(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
診断時に操作者によって把持される把持部と、
前記把持部から延在し、診断時に被検体内に挿入され、超音波を送受信する振動素子を先端部分に有する挿入部と、
前記挿入部の少なくとも一部の周辺環境を感知する複数のセンサと、
前記振動素子の駆動及び前記振動素子で発生したエコー信号の処理のうち少なくともいずれかに用いられ、前記複数のセンサによって感知された前記周辺環境に応じて消費電力が変化する電子回路と、
を備え、
前記挿入部は、前記先端部分の第１面に前記振動素子を有し、前記第１面の反対側の第２面に前記複数のセンサのうちの第１センサを有し、前記第１面と前記第２面との間の第３面に前記複数のセンサのうちの第２センサを有する、超音波プローブ。
【請求項２】
前記挿入部は、前記第３面の反対側の第４面に前記複数のセンサのうちの第３センサを有する、請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項３】
前記複数のセンサは、前記挿入部の少なくとも一部における明るさを感知する請求項１又は２に記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記電子回路は、前記複数のセンサによって感知される明るさが低下した場合、消費電力が増大する、請求項３に記載の超音波プローブ。
【請求項５】
前記消費電力は、前記電子回路の内部を流れるバイアス電流、前記振動素子に印加する電圧、及び前記振動素子に電圧を印加する周期のうち少なくとも１つが変化することで変化する請求項１又は２に記載の超音波プローブ。
【請求項６】
前記電子回路の制御を行う第１制御回路を備えた請求項１又は２に記載の超音波プローブ。
【請求項７】
前記第１制御回路は、前記把持部に設けられる、請求項６に記載の超音波プローブ。
【請求項８】
前記処理により得られた受信信号に基づく画像を生成する画像生成部を有する筐体との接続を担うコネクタを備え、
前記第１制御回路は、前記コネクタに設けられる、請求項６に記載の超音波プローブ。
【請求項９】
前記電子回路は、前記処理により得られた受信信号に基づく画像を生成する画像生成部を有する筐体内に設けられた第２制御回路によって制御される請求項１又は２に記載の超音波プローブ。
【請求項１０】
前記挿入部は、前記複数のセンサ及び前記電子回路を前記先端部分に有し、
前記電子回路は、前記複数のセンサに接続され、前記複数のセンサから出力された信号を増幅する増幅回路を有する請求項３に記載の超音波プローブ。
【請求項１１】
前記挿入部は、２次元状に配列された複数の前記振動素子を有する、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の超音波プローブ。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の超音波プローブに超音波の送受信を実行させる第２制御回路と、
前記超音波プローブからの出力に基づいて生成された超音波画像を表示部に表示させる表示制御部と、
を備えた超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波プローブ及び超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断において、超音波診断装置の使用者は、診断の目的に応じて超音波プローブを使い分けることになる。超音波プローブには、被検体の外側から超音波を送信する体表用プローブと、被検体の内側から超音波を送信する体内用プローブがある。体内用プローブとしては、例えば、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示す如き、ＴＥＥ（transesophageal echocardiography: 経食道）プローブ１がある。ＴＥＥプローブ１は、振動素子が配置された細い管状の先端部２を有し、この先端部２を被検体の食道から挿入して被検体内から心臓などを観測するための超音波プローブである。先端部２は、食道を通過させるため、小型に設計されている。例えば、複数の振動素子がアジマス方向（ラテラル方向）およびエレベーション方向に配列された２ＤアレイタイプのＴＥＥプローブ１は、電気的な制御により、例えば心臓の直交する断面を同時に観察することが可能であり、診断上の有効性が認識されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１９８２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の超音波プローブを不適当に扱っていると、診断を行うタイミングにおいて、既に振動素子付近が高温になってしまっていることがある。ここでの不適当な扱いとは、例えば、超音波を送受信している状態の超音波プローブを被検体に当接せずに放置すること（空中放置）を含む。振動素子付近が高温のまま診断を行うと、被検体がやけどしてしまうおそれがある。あるいは、振動素子付近の温度が適当な温度に下がるまで診断を行わないと、診断時間が長くなってしまう。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、超音波診断におけるユーザビリティを向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る超音波プローブは、把持部、挿入部、複数のセンサ及び電子回路を備えている。
【０００７】
前記把持部は、診断時に操作者によって把持される。
【０００８】
前記挿入部は、前記把持部から延在し、診断時に被検体内に挿入され、超音波を送受信する振動素子を先端部分に有する。
【０００９】
前記複数のセンサは、前記挿入部の少なくとも一部の周辺環境を感知する。
【００１０】
前記電子回路は、前記振動素子の駆動及び前記振動素子で発生したエコー信号の処理のうち少なくともいずれかに用いられ、前記複数のセンサによって感知された前記挿入部の少なくとも一部の周辺環境に応じて消費電力が変化する。
前記挿入部は、前記先端部分の第１面に前記振動素子を有し、前記第１面の反対側の第２面に前記複数のセンサのうちの第１センサを有し、前記第１面と前記第２面との間の第３面に前記複数のセンサのうちの第２センサを有する。
【００１１】
また、実施形態に係る超音波診断装置は、制御部及び表示制御部を備えている。
【００１２】
前記制御部は、上記超音波プローブに超音波の送受信を実行させる。
【００１３】
前記表示制御部は、前記超音波プローブからの出力に基づいて生成された超音波画像を表示部に表示させる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係る超音波プローブ及び超音波診断装置の構成を示す模式図である。
【図２】同実施形態における超音波プローブ及び超音波診断装置の構成を示す模式図である。
【図３】同実施形態における動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】第２の実施形態に係る超音波プローブ及び超音波診断装置の構成を示す模式図である。
【図５】同実施形態における超音波プローブ及び超音波診断装置の構成を示す模式図である。
【図６】第３の実施形態に係る超音波プローブの先端部分の構成を示す模式図である。
【図７】第４の実施形態に係る超音波プローブに適用されたセンサ及びその後段の増幅回路の構成を示す模式図である。
【図８】第５の実施形態に係る超音波プローブの先端部分の構成を示す模式図である。
【図９】同実施形態における超音波プローブ及び超音波診断装置の構成を示す模式図である。
【図１０】同実施形態における超音波プローブ及び超音波診断装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】同実施形態の変形例を説明するためのフローチャートである。
【図１２】第６の実施形態に係る超音波プローブの挿入部及び把持部の外観を示す模式図である。
【図１３】一般的なＴＥＥプローブの外観を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、各実施形態に係る超音波プローブ及び超音波診断装置について図面を用いて説明する。なお、超音波プローブとしては、ＴＥＥプローブを一例に挙げて説明するが、これに限らず、被検体内に挿入する挿入部を有するタイプの任意の超音波プローブが適用可能となっている。この適用可能な超音波プローブとしては、例えば、経膣プローブ及び経直腸プローブなどがある。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
図１及び図２は、第１の実施形態に係る超音波プローブ及び超音波診断装置の構成を示す模式図である。図１中、超音波プローブ２０は、診断時に操作者によって把持される把持部２１と、把持部２１から延在した挿入部３０と、挿入部３０とは反対方向に把持部２１から延在したコネクタ部４０とを備えている。把持部２１は、図示しないハンドルの操作により、挿入部３０の細管部分を所望の方向に湾曲させる機能や、挿入部３０の先端部分３１を揺動させる機能を有する。挿入部３０は、診断時に被検体内に挿入され、超音波を送受信する振動素子を先端部分３１に有する。コネクタ部４０は、第１制御回路４１を有し、超音波診断装置の装置本体５０に接続されている。装置本体５０は、例えば、超音波プローブ２０に超音波の送受信を実行させる第２制御回路５１と、超音波プローブ２０から出力されたエコー信号に基づく画像を生成するための信号処理回路５２とを筐体内に有している。筐体上には表示部５８が載置されている。
【００１７】
ここで、超音波プローブ２０の先端部分３１は、図２に示すように、振動素子アレイ３２、センサ３３及び電子回路チップ３４を備えている。なお、振動素子アレイ３２及び電子回路チップ３４は、前述同様に、バッキング材、電子回路チップ、バンプ、電気信号再配線層、バンプ、振動素子アレイ及び音響整合層を順に積層した積層構造の一部として実装されている。また、センサ３３は、例えば、音響整合層や振動素子アレイ３２を有する第１面とは反対側のバッキング材を有する第２面に実装されている。但し、センサ３３は、第２面に限らず、例えば、第１面（表側面）と第２面（裏側面）との間の第３面（先端部分３１に向かって左側面）又は第４面（第３面とは反対側の面）に実装されてもよい。なお、第３面を４面の定義は交替してもよい。また、センサ３３は、診断時に被検体に挿入される位置に配置されればよいので、必ずしも先端部分３１に配置されなくてもよい。
【００１８】
振動素子アレイ３２は、圧電セラミックス等の音響／電気可逆的変換素子としての複数の振動素子３２−１、３２−２、…、３２−ｎを有する。複数の振動素子３２−１、３２−２、…、３２−ｎは並列され、超音波プローブ２０の先端に装備される。なお、一つの振動子が一チャンネルを構成するものとして説明する。複数の振動素子３２−１、３２−２、…、３２−ｎは、送信部３５の複数のパルサ３５２ｂ−１、３５２ｂ−２、…、３５２ｂ−ｎからそれぞれ供給される駆動信号に応答して超音波を発生する。複数の振動素子３２−１、３２−２、…、３２−ｎ各々は、被検体の生体組織で反射された超音波エコーの受信に応答して、エコー信号を発生する。なお、超音波プローブ２０は、複数の振動素子３２−１、３２−２、…、３２−ｎを１次元上に配列させた１次元アレイプローブであってもよいし、複数の振動素子３２−１、３２−２、…、３２−ｎを２次元上に配列させた２次元アレイプローブであってもよい。
【００１９】
センサ３３は、挿入部３０の少なくとも一部の周辺環境を感知し、感知結果を示す信号を出力する。周辺環境の例としては、挿入部３０の少なくとも一部の周辺の光、音、熱、又はにおい等がある。センサ３３から出力された信号は、第１制御回路４１に伝送される。このとき、センサ３３から出力される信号は、ディジタル信号及びアナログ信号のいずれでもよい。アナログ信号の場合、例えば、電子回路３４ａ内の図示しないＡ／Ｄ変換回路によりディジタル信号に変換してから第１制御回路４１に伝送してもよい。あるいは、アナログ信号を第１制御回路４１内のＡ／Ｄ変換回路によりディジタル信号に変換してもよい。センサ３３としては、例えば、フォト・ダイオードのように、挿入部３０の少なくとも一部における明るさを感知する光センサが使用可能となっている。なお、光センサとしては、フォト・ダイオードに限らず、フォト・トランジスタやＣｄＳセルなどといった任意の光センサが使用可能である。また、センサ３３としては、光センサに限らず、感知対象の周辺環境（例、音、熱、又はにおい等）に応じたセンサ（例、音センサ、熱センサ、又はにおいセンサ等）が適宜、使用可能となっている。
【００２０】
電子回路チップ３４は、電子回路３４ａが形成された集積回路チップである。電子回路３４ａは、振動素子３２−１、…、３２−ｎの駆動及び振動素子３２−１、…、３２−ｎで発生したエコー信号の処理のうち少なくともいずれかに用いられ、センサ３３によって感知された周辺環境に応じて消費電力が変化する。この例では、電子回路３４ａは、振動素子３２−１、…、３２−ｎの駆動、及び振動素子３２−１、…、３２−ｎで発生したエコー信号の処理の両者に用いられる。具体的には、電子回路３４ａは、振動素子３２−１、…、３２−ｎを駆動する送信部３５と、振動素子３２−１、…、３２−ｎで発生したエコー信号を処理する受信部３６との各々の機能を実現する回路として用いられる。また、電子回路３４ａは、振動素子３２−１、…、３２−ｎの駆動（以下、駆動処理ともいう）、及び振動素子３２−１、…、３２−ｎで発生したエコー信号の処理（以下、エコー信号処理ともいう）の両者に用いられる場合、２Ｄアレイタイプ及び１Ｄアレイタイプの両者に適用可能である。同様に、電子回路３４ａは、駆動処理及びエコー信号処理のうち、エコー信号処理に用いられる場合、２Ｄアレイタイプ及び１Ｄアレイタイプの両者に適用可能である。また、電子回路３４ａは、駆動処理及びエコー信号処理のうち、駆動処理に用いられる場合、伝送ケーブルの信号線数が２Ｄアレイタイプに比べて少ない１Ｄアレイタイプに適用可能である。さらに、電子回路３４ａは、周辺環境に応じて消費電力が変化する一例として、センサ３３によって感知される明るさが低下した場合、消費電力が増大する回路としてもよい。また、電子回路３４ａは、周辺環境に応じて消費電力が変化する他の例として、センサ３３によって被検体内の音、熱又はにおいが感知された場合、消費電力が増大する回路としてもよい。
【００２１】
送信部３５は、レートパルス発生器３５１と、チャンネル数にそれぞれ対応する複数の送信回路３５２−１、３５２−２、…、３５２−ｎとを有する。レートパルス発生器３５１は、所定の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。レートパルス発生器３５１は、例えば５ｋＨｚのレート周波数でレートパルスを繰り返し発生する。発生されたレートパルスは、チャンネル数に分配され、それぞれのチャンネルに接続された送信回路３５２−１、３５２−２、…、３５２−ｎに送られる。
【００２２】
複数の送信回路３５２−１、３５２−２、…、３５２−ｎは、送信遅延回路３５２ａ−１、３５２ａ−２、…、３５２ａ−ｎとパルサ３５２ｂ−１、３５２ｂ−２、…、３５２ｂ−ｎとをそれぞれ有する。以下、一つの送信回路３５２−１について説明する。送信遅延回路３５２ａ−１は、チャンネル毎に超音波をビーム状に収束し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間を、各レートパルスに与える。パルサ３５２ｂ−１は、このレートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ２０の振動素子３２−１に電圧パルス（駆動信号）を印加する。これにより、超音波ビームが被検体に送信される。
【００２３】
受信部３６は、プリアンプ回路３６１、受信遅延回路３６２、加算器３６３等を有する。被検体の生体組織で反射されたエコー信号は、超音波プローブ２０を介してエコー信号としてチャンネル毎に取り込まれる。プリアンプ回路３６１は、超音波プローブ２０を介して取り込まれた被検体からのエコー信号をチャンネル毎に増幅する。受信遅延回路３６２は、エコー信号に、受信指向性を決定するために必要な遅延時間を与える。加算器３６３は、遅延時間が与えられた複数のエコー信号を加算する。この加算により、受信部３６は、受信指向性に応じた方向からの反射成分を強調した受信信号を発生する。
【００２４】
この送信指向性と受信指向性とにより超音波送受信の総合的な指向性が決定される（この指向性により、いわゆる「超音波走査線」が決まる）。受信部３６は、被走査領域内の各走査線における深さごとの受信信号を、信号処理回路５２に出力する。なお、受信部３６は、１回の超音波送信で複数の走査線上に生じたエコー信号を同時に受信する並列受信機能を有していてもよい。また、受信部３６は、加算器３６３の一部を装置本体５０に配置し、装置側で最終的ビームフォーミングを行うようにしてもよい。
【００２５】
第１制御回路４１は、コネクタ部４０に設けられ、センサ３３から受けた信号と、第２制御回路５１から受けた制御信号とに基づいて、送信部３５及び受信部３６を制御する。具体的には、第１制御回路４１は、第２制御回路５１から受けた制御信号に基づいて、送信部３５による振動素子３２−１、…、３２−ｎの駆動と、振動素子３２−１、…、３２−ｎで発生したエコー信号の受信部３６による処理とを制御する。また、第１制御回路４１は、センサ３３から受けた信号に基づいて、送信部３５及び受信部３６を含む電子回路３４ａの消費電力を制御する。なお、第１制御回路４１は、コネクタ部４０に限らず、把持部２１に設けてもよく、又はコネクタ部４０と把持部２１との中間位置に設けてもよい。あるいは、第１制御回路４１は、超音波プローブ２０から省略し、第２制御回路５１に含めてもよい。
【００２６】
ここで、電子回路３４ａの消費電力は、（１）電子回路３４ａの内部を流れるバイアス電流、（２）振動素子３２−１、…、３２−ｎに印加する電圧、及び（３）振動素子３２−１、…、３２−ｎに電圧を印加する周期のうち少なくとも１つが変化することで変化する。このため、上記（１）（２）の低下及び（３）の長期化のうち少なくとも１つにより、電子回路３４ａの消費電力及び発熱を抑制可能である。以下、順に説明する。
【００２７】
（１）電子回路３４ａの消費電力及び発熱は、バイアス電流の低下によって抑制可能である。補足すると、電子回路３４ａには、増幅器としてプリアンプ回路３６１が組み込まれる。増幅器はトランジスタで構成され、トランジスタには常時電流を流す必要がある。この定常的に流す電流をバイアス電流と呼ぶ。このバイアス電流を大きくするとノイズ性能や歪み性能がよくなる一方、電圧と電流で決まる電力のうちの電流が大きくなるので、電子回路３４ａの消費電力が上昇し、電子回路３４ａが高温になる。このため、センサ３３からの信号に応じて第１制御回路４１から出力される制御信号により、電子回路３４ａのバイアス電流が切り替え可能となるように受信部３６の電子回路を設計しておく。これにより、超音波プローブ２０を使用しないときには、電子回路３４ａのバイアス電流を低下させ、電子回路３４ａの消費電力及び発熱を抑制することが可能となる。なお、超音波プローブ２０を使用していない場合、ノイズ性能や歪み性能が劣化しても問題ない。
【００２８】
（２）電子回路３４ａの消費電力及び発熱は、振動素子３２−１、…、３２−ｎに印加する電圧の低下によって抑制可能である。補足すると、電子回路３４ａには、各振動素子３２−１、…、３２−ｎに高圧パルスを印加して超音波を出力させる送信動作を行う送信部３５が組み込まれる。この高圧パルスを印加している時間に送信部３５から振動素子３２−１、…、３２−ｎに電流が流れる。この高圧パルスの電圧を高くすると、超音波画像の画質性能が良くなる一方、振動素子３２−１、…、３２−ｎに流れる電流と電圧値で決まる消費電力が上昇し、電子回路３４ａが高温になる。このため、第１制御回路４１から出力される制御信号により、振動素子３２−１、…、３２−ｎに印加する電圧が切り替え可能となるように送信部３５の電子回路を設計しておく。これにより、超音波プローブ２０を使用しないときには、振動素子３２−１、…、３２−ｎに印加する電圧を低下させ、電子回路３４ａの消費電力及び発熱を抑制することが可能となる。なお、超音波プローブ２０を使用していない場合、画質性能が劣化しても問題ない。
【００２９】
（３）電子回路３４ａの消費電力及び発熱は、振動素子３２−１、…、３２−ｎに電圧を印加する周期の長期化によって抑制可能である。補足すると、送信動作に関する消費電力を決める要因として、前述した送信の瞬間に流れる電流と印加する電圧に加え、その繰り返し周期（以下、パルス繰り返し周期）が存在する。このパルス繰り返し周期は、表示深度で決まる最小に設定すると、超音波画像が診断対象（例えば心臓）の動きを正確に表現する一方、時間平均したときの消費電力が上昇し、電子回路３４ａが高温になる。このため、第１制御回路４１から出力される制御信号により、振動素子３２−１、…、３２−ｎに印加する電圧の周期が切り替え可能となるように送信部３５の電子回路を設計しておく。これにより、超音波プローブ２０を使用しないときには、振動素子３２−１、…、３２−ｎに印加する電圧の周期を長期化させ、電子回路３４ａの消費電力及び発熱を抑制することが可能となる。なお、超音波プローブ２０を使用していない場合、画像フレームの更新周期が遅くなっても問題ない。
【００３０】
なお、以上のような消費電力の抑制に代えて、超音波プローブ２０を使用しないときには、バイアス電流又は印加電圧の供給停止により、電子回路３４ａの消費電力を無くすようにしてもよい。消費電力を無くす場合は、消費電力を抑制する場合の極限形態であり、消費電力を抑制する場合に含めて説明する。
【００３１】
一方、超音波診断装置は、装置本体５０、表示部５８、装置本体５０に接続され操作者からの各種指示・命令・情報を装置本体５０に取り込むための入力部５９を有する。さらに、超音波診断装置には、心電計、心音計、脈波計、呼吸センサに代表される図示しない生体信号計測部及びネットワークがインターフェース部５７を介して接続されてもよい。
【００３２】
装置本体５０は、第２制御回路５１、信号処理回路５２、画像メモリ５３、画像合成部５４、表示制御部５５、記憶部５６及びインターフェース部５７を有する。
【００３３】
第２制御回路５１は、例えば、ＣＰＵからなり、操作者による入力部５９の操作に応じて、記憶部５６に記憶された送信遅延パターン、受信遅延パターンと制御プログラムとを読み出し、これらに従って装置本体５０及び超音波プローブ２０を制御する。入力部５９の操作としては、例えば、Ｂモードとドプラモードとの選択、フレームレート、被走査深度、送信開始・終了などの指示を入力する操作が適用可能となっている。但し、第２制御回路５１は、ＣＰＵに限らず、ＰＬＤ（programmable logic device）やＡＳＩＣ (application specific integrated circuit：特定用途向け集積回路)などの回路から構成してもよい。
【００３４】
信号処理回路５２は、図示していないＢモード処理ユニットと、ドプラ処理ユニットと、画像生成ユニットとを有する。信号処理回路５２は、受信部３６から出力された受信信号に基づいて、画像データを発生する。以下、画像データの発生に関して詳述する。画像データとは、Ｂモードデータまたはドプラデータに基づいて発生された超音波画像データである。
【００３５】
Ｂモード処理ユニットは、図示していない包絡線検波器、対数変換器などを有する。包絡線検波器は、受信部３６から出力された受信信号に対して包絡線検波を実行する。包絡線検波器は、包絡線検波された信号を、対数変換器に出力する。対数変換器は、包絡線検波された信号に対して対数変換して弱い信号を相対的に強調する。Ｂモード処理ユニットは、対数変換器により強調された信号に基づいて、各走査線及び各超音波送受信における深さごとの信号値（Ｂモードデータ）を発生する。
【００３６】
なお、Ｂモード処理ユニットは、被走査領域におけるラテラル方向、エレベーション方向、深さ方向（以下、レンジ（Range）方向と呼ぶ）にそれぞれ対応付けて配列された複数の信号値からなる３次元Ｂモードデータを発生してもよい。レンジ方向とは、走査線上の深さ方向である。なお、３次元Ｂモードデータは、複数の画素値または複数の輝度値などを、走査線に沿って、ラテラル方向、エレベーション方向、レンジ方向にそれぞれ対応付けて配列させたデータであってもよい。また、３次元Ｂモードデータは、被走査領域において予め設定された関心領域（Region Of Interest: 以下、ＲＯＩと呼ぶ）に関するデータであってもよい。また、Ｂモード処理ユニットは、３次元Ｂモードデータの代わりにボリュームデータを発生してもよい。以下、Ｂモード処理ユニットで発生されるデータをまとめて、Ｂモードデータと呼ぶ。
【００３７】
ドプラ処理ユニットは、図示していないミキサー、低域通過フィルタ（Low Pass Filter: 以下、ＬＰＦと呼ぶ）、速度／分散／Ｐｏｗｅｒ演算デバイス等を有する。ミキサーは、受信部３６から出力された受信信号に、送信周波数と同じ周波数ｆ０を有する基準信号を掛け合わせる。この掛け合わせにより、ドプラ偏移周波数ｆｄの成分の信号と（２ｆ０＋ｆｄ）の周波数成分を有する信号とが得られる。ＬＰＦは、ミキサーからの２種の周波数成分を有する信号のうち、高い周波数成分（２ｆ０＋ｆｄ）の信号を取り除く。ドプラ処理ユニットは、高い周波数成分（２ｆ０＋ｆｄ）の信号を取り除くことにより、ドプラ偏移周波数ｆｄの成分を有するドプラ信号を発生する。
【００３８】
なお、ドプラ処理ユニットは、ドプラ信号を発生するために、直交検波方式を用いてもよい。このとき、受信信号（ＲＦ信号）は、直交検波されＩＱ信号に変換される。ドプラ処理ユニットは、ＩＱ信号を複素フーリエ変換することにより、ドプラ偏移周波数ｆｄの成分を有するドプラ信号を発生する。ドプラ信号は、例えば、血流、組織、造影剤によるエコー成分である。
【００３９】
速度／分散／Ｐｏｗｅｒ演算デバイスは、図示していないＭＴＩ（Moving Target Indicator）フィルタ、自己相関演算器等を有する。ＭＴＩフィルタは、発生されたドプラ信号に対して、臓器の呼吸性移動や拍動性移動などに起因するドプラ成分（クラッタ成分）を除去する。自己相関演算器は、ＭＴＩフィルタによって血流情報のみが抽出されたドプラ信号に対して、自己相関値を算出する。自己相関演算器は、算出された自己相関値に基づいて、血流の平均速度値、分散値、ドプラ信号の反射強度等を算出する。速度／分散／Ｐｏｗｅｒ演算デバイスは、複数のドプラ信号に基づく血流の平均速度値、分散値、ドプラ信号の反射強度等に基づいて、カラードプラデータを発生する。以下、ドプラ信号とカラードプラデータとをまとめて、ドプラデータと呼ぶ。
【００４０】
また、ドプラデータとＢモードデータとをまとめてローデータ（Raw Data）と呼ぶ。なお、ローデータは、送信超音波の高調波成分によるＢモードデータ、及び被検体内の生体組織に関する弾性データであってもよい。Ｂモード処理ユニット及びドプラ処理ユニットは、発生したローデータを画像生成ユニットに出力する。なお、Ｂモード処理ユニット及びドプラ処理ユニットは、発生したローデータを画像メモリ５３に出力することも可能である。
【００４１】
画像生成ユニットは、図示していないディジタルスキャンコンバータ（Digital Scan Converter: 以下、ＤＳＣと呼ぶ）を有する。画像生成ユニットは、ＤＳＣに対して、座標変換処理（リサンプリング）を実行する。座標変換処理とは、例えば、ローデータからなる超音波スキャンの走査線信号列を、テレビなどに代表される一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換することである。画像生成ユニットは、座標変換処理に続けて補間処理を、ＤＳＣに対して実行する。補間処理とは、隣り合う走査線信号列におけるローデータを用いて、走査線信号列間にデータを補間する処理である。画像生成ユニットは、ローデータに対して座標変換処理と補間処理とを実行することにより、超音波画像データを生成する。
【００４２】
なお、信号処理回路５２は、３次元Ｂモードデータまたはボリュームデータをレンダリング処理することにより、表示部５８における２次元のモニタに３次元の物体を表示するために、視線データの投影を実行してもよい。すなわち、信号処理回路５２は、３次元物体を投影面に投影することにより、２次元平面上の画像を発生する。なお、レンダリング処理に当たっては、いずれの投映法を用いてもよい。
【００４３】
画像メモリ５３は、例えばフリーズする直前の複数のフレームに対応する超音波画像を保存するメモリである。このシネメモリに記憶されている画像を連続表示（シネ表示）することで、超音波動画像を表示することも可能である。
【００４４】
画像合成部５４は、信号処理回路５２で発生された超音波画像に種々のパラメータの文字情報及び目盛等を合成することにより、表示用の超音波画像を生成する。
【００４５】
表示制御部５５は、画像合成部５４により生成された超音波画像を表示部５８に表示させる。
【００４６】
記憶部５６は、フォーカス深度の異なる複数の受信遅延パターン及び複数の送信遅延パターンと、本超音波診断装置の制御プログラムと、診断プロトコルと、送受信条件等の各種データ群と、信号処理回路５２で発生されたローデータ及び超音波画像とを記憶する。
【００４７】
インターフェース部５７は、入力部５９、ネットワーク、図示していない外部記憶装置及び生体信号計測部に関するインターフェースである。装置本体５０によって得られた超音波画像等のデータ及び解析結果等は、インターフェース部５７とネットワークとを介して他の装置に転送可能である。なお、インターフェース部５７は、ネットワークを介して、図示していない他の医用画像診断装置で取得された被検体に関する医用画像を、ダウンロードすることも可能である。
【００４８】
表示部５８は、表示制御部５５の出力に基づいて、Ｂモード画像及びドプラ画像などの超音波画像などを表示する。なお、表示部５８は、表示された画像に対して、ブライトネス、コントラスト、ダイナミックレンジ、γ補正などの調整及び、カラーマップの割り当てを実行してもよい。
【００４９】
入力部５９は、インターフェース部５７に接続され操作者からの各種指示・命令・情報・選択・設定を装置本体５０に取り込む。入力部５９は、図示していないトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード等の入力デバイスを有する。入力デバイスは、表示画面上に表示されるカーソルの座標を検出し、検出した座標を第２制御回路５１に出力する。なお、入力デバイスは、表示画面を覆うように設けられたタッチコマンドスクリーンでもよい。この場合、入力部５９は、電磁誘導式、電磁歪式、感圧式等の座標読み取り原理でタッチ指示された座標を検出し、検出した座標を第２制御回路５１に出力する。また、操作者が入力部５９の終了ボタンまたはフリーズボタンを操作すると、第２制御回路５１からの制御により、超音波プローブ２０における超音波の送受信が終了し、装置本体５０は一時的に使用停止状態となる。
【００５０】
次に、以上のように構成された超音波プローブ及び超音波診断装置の動作を図３のフローチャートを用いて説明する。
【００５１】
超音波プローブ２０は、コネクタ部４０が超音波診断装置の装置本体５０に接続されると、振動素子３２−１、…、３２−ｎによる超音波の送受信が可能な状態となる。
【００５２】
この状態で、超音波診断装置では、操作者による入力部５９の操作に応じて、第２制御回路５１が起動される。第２制御回路５１は、超音波プローブ２０に超音波の送受信を実行させる制御信号を超音波プローブ２０の第１制御回路４１に送出する。
【００５３】
第１制御回路４１は、この制御信号に基づいて、送信部３５及び受信部３６を制御する。送信部３５は、第１制御回路４１からの制御により、振動素子３２−１、…、３２−ｎを駆動する（ＳＴ１）。受信部３６は、振動素子３２−１、…、３２−ｎで発生したエコー信号を処理し、当該処理により得られた受信信号を装置本体５０の信号処理回路５２に送出する。
【００５４】
信号処理回路５２は、受信部３６から出力された受信信号に基づいて、超音波画像データを発生する。画像合成部５４は、当該超音波画像データに種々のパラメータの文字情報及び目盛等を合成することにより、表示用の超音波画像を生成する。表示制御部５５は、当該生成された超音波画像を表示部５８に表示させる。
【００５５】
一方、超音波プローブ２０のセンサ３３は、挿入部３０の少なくとも一部の周辺環境を感知する（ＳＴ２）。ステップＳＴ２の具体例では、センサ３３は、周辺環境としての明るさを感知し、感知結果を示す信号を出力する。
【００５６】
電子回路３４ａは、ステップＳＴ２で感知された周辺環境に応じて消費電力が変化する（ＳＴ３：ＳＴ３−１〜ＳＴ３−３）。ステップＳＴ３の具体例では、センサ３３から出力された信号が第１制御回路４１に伝送される。
【００５７】
第１制御回路４１は、センサ３３からの信号に基づいて、挿入部３０の少なくとも一部の周辺の明るさが低下したか否かを判定する（ＳＴ３−１）。ステップＳＴ３−１の判定結果が否を示す場合、超音波プローブ２０は診断に使用されず、挿入部３０が空中放置状態にある。このため、第１制御回路４１は、電子回路３４ａの消費電力を低下させ（ＳＴ３−２）、電子回路３４ａの発熱を抑制する。すなわち、超音波診断が開始されておらず、高画質性能を得られる電力を供給する必要がないためである。ステップＳＴ３−２の終了後、超音波プローブ２０は、ステップＳＴ２に戻って処理を継続する。
【００５８】
ステップＳＴ３−１の判定結果が明るさの低下を示す場合、超音波プローブ２０は診断に使用中であり、挿入部３０が被検体内（例、食道）に挿入された状態にある。このため、第１制御回路４１は、電子回路３４ａの消費電力を必要十分な電力に制御する（ＳＴ３−３）。すなわち、超音波診断中には、高画質性能を得るために必要十分な電力を電子回路３４ａに供給する必要があるためである。なお、ステップＳＴ３−３において、明るさの低下の検出直後には、電子回路３４ａの消費電力は増大する向きに制御され、超音波診断に必要十分な電力に達した後には、必要十分な電力を維持するように制御される。
【００５９】
ステップＳＴ３−３の終了後、第１制御回路４１は、超音波診断が終了か否かを判定する（ＳＴ４）。ステップＳＴ４の判定結果が否を示す場合、超音波プローブ２０は、ステップＳＴ２に戻って処理を継続する。また、ステップＳＴ３−３の判定結果が超音波診断の終了を示す場合、超音波プローブ２０は処理を終了する。
【００６０】
上述したように本実施形態によれば、ステップＳＴ２〜ＳＴ３に示したように、診断時に被検体内に挿入される挿入部３０の少なくとも一部の周辺環境をセンサ３３が感知し、この感知された周辺環境に応じて、電子回路３４ａの消費電力が変化する。これにより、診断に使用中か否かを正確に検出でき、使用停止状態から迅速に復帰することができる。従って、超音波診断におけるユーザビリティを向上させることができる。
【００６１】
補足すると、挿入部３０の少なくとも一部の周辺環境を感知することにより、挿入部３０が被検体内に挿入されたか否かを感知できるので、診断に使用中か否かを正確に検出することができる。また、感知された周辺環境に応じて、使用停止状態から使用中の状態への変化を検出した場合にも消費電力が変化するので、使用停止状態から迅速に復帰することができる。
【００６２】
これに加え、センサ３３が、挿入部３０の少なくとも一部における明るさを感知する場合には、明るさ以外の周辺環境を感知する場合に比べ、挿入部３０が被検体内に挿入されたか否かを容易且つ確実に感知することができる。
【００６３】
さらに、電子回路３４ａは、センサ３３によって感知される明るさが低下した場合、消費電力が増大する構成により、挿入部３０が被検体内に挿入されて周辺が暗いときには、消費電力の増大によって高画質性能を得るための動作を実行することができる。
【００６４】
換言すると、電子回路３４ａは、センサ３３によって感知される明るさが上昇した場合、消費電力が低下する構成により、挿入部３０が被検体の外部にあって周辺が明るいときには、消費電力の低下によって発熱を抑制することができる。すなわち、超音波プローブ２０が被検体の外部にあるときの無駄な発熱を抑制することができる。例えば、超音波プローブ２０がＴＥＥプローブの場合、ＴＥＥプローブには厳格な発熱規制があり、人体接触部がある温度以上になったら装置動作を強制的に停止させなければならない。但し、超音波診断中に装置動作の停止を生じることは極力避ける必要がある。本実施形態によれば、使用中でないときの無駄な発熱を抑制するため、使用開始時の温度を低くすることができる。すなわち、本実施形態は、使用開始時の温度を低くして、使用開始時の温度と発熱規制された温度との差分（使用中に許容される温度上昇分）を大きくし、装置動作の停止に至る可能性を低くするように、被検体の外部にあるときの無駄な発熱を抑制している。
【００６５】
また、挿入部３０が、センサ３３及び電子回路３４ａの少なくともいずれかを先端部分３１に有する場合、先端部分３１の幅及び高さが伝送ケーブルの直径よりも大きいことから、伝送ケーブルに実装する場合に比べ、容易に実装することができる。
【００６６】
また、電子回路３４ａの消費電力が、次の（１）〜（３）のうち少なくとも１つが変化することで変化する場合、当該（１）〜（３）の制御によって消費電力を変化させることにより、消費電力の大きさに応じて発熱や画質性能を制御することができる。
【００６７】
（１）電子回路３４ａの内部を流れるバイアス電流。  
（２）振動素子３２−１、…、３２−ｎに印加する電圧。  
（３）振動素子３２−１、…、３２−ｎに電圧を印加する周期。
【００６８】
また、超音波プローブ２０が、電子回路３４ａの制御を行う第１制御回路４１を備えた場合には、超音波診断装置の装置本体５０とは独立して、超音波プローブ２０内でセンサ３３の出力に応じて電子回路３４ａの消費電力を制御することができる。
【００６９】
ここで、第１制御回路４１は、電子回路３４ａの処理により得られた受信信号に基づく画像を生成する信号処理回路５２を有する筐体との接続を担うコネクタ部４０に設けられた場合、コネクタ部４０が比較的大きいので、容易に実装することができる。なお、第１制御回路４１は、コネクタ部４０に限らず、例えば、把持部２１に設けてもよい。第１制御回路４１を把持部２１に設ける場合も同様に、把持部２１が超音波プローブ２０内で比較的大きい部分であることから、容易に実装することができる。
【００７０】
また、挿入部３０において、先端部分３１の第１面に振動素子３２−１、…、３２−ｎを有し、第１面の反対側の第２面にセンサ３３を有する場合、振動素子３２−１、…、３２−ｎによる超音波の送受信を妨げずに、センサ３３を容易に実装することができる。
【００７１】
また、挿入部３０が、２次元状に配列された複数の振動素子３２−１、…、３２−ｎを有する場合、前述した作用効果を得られる２Ｄアレイタイプの超音波プローブ２０を提供することができる。なお、挿入部３０が、１次元状に配列された複数の振動素子３２−１、…、３２−ｎを有する場合、挿入部３０が電子回路３４ａ及びセンサ３３を更に備える構成であれば、前述した作用効果を得られる１Ｄアレイタイプの超音波プローブ２０を提供できる。
【００７２】
一方、超音波診断装置においては、第２制御回路５１が、上述した作用効果を得られる超音波プローブ２０に超音波の送受信を実行させると共に、表示制御部５５が、超音波プローブ２０からの出力に基づいて生成された超音波画像を表示部５８に表示させる。従って、超音波診断装置は、上述した作用効果に加え、診断時に被検体内に挿入される挿入部３０の少なくとも一部の周辺環境に応じて電子回路３４ａの消費電力が変化し、この消費電力に応じた画質性能をもつ超音波画像を表示することができる。
【００７３】
例えば、超音波診断装置は、超音波診断中でないときには、低下した消費電力に応じた超音波画像を表示し、超音波診断中のときのみ、増大した消費電力に応じた超音波画像を表示することができる。
【００７４】
＜第２の実施形態＞
図４及び図５は、第２の実施形態に係る超音波プローブ及び超音波診断装置の構成を示す模式図であり、図１及び図２と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分について主に述べる。なお、以下の各実施形態も同様にして重複した説明を省略する。
【００７５】
第２の実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、電子回路３４ａが、受信部３６の処理により得られた受信信号に基づく画像を生成する信号処理回路（画像生成部）５２を有する筐体内に設けられた第２制御回路５１ａによって制御される構成となっている。
【００７６】
具体的には、第２の実施形態は、超音波プローブ２０から第１制御回路４１を省略し、装置本体５０内の第２制御回路５１に代えて、第１制御回路４１を第２制御回路５１に含めた新たな第２制御回路５１ａを備えている。
【００７７】
これに伴い、センサ３３から出力された信号は、第２制御回路５１ａに伝送される。このとき、センサ３３から出力される信号は、ディジタル信号及びアナログ信号のいずれでもよい。アナログ信号の場合、例えば、電子回路３４ａ内の図示しないＡ／Ｄ変換回路によりディジタル信号に変換してから第２制御回路５１ａに伝送してもよい。あるいは、アナログ信号を装置本体５０の図示しないＡ／Ｄ変換回路によりディジタル信号に変換してから第２制御回路５１ａに伝送してもよい。
【００７８】
ここで、第２制御回路５１ａは、前述した装置本体５０及び超音波プローブ２０を制御する機能を有している。ここで、超音波プローブ２０を制御する機能は、センサ３３から受けた信号に基づいて、電子回路３４ａ内の送信部３５及び受信部３６を制御する機能を含んでいる。具体的には、第２制御回路５１ａは、制御プログラムに基づいて、送信部３５による振動素子３２−１、…、３２−ｎの駆動と、振動素子３２−１、…、３２−ｎで発生したエコー信号の受信部３６による処理とを制御する。また、第２制御回路５１ａは、センサ３３から受けた信号に基づいて、送信部３５及び受信部３６を含む電子回路３４ａの消費電力を制御する。
【００７９】
次に、以上のように構成された超音波プローブ及び超音波診断装置の動作を、前述した図３を参照しながら説明する。
【００８０】
超音波プローブ２０は、コネクタ部４０が超音波診断装置の装置本体５０に接続されると、振動素子３２−１、…、３２−ｎによる超音波の送受信が可能な状態となる。
【００８１】
この状態で、超音波診断装置では、操作者による入力部５９の操作に応じて、第２制御回路５１ａが起動される。第２制御回路５１ａは、超音波プローブ２０に超音波の送受信を実行させる制御信号を超音波プローブ２０の電子回路３４ａに送出する。すなわち、第２制御回路５１ａは、この制御信号により、電子回路３４ａ内の送信部３５及び受信部３６を制御する。
【００８２】
送信部３５は、第２制御回路５１ａからの制御により、振動素子３２−１、…、３２−ｎを駆動する（ＳＴ１）。受信部３６は、振動素子３２−１、…、３２−ｎで発生したエコー信号を処理し、当該処理により得られた受信信号を装置本体５０の信号処理回路５２に送出する。
【００８３】
信号処理回路５２は、受信部３６から出力された受信信号に基づいて、超音波画像データを発生する。画像合成部５４は、当該超音波画像データに種々のパラメータの文字情報及び目盛等を合成することにより、表示用の超音波画像を生成する。表示制御部５５は、当該生成された超音波画像を表示部５８に表示させる。
【００８４】
一方、超音波プローブ２０のセンサ３３は、挿入部３０の少なくとも一部の周辺環境を感知する（ＳＴ２）。ステップＳＴ２の具体例では、センサ３３は、周辺環境としての明るさを感知し、感知結果を示す信号を出力する。
【００８５】
電子回路３４ａは、ステップＳＴ２で感知された周辺環境に応じて消費電力が変化する（ＳＴ３：ＳＴ３−１〜ＳＴ３−３）。ステップＳＴ３の具体例では、センサ３３から出力された信号が第２制御回路５１ａに伝送される。
【００８６】
第２制御回路５１ａは、センサ３３からの信号に基づいて、挿入部３０の少なくとも一部の周辺の明るさが低下したか否かを判定する（ＳＴ３−１）。ステップＳＴ３−１の判定結果が否を示す場合、挿入部３０が空中放置状態にあるため、第２制御回路５１ａは、電子回路３４ａの消費電力を低下させ（ＳＴ３−２）、電子回路３４ａの発熱を抑制する。ステップＳＴ３−２の終了後、第２制御回路５１ａは、ステップＳＴ２に戻って処理を継続する。
【００８７】
ステップＳＴ３−１の判定結果が明るさの低下を示す場合、挿入部３０が被検体内（例、食道）に挿入された状態にあるため、第２制御回路５１ａは、電子回路３４ａの消費電力を必要十分な電力に制御する（ＳＴ３−３）。なお、ステップＳＴ３−３において、明るさの低下の検出直後には、電子回路３４ａの消費電力は増大する向きに制御され、超音波診断に必要十分な電力に達した後には、必要十分な電力を維持するように制御される。
【００８８】
ステップＳＴ３−３の終了後、第２制御回路５１ａは、超音波診断が終了か否かを判定し（ＳＴ４）、否を示す場合には、ステップＳＴ２に戻って処理を継続する。
【００８９】
ステップＳＴ４の判定結果が超音波診断の終了を示す場合、第２制御回路５１ａは処理を終了する。
【００９０】
上述したように第２の実施形態によれば、電子回路３４ａが、受信部３６の処理により得られた受信信号に基づく画像を生成する信号処理回路（画像生成部）５２を有する筐体内に設けられた第２制御回路５１ａによって制御される。このように、前述した第１制御回路４１を省略し、装置本体５０内の第２制御回路５１ａから電子回路３４ａを制御するように変形しても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００９１】
また、装置本体５０内の第２制御回路５１ａが電子回路３４ａの消費電力を制御するので、より効果的な発熱制御を実現することができる。補足すると、前述した第１制御回路４１は、コネクタ部４０内の小さいスペースに設置する必要があったので、大きいスペースを要する複雑な回路にはできない。これに対し、第２制御回路５１ａは、装置本体５０内の大きいスペースに設置できることから、電子回路３４ａの消費電力を制御する回路を第１制御回路４１よりも複雑な回路とすることができ、もって、より効果的な発熱制御を実現することができる。
【００９２】
＜第３の実施形態＞
図６は、第３の実施形態に係る超音波プローブの先端部分の構成を示す模式図である。
【００９３】
第３の実施形態は、第１及び第２の各実施形態の具体例であり、図６（Ａ）に示すように、挿入部３０の先端部分３１において、振動素子アレイ３２及び電子回路チップ３４が積層構造の一部として実装されている。この積層構造は、バッキング材２２、電子回路チップ３４、バンプ２３、電気信号再配線層２４、バンプ２５、振動素子アレイ３２及び音響整合層２６が順に積層されて構成されている。詳しくは、バッキング材２２の一方の面上に電子回路チップ３４が配置されている。電子回路チップ３４内の電子回路３４ａは、バンプ２３、電気信号再配線層２４及びバンプ２５を介して振動素子アレイ３２内の振動素子３２−１、…、３２−ｎに電気的に接続されている。振動素子アレイ３２は、バンプ２５とは反対側の面上に音響整合層２６が配置されている。また、電子回路チップ３４内の電子回路３４ａは、バッキング材２２の他方の面上に配置されたセンサ３３に配線２７を介して電気的に接続されている。さらに、電子回路チップ３４内の電子回路３４ａは、図示しない伝送ケーブル及びコネクタ部４０を介して装置本体５０の内部回路に電気的に接続されている。なお、センサ３３は、電子回路３４ａを介さずに、図示しない伝送ケーブルを介してコネクタ部４０の内部回路に電気的に接続されていてもよい。
【００９４】
ここで、挿入部３０は、図６（Ｂ）に示すように、先端部分３１の第１面ｓｆ１に音響整合層２６や振動素子アレイ３２（振動素子３２−１、…、３２−ｎ）を有し、第１面ｓｆ１の反対側の第２面ｓｆ２にセンサ３３を有している。但し、センサ３３は、第２面ｓｆ２に限らず、例えば、第１面ｓｆ１と第２面ｓｆ２との間の第３面ｓｆ３又は第４面ｓｆ４に実装されてもよい。
【００９５】
以上のような構成によれば、第１及び第２の各実施形態の作用効果に加え、（ａ）センサ３３を容易に実装できる効果と、（ｂ）センサ３３に接続される配線のインピーダンスの影響を低減できる効果とを得ることができる。
【００９６】
上記（ａ）の効果について述べる。第２面ｓｆ２は、センサ３３が周辺環境を感知し易い点と、センサ３３の実装が容易な点とから、センサ３３を配置する位置として最適である。例えば、第２面ｓｆ２は、先端部分３１が被検体内に挿入されると、周辺が暗くなる位置にある。このため、第２面ｓｆ２に配置されたセンサ３３は、先端部分３１が被検体内に挿入されたとき、明るさの低下を容易に感知することができる。これに加え、第２面ｓｆ２は、加工の自由度がある構造を有する。例えば、第２面ｓｆ２は、バッキング材２２または放熱と支持を兼ねたアルミ等による構造体からなる面であるので、容易に加工できる。このため、第２面ｓｆ２は、容易に加工した部位にセンサ３３を格納できるので、センサ３３を容易に実装することができる。このように、第２面ｓｆ２は、センサ３３を配置する位置として最適である。
【００９７】
これに対し、第２面ｓｆ２の反対側の第１面ｓｆ１は、超音波を送受信する音響整合層２６を有することからセンサ３３を配置できないので、センサ３３を配置する位置として不向きである。
【００９８】
上記（ｂ）の効果について述べる。センサ３３と電子回路３４ａとの間の配線２７は、ごく短いので、インピーダンスの影響を無視できる。これに加え、センサ３３から出力される信号は、電子回路３４ａ内で増幅された後に、伝送ケーブルを介して装置本体５０側に伝送される。伝送ケーブルの配線長は長いものの、電子回路３４ａ内で増幅された信号であれば、伝送ケーブルの配線長に伴うインピーダンスの影響を低減できる。
【００９９】
これに対し、センサ３３から出力される信号を直接に伝送ケーブルを介して装置本体５０の内部回路に伝送する場合、センサ３３から出力される信号が微弱なため、伝送ケーブルの配線長に伴うインピーダンスの影響を受けやすい。例えばＴＥＥプローブの場合、伝送ケーブルの配線長が、４ｍ程度に長い。このような長さになると、配線のインピーダンスを無視できず、信号処理回路５２により最終的に得られる情報の誤差が大きくなる。
【０１００】
＜第４の実施形態＞
図７は、第４の実施形態に係る超音波プローブに適用されたセンサ及びその後段の増幅回路の構成を示す模式図である。
【０１０１】
第４の実施形態は、第１乃至第３の各実施形態の具体例であり、フォト・ダイオードを用いたセンサ３３に電圧を印加する電源３７と、センサ３３に接続され、センサ３３から出力された信号を増幅する増幅回路３８とを電子回路３４ａが備えている。この例では、増幅回路３８として、抵抗３８ｒ及びオペアンプ３８ａを用いる。挿入部３０は、センサ３３及び電子回路３４ａを先端部分３１に有している。
【０１０２】
ここで、フォト・ダイオードは、暗い状態（被検体内に挿入した状態）では通常のダイオードと同様の電圧−電流特性を示す一方で、明るい状態（空中放置状態）では逆方向の電流が増加する特性を持つ。このため、フォト・ダイオードは、例えば、カソードを電源３７に接続し、アノードを増幅回路３８に接続した構成により、センサ３３周辺の明るさに対応して変化する電流を増幅回路３８に出力する。
【０１０３】
増幅回路３８は、フォト・ダイオードから出力された電流を電圧に変換すると同時に適当な値に増幅し、得られた増幅信号を伝送ケーブルに出力する。この場合、増幅回路３８としては、例えば、フォト・ダイオードのアノードと、抵抗３８ｒの一端及びオペアンプ３８ａの反転入力端子とを接続し、抵抗３８ｒの他端とオペアンプ３８ａの出力端子とを接続すればよい。これにより、オペアンプ３８ａのドライブ能力により、ＴＥＥプローブのように長い配線長の伝送ケーブルを有していても配線長の影響を抑えて増幅信号を装置本体５０に伝送することが可能となる。
【０１０４】
以上のような構成によれば、第１乃至第３の各実施形態の作用効果に加え、超音波プローブ２０内の伝送ケーブルの配線長が長い場合でも、配線長の影響を抑えて増幅信号を伝送することができる。
【０１０５】
＜第５の実施形態＞
図８は第５の実施形態に係る超音波プローブの先端部分の構成を示す模式図であり、図９は同実施形態における超音波プローブ及び超音波診断装置の構成を示す模式図である。
【０１０６】
第５の実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、挿入部３０内のセンサ３３が周辺環境を感知する場合の信頼性を向上させる観点から、挿入部３０が、センサ３３を複数有する構成となっている。これは、例えば挿入部３０をベッド等に放置した際に、ベッドにセンサ３３の検出面が塞がれてセンサ３３が周辺環境（例、低下した明るさ）を感知し、電子回路３４ａの消費電力を増大させてしまう可能性を無くすことを意図している。この例では、複数のセンサ３３として、３つのセンサ３３−１、…３３−３を用いる。第１のセンサ３３−１は、例えば先端部分３１の第３面ｓｆ３に配置され、第２のセンサ３３−２は、先端部分３１の第２面ｓｆ２に配置され、第３のセンサ３３−３は、先端部分３１の第４面ｓｆ４に配置される。但し、複数のセンサ３３−１、…の個数は、３個に限らず、任意の複数個が使用可能となっている。また、複数のセンサ３３−１、…を配置する位置は、挿入部３０内であれば、任意の位置が適用可能となっている。
【０１０７】
複数のセンサ３３−１、…、３３−３は、前述同様に、それぞれ挿入部３０の少なくとも一部の周辺環境を感知し、感知結果を示す信号を出力する。センサ３３−１、…、３３−３から出力された信号は、それぞれ第１制御回路４１に伝送される。
【０１０８】
第１制御回路４１は、前述した機能において、１つのセンサ３３ではなく、全てのセンサ３３−１〜３３−３で明るさが低下した場合に、電子回路３４ａの消費電力を必要十分な電力に制御する機能を有する構成となっている。
【０１０９】
他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【０１１０】
次に、以上のように構成された超音波プローブ及び超音波診断装置の動作を図１０のフローチャートを用いて説明する。
【０１１１】
超音波プローブ２０は、コネクタ部４０が超音波診断装置の装置本体５０に接続されると、振動素子３２−１、…、３２−ｎによる超音波の送受信が可能な状態となる。
【０１１２】
この状態で、超音波診断装置では、操作者による入力部５９の操作に応じて、第２制御回路５１が起動される。第２制御回路５１は、超音波プローブ２０に超音波の送受信を実行させる制御信号を超音波プローブ２０の第１制御回路４１に送出する。
【０１１３】
第１制御回路４１は、この制御信号に基づいて、送信部３５及び受信部３６を制御する。送信部３５は、第１制御回路４１からの制御により、振動素子３２−１、…、３２−ｎを駆動する（ＳＴ１）。受信部３６は、振動素子３２−１、…、３２−ｎで発生したエコー信号を処理し、当該処理により得られた受信信号を装置本体５０の信号処理回路５２に送出する。
【０１１４】
信号処理回路５２は、受信部３６から出力された受信信号に基づいて、超音波画像データを発生する。画像合成部５４は、当該超音波画像データに種々のパラメータの文字情報及び目盛等を合成することにより、表示用の超音波画像を生成する。表示制御部５５は、当該生成された超音波画像を表示部５８に表示させる。
【０１１５】
一方、超音波プローブ２０のセンサ３３−１、…、３３−３は、挿入部３０の少なくとも一部の周辺環境を感知する（ＳＴ２ａ）。ステップＳＴ２ａの例では、センサ３３−１、…、３３−３は、周辺環境としての明るさを感知し、感知結果を示す信号を出力する。
【０１１６】
電子回路３４ａは、ステップＳＴ２ａで感知された周辺環境に応じて消費電力が変化する（ＳＴ３ａ：ＳＴ３ａ−１、ステップＳＴ３−２〜ＳＴ３−３）。ステップＳＴ３ａの具体例では、センサ３３−１、…、３３−３から出力された信号が第１制御回路４１に伝送される。
【０１１７】
第１制御回路４１は、全てのセンサ３３−１、…、３３−３からの信号において、挿入部３０の少なくとも一部の周辺の明るさが低下したか否かを判定する（ＳＴ３ａ−１）。ステップＳＴ３ａ−１の判定結果が否を示す場合、超音波プローブ２０は診断に使用されず、挿入部３０が空中放置状態にある。このため、第１制御回路４１は、電子回路３４ａの消費電力を低下させ（ＳＴ３−２）、電子回路３４ａの発熱を抑制する。ステップＳＴ３−２の終了後、超音波プローブ２０は、ステップＳＴ２ａに戻って処理を継続する。
【０１１８】
ステップＳＴ３ａ−１の判定結果が明るさの低下を示す場合、超音波プローブ２０は診断に使用中であり、挿入部３０が被検体内（例、食道）に挿入された状態にある。このため、第１制御回路４１は、電子回路３４ａの消費電力を必要十分な電力に制御する（ＳＴ３−３）。
【０１１９】
ステップＳＴ３−３の終了後、第１制御回路４１は、超音波診断が終了か否かを判定する（ＳＴ４）。ステップＳＴ４の判定結果が否を示す場合、超音波プローブ２０は、ステップＳＴ２ａに戻って処理を継続する。また、ステップＳＴ４の判定結果が超音波診断の終了を示す場合、超音波プローブ２０は処理を終了する。
【０１２０】
上述したように本実施形態によれば、挿入部３０が、センサ３３を複数有する構成により、第１の実施形態の効果に加え、挿入部３０の少なくとも一部の周辺環境を感知するときの信頼性を向上させることができる。
【０１２１】
なお、本実施形態は、全てのセンサ３３−１、…、３３−３が明るさの低下を感知した場合に電子回路３４ａの消費電力を変化（増大）させる場合について説明したが、これに限定されない。例えば、本実施形態は、図１１のステップＳＴ３ｂ（ＳＴ３ｂ−１、ＳＴ３−２、ＳＴ３−３）等に示すように、全センサ数より少ない所定数のセンサが明るさの低下を感知した場合に消費電力を変化（増大）させるように変形することができる。ここで、所定数は、全センサ数をｍ個としたとき、（ｍ−１）個から１個までの範囲内の任意の個数である。この変形例は、本実施形態の効果に加え、例えば１つ以上のセンサ３３−１が故障した場合でも、所定数のセンサ３３−２、３３−３が正常であれば、本実施形態の効果を同様に得ることができるので、より一層、信頼性を向上させることができる。
【０１２２】
また、本実施形態及びその変形例は、第１の実施形態に適用した場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、第２乃至第４の各実施形態にも適用することができる。
【０１２３】
＜第６の実施形態＞
図１２は、第６の実施形態に係る超音波プローブの挿入部及び把持部の外観を示す模式図である。
【０１２４】
第６の実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、挿入部３０のうち、先端部分３１以外の部分にセンサ３３を設けた構成となっている。この例では、挿入部３０内の所定位置であって、先端部分３１と把持部２１との間の所定位置にセンサ３３を設けている。ここで、センサ３３を設ける所定位置としては、被検体内に挿入したときに周辺環境が変化する位置（例、周辺の明るさが低下する位置）であれば、任意の位置が適用可能である。
【０１２５】
以上のような構成としても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、本実施形態は、第１の実施形態に適用した場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、第２乃至第５の各実施形態にも適用することができる。なお、第６の実施形態を第５の実施形態に適用した場合、挿入部３０のうち、先端部分３１以外の部分に複数のセンサ３３−１、…、３３−３の全てを設けた構成としてもよい。あるいは、複数のセンサ３３−１、…、３３−３のうち、１つ以上のセンサ３３−１、…を先端部分３１に設け、残りのセンサ…、３３−３を先端部分３１以外の部分に設けた構成としてもよい。また、前述した通り、複数のセンサ３３−１、…の個数は、任意の複数個が使用可能である。いずれにしても、本実施形態は、第２乃至第５の各実施形態にも適用することができる。
【０１２６】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、診断時に被検体内に挿入される挿入部３０の少なくとも一部の周辺環境をセンサ３３が感知し、この感知された周辺環境に応じて、電子回路３４ａの消費電力が変化する。これにより、診断に使用中か否かを正確に検出でき、使用停止状態から迅速に復帰することができる。
【０１２７】
なお、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。
【符号の説明】
【０１２８】
２０…超音波プローブ、２１…把持部、２２…バッキング材、２３，２５…バンプ、２４…電気信号再配線層、２６…音響整合層、３０…挿入部、３１…先端部分、３２…振動素子アレイ、３２−１〜３２−ｎ…振動素子、３３，３３−１〜３３−３…センサ、３４…電子回路チップ、３４ａ…電子回路、３５…送信部、３５１…レートパルス発生器、３５２−１〜３５２−ｎ…送信回路、３５２ａ−１〜３５２ａ−ｎ…送信遅延回路、３５２ｂ−１〜３５２ｂ−ｎ…パルサ、３６…受信部、３６１…プリアンプ回路、３６２…受信遅延回路、３６３…加算器、３７…電源、３８…増幅回路、３８ａ…オペアンプ、３８ｒ…抵抗、４０…コネクタ部、４１…第１制御回路、５０…装置本体、５１，５１ａ…第２制御回路、５２…信号処理回路、５３…画像メモリ、５４…画像合成部、５５…表示制御部、５６…記憶部、５７…インターフェース部、５８…表示部、５９…入力部、ｓｆ１…第１面、ｓｆ２…第２面、ｓｆ３…第３面、ｓｆ４…第４面。
【図１】
0006645778.tif 000002
【図２】
0006645778.tif 000003
【図３】
0006645778.tif 000004
【図４】
0006645778.tif 000005
【図５】
0006645778.tif 000006
【図６】
0006645778.tif 000007
【図７】
0006645778.tif 000008
【図８】
0006645778.tif 000009
【図９】
0006645778.tif 000010
【図１０】
0006645778.tif 000011
【図１１】
0006645778.tif 000012
【図１２】
0006645778.tif 000013
【図１３】
0006645778.tif 000014