(57)【要約】【課題】操作者のプローブの持ち方に制約がなく、また送受信部を複数設ける必要がないコードレスプローブ及び超音波診断装置を提供する。【解決手段】筐体と、筐体の一面に配置され、超音波を送受信するトランスデューサ１６とを備える。トランスデューサ１６の超音波送受信面１５が被検体に当接された状態において被検体に接するように配置された電極１７と、電極１７に対する交流電圧の印加、および電極が受信した交流電圧の検出を行う送受信回路とを備える。【選択図】図２Ｂ
2013009829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体の一面に配置され、超音波を送受信するトランスデューサとを備えた超音波診断装置用のコードレスプローブにおいて、
前記トランスデューサの超音波送受信面が被検体に当接された状態において被検体に接するように配置された電極と、
前記電極に対する交流電圧の印加、および前記電極が受信した交流電圧の検出を行う送受信回路とを備えたことを特徴とするコードレスプローブ。
【請求項２】
前記筐体は、曲率が異なる複数の曲面を有することを特徴とする請求項１記載のコードレスプローブ。
【請求項３】
前記電極は複数配置され、
前記送受信回路は、時間とともに前記交流電流の伝搬方向が変化するように、前記複数の電極に前記交流電圧を印加することを特徴とする請求項１または２に記載のコードレスプローブ。
【請求項４】
前記複数の電極は、互いに直交する方向の交流電流を送受信できるよう配置されたことを特徴とする請求項３記載のコードレスプローブ。
【請求項５】
前記複数の電極は、２つの電極を１組として少なくとも２組で構成され、それぞれの前記組の電極を結ぶ方向が直交するように配置されたことを特徴とする請求項４記載のコードレスプローブ。
【請求項６】
前記送受信回路は、前記互いに直交する方向に送信される交流電流が互いに９０°の位相差となるように前記電極に交流電圧を印加することを特徴とする請求項４または５に記載のコードレスプローブ。
【請求項７】
前記電極は表面が樹脂層で覆われ、
前記電極と前記樹脂層は、前記筐体の前記トランスデューサの超音波送受信面が前記被検査者の体表面に接した際に、キャパシタとして動作し、前記高周波電流を送受信することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のコードレスプローブ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のコードレスプローブと、
超音波診断装置本体と、
前記超音波診断装置本体に接続されたピックアップ部とを備え、
前記ピックアップ部は、前記被検査者の体表に配置された際に、前記被検査者の体表を介して前記コードレスプローブとの間で、高周波電流を送受信可能な超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置本体との間をコードレスで信号を送受信するコードレスプローブ、及び超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、被検査者(被検体ともいう)体内の検査対象部に超音波を送信し、体内で反射された超音波エコー信号を受信することにより検査対象部の断層像を取得する。実用化されている多くの超音波診断装置は、超音波診断装置本体とプローブとで構成されている。超音波診断装置本体とプローブは可撓性のあるコードを介して繋がれているが、操作者がプローブを動かす際にコードの重量と弾力性によりプローブが引っ張られてスムーズに動かし難いという問題がある。
【０００３】
この問題を解決するために、プローブと超音波診断装置本体との間を光や電波を用いて、制御信号や超音波エコー信号を伝送させる方法が提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。図１７は、プローブ１０２と超音波診断装置本体１０３との間を光や電波を用いて超音波エコー信号を伝送させる超音波診断装置の構成を示す図である。操作者１０６は、プローブ１０２を被検査者１０７の体表に当てて検査を行う。プローブ１０２は、超音波エコー信号を光や電波を用いて送受信部１０４に送信し、送受信部１０４で受信された超音波エコー信号は本体１０３で信号処理され、超音波画像としてモニタに表示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１４１３２８号公報
【特許文献２】特開２００７−２４４５８０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、上記従来の光や電波を用いてデータを伝送させる方法では、操作者１０６は手でプローブ側の送受信部を隠さないよう注意しなければならず、プローブ１０２の持ち方と診断作業中のプローブ１０２の向きに制約が生じるという問題がある。
【０００６】
また、たとえ操作者１０６が手でプローブ側の送受信部を隠さないように注意しても、操作者１０６がプローブ１０２を持って操作する限り操作者の腕が光や電波を遮る場合がある。さらに、プローブを操作する際の腕の動きによって、光や電波が遮られる方向が変化することは避けられない。このため、図１７に示すように複数の送受信部１０４を配置することにより、プローブ１０２に対して複数方向から送受信可能な状態とする必要がある。このため、複数の送受信部１０４が被検査者１０７の周囲に設置できる場所でなければ、コードレス超音波診断装置を使用できないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記従来のコードレス超音波診断装置の問題点を解決するものであり、操作者のプローブの持ち方に制約がなく、また送受信部を離れた位置に複数設ける必要がないコードレスプローブ及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】
【０００８】
本発明のコードレスプローブは上記課題を解決するために、筐体と、前記筐体の一面に配置され、超音波を送受信するトランスデューサとを備えた超音波診断装置用のコードレスプローブにおいて、前記トランスデューサの超音波送受信面が被検体に当接された状態において被検体に接するように配置された電極と、前記電極に対する交流電圧の印加、および前記電極が受信した交流電圧の検出を行う送受信回路とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のコードレスプローブの前記筐体は、曲率が異なる複数の曲面を有することができる。
【００１０】
また、前記電極は複数配置され、前記送受信回路は、時間とともに前記交流電流の伝搬方向が変化するように、前記複数の電極に前記交流電圧を印加する構成にすることもできる。
【００１１】
また、前記複数の電極は、互いに直交する方向の交流電流を送受信できるよう配置された構成にすることもできる。さらに、前記複数の電極は、２つの電極を１組として少なくとも２組で構成され、それぞれの前記組の電極間の方向が直交するように配置された構成にすることもできる。
【００１２】
また、前記送受信回路は、前記互いに直交する方向に送信される交流電流が互いに９０°の位相差となるように前記電極に交流電圧を印加する構成にすることができる。この構成によれば、交流電流は被検査者の体表を８の字形状で流れ、時間とともに８の字形状が回転する。したがって、ピックアップ部の向きや位置に関係なく超音波診断装置本体との間で制御信号や超音波エコー信号をさらに安定して伝送できるようになる。
【００１３】
また、前記電極は表面が樹脂層で覆われ、前記電極と前記樹脂層は、前記筐体の前記トランスデューサの超音波送受信面が前記被検査者の体表面に接した際に、キャパシタとして動作し、前記交流電流を送受信する構成にすることができる。
【００１４】
また、本発明の超音波診断装置は、上記記載のコードレスプローブと、超音波診断装置本体と、前記超音波診断装置本体に接続されたピックアップ部とを備え、前記ピックアップ部は、前記被検査者の体表に配置された際に、前記被検査者の体表を介して前記コードレスプローブとの間で、交流電流を送受信可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の構成によれば、トランスデューサ（圧電素子）の超音波送受信面と同一面に電極を配置したことにより、交流電流はコードレスプローブの動きに関係なく被検査者の体表面を介して効率良く送受信され、別途設けた、超音波診断装置本体から引き出された有線に接続され、被検査者の体表面に流れる交流電流を送受信するピックアップ部と組合せて使用することにより、プローブと超音波診断装置本体との間で制御信号や超音波エコー信号をコードレスで安定して送受信することができる。
【００１６】
また、被検査者の体表に流れる交流電流を利用してコードレスプローブと超音波診断装置本体との間で制御信号や超音波エコー信号をコードレスで安定して伝送できるようになるので、従来のコードレス超音波診断装置の制約を解消できる。すなわち、コードレスプローブを持つ位置と向きに制約がなく、さらに複数の送受信部を配置できる場所を確保する必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１における超音波診断装置の使用状態を示す図
【図２Ａ】同超音波診断装置を構成するコードレスプローブ形状を示す概略斜視図
【図２Ｂ】同コードレスプローブのプローブ外形の特徴を示す概略図
【図３】同コードレスプローブの内部構成を示すブロック図
【図４Ａ】同超音波診断装置を構成するピックアップ部の背面の構造を示す斜視図
【図４Ｂ】ピックアップ部の電極面側の構造を示す斜視図
【図５】同超音波診断装置を構成する超音波診断装置本体の内部構成を示すブロック図
【図６Ａ】本実施の形態におけるコードレスプローブの使用状態における断面図
【図６Ｂ】体表に対して斜めに押し当てられたコードレスプローブの使用状態における断面図
【図７Ａ】コードレスプローブの使用状態における別の向きの断面図
【図７Ｂ】体表に対して斜めに押し当てられたコードレスプローブの使用状態における別の向きの断面図
【図８Ａ】コードレスプローブと被検査者の体表との接触領域の状態を示す断面図
【図８Ｂ】図８Ａに示された状態の等価回路を示す回路図
【図９】コードレスプローブからピックアップ部へ信号を伝送している状態における高周波電流分布を模式的に示した図
【図１０】ピックアップ部からコードレスプローブへ信号を伝送している状態における高周波電流分布を模式的に示す図
【図１１Ａ】本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置を構成するコードレスプローブの接触面を示す図
【図１１Ｂ】同コードレスプローブの電極に印加される電圧の時間変化を示す波形図
【図１２】図１１Ｂにおける時刻０において各電極に印加された電圧による高周波電流を示す図
【図１３】図１１Ｂにおける時刻Ｔ／８において各電極に印加された電圧による高周波電流を示す図
【図１４】図１１Ｂにおける時刻２Ｔ／８において各電極に印加された電圧による高周波電流を示す図
【図１５】図１１Ｂにおける時刻３Ｔ／８において各電極に印加された電圧による高周波電流を示す図
【図１６Ａ】コードレスプローブが作るベクトル合成された高周波電流分布とピックアップ部の関係の時間変化を模式的に示す図
【図１６Ｂ】コードレスプローブが作るベクトル合成された高周波電流分布とピックアップ部の関係の時間変化を模式的に示す図
【図１６Ｃ】コードレスプローブが作るベクトル合成された高周波電流分布とピックアップ部の関係の時間変化を模式的に示す図
【図１６Ｄ】コードレスプローブが作るベクトル合成された高周波電流分布とピックアップ部の関係の時間変化を模式的に示す図
【図１７】従来のプローブと超音波診断装置本体との間を光や電波を用いて超音波エコー信号を伝送する超音波診断装置の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のコードレスプローブ、及び超音波診断装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における超音波診断装置１の使用状態を図１に示す。超音波診断装置１は、コードレスプローブ２と、超音波診断装置本体３と、被検査者７の体表を介してコードレスプローブ２と信号を送受信するピックアップ部４と、ピックアップ部４が送受信する信号を超音波診断装置本体３との間で伝送するためのケーブル５とを有する。コードレスプローブ２は、操作者６により保持され、被検査者７の体表に接触させられる。コードレスプローブ２は、超音波を送受信し、被検者の体表上に電流を流すことにより超音波エコー信号を送信する。ピックアップ部４は、被検査者７の体表上であって、コードレスプローブ２が配置される近傍に配置される。超音波診断装置本体３は、ピックアップ部４が受信した超音波エコー信号を処理して超音波画像データを得る。
【００２０】
図２Ａは、コードレスプローブ２の形状を示す概略斜視図である。コードレスプローブ２は、後述するように、トランスデューサなどが筐体の内部に配置されて構成されている。図２Ａにおいて破線で示す部分は、コードレス化で不要となったコード部であり、実際には存在しない。このコードレス化により、コードの弾力性や重量に引っ張られないで、コードレスプローブ２を使用することが可能である。
【００２１】
図２Ｂは、コードレスプローブ２のプローブ外形１１の特徴を示す概略図である。プローブ外形１１は、形状の曲率が大きく変化している部分を模式的に示す変化線１２と、変化線１２が交わる節点１３とで囲まれ、複数の曲面１４を有する構成としている。曲面１４の１つであり、コードレスプローブ２の使用時に被検査者７の体表に接触させられる接触面（つまり、コードレスプローブ２（の筐体）の超音波送受信面）１５側には、被検査者７に超音波を送信し、またエコー信号を受信するトランスデューサ１６と、複数の電極１７が配置されている。
【００２２】
トランスデューサ１６は、被検査者７の検査対象部（図示せず）に超音波を送信し、検査対象部からの超音波エコーを受信する。電極１７は、詳細は後述するが、被検査者の体表に対して交流電流を送受信可能であり、トランスデューサ１６が超音波エコーを受信して得られた超音波エコー信号などの信号をピックアップ部４との間でコードレスで送受信するために用いられる。このように、接触面１５にトランスデューサ１６と電極１７とが配置されることによって電極１７からの信号が操作者により遮られることがなく、操作者はプローブの持ち方に制約なく使用することができる。
【００２３】
図３は、コードレスプローブ２の内部構成を示すブロック図である。超音波発生回路２１は、トランスデューサ１６を駆動する超音波電気信号を発生し、トランスデューサ１６に超音波電気信号を供給する。トランスデューサ１６は、超音波電気信号を超音波に変換し、被検査者の体内に送信する。また、トランスデューサ１６は、送信された超音波が体内の検査対象部により反射された超音波エコーを超音波エコー信号として受信する。アナログデジタル変換回路２２は、超音波エコー信号をデジタル信号に変換する。
【００２４】
制御回路２３は、超音波の送受信のタイミングを制御する。
【００２５】
交流電圧を発生する送受信回路２４は、制御回路２３と電極１７に接続されている。送受信回路２４は、搬送波となる交流信号を制御回路２３から出力されたデジタル信号で変調し、変調信号（交流電圧）を電極１７に供給する。電極１７は、変調信号が印加されることにより被検査者の体表に交流電流を伝搬させる。
【００２６】
ここで、交流電圧として、トランスデューサが送信する超音波の周波数よりも高い周波数（以下、高周波電圧と称す）の電圧を印加することで、被検査者の体表に交流電流（以下、高周波電流と称す）を伝搬させることができる。
【００２７】
電極１７は、また、被検査者７の体表に流れる交流電流である高周波電流を受信し、受信信号は送受信回路２４から制御回路２３に伝達される。制御回路２３は、受信信号に含まれる指令を実行するなど受信信号を処理する。バッテリ２５は、コードレスプローブ２の各部に電力を供給する。
【００２８】
図４Ａは、本発明の実施の形態におけるピックアップ部４の背面の構造を示す斜視図である。図４Ｂは、ピックアップ部４の電極面側の構造を示す斜視図である。図４Ａ、４Ｂに示すようにピックアップ部４は被検査者の体表に対して交流電流として高周波電流を送受信可能なピックアップ電極３１を有し、ピックアップ電極３１はケーブル５の皮膜樹脂で覆われ、超音波診断装置本体３に接続された信号線（図示せず）に接続されている。
【００２９】
図５は、本実施の形態における超音波診断装置本体３の内部構成を示すブロック図である。本体側送受信回路３２は、ケーブル５の信号線に接続され、ピックアップ部４を介してコードレスプローブ２へ制御信号を送信する。また、本体側送受信回路３２は、ピックアップ部４が受信した変調信号を復調して超音波エコー信号に変換する。操作部３３は、例えばキーボードで構成され、操作者６からの指令を受信する。画像信号処理部３６は、超音波エコー信号を超音波画像データに変換処理する。表示部３４は、超音波画像データを超音波画像として表示する。本体側制御部３５は、各部の制御を行う。電源部３７は、各部に電力を供給する。
【００３０】
次に、コードレスプローブ２とピックアップ部４との間で行われる高周波電流の送受信について詳細に説明する。まず、検査時におけるコードレスプローブの状態について説明する。
【００３１】
図６Ａは、トランスデューサ１６の長手方向に直交する断面を体表１９とともに示す図であり、コードレスプローブ２を被検査者７の体表１９に垂直に押し当てて使用している状態を示す。図６Ｂは、図６Ａと同様の断面を示す図であって、コードレスプローブ２を被検査者７の体表１９に斜めに押し当てて使用している状態を示す。
【００３２】
図７Ａは、トランスデューサ１６の長手方向の断面を体表１９とともに示す図であり、コードレスプローブ２を被検査者７の体表１９に垂直に押し当てて使用している状態を示す。図７Ｂは、図７Ａと同様の断面を示す図であって、コードレスプローブ２を被検査者７の体表１９に斜めに押し当てて使用している状態を示す。図６Ａ、６Ｂ、図７Ａ、７Ｂの状態においては、トランスデューサ１６から被検査者７の体内に超音波ビーム１８が送信されている。
【００３３】
図６Ａ、６Ｂ、図７Ａ、７Ｂに示すように、操作者は、当然ながら被検査者の検査対象部が鮮明に検出できるようにコードレスプローブ２を操作する。超音波は、音響インピーダンスが大きく変化する箇所、例えば、コードレスプローブ２の筐体と空気との間で反射しやすいという特性がある。そのため、図６Ａ、６Ｂ、図７Ａ、７Ｂに示すように、トランスデューサ１６が配置された接触面（コードレスプローブ２（筐体）の超音波送受信面）１５側が空気に露出せず、被検査者７の体表１９に密着するように、コードレスプローブ２を被検査者７に押し当てた状態で検査が行われる。
【００３４】
このとき、トランスデューサ１６が配置された接触面１５側が被検査者に接すると電極１７も被検査者に接するように接触面１５側に配置されていることから被検査者７の体表１９に密着されることになる。つまり、検査対象部に対して効率良く超音波を送受信でき、良好な超音波画像が得られる状態では、被検査者の体表１９に高周波電流を送受信する電極１７も被検査者の体表１９に密着している状態となる。これにより、電極１７から体表１９を介して高周波電流を送信することができ、ピックアップ部４のピックアップ電極３１が高周波電流を受信することにより、臓器の動きを示す画像をリアルタイムに超音波診断装置本体３に表示することが可能となる。
【００３５】
一方、ピックアップ部４のピックアップ電極３１が高周波電流を送信し、電極１７がこの高周波電流を受信することにより、超音波診断装置本体３からの指令などの信号をコードレスプローブ２が受信することができる。これは、トランスデューサ１６の超音波送受信面と同じ側の筐体面に電極１７を配置するという本発明の構成によってのみ得られる効果である。
【００３６】
次に、コードレスプローブ２から被検査者の体表１９に対して高周波電流を送受信する方法について説明する。図８Ａは、本発明の実施の形態におけるコードレスプローブ２と被検査者７の体表１９との接触領域の状態を示す断面図である。コードレスプローブ２と体表１９との間の空間にはジェル２７が充填されて、コードレスプローブ２を体表１９に密着させる。ジェル２７は、水分を多量に含む材料であるため、空気に比べて被検査者の体表１９との音響インピーダンスに近く、且つ、電極１７と体表１９間の電気抵抗値を下げる効果を有する。このため、ジェル２７を介して、コードレスプローブ２を体表１９に密着させることにより、超音波に対する音響インピーダンスの整合特性と、電気抵抗低減の２つを同時に改善することができる。
【００３７】
コードレスプローブ２には、電極１７の外側に、筐体の一部を構成し、電極１７を覆った薄い樹脂層２６が配置されている。樹脂層２６は、高周波電流の電気的な交流回路を構成するうえでは、実用上１ｍｍ厚以下が好ましく、電極１７の表面酸化を防ぎ、さらに電極１７が汚れることを防ぐ効果がある。
【００３８】
なお、トランスデューサ１６の超音波送受信面側には、音響整合層や必要に応じて音響レンズ等が設置され、薄い樹脂層２６に相当する膜が構成されるが、この膜と薄い樹脂層２６とが一体的に構成される場合は、これらの膜厚は同一にした方が、設計面、製造面で効率的である。
【００３９】
図８Ｂは、図８Ａに示された構成の等価回路を示す回路図である。キャパシタ２８は、電極１７と被検査者の体表１９との間に、樹脂層２６とジェル２７とが誘電体として介在することにより構成される。抵抗２９は、体表１９の電気抵抗に相当する。
【００４０】
電極１７に送受信回路２４から高周波電圧が印加されると、キャパシタ２８を介して被検査者の体表１９に電圧が印加される。これにより、複数の電極１７に対応する位置の体表の電位差により体表１９（抵抗２９）に高周波電流が流れる。また、ピックアップ部４からの高周波電流が体表に流れることにより、複数の電極１７に対応する位置の体表に電位差が生じ、電極１７間に電位差が生じる。これにより、送受信回路２４が超音波診断装置本体３からの制御信号を受信できる。これも、ジェル２７が塗られるトランスデューサ１６と同一曲面（接触面（超音波送受信面）１５側）に電極１７を配置するという本発明の構成によってのみ得られる効果である。
【００４１】
図示しないが、ピックアップ部４においても同様の等価回路が構成される。すなわち、ピックアップ電極３１は、薄い樹脂層に覆われている。ピックアップ電極３１は、この樹脂層を介して被検査者の体表１９に接触する。このため、ピックアップ電極３１と被検査者の体表１９との間に、樹脂層が誘電体として介在することにより、キャパシタが構成される。なお、このピックアップ電極３１を覆う薄い樹脂層の厚さも、上記と同様に、実用上１ｍｍ厚以下が好ましい。
【００４２】
図５に示したように、ピックアップ電極３１に本体側送受信回路３２から制御信号が印加されると、キャパシタを介して被検査者の体表１９に電圧が印加される。これにより、ピックアップ電極３１に対応する位置の体表の電位差により体表１９に高周波電流が流れる。また、コードレスプローブ２からの高周波電流が体表に流れることにより、ピックアップ電極３１に対応する位置の体表に電位差が生じ、ピックアップ電極３１間に電位差が生じる。これにより、本体側送受信回路３２にコードレスプローブ２からの変調信号が受信できる。
【００４３】
以上のように、本発明の超音波診断装置は、コードレスプローブ２を被検査者７の体表１９に押し当てている近傍にピックアップ部４を配置した状態で使用することにより、被検査者７の体表１９に対して高周波電流を送受信することができる。
【００４４】
次に、本発明により、被検査者の体表１９を流れる高周波電流を利用してコードレスプローブ２とピックアップ部４との間で良好な通信が実現される原理を説明する。図９は、本実施の形態におけるコードレスプローブ２からピックアップ部４へ信号を送信している状態における被検査者の体表に流れる高周波電流分布を模式的に示した図である。高周波電流４１は、電極１７間を図９中の破線に沿って８の字形状に被検査者の体表を流れる。尚、高周波電流４１は、図９中の破線の密度が高い部分で多く流れる。
【００４５】
以下、高周波電流４１が流れるコードレスプローブ２の電極が４つ配置されている例について説明する。４つの電極１７ａ〜１７ｄは、正方形の各頂点となる位置に配置され、トランスデューサ１６に対して電極１７ａと電極１７ｂが同じ側に配置され、電極１７ｃと電極１７ｄが同じ側に配置されている。図９の状態は、電極１７ａと電極１７ｂを等電位とし、電極１７ｃと電極１７ｄを等電位とした状態である。
【００４６】
つまり、高周波電流４１が流れる領域に実線で示すように配置されたピックアップ部４のピックアップ電極３１には、高周波電流４１と被検査者の体表の抵抗値に応じた電圧が誘起されることとなり、ピックアップ部４はこれにより信号を受信することができる。
【００４７】
図１０は、本発明の実施の形態におけるピックアップ部４からコードレスプローブ２へ信号を送信している状態における被検査者の体表に流れる高周波電流４２の分布を模式的に示す図である。高周波電流４２は、ピックアップ電極３１で発生し、図１０中の破線に沿って８の字形状に被検査者の体表に流れる。高周波電流４２が流れる領域に配置されたコードレスプローブ２の電極１７には、高周波電流４２と被検査者の体表の抵抗値に応じた電圧が誘起されることとなり、ピックアップ部４はこれにより制御信号を受信することができる。
【００４８】
このように、本発明の構成によれば、トランスデューサ（圧電素子）と同一面に電極を配置したことにより、トランスデューサ（圧電素子）が体表面に接する場合は同様に接するため、高周波電流はコードレスプローブの体表面に沿った位置の移動に関係なく被検査者の体表面を介して効率良く送受信することができる。したがって、従来のコードレス超音波診断装置のような、複数の送受信部をプローブの周囲に配置できる場所を必要とするといった制約がない。
【００４９】
尚、本実施の形態では、４つの電極を用いたが、等電位とした２つの電極を１つの電極にすることができる。
【００５０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置は、実施の形態１に係る超音波診断装置と基本的構成は同一であるが、電極１７に印加する信号電圧の波形に特徴を有する。なお、本実施の形態に係る超音波診断装置において、実施の形態１に係る超音波診断装置と同一の参照符号を用いる。
【００５１】
図９に示すように、実線で示したピックアップ部４のピックアップ電極３１の間を結ぶ線が高周波電流４１の方向（図９中の上下方向）と平行に近くなるほど効率良く誘起電圧をピックアップすることが可能となる。しかしながら、電極１７ａと電極１７ｂを等電位とし、電極１７ｃと電極１７ｄを等電位となるように高周波電圧を印加しただけでは、必ずしも誘起電圧を効率良くピックアップすることができるとは限らない。
【００５２】
例えば、破線で示すピックアップ部４のように、ピックアップ電極３１の間を結ぶ線の延長線上にコードレスプローブ２が位置する場合には、ピックアップ電極３１の間を結ぶ線が高周波電流４１と直交するため、誘起電圧を効率良くピックアップさせることができない。
【００５３】
また、一点鎖線で示すピックアップ部４のように、高周波電流が流れていない領域に、ピックアップ部４が配置されても誘起電圧をピックアップすることができない。
【００５４】
つまり、コードレスプローブ２と超音波診断装置本体３とで常に良好な通信を確保しようとすると、コードレスプローブ２が被検査者の体表に押し当てる方向が制約されるという問題が生じることになる。
【００５５】
この問題を解決するために、本実施の形態では、さらに以下のようなコードレスプローブ２の電極１７への電圧印加方法を用いる。
【００５６】
図１１Ａは、コードレスプローブ２の接触面１５を示す図である。また、図１１Ｂは、電極１７ａ〜１７ｄに印加される電圧の時間変化を示す図である。正弦波形５１は、送受信回路２４で発生され、電極１７ａと電極１７ｃとの間に印加される電圧を示す。正弦波形５２は、送受信回路２４で発生され、電極１７ｂと電極１７ｄとの間に印加される電圧を示す。すなわち、図１１Ａの一点鎖線で示すように、互いに直交するように配置された電極１７ａと電極１７ｃとの間、電極１７ｂと電極１７ｄとの間に電圧が印加される。
【００５７】
ここで、図中のＴは、正弦波形５１、５２の周期である。また、正弦波形５１と正弦波形５２は、位相差が９０°である。
【００５８】
次に、以上のように電極１７ａ〜１７ｄに電圧が印加された場合の被検査者の体表に流れる高周波電流の分布について、図１２〜図１６を参照して説明する。図１２〜図１５は、それぞれ図１１Ｂにおける時刻０、Ｔ／８、２Ｔ／８、３Ｔ／８において各電極１７に印加された電圧による高周波電流を示す図である。また、図１２〜図１５において（ａ）は電極１７ａと電極１７ｃとの間に流れる高周波電流の分布を示す図、（ｂ）は電極１７ｂと電極１７ｄとの間に流れる高周波電流の分布を示す図、（ｃ）は（ａ）、（ｂ）の高周波電流を合成した高周波電流の分布を示す図である。また、高周波電流４３ａ〜４３ｄ、４４ａ〜４４ｄ、４５ａ〜４５ｄの矢印が高周波電流の向きを示し、線の太さが高周波電流の大きさを示す。
【００５９】
図１２は、時刻０において、電極１７による高周波電流の分布の様子を模式的に示す図である。図１２（ａ）は、電極１７ａと電極１７ｃとの間に流れる高周波電流４３ａの分布を示す図である。時刻０では、電極１７ａに電圧＋Ｖａが印加され、電極１７ｃに電圧−Ｖａが印加される。すなわち、図１１Ｂに示したように、電極１７ａから電極１７ｃの向きに合算された電圧＋２Ｖａに対応する量の高周波電流４３ａが流れる。図１２（ｂ）は、電極１７ｂと電極１７ｄとの間に流れる高周波電流の分布を示す図である。時刻０では、電極１７ｂと電極１７ｄにはともに０電圧が印加されるため、高周波電流は流れない。したがって、図１２（ｃ）に示すように、電極１７ａと電極１７ｃによる高周波電流４３ａと電極１７ｂと電極１７ｄによる高周波電流をベクトル合成した高周波電流４５ａは、高周波電流４３ａと同様である。
【００６０】
図１３は、時刻Ｔ／８において、電極１７による高周波電流の分布の様子を模式的に示す図である。図１３（ａ）は、電極１７ａと電極１７ｃとの間に流れる高周波電流４３ｂの分布を示す。時刻Ｔ／８では、電極１７ａに電圧＋Ｖｂが印加され、電極１７ｃに電圧−Ｖｂが印加される。すなわち、電極１７ａから電極１７ｃの向きに合算された電圧＋２Ｖｂに対応する量の高周波電流４３ｂが流れる。図１３（ｂ）は、電極１７ｂと電極１７ｄとの間に流れる高周波電流４４ｂの分布を示す図である。時刻Ｔ／８では、電極１７ｂに電圧＋Ｖｂが印加され、電極１７ｄに電圧−Ｖｂが印加される。すなわち、電極１７ｂから電極１７ｄの向きに合算された電圧＋２Ｖｂに対応する量の高周波電流４４ｂが流れる。したがって、図１３（ｃ）に示すように、電極１７ａと電極１７ｃによる高周波電流４３ｂと、電極１７ｂと電極１７ｄによる高周波電流４４ｂとをベクトル合成した高周波電流４５ｂは、電極１７ａ、１７ｂから電極１７ｃ、１７ｄの向き（下向き）に流れる。
【００６１】
つまり、図１３の点線で囲んだ領域Ａでは、高周波電流４３ｂと高周波電流４４ｂとが同じ大きさで逆向きに流れるため、合成すると高周波電流４５ｂが流れない。一方、領域Ｂでは、高周波電流４３ｂと高周波電流４４ｂが同じ大きさで同じ向きに流れるため、高周波電流４５ｂは高周波電流４３ｂより増大する。そして、結局全体としてベクトル合成される高周波電流４５ｂは、図１３（ｃ）に示すように、高周波電流４５ａを４５°回転させた向きに流れる。
【００６２】
図１４は、コードレスプローブ２の時刻２Ｔ／８において、電極１７による高周波電流分布の様子を模式的に示す図である。図１４（ａ）は電極１７ａと電極１７ｃとの間に流れる高周波電流の分布を示す図である。時刻２Ｔ／８では、電極１７ａと電極１７ｃにはともに０電圧が印加されるため、高周波電流は流れない。図１４（ｂ）は電極１７ｂと電極１７ｄとの間に流れる高周波電流４４ｃの分布を示す図である。時刻２Ｔ／８では、電極１７ｂに電圧＋Ｖａが印加され、電極１７ｄに電圧−Ｖａが印加される。すなわち、電極１７ｂから電極１７ｄの向きに合算された電圧＋２Ｖａに対応する量の高周波電流４４ｃが流れる。したがって、図１４（ｃ）に示すように、電極１７ａと電極１７ｃによる高周波電流と電極１７ｂと電極１７ｄによる高周波電流４４ｃをベクトル合成した高周波電流４５ｃは、高周波電流４４ｃと同様である。
【００６３】
図１５は、時刻３Ｔ／８において、電極１７による高周波電流の分布を模式的に示す図である。図１５（ａ）は電極１７ａと電極１７ｃとの間に流れる高周波電流４３ｄの分布を示す図である。時刻３Ｔ／８では、電極１７ａに電圧−Ｖｂが印加され、電極１７ｃに電圧＋Ｖｂが印加される。すなわち、電極１７ｃから電極１７ａの向きに合算された電圧＋２Ｖｂに対応する量の高周波電流４３ｄが流れる。図１５（ｂ）は電極１７ｂと電極１７ｄとの間に流れる高周波電流の分布を示す図である。時刻３Ｔ／８では、電極１７ｂが電圧＋Ｖｂに印加され、電極１７ｄが電圧−Ｖｂに印加される。すなわち、電極１７ｂから電極１７ｄの向きに合算された電圧＋２Ｖｂに対応する量の高周波電流４４ｄが流れる。したがって、図１５（ｃ）に示すように、電極１７ａと電極１７ｃによる高周波電流４３ｄと、電極１７ｂと電極１７ｄによる高周波電流４４ｄをベクトル合成した高周波電流４５ｄは、電極１７ｂ、１７ｃから電極１７ａ、１７ｄの向き（左向き）に流れる。
【００６４】
つまり、図１５の点線で囲んだ領域Ａでは、高周波電流４３ｄと高周波電流４４ｄとが同じ大きさで同じ向きに流れるため、高周波電流４５ｄは高周波電流４３ｄより増大する。一方、領域Ｂでは、高周波電流４３ｄと高周波電流４４ｄが同じ大きさで逆向きに流れるため、合成すると高周波電流４５ｄが流れない。そして、結局全体としてベクトル合成される高周波電流４５ｄは、図１５（ｃ）に示すように、高周波電流４５ｃを４５°回転させた向きに流れる。
【００６５】
以上の図１２から図１５を参照した説明のとおり、直交する方向に高周波電流を流す２組の電極１７間に９０°の位相差を付けた高周波電圧を印加することにより、ベクトル合成される高周波電流４５は、時間とともに回転する。ここで、ベクトル合成された高周波電流４５により、ピックアップ部４のピックアップ電極３１にどのように高周波電圧が誘起されるかについて、図１６を参照しながら説明する。
【００６６】
図１６Ａ〜図１６Ｄは、本発明の実施の形態においてコードレスプローブ２が作るベクトル合成された高周波電流４５の分布とピックアップ部４との関係の時間変化を模式的に示す図である。図１６Ａは、時刻０のときの図１２（ｃ）に相当する高周波電流４５ａが流れる状態を示す。図１６Ｂは、時刻Ｔ／８のときの図１３（ｃ）に相当する高周波電流４５ｂが流れる状態を示す。図１６Ｃは、時刻２Ｔ／８のときの図１４（ｃ）に相当する高周波電流４５ｃが流れる状態を示す。図１６Ｄは、時刻３Ｔ／８のときの図１５（ｃ）に相当する高周波電流４５ｄが流れる状態を示す。ピックアップ部４は、電極１７ａから電極１７ｃの延長線上に配置されている。２つのピックアップ電極３１は、電極１７ｂと電極１７ｄとが向き合う方向に対して平行に向き合うように配置されている。
【００６７】
図１６Ａ〜１６Ｄに示すように、ベクトル合成された高周波電流分布は８の字形状を保ったまま、時間とともに順に回転する。尚、図１６Ａ〜１６Ｄは図１１Ｂに示したように０〜３Ｔ／８の期間で高周波電流分布が回転する様子を示しているので、周期Ｔの期間ではさらに高周波電流分布が半回転することになる。ピックアップ部４の位置を流れる高周波電流に注目すると、周期Ｔで高周波電流の向きが一回転することとなる。
【００６８】
さらに、図１６に示したように高周波電流の分布はプローブを中心に回転することから、コードレスプローブ２の向きに関わらずコードレスプローブ２からから送出される高周波電流は必ずピックアップ部４を通過するので、安定してコードレスプローブ２からピックアップ部４への通信が可能となる。すなわち、図１６Ｃに示すようにピックアップ電極３１が良好に誘起電圧をピックアップできるように、高周波電流４５ｃの向きがピックアップ電極３１が向き合う向きに平行となる場合が生じる。同様に、図９において一点鎖線で示したピックアップ部４においても、図１６Ｄの状態で高周波電流４５ｄの向きがピックアップ電極３１が向き合う向きに平行となり、良好に誘起電圧をピックアップすることができる。
【００６９】
尚、図１６に示したように、ピックアップ部４は、２つのピックアップ電極３１を結ぶ線に垂直な方向で、且つ２つのピックアップ電極３１間の中央を通る線上にコードレスプローブ２が配置されるように配置されることが好ましい。このように配置されることにより、高周波電流４５の向きがピックアップ電極３１が向き合う向きに平行となり、２つのピックアップ電極３１間に誘起される電圧が最大となる。
【００７０】
ただし、図１６Ａの破線で示すように、ピックアップ部４が２つのピックアップ電極３１を結ぶ線の延長線上にコードレスプローブ２が位置するように配置されたとしても、高周波電流４５ａを受信することはできる。これは、図１６Ａに示す状態において、高周波電流４５ａの向きが、ピックアップ電極３１が向き合う向きの成分を有するからである。したがって、ピックアップ部４の位置を気にせずコードレスプローブ２を移動させることができる。
【００７１】
また、ピックアップ部４からコードレスプローブ２への通信については、「相反定理」として広く知られているように、伝送路に増幅素子等の方向性を有する要素がない限り、伝送路の全端子間の伝送特性は振幅と位相が端子間の双方向で一致する。このことから、電極１７ａと電極１７ｃとの間で受信した高周波電圧と電極１７ｂと電極１７ｄとの間で受信した高周波電圧をコードレスプローブ２内の回路で９０°の位相差を付加して合成することにより、コードレスプローブ２がどの方向に向いていても、ピックアップ部４からの高周波電流が誘起する電圧を安定して受信できる。
【００７２】
つまり、本発明の実施の形態のコードレスプローブは、被検査者の体表において互いに直交する向きに配置された電極から互いに９０°の位相差が付加された２つの高周波電流を送信する。また、電極間が互いに直交するように配置された電極の組により信号を受信するため、体表の平面を流れるあらゆる方向の電流も受信することができる。このことにより、コードレスプローブの向きに関係なく、安定してコードレスプローブとピックアップ部との間で通信を行うことが可能となり、コードレスプローブの動きに制約がない。
【００７３】
尚、本実施の形態では電極を４つ（２組）としたが、互いに異なる方向に高周波電流を送受信できればこれ以外の数でも良く、互いに異なる方向を９０°としたがこれ以外の角度でも良い。例えば、１つの電極を共通電極とし、２つの電極に異なる電圧を印加することにより、異なる方向に高周波電流を流すことができるため、少なくとも３つ以上の電極は必要である。また、異なる方向に電流を流すことができればどのような角度であってもよいが、構成の簡単さ、下記の位相差との整合の関係から９０°に近いほど好ましい。また、９０°の組を４組、６組とすることも可能で、この場合、一部の電極が体表面から離れてしまった場合であっても、最低２組が体表面に接触していれば安定して信号を伝達することが可能となる。
【００７４】
さらに、高周波電流は互いに９０°の位相差を有するとしたが異なる位相差でも良い。理論上は、位相差が０°以外であればよいが、高周波電流の向きにもよるが誘起電圧を安定して受信できるようにするためには、電極間の角度に対応して９０°に近いほど好ましい。
【００７５】
つまり、電極数と配置方向と位相差の組合せによりコードレスプローブ周辺の高周波電流の方向を時間とともに変えられるよう構成したものであれば、本発明の及ぶ範囲であることは言うまでもない。
【００７６】
また、本実施の形態ではピックアップ部の電極数が２つの場合を示したが、コードレスプローブと同様に４つとしてもよい。さらに、ワイヤレスプローブと同じく直交する方向の電極対間に９０°位相の異なる電圧を印加して回転する高周波電流の分布を作り出し、且つ高周波電流の分布の回転方向をワイヤレスプローブが作る回転する高周波電流の分布と同じ向きにすることで、さらに効率良く信号を伝送でき、その構成が本発明の及ぶ範囲であることは言うまでもない。
【００７７】
また、送受信回路から出力する交流電圧の周波数は、トランスデューサ１６が送信する超音波の周波数の１０倍以上の周波数であることが好ましい。このようにすることで、周波数の干渉、減衰、ノイズ等の影響を低減できコードレスプローブとピックアップ部との間で安定して通信を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明にかかるコードレスプローブおよび超音波診断装置は、操作者のプローブの持ち方に制約がなく、また超音波診断装置本体側に複数の送受信部を設置できる場所を必要としないという特徴を有し、医療分野で用いる超音波診断装置として有用である。
【符号の説明】
【００７９】
１超音波診断装置
２コードレスプローブ
３超音波診断装置本体
４ピックアップ部
５ケーブル
６操作者
７被検査者
１１プローブ外形
１２曲率変化線
１３節点
１４曲面
１５接触面
１６トランスデューサ
１７電極
１８超音波ビーム
１９体表
２１超音波発生回路
２２アナログデジタル変換回路
２３制御回路
２４送受信回路
２５バッテリ
２６樹脂層
２７ジェル
２８キャパシタ
２９抵抗
３１ピックアップ電極
３２本体側送受信回路
３３操作部
３４表示部
３５本体側制御部
３６画像信号処理部
３７電源部
４１、４２、４３ａ〜４３ｄ、４４ａ〜４４ｄ、４５ａ〜４５ｄ高周波電流
５１、５２正弦波形
【図１】
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【図２Ａ】
2013009829.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１７】
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