(57)【要約】【課題】プローブ内で発生させたテスト用信号を用いて、全チャネルに対応する送受信を行う電子回路を行うことができる超音波診断装置を提供する。【解決手段】画像形成モード及びテストモードという２つの動作モードを切換える切換手段１７０と、テスト信号を出力するテスト信号出力手段１５３とを備え、画像形成モード時で振動子１１１に超音波パルスを発生させる時は、パルサー１１２からパルス信号を供給させ、テスト信号発生手段１５１にはテスト信号を発生させず、画像形成モード時で、振動子１１１に被検体で反射した超音波エコーを受信させるときは、パルサー１１２を高出力インピーダンスの状態でオフにさせ、かつテスト信号出力手段１５３にはテスト信号を出力をオフにさせ、テストモード時は、パルサー１１２を高出力インピーダンスの状態でオフにさせ、テスト信号出力手段１５３にテスト信号を出力させる。【選択図】図２
2008220753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス信号を受けて超音波ビームを被検体に送出する、所定の接続点に配置された振動子と、
前記接続点に超音波パルスを発生させる信号送信手段と、
前記接続点から超音波エコーに基づく信号を受信する信号受信手段と
を備えた超音波プローブであって、
画像形成モード及びテストモードからなる２つの動作モードを切換える切換手段と、
前記画像形成モード時であって、前記振動子に前記超音波パルスを発生させる時は、前記信号送信手段から前記接続点に前記パルス信号を供給させ、前記振動子に被検体で反射した超音波エコーを受信させる時は、前記信号送信手段を高出力インピーダンスの状態でオフにし、前記テストモード時には、前記信号送信手段を高出力インピーダンスの状態でオフにする送信制御手段と、
テスト信号を前記接続点に出力するテスト信号出力手段と、
前記画像モード時には前記テスト信号出力手段の前記テスト信号の出力をオフにし、前記テストモード時には前記テスト信号出力手段に前記テスト信号を出力させるテスト制御手段と
を備えることを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
パルス信号を受けて超音波ビームを被検体に送出する、所定の接続点に配置された振動子と、
前記接続点にパラレルに接続される、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を有し、前記振動子に超音波パルスを発生させる時は前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の双方をパルス駆動させ、前記振動子に該被検体で反射した超音波エコーを受信させる時は前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子をオフにする信号送信手段と、
前記接続点から前記超音波エコーに基づく信号を受信する信号受信手段と
を備えた超音波プローブであって、
画像形成モード及びテストモードからなる２つの動作モードを切換える切換手段と、
前記第２スイッチング素子と前記アースとの間に直列に接続されテスト信号を出力するテスト信号出力手段と、
前記テスト信号出力手段とパラレルに接続され、前記テスト信号出力手段から出力される信号を前記第２スイッチング素子に通過させるリミッタと、
前記テストモード時に、前記第１スイッチング素子をオフにし、前記第２スイッチング素子をオンにする送信制御手段と、
前記テストモード時に、前記テスト信号出力手段を動作させて前記テスト信号を前記信号受信手段へ送出させるテスト制御手段と
をさらに備えることを特徴とする超音波プローブ。
【請求項３】
パルス信号を受けて超音波ビームを被検体に送出する、所定の接続点に配置された振動子と、
前記接続点にパラレルに接続される、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を有し、前記振動子に超音波パルスを発生させる時は前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の双方をパルス駆動させ、前記振動子に前記被検体で反射した超音波エコーを受信させる時は前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子をオフにする信号送信手段と、
前記接続点から前記超音波エコーに基づく信号を受信する信号受信手段と
を備えた超音波プローブと、
前記超音波プローブから受信した信号に基づいて超音波画像を生成し表示手段に表示させる画像生成手段と
を備えた超音波診断装置であって、
前記超音波プローブは、
画像形成モード及びテストモードからなる２つの動作モードを切換える切換手段と、
前記第２スイッチング素子と前記アースとの間に直列に接続されテスト信号を出力するテスト信号出力手段と、
前記テスト信号出力手段とパラレルに接続され、前記テスト信号発生から出力される信号を前記第２スイッチング素子に通過させるリミッタと、
前記テストモード時に、前記第１スイッチング素子をオフにし、前記第２スイッチング素子をオンにする送信制御手段と、
前記テストモード時に、前記テスト信号出力手段を動作させて前記テスト信号を前記信号受信手段へ送出させるテスト制御手段と
をさらに備え、
前記画像形成手段は、テストモード時には、前記信号受信手段から受信した前記テスト信号と予め記憶して入る閾値とを比較し、前記閾値を超えた場合には警告を前記表示手段に表示させる
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
前記テスト制御手段は、前記超音波エコーの信号レベルに相当する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装置。
【請求項５】
前記超音波プローブは、超音波振動子が２次元的に配列された２次元アレイであることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記画像形成モード時で前記振動子に超音波パルスを発生させる時には、前記第１スイッチング素子はオン／オフを一定間隔で繰返させ、前記第２スイッチング素子は前記第１スイッチング素子がオフのときにオンにする
ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項７】
正と負の両極性を有するパルス信号を受けて超音波ビームを被検体に送出する、所定の接続点に配置された振動子と、
前記接続点にパラレルに接続される、正と負のそれぞれの極性を有する２つの第１スイッチング素子及び前記第１スイッチング素子と対になる２つの第２スイッチング素子を有し、前記振動子に超音波パルスを発生させる時は前記２つの第１スイッチング素子及び前記２つの第２スイッチング素子の双方をパルス駆動させ、前記振動子に該被検体で反射した超音波エコーを受信させる時は前記２つの第１スイッチング素子及び前記２つの第２スイッチング素子をオフにする信号送信手段と、
前記接続点から前記超音波エコーに基づく信号を受信する信号受信手段と
を備えた超音波プローブであって、
画像形成モード及びテストモードからなる２つの動作モードを切換える切換手段と、
前記第２スイッチング素子と前記アースとの間に直列に接続されテスト信号を出力するテスト信号出力手段と、
前記テスト信号出力手段とパラレルに接続され、前記テスト信号発生から送られてくる信号を前記第２スイッチング素子に通過させるリミッタと、
前記テストモード時に、前記２つの第１スイッチング素子をいずれもオフにし、前記２つの第２スイッチング素子のいずれか一つもしくは両方をオンにする送信制御手段と、
前記テストモード時に、前記テスト信号出力手段を動作させて前記テスト信号を前記信号受信手段へ送出させるテスト制御手段と
をさらに備えることを特徴とする超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波信号の送信回路及び受信回路を備えた超音波プローブ及びその超音波プローブを備えた超音波診断装置に関する。さらに詳しくは、超音波信号の送信回路及び受信回路のテスト回路を備えた超音波プローブ及びその超音波プローブを備えた超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波ビームを被検体に送出し、反射された超音波エコーを受信して超音波断層像を生成する超音波診断装置では、従来、短冊状の圧電素子をアレイ状に配列した１次元のアレイプローブが使用されている。
【０００３】
しかし、一次元アレイプローブによる電子走査では、圧電素子の配列方向の面内における電子フォーカスや超音波ビームの走査は可能であるが、配列方向と直交する方向（すなわち前記超音波走査面の法線方向）には、音響レンズのみによるフォーカスしか行うことができず、フォーカス点の変更は狭い範囲に限られてしまい、ダイナミックなフォーカスは不可能である。また、アレイ素子の配列が１次元配列となっているため、超音波ビームを２次元的にしか走査することができない。
【０００４】
そこで近年、全方位的なフォーカシングや高速な三次元走査を実現し生体内の構造の把握を容易にするために、超音波振動子が２次元的に配列され、超音波振動子の配列される２方向それぞれについて遅延制御を行うことができる２次元アレイプローブ（例えば、特許文献１参照）が提案されている。そして、このような２次元アレイプローブを用いて３次元スキャンを行ない、立体的な画像を表示することが行なわれてきている。
【０００５】
そして、２次元アレイプローブにおいては、例えば３２×３２の構成の場合、振動子の数が１０２４個必要であり、これらの全ての振動子で超音波の送受信を行う必要がある。この場合、被検体に当てるプローブヘッド部に１０２４個の振動子が内蔵され、それを超音波診断装置にそのまま接続するとケーブルが１０００本以上必要となり、実用に耐えない構造になる。
【０００６】
また、振動子の形状が従来の１次元アレイプローブに対して小さいために、振動子インピーダンスが増大し、これにより受信エコーの劣化が大きくなることにより、画像形成のための情報量の低下をきたすため、適切な診断が困難となる。
【０００７】
そこで従来、２次元アレイプローブにおいては、送信用パルスを効率よく供給するとともに、受信エコーの劣化を極力抑えるために、図５に示すような構成のプローブヘッドを含む超音波診断装置が提案されている。図５は従来の２次元アレイプローブを含む超音波診断装置の構成の図である。このような超音波診断装置では、図５に示すように、プローブヘッド１１０における振動子１１１の近傍に送信パルスを供給するパルサー群１１２とその制御を行う送信制御手段１１３、受信エコーを増幅処理する受信電子回路群１１４、とその制御を行う受信制御回路１１５、及びパルサー群１１２から出力される高電圧のパルスから受信電子回路群１１４を保護するための高圧阻止回路１１６が、プローブヘッド１１０内に内蔵されている。ここで、パルサー群１１２は複数のパルサーの集まりであり、以下ではパルサー１つについて説明する場合には単にパルサー１１２という。また以下では、複数の振動子１１１が集まったものを振動子群１１１という。
【０００８】
超音波診断装置本体０１０に内蔵された本体制御回路０１５からパルス発生命令などの制御信号を受けて、プローブ制御回路１２２は、制御信号を送信するために必要なデータの再配置などを行った後、送信制御手段１１３にその制御信号を送信する。送信制御手段１１３は制御信号を受けて、パルサー群１１２にパルス信号のタイミングを送る。パルサー群１１２は、送信制御手段１１３からのタイミングを受けてパルス信号を生成する。発生したパルス信号は振動子群１１１を振動させ超音波ビームを被検体０３０に送出し、反射波である受信エコーを振動子群１１１で受信する。受信エコーは受信電子回路群１１４に送られ、受信電子回路群１１４は、振動子群１１１に対応したチャネルに対し複数のチャネルをグループ化し局所的なビームフォーミングを行う。これにより、プローブケーブルの本数を減少させることがなされる。例えば、３２×３２の構成の２次元アレイプローブの場合、８つのチャネルを１つのグループとすると、受信電子回路群１１４はパルサー群１１２に対応した１０２４チャネルを有し、それが１０２４／８グループに減少させられる。
【０００９】
局所的なビームフォーミングが行われた受信エコーは、プローブコネクタ１２０に内蔵された信号処理回路群１２１でのバッファリングなどの処理を経て、超音波診断装置本体０１０に入力される。ここで、信号処理回路群１２１の設定は、本体制御回路０１５からの信号を受けてプローブ制御回路１２２が行う。本体受信電子回路群０１１で全体の受信ビームのフォーミングが行われる。全体の受信ビームフォーミングが行われた受信エコーは本体信号処理回路０１２で生体内の情報に対応するエンベロープ信号などが抽出され、画像処理回路０１３で所望の表示座標に変換されて表示手段０１４に表示される。
【００１０】
また、超音波診断装置本体０１０に設置されている本体制御回路０１５は、入力部０２０から入力される動作モード、スキャンモード、表示モードなどのパラメータ情報に従って、超音波診断装置本体０１０の各部の制御を行う。
【００１１】
図６は単極性のパルスの送信を行うパルサーを用いる場合の１チャネルの送受信回路の概略構成を表す図であり、図７は両極性のパルスの送信を行うパルサーを用いる場合の１チャネルの送受信回路の概略構成を表す図である。
【００１２】
次に、単極性パルサーの場合の動作を説明する。図６に示すように、パルサー１１２はレベルシフター１４１、パルス発生用ＦＥＴ１４２、及びシャント用ＦＥＴ１４３を有する（ＦＥＴ：電界効果トランジスタ）。
【００１３】
送信制御手段１１３はタイミングパルス信号をパルサー１１２に送信する。送信制御手段１１３は、振動子１１１に超音波パルスを生成させるタイミング及び振動子１１１から超音波エコーに基づく信号を受けるタイミングを有する。そして、送信制御手段１１３は、タイミングパルス信号により、振動子１１１に超音波パルスを生成させる場合には、パルス発生用ＦＥＴ１４２のオン／オフを一定タイミングで繰り返させさせ、パルス発生用ＦＥＴ１４２がオフのタイミングでシャント用ＦＥＴ１４３をオンにする。また、送信制御手段１１３は、振動子１１１から超音波エコーに基づく信号を受けるときは、パルス発生用ＦＥＴ１４２及びシャント用ＦＥＴ１４３ともにオフにさせる信号を送る。
【００１４】
レベルシフター１４１は送信回路１１３から入力されたタイミングパルスを数十ボルト以上の電圧に変換するとともに、パルス発生用ＦＥＴ１４２及びシャント用ＦＥＴ１４３に対応したパルスを送る。
【００１５】
パルス発生用ＦＥＴ１４２はパルスを発生させるスイッチング素子、シャント用ＦＥＴ１４３はパルスを発生させるために上昇した電圧を対アースに戻すためのスイッチング素子である。
【００１６】
振動子１１１に超音波パルスを生成させる場合、すなわち被検体０３０に超音波ビームを送出する場合、パルス発生用ＦＥＴ１４２及びシャント用ＦＥＴ１４３は、送信制御手段１１３からの命令を受けて一定タイミングでのオン／オフの動作を繰り返すことでパルス信号を出力する。このとき、パルス発生用ＦＥＴ１４２がオンの時にはシャント用ＦＥＴ１４３はオフであり、パルス発生用ＦＥＴ１４２がオフになった時にシャント用ＦＥＴ１４３はオンになる。これにより、パルス発生用ＦＥＴ１４２により一度上昇させられた電圧が、瞬時に対アースに戻る。ここで発生されたパルスを振動子１１１が受けて、被検体０３０に向けて超音波ビームが送出される。ここで、高圧阻止回路１１６はダイオードであり、パルサー１１２から送られてくる高電圧のパルスは遮断され、受信電子回路１１４には送られない。
【００１７】
被検体０３０から受信エコーを受ける場合、超音波ビームは被検体０３０で反射され受信エコーとして振動子１１１で受信される。振動子１１１は受信エコーを信号に変え受信電子回路１１４に送る。この信号の電圧は微弱であるため高圧阻止回路１１６を通過する。
【００１８】
次に、両極性のパルサー１１２の動作を説明する。図７に示すように、パルサー１１２はレベルシフター１４１、正極パルス発生用ＦＥＴ１４２ａ、負極パルス発生用ＦＥＴ１４２ｂ、正極パルス発生用ＦＥＴ１４２ａの電圧を対アースに戻すシャント用ＦＥＴ１４３ａ、及び負極パルス発生用ＦＥＴ１４２ｂの電圧を対アースに戻すシャント用ＦＥＴ１４３ｂを備える。
【００１９】
両極性のパルサー１１２の場合も単極性のパルサー１１２のときと同様に、送信用タイミング信号を送信制御手段１１３から受け、レベルシフター１４１が正極パルス発生用信号ＦＥＴ１４２ａ、負極パルス発生用ＦＥＴ１４２ｂ、シャント用ＦＥＴ１４３ａ、及びシャント用ＦＥＴ１４３ｂをオン／オフすることでパルスを発生させる。振動子１１１はこのパルスを受けて被検体０３０に超音波ビームを送出する。
【００２０】
【特許文献１】特開２００５−３１９１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
この点、１次元アレイプローブを有する超音波診断装置では、送受信を行う電子回路が超音波診断装置本体に内蔵されるため、超音波診断装置本体におけるテストプログラムを動かすことで、送受信回路の動作テストも行うことができた。しかし、上述のような２次元アレイプローブを有する超音波診断装置では、プローブヘッドの中に送受信を行う電子回路が内蔵されてしまうため、超音波診断装置本体におけるテストプログラムを動かすことでの送受信を行う電子回路のテストを行うことが困難となった。
【００２２】
また、上述の超音波診断装置では送受信を行う電子回路がプローブヘッドに１０００組以上内蔵され、実際の超音波の送受信を行う振動子と、各々の振動子に高圧パルスを印加する送信回路、及びそれらの振動子で受信される微弱な超音波エコーを増幅処理する受信回路が直接接続される構造を有している。そして、送受信を行う電子回路に局所的な異常がある場合、信号が欠落してアーチファクトの要因となることや、異常な発熱を生じるおそれがある。しかし、膨大な電子回路が正常に動作しているかを電気的に確認することは困難である。そこで従来、このような超音波診断装置では、水槽中に反射板を入れた外部ターゲットを用いて、パルスの送信及びエコーの受信を全振動子のチャネルについて行い、音響的に動作確認が行われてきた。しかし、このようなテスト方法では、水槽が必ず必要であり、テストを行うことに多大な労力が必要であるとともに、テスト毎に外部ターゲットに対する２次元アレイプローブの角度設定に誤差を伴い、チャネル毎に受信エコーの振幅がずれてしまう。そのため、安定したテスト結果を出すことが困難であった。
【００２３】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、プローブ内で発生させたテスト用信号を用いて、各チャネルに対応する送受信を行う電子回路のテストを行うことができる超音波プローブ及び超音波診断装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の超音波プローブは、パパルス信号を受けて超音波ビームを被検体に送出する、所定の接続点に配置された振動子と、前記接続点に超音波パルスを発生させる信号送信手段と、前記接続点から超音波エコーに基づく信号を受信する信号受信手段とを備えた超音波プローブであって、画像形成モード及びテストモードからなる２つの動作モードを切換える切換手段と、前記画像形成モード時であって、前記振動子に前記超音波パルスを発生させる時は、前記信号送信手段から前記接続点に前記パルス信号を供給させ、前記振動子に被検体で反射した超音波エコーを受信させる時は、前記信号送信手段を高出力インピーダンスの状態でオフにし、前記テストモード時には、前記信号送信手段を高出力インピーダンスの状態でオフにする送信制御手段と、テスト信号を前記接続点に出力するテスト信号出力手段と、前記画像モード時には前記テスト信号出力手段の前記テスト信号の出力をオフにし、前記テストモード時には前記テスト信号出力手段に前記テスト信号を出力させるテスト制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【００２５】
請求項２に記載の超音波プローブは、パルス信号を受けて超音波ビームを被検体に送出する、所定の接続点に配置された振動子と、前記接続点にパラレルに接続される、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を有し、前記振動子に超音波パルスを発生させる時は前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の双方をパルス駆動させ、前記振動子に該被検体で反射した超音波エコーを受信させる時は前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子をオフにする信号送信手段と、前記接続点から前記超音波エコーに基づく信号を受信する信号受信手段とを備えた超音波プローブであって、画像形成モード及びテストモードからなる２つの動作モードを切換える切換手段と、前記第２スイッチング素子と前記アースとの間に直列に接続されテスト信号を出力するテスト信号出力手段と、前記テスト信号出力手段とパラレルに接続され、前記テスト信号出力手段から出力される信号を前記第２スイッチング素子に通過させるリミッタと、前記テストモード時に、前記第１スイッチング素子をオフにし、前記第２スイッチング素子をオンにする送信制御手段と、前記テストモード時に、前記テスト信号出力手段を動作させて前記テスト信号を前記信号受信手段へ送出させるテスト制御手段とをさらに備えることを特徴とするものである。
【００２６】
請求項３に記載の超音波診断装置は、パルス信号を受けて超音波ビームを被検体に送出する、所定の接続点に配置された振動子と、前記接続点にパラレルに接続される、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を有し、前記振動子に超音波パルスを発生させる時は前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の双方をパルス駆動させ、前記振動子に前記被検体で反射した超音波エコーを受信させる時は前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子をオフにする信号送信手段と、前記接続点から前記超音波エコーに基づく信号を受信する信号受信手段とを備えた超音波プローブと、前記超音波プローブから受信した信号に基づいて超音波画像を生成し表示手段に表示させる画像生成手段とを備えた超音波診断装置であって、前記超音波プローブは、画像形成モード及びテストモードからなる２つの動作モードを切換える切換手段と、前記第２スイッチング素子と前記アースとの間に直列に接続されテスト信号を出力するテスト信号出力手段と、前記テスト信号出力手段とパラレルに接続され、前記テスト信号発生から出力される信号を前記第２スイッチング素子に通過させるリミッタと、前記テストモード時に、前記第１スイッチング素子をオフにし、前記第２スイッチング素子をオンにする送信制御手段と、前記テストモード時に、前記テスト信号出力手段を動作させて前記テスト信号を前記信号受信手段へ送出させるテスト制御手段とをさらに備え、前記画像形成手段は、テストモード時には、前記信号受信手段から受信した前記テスト信号と予め記憶して入る閾値とを比較し、前記閾値を超えた場合には警告を前記表示手段に表示させることを特徴とするものである。
【００２７】
請求項７に記載の超音波診断装置は、正と負の両極性を有するパルス信号を受けて超音波ビームを被検体に送出する、所定の接続点に配置された振動子と、前記接続点にパラレルに接続される、正と負のそれぞれの極性を有する２つの第１スイッチング素子及び前記第１スイッチング素子と対になる２つの第２スイッチング素子を有し、前記振動子に超音波パルスを発生させる時は前記２つの第１スイッチング素子及び前記２つの第２スイッチング素子の双方をパルス駆動させ、前記振動子に該被検体で反射した超音波エコーを受信させる時は前記２つの第１スイッチング素子及び前記２つの第２スイッチング素子をオフにする信号送信手段と、前記接続点から前記超音波エコーに基づく信号を受信する信号受信手段とを備えた超音波プローブであって、画像形成モード及びテストモードからなる２つの動作モードを切換える切換手段と、前記第２スイッチング素子と前記アースとの間に直列に接続されテスト信号を出力するテスト信号出力手段と、前記テスト信号出力手段とパラレルに接続され、前記テスト信号発生から送られてくる信号を前記第２スイッチング素子に通過させるリミッタと、前記テストモード時に、前記２つの第１スイッチング素子をいずれもオフにし、前記２つの第２スイッチング素子のいずれか一つもしくは両方をオンにする送信制御手段と、前記テストモード時に、前記テスト信号出力手段を動作させて前記テスト信号を前記信号受信手段へ送出させるテスト制御手段とをさらに備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１、請求項２、及び請求項７に記載の超音波プローブ、並びに請求項３に記載の超音波診断装置によると、テスト信号発生手段が発生したテスト信号により書くチャネルに対応する送受信を行う電子回路のテストが行うことができる。これにより、テストを行うために大型の水槽やテスト用にターゲットを用いる必要がなくなる。また、テスト環境の設定誤差などの影響を受けない安定したテストを行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
〔第１の実施形態〕
図１は本発明に係る超音波診断装置の概略を表す構成図である。図２は本実施形態に係る超音波診断装置の機能を表すブロック図である。また、図２は１つの振動子１１１に対応したチャネルを抜き出したものである。の本実施形態に係る超音波診断装置は、画像形成モード及びテストモードの２つの動作モードを有する。そして、画像形成モードでの動作は、背景技術で説明した従来の超音波画像形成装置と同様の動作であるので、以下では、テストモードにおける、第１の実施形態に係る超音波診断装置について説明する。
【００３０】
図２では振動子１１１が１つしか表示されていないが、本実施形態の超音波プローブ１００は、実際は２次元アレイプローブに備えられた数、すなわち数千（図１ではｎ×ｍと表わしている）の振動子１１１を有する。パルサー１１２は信号送信手段であり、パルサー１１２、振動子１１１は接続点２００で接続している。また、信号受信手段１３０も高圧阻止回路１１６を介して接続点２００に接続している。
【００３１】
切換手段１７０は送信制御手段１１３及びテスト制御手段１５０に接続している。そして、切換手段１７０は、操作者が入力手段０２０から入力したテストモードへの切換命令を本体制御回路０１５から受けて、送信制御手段１１３及びテスト制御手段１５０をテストモードに切り換える。
【００３２】
パルサー１１２はレベルシフター１４１、パルス発生用ＦＥＴ１４２、及びシャント用ＦＥＴ１４３を有する。パルス発生用ＦＥＴ１４２は第１スイッチング素子であり、シャント用ＦＥＴ１４３は第２スイッチング素子１４３である。ここで図１では１つのパルサー１１２しか記載していないがこのパルサー１１２は振動子１１１と同数がそのチャネル毎に配置される。
【００３３】
切換手段１７０からのテストモードへの切換命令を受けて、送信制御手段１１３は、パルサー１１２へテストモード制御用の信号を入力する。この信号により、送信用高圧電源ＶＴＸである電源１９０が遮断され、パルス発生用ＦＥＴ１４２がオフとなり、さらに、シャント用ＦＥＴ１４３がオンとなり、テスト信号出力手段１５３の出力点がパルサー１１２の出力点が接続される。
【００３４】
テスト制御手段１５０は、テスト信号発生手段１５１及び動作信号入力回路１５２を有する。ここで、超音波プローブ１００の体積に対する占有率を減らすため本実施形態ではテスト制御手段１５０は１つだけ配置されているが、このテスト制御手段１５０は複数配置してもよい。
【００３５】
テスト制御手段１５０は、切換手段１７０からのテストモードへの切り換え命令をうけて、テスト信号発生手段１５１にテスト信号を発生させる。ここで、テスト信号は超音波エコーの信号レベルに相当する信号であることが好ましい。超音波エコーの信号レベルは小振幅信号であり、テスト信号発生手段１５１は、テスト信号として、例えば２．５ＭＨｚ、１０ｍＶｐｐの正弦波を発生する。
【００３６】
また、テスト制御手段１５０は、切換手段１７０からのテストモードへの切り換え命令をうけて、動作信号入力回路１５２にテスト信号出力手段１５３へ動作信号を入力させる。
【００３７】
テスト信号出力手段１５３は、動作信号入力回路１５２から動作信号を受けて動作状態になる。そして、テスト信号出力手段１５３は、受けたテスト信号を、低インピーダンスで出力する。テスト信号出力手段１５３は、図１では１つしか表示されていないが、実際は振動子１１１と同数がそのチャネル毎に配置される。
【００３８】
リミッタ１６０は、向きを逆にしたダイオードを２つ有する。このダイオードは入力電圧がダイオードの順方向電圧降下１Ｖ以上になると導通するよう構成されている。したがって、１Ｖ以下の電圧を有する信号は通すことはないため、テスト信号はリミッタ１６０を通過せずにシャント用ＦＥＴ１４３に向かう。また、画像形成モード時におけるパルサー１１２から出力される高電圧パルスは１Ｖよりも電圧が大きいためリミッタ１６０を通過してアースに流されるため、テスト信号出力手段１５３は該高電圧パルスから保護される。ここで、本実施形態では、超音波エコーの信号レベルに相当するテスト信号として１Ｖ以下の信号を使用することから、リミッタ１６０のリミット値を１Ｖとなるように構成したが、これは使用する信号及びテスト信号出力手段１５３の保護の程度にあわせて設定することが好ましい。ここで、リミッタ１６０は、図１では１つしか表示されていないが、実際には振動子１１１と同数がそのチャネル毎に配置される。
【００３９】
高圧阻止回路１１６はダイオードで構成されている。高圧阻止回路１１６は、画像形成モードにおける、パルサー１１２から出力された高電圧パルスは導通させないが、振幅の小さい超音波エコー及びテスト信号は導通させる。ここで高圧阻止回路１１６は、図１では１つしか表示されていないが、実際には振動子１１１と同数がそのチャネル毎に配置される。
【００４０】
信号受信手段１３０は、受信電子回路１１４及び受信制御回路１１５を有する。受信電子回路群１１４は、入力されたテスト信号を増幅し、ゲインなどの調整を行った後に、テスト信号を画像形成手段１８０に送信する。受信制御回路１１５は電子回路１１４における増幅及びゲイン調整などの各動作を制御する。ここで受信電子回路１１４は、図１では１つしか表示されていないが、実際には振動子１１１と同数がそのチャネル毎に配置される。
【００４１】
画像形成手段１８０は、図１に示す、超音波診断装置本体０１０に内蔵され、本体受信電子回路群０１１、本体信号処理回路０１２、及び画像処理回路０１３などを有する。さらに、画像処理回路０１３はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｓｓｅｓｏｒ）を有する。
【００４２】
本実施形態にかかる画像処理手段１８０が有するＤＳＰには、予め信号の振幅、波の周波数や歪みの閾値が記憶されている。例えば、振幅の閾値であれば３０ｍｍＶ±１０％、周波数や歪みの閾値であれば、２次とか３次の高調波成分がテスト信号出力手段１５３で出力されたテスト信号に比べて１０ｄＢというように閾値が設定される。これにより、画像処理手段１８０は、所定の振幅以下もしくは以上の波形になっている場合や、所定の周波数成分以外の高調波が多い場合には異常と判定することができる。
【００４３】
画像形成手段１８０は、テスト信号を受けて画像処理回路０１３が有するＤＳＰなどを使用して、周波数解析などを行い、記憶している閾値を超えているか否かを判定する。閾値を超えている場合には、画像形成手段１８０は異常検出の通知及び異常が発生したチャネルから受けたテスト信号の波形を表示手段０１４に表示させる。ここで、本実施形態では、異常検出の通知が見やすいように異常が発生しているチャネルからの波形のみを表示させたが、この表示は他の方法でもよく、例えば全ての波形を表示したり、複数のチャネルからの波形を表示したりしてもよい。
【００４４】
以上のように、テスト信号は、テスト信号出力手段１５３で出力された後、シャント用ＦＥＴ１４３がオンになっているためシャント用ＦＥＴ１４３を通過し、高電圧阻止回路１１６を通過して、信号受信手段１３０を通り、画像形成装置１８０で解析される。
【００４５】
ここで、画像形成手段１８０は超音波診断装置本体０１０に内蔵されているため、画像形成手段１８０のテストは超音波診断装置本体０１０のテストプログラムによりテストが行え、正常な状態を維持することが可能なため、まず画像形成手段１８０を正常な状態にした後に、本発明に係る超音波プローブ１００をテストモードで動作させれば、テスト信号が通過してきた、画像形成装置０１０以外の部分のテストが行える。すなわち、パルス発生用ＦＥＴ１４２のスイッチング及びその駆動、シャント用ＦＥＴ１４３のスイッチング及びその駆動、送信制御手段１１３によるパルス発生用ＦＥＴ１４２及びシャント用ＦＥＴ１４３の制御、信号受信手段１３０の動作がそのチャネル毎にチェックできる。
【００４６】
以上のように、本実施形態に係る超音波診断装置では、超音波プローブからテスト信号が発生されるため、水槽やターゲットなどをテスト用に特別に使用することなく信号送信手段、信号受信手段、及び各チャネルにおける経路のテストが行える。したがって、容易にテストが行え、送受信手段を備えた超音波プローブの故障による誤診や医療ミスを低減することに貢献できる。
【００４７】
次に、図３を参照して本実施形態に係る超音波診断装置のテストモードの動作を説明する。図３は本実施形態に係る超音波診断装置のテストモードのフローチャートの図である。
【００４８】
ステップＳ００１：操作者が入力手段０２０を使用してテストモードへの切り替えを入力する。本体制御回路０１５は切り換えの入力を受けて、切換手段１７０にテストモードへの切り替えを指示。切換手段１７０は、送信制御手段１１３及びテスト制御手段１５０にテストモードへの切り替えを指示。
【００４９】
ステップＳ００２：送信制御手段１１３は、パルス発生用ＦＥＴ１４２をオフに、シャント用ＦＥＴ１４３をオンにする。
【００５０】
ステップＳ００３：テスト制御手段１５０は、動作信号入力回路１５２からテスト信号出力手段１５３へ動作信号を送らせる。テスト信号出力手段１５３は動作状態になる。
【００５１】
ステップＳ００４：テスト制御手段１５０は、テスト信号発生手段１５１で超音波エコーに相当するレベルのテスト信号を発生させ、テスト信号出力手段１５３にテスト信号を送る。
【００５２】
ステップＳ００５：テスト信号出力手段１５３は、テスト信号を低インピーダンスで出力する。
【００５３】
ステップＳ００６：テスト信号は、各チャネルにおけるシャント用ＦＥＴ１４３、高圧阻止回路１１６、信号受信手段１３０を通過し、画像形成手段１８０に送られる。
【００５４】
ステップＳ００７：画像形成手段１８０は、ＤＳＰなどにより受けたテスト信号の周波数解析などを行う。
【００５５】
ステップＳ００８：ＤＳＰは、解析したテスト信号が閾値を超えているかどうかを判断する。閾値を超えているチャネルがある場合にはステップＳ００９に進み、超えていない場合にはテストを終了する。
【００５６】
ステップＳ００９：画像形成手段１８０は、異常検知の通知及び異常検知されたチャネルの情報を表示手段０１４に表示させる。
【００５７】
〔第２の実施形態〕
第２の実施形態に係る超音波診断装置は、第１の実施形態における超音波診断装置において両極性パルサーを使用する場合の構成である。そこで、他の部分の動作は第１の実施形態と同様であるので、以下ではテストモードにおける両極性パルサーについて説明する。図４は第２の実施形態に係る超音波診断装置の機能を表すブロック図である。
【００５８】
送信制御手段１１３は、切換手段１７０からのテストモードへの切換え命令を受けて、パルス発生用ＦＥＴ１４２をオフにシャント用ＦＥＴ１４３をオンにする信号をパルサー１１２に送る。
【００５９】
パルサー１１２は、レベルシフター１４１、正極のパルスを発生する正極パルス発生手段１４２ａ、不況ｋのパルスを発生する負極パルス発生手段１４２ｂ、正極パルス発生用ＦＥＴ１４２ａに対応するシャント用ＦＥＴ１４３ａ、及び負極パルス発生用ＦＥＴ１４２ｂに対応するシャント用ＦＥＴ１４３ｂを有する。
【００６０】
パルサー１１２は、送信制御手段１１３からの命令をうけて、正極パルス発生用ＦＥＴ１４２ａ及び負極パルス発生用ＦＥＴ１４２ｂをオフにし、２つのシャント用ＦＥＴ１４３ａ及びシャント用ＦＥＴ１４３ｂをオンにする。ここで、本実施形態ではシャント用ＦＥＴ１４３ａ及びシャント用ＦＥＴ１４３ｂを両方ともオンにしているが、テスト信号出力手段１５３の出力点がパルサー１１２の出力点に接続されればいいので、シャント用ＦＥＴ１４３ａ又はシャント用ＦＥＴ１４３ｂのどちらか一方をオンにするだけでもよい。
【００６１】
このようにパルサー１１２が動作することで、テスト出力手段１５３から出力された信号がシャント用ＦＥＴ１４３ａ又はシャント用ＦＥＴ１４３ｂ、高圧阻止回路１１６、及び信号受信手段１３０を通過して画像形成手段１８０に送られる。
【００６２】
以上のように、本実施形態に係る超音波診断装置が動作することで、両極性パルサーを使用した場合にも、テストをするための水槽やターゲットなどを使用することなく、テスト信号出力手段で出力されたテスト信号を使用して、各チャネルのテストを行うことができる。これにより、両極性パルサーを使用した超音波診断装置においても、容易なテストが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の概略を表わす構成図
【図２】第１の実施形態に係る超音波診断装置のブロック図
【図３】第１の実施形態に係る超音波診断装置におけるテストモードのフローチャートの図
【図４】第２の実施形態に係る超音波診断装置のブロック図
【図５】従来の超音波診断装置の概略を表わす構成図
【図６】従来の単極性パルサーを使用する場合の送受信回路の概略構成
【図７】従来の両極性パルサーを使用する場合の送受信回路の概略構成
【符号の説明】
【００６４】
０１０  超音波診断装置本体
０１１  本体受信電子回路群
０１２  本体信号処理回路
０１３  画像処理回路
０１４  表示手段
０１５  本体制御回路
０２０  入力手段
０３０  被検体
１００  超音波プローブ
１１０  プローブヘッド
１１１  振動子
１１２  パルサー（信号送信手段）
１１３  送信制御手段
１１４  受信電子回路群
１１５  受信制御回路
１１６  高圧阻止回路
１２０  プローブコネクタ
１２１  信号処理回路群
１２２  プローブ制御回路
１３０  信号受信手段
１４１  レベルシフター
１４２  パルス発生用ＦＥＴ（第１スイッチング素子）
１４３  シャント用ＦＥＴ（第２スイッチング素子）
１５０  テスト制御手段
１５１  テスト信号発生手段
１５２  動作信号入力回路
１５３  テスト信号出力手段
１６０  リミッタ
１７０  切換手段
１８０  画像形成手段
１９０  電源
２００  接続点
【図１】
2008220753.tif 000003
【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】
2008220753.tif 000009