(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブと診断装置本体とが無線通信により接続され、前記超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力された受信信号を処理し、処理された受信信号に基づいて前記診断装置本体で超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
互いに前記超音波プローブの筺体の異なる位置に配置されると共にそれぞれ前記超音波プローブ内の各部に電気的に接続された複数の受電端子と、
操作者の身体に取り付け可能で且つ前記複数の受電端子のいずれかに脱着可能に接続されて前記超音波プローブ内の各部に給電を行うための給電ユニットと
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記給電ユニットは、操作者の手に嵌めるグローブまたはリストバンドに取り付けられている請求項１に記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波診断装置に係り、特に、超音波プローブの振動子アレイから超音波を送受信することにより生成された超音波画像に基づいて診断を行う超音波診断装置の超音波プローブへの給電方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、振動子アレイを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを有しており、超音波プローブから被検体に向けて超音波を送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブで受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
【０００３】
近年、超音波プローブと装置本体との間を接続する通信ケーブルの煩わしさを解消して操作性を向上させるために、超音波プローブと装置本体とを無線通信により接続する超音波診断装置が開発されている。このような無線式の超音波診断装置では、例えば、特許文献１に記載のように、超音波プローブ内に電源として再充電可能なバッテリが内蔵されており、バッテリの充電が必要なときは、装置本体に設置されたプローブホルダに超音波プローブを収納して超音波プローブの外部充電接点をプローブホルダ側の接点に接続した状態で装置本体の給電部から超音波プローブ内のバッテリに給電がなされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−５３０１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の装置では、装置本体のプローブホルダに超音波プローブを収納してバッテリの充電を行うため、このバッテリの充電時には超音波診断を中断しなければならず、超音波診断に支障を来すおそれがある。
【０００６】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、超音波プローブの操作性を損なうことなく長期間にわたって超音波診断を続行することができる超音波診断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】
この発明に係る超音波診断装置は、超音波プローブと診断装置本体とが無線通信により接続され、超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した超音波プローブの振動子アレイから出力された受信信号を処理し、処理された受信信号に基づいて診断装置本体で超音波画像を生成する超音波診断装置であって、互いに超音波プローブの筺体の異なる位置に配置されると共にそれぞれ超音波プローブ内の各部に電気的に接続された複数の受電端子と、操作者の身体に取り付け可能で且つ複数の受電端子のいずれかに脱着可能に接続されて超音波プローブ内の各部に給電を行うための給電ユニットとを備えたものである。
【０００８】
好ましくは、給電ユニットは、操作者の手に嵌めるグローブまたはリストバンドに取り付けられる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、超音波プローブ内の各部に電気的に接続された少なくとも１つの受電端子を超音波プローブに配置し、受電端子に脱着可能に接続される給電ユニットを操作者の身体に取り付け可能としたので、操作者の身体に取り付けられた給電ユニットから超音波プローブへの給電を行うことができ、超音波プローブの操作性を損なうことなく長期間にわたって超音波診断を続行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１における超音波プローブを示す斜視図である。
【図３】実施の形態１において給電ユニットが取り付けられたグローブを示す図である。
【図４】実施の形態１における受電端子と給電端子を示す図である。
【図５】実施の形態２における超音波プローブを示す斜視図である。
【図６】実施の形態３における超音波プローブを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、超音波プローブ１と、この超音波プローブ１と無線通信により接続された診断装置本体２と、超音波プローブ１に脱着可能に接続される給電ユニット３とを備えている。
【００１２】
超音波プローブ１は、１次元又は２次元の振動子アレイの複数チャンネルを構成する複数の超音波トランスデューサ４を有し、これらトランスデューサ４にそれぞれ対応して受信信号処理部５が接続され、受信信号処理部５にデータ格納部６、整相加算部７および信号処理部８を順次介して無線通信部９が接続されている。また、複数のトランスデューサ４に送信駆動部１０を介して送信制御部１１が接続され、複数の受信信号処理部５に受信制御部１２が接続され、無線通信部９に通信制御部１３が接続されている。そして、送信制御部１１、受信制御部１２および通信制御部１３にプローブ制御部１４が接続されている。さらに、超音波プローブ１には、筺体に取り付けられた受電端子１５と、この受電端子１５に接続されると共に超音波プローブ１内の電力を必要とする各部に電気的に接続された受電部１６を備えている。
【００１３】
複数のトランスデューサ４は、それぞれ送信駆動部１０から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各トランスデューサ４は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子によって構成される。
そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。
【００１４】
送信駆動部１０は、例えば、複数のパルサを含んでおり、送信制御部１１によって選択された送信遅延パターンに基づいて、複数のトランスデューサ４から送信される超音波が被検体内の組織のエリアをカバーする幅広の超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数のトランスデューサ４に供給する。
【００１５】
各チャンネルの受信信号処理部５は、受信制御部１２の制御の下で、対応するトランスデューサ４から出力される受信信号に対して直交検波処理又は直交サンプリング処理を施すことにより複素ベースバンド信号を生成し、複素ベースバンド信号をサンプリングすることにより、組織のエリアの情報を含むサンプルデータを生成する。受信信号処理部５は、複素ベースバンド信号をサンプリングして得られるデータに高能率符号化のためのデータ圧縮処理を施すことによりサンプルデータを生成してもよい。
データ格納部６は、メモリ等によって構成され、複数の受信信号処理部５で生成された少なくとも１フレーム分のサンプルデータを格納する。
【００１６】
整相加算部７は、プローブ制御部１４において設定された受信方向に応じて、予め記憶されている複数の受信遅延パターンの中から１つの受信遅延パターンを選択し、選択された受信遅延パターンに基づいて、サンプルデータによって表される複数の複素ベースバンド信号にそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれたベースバンド信号（音線信号）が生成される。
信号処理部８は、整相加算部７により生成された音線信号に対し、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）することにより、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。
【００１７】
無線通信部９は、信号処理部８で生成されたＢモード画像信号に基づいてキャリアを変調して伝送信号を生成し、伝送信号をアンテナに供給してアンテナから電波を送信することにより、Ｂモード画像信号を送信する。変調方式としては、例えば、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation）等が用いられる。
無線通信部９は、診断装置本体２との間で無線通信を行うことにより、Ｂモード画像信号を診断装置本体２に送信すると共に、診断装置本体２から各種の制御信号を受信して、受信された制御信号を通信制御部１３に出力する。通信制御部１３は、プローブ制御部１４によって設定された送信電波強度でＢモード画像信号の送信が行われるように無線通信部９を制御すると共に、無線通信部９が受信した各種の制御信号をプローブ制御部１４に出力する。
【００１８】
プローブ制御部１４は、診断装置本体２から送信される各種の制御信号に基づいて、超音波プローブ１の各部の制御を行う。
受電端子１５に接続された受電部６３は、超音波プローブ６１内の電力を必要とする各部に電力を供給するためのものである。
なお、超音波プローブ１は、リニアスキャン方式、コンベックススキャン方式、セクタスキャン方式等の体外式プローブでもよいし、ラジアルスキャン方式等の超音波内視鏡用プローブでもよい。
【００１９】
一方、診断装置本体２は、無線通信部２１を有し、この無線通信部２１に画像処理部２２が接続され、画像処理部２２に表示制御部２３と画像格納部２４がそれぞれ接続され、表示制御部２３に表示部２５が接続されている。また、無線通信部２１に通信制御部２６が接続され、表示制御部２３および通信制御部２６に本体制御部２７が接続されている。さらに、本体制御部２７には、オペレータが入力操作を行うための操作部２８と、動作プログラム等を格納する格納部２９がそれぞれ接続されている。
【００２０】
無線通信部２１は、超音波プローブ１との間で無線通信を行うことにより、各種の制御信号を超音波プローブ１に送信する。また、無線通信部２１は、アンテナによって受信される信号を復調することにより、Ｂモード画像信号を出力する。
通信制御部２６は、本体制御部２７によって設定された送信電波強度で各種の制御信号の送信が行われるように無線通信部２１を制御する。
画像処理部２２は、通信制御部２６から入力されるＢモード画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、Ｂモード画像信号を表示制御部２３に出力する、あるいは画像格納部２４に格納する。
【００２１】
表示制御部２３は、画像処理部２２によって画像処理が施されたＢモード画像信号に基づいて、表示部２５に超音波診断画像を表示させる。表示部２５は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部２３の制御の下で、超音波診断画像を表示する。
【００２２】
このような診断装置本体２において、画像処理部２２、表示制御部２３、通信制御部２６および本体制御部２７は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。上記の動作プログラムは、格納部２９に格納される。格納部２９における記録媒体としては、内蔵のハードディスクの他に、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ−ＲＯＭ等を用いることができる。
【００２３】
給電ユニット３は、超音波プローブ１に電力を供給するためのもので、超音波プローブ１の受電端子１５に脱着可能に接続される給電端子３１と、この給電端子３１に電気的に接続された給電部３２と、給電部３２に電気的に接続されたバッテリ３３とをさらに備えたものである。
給電部３２は、給電端子３１および超音波プローブ１の受電端子１５を介してバッテリ３３からの電力を超音波プローブ１の受電部１６に供給するためのものである。
【００２４】
図２に示されるように、受電端子１５は、超音波プローブ１の筺体１ａに外部に露出するように配設されている。
一方、給電ユニット３は、図３に示されるように、操作者の手に嵌めるグローブ３４に取り付けられており、例えば、グローブ３４の指部３５の腹側に給電端子３１が突出形成されると共にグローブ３４の甲部３６に給電部３２とバッテリ３３が装着され、給電端子３１と給電部３２とが互いに導電部材３７を介して接続されている。
【００２５】
次に、実施の形態１の動作について説明する。
まず、図４に示されるように、操作者は手にグローブ３４を嵌め、グローブ３４の指部３５に突出形成された給電端子３１を超音波プローブ１の受電端子１５に押圧嵌着して給電端子３１と受電端子１５とを互いに接続させた状態で、超音波プローブ１の筺体１ａを把持する。これにより、給電ユニット３内のバッテリ３３からの電力が、給電部３２、給電端子３１、超音波プローブ１の受電端子１５および受電部１６を介して超音波プローブ１内の各部に供給される。
【００２６】
この状態で診断が開始される。すなわち、超音波プローブ１の送信駆動部１０から供給される駆動信号に従って振動子アレイを構成する複数のトランスデューサ４から超音波が送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各トランスデューサ４から出力された受信信号がそれぞれ対応する受信信号処理部５に供給されてサンプルデータが生成され、整相加算部７で音線信号が生成された後、信号処理部８で生成されたＢモード画像信号が無線通信部９から診断装置本体２へ無線伝送される。診断装置本体２の無線通信部２１で受信されたＢモード画像信号は、画像処理部２２で階調処理等の画像処理が施された後、このＢモード画像信号に基づいて表示制御部２３により超音波診断画像が表示部２５に表示される。
【００２７】
このように、操作者の手に嵌めるグローブ３４に取り付けられた給電ユニット３の給電端子３１を超音波プローブ１の受電端子１５に接続することで、給電ユニット３から超音波プローブ１内の各部に電力を供給することができる。このため、従来のように超音波プローブを診断装置本体のプローブホルダに収納して超音波プローブに内蔵されたバッテリの充電を行う必要がなく、超音波プローブ１の操作性を損なわずに長期間にわたって超音波診断を続行することが可能となる。
【００２８】
なお、超音波プローブ１の操作を損なわないように、給電端子３１は、グローブ３４の薬指、小指等の指部３５に配置されることが好ましく、あるいはグローブ３４の手のひらに配置することもできる。また、グローブ３４における給電端子３１の配置位置に応じて、操作者が超音波プローブ１を把持しやすいように、超音波プローブ１の筺体１ａにおける受電端子１５の配置位置を選択することが好ましい。
【００２９】
受電端子１５は、外部に露出するように超音波プローブ１の筺体１ａに配設されていたが、開閉式の蓋体を形成して、グローブ３４の給電端子３１を接続しないときには、外部から操作者の手や指が触れることのないように構成することもできる。このような蓋体を形成すれば、ゴミ等により受電端子１５が汚損されるおそれが低減される。
【００３０】
実施の形態２
図５に実施の形態２に係る超音波プローブ４１を示す。この超音波プローブ４１は、筺体４１ａの上面、下面、側面等の互いに異なる位置に複数の受電端子１５ａ、１５ｂ・・・を有し、これらの受電端子１５ａ、１５ｂ・・・がそれぞれ超音波プローブ４１内の受電部１６に接続されたものである。超音波プローブ４１のその他の内部構成は、実施の形態１における超音波プローブ１と同様である。
このように、筺体４１ａの互いに異なる位置に複数の受電端子１５ａ、１５ｂ・・・が配設されているので、操作者は、超音波プローブ４１の把持の仕方に応じて最も接続しやすい受電端子にグローブ３４の給電端子３１を適宜接続することができ、給電を行いながらも超音波プローブ４１の操作性を向上させることができる。
【００３１】
なお、この場合、予め複数の受電端子１５ａ、１５ｂ・・・がそれぞれ独自のＩＤを有し、これら複数の受電端子１５ａ、１５ｂ・・・のうち給電端子３１が接続された受電端子のＩＤを読み込むことにより、この受電端子を特定した上で、給電を開始することが好ましい。
【００３２】
実施の形態３
図６に実施の形態３に係る超音波プローブ５１を示す。この超音波プローブ５１は、筺体５１ａから外部に引き出された可撓性の受電用ケーブル５２を有し、この受電用ケーブル５２の先端に受電端子１５ｃが配置されたものである。受電端子１５ｃは、受電用ケーブル５２を介して超音波プローブ５１内の受電部１６に接続されている。なお、超音波プローブ５１のその他の内部構成は、実施の形態１における超音波プローブ１と同様である。
【００３３】
このように、筺体５１ａから外部に引き出された可撓性の受電用ケーブル５２の先端に受電端子１５ｃを配置することにより、受電端子１５ｃを超音波プローブ５１の筺体５１ａに対して自由な位置および向きに位置させることができ、給電を行いながらも、さらに超音波プローブ５１の操作性を向上させることが可能となる。
この場合、受電端子１５ｃに接続される給電端子３１は、図３に示したようなグローブ３４に取り付けてもよく、あるいは、操作者が手に嵌めるリストバンドに取り付けることもできる。
【００３４】
上述した実施の形態１〜３では、受電部１６で受けた電力を超音波プローブ１内の各部に直接供給したが、これに限るものではなく、予め超音波プローブ１内にバッテリを内蔵し、受電部１６から超音波プローブ１の内蔵バッテリに給電し、このバッテリから超音波プローブ１内の各部に電力を供給することもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１，４１，５１  超音波プローブ、１ａ，４１ａ，５１ａ  筺体、２  診断装置本体、３  給電ユニット、４  トランスデューサ、５  受信信号処理部、６  データ格納部、７  整相加算部、８  信号処理部、９  無線通信部、１０  送信駆動部、１１  送信制御部、１２  受信制御部、１３  通信制御部、１４  プローブ制御部、１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  受電端子、１６  受電部、２１  無線通信部、２２  画像処理部、２３  表示制御部、２４  画像格納部、２５  表示部、２６  通信制御部、２７  本体制御部、２８  操作部、２９  格納部、３１  給電端子、３２  給電部、３３  バッテリ、３４  グローブ、３５  指部、３６  甲部、３７  導電部材、５２  受電用ケーブル。
【図１】
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【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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