(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動素子からなり、離散的に複数の代表振動素子が設定されるアレイ振動子と、
送信電源と、その送信電源からの電圧が供給され、送信パルスを励振して前記複数の振動素子に対して送信駆動信号を出力する複数の送信回路と、を有する送信部と、
前記複数の送信回路の中における前記複数の代表振動素子に対応する複数の代表送信回路に対して設けられた複数の送信パワー検出回路と、
前記複数の送信パワー検出回路からの検出結果に基づいて温度管理を行う温度監視制御部と、
を含み、
前記アレイ振動子に対して局所的な温度管理を行い得ることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記各送信パワー検出回路は、前記送信電源の電源電圧あるいはその電源電圧に対して重み付けを与えた電圧と、前記送信パルスと、を参照して送信パワーを検出することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置において、
前記送信パワーは一定期間ごとに検出されることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置において、
前記一定期間は１フレームに相当することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
複数の振動素子からなるアレイ振動子と、
前記複数の振動素子に対して送信駆動信号を出力する送信部と、
前記複数の振動素子の全部又は一部に対応して設けられた複数の送信パワー検出回路と、
前記複数の送信パワー検出回路からの検出結果に基づいて温度管理を行う温度監視制御部と、
を含み、
前記温度監視制御部は、前記複数の送信パワー検出回路の検出結果の内で判定値を上回る少なくとも１つの超過検出結果がある場合に前記複数の振動素子の全部について送信パワーを制限する制御を実行し、
前記温度管理制御部は、各ビーム方位ごとに第１モード用の送受信及び第２モード用の送受信が実行される複合モードにおいて、前記第２モードの送受信に対してだけ送信パワーを制限して、前記アレイ振動子に対して局所的な温度管理を行い、
前記第１モードは二次元断層画像形成用のモードであり、前記第２モードは二次元血流画像形成用のモードであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
複数の振動素子からなるアレイ振動子と、
前記複数の振動素子に対して送信駆動信号を出力する送信部と、
前記複数の振動素子の全部又は一部に対応して設けられた複数の送信パワー検出回路と、
前記複数の送信パワー検出回路からの検出結果に基づいて温度管理を行う温度監視制御部と、
を含み、
前記温度監視制御部は、前記複数の送信パワー検出回路の検出結果の内で判定値を上回る超過検出結果がある場合に、前記複数の振動素子の中で前記超過検出結果に対応する一部の振動素子について送信パワーを制限する制御を実行し、
前記温度管理制御部は、各ビーム方位ごとに第１モード用の送受信及び第２モード用の送受信が実行される複合モードにおいて、前記第２モードの送受信に対してだけ送信パワーを制限して、前記アレイ振動子に対して局所的な温度管理を行い、
前記第１モードは二次元断層画像形成用のモードであり、前記第２モードは二次元血流画像形成用のモードであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
複数の振動素子からなるアレイ振動子と、
前記複数の振動素子に対して送信駆動信号を出力する複数の送信回路と、
前記複数の振動素子の中で離散的に設定された複数の代表振動素子に対して設けられ、各代表振動素子に出力される送信駆動信号について電力を検出する複数の電力検出回路と、
前記複数の電力検出回路からの検出結果に基づいて、前記アレイ振動子について局所部分ごとの温度管理を行う温度監視制御部と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波診断装置に関し、特にアレイ振動子（あるいは超音波探触子）の温度管理に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
一般に超音波探触子（プローブ）は、複数の振動素子からなるアレイ振動子を有する。そのアレイ振動子により超音波ビームが形成され、超音波ビームは電子走査される。その電子走査方式としては電子リニア走査や電子セクタ走査をあげることができる。
【０００３】
いずれにしても、複数の振動素子に対してはそれぞれ高電圧の送信駆動信号が供給され、それにより各振動素子ごとに超音波が送波される。その電気音響変換に当たっての電力損失は発熱を生じさせる。つまり、アレイ振動子が発熱し、その熱は超音波探触子の各部分へ伝導する。その熱伝導により、音響レンズの表面も熱くなる。このため生体に対する安全性の観点から、アレイ振動子あるいは超音波探触子の温度管理が非常に重要である（法令、安全規格などもある）。
【０００４】
従来の超音波診断装置の中には、共用される送信電源の電圧及び電流をモニタし、つまり送信に係る全体電力を監視することにより、温度管理を行うものがある。また、送信パルスのパルス数（波数）が増加した場合に送信電源の電圧を降下させることも行われている。
【０００５】
しかし、従来においては、アレイ振動子の全体をマクロ的に評価し、一律のパワー制限を行っていたため、より厳密な管理を行うことができず、また場合によっては過剰のパワー制限を行ってしまう場合がある。後者の場合には感度低下という問題が生じる。
【０００６】
ここで、電子リニア走査を前提として、アレイ振動子における素子配列方向に沿った温度分布について検討してみる。例えば、二次元白黒断層画像（Ｂモード画像）上に二次元カラー血流画像（カラードプラ画像）を合成表示するカラーフローマッピングモードにおいては、１ビームアドレス当たり、Ｂモード用に１回の送信、及び、カラードプラ用に例えば１０回の送信を行う必要がある（送信条件はそれぞれ相違）。しかも、カラードプラ画像を形成する領域が一部分に設定される場合が多い。その場合に、アレイ振動子における各位置の温度は一様ではなく、カラードプラ用の送信が併せて行われる範囲の温度がより上昇する。よって、温度を一律に評価すると局所的には見誤ってしまう。
【０００７】
一方、送信条件を考慮してソフトウエア計算によって温度を求める方式もあるが、解像度優先や感度優先といった様々な条件設定に対応して、送信パルスの電圧、波数、送信間隔などは細かく調整され、また動作シーケンスも複雑であることから、その計算量は膨大で、その計算内容は複雑である。
【０００８】
本発明の目的は、アレイ振動子について局所的な温度監視を行えるようにすることにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、アレイ振動子について局所的な温度制御を行えるようにすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の振動素子からなり、離散的に複数の代表振動素子が設定されるアレイ振動子と、送信電源と、その送信電源からの電圧が供給され、送信パルスを励振して前記複数の振動素子に対して送信駆動信号を出力する複数の送信回路と、を有する送信部と、前記複数の送信回路の中における前記複数の代表振動素子に対応する複数の代表送信回路に対して設けられた複数の送信パワー検出回路と、前記複数の送信パワー検出回路からの検出結果に基づいて温度管理を行う温度監視制御部と、を含み、前記アレイ振動子に対して局所的な温度管理を行い得ることを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、アレイ振動子の中で離散的に設定される複数の代表振動素子に対して複数の送信パワー検出回路が設けられ、それらによってアレイ振動子の各位置における温度あるいは温度上昇を推定することが可能となる。つまり、局所的な温度評価を行える。全部の振動素子の中から代表の振動素子に対して温度監視を行うこともできる。電子リニア走査などが採用される場合には、送信開口のサイズを考慮し、モニタリングする代表の振動素子の間隔を設定するのが望ましい。その構成によれば、回路規模の増大を抑制しつつも、きめ細かく温度管理を行える。
【００１３】
望ましくは、前記各送信パワー検出回路は、前記送信電源の電源電圧あるいはその電源電圧に対して重み付けを与えた電圧と、前記送信パルスと、を参照して送信パワーを検出する。送信パルスには、送信条件が反映されているため、送信電圧に加えて送信パルス自体をリファレンスとすれば、その時点の送信条件を考慮して正確に送信パワーを求めることができる。
【００１４】
望ましくは、前記送信パワーは一定期間ごとに検出される。望ましくは、前記一定期間は１フレームに相当する。単位時間当たりの平均送信パワーを考慮すれば、発熱と放熱の両方を考慮できる。
【００１５】
望ましくは、前記温度監視制御部は、前記複数の送信パワー検出回路の検出結果の内で判定値を上回る少なくとも１つの超過検出結果がある場合に前記複数の振動素子の全部について送信パワーを制限する制御を実行する。
【００１６】
望ましくは、前記温度監視制御部は、前記複数の送信パワー検出回路の検出結果の内で判定値を上回る超過検出結果がある場合に、前記複数の振動素子の中で前記超過検出結果に対応する一部の振動素子について送信パワーを制限する制御を実行する。この構成によれば、きめの細かい温度管理を行える。
【００１７】
また、前記送信パワーの制限には、パルス数の削減、送信繰り返し周期の増大、送信駆動信号の電圧の降下、及び、１ビームアドレス当たりの送信回数の削減の中の少なくとも１つが含まれてもよい。
【００１８】
望ましくは、本発明は、複数の振動素子からなるアレイ振動子と、前記複数の振動素子に対して送信駆動信号を出力する送信部と、前記複数の振動素子の全部又は一部に対応して設けられた複数の送信パワー検出回路と、前記複数の送信パワー検出回路からの検出結果に基づいて温度管理を行う温度監視制御部と、を含み、前記温度監視制御部は、前記複数の送信パワー検出回路の検出結果の内で判定値を上回る少なくとも１つの超過検出結果がある場合に前記複数の振動素子の全部について送信パワーを制限する制御を実行し、前記温度管理制御部は、各ビーム方位ごとに第１モード用の送受信及び第２モード用の送受信が実行される複合モードにおいて、前記第２モードの送受信に対してだけ送信パワーを制限して、前記アレイ振動子に対して局所的な温度管理を行い、前記第１モードは二次元断層画像形成用のモードであり、前記第２モードは二次元血流画像形成用のモードである。また、本発明は、複数の振動素子からなるアレイ振動子と、前記複数の振動素子に対して送信駆動信号を出力する送信部と、前記複数の振動素子の全部又は一部に対応して設けられた複数の送信パワー検出回路と、前記複数の送信パワー検出回路からの検出結果に基づいて温度管理を行う温度監視制御部と、を含み、前記温度監視制御部は、前記複数の送信パワー検出回路の検出結果の内で判定値を上回る超過検出結果がある場合に、前記複数の振動素子の中で前記超過検出結果に対応する一部の振動素子について送信パワーを制限する制御を実行し、前記温度管理制御部は、各ビーム方位ごとに第１モード用の送受信及び第２モード用の送受信が実行される複合モードにおいて、前記第２モードの送受信に対してだけ送信パワーを制限して、前記アレイ振動子に対して局所的な温度管理を行い、前記第１モードは二次元断層画像形成用のモードであり、前記第２モードは二次元血流画像形成用のモードであることを特徴とする。
【００１９】
また、上記目的を達成するために、本発明は、複数の振動素子からなるアレイ振動子と、前記複数の振動素子に対して送信駆動信号を出力する複数の送信回路と、前記複数の振動素子の中で離散的に設定された複数の代表振動素子に対して設けられ、各代表振動素子に出力される送信駆動信号について電力を検出する複数の電力検出回路と、前記複数の電力検出回路からの検出結果に基づいて、前記アレイ振動子について局所部分ごとの温度管理を行う温度監視制御部と、を含むことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１には、本発明に係る超音波診断装置の送信部の構成がブロック図として示されている。
【００２２】
アレイ振動子１０は、図示されていない超音波探触子内に設けられるものである。アレイ振動子１０は、複数の振動素子１２によって構成され、そのアレイ振動子１０にて超音波ビームが形成される。その超音波ビームはたとえば電子リニア走査される。なお、この超音波探触子は、体表面上に当接して用いられるものであってもよいし、体腔内に挿入して用いられるものであってもよい。
【００２３】
送信制御回路１４は、各振動素子１２ごとに設けられた送信回路１８の動作制御を行っている。具体的には、各送信回路１８に対して所定の遅延関係をもって送信パルスを供給する。送信制御回路１４の動作はホストコントローラ（図示せず）によって制御され、その送信制御回路１４にはフレーム同期信号などの必要な信号が入力されている。送信回路群１６は本実施形態において複数の送信回路１８によって構成されている。送信回路１８は、送信パルスを入力し、対応する振動素子に対して励振された送信駆動信号を出力する。
【００２４】
なお、各振動素子１２による受信信号は受信部２０に入力される。そして受信部２０は複数の受信信号に対して整相加算処理などを実行する。
【００２５】
本実施形態においては、複数の振動素子１２の中で代表となる複数の代表振動素子について温度監視を行うために、それらの代表振動子に対応する複数の代表送信回路に対して複数の検出回路２４が接続されている。それらの検出回路２４によって検出回路群２２が構成されている。
【００２６】
各検出回路２４は、それに接続された送信回路から所定の情報を得て、送信パワー（送信電力）を検出する回路である。もちろん、温度の監視ができる限りにおいて他の物理情報の検出を行うようにしてもよい。
【００２７】
温度監視制御回路２６は、複数の検出回路２４から出力される検出結果すなわち送信パワーの情報に基づいて送信制御回路１４に対して必要な動作制御を行っている。また、温度監視制御回路２６からホストコントローラへ制御情報を送るようにしてもよい。
【００２８】
いずれにしても、温度監視制御回路２６は、各検出回路２４ごとにそこから出力される送信パワーの情報と所定の判定値とを比較し、判定値を送信パワーの値が上回った場合に温度制限の必要性を判定する。そして、この温度監視制御回路２６は、そのような判定が行われた場合には、全振動素子１２あるいは一部の振動素子１２に対して送信パワーが制限されるように送信制御回路１４に対して指令を与える。
【００２９】
この場合において、温度上昇が推定される振動素子のみに対して、具体的には、温度上昇が判定された代表素子を含む周辺の振動素子グループに対して、局所的に送信パワーの制限が行われるようにしてもよい。
【００３０】
送信パワーの制限は、送信パルスの個数の削減、送信電圧の下降、送信繰り返し周期を長くする可変制御、などの各種の方式を利用することができる。
【００３１】
図２には、アレイ振動子１０と送信開口１００との関係が示されている。たとえば最小の送信開口が図２に示されるようなものである場合には、その最小の送信開口内に少なくとも１つの代表振動素子が存在するように、離散的にすなわち一定間隔をあけて複数の代表振動素子を設定すればよい。図２においては、＃０，＃８，＃１６，・・・の振動素子が温度監視を行う代表振動素子と選定されている。もちろん、よりきめ細かく温度監視を行うために、全チャンネルの振動素子に対して検出回路を設けるようにしてもよい。
【００３２】
図３には、送信パワー検出の原理がブロック図として示されている。
【００３３】
上述したように、送信パルスは、送信回路１８に供給され、その送信パルスは具体的にはスイッチング回路３４の入力トリガとして利用される。スイッチング回路３４には重み付け回路３２を介して送信電源３０が接続されており、すなわちその送信電源３０からの電圧がスイッチング回路３４に印加されている。ここで、重み付け回路３２は、たとえば送信開口内における位置に応じて電圧の重み付けを行う場合に機能し、その重み付け量については図１に示した送信制御回路１４が調整を行っている。スイッチング回路３４においては、送信パルスが入力されるとそれをトリガとして励振し、その結果、対応する振動素子に対して高電圧の送信駆動信号を出力する。
【００３４】
一方、検出回路２４には、送信電源３０の電圧あるいは重み付け後の電圧が印加されている。また、送信パルスが検出回路２４に入力されており、検出回路２４は、送信電源の電圧と送信パルスとから送信パワーを求める。この場合においては送信パルスをスイッチング信号として送信電源３０からの電力をチャージするコンデンサを用い、そのコンデンサに蓄積された単位時間あたりの電荷量によって送信パワーすなわち送信電力を求めるようにしてもよい。この場合においては、所定の期間ごとにそのようなコンデンサがリセットされ、その場合においてはリセット信号としてフレーム同期信号を用いることができる。すなわち、１フレームごとに平均送信電力を求めるものである。
【００３５】
たとえば、Ｂモード画像上にカラードプラ画像が合成されるカラーフローマッピングモードにおいて、送信パワーの制限を行う場合には、Ｂモード用の送信はそのまま実行し、一方のカラードプラ用の送信についてその波数、送信電圧、などを変更するようにしてもよい。もちろん、２つのモードのそれぞれの送信に対して送信パワーを削減するようにしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アレイ振動子上において局所的な温度監視を行うことができる。また、局所的なアレイ振動子の温度を制御することにより、生体に対する安全性が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る超音波診断装置の送信部の構成を示すブロック図である。
【図２】  アレイ振動子と送信開口との関係を示す図である。
【図３】  送信パワーの検出を説明するための図である。
【符号の説明】
１０  アレイ振動子、１２  振動素子、１４  送信制御回路、１８  送信回路、２４  検出回路、２６  温度監視制御回路。
【図１】
0003927858.tif 000002
【図２】
0003927858.tif 000003
【図３】
0003927858.tif 000004