(57)【要約】【課題】通信エラーが発生した場合でも同期を確立することができる技術を提供する。【解決手段】制御データ挿入部１１２は、各ビームデータごとにそのビームデータを特定するためのヘッダデータを生成し、各ビームデータごとにそのビームデータに対応した複数のヘッダデータを挿入する。これにより、仮に通信エラーなどによりヘッダデータの一部にビット誤りなどが発生した場合でも、同じビームデータに関する他のヘッダデータとの比較から、正確なヘッダデータを判定することが可能になる。【選択図】図１
2008018107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブから装置本体へ信号が無線送信されるワイヤレス超音波診断装置において、
前記超音波プローブは、
被検体に対して超音波を送受波することにより複数のビームデータを時系列順に直列的に並べたエコーデータ列を取得する送受波部と、
エコーデータ列内に再生用の制御データを挿入する制御データ挿入部と、
制御データが挿入されたエコーデータ列に基づいて生成される信号を装置本体へ無線送信する無線送信部と、
を有し、
前記制御データ挿入部は、制御データとして、各ビームデータごとにそのビームデータを特定するためのヘッダデータを生成し、各ビームデータごとにそのビームデータに対応した複数のヘッダデータを挿入する、
ことを特徴とするワイヤレス超音波診断装置。
【請求項２】
超音波プローブから装置本体へ信号が無線送信されるワイヤレス超音波診断装置において、
前記超音波プローブは、
被検体に対して超音波を送受波することにより複数のビームデータを時系列順に直列的に並べたエコーデータ列を取得する送受波部と、
エコーデータ列内に再生用の制御データを挿入する制御データ挿入部と、
制御データが挿入されたエコーデータ列に基づいて生成される信号を装置本体へ無線送信する無線送信部と、
を有し、
前記制御データ挿入部は、制御データとして、超音波画像の１フレーム分の複数のビームデータで構成されるフレームデータごとに、フレームデータの区切りを示すパターンデータを挿入する、
ことを特徴とするワイヤレス超音波診断装置。
【請求項３】
超音波プローブから装置本体へ信号が無線送信されるワイヤレス超音波診断装置において、
前記超音波プローブは、
被検体に対して超音波を送受波することにより複数のビームデータを時系列順に直列的に並べたエコーデータ列を取得する送受波部と、
エコーデータ列内に再生用の制御データを挿入する制御データ挿入部と、
制御データが挿入されたエコーデータ列に基づいて生成される信号を装置本体へ無線送信する無線送信部と、
を有し、
前記制御データ挿入部は、制御データとして、各ビームデータごとにビームデータの区切りを示すパターンデータを挿入する、
ことを特徴とするワイヤレス超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波プローブから装置本体へ信号が無線送信されるワイヤレス超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波プローブで得られたエコーデータなどを装置本体へ無線送信するワイヤレス超音波診断装置が知られている（特許文献１〜３参照）。
【０００３】
従来のワイヤレス超音波診断装置では、超音波プローブに送信アンテナが取り付けられ、その送信アンテナから、超音波信号などによって変調された無線信号が空間内へ送信される。そして、装置本体に設けられた受信アンテナによってその無線信号が受信され、受信された信号が装置本体内において復調されて画像処理などが行われる。
【０００４】
ワイヤレス超音波診断装置によって、超音波プローブと装置本体とを接続するプローブケーブルが無くなることにより、超音波プローブの操作性が飛躍的に向上することが期待されている。しかしながら、ワイヤレス超音波診断装置を具現化するにあたっては、いくつかの克服すべき課題があるのも事実である。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１４１３２８号公報
【特許文献２】特開昭５５−１５１９５２号公報
【特許文献３】特開昭５３−１０８６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ワイヤレス超音波診断装置の具現化にあたって克服すべき課題として、無線伝送時における通信エラーに関する問題を挙げることができる。例えば、送信側である超音波プローブから超音波画像用のエコーデータが無線送信される際に、伝送経路上の何らかの影響により無線送信されるデータに符号誤りなどが発生する可能性がある。
【０００７】
特に、エコーデータを再生するためのフレーム同期データなどに符号誤りが発生すると、受信側である装置本体において、超音波画像のフレーム同期が確立できなくなり、装置本体に表示される超音波画像がフリーズしてしまうことなどが懸念される。なお、フリーズした超音波画像を復帰させるためには、例えば、リセット操作やリセット時間が必要になり、ワイヤレス超音波診断装置の使用面で不便になることも考えられる。
【０００８】
本発明はこのような背景において成されたものであり、その目的は、無線通信エラーが発生した場合でも同期を確立することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の好適な態様であるワイヤレス超音波診断装置は、超音波プローブから装置本体へ信号が無線送信されるワイヤレス超音波診断装置において、前記超音波プローブは、被検体に対して超音波を送受波することにより複数のビームデータを時系列順に直列的に並べたエコーデータ列を取得する送受波部と、エコーデータ列内に再生用の制御データを挿入する制御データ挿入部と、制御データが挿入されたエコーデータ列に基づいて生成される信号を装置本体へ無線送信する無線送信部と、を有し、前記制御データ挿入部は、制御データとして、各ビームデータごとにそのビームデータを特定するためのヘッダデータを生成し、各ビームデータごとにそのビームデータに対応した複数のヘッダデータを挿入することを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、各ビームデータごとにそのビームデータに対応した複数のヘッダデータが挿入されているため、仮に通信エラーなどによりヘッダデータの一部にビット誤りなどが発生した場合でも、同じビームデータに関する他のヘッダデータとの比較から、正確なヘッダデータを判定することが可能になる。例えば、繰り返し挿入される複数のヘッダデータを装置本体が受信して、複数のヘッダデータによる多数決判定を行って正確なヘッダデータを判断する。
【００１１】
これにより、通信エラーが発生した場合でもヘッダデータを正確に伝送できるようになり、ヘッダデータの伝送の不具合に伴う同期ずれなどを抑えることが可能になる。
【００１２】
また上記目的を達成するために、本発明の好適な態様であるワイヤレス超音波診断装置は、超音波プローブから装置本体へ信号が無線送信されるワイヤレス超音波診断装置において、前記超音波プローブは、被検体に対して超音波を送受波することにより複数のビームデータを時系列順に直列的に並べたエコーデータ列を取得する送受波部と、エコーデータ列内に再生用の制御データを挿入する制御データ挿入部と、制御データが挿入されたエコーデータ列に基づいて生成される信号を装置本体へ無線送信する無線送信部と、を有し、前記制御データ挿入部は、制御データとして、超音波画像の１フレーム分の複数のビームデータで構成されるフレームデータごとに、フレームデータの区切りを示すパターンデータを挿入することを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、フレームデータの区切りを示すパターンデータが挿入されているため、仮にフレーム同期が外れたとしても、その後に伝送されるフレームデータのパターンデータを利用してフレーム同期を再確立することができるようになる。
【００１４】
また上記目的を達成するために、本発明の好適な態様であるワイヤレス超音波診断装置は、超音波プローブから装置本体へ信号が無線送信されるワイヤレス超音波診断装置において、前記超音波プローブは、被検体に対して超音波を送受波することにより複数のビームデータを時系列順に直列的に並べたエコーデータ列を取得する送受波部と、エコーデータ列内に再生用の制御データを挿入する制御データ挿入部と、制御データが挿入されたエコーデータ列に基づいて生成される信号を装置本体へ無線送信する無線送信部と、を有し、前記制御データ挿入部は、制御データとして、各ビームデータごとにビームデータの区切りを示すパターンデータを挿入することを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、各ビームデータごとにビームデータの区切りを示すパターンデータが挿入されているため、パターンデータに基づいて各ビームデータごとに同期の確立を確認しながらエコーデータを無線転送することが可能になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、無線通信エラーが発生した場合でも同期を確立することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１８】
図１には、本発明に係るワイヤレス超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示す機能ブロック図である。本実施形態のワイヤレス超音波診断装置は超音波プローブ１００と装置本体２００で構成されており、超音波プローブ１００で取得されたエコーデータが各種信号処理を経て無線電波で装置本体２００へ送信される。
【００１９】
超音波プローブ１００は、被検体に対して超音波を送受波する複数の振動子１０２を備えている。各振動子１０２には、図示しない超音波の送信回路などが接続されており、送信回路から出力される信号に応じて、複数の振動子１０２から超音波パルスが被検体に向けて送波される。そして、複数の振動子１０２によって、被検体から得られる反射波（エコー）が受波される。
【００２０】
複数の振動子１０２の各々に対応して、増幅器１０４とアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）１０６が設けられている。各増幅器１０４は、対応する振動子１０２の受波結果を増幅して対応するＡＤＣ１０６へ出力する。これにより、各振動子１０２の各々から得られる受波信号がデジタル化されて複数のＡＤＣ１０６からデジタルビームフォーマ１０８へ出力される。
【００２１】
デジタルビームフォーマ１０８は、複数のＡＤＣ１０６から得られる受波データを整相加算することにより受信ビームフォーミングを行う回路である。本実施形態において、デジタルビームフォーマ１０８は、第一段階目の整相加算処理を行う。つまり、複数の振動子１０２、例えば６４個の振動子１０２について、隣接する８個の振動子１０２で構成される振動子群ごとに整相加算処理を行う。そして、８つの振動子群の各々について整相加算処理を行い、各振動子群の整相加算結果を１チャンネルとして、８つの振動子群で合計８チャンネルの整相加算データを出力する。
【００２２】
ちなみに、後に説明する装置本体２００内のデジタルビームフォーマ２１８において第二段階目の整相加算処理が行われ、全ての振動子１０２から得られる受波データが１本のビームデータとして纏められる。
【００２３】
ＰＳ変換部１１０は、デジタルビームフォーマ１０８において形成された８チャンネルの整相加算データをパラレルデータとして受け取り、受け取った８チャンネルのパラレルデータを時間軸方向に一列に並べたシリアルデータ（エコーデータ列）に変換する。こうして、シリアルデータに変換された８チャンネル分の整相加算データがＰＳ変換部１１０から出力される。
【００２４】
なお、デジタルビームフォーマ１０８は、次々に出力される受波データを受信ビームごとに整相加算処理する。そのため、デジタルビームフォーマ１０８から、複数の受信ビームに関する整相加算結果が次々に出力され、ＰＳ変換部１１０から複数の受信ビームの整相加算データ（ビームデータ）が時系列順で次々に出力される。つまり、ＰＳ変換部１１０から出力される一連のシリアルデータは、複数のビームデータを時系列順に直列的に並べたエコーデータ列である。こうして、超音波ビームの各走査位置（各走査角度）ごとにビームデータが取得され、超音波ビームが走査面内で走査されて複数のビームデータがシリアルデータに変換される。
【００２５】
制御データ挿入部１１２は、ＰＳ変換部１１０から出力される一連のシリアルデータ内に、再生用の制御データを挿入する。つまり、装置本体２００側でエコーデータを再生する際に利用される同期データやヘッダデータなどがシリアルデータ内に挿入される。
【００２６】
変調器１１６は、制御データが挿入されたシリアルデータに基づいてＰＳＫ（Phase Shift Keying）などのデジタル変調処理を施す。ＰＳＫに換えてＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）やＦＳＫ（Frequency Shift Keying）などのデジタル変調処理を利用してもよい。そして、変調器１１６においてデジタル信号により変調された信号が電力増幅器１１８において電力増幅され、送信アンテナ１２０から無線信号として送信される。送信アンテナ１２０は、例えば、平面アンテナである。
【００２７】
こうして、１チャンネルにまとめられたデジタルエコー信号により変調された無線信号が送信される。例えば、送信キャリア周波数が６０ＧＨｚで、帯域が１ＧＨｚ程度の１チャンネルの無線信号が送信される。
【００２８】
超音波プローブ１００から送信された無線信号は、装置本体２００の受信アンテナ２０２によって受信され、前置増幅器２０４を経由して電力増幅器２０６において電力増幅されてから復調器２０８へ送られる。復調器２０８は、ＰＳＫなどのデジタル変調処理が施された無線信号に対して復調処理を施す。これにより、超音波プローブ１００の変調器１１６によって変調される前のデータ、つまり制御データが挿入されたシリアルデータがＳＰ変換部２１４と制御データ検出部２１０に供給される。
【００２９】
制御データ検出部２１０は、シリアルデータに含まれる制御データを検出する。つまり、制御データとしてシリアルデータ内に挿入された同期データやヘッダデータを検出し、制御データの検出タイミングや検出した制御データの内容解析を行う。
【００３０】
ＳＰ変換部２１４は、シリアルデータに含まれる８チャンネルの整相加算データをパラレルデータに変換する。つまり、制御データ検出部２１０によって検出された同期データやヘッダデータの検出タイミングなどに基づいてパラレルデータに変換する。
【００３１】
こうして、超音波プローブ１００のデジタルビームフォーマ１０８によって形成されたデータに対応するパラレルデータがメモリ２１６に記憶される。メモリ２１６に記憶されたデータは、メモリ２１６の後段の処理に応じたタイミングで読み出される。なお、メモリ２１６としては、例えばＦＩＦＯ（First Input First Output）型のデバイスが利用される。
【００３２】
デジタルビームフォーマ２１８は、メモリ２１６に記憶されたパラレルデータを読み出して、第二段階目の整相加算処理を実行する。つまり、デジタルビームフォーマ１０８によって形成されたデータに相当するパラレルデータをメモリ２１６から読み出し、読み出した８チャンネル分のパラレルデータに基づいて整相加算処理を実行し、全ての振動子１０２から得られる受波データを纏めて１本のビームデータを形成する。ビームデータは受信ビームごとに次々に形成されて画像形成部２２０へ出力される。
【００３３】
画像形成部２２０は、受信ビームごとに次々に形成されるビームデータに基づいて、Ｂモード画像、Ｍモード画像、ドプラ画像などの超音波画像の画像データを形成する。そして、形成された画像データに対応した超音波画像が表示部２２２に表示される。
【００３４】
なお、超音波プローブ１００においてシリアルデータ内にプローブ設定データを挿入しておき、装置本体２００においてシリアルデータに含まれるプローブ設定データを読み出し、超音波プローブ１００の設定状態を確認するようにしてもよい。例えば、超音波プローブ１００側に設定された診断モードを確認し、その診断モード情報が画像形成部２２０へ出力される。そして、画像形成部２２０は、超音波プローブ１００側に設定された診断モードに応じた画像形成処理、つまりＢモード画像、Ｍモード画像またはドプラ画像の画像形成処理を実行して画像データを形成する。
【００３５】
以上のように、図１に示すワイヤレス超音波診断装置は、シリアルデータ（エコーデータ列）内に挿入した同期データやヘッダデータを利用し、データの区切りのタイミングなどを検出してエコーデータを再生する。そこで、シリアルデータ内に挿入される同期データやヘッダデータについて説明する。以下の説明において、図１に示した部分（構成）については図１の符号を利用する。
【００３６】
図２は、シリアルデータ内に挿入されるヘッダデータを説明するための図である。図２（Ａ）は、超音波プローブ１００側においてヘッダデータ３１０などが挿入された状態のシリアルデータを示している。
【００３７】
制御データ挿入部１１２は、制御データとして、エコーデータの送信開始を示す固定データ３００を挿入する。固定データ３００は、例えば、１６ビットデータの繰り返しパターンによって形成され、エコーデータ列の先頭に挿入される。例えば、超音波プローブ１００の起動直後に固定データ３００が生成されてエコーデータ列の先頭に挿入される。
【００３８】
さらに、制御データ挿入部１１２は、制御データとして、各ビームデータごとにそのビームデータを特定するためのヘッダデータ３１０を生成し、各ビームデータごとにそのビームデータに対応した複数のヘッダデータ３１０を挿入する。図２（Ａ）において、ヘッダデータ３１０は、各ビームデータごとに３つずつ挿入されている。なお、各ビームデータに挿入されるヘッダデータ３１０の数は３つに限定されないが、奇数であることが望ましい。
【００３９】
また、シリアルデータ（エコーデータ列）は、超音波画像の１フレーム分のデータ（フレームデータ）を単位として形成されている。つまり、図２（Ａ）において、フレームデータ１は、ビームデータ１からビームデータ２５５までのビームデータによって形成されており、フレームデータ１の直後に図示簡略化したフレームデータ２が連なり、さらに、フレームデータ２の以降にも図示省略したフレームデータが続いている。
【００４０】
図２（Ｂ）は、装置本体２００側において受信された状態のシリアルデータを示している。図１を利用して説明したように、超音波プローブ１００で取得されたシリアルデータは、各種信号処理を経て無線電波で装置本体２００へ送信される。その無線送信の際に、伝送経路上の何らかの影響により無線送信されるデータに符号誤りなどが発生する可能性がある。
【００４１】
図２（Ｂ）は、ビームデータ２のヘッダデータ３１０内にデータ誤り３２０が発生した状態を示している。つまり、ビームデータ２の３つのヘッダデータ３１０のうちの１つがデータ「３」となって誤って伝送された状態を示している。
【００４２】
本実施形態では、各ビームデータごとに複数のヘッダデータ３１０が挿入されている。そして、制御データ検出部２１０は、同一のビームデータに関する複数のヘッダデータ３１０に基づいて多数決判定を行って正確なヘッダデータ３１０を判断する。つまり、図２（Ｂ）に示す状態でシリアルデータが取得された場合に、ビームデータ２の３つのヘッダデータ３１０のうちの１つがデータ「３」であり、残りの２つのデータが「２」であるため、これらの多数決判定によって、正確なヘッダデータ３１０が「２」であると判定される。
【００４３】
これにより、伝送経路上の何らかの影響によりヘッダデータ３１０内にデータ誤り３２０が発生した場合でも正確なヘッダデータ３１０が判定され、ヘッダデータ３１０を正確に伝送できるようになり、ヘッダデータ３１０の伝送の不具合に伴う同期ずれなどを抑えることが可能になる。
【００４４】
仮に、ヘッダデータ３１０が誤ったまま伝送されると、装置本体２００側においてビームデータの検出タイミングやビーム番号などを正確に把握することができなくなり、超音波画像を正しく形成できずに、画像のフリーズなどの不具合が発生する可能性がある。これに対し、本実施形態ではヘッダデータ３１０を正確に伝送できるため、そうした不具合を回避できる。
【００４５】
さらに、本実施形態では、誤りビットの混入やビット抜けに伴うビットずれなどの対策として、シリアルデータ内に以下に説明するタイミングで同期データを挿入している。
【００４６】
図３は、同期データとして機能する固定パターンの挿入タイミングを説明するための図であり、図３（Ａ）〜（Ｃ）は、各々、超音波プローブ１００側において固定パターン３５０が挿入された状態のシリアルデータを示している。
【００４７】
制御データ挿入部１１２は、制御データとして、エコーデータの送信開始を示す固定データ３００を挿入する。また、制御データ挿入部１１２は、制御データとして、各ビームデータごとにそのビームデータを特定するためのヘッダデータ３１０を生成し、各ビームデータごとにそのビームデータに対応したヘッダデータ３１０を挿入する。図２に示したように、各ビームデータごとに複数のヘッダデータ３１０を挿入してもよい。
【００４８】
さらに、制御データ挿入部１１２は、制御データとして固定パターン３５０を生成する。固定データ３００は、例えば、１６ビットデータの繰り返しパターンによって形成される。
【００４９】
図３（Ａ）は、フレームデータごとに、フレームデータの区切りを示す固定パターン３５０を挿入した状態を示している。つまり、各フレームデータの先頭に固定パターン３５０が挿入された状態を示している。なお、図３（Ａ）では、フレームデータ１のみを図示しているが、フレームデータ１に続く他のフレームデータの先頭にも固定パターン３５０が挿入される。
【００５０】
このように、フレームデータごとに、フレームデータの区切りを示す固定パターン３５０が挿入されることにより、仮にフレーム同期が外れたとしても、その後に伝送されるフレームデータの固定パターン３５０を利用してフレーム同期を再確立することができるようになる。従って、仮にビットずれなどによってフレーム同期が外れたとしても、フレーム同期を直ちに回復することが可能になる。
【００５１】
なお、図３（Ａ）では、フレームデータを構成しているビームデータを１本分だけ省略して固定パターン３５０を挿入している。これに対し、図３（Ｂ）に示すように、フレームデータを構成しているビームデータを全て維持して、固定パターン３５０を挿入してもよい。
【００５２】
図３（Ｃ）は、各ビームデータごとにビームデータの区切りを示す固定パターン３５０を挿入した状態を示している。つまり、各ビームデータの後尾に固定パターン３５０が挿入された状態を示している。
【００５３】
このように、ビームデータごとに、ビームデータの区切りを示す固定パターン３５０が挿入されることにより、固定パターン３５０に基づいて各ビームデータごとに同期の確立を確認しながらエコーデータを無線転送することが可能になる。従って、仮にビットずれなどによって同期が外れたとしても、その直後のビームデータから直ちに同期を回復することが可能になる。
【００５４】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係るワイヤレス超音波診断装置の全体構成図である。
【図２】シリアルデータ内に挿入されるヘッダデータを説明するための図である。
【図３】固定パターンの挿入タイミングを説明するための図である。
【符号の説明】
【００５６】
１００  超音波プローブ、１１２  制御データ挿入部、２００  装置本体、２１０  制御データ検出部、３１０  ヘッダデータ、３５０  固定パターン。
【図１】
2008018107.tif 000003
【図２】
2008018107.tif 000004
【図３】
2008018107.tif 000005