(57)【要約】【課題】超音波診断装置を安価に製造すること。【解決手段】実施形態の超音波プローブ１０は、先端部１１と、接続部１２と、第１脱着部１３と、第２脱着部１４とを備える。先端部１１は、超音波送受信を行なう音響素子群を含む。接続部１２は、先端部１１と装置本体２０とを接続する。第１脱着部１３は、先端部１１と接続部１２とを脱着可能とする脱着部として、先端部１１に取り付けられ、第１コネクタが複数配列される。第２脱着部１４は、先端部１１と接続部１２とを脱着可能とする脱着部として、接続部１２に取り付けられ、第１コネクタと勘合可能な第２コネクタが複数配列される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波送受信を行なう音響素子群を含む先端部と、
前記先端部と超音波画像撮影の全体制御を行なう装置本体とを接続する接続部と、
前記先端部と前記接続部とを脱着可能とする脱着部として、
前記先端部に取り付けられ、第１コネクタが複数配列された第１脱着部と、
前記接続部に取り付けられ、前記第１コネクタと勘合可能な第２コネクタが複数配列された第２脱着部と、
を備えることを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
前記第１コネクタの数と、前記第２コネクタの数との数とが異なる、
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項３】
前記接続部は、少なくとも超音波送受信を行なうための電子回路を内蔵する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記第１脱着部の外側、及び、前記第２脱着部の外側の少なくとも一方に、防水機能を有するシール構造が更に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の超音波プローブ。
【請求項５】
超音波送受信を行なう音響素子群を含む先端部と、
前記先端部と超音波画像撮影の全体制御を行なう装置本体とを接続する接続部と、
前記先端部と前記接続部とを脱着可能とする脱着部として、
前記先端部に取り付けられ、第１コネクタが複数配列された第１脱着部と、
前記接続部に取り付けられ、前記第１コネクタと勘合可能な第２コネクタが複数配列された第２脱着部と、
を有する超音波プローブを備えることを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波プローブ及び超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波診断装置は、簡便な操作性、被爆のおそれがない非侵襲性、装置規模の小ささなどの様々な利点を備えた医用画像診断装置として、今日の医療において重要な役割を果たしている。また、超音波診断装置は、小型化や、価格低減の要望が多いことから、近年、超音波診断装置の小型化が進められており、片手で持ち運べる程度に小型化された装置も開発されている。
【０００３】
超音波診断装置の小型化は、超音波送受信後の画像化処理や画像表示処理等、超音波診断装置の処理において、ソフトウエアにより実行可能な処理の比率を高め、かかるソフトウエア処理を、近年のコンピュータで用いられている高性能で小型のプロセッサにより実行させることで、実現可能である。また、超音波診断装置の小型化は、送受信回路等、超音波診断装置の処理において専用の機能を必要とするハードウエアの電子回路を、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）とすることで、実現可能である。更に、上記の技術を用いた小型化に伴い、超音波プローブ内に電子回路を内蔵させて、システム全体を小型化する技術も進んでいる。
【０００４】
しかし、超音波画像の撮影では、観察する対象部位により適切なプローブ形状や周波数が異なるため、操作者は、種々の超音波プローブを使い分ける必要がある。例えば、操作者は、観察する対象部位に応じて、腹部用コンベックスプローブ、心臓用セクタプローブ、表在臓器用リニアプローブ等を使い分ける必要がある。
【０００５】
すなわち、超音波診断装置は、システムとして、種々の超音波プローブを有する必要がある。このため、超音波プローブ内に電子回路を設置することで超音波診断装置の小型化を行なっても、電子回路が内蔵された超音波プローブを超音波プローブの種別ごとに製造する必要があり、結果的に製造コストが増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１５３９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、超音波診断装置を安価に製造することができる超音波プローブ及び超音波診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の超音波プローブは、先端部と、接続部と、第１脱着部と、第２脱着部とを備える。先端部は、超音波送受信を行なう音響素子群を含む。接続部は、前記先端部と超音波画像撮影の全体制御を行なう装置本体とを接続する。第１脱着部は、前記先端部と前記接続部とを脱着可能とする脱着部として、前記先端部に取り付けられ、第１コネクタが複数配列される。第２脱着部は、前記先端部と前記接続部とを脱着可能とする脱着部として、前記接続部に取り付けられ、前記第１コネクタと勘合可能な第２コネクタが複数配列される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、従来の超音波診断装置の構成例を説明するための図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を説明するための図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る第１脱着部及び第２脱着部の一例を説明するための図（１）である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る第１脱着部及び第２脱着部の一例を説明するための図（２）である。
【図５】図５は、第１の実施形態で行なわれるヘッド部交換の一例を説明するための図である。
【図６】図６は、第２の実施形態に係る第１脱着部及び第２脱着部の一例を説明するための図である。
【図７】図７は、第３の実施形態に係る超音波診断装置を説明するための図（１）である。
【図８】図８は、第３の実施形態に係る超音波診断装置を説明するための図（２）である。
【図９】図９は、第３の実施形態に係る超音波診断装置を説明するための図（３）である。
【図１０】図１０は、第４の実施形態に係る超音波プローブを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、超音波プローブの実施形態を詳細に説明する。なお、以下では、超音波プローブを有する超音波診断装置を実施形態として説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る超音波診断装置について説明する前に、図１を用いて、従来の超音波診断装置について説明する。図１は、従来の超音波診断装置の構成例を説明するための図である。図１に示すように、従来の超音波診断装置１０００は、超音波プローブ１００と、装置本体２０と、モニタ３０と、入力装置４０とを有する。
【００１２】
超音波プローブ１００は、複数の音響素子（音響素子群）として、例えば、複数の圧電振動子を有し、これら複数の圧電振動子は、後述する装置本体２０が有する送受信部２１から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。また、超音波プローブ１００は、被検体からの反射波を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ１００は、圧電振動子に設けられる整合層、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有する。
【００１３】
かかる従来の超音波プローブ１００は、例えば、図１に示すように、プローブ本体１０１と、ケーブル１０２と、プローブコネクタ１０３とから構成される。プローブ本体１０１は、図１に示すように、被検体に当接されるヘッド部と、超音波プローブ１００を操作者が操作するためのハンドル部とに大別される。プローブ本体１０１は、音響素子モジュール１０１ａと、ＦＰＣ（Flexible  Printed  Circuits）１０１ｂと、ケーブル接続基板１０１ｃとを有する。
【００１４】
音響素子モジュール１０１ａは、超音波送受信を行なう音響素子群や、整合層、バッキング材等を含む。ＦＰＣ１０１ｂは、音響素子モジュール１０１ａへ電気信号を供給し、音響素子モジュール１０１ａから出力された電気信号をケーブル１０２へ出力する信号線が配列されたプリント回路である。ケーブル接続基板１０１ｃは、ケーブル１０２の信号線をＦＰＣ１０１ｂに接続するために、ケーブル１０２とＦＰＣ１０１ｂとの間に介在する基板である。図１に示す構成例では、ヘッド部は、音響素子モジュール１０１ａを含み、ハンドル部は、ケーブル接続基板１０１ｃを含む。また、図１に示す構成例では、ＦＰＣ１０１ｂは、ヘッド部とハンドル部とに跨って配置される。
【００１５】
ケーブル１０２は、プローブ本体１０１と装置本体２０とを接続するためのケーブルであり、送受信部２１からの電気信号を音響素子群に供給し、音響素子群からの電気信号を送受信部２１に伝送するための信号線を有する。プローブコネクタ１０３は、ケーブル１０２と装置本体２０とを接続するコネクタであり、チューニング回路１０３ａと、チューニング回路１０３ａ等を収納する容器１０３ｂとを有する。チューニング回路１０３ａは、音響素子である圧電振動子のキャパシタンスに対して、電気信号が効率良くつながるように設けられた電気的なインピーダンスの整合回路である。
【００１６】
入力装置４０は、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボール、ジョイスティック等を有し、超音波診断装置１０００の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体２０に対して受け付けた各種設定要求を転送する。
【００１７】
モニタ３０は、超音波診断装置１０００の操作者が入力装置４０を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）を表示したり、装置本体２０において生成された超音波画像等を表示したりする。
【００１８】
装置本体２０は、超音波画像撮影の全体制御を行なう装置であり、具体的には、超音波プローブ１００が受信した反射波に基づいて超音波画像を生成する装置である。装置本体２０は、例えば、図１に示すように、送受信部２１と、信号処理部２２と、画像処理部２３と、制御部２４と、インターフェース部２５とを有する。
【００１９】
送受信部２１は、トリガ発生回路、送信遅延回路及びパルサ回路等を有し、超音波プローブ１００に駆動信号を供給する。パルサ回路は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。また、送信遅延回路は、超音波プローブ１００から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルサ回路が発生する各レートパルスに対し与える。また、トリガ発生回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１００に駆動信号（駆動パルス）を印加する。すなわち、遅延回路は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面からの送信方向を任意に調整する。
【００２０】
なお、送受信部２１は、後述する制御部２４の指示に基づいて、所定のスキャンシーケンスを実行するために、送信周波数、送信駆動電圧等を瞬時に変更可能な機能を有している。特に、送信駆動電圧の変更は、瞬間にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信回路、または、複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。
【００２１】
また、送受信部２１は、アンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器、位相検波回路等を有し、超音波プローブ１００が受信した反射波信号に対して各種処理を行なって反射波データを生成する。アンプ回路は、反射波信号をチャンネルごとに増幅してゲイン補正処理を行なう。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換し、デジタルデータに受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与える。加算器は、Ａ／Ｄ変換器によって処理された反射波信号の加算処理を行なう。加算器の加算処理により、反射波信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。位相検波回路は、加算器の出力信号をベースバンド帯域の同相信号（Ｉ信号、Ｉ：In-pahse）と直交信号（Ｑ信号、Ｑ：Quadrature-phase）とに変換する。そして、位相検波回路は、Ｉ信号及びＱ信号（ＩＱ信号）を後段の信号処理部２２に出力する。なお、位相検波回路による処理前のデータは、ＲＦ信号とも呼ばれる。以下では、超音波の反射波に基づいて生成された「ＩＱ信号、ＲＦ信号」をまとめて、「反射波データ」と記載する。
【００２２】
このように、送受信部２１は、超音波の送受信における送信指向性と受信指向性とを制御する。すなわち、送受信部２１は、送信ビームフォーマー及び受信ビームフォーマーとして機能する超音波診断装置専用のハードウエアである。なお、送受信部２１のチャンネル数は、システムによって固定の値であり、送受信部２１のチャンネル数が、音響素子モジュール１０１ａの素子数やチャンネル数より少ない場合に対応するため、送受信部２１は、超音波プローブ１００の開口を変更するためのスイッチング回路を有する。また、図示しないが、装置本体２０は、送受信部２１を構成する各電子回路を制御する制御回路を有し、後述する制御部２４は、かかる制御回路を介して、送受信部２１を制御する。
【００２３】
信号処理部２２は、送受信部２１から反射波データを受信し、対数増幅、包絡線検波処理等を行なって、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。また、信号処理部２２は、送受信部２１から受信した反射波データから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の移動体情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。
【００２４】
画像処理部２３は、信号処理部２２が生成したデータから超音波画像を生成する。すなわち、画像処理部２３は、Ｂモードデータから反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像を生成する。また、画像処理部２３は、ドプラデータから移動体情報を表す平均速度画像、分散画像、パワー画像、又は、これらの組み合わせ画像としてのカラードプラ画像を生成する。また、画像処理部２３は、超音波画像に、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディマークなどを合成した合成画像を生成することもできる。
【００２５】
ここで、画像処理部２３は、超音波走査の走査線信号列を、テレビなどに代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用画像としての超音波画像を生成する。また、画像処理部２３は、スキャンコンバート以外に種々の画像処理として、例えば、スキャンコンバート後の複数の画像フレームを用いて、輝度の平均値画像を再生成する画像処理（平滑化処理）や、画像内で微分フィルタを用いる画像処理（エッジ強調処理）などを行なう。
【００２６】
また、画像処理部２３は、画像データを格納する記憶メモリを搭載しており、３次元画像の再構成処理などを行うことが可能である。また、画像処理部２３が搭載する記憶メモリから、例えば、診断の後に操作者が検査中に記録された画像を呼び出すことが可能となっている。
【００２７】
すなわち、Ｂモードデータ及びドプラデータは、スキャンコンバート処理前の超音波画像データであり、画像処理部２３が生成するデータは、スキャンコンバート処理後の表示用の超音波画像データである。なお、Ｂモードデータ及びドプラデータは、生データ（Raw  Data）とも呼ばれる。
【００２８】
信号処理部２２は、反射波データから生データを生成するための、超音波診断装置に特有の処理部であり、超音波診断装置専用のハードウエアにより構成される。或いは、信号処理部２２は、一部又は全部の処理をソフトウエア処理により行なうプロセッサで構成される場合もある。また、画像処理部２３は、走査形状に応じてスキャンコンバート処理を行なう超音波診断装置専用のハードウエアや、画像処理を行なう汎用のハードウエア等で構成される。或いは、画像処理部２３は、一部又は全部の処理をソフトウエア処理により行なうプロセッサで構成される場合もある。
【００２９】
制御部２４は、情報処理装置としての機能を実現する制御プロセッサ（ＣＰＵ：Central  Processing  Unit）であり、超音波診断装置１０００の処理全体を制御する。具体的には、制御部２４は、入力装置４０を介して操作者から入力された各種設定要求や、各種制御プログラム及び各種データに基づき、送受信部２１、信号処理部２２及び画像処理部２３の処理を制御する。また、制御部２４は、超音波画像データ等をモニタ３０にて表示するように制御する。
【００３０】
インターフェース部２５は、入力装置４０や、図示しない外部装置に対するインターフェースである。例えば、入力装置４０が受け付けた操作者からの各種設定情報及び各種指示は、インターフェース部２５により、制御部２４に転送される。また、例えば、装置本体２０で生成された画像データは、インターフェース部２５により、ネットワークを介して外部装置に転送することができる。
【００３１】
以上、従来の超音波診断装置１０００について説明した。かかる構成からなる超音波診断装置１０００の小型化は、信号処理部２２や画像処理部２３の処理においてソフトウエアにより実行可能な処理の比率を高め、かかるソフトウエア処理を、近年のコンピュータで用いられている高性能で小型のプロセッサにより実行させることで、実現可能である。また、超音波診断装置１０００の小型化は、送受信部２１や信号処理部２２等の専用ハードウエアの電子回路を、ＡＣＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）とすることで実現可能である。また、かかる技術を用いた小型化に伴い、超音波プローブ１００内に小型化された電子回路を内蔵させて、システム全体の小型化もできる。
【００３２】
しかし、超音波画像撮影では、観察する対象部位により適切なプローブ形状や周波数が異なるため、操作者は、種々の超音波プローブを使い分ける必要がある。例えば、操作者は、観察する対象部位に応じて、腹部用コンベックスプローブ、心臓用セクタプローブ、表在臓器用リニアプローブ等を使い分ける必要がある。
【００３３】
ここで、上述したように、従来の超音波プローブ１００は、プローブ本体１０１と、ケーブル１０２と、プローブコネクタ１０３とを基本単位として構成されている。すなわち、従来では、診断目的に応じて超音波プローブ１００を変更する場合、プローブ全体をプローブコネクタ１０３部分で交換する構造になっている。プローブコネクタ１０３は、殆どの超音波プローブで共通である。しかし、音響素子モジュール１０１ａは、診断目的ごとに異なる素子数、構造、形状である。また、ケーブル１０２の信号線の本数や、ＦＰＣ１０２等の内蔵回路のチャンネル数等は、通常、音響素子モジュール１０１ａの素子数に応じて異なる構成となっている。
【００３４】
例えば、音響素子モジュール１０１ａの素子数は、３２である場合や、２５６である場合もある。また、幾つかの素子を束ねてチャンネルを形成する場合、音響素子モジュール１０１ａのチャンネル数は、例えば、１６である場合や、１２８である場合もある。すなわち、音響素子モジュール１０１ａに接続しなければならない信号線の線数は、超音波プローブ１００の種別ごとに異なる。
【００３５】
従来の構成で小型化を進めるためには、例えば、装置本体２０の処理の一部を行なう電子回路を内蔵するプローブ本体１０１と、ケーブル１０２と、プローブコネクタ１０３とを１つの単位として、全てのプローブ種別で製造する必要があった。すなわち、従来の超音波プローブ１００の構成では、超音波診断装置１０００の小型化を行なっても、システム全体として製造コストが増大することとなっていた。
【００３６】
そこで、第１の実施形態では、超音波診断装置を安価に製造するために、以下で説明する超音波プローブ１０を用いる。図２は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を説明するための図である。
【００３７】
図２に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、超音波プローブ１０と、前述した従来の超音波診断装置１０００が有する装置本体２０、モニタ３０及び入力装置４０とを有する。すなわち、図２に示す装置本体２０が有する送受信部２１、信号処理部２２、画像処理部２３、制御部２４及びインターフェース部２５は、図１を用いて説明した装置本体２０の各部と同様の処理を行なう。なお、第１の実施形態に係る装置本体２０は、従来の装置本体２０とは異なり、チューニング回路２６を有するが、この点については、第１の実施形態に係る超音波プローブ１０を説明した後に説明する。
【００３８】
第１の実施形態に係る超音波プローブ１０は、図２に示すように、先端部１１と、接続部１２と、第１脱着部１３と、第２脱着部１４と、ケーブル１５とから構成される。先端部１１は、超音波送受信を行なう音響素子群を含む。具体的には、先端部１１は、音響素子群や、整合層、バッキング材等を含んで構成される音響素子モジュール１１０を内蔵する。すなわち、先端部１１は、図１に示す従来の超音波プローブ１００のプローブ本体１０１におけるヘッド部に相当する。
【００３９】
また、接続部１２は、先端部１１と超音波画像撮影の全体制御を行なう装置本体２０とを接続する。第１の実施形態では、接続部１２は、先端部１１と装置本体２０とをケーブル１５を介して間接的に接続するために設けられる。すなわち、図２に示す接続部１２は、図１に示す従来の超音波プローブ１００のプローブ本体１０１におけるハンドル部に相当する。また、ケーブル１５は、図１に示すケーブル１０２と同様に、接続部１２と装置本体２０とを接続するためのケーブルであり、送受信部２１からの電気信号を音響素子群に供給し、音響素子群からの電気信号を送受信部２１に伝送するための信号線を有する。
【００４０】
第１脱着部１３及び第２脱着部１４それぞれは、先端部１１と接続部１２とを脱着可能とするため脱着部である。第１脱着部１３は、先端部１１に取り付けられ、第１コネクタが複数配列される。また、第２脱着部１４は、接続部１２に取り付けられ、第１コネクタと勘合可能な第２コネクタが複数配列される。
【００４１】
先端部１１は、音響素子モジュール１１０の他に、音響素子モジュール１１０の各素子を複数の第１コネクタのいずれかに接続する信号線を有する。また、接続部１２は、ケーブル１５の各信号線を複数の第２コネクタのいずれかに接続するための基板等を有する。先端部１１と接続部１２とを接続する際に、第１脱着部１３及び第２脱着部１４において、複数の第１コネクタと複数の第２コネクタとが勘合することで、接続部１２の信号線は、先端部１１の信号線に接続される。すなわち、第１の実施形態では、先端部１１と接続部１２とを接続するコネクタ部分を複数のコネクタで構成することで、接続部１２の信号線と先端部１１の信号線とを全て接続させることを実現する。
【００４２】
具体的には、第１の実施形態では、超音波診断装置１に接続されることが想定される各音響素子モジュール１１０で必要とされる信号線の線数の最大値以上のチャンネル数（ピン数）を確保できる数の「小型でピン数の少ない汎用コネクタ」を、第１脱着部１３及び第２脱着部１４それぞれに同数配列する。かかる最大値は、例えば、音響素子モジュール１１０の音響素子群の素子数により決定される。或いは、かかる最大値は、音響素子モジュール１１０のチャンネル数により決定される。図３及び図４は、第１の実施形態に係る第１脱着部及び第２脱着部の一例を説明するための図である。
【００４３】
一例を挙げると、最大値が「１８０」である場合、第１脱着部１３は、第１コネクタとして「２０ピンの汎用コネクタ（オス）」が９個配列され、第２脱着部１４は、第２コネクタとして「２０ピンの汎用コネクタ（メス）」が９個配列される。図３に示す一例では、９個の第１コネクタ及び９個の第２コネクタそれぞれが、「縦３個、横３個」に配列されている。
【００４４】
図４は、図３に示す第１脱着部１３及び第２脱着部１４それぞれの俯瞰図である。第１の実施形態では、２０ピンの汎用コネクタとして、「Mini  Display  Port（登録商標）」用のコネクタを用いる。図４に示す一例では、第１コネクタは、「Mini  Display  Port（登録商標）」のオス側のコネクタであり、第２コネクタは、「Mini  Display  Port（登録商標）」のメス側のコネクタである。かかる汎用コネクタのサイズは、「６．７ｍｍ×４．６ｍｍ」である。すなわち、「縦３個、横３個」で９個のコネクタが配列される第１脱着部１３及び第２脱着部１４は、コネクタを配列するために「２０．１ｍｍ×１３．８ｍｍ」のサイズを要する。かかるサイズは、超音波プローブ１０を構成する先端部１１及び接続部１２を必要以上に太くすることなく実現できるレベルである。
【００４５】
図３及び図４に例示する構成では、例えば、第１脱着部１３が取り付けられる先端部１１に含まれる音響素子数が「４０」である場合、第１脱着部１３の９個の第１コネクタのうち、２個の第１コネクタと、この２個の第１コネクタに勘合する２個の第２コネクタとにより、電気信号の中継が行なわれる。かかる制御は、制御部２４により行なわれる。
【００４６】
このように、第１の実施形態に係る超音波プローブ１０は、先端部１１及び第１脱着部１３を、プローブ種別ごとに製造し、ケーブル１５、接続部１２及び第２脱着部１４を、プローブ種別に関わらず共通の部品として製造することができる。換言すると、第１の実施形態では、ケーブル１５、接続部１２及び第２脱着部１４は、装置本体２０の一部と見なすことができる。このため、図２に示す第１の実施形態に係る超音波診断装置１では、従来の超音波プローブ１００の構成要素としていたチューニング回路１０３ａと同等のチューニング回路２６を、装置本体２０内に設置することができる。また、交換する超音波プローブ１０の先端部１１に内蔵する音響素子の電気的なインピーダンスが、交換する先端部１１ごとに大きく異なる場合、超音波プローブ１０の接続部１２内に電気的なインピーダンス変換回路（バッファ回路）を内蔵することも可能である。
【００４７】
そして、操作者は、プローブの種別を変更したい場合、先端部１１及び第１脱着部１３のみを取り替えることで、プローブの種別を変更することができる。図５は、第１の実施形態で行なわれるヘッド部交換の一例を説明するための図である。
【００４８】
例えば、第１の実施形態では、図５に示すように、「コンベックスプローブ用の先端部１１ａ及び第１脱着部１３ａ」や、「セクタプローブ用の先端部１１ｂ及び第１脱着部１３ｂ」、「リニアプローブ用の先端部１１ｃ及び第１脱着部１３ｃ」等が超音波プローブ１０のヘッド部として製造される。操作者は、これらのヘッド部を、共通のハンドル部である「接続部１２及び第２脱着部１４」に診断目的に応じて取り替えることで、超音波プローブ１０の種別を変更することができる。
【００４９】
上述したように、第１の実施形態では、ヘッド部分のみを交換することで、プローブ交換を実現可能な構成とし、ヘッド部とハンドル部との接続構造として、汎用品も利用可能な配線数の少ない小型のコネクタを複数、並列に設置する。すなわち、第１の実施形態では、必要とされる配線数を確保できる専用コネクタでコネクタ部分を構成するのではなく、必要とされる配線数を、複数のコネクタで確保するようにコネクタ部分を構成する。これにより、第１の実施形態では、個々のコネクタに求められるピン数を低くすることができ、その結果、コネクタ部分を構成する個々のコネクタを、汎用コネクタを用いて製造することができる。
【００５０】
従来では、プローブ形状や素子数ごとにコネクタ部分を変更するには、専用コネクタの開発及び製造が必要とされていた。すなわち、超音波プローブは、操作者が手に持って被検体の体表面に押しあてて使用される。このため、超音波プローブは、操作者が持ちやすくするために、小型で軽量であることが求められている。また、近年の超音波プローブは、電子走査式という方式を採用しており、プローブ内に多数の素子を有している。このことは、超音波プローブ内で数メガヘルツの微少な電気信号（アナログ信号）が素子数分、並列に発生することを意味しており、小さな空間に素子数分の電気接点を持つコネクタ機構を配置しなくてはならない。また、プローブ形状や素子数が上述したように、用途に応じて様々であるため、技術的難易度が高い専用のコネクタの設計及び開発を行なう必要がある。すなわち、専用のコネクタを用いると、開発コストや製造コストが高くなる。
【００５１】
一方、第１の実施形態は、「配線数の少ない小型のコネクタ」を複数配列するコネクタ構造とことで、汎用コネクタを用いてヘッド部分を製造可能とし、ヘッド部分の製造コストを低くするものである。また、第１の実施形態では、単価の高いケーブル１５を含むヘッド部分以外の超音波プローブ１０の構成要素を、超音波診断装置１で共通の構成要素として製造することができる。
【００５２】
従って、第１の実施形態によれば、超音波診断装置を安価に製造することができる。また、第１の実施形態によれば、超音波プローブ１０の故障の際に、ヘッド部のみを交換すればよいので、修理費用も低減することができる。また、第１の実施形態では、超音波プローブ１０の製造コストを低く抑えることができるので、高性能で小型のプロセッサやＡＳＩＣの技術を用いて超音波診断装置１の小型化を、製造コストを増大することなく行なうことができる。
【００５３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る超音波プローブ１０は、第１の実施形態で説明した超音波プローブ１０と同様に、第１脱着部１３及び第２脱着部１４により、先端部１１及び接続部１２を脱着可能とする。しかし、第２の実施形態では、第１コネクタの数と、第２コネクタの数との数とが異なる構成とする。
【００５４】
すなわち、第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、第２コネクタの数を各種の音響素子モジュール１１０で要求される信号線の線数の最大値以上のピン数を確保可能な数に固定する。一方、第２の実施形態では、第１コネクタの数を、取り付けられる先端部１１に内蔵される音響素子モジュール１１０で要求される信号線の線数を確保可能な数に固定する。図６は、第２の実施形態に係る第１脱着部及び第２脱着部の一例を説明するための図である。
【００５５】
例えば、図６に例示するように、第２脱着部１４が有する第２コネクタの数は、各種の音響素子モジュール１１０で要求される信号線の線数の最大値「１８０」が確保できるように、９個とする。一方、コンベックスプローブ用の先端部１１ａで要求される信号線の線数が例えば「８０本」である場合、第１脱着部１３ａは第１コネクタを４個実装する。図６に示す一例では、第１脱着部１３ａにおいて、４つの第１コネクタは、四隅の４つの第２コネクタに勘合するように配列される。
【００５６】
また、セクタプローブ用の先端部１１ｂで要求される信号線の線数が例えば「４０本」である場合、第１脱着部１３ｂは第１コネクタを２個実装する。図６に示す一例では、第１脱着部１３ｂにおいて、２つの第１コネクタは、縦方向の真ん中に配列された第２コネクタの両端の２つの第２コネクタに勘合するように配列される。
【００５７】
上述したように、第２の実施形態では、第１コネクタの数を、例えば、音響素子数に応じて必要な数のみとする。コネクタ部分のコネクタ数を複数とすることで、音響素子モジュール１１０の素子数に応じて、第１コネクタの数は、第２コネクタの数より少なくすることように、任意に変更可能となる。すなわち、第２の実施形態では、ヘッド部の製造コストを低減することができる。
【００５８】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１の実施形態や第２の実施形態で説明した超音波プローブ１０により、超音波診断装置１を小型化する場合について、図７、図８及び図９を用いて説明する。図７、図８及び図９は、第３の実施形態に係る超音波診断装置を説明するための図である。
【００５９】
第３の実施形態に係る接続部１２は、少なくとも超音波送受信を行なうための電子回路を内蔵する。例えば、第３の実施形態に係る接続部１２は、図７に示すように、第１処理部１６が内蔵される。また、第３の実施形態では、接続部１２は、ケーブル１５を介して、第２処理部１７と接続される。第１処理部１６は、図８に示すように、例えば、送受信部２１及び信号処理部２２が内蔵される。また、第２処理部１７は、図８に示すように、例えば、画像処理部２３が内蔵される。そして、第２処理部１７は、図７に示すように、例えば、２つのＵＳＢ（Universal  Serial  Bus）コネクタによりＰＣ（Personal  Computer）システム２００に接続される。
【００６０】
図７及び図８に例示する構成では、装置本体２０に内蔵されていた送受信部２１及び信号処理部２２が第１処理部１６に内蔵され、装置本体２０に内蔵されていた画像処理部２３が第２処理部１７に内蔵される。そして、ＰＣシステム２００は、送受信部２１、信号処理部２２及び画像処理部２３以外の装置本体の構成要素（制御部２４及びインターフェース部２５）や、モニタ３０及び入力装置４０が内蔵される。
【００６１】
すなわち、図７及び図８に例示する構成は、装置本体２０で超音波診断装置１に固有の処理を行なう構成要素を、ＡＳＩＣや高性能で小型のプロセッサで構成することで、小型化して第１処理部１６や第２処理部１７に内蔵し、装置本体２０が行なっていた全体制御機能のみを、ＰＣシステム２００に代替させるものである。
【００６２】
また、第３の実施形態は、第１の実施形態や第２の実施形態で説明した超音波プローブ１０を用いることで、図９に示すように、ＰＣシステム２００の代わりに、装置本体２０としてＰＤＡ（Personal  Digital  Assistant）２１０を用いることができる。かかる場合、超音波診断装置１の小型化を更に進めることができるので、操作者のプローブ操作の自由度を確保するために必要であったケーブル１５を、図９に示すように、削除することができる。すなわち、図９に示す構成例では、第１処理部１６を有する接続部１２は、直接、第２処理部１７に接続され、第２処理部１７は、２つのＵＳＢコネクタによりＰＤＡ２１０に接続される。これにより、操作者は、ＰＤＡ２１０により小型化された超音波診断装置１全体を持って操作することで、被検体を超音波走査することができる。
【００６３】
ハンドル部（接続部１２及び第２脱着部１４）内に、電子回路である送受信部２１を内蔵することで、音響素子と送受信部２１のアンプ回路等の物理的距離が短く容量性負荷が小さいため、受信信号の信号雑音比を劣化させないことができる。しかし、図１に例示した従来構成で図７〜図９に例示する構造を実現する場合、上述したように、超音波プローブの製造コストが高くなり、システム全体としてのコストも増大してしまう。
【００６４】
一方、第３の実施形態では、第１の実施形態や第２の実施形態で説明した超音波プローブ１０を用いることで、プローブ種別変更時に電子回路を含むハンドル部を交換する必要がないため、システム全体の製造コストを低減して小型化を行なうことができる。更に、第３の実施形態では、送受信部２１を音響素子モジュール１１０に近接して配置できるので、受信信号の信号雑音比の劣化を防止して、超音波画像の分解能を向上することができる。
【００６５】
なお、上記では、送受信部２１、信号処理部２２及び画像処理部２３を、第１処理部１６や第２処理部１７に分散して内蔵する場合について説明した。しかし、第３の実施形態は、送受信部２１を第１処理部１６に内蔵し、信号処理部２２を第２処理部１７に内蔵し、画像処理部２３をＰＣシステム２００やＰＣＡ２１０に内蔵する場合であっても良い。また、第３の実施形態は、信号処理部２２や画像処理部２３の機能の全てを第１処理部１６や第２処理部１７に内蔵する場合であっても、信号処理部２２や画像処理部２３の機能の一部を第１処理部１６や第２処理部１７に内蔵する場合であっても良い。また、第３の実施形態は、第２処理部１７を設置せずに、第１処理部１６のみに、例えば、送受信部２１を内蔵する場合であっても良い。
【００６６】
すなわち、第３の実施形態は、第１の実施形態や第２の実施形態で説明した超音波プローブ１０を用いることで、装置本体２０が行なっていた処理を任意に切り分けて、「装置本体２０としてのＰＣシステム２００やＰＤＡ２１０」と「第１処理部１６や第２処理部１７」とに分散配置して、超音波診断装置１の小型化を安価に行なうことができる。なお、超音波プローブ１０で実行される処理は、装置本体２０が行なっていた処理全体のうち小型の電子回路や小型のプロセッサにて実行可能な処理となる。
【００６７】
（第４の実施形態）
第４の実施形態では、第１の実施形態や第２の実施形態で説明した超音波プローブ１０に、更に、防水機構を追加する場合について説明する。
【００６８】
超音波画像の撮影時では、生体との音響接触性を良くするために、通常、ソノゼリーのような音響カップリング剤がヘッド部の表面に塗られる。音響カップリング剤の主成分は水であり、超音波プローブは、電気的な絶縁性を保った構造を要求される。第１の実施形態や第２の実施形態で説明した超音波プローブ１０の第１脱着部１３及び第２脱着部１４の接続構造は、コネクタにより構成されるため、防水性を持つことが望ましい。
【００６９】
そこで、第４の実施形態に係る超音波プローブ１０は、第１脱着部１３の外側、及び、第２脱着部１４の外側の少なくとも一方に、防水機能を有するシール構造１８が更に取り付けられる。
【００７０】
図１０は、第４の実施形態に係る超音波プローブを説明するための図である。図１０に示すように、先端部１１と接続部１２とは、第１脱着部１３が有する複数の第１コネクタと第２脱着部１４が有する複数の第２コネクタとが互いに勘合することで、近接して接続される。しかし、先端部１１と接続部１２とを完全に密着させることは、困難であり、先端部１１と接続部１２との間には、図１０に示すように、隙間が生じる。かかる隙間から、音響カップリング剤が先端部１１や接続部１２の内部に浸水すると、音響素子モジュール１１０や、先端部１１や接続部１２の信号線に故障が発生する場合がある。
【００７１】
そこで、第４の実施形態では、図１０に示すように、第１脱着部１３の外側に、例えば、ゴムによるシール構造１８が取り付けられる。図１０に示す一例では、第１脱着部１３の外周、すなわち、先端部１１の容器において接続部１２に近接される部分の内周に、シール構造１８が取り付けられる。
【００７２】
なお、シール構造１８は、第２脱着部１４の外側に取り付けられる場合であっても、第１脱着部１３の外側及び第２脱着部１４の外側にそれぞれ取り付けられる場合であっても良い。
【００７３】
第４の実施形態では、シール構造１８を更にコネクタ部分に取り付けることで、ヘッド部分を交換可能な超音波プローブ１０の故障頻度を低下することができる。
【００７４】
なお、第１の実施形態〜第４の実施形態において図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。
【００７５】
以上、説明したとおり、第１の実施形態〜第４の実施形態によれば、超音波診断装置を安価に製造することができる。
【００７６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７７】
１  超音波診断装置
１０  超音波プローブ
１１  先端部
１１０  音響素子モジュール
１２  接続部
１３  第１脱着部
１４  第２脱着部
１５  ケーブル
２０  装置本体
２１  送受信部
２２  信号処理部
２３  画像処理部
２４  制御部
２５  インターフェース部
２６  チューニング回路
３０  モニタ
４０  入力装置
【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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【図７】
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【図８】
2013085688.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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