(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に向けて超音波を送信し、前記被検体の測定部位において反射された超音波エコーを受信して取得された受信信号に対して信号処理を行なって生成した伝送信号を、該伝送信号から超音波診断画像を生成する超音波診断装置の装置本体に送信する超音波プローブであって、
前記超音波診断画像を生成するために前記受信信号を取得する際の時間分解能に関する第１の測定パラメータと、空間分解能に関する第２の測定パラメータと、圧電素子駆動電圧である第３の測定パラメータと、ＡＤＣサンプリング周波数である第４の測定パラメータとのいずれを優先するかについての第１の優先度を設定する第１の優先度設定手段と、
前記信号処理を含む処理に伴う発熱に応じて予め設定された許容消費電力、前記被検体の前記測定部位に応じて設定された測定深度、及び前記第１の優先度設定手段によって設定された前記第１の優先度に応じて、前記第１から第４の測定パラメータの値をそれぞれ設定する測定パラメータ設定手段と、
該測定パラメータ設定手段によって設定された前記第１から第４の測定パラメータの値に基づいて前記超音波の送受信動作を制御する動作制御手段と、を具備し、
前記第１の測定パラメータは、前記超音波診断画像を生成するために前記受信信号を取得する際のフレームレートであり、
前記第２の測定パラメータは、前記超音波診断画像を生成するための走査ライン数及び前記超音波の送受信のチャンネル数を含み、
前記空間分解能に関する前記第２の測定パラメータに含まれる、前記走査ライン数と前記チャンネル数とのいずれを優先するかについての第２の優先度を設定する第２の優先度設定手段と更に具備し、
前記測定パラメータ設定手段は、さらに、設定された前記第２の測定パラメータの値及び前記第２の優先度設定手段によって設定された前記第２の優先度に応じて、前記走査ライン数及び前記チャンネル数の値を設定することを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
さらに、前記被検体の前記測定部位に対して予め設定された前記測定深度を初期深度として、該初期深度に対して、前記測定深度を深い方に調整する調整量、または、浅い方に調整する調整量を設定する調整量設定手段を具備し、
前記測定パラメータ設定手段は、さらに、予め設定された前記初期深度及び前記調整量設定手段によって設定された前記調整量に応じて、調整された前記測定深度を設定する請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項３】
被検体に向けて超音波を送信し、前記被検体の測定部位において反射された超音波エコーを受信して取得された受信信号に対して信号処理を行なって生成した伝送信号を、該伝送信号から超音波診断画像を生成する超音波診断装置の装置本体に送信する超音波プローブであって、
前記超音波診断画像を生成するために前記受信信号を取得する際の時間分解能に関する第１の測定パラメータと、空間分解能に関する第２の測定パラメータと、圧電素子駆動電圧である第３の測定パラメータと、ＡＤＣサンプリング周波数である第４の測定パラメータとのいずれを優先するかについての第１の優先度を設定する第１の優先度設定手段と、
前記信号処理を含む処理に伴う発熱に応じて予め設定された許容消費電力、前記被検体の前記測定部位に応じて設定された測定深度、及び前記第１の優先度設定手段によって設定された前記第１の優先度に応じて、前記第１から第４の測定パラメータの値をそれぞれ設定する測定パラメータ設定手段と、
該測定パラメータ設定手段によって設定された前記第１から第４の測定パラメータの値に基づいて前記超音波の送受信動作を制御する動作制御手段と、
前記被検体の前記測定部位に対して予め設定された前記測定深度を初期深度として、該初期深度に対して、前記測定深度を深い方に調整する調整量、または、浅い方に調整する調整量を設定する調整量設定手段とを具備し、
前記測定パラメータ設定手段は、さらに、予め設定された前記初期深度及び前記調整量設定手段によって設定された前記調整量に応じて、調整された前記測定深度を設定することを特徴とする超音波プローブ。
【請求項４】
前記第１の測定パラメータは、前記超音波診断画像を生成するために前記受信信号を取得する際のフレームレートであり、
前記第２の測定パラメータは、前記超音波診断画像を生成するための走査ライン数及び前記超音波の送受信のチャンネル数を含む請求項３に記載の超音波プローブ。
【請求項５】
さらに、前記空間分解能に関する前記第２の測定パラメータに含まれる、前記走査ライン数と前記チャンネル数とのいずれを優先するかについての第２の優先度を設定する第２の優先度設定手段を具備し、
前記測定パラメータ設定手段は、さらに、設定された前記第２の測定パラメータの値及び前記第２の優先度設定手段によって設定された前記第２の優先度に応じて、前記走査ライン数及び前記チャンネル数の値を設定する請求項４に記載の超音波プローブ。
【請求項６】
前記測定パラメータ設定手段は、前記許容消費電力以内に収まるように、前記測定深度、及び前記第１の優先度に応じて、前記第１から第４の測定パラメータの値をそれぞれ設定する請求項１〜５のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
【請求項７】
さらに、前記第１の測定パラメータ、前記第２の測定パラメータ、前記第３の測定パラメータ、前記第４の測定パラメータ、前記測定深度、前記フレームレート、前記走査ライン数及び前記チャンネル数のうち少なくとも１つを表示する表示部を具備する請求項１〜６のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
【請求項８】
前記優先度設定手段は、回転ダイヤルである請求項１〜７のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
【請求項９】
さらに、操作者が把持する把持部と、前記被検体に当接され、前記超音波を照射するヘッド部と、を具備し、
前記優先度設定手段は、前記把持部及び前記ヘッド部を除く前記操作者が把持しない位置に設けられる請求項１〜８のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
【請求項１０】
さらに、前記被検体の測定モードを選択する測定モード選択手段を具備する請求項１〜９のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
【請求項１１】
前記測定モードは、少なくとも１つの測定部位及び／又は静止画を測定するモードを含む請求項１〜１０のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
【請求項１２】
さらに、前記超音波プローブの内部温度又は表面温度を測定する温度センサと、
該温度センサによって測定された前記内部温度又は前記表面温度に基づいて予め設定された前記許容消費電力の値を変化させる許容値設定手段と、を具備する請求項１〜１１のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の超音波プローブと、
超音波診断画像を生成する超音波診断装置本体と、を有する超音波診断装置であって、
前記超音波プローブは、さらに、
前記被検体に向けて前記超音波を送信し、前記被検体において反射された前記超音波エコーを受信して前記受信信号を出力する超音波送受信部と、
該超音波送受信部から出力される前記受信信号に対して前記信号処理を行なって前記伝送信号を生成する信号処理部と、
該信号処理部で生成された前記伝送信号を、該伝送信号から前記超音波診断画像を生成する前記超音波診断装置本体に送信する第１の通信部と、を有し、
前記超音波診断装置本体は、
前記超音波プローブの前記第１の通信部から前記伝送信号を受信する第２の通信部と、
該第２の通信部で受信した前記伝送信号に基づいて前記超音波診断画像を生成する画像生成部と、
該画像生成部で生成された前記超音波診断画像を表示する表示部と、を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１４】
前記超音波プローブは、さらに、前記伝送信号を前記超音波診断装置本体に無線送信する第１の無線通信部を有し、
前記第１の通信部は、前記伝送信号を前記超音波診断装置本体に無線送信する第１の無線通信部であり、
前記第２の通信部は、前記超音波プローブの前記第１の無線通信部から前記伝送信号を無線受信する第２の無線通信部である請求項１３に記載の超音波診断装置。
【請求項１５】
前記超音波診断装置本体の前記表示部は、さらに、前記測定深度、前記第１の測定パラメータ、前記第２の測定パラメータ、前記第３の測定パラメータである圧電素子駆動電圧、前記第４の測定パラメータであるＡＤＣサンプリング周波数、前記第１の測定パラメータであるフレームレート、前記第２の測定パラメータに含まれる走査ライン数及びチャンネル数のうち少なくとも１つを表示する請求項１３または１４に記載の超音波診断装置。
【請求項１６】
超音波診断画像を生成する超音波診断装置本体と、前記超音波診断画像を生成するために超音波を送受信する超音波プローブと、を有する超音波診断装置であって、
前記超音波プローブは、
被検体に向けて超音波を送信し、前記被検体において反射された超音波エコーを受信して受信信号を出力する超音波送受信部と、
該超音波送受信部から出力される前記受信信号に対して信号処理を行なって伝送信号を生成する信号処理部と、
前記超音波診断画像を生成するために前記受信信号を取得する際の時間分解能に関する第１の測定パラメータと、空間分解能に関する第２の測定パラメータと、圧電素子駆動電圧である第３の測定パラメータと、ＡＤＣサンプリング周波数である第４の測定パラメータとのいずれを優先するかについて第１の優先度を設定する第１の優先度設定手段と、
前記超音波送受信部の動作を制御する動作制御手段と、
前記信号処理部で生成された前記伝送信号及び前記第１の優先度設定手段で設定された前記第１の優先度を前記超音波診断装置本体に送信すると共に、前記超音波診断装置本体からデータを受信する第１の通信部と、を具備し、
前記超音波診断装置本体は、
前記超音波プローブの前記第１の通信部から前記伝送信号及び前記第１の優先度を受信すると共に、前記超音波プローブの前記第１の通信部に前記データを送信する第２の通信部と、
該第２の通信部で受信された前記伝送信号に基づいて前記超音波診断画像を生成する画像生成部と、
該画像生成部で生成された前記超音波診断画像を表示する表示部と、
前記超音波プローブの前記第１の優先度設定手段によって設定され、前記第２の通信部で受信された前記第１の優先度、前記超音波プローブの動作に伴う発熱に応じて予め設定された許容消費電力、及び前記超音波プローブによる前記被検体の前記測定部位に応じて設定された測定深度に応じて、前記第１から第４の測定パラメータの値をそれぞれ設定する測定パラメータ設定手段と、
前記被検体の前記測定部位に対して予め設定された前記測定深度を初期深度として、該初期深度に対して、前記測定深度を深い方に調整する調整量、または、浅い方に調整する調整量を設定する調整量設定手段とを具備し、
前記測定パラメータ設定手段は、さらに、予め設定された前記初期深度及び前記調整量設定手段によって設定された前記調整量に応じて、調整された前記測定深度を設定し、
前記超音波診断装置本体の前記第２の通信部は、前記超音波プローブの前記第１の通信部に、前記データとして、前記測定パラメータ設定手段で設定された前記第１から第４の測定パラメータの値を送信し、
前記超音波プローブの前記第１の通信部は、前記データとして、前記第１から第４の測定パラメータの値を受信し、
前記超音波プローブの前記動作制御手段は、前記第１の通信部で受信され、前記測定パラメータ設定手段によって設定された前記第１から第４の測定パラメータの値に基づいて前記超音波プローブの前記超音波送受信部の動作を制御することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１７】
超音波診断画像を生成する超音波診断装置本体と、前記超音波診断画像を生成するために超音波を送受信する超音波プローブと、を有する超音波診断装置であって、
前記超音波プローブは、
被検体に向けて超音波を送信し、前記被検体において反射された超音波エコーを受信して受信信号を出力する超音波送受信部と、
該超音波送受信部から出力される前記受信信号に対して信号処理を行なって伝送信号を生成する信号処理部と、
前記超音波診断画像を生成するために前記受信信号を取得する際の時間分解能に関する第１の測定パラメータと、空間分解能に関する第２の測定パラメータと、圧電素子駆動電圧である第３の測定パラメータと、ＡＤＣサンプリング周波数である第４の測定パラメータとのいずれを優先するかについて第１の優先度を設定する第１の優先度設定手段と、
前記超音波送受信部の動作を制御する動作制御手段と、
前記信号処理部で生成された前記伝送信号及び前記第１の優先度設定手段で設定された前記第１の優先度を前記超音波診断装置本体に送信すると共に、前記超音波診断装置本体からデータを受信する第１の通信部と、を具備し、
前記第１の測定パラメータは、前記超音波診断画像を生成するために前記受信信号を取得する際のフレームレートであり、
前記第２の測定パラメータは、前記超音波診断画像を生成するための走査ライン数及び前記超音波の送受信のチャンネル数を含み、
前記空間分解能に関する前記第２の測定パラメータに含まれる、前記走査ライン数と前記チャンネル数とのいずれを優先するかについての第２の優先度を設定する第２の優先度設定手段を更に具備し、
前記超音波診断装置本体は、
前記超音波プローブの前記第１の通信部から前記伝送信号及び前記第１の優先度を受信すると共に、前記超音波プローブの前記第１の通信部に前記データを送信する第２の通信部と、
該第２の通信部で受信された前記伝送信号に基づいて前記超音波診断画像を生成する画像生成部と、
該画像生成部で生成された前記超音波診断画像を表示する表示部と、
前記超音波プローブの前記第１の優先度設定手段によって設定され、前記第２の通信部で受信された前記第１の優先度、前記超音波プローブの動作に伴う発熱に応じて予め設定された許容消費電力、及び前記超音波プローブによる前記被検体の前記測定部位に応じて設定された測定深度に応じて、前記第１から第４の測定パラメータの値をそれぞれ設定する測定パラメータ設定手段と、を具備し、
前記測定パラメータ設定手段は、設定された前記第２の測定パラメータの値及び前記第２の優先度設定手段によって設定された前記第２の優先度に応じて、前記走査ライン数及び前記チャンネル数の値を更に設定し、
前記超音波診断装置本体の前記第２の通信部は、前記超音波プローブの前記第１の通信部に、前記データとして、前記測定パラメータ設定手段で設定された前記第１から第４の測定パラメータの値を送信し、
前記超音波プローブの前記第１の通信部は、前記データとして、前記第１から第４の測定パラメータの値を受信し、
前記超音波プローブの前記動作制御手段は、前記第１の通信部で受信され、前記測定パラメータ設定手段によって設定された前記第１から第４の測定パラメータの値に基づいて前記超音波プローブの前記超音波送受信部の動作を制御することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１８】
前記超音波プローブの前記第１の通信部及び前記超音波診断装置本体の前記第２の通信部は、互いに無線送信する無線通信部である請求項１６または１７に記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波の送受信を行う超音波プローブおよび超音波の送受信を行って超音波画像を生成する超音波診断装置に関する。
【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超音波診断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信号を超音波プローブで受信して、その受信信号を超音波診断装置本体で電気的に処理することにより、超音波画像を生成している。
【０００３】
近年、術者等の操作者の利便性を向上させるため、超音波プローブに超音波診断装置の動作を制御する各種スイッチを設けることが考えられている。例えば、特許文献１には、超音波プローブのハンドルに設けられている選択スイッチにより超音波診断装置本体に触れることなく、撮像面の切り替えを適切に行うことが開示されている。
【０００４】
また、一般的に、超音波プローブには、超音波を送受信する超音波トランスデューサとして圧電素子が用いられている。超音波を送信する際には、大きなエネルギーを有する駆動信号が超音波トランスデューサに供給される。しかし、駆動信号の全てのエネルギーが超音波トランスデューサにおいて超音波のエネルギーに変換されるわけではなく、熱に変換されるエネルギーもある。そのため、超音波トランスデューサは発熱する。また、超音波トランスデューサによって超音波を送受信するための送受信制御の回路においても駆動信号が熱に変換される。そのため、超音波トランスデューサによって超音波の送信を行うと超音波プローブ全体の温度が上昇する。超音波プローブは人体等の生体に接触させて用いられるので、低温火傷防止等の理由から、表面温度には制限が設けられており、４３℃以下にする必要がある。
【０００５】
病院での診療や検診等で通常使用される超音波診断装置では、超音波診断装置本体と超音波プローブとは、ケーブルを介して接続されるが、近年ではケーブルの煩わしさを解消し、操作者の利便性を向上させるため、特に、病院等の内部ではなく、災害地等の外部での使用もできる携帯型の超音波診断装置では、超音波診断装置本体と超音波プローブとの間で無線通信を行うワイヤレスプローブが開発されている。ワイヤレスプローブは、超音波トランスデューサに加え、無線通信を行うための種々の回路等をプローブ内部に設けなくてはならないため、ケーブル接続の一般的な超音波プローブより発熱しやすい。
【０００６】
超音波プローブの発熱を防止するため、超音波プローブの表面積を大きくすること、超音波プローブに冷却機構を設けることが考えられている。しかし、超音波プローブは小型であることが望ましいが、超音波プローブが小型であるほど表面積が小さいため、放熱面積が小さくなり、超音波トランスデューサや内部の回路等で発生した熱を放熱する能力が小さいという問題がある。また、超音波プローブが小型であるほど冷却機構を実装するスペースが確保しにくいという問題もある。
【０００７】
超音波プローブの発熱を防止するための別の方法として、超音波プローブでの消費電力を抑制することが考えられる。特許文献２には、超音波プローブの表面が高温になることを防ぐため、超音波プローブの表面温度に応じて超音波トランスデューサを駆動する条件を自動的に変化させる超音波診断装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２４８９７３号公報
【特許文献２】特開２００５−２５３７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献１に開示の装置は、穿刺針の挿入時の穿刺ガイドラインが表示されている場合に、操作者が意図せずに超音波プローブのスイッチに触れた場合でも、穿刺針の像が検出可能な撮像面から穿刺針の像が見えない他の撮像面に切り替わることがないように、超音波プローブのスイッチの動作を制限するものであり、超音波トランスデューサや送受信制御の回路等における発熱、特に、ワイヤレスプローブの発熱については全く考慮されていないという問題がある。
また、特許文献２に開示の装置では、超音波プローブの表面温度に応じてフレームレート等の値が一義的に決定されてしまうため、操作者にとって望ましい超音波画像が得られない場合があるという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、超音波プローブにおける消費電力を許容消費電力以下に抑えて、その発熱を閾値以下に抑えながらも、診断部位や診断目的等に応じて、フレームレートを優先した超音波画像を得るか、画質を優先した超音波画像を得るか操作者が設定することが可能で、操作者が望む所望のフレームレートおよび／または所望の画質の診断用超音波画像を得ることができる超音波プローブおよび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】
【００１１】
本発明に係る超音波プローブは、被検体に向けて超音波を送信し、被検体の測定部位において反射された超音波エコーを受信して取得された受信信号に対して信号処理を行なって生成した伝送信号を、該伝送信号から超音波診断画像を生成する超音波診断装置の装置本体に送信する超音波プローブであって、超音波診断画像を生成するために受信信号を取得する際の時間分解能に関する第１の測定パラメータと空間分解能に関する第２の測定パラメータとのいずれを優先するかについての第１の優先度を設定する第１の優先度設定手段と、信号処理を含む処理に伴う発熱に応じて予め設定された許容消費電力、被検体の測定部位に応じて設定された測定深度、及び第１の優先度設定手段によって設定された第１の優先度に応じて、第１及び第２の測定パラメータの値を設定する測定パラメータ設定手段と、測定パラメータ設定手段によって設定された第１及び第２の測定パラメータの値に基づいて超音波の送受信動作を制御する動作制御手段とを備えたものである。
【００１２】
ここで、好ましくは、測定パラメータ設定手段は、許容消費電力以内に収まるように、測定深度、及び第１の優先度に応じて、第１及び第２の測定パラメータの値を設定する。
また、第１の測定パラメータは、超音波診断画像を生成するために受信信号を取得する際のフレームレートであり、第２の測定パラメータは、超音波診断画像を生成するための走査ライン数及び超音波の送受信のチャンネル数を含むことが好ましい。
【００１３】
本発明に係る超音波プローブは、さらに、空間分解能に関する第２の測定パラメータに含まれる、走査ライン数とチャンネル数とのいずれを優先するかについての第２の優先度を設定する第２の優先度設定手段を備え、測定パラメータ設定手段は、設定された第２の測定パラメータの値及び第２の優先度設定手段によって設定された第２の優先度に応じて、走査ライン数及びチャンネル数の値を設定することが好ましい。
【００１４】
あるいは、本発明に係る超音波プローブは、第１の測定パラメータ、第２の測定パラメータ、測定深度、フレームレート、走査ライン数及びチャンネル数のうち少なくとも１つを表示する表示部をさらに備えることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る超音波プローブは、さらに、被検体の測定部位に対して予め設定された測定深度を初期深度として、初期深度に対して、測定深度を深い方に調整する調整量、または、浅い方に調整する調整量を設定する調整量設定手段を備え、測定パラメータ設定手段は、さらに、予め設定された初期深度及び調整量設定手段によって設定された調整量に応じて、調整された測定深度を設定することが好ましい。
また、優先度設定手段は、回転ダイヤルであることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る超音波プローブは、さらに、操作者が把持する把持部と、被検体に当接され、超音波を照射するヘッド部と、を備え、優先度設定手段は、把持部及びヘッド部を除く操作者が把持しない位置に設けられることが好ましい。
また、本発明に係る超音波プローブは、さらに、被検体の測定モードを選択する測定モード選択手段を備えることが好ましい。測定モードは、少なくとも１つの測定部位及び／又は静止画を測定するモードを含むものとすることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る超音波プローブは、さらに、超音波プローブの内部温度又は表面温度を測定する温度センサと、温度センサによって測定された内部温度又は表面温度に基づいて予め設定された許容消費電力の値を変化させる許容値設定手段を備えることが好ましい。
【００１８】
また、本発明に係る超音波診断装置は、上記超音波プローブと、超音波診断画像を生成する超音波診断装置本体と、を有する超音波診断装置であって、超音波プローブは、さらに、被検体に向けて超音波を送信し、被検体において反射された超音波エコーを受信して受信信号を出力する超音波送受信部と、超音波送受信部から出力される受信信号に対して信号処理を行なって伝送信号を生成する信号処理部と、信号処理部で生成された伝送信号を、伝送信号から超音波診断画像を生成する超音波診断装置本体に送信する第１の通信部と、を有し、超音波診断装置本体は、超音波プローブの第１の通信部から伝送信号を受信する第２の通信部と、第２の通信部で受信した伝送信号に基づいて超音波診断画像を生成する画像生成部と、画像生成部で生成された超音波診断画像を表示する表示部と、を備える。
【００１９】
超音波プローブは、さらに、伝送信号を超音波診断装置本体に無線送信する第１の無線通信部を有し、第１の通信部は、伝送信号を超音波診断装置本体に無線送信する第１の無線通信部であり、第２の通信部は、超音波プローブの第１の無線通信部から伝送信号を無線受信する第２の無線通信部であることが好ましい。
【００２０】
好ましくは、表示部は、さらに、測定深度、第１の測定パラメータ、第２の測定パラメータ、第１の測定パラメータであるフレームレート、第２の測定パラメータに含まれる走査ライン数及びチャンネル数のうち少なくとも１つを表示する。
【００２１】
また、本発明に係る超音波診断装置は、超音波診断画像を生成する超音波診断装置本体と、超音波診断画像を生成するために超音波を送受信する超音波プローブと、を有する超音波診断装置であって、超音波プローブは、被検体に向けて超音波を送信し、被検体において反射された超音波エコーを受信して受信信号を出力する超音波送受信部と、超音波送受信部から出力される受信信号に対して信号処理を行なって伝送信号を生成する信号処理部と、超音波診断画像を生成するために受信信号を取得する際の時間分解能に関する第１の測定パラメータと空間分解能に関する第２の測定パラメータとのいずれを優先するかについて第１の優先度を設定する第１の優先度設定手段と、超音波送受信部の動作を制御する動作制御手段と、信号処理部で生成された伝送信号及び第１の優先度設定手段で設定された第１の優先度を超音波診断装置本体に送信すると共に、超音波診断装置本体からデータを受信する第１の通信部と、を具備し、超音波診断装置本体は、超音波プローブの第１の通信部から伝送信号及び第１の優先度を受信すると共に、超音波プローブの第１の通信部にデータを送信する第２の通信部と、第２の通信部で受信された伝送信号に基づいて超音波診断画像を生成する画像生成部と、画像生成部で生成された超音波診断画像を表示する表示部と、超音波プローブの第１の優先度設定手段によって設定され、第２の通信部で受信された第１の優先度、超音波プローブの動作に伴う発熱に応じて予め設定された許容消費電力、及び超音波プローブによる被検体の測定部位に応じて設定された測定深度に応じて、第１及び第２の測定パラメータの値を設定する測定パラメータ設定手段と、を具備し、超音波診断装置本体の第２の通信部は、超音波プローブの第１の通信部に、データとして、測定パラメータ設定手段で設定された第１及び第２の測定パラメータの値を送信し、超音波プローブの第１の通信部は、データとして、第１及び第２の測定パラメータの値を受信し、超音波プローブの動作制御手段は、第１の通信部で受信され、測定パラメータ設定手段によって設定された第１及び第２の測定パラメータの値に基づいて超音波プローブの超音波送受信部の動作を制御する。
なお、超音波プローブの第１の通信部及び超音波診断装置本体の第２の通信部は、互いに無線送信する無線通信部であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、超音波プローブにおける消費電力を許容消費電力以下に抑えて、その発熱を所定の閾値以下に抑えながらも、操作者が望むフレームレートおよび／または画質に設定することができ、フレームレートおよび／または画質の点で操作者にとって最適な診断画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態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】（Ａ）は、図１に示す超音波診断装置の超音波プローブの外観図であり、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、および（Ｅ）は、それぞれ（Ａ）に示す超音波プローブの第１の優先度設定部、第２の優先度設定部、測定深度調整部、および測定モード選択部の拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態２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４】図３に示す超音波診断装置の超音波プローブの外観図である。
【図５】超音波プローブの表面の温度と許容消費電力との関係を表したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る超音波プローブおよび超音波診断装置を、添付に図面に示す好適実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、本実施形態の超音波診断装置は、超音波プローブ１と、この超音波プローブ１と無線通信により通信する超音波診断装置本体２とを備えている。
【００２６】
超音波プローブ１は、被検体に押し当てて被検体の対象部位に向けて超音波を送信し、被検体の対象部位からの超音波エコーを受信して、対象部位に関する超音波画像情報を取得するためのもので、図１に示すように、１次元または２次元の振動子アレイを構成する複数の超音波トランスデューサ３と、これらのトランスデューサ３にそれぞれ対応して設けられた複数の受信信号処理部４と、パラレル／シリアル変換部５、無線通信部６、送信駆動部７、送信制御部８、受信制御部９、通信制御部１０、プローブ制御部１１、第１の優先度設定部２６、第２の優先度設定部２７、測定深度調整部２８、測定モード選択部２９、表示制御部３０および表示部３１を有している。
【００２７】
複数のトランスデューサ３は、それぞれ送信駆動部７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受信信号処理部４へ出力する。各トランスデューサ３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。
【００２８】
送信駆動部７は、例えば、複数のパルサを含んでおり、送信制御部８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３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３に供給する。
【００２９】
各チャンネルの受信信号処理部４は、受信制御部９の制御の下で、対応するトランスデューサ３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して、サンプルデータをパラレル／シリアル変換部５に供給する。受信信号処理部４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。
パラレル／シリアル変換部５は、複数チャンネルの受信信号処理部４によって生成されたパラレルのサンプルデータを、シリアルのサンプルデータに変換する。
【００３０】
無線通信部６は、シリアルのサンプルデータ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、シリアルのサンプルデータを送信する。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６は、超音波診断装置本体２との間で無線通信を行うことにより、サンプルデータを超音波診断装置本体２に送信すると共に、超音波診断装置本体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１０に出力する。
【００３１】
通信制御部１０は、プローブ制御部１１によって設定された送信電波強度でサンプルデータの送信が行われるように無線通信部６を制御すると共に、無線通信部６が受信した各種の制御信号をプローブ制御部１１に出力する。
【００３２】
第１の優先度設定部２６は、本発明の最も特徴とする部分であって、フレームレート等の時間分解能に関する測定パラメータと、ライン数およびチャンネル数等の空間分解能に関する測定パラメータとのどちらを優先するかの優先度を設定する。
第２の優先度設定部２７も、本発明の最も特徴とする部分であって、第１の優先度設定部２６によって設定された優先度に応じた空間分解能に関する測定パラメータの中で、ライン数と、チャンネル数とのどちらを優先するかの優先度を設定する。
なお、第１の優先度設定部２６および第２の優先度設定部２７の詳細およびその設定動作については後述する。
【００３３】
測定モード選択部２８は、心臓、肝臓、胃などの被検体の測定部位に応じた測定モードや静止画撮影などの測定モードを選択することができる。測定モード選択部２８によって測定モードが選択されると、選択された測定モードに応じて、プローブ制御部１１によって、測定深度、および測定パラメータが、選択された測定モードにおいて設定されているデフォルト値（デフォルトで設定された測定パラメータ）に設定される。例えば、測定モード選択部２８によって測定する部位を選択すれば、測定深度がデフォルト値（初期深度）に決まる。
測定深度調整部２９は、測定モード選択部２８によって選択された測定モードに応じて設定されたデフォルト値の測定深度（初期深度）を調整することができる。
【００３４】
プローブ制御部１１は、超音波診断装置本体２から送信される各種の制御信号や、第１の優先度設定部２６、第２の優先度設定部２７、測定深度調整部２８、および測定モード選択部２９からの信号に基づいて、超音波プローブ１の各部、例えば、パラレル／シリアル変換部５、送信制御部８、受信制御部９、通信制御部１０、および表示制御部３０等の制御を行う。
なお、プローブ制御部１１は、例えば、内部メモリ（図示せず）を有し、この内部メモリに、測定深度に対する時間分解能に関する測定パラメータと空間分解能に関する測定パラメータとが取り得る値の関係式やテーブル、具体的には、測定深度、フレームレート、ライン数およびチャンネル数が取り得る値の関係式やテーブルを記憶している。なお、これらの関係式やテーブル、例えばＬＵＴ（ルックアップテーブル）は、超音波プローブ１の表面温度が既定値以下に制限されていることから超音波プローブ１における発熱を閾値以下に抑えるために、具体的には、超音波プローブ１の動作によって消費される電力の総量が上限値以内に収まる範囲で、すなわち、許容消費電力以下になるように、測定モードに応じて設定される、測定深度、時間分解能に関する測定パラメータのフレームレート、空間分解能に関する測定パラメータのライン数およびチャンネル数が取り得る値を求めるためのものである。
また、プローブ制御部１１は、上記内部メモリに、測定モード毎に、デフォルトで設定された、測定深度や、フレームレート、ライン数、およびチャンネル数等の測定パラメータの設定値などを保持している。
【００３５】
ここで、本発明においては、プローブ制御部１１は、第１の優先度設定部２６および第２の優先度設定部２７によって設定された優先度に基づいて、超音波プローブ１における消費電力を許容消費電力以下に抑え、その発熱を閾値以下に抑えながら、時間分解能に関する測定パラメータ、および空間分解能に関する測定パラメータ、最終的には、フレームレート、ライン数およびチャンネル数等の測定パラメータを設定し、設定された測定パラメータに応じて超音波プローブ１の各部を制御する。
特に、本発明においては、プローブ制御部１１は、第１の優先度設定部２６および第２の優先度設定部２７によって設定された優先度に基づいて、超音波プローブ１における消費電力を許容消費電力以下に抑え、その発熱を閾値以下に抑えながら、時間分解能に関する測定パラメータであるフレームレートや、空間分解能に関する測定パラメータであるライン数、およびチャンネル数等の測定パラメータを設定し、設定された測定パラメータに応じて超音波プローブ１の各部を制御する。
また、プローブ制御部１１は、測定モード選択部２９によって選択された測定モードに基づいて、測定深度や、測定パラメータ等を各測定モードのデフォルト値に設定し、設定された測定パラメータに応じて超音波プローブ１の各部を制御する。
さらに、プローブ制御部１１は、測定深度調整部２８による調整量に従って超音波プローブ１（複数の超音波トランスデューサ３）による測定深度を制御する。
【００３６】
表示制御部３０は、プローブ制御部１１によって制御され、設定された測定パラメータや、測定深度等の情報を表示部３１に表示させる。
表示部３１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３０の制御の下で測定パラメータおよび測定深度等を表示する。
【００３７】
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。超音波プローブ１の各部は、図示しないバッテリーによって電力が供給される。
超音波プローブ１は、基本的に以上のように構成される。
【００３８】
超音波診断装置本体２は、図1に示すように、無線通信部１３、シリアル／パラレル変換部１４、データ格納部１５、画像生成部１６、表示制御部１７、表示部１８、通信制御部１９、本体制御部２０、操作者が入力操作を行うための操作部２２、および動作プログラムを格納する格納部２３を有する。
【００３９】
無線通信部１３は、超音波プローブ１が有する無線通信部６と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１３は、無線通信部６から送信される信号を受信し、復調することにより、シリアルのサンプルデータを出力する。
通信制御部１９は、本体制御部２０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、およびサンプルデータの受信が行われるように無線通信部１３を制御する。
【００４０】
シリアル／パラレル変換部１４は、本体制御部２０によって制御され、無線通信部１３から出力されるシリアルのサンプルデータを、パラレルのサンプルデータに変換する。
データ格納部１５は、メモリまたはハードディスク等によって構成され、シリアル／パラレル変換部１４によって変換された少なくとも１フレーム分のサンプルデータを格納する。
【００４１】
画像生成部１６は、本体制御部２０によって制御され、データ格納部１５から読み出される１フレーム毎のサンプルデータに受信フォーカス処理を施し、超音波画像を表す画像信号を生成する。画像生成部１６は、整相加算部２４と画像処理部２５とを含んでいる。
【００４２】
整相加算部２４は、本体制御部２０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。
【００４３】
画像処理部２５は、整相加算部２４によって生成される音線信号に基づいて、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。画像処理部２５は、ＳＴＣ（sensitivity time control）部と、ＤＳＣ（digital scan converter：デジタル・スキャン・コンバータ）とを含んでいる。ＳＴＣ部は、音線信号に対して、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す。ＤＳＣは、ＳＴＣ部によって補正された音線信号を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）し、階調処理等の必要な画像処理を施すことにより、例えば、Ｂモード画像信号を生成する。
【００４４】
表示制御部１７は、本体制御部２０によって制御され、画像生成部１６によって生成される画像信号に基づいて、表示部１８に超音波診断画像を表示させる。
表示部１８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１７の制御の下で超音波診断画像を表示する。
本体制御部２０は、操作部２２からの入力信号に基づいて、超音波診断装置本体２の各部、例えば、シリアル／パラレル変換部１４、画像生成部１６、表示制御部１７、通信制御部１９、および格納部２３等の制御を行う。
【００４５】
このような超音波診断装置本体２において、シリアル／パラレル変換部１４、画像生成部１６、表示制御部１７、通信制御部１９および本体制御部２０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しても良いし、それらの一部または全部をデジタル回路で構成してもよい。
格納部２３は、超音波診断装置本体２、および超音波プローブ１をも含めた超音波診断装置を駆動し、制御するために必要な種々の情報やプログラムを記憶し、格納する。したがって、上記の動作プログラムは、格納部２３に格納される。
格納部２３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。
超音波診断装置本体２は、基本的に以上のように構成される。
【００４６】
続いて、図１に示す本実施形態の超音波診断装置の超音波プローブ１の構造について、図２（Ａ）〜（Ｅ）を用いて説明する。
図２（Ａ）は、図１に示す超音波プローブ１の外観図である。同図に示すように、超音波プローブ１は、把持部１２と、ヘッド部２１とにより構成される。把持部１２には、第１の優先度設定部２６、第２の優先度設定部２７、測定モード選択部２８、測定深度調整部２９および表示部３１が設けられている。ヘッド部２１の内部には、トランスデューサ３（図１参照）が設けられており、トランスデューサ３は、ヘッド部２１から超音波を送信する。
【００４７】
同図に示すように、第１の優先度設定部２６、第２の優先度設定部２７、測定モード選択部２８および測定深度調整部２９は、回転ダイヤルであり、把持部１２の表面に回動自在に設けられている。第１の優先度設定部２６、第２の優先度設定部２７および測定深度調整部２９は、図示例では、把持部１２の表面に、図中左側に近接して一列に並べて設けられている。これらは、操作者が同時に操作する可能性が高い部位であるため、近くに配置すると操作が容易となる。測定モード選択部２８は、第１の優先度設定部２６等とは距離を離して、図中右側に設けられている。
なお、本発明において、第１の優先度設定部２６、第２の優先度設定部２７、測定モード選択部２８および測定深度調整部２９は、図示例の位置に限定されず、いずれの位置に設けても良いが、把持部１２を操作者が把持する際に手が触れない位置に設けられることが望ましい。
【００４８】
表示部３１は、把持部１２の表面、かつ第１の優先度設定部２６、第２の優先度設定部２７、測定モード選択部２８、および測定深度調整部２９と重ならない位置に設けられている。表示部３１は、測定に関わるパラメータ等を表示するものであり、例えば、測定深度、フレームレート、ライン数およびチャンネル数等が表示される。ここで、フレームレートとは、超音波診断装置本体２の表示部１８の画面に表示される動画の単位時間当たりに更新される画面の数である。ライン数とは、超音波画像を構成する走査線の数である。また、チャンネル数とは、一本の走査線を取得するために使用するトランスデューサの数である。操作者は、表示部３１を見ることにより、現在の測定パラメータを確認することができる。なお、表示部３１には、必ずしもこれらの測定パラメータを全て表示させる必要はなく、操作者が必要とするもののみを表示させてもよい。
【００４９】
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す超音波プローブ１の第１の優先度設定部２６の拡大図である。
第１の優先度設定部２６は、時間分解能と空間分解能とのいずれを優先するかの優先度を設定する入力デバイスである。第１の優先度設定部２６の表面には、第１の優先度設定部２６の外周に沿って両矢印３６が描かれている。両矢印３６の先端近傍には、それぞれ時間と空間という文字が描かれている。時間という文字は時間分解能を表し、空間という文字は空間分解能を表す。時間分解能に関する測定パラメータとしては、例えばフレームレートが挙げられる。空間分解能に関する測定パラメータとしては、ライン数やチャンネル数（ＣＨ数）等が挙げられる。この両矢印３６と文字は、第１の優先度設定部２６を把持部１２に対して左回転させると空間分解能を優先させ、右回転させると時間分解能を優先させることを表している。目盛り３２の位置は、現在の優先度を表す。
【００５０】
すなわち、操作者は、例えば、超音波診断装置本体２の表示部１８に表示された超音波診断画像を見ながら、診断画像としての必要性、スクリーニングか、精密観察か、すなわち全体を診る必要があるか、所定部位に近接させて診る必要があるか、操作者の好み等に応じて、把持部１２の表面に描かれた目盛り３２に対する第１の優先度設定部２６の向きを調整することにより、時間分解能を優先するか、空間分解能を優先するか、およびその優先度を設定することができる。例えば、第１の優先度設定部２６を把持部１２に対して右回転させ、両矢印３６の左端と目盛り３２の位置を合わせると、時間分解能を最大に優先する設定となる。また、両矢印３６の中点と目盛り３２の位置を合わせると、時間分解能と空間分解能との優先度は均等な設定となる。第１の優先度設定部２６により設定された優先度は、プローブ制御部１１へ出力される。
【００５１】
図２（Ｃ）は、図２（Ａ）に示す超音波プローブ１の第２の優先度設定部２７の拡大図である。
第２の優先度設定部２７は、ライン数とチャンネル数とのいずれを優先するかを設定する。第２の優先度設定部２７の表面には、第１の優先度設定部２６と同様に両矢印３７が描かれている。両矢印３７の先端近傍には、それぞれライン数とＣＨ数という文字が描かれている。この両矢印３７と文字は、第２の優先度設定部２７を把持部１２に対して左回転させるとチャンネル数を優先させ、右回転させるとライン数を優先させることを表す。
すなわち、操作者は、例えば、超音波診断装置本体２の表示部１８に表示された超音波診断画像を見ながら、診断画像としての必要性や、操作者の好み等に応じて、把持部１２の表面に描かれた目盛り３３に対する第２の優先度設定部２７の向きを調整することにより、空間分解能に関する測定パラメータの中で、ライン数とチャンネル数とのいずれを優先するかと、その優先度を設定することができる。第２の優先度設定部２７により設定された優先度は、プローブ制御部１１へ出力される。
【００５２】
プローブ制御部１１は、第１の優先度設定部２６および第２の優先度設定部２７によって設定された優先度に従って、現在設定されている測定深度に対して超音波プローブ１における消費電力を許容消費電力以下に抑え、その発熱を閾値以下に抑えながら、フレームレート、チャンネル数、およびライン数の各値を設定する。
また、プローブ制御部１１は、設定されたフレームレート、チャンネル数、およびライン数に従って超音波プローブ１の各部の動作を制御する。
【００５３】
図２（Ｄ）は、図２（Ａ）に示す超音波プローブ１の測定深度調整部２９の拡大図である。測定深度調整部２９は、現在設定されている測定深度（初期深度）に対して、超音波診断装置における超音波プローブ１による測定深度を調整するためのものである。
測定深度調整部２９の表面には、第１の優先度設定部２６と同様に両矢印３８が描かれている。両矢印３８の先端近傍には、それぞれ深いと浅いという文字が描かれている。この両矢印３８と文字は、測定深度調整部２９を把持部１２に対して左回転させると測定深度を浅く設定し、右回転させると測定深度を深く設定することを表す。目盛り３４の位置は、測定深度の優先度を表す。
【００５４】
すなわち、操作者は、例えば、超音波診断装置本体２の表示部１８に表示された超音波診断画像を見て、測定対象に合わせて現在設定されている測定深度（初期深度）、例えば測定モードに応じて測定対象に合わせてデフォルトで設定され、現在観察されている測定深度が、測定対象にぴったり合っていない場合等には、測定対象に合わせて調整、例えば少し、または微調整したい場合には、把持部１２の表面に描かれた目盛り３４に対する測定深度調整部２９の向きを調整することにより、測定深度を調整することができる。測定深度調整部２９により設定された測定深度は、プローブ制御部１１へ出力される。
また、プローブ制御部１１は、調整された測定深度に従って、超音波プローブ１の各部の動作を制御する。
【００５５】
図２（Ｅ）は、図２（Ａ）に示す超音波プローブの測定モード選択部２８の拡大図である。測定モード選択部２８の表面には、一定の間隔を空けて各モードの名称が描かれている。測定モード選択部２８の表面に描かれている各名称は、静止画は静止画モード、Ｍはマニュアルモード、心は心臓モード、胃は胃モード、肝は肝臓モードを表す。測定モード選択部２８を把持部１２に対して回動させ、各モードの名称と目盛り３５との位置を合わせることで測定モードが選択される。例えば、図２（Ｅ）は、測定モードとして、静止画モードが選択されていることを表す。測定モード選択部２８により選択された測定モードは、プローブ制御部１１へ出力される。
プローブ制御部１１は、測定対象の測定深度を、選択された測定モードに対してデフォルトで設定されている測定深度に設定し、さらに、フレームレート、チャンネル数、およびライン数の各値をデフォルト値に設定する。
【００５６】
なお、測定モード選択部２８によって選択される測定モードとしては、静止画、マニュアル、心臓、胃および肝臓のみを示したが、選択可能な測定モードはこれらに限られず、どのような測定モードが選択可能であってもよい。
また、超音波プローブ１としては、被検体の測定対象部位毎に決められた特定部位専用の超音波プローブが用いられる場合がある。このような場合には、予め、特定部位専用の超音波プローブには、デフォルト値として、測定深度、フレームレート、チャンネル数、およびライン数の各値が設定されているので、上述した測定モード選択部２８は設けなくても良い。
【００５７】
例えば、測定モード選択部２８によって測定モードとして、心臓などの測定部位が選択されると、測定深度は、おおよその値であるデフォルト値に決定され、設定される。測定深度のデフォルト値は、例えば、心臓モードであれば１５ｃｍ、肝臓モードであれば２０ｃｍにすることができる。測定部位によって測定深度はおおよその値であるデフォルト値に設定されるが、測定部位が同じであっても、被検体によって、測定対象によって、測定深度が少し異なることがあるので、本発明においては、測定深度調整部２９が測定深度を微調整することができるように構成されている。例えば、心臓モードによって決まる測定深度１５ｃｍに対して、１ｍｍ刻みで、−１００mm〜＋１００mmの範囲で測定深度を調整することができる。
【００５８】
マニュアルモードＭは、操作者が自由にフレームレート、チャンネル数およびライン数を設定できるモードである。ただし、消費電力の観点から、フレームレート、チャンネル数およびライン数の設定可能な値には制限があり、それらの上限は予め決められている。
なお、このマニュアルモードＭにおいては、超音波診断装置本体２の操作部２２から操作者がフレームレート、チャンネル数およびライン数を入力し、超音波診断装置本体２から超音波プローブ１に通信して、超音波プローブ１内のプローブ制御部１１において設定するものであれば良いが、操作部２２からは、プローブ制御部１１において設定できないフレームレート、チャンネル数およびライン数を入力できないように構成されていることが好ましい。
また、マニュアルモードＭにおいては、フレームレート、チャンネル数およびライン数と同様に、測定深度を設定できるようにしても良い。
また、マニュアルモードＭが選択された場合には、超音波プローブ１の第１の優先度設定部２６および第２の優先度設定部２７を用いてフレームレート、チャンネル数およびライン数を、測定深度調整部２９を用いて測定深度を、直接設定できるように構成されていても良い。
また、静止画モードは、静止画、例えば精密観察や精密診断等で使用する静止画を取得するモードである。
【００５９】
次に、本発明の実施の形態１の超音波診断装置の動作について説明する。
まず、操作者が測定深度を設定する。この測定深度の設定は、操作者がマニュアルモードＭを選択して測定深度を直接設定してもよいし、超音波プローブ１の測定モード選択部２８で測定モードを選択して測定部位を決定することで間接的に測定深度を設定してもよい。
操作者が、超音波プローブ１のヘッド部２１を被検体に押し当てて診断対象部位の測定が開始されると、まず、送信駆動部７から供給される駆動信号に従って複数のトランスデューサ３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３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４に供給されてサンプルデータが生成され、パラレル／シリアル変換部５でシリアル化された後に、無線通信部６から診断装置本体２へ無線伝送される。超音波診断装置本体２の無線通信部１３で受信されたサンプルデータは、シリアル／パラレル変換部１４でパラレルのサンプルデータに変換され、データ格納部１５に格納される。さらに、データ格納部１５から１フレーム毎のサンプルデータが読み出され、画像生成部１６で画像信号が生成され、この画像信号に基づいて表示制御部１７により超音波診断画像が表示部１８に表示される。
【００６０】
このような動作を行う超音波診断装置において、超音波プローブ１が間欠動作を行う場合の消費電力とフレームレート、ライン数、チャンネル数および測定深度には、以下の関係がある。
消費電力∝フレームレート×ライン数×チャンネル数×測定深度
【００６１】
超音波プローブ１における電力の消費は、主にトランスデューサ３に超音波を送信させるための回路と、トランスデューサ３によって超音波エコーを受信した後の信号処理に関する回路と、取得した信号を超音波診断装置本体２に送信する無線通信部６によるものである。つまり、トランスデューサ３によって超音波を送受信させて信号を多く取得するほど超音波プローブ１における消費電力も増加する。
そこで、駆動するトランスデューサの数に着目して消費電力が上記関係となることを説明する。チャンネル数は１本の走査線を取得するために使用するトランスデューサの数を表しているため、１枚の超音波画像を取得するためにライン数×チャンネル数の数だけトランスデューサを駆動することになる。また、フレームレートは、単位時間あたりに取得される超音波画像の枚数を表すため、ライン数×チャンネル数に対して積の関係で、駆動するトランスデューサの数が増加する。従って、ライン数×チャンネル数×フレームレートに比例して消費電力が増加する。また、測定深度はトランスデューサ等を駆動する時間に影響し、測定深度が深くなるほど長時間トランスデューサ等を駆動する必要がある。トランスデューサを長時間駆動するほど消費電力も増加するため、測定深度についても積の関係で消費電力に影響する。
【００６２】
消費電力が増えるほど超音波プローブ１は発熱するが、熱は超音波プローブ１の表面から放熱されるので、発熱量と放熱量がバランスしていれば、超音波プローブ１の表面温度は、所定の温度に維持される。ここで、超音波プローブ１の表面温度は４３℃以下でなければならないという制限があるため、超音波プローブ１における消費電力は一定以下に抑え、超音波プローブ１の発熱量をその放熱量以下に抑える必要がある。
【００６３】
消費電力に関する上記関係式から、フレームレート、ライン数、チャンネル数、または測定深度のいずれかを抑制することで消費電力を所定値以下に抑えることができる。しかし、測定深度は、測定部位によっておおよその値が決まるため、消費電力抑制の目的で測定深度を調整することはできない。
【００６４】
消費電力に影響する残りの測定パラメータであるフレームレート、チャンネル数およびライン数のうち、フレームレートは超音波画像の時間分解能に関わる測定パラメータであり、ライン数およびチャンネル数は超音波画像の空間分解能に関わるパラメータである。しかし、時間分解能を抑制するとフレームレートが低下し、画面の切り替わりが目視されてしまい、かくかくとした動画となるし、心臓等の測定対象部位の速い動きに追従することができなくなる。一方、空間分解能を抑制すると、画質に係るライン数やチャンネル数が低下し、測定対象部位の微細な構造が正確に得られなくなるため、診断に支障をきたす恐れがある。また、消費電力低減のために、フレームレート、ライン数およびチャンネル数を一律に低減すると、超音波画像を観察する上で、操作者にとって最適な測定パラメータを設定することができず、診断部位や診断目的等に応じた最適な超音波画像、例えば、操作者が望む所望のフレームレートおよび／または所望の画質の診断用超音波画像を得ることができない。
【００６５】
そこで、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置では、超音波プローブ１に第１の優先度設定部２６および第２の優先度設定部２７を設けて、測定パラメータの優先度を設定可能な構成としている。
【００６６】
例えば、測定部位が心臓であり、測定モードが心臓モードに設定され、測定深度が１５ｃｍである場合に、超音波プローブ１の表面温度が、例えば４３℃以下であるために許容される超音波プローブ１の消費電力は、超音波プローブ１の構成によって定まる所定値（４Ｗ）に制限される。
本発明では、超音波プローブ１の表面温度が所定既定値、例えば４３℃を超えない消費電力の上限値を許容消費電力という。超音波プローブ１における電力の消費は、主にトランスデューサ３、パラレル／シリアル変換部５、無線通信部６、送信駆動部７、およびプローブ制御部１１等による電力の消費である。この時、第１の優先度設定部２６において時間分解能と空間分解能との優先度が均等で、かつ第２の優先度設定部２７においてライン数とチャンネル数との優先度も均等であれば、フレームレートは３０ｆｐｓ、ライン数は６４本、チャンネル数は３２地ャンネルとなる。これらの測定パラメータで超音波プローブ１を駆動させている限りは、消費電力が上記所定値以下となり、超音波プローブ１の表面温度が所定既定値（４３℃）を超えることはない。
【００６７】
この場合において、例えば操作者が時間分解能を優先したい場合は、第１の優先度設定部２６を右に回動させる。操作者が第１の優先度設定部２６を回動させることにより、時間分解能と空間分解能との優先度の比率を、例えば１：２と設定した場合、プローブ制御部１１は設定された優先度に従って各測定パラメータの値を計算する。この場合、各測定パラメータの値は、フレームレート１５ｆｐｓ、ライン数９０本、チャンネル数４５チャンネルとすれば良い。すなわち、空間分解能に対して時間分解能の性能が優先されるため、時間分解能の性能は向上するが、空間分解能の性能は抑制される。しかし、合計の消費電力は変わらないため、この測定パラメータで超音波プローブ１を駆動させても超音波プローブ１の表面温度が所定既定値（４３℃）を超えることはない。
【００６８】
また、時間分解能と空間分解能との優先度の比率が１：２になっている場合において、例えば操作者がチャンネル数よりライン数を優先したい場合は、第２の優先度設定部２７を右に回動させることでライン数を優先させることができる。この場合、フレームレート１５ｆｐｓ、ライン数１２８本、チャンネル数３２チャンネルとなる。この場合においても合計の消費電力は変わらないため、この測定パラメータで超音波プローブ１を駆動させても超音波プローブ１の表面温度が所定既定値（４３℃）を超えることはない。
【００６９】
また、操作者が測定深度調整部２９を用いて測定深度の調整を行った場合は、調整された測定深度の設定が、フレームレート、チャンネル数およびライン数の設定に対して優先される。従って、フレームレート、チャンネル数およびライン数は、測定深度の調整後における許容消費電力以下の消費電力となるよう優先度に従ってそれらの値が設定される。
【００７０】
以上説明したように、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置によれば、時間分解能と空間分解能とのいずれを優先するかおよびその優先度を設定する第１の優先度設定部２６と、第１の優先度設定部２６により設定された優先度と予め設定された測定深度とに応じて、許容消費電力以下の消費電力となるよう測定パラメータを設定し、超音波プローブ１の各部の動作を制御するプローブ制御部１１を超音波プローブ１に設けているので、これにより、超音波プローブ１における発熱を所定の値以下に抑えながらも、診断部位や診断目的等に応じて、時間分解能を優先した超音波画像を得るか、空間分解能を優先した超音波画像を得るか操作者が設定することが可能となる。
【００７１】
また、本実施形態１によれば、空間分解能に関する測定パラメータのうち、ライン数とチャンネル数とのいずれを優先するかおよびその優先度を設定する第２の優先度設定部２７を設けたことにより、空間分解能に関する２つの測定パラメータのうちいずれを優先するかおよびその優先度を操作者が設定することが可能となる。
【００７２】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置のブロック図である。本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置は、超音波プローブ４０と超音波診断装置２とを備えている。なお、図３に示す実施の形態２の超音波診断装置は、図１に示す実施の形態１の超音波診断装置と、超音波プローブ１に対して、超音波プローブ４０が温度センサ４１、プローブ制御部４２および測定モード選択部４３を備えている点を除いて、同様の構成を有するものであるので、実施の形態１と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００７３】
超音波プローブ４０は、複数の超音波トランスデューサ３と、これらトランスデューサ３にそれぞれ対応して設けられた複数の受信信号処理部４と、パラレル／シリアル変換部５、無線通信部６、送信駆動部７、送信制御部８、受信制御部９、通信制御部１０、プローブ制御部４２、第１の優先度設定部２６、第２の優先度設定部２７、測定深度調整部２９、表示制御部３０、表示部３１、温度センサ４１および測定モード選択部４３を有している。なお、図３に示す超音波プローブ４０は、図１に示す超音波プローブ１のプローブ制御部１１および測定モード選択部２８の代わりに、温度センサ４１、プローブ制御部４２および測定モード選択部４３を有している点を除いて同一であるので、主として相違点に付いて説明する。
【００７４】
温度センサ４１は、超音波プローブ４０の表面または内部の温度を測定するセンサである。温度センサ４１は、超音波プローブ４０の表面または内部の温度をプローブ制御部４２へ出力する。
温度センサ４１としては、超音波プローブ４０の表面または内部の温度を測定できればどのようなものでも良く、公知の温度センサを用いることができる。
プローブ制御部４２は、後述するモードＢにおいて、温度センサ４１によって測定された超音波プローブ４０の表面または内部の温度に応じて許容消費電力を可変設定する点を除いて、上記実施の形態１のプローブ制御部１１と同様の構成および機能を有するものであるので、その説明を省略する。
測定モード選択部４３は、測定モード選択部２８と同様に、回転ダイヤルであり、許容消費電力を予め設定しておくモードＡと、超音波プローブ４０の表面または内部の温度に依存して許容消費電力の値を可変とするモードＢが選択可能となっており、各モードにおいて、上記実施の形態１で示した測定モード選択部２８の測定モードを選択できるようになっている。
なお、測定モード選択部４３で選択されるモードＡおよびモードＢの詳細については後述する。
【００７５】
図４は、図３に示す超音波診断装置の超音波プローブ４０の外観図である。
図４に示すように、超音波プローブ４０の筐体１２の表面には、温度センサ４１が取り付けられており、超音波プローブ４０の表面の温度が測定される。なお、本実施の形態においては、温度センサ４１は、必ずしも超音波プローブ４０の筐体１２の表面に取り付けられる必要はなく、超音波プローブ４０の筐体１２の裏面側や内部に取り付けられても良いし、その場合、主に生体に接するヘッド部２１の温度を測定できる位置に取り付けられるようにしても良い。こうして、温度センサ４１は、超音波プローブ４０の表面または内部の温度を測定することができ、また、主に生体に接するヘッド部２１の温度を測定することもできるようになっていても良い。
また、図４に示すように、第１の優先度設定部２６に対抗する位置、図４中右端側に、測定モード選択部４３が設けられている。なお、測定モード選択部４３の位置も、図示例に限定されず、いずれの位置に設けても良いが、上記実施の形態１と同様に、把持部１２を操作者が把持する際に手が触れない位置に設けられることが望ましい。
【００７６】
次に、本発明の実施の形態２の超音波診断装置の動作について説明する。
本実施の形態２においても、モードＡおよびモードＢに特有の動作以外は、上記実施の形態１の動作と同様であるため、同様の動作に付いてはその説明を省略し、主として、モードＡに関する動作とモードＢに関する動作を説明する。
【００７７】
モードＡは、許容消費電力が予め設定されているモードである。本実施の形態２の超音波診断装置のモードＡにおける動作は、測定モード選択部４３によるモードＡの選択動作を除いて、本実施の形態１の超音波診断装置の動作と同様であるので、以降の動作の説明は省略する。
本実施の形態２に係る超音波診断装置の超音波プローブ４０において、測定モード選択部４３によってモードＡが選択され、また測定部位がモードとして選択されると、図１に示す超音波プローブ１と同様に、測定深度調整部２９によってデフォルトで設定された測定深度（初期深度）が調整され、第１の優先度設定部２６および第２の優先度設定部２７によって優先度が設定され、プローブ制御部４２において、測定深度調整部２９で調整された測定深度に対して、第１の優先度設定部２６および第２の優先度設定部２７で設定された優先度に従って許容消費電力以下の消費電力となるように測定パラメータが設定される。
なお、モードＡにおいて、操作者が、予め超音波プローブ４０の許容消費電力を設定しておくようにしても良いし、許容消費電力ではなく、超音波プローブ４０の表面温度の最大値を設定しておく構成としてもよい。超音波プローブ４０の表面温度の最大値が設定されれば、超音波プローブ４０において消費可能な電力の最大値も決定され、設定される。
【００７８】
モードＢは、超音波プローブ４０の表面または内部の温度（以下の説明では、表面の温度で代表する）に依存して許容消費電力を可変とするモードである。
本実施の形態２の超音波診断装置のモードＢの動作においては、初めに操作者が測定深度を設定する。測定深度の設定は、操作者が測定深度を直接設定しても良いし、操作者が測定部位を選択することで測定深度を設定してもよい。なお、操作者による測定深度の直接設定は、図３に示す超音波診断装置本体２の操作部２２を用いて入力された測定深度のデータを、本体制御部２０、通信制御部１９および無線通信部１３を介して、超音波プローブ４０に送信し、超音波プローブ４０では、無線通信部６で受信し、通信制御部１０を介して、プローブ制御部４２に伝送することで行っても良いし、モードＢにおいては、測定深度調整部２９によって測定深度を直接設定できるようにしても良いし、モードＢにおいて、さらに、測定モード選択部４３によって測定部位をモードとして選択できるようにしても良い。
【００７９】
続いて、温度センサ４１により、超音波プローブ４０の表面の温度を測定する。温度センサ４１によって測定された超音波プローブ４０の表面の温度に基づいて、プローブ制御部４２が許容消費電力を決定する。また、温度センサ４１によって測定された超音波プローブ４０の表面の温度をその表示部３１に表示させても良い。
【００８０】
超音波プローブ４０の表面の温度に対して許容される許容消費電力の一例について、図５のグラフに示す。超音波プローブ４０の表面温度と許容消費電力とは反比例の関係となる。すなわち、超音波プローブ４０の表面温度が上がるほど許容消費電力は低くなる。具体的には、超音波プローブ４０の表面温度が３３℃の場合は、多少発熱しても問題ないため許容消費電力は、超音波プローブ４０の構成によって定まる、少し大き目の第１の所定値（７Ｗ）に制限される。超音波プローブ４０の表面温度が３７℃の場合は、超音波プローブ４０の表面温度が急激に上昇しないように許容消費電力は、超音波プローブ４０の構成によって定まる、上記第１の所定値より小さい第２の所定値（６Ｗ）に制限される。超音波プローブ４０の表面温度が４０℃の場合は、これ以上超音波プローブ４０の表面温度を上げないよう許容消費電力は、超音波プローブ４０の構成によって定まる、上記第２の所定値より小さい第３の所定値（５Ｗ）に制限される。超音波プローブ４０の表面温度が４３℃以上になった場合は、超音波プローブ４０の動作を停止する。
【００８１】
超音波プローブ４０の表面の温度の変化に伴う許容消費電力の変化により、プローブ制御部４２で設定されるフレームレート、チャンネル数およびライン数の各値も変化する。この場合、フレームレート、チャンネル数およびライン数の値の変化は、それぞれ第１の優先度設定部２６および第２の優先度設定部２７によって設定された優先度に基づいて決定される。例えば、フレームレート、チャンネル数およびライン数の優先度が均等に設定されている状態で超音波プローブ４０の表面の温度が上昇して許容消費電力が減少した場合は、減少した許容消費電力を超えないように、プローブ制御部４２がフレームレート、チャンネル数およびライン数の各値を均等な割合で減少させる。フレームレート、チャンネル数およびライン数の優先度が均等でない状態で超音波プローブ４０の表面の温度が上昇して許容消費電力が減少した場合は、減少した許容消費電力を超えないように、プローブ制御部４２がフレームレート、チャンネル数およびライン数の各値を優先度に従って減少させる。この時、優先度の低い測定パラメータの値ほど大きな割合で減少される。
【００８２】
以上説明したように、本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置によれば、許容消費電力を予め設定するモードＡと、超音波プローブの表面または内部の温度に応じて許容消費電力の値を可変とするモードＢとを設け、操作者が好みの測定モードを選択することが可能な構成としている。
【００８３】
モードＡにおいては、許容消費電力が予め設定されているので、上記実施の形態１と同様に、操作者は許容消費電力や超音波プローブの表面または内部の温度を考慮することなく、すなわち意識することなく、測定深度の調整をすることができ、フレームレート、チャンネル数およびライン数の最適な値を設定することができる。
また、モードＢにおいては超音波プローブ４０の表面または内部の温度に応じてフレームレート、チャンネル数およびライン数の最適な値を設定することができる。そのため、例えば超音波プローブ４０の表面温度が低い場合は、許容消費電力を可変にしない場合に比べ、フレームレート、チャンネル数およびライン数の値を高く設定することができる。
なお、本実施の形態において、測定モード選択部４３は、必ずしもモードＡとモードＢの双方のモードを選択可能である必要はなく、いずれか一方のモードのみを選択可能であっても良い。
【００８４】
なお、上記各実施の形態では、測定部位に応じて予め各測定パラメータの優先度が決められていてもよい。例えば、測定部位が心臓の場合は動きが速いため、フレームレート（時間分解能）の優先度を高めに設定する。
【００８５】
なお、上記各実施の形態において、第１の優先度設定部２６および第２の優先度設定部２７は、必ずしも双方を設ける必要はない。例えば、操作者が空間分解能および時間分解能に関してのみ優先度を設定したい場合には、第１の優先度設定部２６のみを設ければ良い。
【００８６】
また、第１の優先度設定部２６および第２の優先度設定部２７は、一方を超音波プローブ１または４０に設け、他方を超音波診断装置本体２に設けても良いし、超音波プローブ１または４０と、超音波診断装置本体２との双方に、第１の優先度設定部２６および第２の優先度設定部２７を設けてもよい。また、例えば時間分解能とチャンネル数とについての優先度の設定のように、優先度を設定する測定パラメータを別の組み合わせとしても良い。また、優先度設定部は３つ以上設けてもよい。
【００８７】
なお、上記各実施の形態において、第１の優設定部２６および第２の優先度設定部２７は、回転ダイヤルであったが、必ずしもこのような入力デバイスである必要はない。例えば、スイッチのような入力デバイスにより優先度を選択するものであっても良いし、数値によって優先度を直接入力するものでも良い。
【００８８】
なお、上記各実施の形態において、超音波プローブ１または４０で設定された優先度に応じた各測定パラメータの設定や、測定深度の調整は、必ずしも超音波プローブ１または４０のプローブ制御部１１が行う必要はなく、例えば、第１の優先度設定部２６および第２の優先度設定部２７で設定された優先度や、測定深度調整部２９で調整された測定深度を、プローブ制御部１１、通信制御部１０および無線通信部６を介して、超音波診断装置本体２に出力し、超音波診断装置本体２では、無線通信部１３で受信し、通信制御部１９を介して本体制御部２０に伝送し、本体制御部２０において、調整された測定深度、および設定された優先度に基づいて測定パラメータの設定を行ってもよい。この場合には、超音波診断装置本体２の本体制御部２０で設定された測定パラメータを、上述の伝送経路と逆の伝送経路で、超音波プローブ１または４０へ出力してプローブ制御部１１に伝送し、プローブ制御部１１では、超音波診断装置本体２から出力された測定パラメータを用いて超音波プローブ１または４０の各部の動作を制御する。
【００８９】
なお、上記各実施の形態において、測定深度や各測定パラメータを表示する表示部３１は、必ずしも超音波プローブ１や４０に設ける必要はなく、超音波診断装置本体２の表示部１８のみに測定深度や各測定パラメータを表示するようにしてもよい。
なお、優先度が設定できる測定パラメータは、上記各実施の形態に挙げた時間分解能および空間分解能に関する測定パラメータや、フレームレート、チャンネル数およびライン数に限られず、圧電素子駆動電圧、ADCサンプリング周波数でも良い。
【００９０】
なお、上記各実施の形態において、測定モード選択部２８および４３は、必ずしも超音波プローブ１および４０に設ける必要はなく、超音波診断装置本体２に設けてもよい。また、測定深度調整部２９は、必ずしも超音波プローブ１または４０に設ける必要はなく、超音波診断装置本体２に設けてもよい。
【００９１】
また、上記各実施の形態において、超音波プローブ１または４０と超音波診断装置本体２とは、必ずしも無線通信するものである必要はなく、ケーブル等の有線によって接続されるものであってもよい。
また、上記各実施の形態の超音波診断装置は、病院等で病室等に設置されるものであっても、カート等に設置または載置された可搬式であっても良いし、外部に携帯可能な形態式であっても良い。
【００９２】
以上、本発明の超音波プローブおよび超音波診断装置についての種々の実施の形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良又は変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００９３】
１、４０  超音波プローブ
２  超音波診断装置本体
３  トランスデューサ
４  受信信号処理部
５  パラレル／シリアル変換部
６、１３  無線通信部
８  送信制御部
９  受信制御部
１１、４２  プローブ制御部
１２  把持部
２１  ヘッド部
２６  第１の優先度設定部
２７  第２の優先度設定部
２８、４３  測定モード選択部
２９  測定深度調整部
３１  表示部
４１  温度センサ
【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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