(57)【要約】【課題】診断目的に応じて超音波プローブと超音波送信部、あるいは超音波プローブと超音波受信部との整合条件の切り換えを行い、高分解能かつ高感度な超音波画像を得る。【解決手段】被検体に対して超音波の送受信を行う超音波振動子７１と、この超音波振動子７１に駆動信号を供給するパルサ１３、あるいは前記超音波振動子７１から反射超音波信号を受信するプリアンプ１４の間に、切り換えスイッチ３４と直列接続された同調用回路素子（インダクタ）４６を複数チャンネル設け、システム制御部８から供給される診断目的に対応した接続情報に基づいて、前記複数の同調用回路素子４６の中から所望の同調用回路素子４６を切り換えスイッチ３４によって選択して接続する。【選択図】  図３
2004313290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動子を備えた超音波プローブと、
少なくとも第１又は第２の動作モードに応答して少なくとも第１又は第２の送信駆動信号送信駆動信号を出力する送信手段と、
前記第１の動作モードに応答して前記送信手段から出力された前記第１の送信駆動信号を第１の同調用回路素子を介して前記超音波プローブの超音波振動子に供給する手段と、
前記第２の動作モードに応答して前記送信手段から出力された前記第２の送信駆動信号を第２の同調用回路素子を介して前記超音波プローブの超音波振動子に供給する手段と、
前記第１又は第２の送信駆動信号に応答して前記超音波プローブの前記超音波振動子から出力された第１又は第２の受信超音波信号を前記第１又は第２の同調用回路素子を介して受信し、第１又は第２の画像信号に変換する受信手段と、
前記受信手段から出力された前記第１又は第２の画像信号に基づいて、第１又は第２の超音波画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記画像データ生成手段から出力された前記第１又は第２の超音波画像データを表示する表示手段とを
具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
超音波振動子を備えた超音波プローブと、
前記超音波振動子を駆動するための送信駆動信号を出力する送信手段と、
前記送信手段から出力された送信駆動信号を第１の同調用回路素子を介して前記超音波プローブの超音波振動子に供給する手段と、
前記送信駆動信号に応答して前記超音波プローブの前記超音波振動子から出力された受信超音波信号を第２の同調用回路素子を介して受信し、画像信号に変換する受信手段と、
前記受信手段から出力された前記画像信号に基づいて、超音波画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記画像データ生成手段から出力された前記超音波画像データを表示する表示手段とを
具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
異なる共振周波数を有した複数の超音波振動子を備えた超音波プローブと、
前記複数の超音波振動子の中から所望の共振周波数を有する超音波振動子を選択する振動子選択手段と、
少なくとも第１又は第２の動作モードに応答して少なくとも第１又は第２の送信駆動信号を出力する送信手段と、
前記第１の動作モードに応答して前記送信手段から出力された前記第１の送信駆動信号を第１の同調用回路素子を介して前記選択された超音波振動子に供給する手段と、
前記第２の動作モードに応答して前記送信手段から出力された前記第２の送信駆動信号を第２の同調用回路素子を介して前記選択された超音波振動子に供給する手段と、
前記第１又は第２の送信駆動信号に応答して前記選択された超音波振動子から出力された第１又は第２の受信超音波信号を前記第１又は第２の同調用回路素子を介して受信し、第１又は第２の画像信号に変換する受信手段と、
前記受信手段から出力された前記第１又は第２の画像信号に基づいて、第１又は第２の超音波画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記画像データ生成手段から出力された前記第１又は第２の超音波画像データを表示する表示手段とを
具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
異なる共振周波数を有した複数の超音波振動子を備えた超音波プローブと、
前記複数の超音波振動子の中から所望の共振周波数を有する超音波振動子を選択する振動子選択手段と、
前記振動子選択手段によって送信用に選択された超音波振動子を駆動するための送信駆動信号を出力する送信手段と、
前記送信手段から出力された前記送信駆動信号を第１の同調用回路素子を介して前記送信用に選択された超音波振動子に供給する手段と、
前記送信駆動信号に応答して、前記振動子選択手段によって受信用に選択された超音波振動子から出力された受信超音波信号を第２の同調用回路素子を介して受信し、画像信号に変換する受信手段と、
前記受信手段から出力された前記画像信号に基づいて、超音波画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記画像データ生成手段から出力された前記超音波画像データを表示する表示手段とを
具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
前記第１の同調用回路素子および第２の同調用回路素子は、前記超音波振動子と前記送信手段および前記受信手段の接続コネクタに設けられ、前記第１又は第２の動作モードに応じて前記第１の同調用回路素子又は第２の同調用回路素子が選択されることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記動作モードを制御する制御手段によって、前記第１の同調用回路素子又は第２の同調用回路素子を予め選択することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記第１の同調用回路素子および第２の同調用回路素子は、前記複数の超音波振動子毎に設けられ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８】
前記第１の同調用回路素子および第２の同調用回路素子は、前記複数の超音波振動子と前記送信手段および前記受信手段の接続コネクタに設けられ、前記第１又は第２の動作モードに応じて前記選択された超音波振動子に対応する前記第１の同調用回路素子又は第２の同調用回路素子が選択されることを特徴とする請求項３又は請求項７に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記振動子選択手段は、前記動作モードを制御する制御手段であって、前記超音波振動子の選択と共に前記第１の同調用回路素子又は第２の同調用回路素子を予め選択することを特徴とする請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記第１の同調用回路素子は前記超音波振動子と前記送信手段および前記受信手段との間に直列接続されたインダクタであり、第２の同調用回路素子は前記超音波振動子と前記送信手段および前記受信手段との間に並列接続されたインダクタであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載した超音波診断装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２の同調用回路素子は前記超音波振動子と前記送信手段および前記受信手段との間に直列接続されたインダクタであり、前記第２の同調用回路素子のインダクタは前記第１の同調用回路素子のインダクタに対して異なるインダクタンス値を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載した超音波診断装置。
【請求項１２】
前記第１の同調用回路素子又は第２の同調用回路素子は、インダクタあるいはキャパシタの少なくともいずれかを用いることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載した超音波診断装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記超音波プローブのＩＤ情報に基づいて前記第１又は第２の同調用回路素子のいずれか一方を選択することを特徴とする請求項６又は請求項９に記載の超音波診断装置。
【請求項１４】
入力手段を備え、前記制御手段は前記入力手段からの指示に基づいて前記第１又は第２の同調用回路素子を選択することを特徴とする請求項６又は請求項９に記載の超音波診断装置。
【請求項１５】
前記第１の動作モードはＢモードであって、前記第１の同調用回路素子は前記Ｂモードの画像データ収集時において要求される高分解能を得るための直列共振用インダクタであることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項１６】
前記第２の動作モードはドプラモードであって、前記第２の同調用回路素子は前記ドプラモードの画像データ収集時において要求される高感度を得るための並列共振用インダクタであることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項１７】
前記超音波プローブは、異なる共振周波数を有する超音波振動子をスキャン方向に配列して構成した振動子群を、更に同じ方向に複数個配列して構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載した超音波診断装置。
【請求項１８】
前記超音波プローブは、異なる共振周波数を有する超音波振動子をスライス方向に隣接して配置した振動子群を、更にスキャン方向に複数個配列して構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載した超音波診断装置。
【請求項１９】
前記超音波プローブに設けられた第１のコネクタ部と、前記送信手段および受信手段が収納された診断装置本体に設けられた第２のコネクタ部が接続されて構成され、前記第１又は第２の同調用回路素子は前記第１のコネクタ部に設けられ、前記第２のコネクタ部に選択スイッチが設けられることを特徴とする請求項５又は請求項８に記載の超音波診断装置。
【請求項２０】
異なる共振周波数を有した複数の超音波振動子から構成される超音波プローブであって、この異なる共振周波数を有する複数の超音波振動子をスキャン方向に配列して構成した振動子群を、更に同じ方向に複数個配列して構成されることを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２１】
異なる共振周波数を有した複数の超音波振動子から構成される超音波プローブであって、この異なる共振周波数を有する超音波振動子をスライス方向に隣接して配置した振動子群を、更にスキャン方向に複数個配列して構成されることを特徴とする超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波診断装置及び超音波プローブに係り、特に、被検体内から得られる反射超音波に基づいて超音波画像データを生成して表示する超音波診断装置及び超音波プローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置は、超音波プローブに内蔵された超音波振動子から発生する超音波を被検体内に放射し、被検体組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる反射信号を前記超音波振動子によって受信して画像データを生成し、モニタ上に表示するものである。この診断方法は、超音波プローブを体表に接触させるだけの簡単な操作でリアルタイムの２次元画像が容易に観察できるため、臓器の機能診断や形態診断に広く用いられている。
【０００３】
この超音波診断装置には種々の診断法があるが、今日、最も一般的に使用されているものとして、被検体内を超音波送受信ビームで走査して得られる反射信号の大きさを２次元表示するＢモード画像表示法と、受信信号のドプラ偏移周波数から血液の流速や組織の運動速度などを２次元表示するドプラモード画像表示法が周知である。
【０００４】
図１２は、従来の超音波診断装置の概略構成を示したものである。超音波診断装置１００は、超音波プローブ４０と診断装置本体４１から構成され、超音波プローブ４０では、送信において電気信号を超音波に変換し、また受信において超音波を電気信号に変換する超音波振動子７１と、超音波プローブ４０を診断装置本体４１に接続するためのプローブコネクタ４５とがケーブル４４を介して接続されている。
【０００５】
一方、診断装置本体４１は、超音波プローブ４０の超音波振動子７１を駆動して被検体内に送信超音波を放射するための送信回路４７と、前記超音波振動子７１を介して受信超音波を受信し、超音波画像データを生成する受信回路４８と、この画像データを表示する表示部４９を備えている。また、図１２に示すように診断装置本体４１に複数の超音波プローブ４０（例えば４０ａ乃至４０ｃ）が接続される場合には、各プローブコネクタ４５ａ、４５ｂ、４５ｃが接続されるプローブコネクタ選択回路５０が設けられる。
【０００６】
このような構成の超音波診断装置１００において、前記送信回路４７は、一定の繰返し周波数を有する振動子駆動信号を出力し、プローブコネクタ選択回路５０によって選択された超音波プローブ４０、例えば、超音波プローブ４０ａとするとその超音波振動子７１ａに供給して被検体内に送信超音波を放射する。
【０００７】
一方、被検体内から反射した受信超音波（超音波エコー）は前記超音波振動子７１ａによって電気的な受信信号に変換され受信回路４８に入力される。この受信回路４８は前記受信信号に基づいて超音波画像データを生成し、表示部４９に表示する。
【０００８】
この従来装置において、超音波振動子７１と送信回路４７、あるいは超音波振動子７１と受信回路部４８との間には、図示しない周波数特性調整用（同調用）のインダクタを直列に挿入することによって、超音波振動子７１、ケーブル４４、送信回路４７及び受信回路４８によって決定される周波数特性を調整し、最適化する。この場合のインダクタの直列挿入は、一般にＢモード画像の高分解能化に有効である。これに対して、高感度化が高分解能化より優先されるドプラモード画像においては、インダクタを並列接続（信号線・グランド間に挿入）することによって、前記周波数特性を狭帯域化してドプラ信号成分のみを感度よく受信する方法が採られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
一方、超音波診断に用いる数ＭＨｚ帯の超音波は被検体内で伝達する過程で減衰し、単位長さ当たりの減衰量は周波数が高いほど大きい。このため、従来の超音波診断装置１００では、観察しようとする臓器に適した周波数の超音波振動子７１を有した超音波プローブ４０を選択して用いていた。例えば、深部の腹部臓器では３．５ＭＨｚ、乳腺、甲状腺では５ＭＨｚ、また浅部の頚部では７．５ＭＨｚの超音波周波数が一般に使用されてきた。
【００１０】
【特許文献１】特公平６−１４９３５号公報（第２−３頁、第１図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
被検体内臓器の形態学的情報、あるいは組織の質的情報の観察を目的としているＢモード法では、高分解能な画像を得るために広帯域信号を送受信する必要がある。一方、ドプラ偏移周波数から運動情報を画像化して表示するドプラ法では、比較的狭いドプラ信号帯域における送受信感度を優先させため、高い共振Ｑ値を有した狭帯域送受信系を用いることが望ましい。しかしながら、従来の超音波診断装置１００では、超音波振動子７１と送受信回路の間に挿入される同調用回路素子の接続は固定されていたため、Ｂモード画像の分解能とドプラモード画像の感度のいずれかを犠牲にしなければならないという問題があった。
【００１２】
また、複数の臓器に対して診断を行なう場合、その臓器に最適な周波数をもった専用プローブを交換する必要があり、診断効率を著しく低下させていた。
【００１３】
更に、従来の超音波プローブ４０を構成する超音波振動子７１は、送信時の周波数帯域と受信時の周波数帯域がほぼ等しいため、例えば、ＴＨＩ（組織ハーモニックイメージング）のように送信超音波パルスの高調波成分を受信して画像化を行なう場合には、前記周波数帯域の低域成分で送信し、高域成分で受信せざるを得なかった。このため十分な帯域幅と送受信感度を得ることができず、超音波画像の画質と感度の劣化を招いていた。
【００１４】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、診断目的に応じて超音波プローブと超音波送信部、あるいは超音波プローブと超音波受信部との整合条件を切り換え制御することにより、高分解能かつ高感度な超音波画像を得ることができる超音波診断装置、及び超音波プローブを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の超音波診断装置では、超音波振動子を備えた超音波プローブと、少なくとも第１又は第２の動作モードに応答して少なくとも第１又は第２の送信駆動信号を出力する送信手段と、前記第１の動作モードに応答して前記送信手段から出力された前記第１の送信駆動信号を第１の同調用回路素子を介して前記超音波プローブの超音波振動子に供給する手段と、前記第２の動作モードに応答して前記送信手段から出力された前記第２の送信駆動信号を第２の同調用回路素子を介して前記超音波プローブの超音波振動子に供給する手段と、前記第１又は第２の送信駆動信号に応答して前記超音波プローブの前記超音波振動子から出力された第１又は第２の受信超音波信号を前記第１又は第２の同調用回路素子を介して受信し、第１又は第２の画像信号に変換する受信手段と、前記受信手段から出力された前記第１又は第２の画像信号に基づいて、第１又は第２の超音波画像データを生成する画像データ生成手段と、前記画像データ生成手段から出力された前記第１又は第２の超音波画像データを表示する表示手段とを具備することを特徴としている。
【００１６】
また、請求項２に係る本発明の超音波診断装置では、超音波振動子を備えた超音波プローブと、前記超音波振動子を駆動するための送信駆動信号を出力する送信手段と、前記送信手段から出力された送信駆動信号を第１の同調用回路素子を介して前記超音波プローブの超音波振動子に供給する手段と、前記送信駆動信号に応答して前記超音波プローブの前記超音波振動子から出力された受信超音波信号を第２の同調用回路素子を介して受信し、画像信号に変換する受信手段と、前記受信手段から出力された前記画像信号に基づいて、超音波画像データを生成する画像データ生成手段と、前記画像データ生成手段から出力された前記超音波画像データを表示する表示手段とを具備することを特徴としている。
【００１７】
更に、請求項３に係る本発明の超音波診断装置では、異なる共振周波数を有した複数の超音波振動子を備えた超音波プローブと、前記複数の超音波振動子の中から所望の共振周波数を有する超音波振動子を選択する振動子選択手段と、少なくとも第１又は第２の動作モードに応答して少なくとも第１又は第２の送信駆動信号を出力する送信手段と、前記第１の動作モードに応答して前記送信手段から出力された前記第１の送信駆動信号を第１の同調用回路素子を介して前記選択された超音波振動子に供給する手段と、前記第２の動作モードに応答して前記送信手段から出力された前記第２の送信駆動信号を第２の同調用回路素子を介して前記選択された超音波振動子に供給する手段と、前記第１又は第２の送信駆動信号に応答して前記選択された超音波振動子から出力された第１又は第２の受信超音波信号を前記第１又は第２の同調用回路素子を介して受信し、第１又は第２の画像信号に変換する受信手段と、前記受信手段から出力された前記第１又は第２の画像信号に基づいて、第１又は第２の超音波画像データを生成する画像データ生成手段と、前記画像データ生成手段から出力された前記第１又は第２の超音波画像データを表示する表示手段とを具備することを特徴としている。
【００１８】
また、請求項４に係る本発明の超音波診断装置では、異なる共振周波数を有した複数の超音波振動子を備えた超音波プローブと、前記複数の超音波振動子の中から所望の共振周波数を有する超音波振動子を選択する振動子選択手段と、前記振動子選択手段によって送信用に選択された超音波振動子を駆動するための送信駆動信号を出力する送信手段と、前記送信手段から出力された前記送信駆動信号を第１の同調用回路素子を介して前記送信用に選択された超音波振動子に供給する手段と、前記送信駆動信号に応答して、前記振動子選択手段によって受信用に選択された超音波振動子から出力された受信超音波信号を第２の同調用回路素子を介して受信し、画像信号に変換する受信手段と、前記受信手段から出力された前記画像信号に基づいて、超音波画像データを生成する画像データ生成手段と、前記画像データ生成手段から出力された前記超音波画像データを表示する表示手段とを具備することを特徴としている。
【００１９】
一方、請求項２０に係る本発明の超音波プローブでは、異なる共振周波数を有した複数の超音波振動子から構成される超音波プローブであって、この異なる共振周波数を有する複数の超音波振動子をスキャン方向に配列して構成した振動子群を、更に同じ方向に複数個配列して構成されることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項２１に係る本発明の超音波プローブでは、異なる共振周波数を有した複数の超音波振動子から構成される超音波プローブであって、この異なる共振周波数を有する超音波振動子をスライス方向に隣接して配置した振動子群を、更にスキャン方向に複数個配列して構成されることを特徴としている。
【００２１】
したがって本発明によれば、診断目的に応じて超音波プローブと超音波送信部、あるいは超音波プローブと超音波受信部との整合条件の切り換え制御が容易となり、高分解能かつ高感度な超音波画像を得ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態について図１乃至図４を用いて説明する。図１は、本実施の形態における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。
【００２３】
この実施の形態で述べる超音波診断装置では、高分解能なＢモード画像と高感度なドプラモード画像とを、同一の超音波プローブによってほぼ同時に得ることを目的としており、その特徴は、超音波振動子と送信回路部あるいは受信回路部の間に、切り換えスイッチを介して周波数特性調整用回路素子（以下では同調用回路素子とよぶ）を複数チャンネル挿入し、画像モードを変更する際に、前記切り換えスイッチによって最適な同調用回路素子を選択することにある。
【００２４】
本発明の超音波診断装置１００は、被検体表面に接触させて超音波の送受信を行う複数種類の超音波プローブ４０（ここでは超音波プローブ４０ａ、４０ｂの２種類とするが個数は問わない）と、この超音波プローブ４０に対して駆動信号を供給し、また超音波プローブ４０からの受信信号に基づいて超音波画像データを生成して表示する診断装置本体４１を備えている。
【００２５】
超音波プローブ４０ａ及び４０ｂは、プローブヘッド４３ａ、４３ｂと、これらのプローブヘッド４３を診断装置本体４１に接続するためのプローブコネクタ４５ａ、４５ｂがＮａチャンネル、Ｎｂチャンネルのケーブル４４ａ、４４ｂを介して接続されている。そして、プローブヘッド４３ａ、４３ｂには、超音波振動子７１ａ−１乃至７１ａ−Ｎ、７１ｂ−１乃至７１ｂ−Ｎ（図４を参照）が配列され、これらは送信において電気信号を超音波に変換し、また受信において超音波を電気信号に変換する機能を有している。
【００２６】
超音波プローブ４０を構成するプローブヘッド４３の超音波振動子７１−１乃至７１−Ｎ（これは、超音波振動子７１ａ−１乃至７１ａ−Ｎ、７１ｂ−１乃至７１ｂ−Ｎの両方を表現する。以下同じ。）は、図２（ａ）に示すようにスキャン方向（Ｘ方向）にＮ個、１次元配列されている。図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面におけるプローブヘッド４３の断面図を示す。
【００２７】
即ち、圧電セラミックスを用いた超音波振動子７１−１乃至７１−Ｎの第１の面（上面）、及び第２の面（下面）には駆動信号を供給し、受信信号を得るための電極７３−１、７３−２がそれぞれ装着され、電極７３−１は支持台７２に固定されている。また、電極７３−２には超音波の送受信を効率良く行うための音響マッチング層７４が設けられ、更に、その表面はスライス方向（Ｙ方向）に超音波を集束させるための音響レンズ７５によって覆われている。尚、超音波プローブ４０として、例えばセクタ走査型プローブ、コンベックス走査型プローブ、あるいはリニア走査型プローブなどが用いられる。
【００２８】
図１のプローブコネクタ４５ａ、４５ｂにはコネクタピンが設けられ、一方の端子がプローブヘッド４３ａ、４３ｂに接続されているケーブル４４ａ、４４ｂの他方の端子は、チャンネル毎に同調用回路素子を介してコネクタピンに接続される。そして、このコネクタピンを介してプローブコネクタ４５ａ、あるいはプローブコネクタ４５ｂの各チャンネルは診断装置本体４１と接続される。
【００２９】
この同調用回路素子は、各画像モードにおいて最適な送受信特性を設定するためのものであり、インダクタ（コイル）やキャパシタ（コンデンサ）などの回路素子から構成されている。尚、プローブコネクタ４５ａ、４５ｂの具体的な構成については、後述の図３及び図４において診断装置本体４１の同調用素子選択部３３と纏めて説明する。
【００３０】
一方、診断装置本体４１は、送信超音波を発生するための駆動信号を生成する超音波送信部２と、被検体内からの超音波反射信号（受信超音波）を受信する超音波受信部３と、この超音波受信部３からの受信信号に基づいてＢモード画像用の画像データを生成するＢモード処理部４、およびドプラモード画像用の画像データを生成するドプラモード処理部５を備えている。
【００３１】
更に、診断装置本体４１は、Ｂモード処理部４にて生成されたＢモード画像データ、及びドプラモード処理部５において生成されたドプラ画像データ等を記憶する画像記憶部６と、超音波プローブ４０ａ、４０ｂのプローブコネクタ４５ａ、４５ｂと接続され、このプローブコネクタ４５ａ、４５ｂの各チャンネル毎に複数種類備えられた同調用回路素子の中から所定の同調用回路素子を選択して、超音波送信部２の出力端子、あるいは超音波受信部３の入力端子と接続する同調用素子選択部３３と、表示部１０及び入力部９と、これら各ユニットを統括して制御するシステム制御部８とを備えている。
【００３２】
超音波送信部２は、レートパルス発生器１１と、送信遅延回路１２と、パルサ１３を備えている。
【００３３】
レートパルス発生器１１は、被検体内に放射する超音波パルスの繰り返し周期を決定するレートパルスを発生して送信遅延回路１２に供給する。送信遅延回路１２は、送信に使用される超音波振動子７１と同数のＮチャンネルの独立な遅延回路から構成され、送信超音波パルスを所定の深さに収束するための収束用遅延時間と、送信超音波パルスを所定の方向に送信するための偏向用遅延時間を受信したレートパルスに与え、そのレートパルスをパルサ１３に供給する。一方、パルサ１３は、送信遅延回路１２と同数のＮチャンネルの独立な駆動回路を有しており、超音波プローブ４０ａ又は４０ｂのプローブヘッド４３ａ又は４３ｂを構成する超音波振動子７１ａ又は７１ｂを駆動し、被検体内に超音波を放射する。
【００３４】
超音波受信部３は、プリアンプ１４と、受信遅延回路１５と、加算器１６とを備える。そして、プリアンプ１４は、超音波振動子７１ａ又は７１ｂによって電気信号に変換された微小信号を増幅し十分なＳ／Ｎを確保する。受信遅延回路１５は、細い受信ビーム幅を得るため所定の深さからの超音波を収束するための収束用遅延時間と、超音波ビームの受信指向性を所定の方向に設定するための遅延時間をプリアンプ１４の出力に与えた後に加算器１６に送り、この加算器１６において超音波振動子７１ａ又は７１ｂからの複数Ｎの受信信号は加算され１つに纏められる。
【００３５】
Ｂモード処理部４は、包絡線検波器１７と、対数変換器１８と、Ａ／Ｄ変換器１９とを備えている。そして、包絡線検波器１７は、Ｂモード処理部４の入力信号に対して包絡線検波を行なって超音波周波数成分を除去し、その振幅のみを検出する。また対数変換器１８は、包絡線検波器１７の出力振幅を対数変換し、弱い信号を相対的に強調する働きをしている。一般に、被検体内からの受信信号は８０ｄＢ以上の広いダイナミックレンジをもった振幅を有しており、これを２０〜３０ｄＢ程度のダイナミックレンジをもつ通常のＣＲＴモニタに表示するためには弱い信号を強調する振幅圧縮が必要となる。Ａ／Ｄ変器１９は、この対数変換器１８の出力信号をＡ／Ｄ変換し、Ｂモード信号を形成して画像記憶部６へ出力する。
【００３６】
一方、ドプラモード処理部５は、ドプラ信号検出のための基準信号発生器２０と、π／２移相器２１と、ミキサ２２−１、２２−２と、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）２３−１、２３−２と、Ａ／Ｄ変換器２４−１、２４−２と、ドプラ信号記憶回路２５とを備え、更に、ドプラ信号処理のためのＦＦＴ分析器２６と、演算器２７を備えている。このドプラモード処理部５では主に直交位相検波とＦＦＴ分析が行われる。
【００３７】
即ち、超音波受信部３の出力信号は、ドプラモード処理部５においてミキサ２２−１、及び２２−２の第１の入力端子に入力される。一方、この入力信号の周波数とほぼ等しい周波数をもった基準信号発生器２０の出力はミキサ２２−１の第２の入力端子に直接供給され、基準信号発生器２０の出力がπ／２移相器２１を介して９０度位相がシフトした出力はミキサ２２−２の第２の入力端子に送られる。ミキサ２２−１、２２−２の出力は、ＬＰＦ２３−１、２３−２に送られ、超音波受信部３の出力信号の周波数成分と基準信号発生器２０の信号周波数成分との和の成分が除去され、差の成分のみが抽出される。
【００３８】
Ａ／Ｄ変換器２４は、ＬＰＦ２３−１、２３−２の出力、即ち直交位相検波出力をデジタル信号に変換し、ドプラ信号記憶回路２５に出力する。ＦＦＴ分析器２６は、ドプラ信号記憶回路２５に保存したデジタル化された２つの直交成分（ＩＱ成分）を読み出してＦＦＴ分析を行う。一方、演算器２７は、ＦＦＴ分析器２６によって得られるスペクトルの中心や広がりなどの計算を行う。
【００３９】
画像記憶部６は、画像データ記憶回路２８と、表示用画像メモリ３０を備え、画像データ記憶回路２８は、所定期間において得られるＢモード画像、及びドプラモード画像の各画像データの保存を行うもので、表示部１０に表示される１枚分の画像データと、この画像データに関連する文字や図形などの付随データを合成して表示用画像メモリ３０に記憶する。
【００４０】
システム制御部８は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、入力部９からのコマンド信号などに基づいて超音波送信部２、超音波受信部３、Ｂモード処理部４、ドプラモード処理部５、画像記憶部６、更には同調用素子選択部３３などの各ユニットの制御やシステム全体の制御を統括して行う。特に、前記記憶回路には超音波プローブ４０ａ、４０ｂのＩＤに対応した最適な同調用回路素子情報、あるいは接続情報が予め保存されている。
【００４１】
入力部９は、操作パネル上にキーボード、トラックボール、マウス等を備え、装置操作者が患者情報や装置の撮影条件を入力するために用いられる。特に、診断装置本体４１に複数の超音波プローブ４０が接続されている場合には、プローブ選択ボタンによって診断対象部位に最適な超音波プローブ４０が選択される。また、画像表示モードや超音波周波数についても専用の選択ボタンによって選択される。
【００４２】
表示部１０は、表示回路３１とＣＲＴモニタ３２を備えており、表示用画像メモリ３０に記憶されたＢモード画像データやドプラモード画像データ、更にはこれらの画像に付随するデータなどは、表示回路３１においてＤ／Ａ変換された後、テレビフォーマットに変換されＣＲＴモニタ３２に表示される。
【００４３】
同調用素子選択部３３は、超音波プローブ４０ａ、４０ｂのプローブコネクタ４５ａ、４５ｂにおけるコネクタピンと対になる第２のコネクタピンを備え、これらの第２のコネクタピンは、切り換えスイッチを介して超音波送信部２のパルサ１３と超音波受信部３のプリアンプ１４にそれぞれ接続される。
【００４４】
この同調用素子選択部３３と、既に述べた超音波プローブ４０ａ、４０ｂのプローブコネクタ４５ａ、４５ｂについての具体的な構成について図３及び図４を用いて説明する。図３は１チャンネルのケーブル４４に対応した回路構成例について示しており、超音波プローブ４０（この場合、１つの超音波プローブを意味する）の図示しないプローブヘッド４３を構成する超音波振動子７１に一方の端部が接続されるケーブル４４の他方の端部は、プローブコネクタ４５の中に備えられたインダクタ４６ａを介してコネクタピン３５ａに接続される。更に、このケーブル４４の他方の端部は直接コネクタピン３５ｃに接続される。また、プローブコネクタ４５に設けられたインダクタ４６ｂの一方端は接地され、他方端はコネクタピン３５ｂに接続される。
【００４５】
一方、診断装置本体４１の超音波送信部２を構成するパルサ１３の出力端子は、超音波受信部３のプリアンプ１４の入力端子と接続され、更に、この出力端子は同調用素子選択部３３の３つの切り換えスイッチ３４ａ、３４ｂ、３４ｃの一方の端子に夫々接続される。そして、切り換えスイッチ３４ａ、３４ｂ、３４ｃの他方の端子はコネクタピン４８ａ、４８ｂ、４８ｃに夫々接続される。
【００４６】
従って、超音波プローブ４０のプローブコネクタ４５が診断装置本体４１に装着される場合、コネクタの接栓４７ａ、４７ｂ、４７ｃにおいて前記プローブコネクタ４５のコネクタピン３５ａ乃至３５ｃと、同調用素子選択部３３のコネクタピン４８ａ乃至４８ｃが１対１に対応して接続される。
【００４７】
このような構成により、パルサ１３及びプリアンプ１４と超音波振動子７１の間には、切り換えスイッチ３４ａを介してインダクタ４６ａが直列に接続され、切り換えスイッチ３４ｂ及び３４ｃを介してインダクタ４６ｂが並列に接続される。即ち、切り換えスイッチ３４ａのみをＯＮ（導通）状態にした場合は、Ｂモード画像用の直列インダクタ（４６ａ）が形成され、切り換えスイッチ３４ｂと３４ｃをＯＮ状態にした場合は、ドプラ画像用の並列インダクタ（４６ｂ）が形成される。更に、切り換えスイッチ３４ｃのみをＯＮ状態にすれば、パルサ１３及びプリアンプ１４と超音波振動子７１を直接接続することができ、また、全ての切り換えスイッチ３４ａ、３４ｂ、３４ｃをＯＦＦ状態とすることによって超音波振動子７１に対する超音波の送受信を停止することも可能となる。
【００４８】
図４は、診断装置本体４１に複数の超音波プローブ４０ａと超音波プローブ４０ｂが接続された場合を示す。この場合、超音波送信部２の出力チャンネル数と超音波受信部３の入力チャンネル数がいずれもＮであり、更に、超音波プローブ４０ａ、及び４０ｂのチャンネル数Ｎａ、ＮｂもＮの場合について示している。
【００４９】
この図４において、超音波プローブ４０ａの超音波振動子７１ａ−１は、ケーブル４４ａ−１とインダクタ４６ａａ、切り替えスイッチ３４ａａを介して超音波送信部２のパルサ１３−１、及び超音波受信部３のプリアンプ１４−１に接続される。また、超音波振動子７１ａ−１は、切り換えスイッチ３４ａｃを介してパルサ１３−１、及びプリアンプ１４−１に接続され、更に、インダクタ４６ａｂは、切り換えスイッチ３４ａｂを介して超音波送信部２のパルサ１３−１、及び超音波受信部３のプリアンプ１４−１に接続される。同様にして、超音波振動子７１ａ−２乃至７１ａ−Ｎについても、切り換えスイッチ３４ａａ、３４ａｃ、３４ａｂを介してパルサ１３−２乃至１３−Ｎ、及びプリアンプ１４−２乃至１４−Ｎに接続され、各チャンネルのインダクタ４６ａａ、４６ａｂもパルサ１３−２乃至１３−Ｎ、及びプリアンプ１４−２乃至１４−Ｎに接続される。
【００５０】
また、超音波プローブ４０ｂの超音波振動子７１ｂ−１乃至７１ｂ−Ｎは、ケーブル４４ｂ−１乃至４４ｂ−Ｎ、インダクタ４６ｂａ、切り替えスイッチ３４ｂａを介してパルサ１３−１乃至１３−Ｎ、及びプリアンプ１４−１乃至１４−Ｎに接続される。また、超音波振動子７１ｂ−１乃至７１ｂ−Ｎは、切り換えスイッチ３４ｂｃを介してパルサ１３−１、及びプリアンプ１４−１に接続され、インダクタ４６ｂｂは切り換えスイッチ３４ｂｂを介してパルサ１３−１、及びプリアンプ１４−１に接続される。
【００５１】
図４に示すように、診断装置本体４１には複数の超音波プローブ（４０ａ、４０ｂ）が接続されており、例えば、超音波プローブ４０ａを使用する場合には、超音波プローブ４０ｂのプローブコネクタ４５ｂに接続されている切り換えスイッチ３４ｂａ、３４ｂｂ、４３ｂｃの全てをＯＦＦ状態にすることによって、超音波プローブ４０ｂを診断装置本体４１から電気的に切り離すことが可能となる。即ち、前記切り換えスイッチ３４は、プローブの選択機能をも同時に兼ね備えている。尚、プローブコネクタ４５ａ、４５ｂにはプローブＩＤが記憶されているＩＤ記憶部４８ａ、４８ｂが備えられている。
【００５２】
次に、図１、図４及び図５を用いて本発明の第１の実施の形態における２次元画像データの収集手順を説明する。但し、ここではＢモード画像データとドプラモード画像データをほぼ同時に収集し、合成して表示する場合について述べる。
【００５３】
画像データの収集に先だって、操作者は入力部９に設けられた選択ボタンを用いて診断対象部位に最適な超音波プローブ４０（例えば４０ａ）を選択し、次いで、画像表示モードとしてＢモードとドプラモードの同時表示モードを選択する。一方、システム制御部８は、選択された超音波プローブ４０ａのプローブコネクタ４５ａに備えられたＩＤ記憶部４８ａからプローブＩＤを読み取り、次いで、システム制御部８の記憶回路に予め保存されている同調用回路素子情報や接続情報の中から、このプローブＩＤに対応した関連情報を読み出し、以下に述べるインダクタ４６の接続制御をはじめとする各種の接続方法を設定する。
【００５４】
次いで、システム制御部８は、入力部９から入力されたプローブ選択情報や画像表示方法を記憶回路に保存した後、所定方向（θ１）におけるＢモード画像データの収集を行う。まずシステム制御部８は、図４の超音波プローブ４０ｂに接続されている同調用素子選択部３３に制御信号を供給し、切り替えスイッチ３４ｂａ乃至３４ｂｃをＯＦＦ状態にする。次いで、選択された画像表示モードの情報に基づいて、選択された超音波プローブ４０ａに接続されている同調用素子選択回路３３の切り替えスイッチ３４ａａをＯＮ状態に、また３４ａｂ、３４ａｃをＯＦＦ状態に設定する。
【００５５】
超音波の送信に際して、図１のレートパルス発生器１１はシステム制御部８からの制御信号に同期し、被検体内に放射する超音波パルスの繰り返し周期を決定するレートパルスを送信遅延回路１２に供給する。
【００５６】
送信遅延回路１２は、超音波プローブ４０ａの超音波振動子７１と同数（Ｎ）の独立な遅延回路から構成されており、送信において細いビーム幅を得るために所定の深さに超音波を収束するための遅延時間と、所定の方向（θ１）に超音波を送信するための遅延時間をレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ１３に供給する。
【００５７】
パルサ１３は、送信遅延回路１２と同様にして、超音波振動子７１と同数（Ｎ）の独立な駆動回路を有しており、レートパルスの駆動によって超音波振動子駆動パルスを生成する。パルサ１３−１乃至１３−Ｎの各駆動パルスは図４に示す同調用素子選択部３３の各チャンネルの切り換えスイッチ３４ａａ、プローブコネクタ４５ａのインダクタ４６ａａ、更には、ケーブル４４ａ−１乃至４４ａ−Ｎを介して超音波振動子７１ａ−１乃至７１ａ−Ｎに送られ、被検体内に超音波パルス（送信超音波）を放射する。
【００５８】
被検体内に放射された送信超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる被検体内の臓器間の境界面あるいは組織にて反射する。被検体組織にて反射した受信超音波は、送信時と同じ超音波振動子７１ａ−１乃至７１ａ−Ｎによって受信されて電気信号に変換され、ケーブル４４ａ−１乃至４４ａ−Ｎ、各チャンネルのインダクタ４６ａａ、切り換えスイッチ３４ａａを介して図１に示す超音波受信部３のプリアンプ１４−１乃至１４−Ｎに夫々入力される。
【００５９】
プリアンプ１４にて所定の増幅が行われた受信信号は受信遅延回路１５に送られ、受信において細いビーム幅を得るために所定の深さからの超音波を収束するための遅延時間と、超音波ビームに対して所定の方向（θ１）に強い受信指向性をもたせて受信するための遅延時間が与えられ、加算器１６に送られる。そして、プリアンプ１４、受信遅延回路１５を介して入力されたＮチャンネルの受信信号は加算器１６にて加算合成されて１つの受信信号に纏められ、Ｂモード処理部４に送られる。
【００６０】
Ｂモード処理部４に送られた受信信号は、包絡線検波器１７、対数変換器１８、Ａ／Ｄ変換器１９によって包絡線検波、対数変換、Ａ／Ｄ変換がなされた後、画像記憶部６の画像データ記憶回路２８に保存される。
【００６１】
次に、ドプラモード画像データの収集手順について説明する。このドプラモード画像では、同一方向（θ１）に連続的に複数回超音波の送受信を行い、このとき得られる受信信号に対してＦＦＴ（Ｆａｓｔ−Ｆｏｕｒｉｅｒ−Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）分析を行う。
【００６２】
まず、システム制御部８は、画像表示モード選択情報に基づいて図４の超音波プローブ４０ａに接続されている同調用素子選択部３３に制御信号を供給し、切り替えスイッチ３４ａａをＯＦＦ状態に、また切り替えスイッチ３４ａｂ及び３４ａｃをＯＮ状態に切り換える。
【００６３】
レートパルス発生器１１は、システム制御部８からの制御信号に同期してレートパルスを送信遅延回路１２に供給し、送信遅延回路１２は、送信超音波ビームを所定の距離に収束するための遅延時間と、θ１方向に偏向するための遅延時間をレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ１３に供給する。
【００６４】
図４のパルサ１３−１乃至１３−Ｎは、レートパルスの駆動によって超音波振動子駆動信号を生成し、この駆動信号は同調用素子選択部３３の各チャンネルの切り換えスイッチ３４ａｃとケーブル４４ａ−１乃至４４ａ−Ｎを介して超音波振動子７１ａ−１乃至７１ａ−Ｎに送られ、被検体内に超音波パルス（送信超音波）を放射する。但し、各切り換えスイッチ３４ａｃとパルサ１３−１乃至１３−Ｎの接続ラインは、各チャンネルの切り換えスイッチ３４ａｂを介してそれぞれインダクタ４６ａｂと接続され、このインダクタ４６ａｂの他の端子は接地される。
【００６５】
被検体内に放射された送信超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる被検体内の臓器間の境界面あるいは組織の反射体にて反射する。このとき、心臓壁や血球などのように動きのある反射体で反射する受信超音波の周波数はドプラ偏移を受ける。
【００６６】
被検体組織にて反射した受信超音波は、送信時と同じ超音波振動子７１ａ−１乃至７１ａ−Ｎによって受信されて電気信号に変換され、ケーブル４４ａ−１乃至４４ａ−Ｎと切り換えスイッチ３４ａｃを介して図１に示す超音波受信部３のプリアンプ１４に入力される。但し、この場合も各切り換えスイッチ３４ａｃとパルサ１３−１乃至１３−Ｎの接続ラインは各チャンネルの切り換えスイッチ３４ａｂを介してそれぞれインダクタ４６ａｂと接続され、このインダクタ４６ａｂの他の端子は接地される。
【００６７】
プリアンプ１４にて所定の増幅が行われた受信信号は受信遅延回路１５に送られ、受信において細いビーム幅を得るために所定の深さからの超音波を収束するための遅延時間と、超音波ビームに対して所定の方向（θ１）に強い受信指向性をもたせて受信するための遅延時間が与えられ、加算器１６に送られる。プリアンプ１４、受信遅延回路１５を介して入力されるＮチャンネルの受信信号は加算器１６にて加算合成されて１つの受信信号に纏められ、ドプラモード処理部５に送られる。
【００６８】
ドプラモード処理部５は、加算器１６の出力に対してミキサ２２及びＬＰＦ（低域通過フィルタ）２３を用いて直交位相検波して複素信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器２４にてデジタル信号に変換した後、ドプラ信号記憶回路２５に保存する。
【００６９】
このような動作を同一方向（θ１）に対して複数回繰り返し行い、ドプラ信号記憶回路２５に保存された複数の受信信号に対して、ＦＦＴ分析器２６は周波数スペクトルを算出する。
【００７０】
更に、演算器２７はＦＦＴ分析器２６から出力されるθ１方向の各ポイントの周波数スペクトルに対して、その中心（組織や血流の平均速度）を算出し、システム制御部８はその演算結果をドプラ画像データとして、画像データ記憶回路２８に保存する。
【００７１】
尚、超音波受信信号のドプラ成分の算出において、上記のようなＦＦＴ分析を用いる方法の代わりに、ＭＴＩフィルタリングと自己相関処理を行ないドプラ成分スペクトルの中心（即ち平均速度）やパワー、あるいは分散値を求める方法であってもよい。
【００７２】
次に、超音波の送受信方向をΔθずつ順次更新させながらθ１＋（Ｍ−１）Δθまで変更してＭ方向の走査によって上記と同様な手順で超音波の送受信を行い、被検体内をリアルタイム走査する。このとき、システム制御部８は、その制御信号によって送信遅延回路１２及び受信遅延回路１５の遅延時間を上記超音波送受信方向に対応させて順次切り替えながら、Ｂモード画像データとドプラ画像データを収集する。但し、上記Ｍ方向においてＢモード画像データを収集する場合は、同調用素子選択部３３の切り替えスイッチ３４ａａをＯＮ状態、３４ａｂ、３４ａｃをＯＦＦ状態に設定し、ドプラモード画像データを収集する場合には切り替えスイッチ３４ａａをＯＦＦ状態、３４ａｂと３４ａｃをＯＮ状態に切り換える。そして、Ｍ方向において得られた夫々の画像データを画像データ記憶回路２８に保存する。
【００７３】
また、システム制御部８は、Ｍ方向の超音波走査によって得られた１枚分のＢモード画像データやドプラモード画像データ、あるいは入力部９から入力された撮影条件等の付帯情報を表示用画像メモリ３０において合成保存し、表示回路３１にてＤ／Ａ変換やＴＶフォーマット変換を行った後、ＣＲＴモニタ３２にて表示する。
【００７４】
以上述べた第１の実施の形態によれば、超音波プローブ４０のプローブコネクタ４５において直列接続用のインダクタ４６ａと、並列接続用のインダクタ４６ｂが設けられ、前記プローブコネクタ４５が接続される診断装置本体４１の同調用素子選択部３３には、前記インダクタ４６ａ、４６ｂを選択して接続するための切替スイッチ３４ａ、３４ｂと直接接続用の切り換えスイッチ３４ｃが備えられる。
【００７５】
そして、高分解能が要求されるＢモード画像表示においては、直列共振用のインダクタ４６ａが超音波振動子７１とパルサ１３、あるいはプリアンプ１４の間に挿入され、一方、高感度が要求されるドプラモードにおいては、超音波振動子７１と超音波送信部２、あるいは超音波受信部３は直接接続され、この接続ラインに並列共振用のインダクタ４６ａが接続される。このため、超音波プローブ４０を交換することなく、Ｂモード画像の高分解能化とドプラ画像の高感度化が可能となり、従来困難とされてきた分解能に優れたＢモード画像と、感度に優れたドプラ画像の同時表示が可能となる。超音波プローブ４０が複数種類設けられる場合も、その選択された超音波プローブにおいて同様の効果を有することは言うまでもない。
【００７６】
（第１の実施の形態の変形例）
上記実施の形態において、超音波振動子７１と、パルサ１３あるいはプリアンプ１４の間に挿入される同調用回路素子としてインダクタ４６を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、並列接続用の回路素子は図５に示すようにインダクタ４６ｂとキャパシタ４９によって合成されたものであってもよい。
【００７７】
また、図６に示すように直列接続用の回路素子は挿入せずに、超音波振動子７１と、パルサ１３、あるいはプリアンプ１４が直接接続されてもよい。図６（ａ）は直接接続と並列インダクタ、図６（ｂ）は直接接続と直列インダクタの場合を示しており、超音波振動子７１が有するインダクタンス成分やキャパシタンス成分の大きさによっては直列接続用のインダクタ４６ａ、あるいは並列接続用のインダクタ４６ｂは不要になる場合がある。
【００７８】
また、セクタ走査型プローブを用いた連続波ドプラ法では送信専用の超音波振動子７１と受信専用の超音波振動子７１が分離されて用いられるが、上記の構成によって送信チャンネルと受信チャンネルにおいて最適な同調条件を設定することが可能となる。例えば、送信チャネルは同調用回路素子として直列インダクタ４６ａを選択し、受信側チャネルでは直接接続を選択することによって、受信専用の超音波振動子７１から受信回路部３に至る伝達損失を抑えることが可能となる。
【００７９】
尚、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示した回路構成は、図３における切り換えスイッチ３４ａ乃至３４ｃを制御することによって実現できる。
【００８０】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態につき図７及び図８を用いて説明する。この第２の実施の形態で述べる超音波診断装置では、同一の超音波プローブ４０を用い、診断対象部位あるいは診断目的に最適な超音波周波数によってＢモード画像データ、あるいはドプラモード画像データの収集と表示を行なうことを目的としており、その特徴は、超音波振動子７１と送信回路部あるいは受信回路部の間に、切り換えスイッチ３４を介して同調用回路素子を複数チャンネル挿入し、画像を生成する超音波周波数に対応した同調用回路素子を前記切り換えスイッチ３４によって選択することにある。
【００８１】
尚、第２の本実施の形態に使用される診断装置本体４１は、第１の実施の形態の場合と同様であるため、その詳細な説明は省略し、ここでは、超音波プローブ４０のプローブコネクタ４５、及び同調用回路選択部３３における回路構成について述べる。
【００８２】
図７は、１チャンネルのケーブル４４に対応した回路構成例について示しており、超音波プローブ４０の図示しないプローブヘッド４３を構成する超音波振動子７１に一方の端部が接続されるケーブル４４の他方の端部は、プローブコネクタ４５の中に備えられたインダクタンスＬ１、Ｌ２の２つのインダクタ４６ａ−１、４６ａ−２の一方の端部が接続され、このインダクタ４６ａ−１、４６ａ−２の他方の端子はコネクタピン３５ａ−１、３５ａ−２に夫々接続される。
【００８３】
一方、診断装置本体４１の超音波送信部２を構成するパルサ１３の出力端子は、超音波受信部３のプリアンプ１４の入力端子と接続され、更に、この出力端子は同調用素子選択部３３の２つの切り換えスイッチ３４ａ−１、３４ａ−２の一方の端子に並列接続される。そして、切り換えスイッチ３４ａ−１、３４ａ−２の他方の端子はコネクタピン４８ａ−１、４８ａ−２に接続される。
【００８４】
従って、超音波プローブ４０のプローブコネクタ４５が診断装置本体４１に装着される場合、コネクタの接栓４７ａ−１、４７ａ−２においてプローブコネクタ４５のコネクタピン３５ａ−１、３５ａ−２と、同調用素子選択部３３のコネクタピン４８ａ−１、４８ａ−２がそれぞれ接続される。
【００８５】
このような構成により、パルサ１３、あるいはプリアンプ１４と超音波振動子７１の間には、切り換えスイッチ３４ａ−１、３４ａ−２を介して並列接続されたインダクタ４６ａ−１と４６ａ−２を挿入することができ、切り換えスイッチ３４ａ−１、３４ａ−２のＯＮ／ＯＦＦの状態によって３種類のインダクタンスを形成することが可能となる。
【００８６】
例えば、インダクタ４６ａ−１、４６ａ−２のインダクタンスを夫々Ｌ１＝１５μＨ、Ｌ２＝１０μＨとした場合、切り換えスイッチ３４ａ−１のみをＯＮ（導通）状態とした場合は１５μＨのインダクタを形成し、切り換えスイッチ３４ａ−２のみをＯＮ状態とした場合は１０μＨのインダクタを形成し、切り換えスイッチ３４ａ−１、３４ａ−２のいずれをもＯＮ状態とした場合には６μＨのインダクタを形成することができ、切り換えスイッチ３４ａを制御することによって、最適なインダクタンスが形成される。
【００８７】
この第２の実施形態をＢモード法あるいはドプラモード法に適用すれば、同じ超音波プローブ４０を用いた場合であっても、超音波振動子７１やケーブル４４あるいは前記インダクタ４６などによって決定される信号系の共振周波数を可変にすることができるため、異なる周波数の超音波画像を容易に得ることができる。
【００８８】
また、図８は同調用のインダクタ４６ｂを並列接続した場合であり、プローブコネクタ４５に設けられたインダクタ４６ｂ−１、４６ｂ−２の一方端は接地され、他方端はコネクタピン３５ｂ−１、３５ｂ−２に接続される。
【００８９】
一方、診断装置本体４１の超音波送信部２を構成するパルサ１３の出力端子は、超音波受信部３のプリアンプ１４の入力端子と接続され、更に、この出力端子は同調用素子選択部３３の２つの切り換えスイッチ３４ｂ−１、３４ｂ−２の一方の端子に夫々接続される。そして、この切り換えスイッチ３４ｂ−１、３４ｂ−２の他方の端子はコネクタピン４８ｂ−１、４８ｂ−２に接続され、コネクタの接栓４７ｂ−１、４７ｂ−２において前記プローブコネクタ４５のコネクタピン３５ｂ−１、３５ｂ−２と、同調用素子選択部３３のコネクタピン４８ｂ−１、４８ｂ−２がそれぞれ接続される。
【００９０】
このように同調用インダクタ４６を信号ラインに対して並列した場合であっても、前記インダクタ４６ｂのインダクタンス値を切り換えスイッチ３４ｂを用いて制御することによって、同じ超音波プローブ４０を用いた場合であっても、異なる周波数の超音波画像を得ることができる。
【００９１】
尚、図７及び図８において、２つのインダクタ４６を並列接続した場合について述べたが、並列接続されるインダクタ４６の数は２つに限定されない。また、インダクタ４６の代わりにキャパシタや抵抗など、他の回路素子であってもよいし、これらが合成されたものであってもよい。また、図７に示した方法と図８に示した方法を組み合わせて用いてもよい。
【００９２】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態につき、図９を用いて説明する。
【００９３】
この第３の実施の形態で述べる超音波診断装置では、同一の超音波プローブ４０を用いて高周波の超音波画像と低周波の超音波画像を得ることを目的としており、その特徴は、共振周波数の異なる複数の超音波振動子７１の中から所望の超音波振動子７１を選択し、この超音波振動子７１に対して最適な同調用回路素子を選択して前記超音波振動子７１と送信回路部あるいは受信回路部の間に設けることを特徴としている。
【００９４】
尚、第３の実施の形態に使用される診断装置本体４１は第１の実施の形態の場合と同様であるため、その詳細な説明は省略し、ここでは、超音波プローブ４０の構成を中心に述べる。
【００９５】
図９（ａ）において、超音波振動子７１は、例えばスキャン方向においてＮ個配列され、スライス方向において３個配列されており、超音波振動子７１−２１−１乃至７１−２１−Ｎは共振周波数がｆ１となり、超音波振動子７１−２２−１乃至７１−２２−Ｎは共振周波数がｆ２となり、超音波振動子７１−２３−１乃至７１−２３−Ｎは共振周波数がｆ３となっている。例えば、ｆ１＝３．５ＭＨｚ、ｆ２＝５ＭＨｚ、ｆ３＝７．５ＭＨｚである。以下では３種類の超音波振動子７１−２１−１乃至７１−２３−１の送受信方法につき図９（ｂ）を用いて説明する。
【００９６】
図９（ｂ）において、超音波振動子７１−２１−１乃至７１−２３−１の夫々は、超音波プローブ４０内に備えられた切り換えスイッチ７６−１乃至７６−３を介してケーブル４４の一方の端部に接続されている。一方、前記ケーブル４４の他方の端部は、インダクタ４６ａ−１’乃至４６ａ−３’の一方の端子に接続される。更に、このインダクタ４６ａ−１’乃至４６ａ−３’の他方の端子は、接栓４７ａ−１’乃至４７ａ−３’を介して切り換えスイッチ３４ａ−１’乃至３４ａ−３’の一方の端子に夫々接続されている。そして、切り換えスイッチ３４ａ−１’乃至３４ａ−３’の他方の端子は、共通接続されてパルサ１３−１、あるいはプリアンプ１４−１に接続される。
【００９７】
このような構成をした第３の実施の形態の超音波プローブ４０を診断装置本体４１に接続して、例えば超音波周波数ｆ１を用いて腹部の超音波診断を行なう場合には、操作者は入力部９において診断対象臓器名（腹部）あるいは超音波周波数（ｆ１）を設定する。システム制御部８は設定信号を入力部９から受け、制御信号を切り換えスイッチ７６−１乃至７６−３に供給し、切り換えスイッチ７６−１のみをＯＮに設定して設定周波数（ｆ１）を共振周波数とする超音波振動子７１−２１−１を選択する。更に、システム制御部８は切り換えスイッチ３４ａ−１’乃至３４ａ−３’に制御信号を送り、インダクタ４６ａ−１’乃至４６ａ−３’の中から最適な１つあるいは複数のインダクタ４６を選択する。
【００９８】
共振周波数ｆ２、あるいは共振周波数ｆ３の場合も同様な手順で切り換えスイッチ７６−２、７６−３によって所定の超音波振動子７１−２２−１、７１−２３−１が選択され、更に、切り換えスイッチ３４ａ−１’乃至３４ａ−３’によって各々の超音波振動子７１−２２−１、７１−２３−１に最適なインダクタンスが形成される。
【００９９】
このような構成の第３の実施の形態によれば、１つの超音波プローブ４０に異なる共振周波数をもった３種類の超音波振動子７１と、この超音波振動子７１に最適な同調用回路素子が備えられているため、共振周波数が異なる超音波プローブ４０を交換することなく、浅部臓器の診断と深部臓器の診断を行なうことができる。
【０１００】
尚、本実施の形態の有効な適用法として、高分解能が要求されるＢモード画像データの収集において高周波超音波を用い、感度が要求されるドプラモード画像データの収集において低周波超音波を用いてもよい。
【０１０１】
更に、本実施の形態をＴＨＩ（ティッシュハーモニックイメージング）やＣＨＩ（コントラストハーモニックイメージング）に適用することができる。ＴＨＩは被検体内に基本波ｆ０の中心周波数をもつ超音波パルスを送信し、２倍高調波（２ｆ０）の成分を受信することによって、サイドローブ起因のアーチファクトを減らし、方位分解能に優れた画像を得ることができる。一方、ＣＨＩは体内へ超音波造影剤（バブル）を静脈注射にて注入した状態で、基本波ｆ０の超音波パルスを送信し、バブルが崩壊する際に発生する２倍高調波（２ｆ０）の成分を受信することによって、バブルの行き渡っている潅流域が良好に表示できるため、心筋のパージュージョン等を映像化する手法として用いられている。
【０１０２】
このような場合において、基本波成分（ｆ０）を送信する場合には低周波用の超音波振動子７１を用い、２倍高調波成分（２ｆ０）を受信する場合には高周波用の超音波振動子７１を用いることができる。ＴＨＩの２倍高調波と区別するためにＣＨＩの場合には３倍高調波成分（３ｆ０）を受信し映像化してもよい。
【０１０３】
更に、超音波ＤＤＳ（ドラックデリバリーシステム）においても本実施の形態を有効に用いることが可能である。ＤＤＳは、被検体内に注入されたマイクロバブルに付加された薬剤が所定部位に到達した時点で、体外より超音波を放射してマイクロバブルを破砕し薬剤を投与するものであり、癌の局所療法等に効果的な手法とされている。このマイクロバブルを破砕するためには低周波超音波が望ましく、一方、このＤＤＳの状態をモニタするための超音波画像は高分解能を得るために高周波超音波が望ましい。
【０１０４】
このような場合においても本実施の形態を適用することによって、超音波プローブ４０を交換することなく、効率のよいＤＤＳと高分解能画像によるモニタリングを同時に行なうことが可能となる。なお、上記マイクロバブルの破砕能は照射超音波周波数の平方根に反比例することが知られており、従って、破砕効率を上げるには低周波超音波による照射が望ましいとされている。
【０１０５】
（第３の実施の形態の変形例）
次に、本実施の形態の変形例について図１０を用いて説明する。この変形例では、複数の周波数を有する超音波の送受信を行なうために、共振周波数の異なる超音波振動子７１をスキャン方向において、例えば１素子づつ交互に配置することを特徴としている。
【０１０６】
図１０において、超音波振動子７１は、スキャン方向において低周波（ｆ１）用の超音波振動子７１−１１−１乃至７１−１１−Ｎ／２と高周波（ｆ２）用の超音波振動子７１−１２−１乃至７１−１２−Ｎ／２が交互に配列されており、超音波振動子７１−１１−１と７１−１２−１、超音波振動子７１−１１−２と７１−１２−２、・・・・超音波振動子７１−１１−Ｎ／２と７１−１２−Ｎ／２が一対になって用いられる。
【０１０７】
以下では、超音波振動子７１−１１−１、７１−１２−１について本実施の形態の動作を説明する。超音波振動子７１−１１−１、７１−１２−１の夫々は超音波プローブ４０内に備えられた切り換えスイッチ７６−１１、７６−１２を介してケーブル４４の一方の端部に接続されている。一方、前記ケーブル４４の他方の端部はインダクタ４６ａ−１’’、４６ａ−２’’の一方の端子に並列接続される。更に、このインダクタ４６ａ−１’’、４６ａ−２’’の他方の端子は接栓４７ａ−１’’、４７ａ−２’’を介して切り換えスイッチ３４ａ−１’’、３４ａ−２’’の一方の端子に夫々接続されている。そして、切り換えスイッチ３４ａ−１’’、３４ａ−２’’の他方の端子は共通接続されてパルサ１３−１あるいはプリアンプ１４−１に接続される。
【０１０８】
このような構成をした本実施の形態の超音波プローブ４０を診断装置本体４１に接続して、例えば超音波周波数ｆ１を用いて腹部の超音波診断を行なう場合には、操作者は入力部９において診断対象臓器名あるいは超音波周波数を設定する。システム制御部８は前記設定信号を入力部９から受け、制御信号を切り換えスイッチ７６−１１、７６−１２に供給し、切り換えスイッチ７６−１１のみをＯＮに設定して設定周波数（ｆ１）を共振周波数とする超音波振動子７１−１１−１を選択する。更に、システム制御部８は切り換えスイッチ３４ａ−１’’、３４ａ−２’’に制御信号を送り、インダクタ４６ａ−１’’、あるいは４６ａ−２’’の中から最適な１つあるいは複数のインダクタ４６を選択する。
【０１０９】
共振周波数ｆ２の場合も同様な手順で、切り換えスイッチ７６−１２がＯＮ状態となり超音波振動子７１−１２−１が選択される。更に、切り換えスイッチ３４ａ−１’’、３４ａ−２’’によって前記超音波振動子７１−１２−１に最適なインダクタンスが選択される。
【０１１０】
以上述べた本変形例によれば、上述の第２の実施の形態と同様にして、１つの超音波プローブ４０は、異なる共振周波数をもった超音波振動子７１が備えられているため、超音波プローブ４０を交換することなく、最適な超音波周波数によって浅部臓器の診断と深部臓器の診断を行なうことができる。
【０１１１】
また、Ｂモード画像とドプラモード画像、ＴＨＩやＣＨＩにおける基本波送信と高調波受信、超音波ＤＤＳにおけるバブル破砕とイメージングの各々においても、本変形例を適用することによって既に述べた第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１２】
更に、本変形例において、送信用の超音波振動子７１には帯域の狭いＰＺＴセラミクス材を、また、受信用の超音波振動子７１には帯域が比較的広いＰＺＮＴ単結晶材を用いる。但し、この場合の夫々の共振周波数はほぼ同じであってもよい。既に述べたＴＨＩにおいては、送信時において狭帯域の送信超音波を用い、限られた周波数範囲で高調波を発生させ、この高調波成分を広帯域の超音波振動子７１によって感度良く受信する方法が好適である。
【０１１３】
尚、第２の実施の形態及びその変形例において、共振周波数の種類や数は限定されない。また、２つのインダクタ４６を並列接続した場合について述べたが、並列接続されるインダクタ４６の数は２つに限定されない。また、インダクタ４６の代わりにキャパシタや抵抗など、他の回路素子であってもよいし、これらが合成されたものであってもよい。また、上記インダクタ４６の代わりに図３や図５に示した回路を用いてもよい。
【０１１４】
一方、上述の第３の実施の形態及びその変形例の説明では、超音波振動子７１とケーブル４４の間に切り換えスイッチ７６−１あるいは７６−１１を設けたが、図１１（ａ）あるいは図１１（ｂ）に示すようにケーブル４４と超音波振動子７１−２１−１乃至７１−２３−１、あるいはケーブル４４と７１−１１−１、７１−１２−１を直接接続する方式であってもよい。
【０１１５】
更に、上記第１の実施の形態乃至第３の実施の形態は、パルス反射法に限定されるものではなく、例えば連続波を用いた連続波ドプラ法においても有効である。
【０１１６】
【発明の効果】
本発明によれば、超音波プローブと超音波送信部あるいは超音波受信部との整合条件を切り換え制御することにより、高分解能かつ高感度な超音波画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における超音波診断装置全体の構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における超音波プローブの構成を示す図。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるプローブコネクタ及び同調用素子選択部の基本回路構成を示す図。
【図４】本発明の第１の実施の形態において、超音波プローブが複数本接続された場合のプローブコネクタ及び同調用素子選択部の回路構成を示す図。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるプローブコネクタ及び同調用素子選択部の回路構成の変形例を示す図。
【図６】本発明の第１の実施の形態におけるプローブコネクタ及び同調用素子選択部の回路構成の変形例を示す図。
【図７】本発明の第２の実施の形態におけるプローブコネクタ及び同調用素子選択部の回路構成を示す図。
【図８】本発明の第２の実施の形態の変形例を示す図。
【図９】本発明の第３の実施の形態における超音波振動子の構成と、この振動子に接続されるプローブコネクタ及び同調用素子選択部の回路構成を示す図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態における変形例を示す図。
【図１１】本発明の第３の実施の形態における変形例を示す図。
【図１２】従来の超音波診断装置を示す図。
【符号の説明】
８…システム制御部
１３…パルサ
１４…プリアンプ
３３…同調用素子選択部
３４…切り換えスイッチ
３５…コネクタピン
４０…超音波プローブ
４１…診断装置本体
４４…ケーブル
４５…プローブコネクタ
４６…インダクタ
４７…接栓
４８…コネクタピン
７１…超音波振動子
【図１】
2004313290.tif 000003
【図２】
2004313290.tif 000004
【図３】
2004313290.tif 000005
【図４】
2004313290.tif 000006
【図５】
2004313290.tif 000007
【図６】
2004313290.tif 000008
【図７】
2004313290.tif 000009
【図８】
2004313290.tif 000010
【図９】
2004313290.tif 000011
【図１０】
2004313290.tif 000012
【図１１】
2004313290.tif 000013
【図１２】
2004313290.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成15年4月24日(2003.4.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004313290.tif 000015
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2004313290.tif 000016
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2004313290.tif 000017
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2004313290.tif 000018
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2004313290.tif 000019
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2004313290.tif 000020