１〜４３の検知タイミングをずらすための制御信号を各光センサ４１〜４３を出力する。
【００４９】
なお、走査コントロール部１６ａは、各光センサ４１〜４３が互いに干渉しないように、一番離れている光センサから検知するように、各光センサ４１〜４３による検知の順番を制御するようにしてもよい。走査コントロール部１６ａは、例えば、第１の光センサ４１による検知を１番目に行った場合、第１の光センサ４１から一番離れている第２の光センサ４２による検知を２番目に行い、第３の光センサ４３による検知を最後に行うように制御する。これにより、各光センサ４１〜４３の干渉を防ぐようにする。
【００５０】
また、プローブ駆動ユニット３の接続部に配置される各光センサ４１〜４３を等間隔で配置するようにしてもよい。図５の例では、検知のタイミングをずらしているが、第２の光センサ４２と第３の光センサ４３との間隔が狭くなっており、第２の光センサ４２と第３の光センサ４３とが干渉する虞がある。そこで、各光センサ４１〜４３を等間隔で配置して、さらに、検知のタイミングをずらすことで、各光センサ４１〜４３の干渉を防ぐようにする。
【００５１】
各光センサ４１〜４３は、走査コントロール部１６ａからの制御信号に応じて、プローブＩＤ生成部１１ａのプローブＩＤを順次検知し、検知信号を走査コントロール部１６ａに出力する。
【００５２】
判別部としての走査コントロール部１６ａは、順次入力された検知信号に基づき、超音波プローブ２の種類を判別し、判別した種類に応じた設定を各部に対して行う。
【００５３】
次に、このように構成された超音波診断システム１の超音波プローブ２の検知の動作について説明する。
【００５４】
図６は、超音波プローブの検知処理の流れの例を示すフローチャートである。なお、図６において図３と同様の処理については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５５】
まず、ステップＳ１において、超音波プローブ２がプローブ駆動ユニット３に接続されていると判定された場合、全光センサ４１〜４３がＯＦＦされる（ステップＳ１１）。次に、第１の光センサ４１がＯＮされ、０（ＯＦＦ）または１（ＯＮ）が検知される（ステップＳ１２）。次に、第１の光センサ４１がＯＦＦ、第２の光センサ４２がＯＮされ、０（ＯＦＦ）または１（ＯＮ）が検知される（ステップＳ１３）。次に、第２の光センサ４２がＯＦＦ、第３の光センサ４３がＯＮされ、０（ＯＦＦ）または１（ＯＮ）が検知される（ステップＳ１４）。最後に、各光センサ４１〜４３からの検知信号に基づいて、超音波プローブ２の種類が判定され（ステップＳ１５）、処理を終了する。
【００５６】
以上のように、超音波診断システム１ａは、各光センサ４１〜４３の検知タイミングをずらすことにより、複数の光センサ４１〜４３を設けた場合でも、各光センサ４１〜４３が互いに干渉しないようにした。この結果、各光センサ４１〜４３において、信号の干渉による誤検知を防ぐことができる。
【００５７】
よって、本実施の形態の超音波診断システムによれば、第１の実施の形態と同様に、多数種類の超音波プローブを誤検知することなく検出することができる。
【００５８】
なお、超音波振動子１０にラジアルモータ１４の回転を伝達するための回転シャフトは、以下のようにしてもよい。従来、超音波振動子１０にラジアルモータ１４の回転を伝達するための回転シャフトには、組み立て性の観点からバネシャフトが採用されていたが、本実施の形態のプローブ駆動ユニット３は、図７に示すように、剛性の高い回転シャフト５１（例えば、金属の円柱シャフト）を用いて構成される。このように、プローブ駆動ユニット３において、剛性の高い回転シャフト５１を用いることにより、超音波振動子１０への回転伝達遅れを改善することができる。
【００５９】
なお、本明細書におけるフローチャート中の各ステップは、その性質に反しない限り、実行順序を変更し、複数同時に実行し、あるいは実行毎に異なった順序で実行してもよい。
【００６０】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１…超音波診断システム、２…超音波プローブ、３…プローブ駆動ユニット、４…超音波観測装置、５…モニタ、６…ユーザＩ／Ｆ、１０…超音波振動子、１１，１１ａ…プローブＩＤ生成部、１２，１２ａ…プローブ検知部、１３…フィルタ部、１４…ラジアルモータ、１５…リニアモータ、１６，１６ａ…走査コントロール部、１７…パルス発生部、１８…パルサ、１９…アンプ、２０…受信号処理部、２１…画像処理部、３１，３２，４１，４２，４３…光センサ、３３，３４…電気接点センサ、５１…回転シャフト。
【図１】
0005669693.tif 000002
【図２】
0005669693.tif 000003
【図３】
0005669693.tif 000004
【図４】
0005669693.tif 000005
【図５】
0005669693.tif 000006
【図６】
0005669693.tif 000007
【図７】
0005669693.tif 000008