(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受波する複数の超音波振動子およびこの超音波振動子を励振するための励振用パルスの印加を制御するスイッチング素子を有する超音波プローブと、前記スイッチング素子を介して前記超音波振動子に印加する励振用パルスを発生するパルス発生器および前記スイッチング素子を動作させるための作動電圧を供給する電源を有する超音波診断装置本体とから成り、この超音波診断装置本体に前記超音波プローブが着脱自在に接続される超音波診断装置において、前記スイッチング素子に供給される作動電圧を検出する検出手段を前記超音波プローブに設けたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記検出手段によって、前記スイッチング素子に作動電圧が供給されていないことが検出されたときに、前記スイッチング素子への前記励振用パルスの供給を停止させるように制御する制御手段を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
前記検出手段によって検出された、前記スイッチング素子に供給される作動電圧の検出状況を表示する表示手段を具備することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記表示手段は、前記超音波プローブに設けられていることを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記表示手段は、前記超音波診断装置本体の操作パネル部に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記表示手段は、前記超音波診断装置の画像表示用のモニタ上に表示されるものであることを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を用いて被検体の断層画像などをリアルタイムに観察することのできる超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
種々の疾患を、患者に苦痛を与えずに早期に安全に発見して治療に結び付ける画像診断装置の最も一般的なものとして超音波診断装置が多く使用されている。超音波診断装置による診断領域は多岐にわたり、例えば、頭内血流、甲状せん、けい動脈、乳せん、心臓、肝臓、胆のう、すい臓、胃、子宮、卵巣、じん臓等々年々拡大されている。これら拡大する診断領域に対応するように、リニアプローブ、セクタプローブ、コンベックスプローブなどをはじめとして、用途に応じた超音波プローブが用意されており、超音波診断装置では複数の超音波プローブが使用できるようになっていて、個々の超音波プローブはコネクタを介して超音波診断装置本体に接続されている。
【０００３】
図６は、リニアプローブを用いて、電子的に超音波ビームを走査するリニア電子スキャン方式の動作を説明するために示した図である。すなわち、超音波プローブには、Ｎ個の超音波振動子１が等間隔で並列に配置されており、各超音波振動子１にはスイッチ２を介して駆動信号３の信号源に接続されている。そして、スイッチ２を操作することによって、例えば５個の超音波振動子１で１ブロックを形成するようにし、１ブロックの超音波振動子１に同時に駆動信号３を印加し、さらに、超音波振動子１を順次１個ずつシフトさせるようにスイッチ２を順次切換えていく。すなわち、先ず１番目から５番目までの超音波振動子１に駆動信号３を印加するように、これに対応するスイッチ２をオンし（他のスイッチ２はオフ）、次に、２番目から６番目までの超音波振動子１に駆動信号３を印加するようにこれに対応するスイッチ２をオンし（他のスイッチ２はオフ）、以下順次３番目から７番目、４番目から８番目…ｎ−４番目からｎ番目のように駆動信号３を印加する。このようにすると、５個単位で形成された超音波振動子１のブロックが、１ピッチずつずれながら次第に右方向へ移動して行くことになる。
【０００４】
駆動信号３の印加された超音波振動子１は励振され、励振された各超音波振動子１から放射状に広がりをもった超音波が放射されるが、５個単位の超音波振動子１で形成されたブロックから同時に超音波が放射されるので、その中央位置の超音波ビームＵＢの強度が最大となる。すなわち、１番目から５番目までの超音波振動子１が励振された場合は、３番目の位置の超音波ビームＵＢの強度が最大となり、２番目から６番目までの超音波振動子１が励振された場合は、４番目の位置の超音波ビームＵＢの強度が最大となって、実質的に３番目の位置、４番目……ｎ−２番目の位置の超音波振動子１から垂直方向へ順次超音波ビームＵＢが放射されて、次第に右方向へ移行していくことになる。このようにして、電子的に超音波ビームＵＢが走査される。
【０００５】
なお、超音波振動子１を励振する駆動信号３としては、高圧パルスが使用され、この高圧パルスの超音波振動子１への印加を制御するスイッチ２としては、高圧スイッチング回路が使用される。図７は、従来から使用されている高圧スイッチング回路の一例を示した系統図であり、これについて説明する。すなわち、高圧スイッチング回路は、例えばＦＥＴから成るスイッチング素子４と、このスイッチング素子４に正の動作電圧Ｖｐと負の動作電圧Ｖｎとを切換えて印加する電圧切換器５と、この電圧切換器５を駆動するための駆動電圧Ｖｄを、所定の信号Ｓｉｇによってタイミングをはかって供給するタイミング回路６とから構成されており、ＩＣで作られている。そして、スイッチング素子４の入力端子ＩＮには高圧パルス（駆動信号３と同等なので、以下符号３を付して説明する）が供給され、出力端子ＯＵＴは超音波振動子１に接続されている。なお、動作電圧Ｖｐ、Ｖｎおよび駆動電圧Ｖｄを含めて、スイッチング素子４を動作させるための作動電圧と称するものとする。
【０００６】
図７は、タイミング回路６に所定の信号Ｓｉｇが供給されており、従って、タイミング回路６から電圧切換器５へ駆動電圧Ｖｄが供給され、電圧切換器５はスイッチング素子４へ正の動作電圧Ｖｐを供給するように動作している状態を示している。そのため、スイッチング素子４はオン状態となって、入力端子ＩＮに供給された高圧パルス３が、出力端子ＯＵＴを経て超音波振動子１に印加されるので、超音波振動子１が励振されて超音波を発生させる。そして、タイミング回路６に供給されていた信号Ｓｉｇがなくなると、タイミング回路６から電圧切換器５へ駆動電圧Ｖｄが供給されなくなるので、電圧切換器５はスイッチング素子４へ負の動作電圧Ｖｎを供給するようになる。そのため、スイッチング素子４はオフ状態となって、入力端子ＩＮに高圧パルス３が供給されても、出力端子ＯＵＴにこれが出力されることはなく、超音波振動子１から超音波が発生することはない。
【０００７】
このような高圧スイッチング回路（スイッチ２と同等なので、以下符号２を付して説明する）によって、個々の超音波振動子１が選択的に励振されるように制御されている。なお、高圧パルス３のピーク値は例えば＋１６０Ｖ程度なので、Ｖｐは＋１８０Ｖ、Ｖｎは−１０Ｖ、Ｖｄは＋１５Ｖ程度に設定されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高圧スイッチング回路２は、超音波振動子１を選択的に励振させるために必要となるものであり、超音波振動子１と高圧パルス７を発生させるための高圧パルス発生器との間に設けらていればよい。従って種々の事情から、高圧スイッチング回路２を超音波プローブに設ける場合と、超音波診断装置本体に設ける場合とがある。
【０００９】
ところが、高圧スイッチング回路２を超音波プローブ側に設けた場合には、超音波診断装置本体側から、高圧スイッチング回路２の動作電圧ＶｐやＶｎ、および駆動電圧Ｖｄなどの作動電圧を、コネクタを介して超音波プローブ側に供給することが必要となる。そのとき、コネクタに接触不良があり、高圧スイッチング回路２に所定の電圧Ｖｐ、Ｖｎ、Ｖｄが供給されないまま高圧パルス７が印加されると、超音波振動子１が励振されないばかりか、ラッチアップを起してスイッチング素子４を破壊してしまう恐れがあった。このように、超音波振動子１が励振されなければ、画像診断ができなくなるのは勿論のこと、スイッチング素子４が破壊すると超音波プローブが使用不能となるという問題があった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、超音波を送受波する複数の超音波振動子およびこの超音波振動子を励振するための励振用パルスの印加を制御するスイッチング素子を有する超音波プローブと、前記スイッチング素子を介して前記超音波振動子に印加する励振用パルスを発生するパルス発生器および前記スイッチング素子を動作させるための作動電圧を供給する電源を有する超音波診断装置本体とから成り、この超音波診断装置本体に前記超音波プローブが着脱自在に接続される超音波診断装置において、前記スイッチング素子に供給される作動電圧を検出する検出手段を前記超音波プローブに設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
これにより、スイッチング素子に作動電圧が供給されているか否かが検出できるので、供給されていない場合には、すみやかにその原因を究明したり、他の超音波プローブの使用に切換えたりする対応をとることが可能となるとともに、スイッチング素子を破壊することも防止できる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、前記検出手段によって、前記スイッチング素子に作動電圧が供給されていないことが検出されたときに、前記スイッチング素子への前記励振用パルスの供給を停止させるように制御する制御手段を具備することを特徴とするものである。
【００１３】
これにより、スイッチング素子に作動電圧が供給されていない場合、強制的に励振用パルスの供給を停止させるので、スイッチング素子の破壊を確実に防止することができる。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、前記検出手段によって検出された、前記スイッチング素子に供給されている作動電圧の検出状況を表示する表示手段を具備することを特徴とするものである。
【００１５】
これにより、スイッチング素子への作動電圧の供給状況が目視により確認できるので、作動電圧が供給されていない場合、よりすみやかにその原因を究明したり、他の超音波プローブの使用に切換えたりする対応をとることが可能となるとともに、スイッチング素子を破壊することも防止できる。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の超音波診断装置において、前記表示手段は、前記超音波プローブに設けられていることを特徴とするものである。
【００１７】
これにより、実際に使用しようとしている超音波プローブに、スイッチング素子への作動電圧の供給状況が表示されるので、判断がより容易となる。
また、請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の超音波診断装置において、前記表示手段は、前記超音波診断装置本体の操作パネル部に設けられていることを特徴とするものである。
【００１８】
これにより、操作中の操作パネル部に、スイッチング素子への作動電圧の供給状況が表示されるので、判断がより容易となり、対応もすみやかにとることができる。
【００１９】
さらに、請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の超音波診断装置において、前記表示手段は、前記超音波診断装置の画像表示用のモニタ上に表示されるものであることを特徴とするものである。
【００２０】
これにより、超音波画像の表示されるモニタに、スイッチング素子への作動電圧の供給状況が表示されるので、目視により極めて容易に異常を確認することができ、判断がより容易となってすみやかに対応をとることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る超音波診断装置の実施の形態について、図１ないし図５を参照して説明する。
図１は、本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態を示した系統図であり、超音波診断装置本体１１側と超音波プローブ１２側を、コネクタ１３を間にして左右に示している。そして、超音波プローブ１２は超音波診断装置本体１１に、コネクタ１３を介して着脱自在に接続される。超音波診断装置本体１１には、制御部１４が設けられており、制御部１４の制御の基で超音波振動子１を励振させるための励振用高圧パルス３を発生させる高圧パルス発生器１５が設けられている。また、超音波診断装置本体１１には、超音波プローブ１２を介して送られてくる被検体からの反射信号を受けて増幅する増幅器１６、増幅器１６で増幅された反射信号が供給され、制御部１４により設定された観察条件に基づいてズーミングなどの各種処理を施す信号処理回路１７、および信号処理回路１７で処理された信号を画像として表示するモニタ１８が設けられている。さらに、超音波診断装置本体１１には、電源１９が設けられており、本体１１内の必要な個所へ給電しているとともに、前述の高圧スイッチング回路２が必要とする作動電圧Ｖｐ、Ｖｎ、Ｖｄも供給する。なお、超音波診断装置本体１１には、キーボードなどを有する操作パネル部２０が設けられており、操作者が操作パネル部２０を操作して制御部１４に対して制御指令を与えたり、患者情報などを入力することができるようになっている。
【００２２】
一方、超音波プローブ１２には、図６および図７に示して既に説明したＮ個の超音波振動子１と、この超音波振動子１にそれぞれ接続された高圧スイッチング回路２が設けられており、各高圧スイッチング回路２には、超音波振動子１を励振するための高圧パルス３を発生させる高圧パルス発生器１５が、コネクタ１３を介して接続される。また、高圧スイッチング回路２用の作動電圧Ｖｐ、ＶｎおよびＶｄが、電源１９からコネクタ１３を介して供給される。さらに、作動電圧Ｖｐ、ＶｎおよびＶｄが、超音波プローブ１２側に正しく供給されているか否かを検出するための検出器２１が、超音波プローブ１２側に設けられており、この検出器２１での作動電圧Ｖｐ、Ｖｎ、Ｖｄの検出状態を表示する表示器２２も設けられている。なお、検出器２１の検出出力は、表示器２２へ供給される他コネクタ１３を介して、超音波診断装置本体１１側の制御部１４にも供給されている。
【００２３】
検出器２１の一実施の形態を、図２に系統図で示してある。すなわち、検出器２１は、高圧スイッチング回路２の動作電圧ＶｐとＶｎ、および駆動電圧Ｖｄを、コンパレータ２３ｐ、２３ｎ、２３ｄを用いて基準電圧Ｅと比較するもので、電源１９から供給される例えば＋５Ｖの標準電圧から、抵抗器Ｚ１およびツェナーダイオードＺ２とによって基準電圧Ｅを得て、各コンパレータ２３ｐ、２３ｎ、２３ｄへ供給し、この基準電圧Ｅと比較すべき動作電圧ＶｐとＶｎ、および駆動電圧Ｖｄは、それぞれアッテネータ２４ｐ、２４ｎ、２４ｄによって、基準電圧Ｅと同じ割合になる所定の電圧に変換した上で、各コンパレータ２３ｐ、２３ｎ、２３ｄへ供給する。従って、基準電圧Ｅに対してアッテネータ２４ｐ、２４ｎ、２４ｄによって変換された電圧の方が低ければ、該当するコンパレータ２３ｐ、２３ｎ、２３ｄから、Ｈレベルの信号が出力され、その出力が検出信号として制御部１４および表示器２２へ供給される。ここで表示器２２は、例えばＬＥＤなどの発光体である。
【００２４】
本発明の超音波診断装置は、上記のように構成されたものであり、次にその動作について説明する。
超音波診断装置本体１１に超音波プローブ１２がコネクタ１３によって接続された状態で、通常は、高圧スイッチング回路２に所定の作動電圧Ｖｐ、Ｖｎ、Ｖｄが供給されて、高圧パルス３によって超音波振動子１を選択的に励振させて、被検体へ超音波ビームＵＢを送波し、被検体からの反射波を同じ超音波振動子１で受けて、適宜処理することにより画像を形成してモニタ１８に表示する。ところで、コネクタ１３の接触不良などによって、超音波プローブ１２側へ電源１９から作動電圧Ｖｐ、Ｖｎ、Ｖｄのいずれかが供給されていない場合には、検出器２１の該当するコンパレータ２３ｐ、２３ｎ、２３ｄのいずれかの出力がＨレベルとなる。このＨレベルの信号は、超音波プローブ１２の表示器２２に供給されて、ＬＥＤを発光させるなどにより警報表示するとともに、超音波診断装置本体１１の制御部１４へ供給される。この制御部１４では、検出器２１からのＨレベルの信号を受けて、高圧パルス発生器１５の動作を停止させて、高圧パルス３が高圧スイッチング回路２に印加されないようにする。このようにすることにより、高圧スイッチング回路２に所定の作動電圧Ｖｐ、Ｖｎ、Ｖｄが供給されていないまま高圧パルス３が印加されるのを防止し、スイッチング素子４が破壊するのを防止することができる。
【００２５】
なお、超音波プローブ１２側に設けた表示器２２は、図３に示すように超音波診断装置本体１１側に設けてもよい。すなわち、制御部１４へ供給される検出器２１の出力を、制御部１４を介して表示器２２へ供給するようにしても同様の効果が得られる。ここで図３には、図１と同一部分には同一符号を付してあるので、その部分の説明は省略する。なお、この表示器２２は、超音波診断装置本体１１の操作パネル部２０に設けてもよいし、制御部１４を介してモニタ１８に表示されるようにしてもよい。このモニタ１８に表示する場合は、「作動電圧が供給されていません」のようなメッセージとして表示することができる。さらに表示器２２は、超音波診断装置本体１１側と超音波プローブ１２側の両方に設けてもよい。
【００２６】
また、検出器２１の基準電圧Ｅの設定は、図４に示すようにボルテージリファレンス２５のような半導体を用いておこなうようにしてもよい。なお図４において、図２と同一部分には同一符号を付してあるので、その部分の説明は省略する。
【００２７】
さらに、検出器２１において作動電圧Ｖｐ、Ｖｎ、Ｖｄを基準電圧Ｅと比較することに代えて、図５に示すように、アッテネータ２４ｐ、２４ｎ、２４ｄによって、所定の電圧に変換された作動電圧Ｖｐ、Ｖｎ、Ｖｄを、ＡＤコンバータ２６ｐ、２６ｎ、２６ｄでデジタル信号に変換し、このデジタル信号を検出電圧判別回路２７へ供給して、規定された電圧値を示すデジタル値と入力信号との差を判別するようにしてもよい。その結果、入力信号が規定電圧値よりも低ければ、所定の作動電圧Ｖｐ、Ｖｎ、Ｖｄが超音波プローブ１２側に供給されていないと判断して、判断結果を示す信号を制御部１４および表示器２２へ供給する。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１に記載の発明によれば、スイッチング素子に作動電圧が供給されているか否かが検出できるので、供給されていない場合には、すみやかにその原因を究明したり、他の超音波プローブの使用に切換えたりする対応をとることが可能となるとともに、スイッチング素子を破壊することも防止できる。
【００２９】
また、請求項２に記載の発明によれば、スイッチング素子に作動電圧が供給されていない場合、強制的に励振用パルスの供給を停止させるので、スイッチング素子の破壊を確実に防止することができる。
【００３０】
また、請求項３に記載の発明によれば、スイッチング素子への作動電圧の供給状況が、超音波診断装置を操作する操作者自身の目視により確認できるので、作動電圧が供給されていない場合、よりすみやかにその原因を究明したり、他の超音波プローブの使用に切換えたりする対応をとることが可能となるとともに、スイッチング素子を破壊することも防止できる。
【００３１】
また、請求項４に記載の発明によれば、実際に使用しようとしている超音波プローブに、スイッチング素子への作動電圧の供給状況が表示されるので、操作者にとって判断がより容易となる。
【００３２】
また、請求項５に記載の発明によれば、操作中の操作パネル部に、スイッチング素子への作動電圧の供給状況が表示されるので、操作者の判断がより容易となり、対応もすみやかにとることができる。
【００３３】
また、請求項６に記載の発明によれば、超音波画像の表示されるモニタに、スイッチング素子への作動電圧の供給状況が表示されるので、超音波診断装置を操作する操作者自身の目視により極めて容易に異常を確認することができ、判断がより容易となってすみやかに対応をとることができる。その結果、スイッチング素子の破壊を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態を示した系統図である。
【図２】本発明に使用される検出器の一実施の形態を示した系統図である。
【図３】本発明に係る超音波診断装置の他の実施の形態を示した系統図である。
【図４】本発明に使用される検出器の他の実施の形態を示した系統図である。
【図５】本発明に使用される検出器のさらに他の実施の形態を示した系統図である。
【図６】電子的に超音波ビームを走査するリニア電子スキャン方式の動作を説明するために示した説明図である。
【図７】従来から使用されている高圧スイッチング回路の一例を示した系統図である。
【符号の説明】
１  超音波振動子
２  スイッチング回路
３  高圧パルス
４  スイッチング素子
１１  超音波診断装置本体
１２  超音波プローブ
１３  コネクタ
１４  制御部
１５  高圧パルス発生器
１８  モニタ
１９  電源
２０  操作パネル部
２１  検出器
２２  表示器
【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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