JP2002159492A - 超音波診断装置及び素子試験方法 - Google Patents
超音波診断装置及び素子試験方法Info
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
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- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
- G01S7/5205—Means for monitoring or calibrating
Abstract
(57)【要約】
【課題】 超音波診断に用いるアレイ振動子について、
各振動素子の動作試験を簡便に行う。 【解決手段】 送信部１８及び受信部２０の作用により
アレイ振動子１２を構成する振動素子が１つずつ選択さ
れ、当該振動素子によって超音波が送受波される。エラ
ー検出器３０は受信信号の振幅及び位相に基づいて各振
動素子ごとに動作の良否を判定する。その判定結果は表
示器２８に表示される。また、不良の振動素子について
は送信を行わないように送信制御がなされる。
各振動素子の動作試験を簡便に行う。 【解決手段】 送信部１８及び受信部２０の作用により
アレイ振動子１２を構成する振動素子が１つずつ選択さ
れ、当該振動素子によって超音波が送受波される。エラ
ー検出器３０は受信信号の振幅及び位相に基づいて各振
動素子ごとに動作の良否を判定する。その判定結果は表
示器２８に表示される。また、不良の振動素子について
は送信を行わないように送信制御がなされる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超音波診断装置及び
素子試験方法に関し、特にアレイ振動子を構成する各振
動素子ごとの動作テストに関する。
素子試験方法に関し、特にアレイ振動子を構成する各振
動素子ごとの動作テストに関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波診断装置においては、一般に、超
音波探触子にアレイ振動子が備えられ、そのアレイ振動
子を利用して超音波の送受波がなされる。具体的には、
アレイ振動子は複数の振動素子からなり、それらに対す
る送信信号あるいはそれらからの受信信号に対して個別
的に遅延時間を設定することにより、電子フォーカスや
超音波ビームの電子走査などが実行される。
音波探触子にアレイ振動子が備えられ、そのアレイ振動
子を利用して超音波の送受波がなされる。具体的には、
アレイ振動子は複数の振動素子からなり、それらに対す
る送信信号あるいはそれらからの受信信号に対して個別
的に遅延時間を設定することにより、電子フォーカスや
超音波ビームの電子走査などが実行される。
【０００３】アレイ振動子としては、１Ｄアレイ振動
子、１．５Ｄアレイ振動子、２Ｄアレイ振動子などが知
られているが、近時、画質向上のために、いずれのタイ
プのアレイ振動子においてもその構成素子数が増大して
いる。例えば、１Ｄアレイ振動子は１２８個の振動素子
で構成され、１．５Ｄアレイ振動子は１２８×７個の振
動素子で構成され、２Ｄアレイ振動子は１２８×１２８
個の振動素子で構成される。
子、１．５Ｄアレイ振動子、２Ｄアレイ振動子などが知
られているが、近時、画質向上のために、いずれのタイ
プのアレイ振動子においてもその構成素子数が増大して
いる。例えば、１Ｄアレイ振動子は１２８個の振動素子
で構成され、１．５Ｄアレイ振動子は１２８×７個の振
動素子で構成され、２Ｄアレイ振動子は１２８×１２８
個の振動素子で構成される。
【０００４】ところで、上記のようなアレイ振動子の動
作試験を行う場合、各振動素子ごとにその動作の良否を
判別する必要がある。振動素子の動作不良原因として
は、振動素子自体の形成不良や特性不良の他、リード線
の短絡や断線などの結線不良がある。いずれにしても電
気回路の面において、超音波診断装置本体側から見て、
振動素子が短絡あるいは開放となっていると、その振動
素子は不良である。それらの場合には、送信信号を供給
しても当該振動素子から超音波は送波されず、また受信
信号も得られない。特に、短絡状態で送信信号の供給を
継続すると、送信回路に悪影響が及ぶ可能性もある。
作試験を行う場合、各振動素子ごとにその動作の良否を
判別する必要がある。振動素子の動作不良原因として
は、振動素子自体の形成不良や特性不良の他、リード線
の短絡や断線などの結線不良がある。いずれにしても電
気回路の面において、超音波診断装置本体側から見て、
振動素子が短絡あるいは開放となっていると、その振動
素子は不良である。それらの場合には、送信信号を供給
しても当該振動素子から超音波は送波されず、また受信
信号も得られない。特に、短絡状態で送信信号の供給を
継続すると、送信回路に悪影響が及ぶ可能性もある。
【０００５】そこで、従来においては、図７に示すよう
な専用の試験装置を構成して各振動素子ごとに動作の確
認を行っていた。
な専用の試験装置を構成して各振動素子ごとに動作の確
認を行っていた。
【０００６】図７において、超音波探触子１０には、ア
レイ振動子１２が設けられている。アレイ振動子１２は
マトリクス状に配列された複数の振動素子で構成され
る。超音波探触子１０の送受波面は水槽６０内に望んで
おり、水槽６０内の水に接触している。水槽６０内に
は、送受波面から一定距離だけ離れて金属などの反射体
１４が設置されている。送信信号発生器６４は、切替器
６２によって選択された振動素子に対して送信信号を供
給するものである。オシロスコープ６６には、切替器６
２によって選択された振動素子からの受信信号が入力さ
れ、そのオシロスコープ６６にはその受信信号の波形が
表示される。そして、切替器６２による素子選択を順次
行わせ、各素子からの受信信号の波形を視覚的に観察す
ることによって各振動素子の動作の良否が判定されてい
た。
レイ振動子１２が設けられている。アレイ振動子１２は
マトリクス状に配列された複数の振動素子で構成され
る。超音波探触子１０の送受波面は水槽６０内に望んで
おり、水槽６０内の水に接触している。水槽６０内に
は、送受波面から一定距離だけ離れて金属などの反射体
１４が設置されている。送信信号発生器６４は、切替器
６２によって選択された振動素子に対して送信信号を供
給するものである。オシロスコープ６６には、切替器６
２によって選択された振動素子からの受信信号が入力さ
れ、そのオシロスコープ６６にはその受信信号の波形が
表示される。そして、切替器６２による素子選択を順次
行わせ、各素子からの受信信号の波形を視覚的に観察す
ることによって各振動素子の動作の良否が判定されてい
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例によると、試験者の労力が大であり、近時、アレイ
振動子の素子数が増大していることに鑑みると、必ずし
も効率的ではなく、特に２Ｄアレイ振動子に至っては全
素子の試験が極めて困難な状況にある。
来例によると、試験者の労力が大であり、近時、アレイ
振動子の素子数が増大していることに鑑みると、必ずし
も効率的ではなく、特に２Ｄアレイ振動子に至っては全
素子の試験が極めて困難な状況にある。
【０００８】また、従来例では、判定基準が曖昧になり
がちで、客観的かつ高精度な試験を行えないという問題
がある。
がちで、客観的かつ高精度な試験を行えないという問題
がある。
【０００９】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、簡便かつ精度良く素子試験を
行えるようにすることにある。
ものであり、その目的は、簡便かつ精度良く素子試験を
行えるようにすることにある。
【００１０】また、本発明の他の目的は、大掛かりな専
用の試験設備を要せずに超音波診断装置上において各素
子の試験を速やかに行えるようにすることにある。
用の試験設備を要せずに超音波診断装置上において各素
子の試験を速やかに行えるようにすることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、少なくとも１つの振動素子を有す
る超音波探触子を含み、振動素子から出力された受信信
号に基づいて超音波画像を表示する超音波診断装置にお
いて、前記受信信号の振幅及び位相の少なくとも一方を
検出する検出手段と、前記受信信号の振幅及び位相の少
なくとも一方に基づいて前記振動素子の良否を判定する
良否判定手段と、前記良否の判定結果を表示する表示手
段と、を含むことを特徴とする。
るために、本発明は、少なくとも１つの振動素子を有す
る超音波探触子を含み、振動素子から出力された受信信
号に基づいて超音波画像を表示する超音波診断装置にお
いて、前記受信信号の振幅及び位相の少なくとも一方を
検出する検出手段と、前記受信信号の振幅及び位相の少
なくとも一方に基づいて前記振動素子の良否を判定する
良否判定手段と、前記良否の判定結果を表示する表示手
段と、を含むことを特徴とする。
【００１２】上記構成によれば、超音波診断装置に良否
判定手段が搭載されており、出荷時や超音波診断の合間
（メンテナンス時）など、必要な時期に、各振動素子に
ついて速やかに動作確認を行うことができる。特に、超
音波診断装置の送受信機能をそのまま利用して素子試験
を行えるため、素子試験のために大掛かりな設備を要し
ないという利点がある。
判定手段が搭載されており、出荷時や超音波診断の合間
（メンテナンス時）など、必要な時期に、各振動素子に
ついて速やかに動作確認を行うことができる。特に、超
音波診断装置の送受信機能をそのまま利用して素子試験
を行えるため、素子試験のために大掛かりな設備を要し
ないという利点がある。
【００１３】本発明では、受信信号の波形を評価するの
に当たり、少なくとも受信信号の振幅及び位相の一方が
検出されるが、望ましくは両方が検出される。その良否
の判定結果は超音波診断装置が具備する表示部に表示さ
れることになるが、別途、表示器を用意するようにして
もよい。
に当たり、少なくとも受信信号の振幅及び位相の一方が
検出されるが、望ましくは両方が検出される。その良否
の判定結果は超音波診断装置が具備する表示部に表示さ
れることになるが、別途、表示器を用意するようにして
もよい。
【００１４】（２）望ましくは、前記超音波探触子から
の超音波を反射する反射体を含む。この反射体は、超音
波探触子の送受波面から送波された超音波を反射して、
その反射波を超音波探触子の送受波面へ戻す機能を有す
るものである。
の超音波を反射する反射体を含む。この反射体は、超音
波探触子の送受波面から送波された超音波を反射して、
その反射波を超音波探触子の送受波面へ戻す機能を有す
るものである。
【００１５】望ましくは、前記反射体は前記超音波探触
子の送受波面に当接される。このような直接的な当接に
よれば水槽などが不要となる。ちなみに、その送受波面
と反射体との間に音響カップリング作用をもったゼリー
などを介在させるのが望ましい。
子の送受波面に当接される。このような直接的な当接に
よれば水槽などが不要となる。ちなみに、その送受波面
と反射体との間に音響カップリング作用をもったゼリー
などを介在させるのが望ましい。
【００１６】望ましくは、前記良否判定手段は、前記受
信信号の振幅及び位相のそれぞれについて前記振動素子
の良否を判定し、前記表示手段には、前記受信信号の振
幅及び不良のそれぞれについて前記振動素子の良否の判
定結果が表示される。
信信号の振幅及び位相のそれぞれについて前記振動素子
の良否を判定し、前記表示手段には、前記受信信号の振
幅及び不良のそれぞれについて前記振動素子の良否の判
定結果が表示される。
【００１７】この構成によれば、振幅及び位相という２
つの観点から受信信号の波形が解析され、より詳細な評
価を行える。
つの観点から受信信号の波形が解析され、より詳細な評
価を行える。
【００１８】（３）また、上記目的を達成するために、
本発明は、複数の振動素子を有する超音波振動子を含
み、複数の振動素子から出力された複数の受信信号に基
づいて超音波画像を表示する超音波診断装置において、
前記複数の振動素子の中から試験対象となる振動素子を
順番に選択する素子選択手段と、前記試験対象となった
振動素子に対して送信信号を供給する送信部と、前記試
験対象となった振動素子からの受信信号に基づいて、当
該振動素子の良否を判定する良否判定手段と、を含むこ
とを特徴とする。
本発明は、複数の振動素子を有する超音波振動子を含
み、複数の振動素子から出力された複数の受信信号に基
づいて超音波画像を表示する超音波診断装置において、
前記複数の振動素子の中から試験対象となる振動素子を
順番に選択する素子選択手段と、前記試験対象となった
振動素子に対して送信信号を供給する送信部と、前記試
験対象となった振動素子からの受信信号に基づいて、当
該振動素子の良否を判定する良否判定手段と、を含むこ
とを特徴とする。
【００１９】上記構成によれば、各振動素子を順番に選
択し、超音波診断装置が有する送信部や受信部を機能さ
せて、選択された振動素子において超音波を送受波さ
せ、その際に得られた受信信号に基づいて当該選択され
た振動素子の動作を自動的に評価することができる。よ
って、特に多数の振動素子が設けられている場合におい
て試験時の労力を大幅に削減することが可能となる。
択し、超音波診断装置が有する送信部や受信部を機能さ
せて、選択された振動素子において超音波を送受波さ
せ、その際に得られた受信信号に基づいて当該選択され
た振動素子の動作を自動的に評価することができる。よ
って、特に多数の振動素子が設けられている場合におい
て試験時の労力を大幅に削減することが可能となる。
【００２０】通常は１回の試験で１つの振動素子が試験
対象となるが、１回の試験で複数の振動素子を同時に試
験対象とするようにしてもよい。例えば、複数の振動素
子を複数のグループに分けて、各グループごとにまとめ
て試験を実行し、いずれかのグループにおいて不良が判
定された場合に、その不良グループを構成する各振動素
子ごとに上記同様の試験を行うようにしてもよい。かか
る構成によれば試験時間を短縮できる。
対象となるが、１回の試験で複数の振動素子を同時に試
験対象とするようにしてもよい。例えば、複数の振動素
子を複数のグループに分けて、各グループごとにまとめ
て試験を実行し、いずれかのグループにおいて不良が判
定された場合に、その不良グループを構成する各振動素
子ごとに上記同様の試験を行うようにしてもよい。かか
る構成によれば試験時間を短縮できる。
【００２１】望ましくは、前記複数の振動素子の配列と
同じパターンを有するイメージであって各振動子の良否
が表示された判定結果テーブルを画面表示する表示手段
を含む。この構成によれは、振動素子の配列上におい
て、どの位置の振動素子が不良であるかを一目瞭然に判
別できる。
同じパターンを有するイメージであって各振動子の良否
が表示された判定結果テーブルを画面表示する表示手段
を含む。この構成によれは、振動素子の配列上におい
て、どの位置の振動素子が不良であるかを一目瞭然に判
別できる。
【００２２】望ましくは、生体に対する超音波診断に当
たり、不良と判定された振動素子の動作を制限する制御
を実行する素子動作制御手段を含む。この構成によれ
ば、不良の振動素子の送受信対象から外して、送信回路
を保護することができ、あるいは、その振動素子に起因
する画像形成上の悪影響を防止できる。なお、多数の振
動素子によってアレイ振動子が構成される場合、数個程
度の不良素子が散在しているのであれば、超音波画像の
画質をある程度維持できる。
たり、不良と判定された振動素子の動作を制限する制御
を実行する素子動作制御手段を含む。この構成によれ
ば、不良の振動素子の送受信対象から外して、送信回路
を保護することができ、あるいは、その振動素子に起因
する画像形成上の悪影響を防止できる。なお、多数の振
動素子によってアレイ振動子が構成される場合、数個程
度の不良素子が散在しているのであれば、超音波画像の
画質をある程度維持できる。
【００２３】なお、不良と判定された振動素子につい
て、その不良の度合いに応じて、生体への超音波診断時
に当該振動素子に供給する送信電圧のレベルの制御ある
いは当該振動素子からの受信信号に対する利得の制御な
どを行うようにしてもよい。
て、その不良の度合いに応じて、生体への超音波診断時
に当該振動素子に供給する送信電圧のレベルの制御ある
いは当該振動素子からの受信信号に対する利得の制御な
どを行うようにしてもよい。
【００２４】（４）また、上記目的を達成するために、
本発明は、複数の振動素子を有する超音波振動子を含
み、複数の振動素子から出力された複数の受信信号に基
づいて超音波画像を表示する超音波診断装置において、
前記複数の振動素子の中から試験対象となる振動素子を
順番に選択する素子選択手段と、前記試験対象となった
振動素子に対して送信信号を供給する送信部と、前記試
験対象となった振動素子からの受信信号の振幅ピークを
検出するピーク検出手段と、前記試験対象となった振動
素子からの受信信号の振幅ピークにおける位相を検出す
る位相検出手段と、前記振幅ピークに基づいて当該振動
素子の良否を判定する第１良否判定手段と、前記振幅ピ
ークにおける位相に基づいて当該振動素子の良否を判定
する第２良否判定手段と、を含むことを特徴とする。
本発明は、複数の振動素子を有する超音波振動子を含
み、複数の振動素子から出力された複数の受信信号に基
づいて超音波画像を表示する超音波診断装置において、
前記複数の振動素子の中から試験対象となる振動素子を
順番に選択する素子選択手段と、前記試験対象となった
振動素子に対して送信信号を供給する送信部と、前記試
験対象となった振動素子からの受信信号の振幅ピークを
検出するピーク検出手段と、前記試験対象となった振動
素子からの受信信号の振幅ピークにおける位相を検出す
る位相検出手段と、前記振幅ピークに基づいて当該振動
素子の良否を判定する第１良否判定手段と、前記振幅ピ
ークにおける位相に基づいて当該振動素子の良否を判定
する第２良否判定手段と、を含むことを特徴とする。
【００２５】上記構成によれば、受信信号の振幅に加え
て位相という観点からも振動素子を評価することができ
るので、振動素子の特性の評価も行い得る。
て位相という観点からも振動素子を評価することができ
るので、振動素子の特性の評価も行い得る。
【００２６】望ましくは、前記複数の振動素子について
振幅ピークの平均値を演算する第１平均値演算手段と、
前記複数の振動素子について振幅ピークにおける位相の
平均値を演算する第２平均値演算手段と、を含み、前記
第１良否判定手段は、前記振幅ピークの平均値を基準と
して、各振動素子ごとにその振幅ピークに基づいて良否
を判定し、前記第２良否判定手段は、前記位相の平均値
を基準として、各振動素子ごとにその振幅ピークにおけ
る位相に基づいて良否を判定する。
振幅ピークの平均値を演算する第１平均値演算手段と、
前記複数の振動素子について振幅ピークにおける位相の
平均値を演算する第２平均値演算手段と、を含み、前記
第１良否判定手段は、前記振幅ピークの平均値を基準と
して、各振動素子ごとにその振幅ピークに基づいて良否
を判定し、前記第２良否判定手段は、前記位相の平均値
を基準として、各振動素子ごとにその振幅ピークにおけ
る位相に基づいて良否を判定する。
【００２７】上記構成によれば、振幅の平均値及び位相
の平均値という客観的な指標を基準として各振動素子の
評価を行える。
の平均値という客観的な指標を基準として各振動素子の
評価を行える。
【００２８】（５）また、上記目的を達成するために、
本発明は、複数の振動素子を有する超音波探触子の送受
波面に反射体を接触させる工程と、前記複数の振動素子
の中から１つの振動素子を選択素子として順番に選択す
る工程と、前記選択素子から超音波を送波させ、その超
音波が前記反射体に到達することにより生じた反射波を
前記選択素子で受波させ、これにより前記選択素子から
の受信信号を取得する工程と、前記選択素子からの受信
信号の波形を解析する工程と、前記波形の解析結果から
当該選択素子の良否を判定する工程と、を含むことを特
徴とする。
本発明は、複数の振動素子を有する超音波探触子の送受
波面に反射体を接触させる工程と、前記複数の振動素子
の中から１つの振動素子を選択素子として順番に選択す
る工程と、前記選択素子から超音波を送波させ、その超
音波が前記反射体に到達することにより生じた反射波を
前記選択素子で受波させ、これにより前記選択素子から
の受信信号を取得する工程と、前記選択素子からの受信
信号の波形を解析する工程と、前記波形の解析結果から
当該選択素子の良否を判定する工程と、を含むことを特
徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【００３０】図１には、本発明に係る超音波診断装置の
好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を
示すブロック図である。
好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を
示すブロック図である。
【００３１】超音波探触子１０は生体への超音波診断の
際に生体表面に当接して用いられ、その当接状態で超音
波の送受波を行うものである。この超音波探触子１０
は、複数の振動素子からなるアレイ振動子１２を有して
おり、本実施形態においては２Ｄアレイ振動子が設けら
れている。素子の試験を行う場合、図１に示されるよう
に超音波探触子１０の送受波面に対して反射体１４が当
接される。その場合において、両者間における空気層を
排除して音響整合を図るためにそれらの間に音響カップ
リング部材としてのゼリー１６が設けられる。実際には
反射体１４の表面上あるいは超音波探触子１０の送受波
面上にそのようなゼリーが塗布され、その後に超音波探
触子１０と反射体１４とが密着状態におかれることにな
る。
際に生体表面に当接して用いられ、その当接状態で超音
波の送受波を行うものである。この超音波探触子１０
は、複数の振動素子からなるアレイ振動子１２を有して
おり、本実施形態においては２Ｄアレイ振動子が設けら
れている。素子の試験を行う場合、図１に示されるよう
に超音波探触子１０の送受波面に対して反射体１４が当
接される。その場合において、両者間における空気層を
排除して音響整合を図るためにそれらの間に音響カップ
リング部材としてのゼリー１６が設けられる。実際には
反射体１４の表面上あるいは超音波探触子１０の送受波
面上にそのようなゼリーが塗布され、その後に超音波探
触子１０と反射体１４とが密着状態におかれることにな
る。
【００３２】送信部１８はアレイ振動子１２を構成する
各振動素子に対して送信信号を供給する回路であり、い
わゆる送信ビームフォーマーとして機能する。後述する
素子試験時には、複数の振動素子の中から１つずつ振動
素子が選択され、その選択された振動素子に対して送信
信号が供給されることになる。
各振動素子に対して送信信号を供給する回路であり、い
わゆる送信ビームフォーマーとして機能する。後述する
素子試験時には、複数の振動素子の中から１つずつ振動
素子が選択され、その選択された振動素子に対して送信
信号が供給されることになる。
【００３３】受信部２０は複数の振動素子から出力され
る複数の受信信号に対して所定の受信信号処理を実行す
る回路であり、この受信部２０から整相加算された受信
信号が出力される。すなわち、この受信部２０はいわゆ
る受信ビームフォーマーとして機能するものである。後
述する素子試験時には受信部２０によって１つの振動素
子のみが選択され、当該振動素子からの受信信号が受信
部２０の出力として現れることになる。
る複数の受信信号に対して所定の受信信号処理を実行す
る回路であり、この受信部２０から整相加算された受信
信号が出力される。すなわち、この受信部２０はいわゆ
る受信ビームフォーマーとして機能するものである。後
述する素子試験時には受信部２０によって１つの振動素
子のみが選択され、当該振動素子からの受信信号が受信
部２０の出力として現れることになる。
【００３４】すなわち、素子試験時には、送信部１８及
び受信部２０によって複数の振動素子の中から１つずつ
振動素子が選択され、その振動素子のみが超音波の送受
信を実行する。
び受信部２０によって複数の振動素子の中から１つずつ
振動素子が選択され、その振動素子のみが超音波の送受
信を実行する。
【００３５】走査制御部２２は、通常の超音波診断時に
おいて、超音波ビームの電子走査を制御するものであ
り、具体的には送信部１８及び受信部２０の制御を行っ
ている。また、後述するように、エラー検出器３０によ
ってエラーすなわち不良が判定された振動素子について
は送信を禁止する制御も行っている。これについては後
に説明する。
おいて、超音波ビームの電子走査を制御するものであ
り、具体的には送信部１８及び受信部２０の制御を行っ
ている。また、後述するように、エラー検出器３０によ
ってエラーすなわち不良が判定された振動素子について
は送信を禁止する制御も行っている。これについては後
に説明する。
【００３６】主制御部２１は、本装置が有する各構成を
制御するユニットであり、この主制御部２１は素子試験
時における各構成の動作制御も行っている。
制御するユニットであり、この主制御部２１は素子試験
時における各構成の動作制御も行っている。
【００３７】画像形成部２４は、いわゆるＢモード断層
画像やドプラ画像などの各種の超音波画像を形成する機
能を有しており、これにより形成された超音波画像のデ
ータは表示処理部２６に出力される。表示処理部２６は
例えばデジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）として構
成されるものであり、座標変換機能やデータ補間機能な
どの機能を有している。表示処理部２６から出力される
画像データは表示器２８に送られ、その表示器２８に超
音波画像が表示される。ちなみに、表示処理部２６は、
素子試験時において、後に図６に示すような試験結果を
表す画像を表示させる機能も有している。
画像やドプラ画像などの各種の超音波画像を形成する機
能を有しており、これにより形成された超音波画像のデ
ータは表示処理部２６に出力される。表示処理部２６は
例えばデジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）として構
成されるものであり、座標変換機能やデータ補間機能な
どの機能を有している。表示処理部２６から出力される
画像データは表示器２８に送られ、その表示器２８に超
音波画像が表示される。ちなみに、表示処理部２６は、
素子試験時において、後に図６に示すような試験結果を
表す画像を表示させる機能も有している。
【００３８】図１に示すエラー検出器３０は、素子試験
時においてのみ動作するものであり、通常の超音波診断
時には動作を行っていない。エラー検出器３０は、複数
の振動素子の中から順番に選択された振動素子ごとにそ
の動作の良否を判定する回路である。以下に、このエラ
ー検出器３０の構成及び動作について詳述する。
時においてのみ動作するものであり、通常の超音波診断
時には動作を行っていない。エラー検出器３０は、複数
の振動素子の中から順番に選択された振動素子ごとにそ
の動作の良否を判定する回路である。以下に、このエラ
ー検出器３０の構成及び動作について詳述する。
【００３９】図２は、素子試験時に実行される素子選択
動作の概念が示されている。上述したように、アレイ振
動子１２は１番からＮ番までの複数の振動素子で構成さ
れ、素子試験時には１番の振動素子からＮ番の振動素子
まで１つずつ振動素子が選択される。すなわち１素子ず
つ送信信号の供給及び受信信号の取得がなされることに
なる。図２においては各振動素子を個別的に動作させる
ことによって形成される超音波ビームの番号が示されて
いる。
動作の概念が示されている。上述したように、アレイ振
動子１２は１番からＮ番までの複数の振動素子で構成さ
れ、素子試験時には１番の振動素子からＮ番の振動素子
まで１つずつ振動素子が選択される。すなわち１素子ず
つ送信信号の供給及び受信信号の取得がなされることに
なる。図２においては各振動素子を個別的に動作させる
ことによって形成される超音波ビームの番号が示されて
いる。
【００４０】図１に示したように、超音波探触子１０の
送受波面に対して反射体１４を密着させて図２に示すよ
うな送受信を繰り返し行うと、図１に示したエラー検出
器３０には、選択された振動素子ごとに受信信号が入力
されることになる。そこで、エラー検出器３０は各受信
信号ごとにその波形を解析し、その解析結果に基づいて
振動素子ごとに動作の良否を判定している。
送受波面に対して反射体１４を密着させて図２に示すよ
うな送受信を繰り返し行うと、図１に示したエラー検出
器３０には、選択された振動素子ごとに受信信号が入力
されることになる。そこで、エラー検出器３０は各受信
信号ごとにその波形を解析し、その解析結果に基づいて
振動素子ごとに動作の良否を判定している。
【００４１】図３には、エラー検出器３０の具体的な構
成例が示されている。本実施形態においては、エラー検
出器３０は、第１エラー検出部３２と第２エラー検出部
３４とで構成されている。ここで、第１エラー検出部３
２については、例えば画像形成部２４に同様の構成が設
けられていれば、当該構成を兼用させることも可能であ
る。
成例が示されている。本実施形態においては、エラー検
出器３０は、第１エラー検出部３２と第２エラー検出部
３４とで構成されている。ここで、第１エラー検出部３
２については、例えば画像形成部２４に同様の構成が設
けられていれば、当該構成を兼用させることも可能であ
る。
【００４２】受信信号は振幅演算器３８に入力され、一
方において、当該受信信号はヒルベルト変換器３６に入
力される。このヒルベルト変換器３６は受信信号に対し
て一定の位相操作を行うことにより複素信号のうちの虚
数部信号を生成するものであり、ヒルベルト変換器３６
を経由しないＩ信号及びヒルベルト変換器３６から出力
されるＱ信号によっていわゆる複素信号が構成される。
もちろん、このようなヒルベルト変換器３６を用いずに
公知の直交検波器などを利用してこのような複素信号を
生成するようにしてもよい。その場合においては公知の
ドプラ検出回路に設けられている直交検波器を流用可能
である。
方において、当該受信信号はヒルベルト変換器３６に入
力される。このヒルベルト変換器３６は受信信号に対し
て一定の位相操作を行うことにより複素信号のうちの虚
数部信号を生成するものであり、ヒルベルト変換器３６
を経由しないＩ信号及びヒルベルト変換器３６から出力
されるＱ信号によっていわゆる複素信号が構成される。
もちろん、このようなヒルベルト変換器３６を用いずに
公知の直交検波器などを利用してこのような複素信号を
生成するようにしてもよい。その場合においては公知の
ドプラ検出回路に設けられている直交検波器を流用可能
である。
【００４３】振幅演算器３８は、図示されるように、実
数部の二乗及び虚数部の二乗を加算し、その加算結果に
対して平方根を演算することによって受信振幅ａ（ｔ）
を演算する回路である。また、その複素信号は位相演算
器４０にも入力されており、その位相演算器４０では、
実数部の信号及び虚数部の信号に対する逆正接を演算す
ることによってφ（ｔ）を演算する回路である。このよ
うに演算された振幅ａ（ｔ）及び位相φ（ｔ）は第１エ
ラー検出部３２から第２エラー検出部３４へ出力され
る。ちなみに、第１エラー検出部３２を通常の受信信号
の処理回路と兼用する場合には、振幅演算器３８及び位
相演算器４０から出力される各信号が別途例えば血流画
像形成回路に出力されることになる。
数部の二乗及び虚数部の二乗を加算し、その加算結果に
対して平方根を演算することによって受信振幅ａ（ｔ）
を演算する回路である。また、その複素信号は位相演算
器４０にも入力されており、その位相演算器４０では、
実数部の信号及び虚数部の信号に対する逆正接を演算す
ることによってφ（ｔ）を演算する回路である。このよ
うに演算された振幅ａ（ｔ）及び位相φ（ｔ）は第１エ
ラー検出部３２から第２エラー検出部３４へ出力され
る。ちなみに、第１エラー検出部３２を通常の受信信号
の処理回路と兼用する場合には、振幅演算器３８及び位
相演算器４０から出力される各信号が別途例えば血流画
像形成回路に出力されることになる。
【００４４】第２エラー検出部３４において、ピーク値
検出器４２は、各時刻の振幅ａi（ｔ）を参照し、その
中でのピーク値を検出する回路である。すなわち、１つ
の振動素子の選択により生じた１つの受信信号の中から
１つのピークが検出される。ピークが検出されるとピー
ク値検出器４２から後述する位相検出器４８へピーク検
出信号が出力される。その一方、検出されたピーク値ａ
piはピーク値記憶器４４及び平均値演算器４６へ出力さ
れる。
検出器４２は、各時刻の振幅ａi（ｔ）を参照し、その
中でのピーク値を検出する回路である。すなわち、１つ
の振動素子の選択により生じた１つの受信信号の中から
１つのピークが検出される。ピークが検出されるとピー
ク値検出器４２から後述する位相検出器４８へピーク検
出信号が出力される。その一方、検出されたピーク値ａ
piはピーク値記憶器４４及び平均値演算器４６へ出力さ
れる。
【００４５】ピーク値記憶器４４には、走査制御信号に
したがって特定される振動素子番号に対応付けて、各振
動素子ごとに検出されたピーク値ａpiが格納される。ま
た、平均値演算器４６は、Ｎ個の振動素子について取得
されたＮ個のピーク値に対して平均値を演算する回路で
あり、その平均値Ｍｅａｎ（ａp）を出力している。
したがって特定される振動素子番号に対応付けて、各振
動素子ごとに検出されたピーク値ａpiが格納される。ま
た、平均値演算器４６は、Ｎ個の振動素子について取得
されたＮ個のピーク値に対して平均値を演算する回路で
あり、その平均値Ｍｅａｎ（ａp）を出力している。
【００４６】一方、位相検出器４８には、位相演算器４
０から出力された位相φi（ｔ）が入力されており、そ
の中で位相検出器４８はピーク検出信号が入力されたタ
イミングで、すなわちピーク時における位相φi（ｔp）
を判定する回路である。すなわち、Ｎ個の受信信号のそ
れぞれについてピーク時における位相が特定されること
になる。そのような位相は位相記憶器５０に各振動素子
番号に対応付けて格納され、またそれらの位相は平均値
演算器５２に入力されている。平均値演算器５２は上記
の平均値演算器４６と同様にＮ個の位相の平均値を演算
し、それをＭｅａｎ｛φ（ｔp）｝に出力する。
０から出力された位相φi（ｔ）が入力されており、そ
の中で位相検出器４８はピーク検出信号が入力されたタ
イミングで、すなわちピーク時における位相φi（ｔp）
を判定する回路である。すなわち、Ｎ個の受信信号のそ
れぞれについてピーク時における位相が特定されること
になる。そのような位相は位相記憶器５０に各振動素子
番号に対応付けて格納され、またそれらの位相は平均値
演算器５２に入力されている。平均値演算器５２は上記
の平均値演算器４６と同様にＮ個の位相の平均値を演算
し、それをＭｅａｎ｛φ（ｔp）｝に出力する。
【００４７】エラー判定器５４は図４及び図５に示すよ
うな判定条件に基づいて各振動素子ごとに良否を判定す
る回路である。具体的には、Ｎ個の振動素子について得
られたピーク値の平均値１００を基準としてその半分の
値１０２を判定レベルとし、振幅０からその半分のレベ
ル１０２までの範囲１０４にいずれかの振動素子につい
てのピーク値が属する場合にそれをエラーとして判定す
る。それが符号１０５によって表されている。また、エ
ラー判定器５４は、上記のように求められた位相の平均
値のレベル１０６を基準として、その半分の位相のレベ
ル１０８を定め、位相０から位相のレベル１０８までの
範囲１１０に各振動素子ごとのピーク時における位相が
属する場合にそれをエラーとして判定する。図５におい
てはそれが符号１１１で示されている。
うな判定条件に基づいて各振動素子ごとに良否を判定す
る回路である。具体的には、Ｎ個の振動素子について得
られたピーク値の平均値１００を基準としてその半分の
値１０２を判定レベルとし、振幅０からその半分のレベ
ル１０２までの範囲１０４にいずれかの振動素子につい
てのピーク値が属する場合にそれをエラーとして判定す
る。それが符号１０５によって表されている。また、エ
ラー判定器５４は、上記のように求められた位相の平均
値のレベル１０６を基準として、その半分の位相のレベ
ル１０８を定め、位相０から位相のレベル１０８までの
範囲１１０に各振動素子ごとのピーク時における位相が
属する場合にそれをエラーとして判定する。図５におい
てはそれが符号１１１で示されている。
【００４８】すなわち、エラー判定器５４は図４及び図
５に示したように、振幅及び位相の２つの観点から各振
動素子ごとに良否の判定を行っており、このような構成
によれば、より詳細に振動子の特性を評価できるという
利点がある。
５に示したように、振幅及び位相の２つの観点から各振
動素子ごとに良否の判定を行っており、このような構成
によれば、より詳細に振動子の特性を評価できるという
利点がある。
【００４９】図１に示すように、エラー判定器５４によ
る判定結果はエラー信号として走査制御部２２に出力さ
れる他、表示処理部２６に送られている。表示処理部２
６は図６に示すような判定結果を表す画像を形成してい
る。その画像は表示器２８に表示される。図６におい
て、符号１２０は図１に示したアレイ振動子１２と同様
のパターンを持ったテーブルを表しており、各テーブル
の要素が各振動素子に対応している。ここでは、各振動
素子ごとに振幅の不良や位相の不良が個別的に表されて
おり、ユーザーはそのような表示形態をもって各振動素
子ごとにその良否及び具体的な動作不良の内容を把握す
ることが可能となる。
る判定結果はエラー信号として走査制御部２２に出力さ
れる他、表示処理部２６に送られている。表示処理部２
６は図６に示すような判定結果を表す画像を形成してい
る。その画像は表示器２８に表示される。図６におい
て、符号１２０は図１に示したアレイ振動子１２と同様
のパターンを持ったテーブルを表しており、各テーブル
の要素が各振動素子に対応している。ここでは、各振動
素子ごとに振幅の不良や位相の不良が個別的に表されて
おり、ユーザーはそのような表示形態をもって各振動素
子ごとにその良否及び具体的な動作不良の内容を把握す
ることが可能となる。
【００５０】また、本実施形態においては、走査制御部
２２にエラー信号が入力されており、走査制御部２２は
動作不良の振動素子については送受信対象から外す処理
を行っている。アレイ振動子１２が極めて多数の振動素
子によって構成される場合、１つあるいは数個程度の振
動素子が動作不良を生じている程度であれば、超音波画
像全体としての画質にはそれほど大きな影響は生じず、
したがってこのような間引きによって送信回路等に与え
る悪影響を防止するものである。ちなみに、図１に示し
たように、例えば入力部２３を用いて通常の超音波診断
モードと素子試験モードとを切り替えるようにしてもよ
い。あるいは、生体への超音波診断の実行の合間に、自
動的に素子試験を実行させるようにしてもよく、また出
荷時やメンテナンス時に明示的に素子の試験を行わせる
ようにしてもよい。２Ｄアレイ振動子に対する素子試験
を行う場合には、例えば一方方向に並ぶ振動素子列を一
組として上記のような試験を順番に実行し、その振動子
列についての試験が終了した後に次の振動素子列につい
て同様の試験を繰り返すようにしてもよく、あるいは全
振動素子についての試験を一括して行い、その結果をま
とめて画面上に表示させるようにしてもよい。
２２にエラー信号が入力されており、走査制御部２２は
動作不良の振動素子については送受信対象から外す処理
を行っている。アレイ振動子１２が極めて多数の振動素
子によって構成される場合、１つあるいは数個程度の振
動素子が動作不良を生じている程度であれば、超音波画
像全体としての画質にはそれほど大きな影響は生じず、
したがってこのような間引きによって送信回路等に与え
る悪影響を防止するものである。ちなみに、図１に示し
たように、例えば入力部２３を用いて通常の超音波診断
モードと素子試験モードとを切り替えるようにしてもよ
い。あるいは、生体への超音波診断の実行の合間に、自
動的に素子試験を実行させるようにしてもよく、また出
荷時やメンテナンス時に明示的に素子の試験を行わせる
ようにしてもよい。２Ｄアレイ振動子に対する素子試験
を行う場合には、例えば一方方向に並ぶ振動素子列を一
組として上記のような試験を順番に実行し、その振動子
列についての試験が終了した後に次の振動素子列につい
て同様の試験を繰り返すようにしてもよく、あるいは全
振動素子についての試験を一括して行い、その結果をま
とめて画面上に表示させるようにしてもよい。
【００５１】上記の実施形態においては、ピーク値の平
均値及び位相の平均値を基準として各振動素子の良否の
判定基準を形成したが、もちろん実験などによって判断
基準値を固定的に設定するようにしてもよい。また、上
記実施形態においては受信信号の振幅及び位相を参照し
たが、受信信号についての他の要素を参照して素子の試
験を行うようにしてもよい。例えば、受信信号について
ＦＦＴ演算を実行し、周波数スペクトルを判断基準とす
るようにしてもよい。また、上記実施形態においては、
素子試験時においては超音波探触子１０が操作者によっ
て把持されているが、超音波探触子１０を保持すると共
に、それに対して反射体１４を接触状態におく所定の冶
具を用いるようにしてもよい。
均値及び位相の平均値を基準として各振動素子の良否の
判定基準を形成したが、もちろん実験などによって判断
基準値を固定的に設定するようにしてもよい。また、上
記実施形態においては受信信号の振幅及び位相を参照し
たが、受信信号についての他の要素を参照して素子の試
験を行うようにしてもよい。例えば、受信信号について
ＦＦＴ演算を実行し、周波数スペクトルを判断基準とす
るようにしてもよい。また、上記実施形態においては、
素子試験時においては超音波探触子１０が操作者によっ
て把持されているが、超音波探触子１０を保持すると共
に、それに対して反射体１４を接触状態におく所定の冶
具を用いるようにしてもよい。
【００５２】さらに、反射体１４としては例えば金属板
のような超音波の反射率が高いものが用いられるが、そ
の材料については各種のものを用いることができ、例え
ば超音波診断装置のプローブホルダに超音波探触子１０
をセットした状態において、その送受波面に当接する部
材を事実上反射体１４として機能させるようにしてもよ
い。
のような超音波の反射率が高いものが用いられるが、そ
の材料については各種のものを用いることができ、例え
ば超音波診断装置のプローブホルダに超音波探触子１０
をセットした状態において、その送受波面に当接する部
材を事実上反射体１４として機能させるようにしてもよ
い。
【００５３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡便かつ高精度に振動素子の試験を行うことが可能であ
る。
簡便かつ高精度に振動素子の試験を行うことが可能であ
る。
【図１】 本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図２】 素子試験時における振動素子の選択を表す概
念図である。
念図である。
【図３】 図１に示すエラー検出器の具体的な構成例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図４】 振幅に関する良否判定の概念を示す図であ
る。
る。
【図５】 位相に関する良否判定の概念を示す図であ
る。
る。
【図６】 画面表示される判定結果を示す図である。
【図７】 従来例を示すブロック図である。
１０ 超音波探触子、１２ アレイ振動子、１４ 反射
体、１８ 送信部、２０ 受信部、２１ 主制御部、２
２ 走査制御部、２４ 画像形成部、２６ 表示処理
部、２８ 表示器、３０ エラー検出器。
体、１８ 送信部、２０ 受信部、２１ 主制御部、２
２ 走査制御部、２４ 画像形成部、２６ 表示処理
部、２８ 表示器、３０ エラー検出器。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C301 EE20 GB03 GB09 HH52 HH53 JB23 JB24 JB50 KK32 KK40 LL17 5C054 AA04 CA08 EA01 GB15 HA05 HA12 5D019 AA27 BB18 BB22 EE02 FF04 GG01
Claims (10)
- 【請求項１】 少なくとも１つの振動素子を有する超音
波探触子を含み、振動素子から出力された受信信号に基
づいて超音波画像を表示する超音波診断装置において、 前記受信信号の振幅及び位相の少なくとも一方を検出す
る検出手段と、 前記受信信号の振幅及び位相の少なくとも一方に基づい
て前記振動素子の良否を判定する良否判定手段と、 前記良否の判定結果を表示する表示手段と、 を含む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、 前記超音波探触子からの超音波を反射する反射体を含む
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、 前記反射体は前記超音波探触子の送受波面に当接される
ものであることを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の装置において、 前記良否判定手段は、前記受信信号の振幅及び位相のそ
れぞれについて前記振動素子の良否を判定し、 前記表示手段には、前記受信信号の振幅及び位相のそれ
ぞれについて前記振動素子の良否の判定結果が表示され
ることを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項５】 複数の振動素子を有する超音波振動子を
含み、複数の振動素子から出力された複数の受信信号に
基づいて超音波画像を表示する超音波診断装置におい
て、 前記複数の振動素子の中から試験対象となる振動素子を
順番に選択する素子選択手段と、 前記試験対象となった振動素子に対して送信信号を供給
する送信部と、 前記試験対象となった振動素子からの受信信号に基づい
て、当該振動素子の良否を判定する良否判定手段と、 を含むことを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項６】 請求項５記載の超音波診断装置におい
て、 前記複数の振動素子の配列と同じパターンを有するイメ
ージであって各振動素子の良否が表示された判定結果テ
ーブルを画面表示する表示手段を含むことを特徴とする
超音波診断装置。 - 【請求項７】 請求項５記載の超音波診断装置におい
て、 生体に対する超音波診断に当たり、不良と判定された振
動素子の動作を制限する制御を実行する素子動作制御手
段を含むことを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項８】 複数の振動素子を有する超音波振動子を
含み、複数の振動素子から出力された複数の受信信号に
基づいて超音波画像を表示する超音波診断装置におい
て、 前記複数の振動素子の中から試験対象となる振動素子を
順番に選択する素子選択手段と、 前記試験対象となった振動素子に対して送信信号を供給
する送信部と、 前記試験対象となった振動素子からの受信信号の振幅ピ
ークを検出するピーク検出手段と、 前記試験対象となった振動素子からの受信信号の振幅ピ
ークにおける位相を検出する位相検出手段と、 前記振幅ピークに基づいて当該振動素子の良否を判定す
る第１良否判定手段と、 前記振幅ピークにおける位相に基づいて当該振動素子の
良否を判定する第２良否判定手段と、 を含むことを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項９】 請求項８記載の装置において、 前記複数の振動素子について振幅ピークの平均値を演算
する第１平均値演算手段と、 前記複数の振動素子について振幅ピークにおける位相の
平均値を演算する第２平均値演算手段と、 を含み、 前記第１良否判定手段は、前記振幅ピークの平均値を基
準として、各振動素子ごとにその振幅ピークに基づいて
良否を判定し、 前記第２良否判定手段は、前記位相の平均値を基準とし
て、各振動素子ごとにその振幅ピークにおける位相に基
づいて良否を判定することを特徴とする超音波診断装
置。 - 【請求項１０】 複数の振動素子を有する超音波探触子
の送受波面に反射体を接触させる工程と、 前記複数の振動素子の中から１つの振動素子を選択素子
として順番に選択する工程と、 前記選択素子から超音波を送波させ、その超音波が前記
反射体に到達することにより生じた反射波を前記選択素
子で受波させ、これにより前記選択素子からの受信信号
を取得する工程と、 前記選択素子からの受信信号の波形を解析する工程と、 前記波形の解析結果から当該選択素子の良否を判定する
工程と、 を含むことを特徴とする素子試験方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000360213A JP2002159492A (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | 超音波診断装置及び素子試験方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000360213A JP2002159492A (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | 超音波診断装置及び素子試験方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002159492A true JP2002159492A (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=18831847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000360213A Pending JP2002159492A (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | 超音波診断装置及び素子試験方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002159492A (ja) |
Cited By (18)
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