(57)【要約】  【課題】  カップリング液内に温度センサを設けることなくカップリング液の温度を検出してカップリング液の粘度に応じて超音波素子の駆動が最適になるように制御する。  【解決手段】  モータ制御回路１２は、超音波素子２から送信された超音波がカップリング液６を通過し、樹脂ウインドウ５の内面から反射されて超音波素子に戻る反射時間と、カップリング液の厚みに基づいて超音波の音速を算出し、音速に基づいてカップリング液の温度を算出し、温度に応じたカップリング液の粘度に応じて超音波素子の駆動が最適になるように超音波モータ３を制御する。【選択図】  図１
2005152056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウインドウ内に充填された粘性の流体内で揺動又は回転可能な超音波素子と、
前記超音波素子を揺動又は回転駆動する駆動手段と、
前記超音波素子から送信された超音波が前記流体を通過し、前記ウインドウの内面から反射されて前記超音波素子に戻る反射時間と、前記流体の厚みに基づいて前記超音波の音速を算出する音速算出手段と、
前記音速算出手段により算出された音速に基づいて前記流体の温度を算出する温度算出手段と、
前記温度算出手段により算出された温度に応じた前記流体の粘度に応じて前記超音波素子の揺動又は回転駆動が最適になるように前記駆動手段を制御する制御手段とを、
備えた超音波素子の駆動装置。
【請求項２】
あらかじめ前記超音波素子を含む超音波プローブごとに一定温度下で前記超音波の反射時間を測定してキャリブレーションを行うことにより得られた前記流体の厚みを記憶する記憶手段をさらに備え、
前記音速算出手段は、前記記憶手段に記憶された前記流体の厚みに基づいて超音波の音速を算出するよう構成された請求項１に記載の超音波素子の駆動装置。
【請求項３】
一定温度下で前記超音波の反射時間を測定してキャリブレーションを行うことにより得られた前記流体の厚みを記憶する記憶手段を前記超音波素子を含む超音波プローブ側に設けた請求項１に記載の超音波素子の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波素子を粘性のある流体内で揺動させる超音波探触子において流体の粘度に応じて超音波素子の揺動又は回転制御を最適化する超音波素子の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は従来の３次元の超音波診断装置の超音波素子の駆動装置を示す模式図である。超音波プローブ１の先端の樹脂製のウインドウ５により外部と仕切られた内部には円弧状の超音波素子２とカップリング液６が配置され、超音波素子２は円弧方向と直交する方向（図面と直交する方向）に、例えば超音波モータ３によりカップリング液６内を往復回動可能に支持されている。超音波診断装置本体１０側の素子送受信回路１１は超音波素子２に対して超音波信号を送信し、超音波素子２は超音波信号を被検体に送信して被検体から反射された超音波信号を素子送受信回路１１に出力する。また、超音波診断装置本体１０側のモータ制御回路１２は、超音波素子２の揺動駆動が最適になるように超音波モータ３を制御する。
【０００３】
ところで、カップリング液６の粘度は図５に示すように温度に応じて変動する。したがって、例えば図６（ａ）に示すように超音波素子２を停止状態から加速して所定時間後に目標速度で一定になるように制御する場合、カップリング液６の粘度が低下している場合には図６（ｂ）に示すように超音波素子２がオーバシュート／ダウンシュートを繰り返して目標の一定速度に到達するまでの時間が長くなる。また、粘度が高い場合には図６（ｃ）に示すように超音波素子２の加速度が遅くなり、やはり目標の一定速度に到達するまでの時間が長くなる。
【０００４】
そこで、カップリング液６の粘度に関係なく超音波素子２を正確に速度制御、位置制御するためには、あらかじめカップリング液６の粘度に応じて複数の速度制御プロファイルを記憶しておき、カップリング液６の温度を検出してカップリング液６の粘度に応じて最適な速度制御プロファイルを選択して速度制御する方法がある。カップリング液６の温度を検出する方法としては、図４に示すようにカップリング液６内に温度センサ２１を設けるのが一般的である。なお、温度センサ２１を設けた従来の超音波探触子としては、下記の特許文献１などがある。
【特許文献１】実公平６−５７６７号公報（ページ３の左欄の５、６行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、カップリング液６内に温度センサ２１を設けた場合、温度センサ２１の信号線２２を確実に封止しなければカップリング液６が漏れ、また、温度センサ２１、信号線２２、温度検出回路２３が必要になるので、その分高価なものになるという問題点がある。
【０００６】
本発明は上記従来例の問題点に鑑み、温度センサを設けることなくカップリング液の温度を検出してカップリング液の粘度に応じて超音波素子の駆動が最適になるように制御することができる超音波素子の駆動装置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】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために、ウインドウ内に充填された粘性の流体内で揺動又は回転可能な超音波素子と、
前記超音波素子を揺動又は回転駆動する駆動手段と、
前記超音波素子から送信された超音波が前記流体を通過し、前記ウインドウの内面から反射されて前記超音波素子に戻る反射時間と、前記流体の厚みに基づいて前記超音波の音速を算出する音速算出手段と、
前記音速算出手段により算出された音速に基づいて前記流体の温度を算出する温度算出手段と、
前記温度算出手段により算出された温度に応じた前記流体の粘度に応じて前記超音波素子の揺動又は回転駆動が最適になるように前記駆動手段を制御する制御手段とを、
備えた構成とした。
この構成により、カップリング液内に温度センサを設けることなくカップリング液の温度を検出してカップリング液の粘度に応じて超音波素子の駆動が最適になるように制御することができる。
【０００８】
本発明はまた、あらかじめ前記超音波素子を含む超音波プローブごとに一定温度下で前記超音波の反射時間を測定してキャリブレーションを行うことにより得られた前記流体の厚みを記憶する記憶手段をさらに備え、
前記音速算出手段は、前記記憶手段に記憶された前記流体の厚みに基づいて超音波の音速を算出する構成とした。
この構成により、流体の厚みのばらつきによる測定温度の誤差を低減させて、より精度の高い温度検出を行うことができる。
【０００９】
本発明はまた、一定温度下で前記超音波の反射時間を測定してキャリブレーションを行うことにより得られた前記流体の厚みを記憶する記憶手段を前記超音波素子を含む超音波プローブ側に設けた構成とした。
この構成により、個々の超音波プローブのばらつきを補正した、より正確な温度検出を行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、カップリング液内に温度センサを設けることなくカップリング液の温度を検出してカップリング液の粘度に応じて超音波素子の駆動が最適になるように制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係る超音波素子の駆動装置の一実施の形態を示す構成図である。図１において、超音波プローブ１は超音波診断装置本体１０とケーブルを介して着脱自在に接続されている。超音波プローブ１の先端の樹脂ウインドウ５により外部と仕切られた内部には円弧状の超音波素子２とカップリング液６が配置され、超音波素子２は円弧方向と直交する方向に例えば超音波モータ３によりカップリング液６内を往復回動可能に支持されている。超音波モータ３は駆動電力を超音波診断装置本体１０内のモータ制御回路１２から供給されて駆動される。超音波素子２の出力は超音波診断装置本体１０内の素子送受信回路１１に送られて超音波素子２の円弧方向と、走査方向と深度方向の３次元画像に処理され、この３次元画像が不図示のモニタに表示される。
【００１２】
ところで、カップリング液６として１．３ブチレングリコールの「温度−音速」の特性は、以下（図２参照）の通りとなる。
１０      ２０      ３０      ４０°Ｃ
１５８３  １５５５  １５２８  １４９８ｍ／ｓ
【００１３】
また、超音波プローブ１が被検体に接触していない状態で超音波素子２から超音波パルスを出力すると、図３に示すようにカップリング液６を通過して樹脂ウインドウ５の内面により反射され、カップリング液６を戻るので、出力後から時間ｔ１の経過後に超音波素子２により受信される。そこで、
カップリング液６の音速＝（カップリング液６の厚み×２）／ｔ１
を計測することにより、カップリング液６の温度を検出することができる。モータ制御回路１２は、あらかじめカップリング液６の粘度に応じて複数の速度制御プロファイルを記憶し、カップリング液６の温度を検出してカップリング液６の粘度に応じて最適な速度制御プロファイルを選択して超音波モータ３を速度制御する。
【００１４】
ここで、「カップリング液６の厚み」のばらつきにより測定温度に誤差が発生する。そこで、超音波プローブ１を組み立てた状態で超音波プローブ１ごとにカップリング液６の超音波伝搬時間をあらかじめ一定温度下で測定してキャリブレーションを行うことにより得られた「カップリング液６の厚み」を記憶するメモリを超音波プローブ１内に設け、このメモリに記憶されている「カップリング液６の厚み」に基づいて超音波の音速を算出することにより、「カップリング液６の厚み」のばらつきによる測定温度の誤差を軽減させて、より精度の高い温度検出を行うことができる。
【００１５】
なお、上記の実施の形態では、音速、温度の検出を超音波診断装置本体１０側で行っているが、超音波プローブ１側で行うようにしてもよく、この場合には既存の超音波診断装置本体１０側にフェールセーフ機能を持たせることができる。また、超音波プローブ１側で行う場合には、超音波プローブ１を超音波診断装置本体１０に接続するためのコネクタ内に音速、温度の検出回路を持たせてもよい。また、上記の実施の形態では、３次元の超音波診断装置を例にしたが、超音波素子２として点素子を用い、この点素子を回動駆動する２次元の超音波診断装置にも適用することができる。また、あらかじめ超音波プローブごとに一定温度下で超音波の反射時間を測定して、キャリブレーションを行う際に、上記反射時間を超音波プローブ１に設けたメモリに記憶させておくことで、個々の超音波プローブのばらつきを補正した、より正確な温度検出を行うことができる。また、上記実施例では、超音波素子を揺動制御する場合を一例として挙げたが、本発明は素子を一方向に連続させて超音波の走査を行う機械走査式超音波プローブにも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
以上のように、本発明に係る超音波素子の駆動装置は、温度センサを設けることなくカップリング液の温度を検出してカップリング液の粘度に応じて超音波素子の駆動が最適になるように制御することができるという効果を有し、超音波素子を粘性のある流体内で揺動させる超音波探触子において流体の粘度に応じて超音波素子の揺動制御を最適化する超音波素子の駆動装置などとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る超音波素子の駆動装置の一実施の形態を示す構成図
【図２】図１のカップリング液の温度−音速の関係を示すグラフ
【図３】図１のカップリング液の音速算出を示す説明図
【図４】従来の超音波診断装置の超音波素子の駆動装置を示す模式図
【図５】図４のカップリング液の温度−粘度の関係を示すグラフ
【図６】（ａ）正常な位置及び速度プロファイルを示す説明図  （ｂ）カップリング液の粘度が下がった場合の位置及び速度プロファイルを示す説明図  （ｃ）カップリング液の粘度が上がった場合の位置及び速度プロファイルを示す説明図
【符号の説明】
【００１８】
１  超音波プローブ
２  超音波素子
３  超音波モータ
５  樹脂ウインドウ
６  カップリング液
１０  超音波診断装置本体
１１  素子送受信回路
１２  モータ制御回路
【図１】
2005152056.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005152056.tif 000006
【図５】
2005152056.tif 000007
【図６】
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