JP2012061226A - 超音波診断装置及びプローブコネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】超音波プローブの動作に関わる信号の送受信に関して、超音波診断装置本体と超音波プローブとの間における信号線の接触不良の発生を防止する。
【解決手段】超音波プローブと、装置本体と、プローブコネクタと、を有する超音波診断装置である。プローブコネクタは、超音波プローブと装置本体とを接続する。プローブコネクタは、互いに嵌合可能なプラグ及びリセプタクルと、圧力機構とを備える。プラグ及びリセプタクルは、それぞれ平面領域に複数の接触パッド及び複数のコンタクトが配置されている。圧力機構は、平面領域内に配置され、接触パッドとコンタクトとの接触圧を高める。平面領域内における圧力機構の近傍の領域に配置された接触パッドには、少なくとも、装置本体が超音波プローブを識別するためのプローブ識別信号を送受信するためのプローブ識別信号線が配されている。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、超音波プローブと超音波診断装置本体とを接続するプローブコネクタ、及びそのプローブコネクタを使用した超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は、多チャンネル化の傾向にある。そのため、超音波診断装置本体と超音波プローブとを接続するプローブコネクタに、ＺＩＦ（Ｚｅｒｏ Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ Ｆｏｒｃｅ）コネクタのような多芯コネクタが用いられるようになってきた。

一方で、診断の種別や被検体に応じて様々な超音波プローブが存在する。このような超音波プローブの中には、内部に送受信回路を設けて多チャンネル化を図った超音波プローブもある。

超音波プローブから超音波診断装置本体に送信される信号には、例えば、エコー信号やプローブ識別信号が含まれる。エコー信号とは、超音波プローブが被検体から受信した超音波を電気信号に変換した信号である。超音波診断装置本体は、このエコー信号を基に超音波画像を生成する。またプローブ識別信号とは、超音波プローブごとに固有の信号である。超音波診断装置本体は、このプローブ識別信号により、接続された超音波プローブを識別できる。

また、内部に送受信回路を備えた超音波プローブが超音波診断装置本体に接続された場合、超音波診断装置本体は、超音波プローブに制御信号を送信する場合がある。制御信号は、超音波診断装置本体が、超音波プローブ内の送受信回路の動作を制御するための信号である。またこのとき、超音波診断装置本体は、超音波プローブに電力を供給する場合がある。電力は、超音波診断装置本体が、超音波プローブ内の回路を動作させるために供給される。

プローブ識別信号が、接触不良により超音波診断装置本体に送信されなかった場合、超音波診断装置本体は、接続された超音波プローブを認識することができず、超音波プローブを誤動作させる可能性がある。また、超音波診断装置本体が接続された超音波プローブを認識できた場合でも、超音波プローブへの制御信号の送信を行う信号線や、超音波プローブへの電力の供給を行う信号線の接触不良が発生した場合、超音波プローブが誤動作する可能性がある。

プローブ識別信号については、検証用のデータを用いて、接触不良の発生を検知する技術が公開されている。この技術は、チェックサムのように解析が容易な、予め決められたデータを送受信することで接触不良の発生を検知する。しかしながらこの技術は、接触不良の発生自体を防止することを目的としていない。また、電力の供給については、チェックサムのような予め決められたデータを用いることができないため、上記技術で接触不良を検知することは困難である。

特開２００２−１７２１１６号公報

この発明の実施形態は上記の問題を解決するものであり、超音波プローブの制御に関わる信号の送受信に関して、超音波診断装置本体と超音波プローブとの間における信号線の接触不良の発生を防止することを目的とする。

上記目的を達成するために、この実施形態の第１の形態は、超音波プローブと、装置本体と、プローブコネクタと、を有する超音波診断装置である。前記超音波プローブは、超音波を送信し、被検体内からの反射波を受信する。前記装置本体は、前記超音波プローブを制御し、前記超音波プローブから受信したエコー信号を処理する。前記プローブコネクタは、前記超音波プローブと前記装置本体とを接続する。前記プローブコネクタは、互いに嵌合可能なプラグ及びリセプタクルと、圧力機構とを備える。前記プラグ及び前記リセプタクルは、それぞれ平面領域に複数の接触パッド及び複数のコンタクトが配置されている。前記圧力機構は、前記平面領域内に配置され、前記接触パッドと前記コンタクトとの接触圧を高める。前記平面領域内における前記圧力機構の近傍に配置された前記接触パッドには、少なくとも、前記装置本体が前記超音波プローブを識別するためのプローブ識別信号を送受信するためのプローブ識別信号線が配されている。
また、この実施形態の第２の形態は、超音波プローブと、装置本体と、プローブコネクタと、を有する超音波診断装置である。前記超音波プローブは、超音波を送信し、被検体内からの反射波を受信する。前記装置本体は、前記超音波プローブを制御し、前記超音波プローブから受信したエコー信号を処理する。前記プローブコネクタは、前記超音波プローブと前記装置本体とを接続する。前記プローブコネクタは、互いに嵌合可能なプラグ及びリセプタクルと、圧力機構とを備える。前記プラグ及び前記リセプタクルは、それぞれ平面領域に複数の接触パッド及び複数のコンタクトが配置されている。前記圧力機構は、前記平面領域内に配置され、前記接触パッドと前記コンタクトとの接触圧を高める。前記平面領域内における前記圧力機構の設置領域の近傍に位置する第１の領域に配置された前記接触パッドには、少なくとも、前記装置本体が前記超音波プローブを識別するためのプローブ識別信号を送受信するためのプローブ識別信号線が配されている。前記第１の領域以外の第２の領域に配置された前記接触パッドには、前記装置本体が前記超音波プローブから前記エコー信号を受信する信号線が配されている。
また、この実施形態の第３の形態は、超音波プローブと装置本体と、を接続するプローブコネクタである。前記超音波プローブは、超音波を送信し、被検体内からの反射波を受信する。前記装置本体は、前記超音波プローブを制御し、前記超音波プローブから受信したエコー信号を処理する。前記プローブコネクタは、互いに嵌合可能なプラグ及びリセプタクルと、圧力機構とを備える。前記プラグ及び前記リセプタクルは、それぞれ平面領域に複数の接触パッド及び複数のコンタクトが配置されている。前記圧力機構は、前記平面領域内に配置され、前記接触パッドと前記コンタクトとの接触圧を高める。前記平面領域内における前記圧力機構の近傍に配置された前記接触パッドには、少なくとも、前記装置本体が前記超音波プローブを識別するためのプローブ識別信号を送受信するためのプローブ識別信号線が配されている。

実施形態に係る超音波診断装置のブロック図である。 プローブコネクタの図である。 図２の矢印ＩＩＩの方向からのプローブコネクタの矢視図である。 図２の矢印ＩＶの方向からのプローブコネクタの矢視図である。 変形例に係る超音波診断装置のブロック図である。

（実施形態）
実施形態に係る超音波診断装置の構成について、図１を参照しながら説明する。実施形態に係る超音波診断装置は、超音波診断装置本体に、超音波の送受信回路を有する超音波プローブが接続されている。実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブ１と、プローブコネクタ２と、超音波診断装置本体５とを有する。

超音波プローブ１は、制御部１０と、ＩＤ生成部１１と、送信部１２と、超音波振動子１３と、サブアレイビームフォーマ１４と、プローブケーブル１５とを有する。

ＩＤ生成部１１は、超音波プローブ１に固有の情報を表すプローブ識別信号を生成し出力する。超音波プローブは、検査対象や検査方法に応じて様々な種類が存在する。例えば検査対象が心臓か腹部かにより使用する超音波プローブが異なる。具体的には、コンベックス型、リニア型、及びセクタ型などの様々な形状の超音波プローブが存在し、検査対象や検査方法に応じてこれらを使い分ける。これらの超音波プローブの中には、例えば、回路を内蔵し電力の供給を必要とするものも存在する。そのため、超音波プローブの種類に応じて制御方法も異なり、超音波診断装置本体に接続された超音波プローブを識別するために固有のプローブ識別信号が割り当てられる。これにより超音波診断装置本体５は、プローブ識別信号を基に、接続された超音波プローブの種類を特定することが可能となる。

送信部１２は、超音波振動子１３に接続されるもので、複数のパルサーを有する。送信部１２の各パルサーは、制御部１０で生成された異なるタイミングに従って超音波振動子１３をパルスで駆動して、所定の指向性を有する超音波ビームを発生させる。制御部１０については後述する。

超音波振動子１３は、複数の振動子を有する。超音波振動子１３は、送信部１２からの電気信号を受けて、超音波ビームを生成し被検体内に送信する。超音波振動子１３は、各振動子で、被検体内からの反射波を受信する。超音波振動子１３は、各振動子で受信した反射波を電気信号（以下、「エコー信号」と呼ぶ）に変換し、サブアレイビームフォーマ１４に出力する。

サブアレイビームフォーマ１４は、プリアンプ群、遅延回路、及び加算回路を有する。プリアンプ群は、超音波振動子１３から受信した微弱なエコー信号を良好に伝送するために、低雑音増幅またはバッファリング等の処理を行う。プリアンプ群から出力された複数のエコー信号は、遅延回路により、制御部１０からの制御に基づき予め決められたグループごとに遅延処理が施される。遅延処理が施されたエコー信号は、そのグループごとに加算回路で加算される。これにより、超音波振動子１３から送信されたエコー信号は、サブアレイビームフォーマ１４により整相加算される。サブアレイビームフォーマ１４は、整相加算されたエコー信号を、受信部５２に送信する。受信部５２については後述する。

制御部１０は、走査条件に基づき生成された制御信号を超音波診断装置本体５から受信し、この制御信号に基づき、上述した送信部１２及びサブアレイビームフォーマ１４の動作を制御する。具体的には制御部１０は、制御信号に基づき送信遅延時間を計算し、この送信遅延時間に基づき送信部１２の各パルサーを動作させる。また制御部１０は、受信した制御信号に基づき受信遅延時間を計算し、超音波振動子１３が出力したエコー信号を、計算した受信遅延時間に基づき、サブアレイビームフォーマ１４に整相加算させる。

プローブケーブル１５は、プローブ識別信号線１５Ａと、電力供給線１５Ｂと、プローブ制御信号線１５Ｃと、超音波エコー信号線１５Ｄとを有する。

プローブ識別信号線１５Ａは、ＩＤ生成部１１に接続された信号線である。ＩＤ生成部１１で生成されたプローブ識別信号は、このプローブ識別信号線１５Ａを介し、超音波診断装置本体５に送信される。一般的にプローブ識別信号は、プローブを識別するための信号ラインを接地または解放することによる、複数ビットの２値信号で構成されている。なお２値信号とは、「０」または「１」を示す信号である。プローブ識別信号は、少なくとも超音波プローブの種別を識別できるように、各超音波プローブに割り当てられる。なおプローブ識別信号から超音波プローブの種別が特定できればよく、同じ種別の超音波プローブに対して同じプローブ識別信号が割り当てられてもよい。また、種別に拘らず、超音波プローブごとにプローブ識別番号が割り当てられてもよい。以下、超音波プローブの種別ごとに、異なるプローブ識別信号が割り当てられているものとする。

電力供給線１５Ｂは、制御部１０に接続された信号線である。超音波診断装置本体５から超音波プローブ１へ、この電力供給線１５Ｂを介して電力が供給される。

プローブ制御信号線１５Ｃは、制御部１０に接続された信号線である。超音波診断装置本体５が超音波プローブ１の各構成の動作を制御するための制御信号は、このプローブ制御信号線１５Ｃを介し、超音波診断装置本体５から制御部１０に送信される。

超音波エコー信号線１５Ｄは、サブアレイビームフォーマ１４に接続された信号線である。サブアレイビームフォーマ１４により整相加算されたエコー信号は、この超音波エコー信号線１５Ｄを介し、サブアレイビームフォーマ１４から超音波診断装置本体５に送信される。

プローブコネクタ２は、プローブケーブル１５を構成する各信号線を、超音波診断装置本体５の各構成（制御部５０、ＩＤ識別部５１、受信部５２、及び電力供給部５７）に接続する。これにより、超音波プローブ１と超音波診断装置本体５とが電気的に接続され、超音波診断装置本体５からの制御に基づき超音波プローブ１が動作する。プローブコネクタ２の詳細については後述する。

超音波診断装置本体５は、受信部５２と、信号処理部５３と、画像生成部５４と、表示部５５と、記憶部５６と、電力供給部５７と、入力部５８と、制御部５０とを有する。

受信部５２は、サブアレイビームフォーマ１４が送信したエコー信号を、超音波エコー信号線１５Ｄ及びプローブコネクタ２を介し受信する。受信部５２は、プリアンプ群、遅延回路、及び加算回路を有しており、受信したエコー信号をこれらの回路を用い整相加算する。受信部５２は、整相加算されたエコー信号を信号処理部５３に出力する。

信号処理部５３は、Ｂモード処理部やＣＦＭ処理部などを備えている。受信部５２から出力されたデータは、いずれかの処理部にて所定の処理が施される。Ｂモード処理部は、エコーの振幅情報の映像化を行い、エコー信号からＢモード超音波ラスタデータを生成する。より具体的に説明すると、Ｂモード処理部は、受信部５２から送られる信号に対してバンドパスフィルタ処理を行い、その後、出力信号の包絡線を検波し、検波されたデータに対して対数変換による圧縮処理を施す。ＣＦＭ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｌｏｗ Ｍａｐｐｉｎｇ）処理部は、血流情報の映像化を行い、カラー超音波ラスタデータを生成する。血流情報には、速度、分散、パワーなどの情報がある。これらの情報はたとえば２値化情報として得られる。ＣＦＭ処理部は、組織信号と血流信号とを分離するためのハイパスフィルタ処理（ＭＴＩフィルタ処理）を行い、自己相関処理により血流の移動速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。その他、ＣＦＭ処理部は、組織信号を低減及び削減するための非線形処理を実行する場合もある。信号処理部５３はドプラ処理部を有してもよい。ドプラ処理部は、受信部５２から出力される受信信号を直交検波することによりドプラ偏移周波数成分を取り出す。更に、ドプラ処理部は、ドプラ偏移周波数成分に対してＦＦＴ処理を施して、血流速度を表すドプラ周波数分布を生成する。信号処理部５３は、信号処理後の超音波ラスタデータを画像生成部５４に出力する。

画像生成部５４は、信号処理部５３から受信した超音波ラスタデータに基づいて画像データを生成する。画像生成部５４は、例えば、ＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を備えている。ＤＳＣは、走査線信号列で表される信号処理後の超音波ラスタデータを、直交座標で表される画像データに変換する（スキャンコンバージョン処理）。前述のＢモード処理部にて信号処理が施された場合、画像生成部５４は、Ｂモード超音波ラスタデータにスキャンコンバージョン処理を施すことにより、被検体の組織形状を表すＢモード画像データを生成する。

画像生成部５４は、上記のようにして生成された超音波画像データを表示部５５に表示させる。なお表示部５５には、画像生成部５４から受信した超音波画像データを所定のフォーマットで表示させる表示制御部を設けてもよい。

電力供給部５７は、プローブコネクタ２及び電力供給線１５Ｂを介して、超音波プローブ１に電力を供給する。

入力部５８は、操作者が走査条件を指示するための入力インタフェースである。入力部５８は、操作者により入力された走査条件を、制御部５０に出力する。

記憶部５６は、超音波プローブ１の種別ごとに、超音波プローブ１の動作を制御するための種別に応じた制御データが記憶している。制御部５０は、この記憶部５６に記憶された制御データと、入力部５８から入力された走査条件を基に、超音波プローブ１の動作、及び超音波診断装置本体５の各構成（受信部５２、信号処理部５３、画像生成部５４、及び電力供給部５７）の動作を制御する制御信号を生成する。制御部５０については後述する。

制御部５０は、ＩＤ識別部５１を備える。まずＩＤ識別部５１の機能について説明し、次に、制御部５０の動作について説明する。

ＩＤ識別部５１は、ＩＤ生成部１１が送信したプローブ識別信号を受信する。ＩＤ識別部５１は、受信されたプローブ識別信号を基に超音波プローブの種別を特定し、特定された種別を示す信号を制御部５０に通知する。

制御部５０は、接続された超音波プローブ１の種別を示す信号をＩＤ識別部５１から受ける。制御部５０は、超音波プローブ１の種別を示す信号を基に、その種別に応じて超音波プローブ１を動作させるための制御データを記憶部５６から抽出する。

制御部５０は、操作者が指定した走査条件を入力部５８から受信する。制御部５０は、走査条件と記憶部５６から抽出した制御データとを基に、超音波プローブ１の動作、及び超音波診断装置本体５の各構成の動作を制御する制御信号を生成する。制御信号には、例えば、送信遅延時間の情報や受信遅延時間の情報が含まれる。

制御部５０は、超音波プローブ１の動作、及び超音波診断装置本体５の各構成の動作を統括して制御する。これにより、超音波プローブの種別に応じて、超音波プローブ１及び超音波診断装置本体５の各構成の動作が制御され、超音波画像を得ることが可能となる。

次に図２を参照しながら、プローブコネクタ２の構成について説明する。図２に示すように、プローブコネクタ２は、互いに嵌合可能に構成されたプラグ３及びリセプタクル４を有する。プラグ３は、超音波プローブ１のプローブケーブル１５と接続されている。またリセプタクル４は、超音波診断装置本体５に設置されている。プラグ３は接合面３１を有している。また、リセプタクル４は、接合面４１を有している。

詳細は後述するが、接合面３１上には複数の接触パッド３４が配置され（図３を参照）、接合面４１上には複数のコンタクト４４が配置されている（図４を参照）。接触パッド３４及び各コンタクト４４とは互いに嵌合可能に構成されている。各接触パッド３４及び各コンタクト４４は、接合面３１と接合面４１とを対向させたとき、互いに対向するように配置されている。接合面３１と接合面４１とを対向させ、プラグ３とリセプタクル４とを嵌合させると、各接触パッド３４と各コンタクト４４とが嵌合する。これにより、各接触パッド３４と各コンタクト４４とが電気的に接続される。

リセプタクル４には、接合面４１のほぼ中央に、凹部４２が設けられている。またプラグ３は、カムシャフト３２を有している。カムシャフト３２は、凹部４２と対向する接合面３１の位置において、接合面３１に対し直交方向にプラグ３を貫通している。またカムシャフト３２は、軸周りの方向に回転自在に設けられている。カムシャフト３２には、リセプタクル４と逆側の端部にハンドル３２Ａが設けられている。また、カムシャフト３２のリセプタクル４側の端部３２Ｂは、凹部４２と嵌合可能に構成されている。

プラグ３とリセプタクル４とを嵌合させたうえで、カムシャフト３２をリセプタクル４側に押し込むと、端部３２Ｂと凹部４２とが嵌合する。このときハンドル３２Ａを用い、カムシャフト３２を軸周りの方向に回転させると、プラグ３とリセプタクル４とを引き合わせる方向に力が働き、接合面３１と接合面４１とが接合される。これにより、各接触パッド３４と各コンタクト４４とが接合される。このカムシャフト３２及び凹部４２を用いた、各接触パッド３４及び各コンタクト４４を接合させるための機構を圧力機構と呼ぶ場合がある。また、接合面３１及び接合面４１において、圧力機構が設けられた領域を設置領域３３と呼ぶ。

次に図３を参照し、プラグ３の接合面３１の構成について説明する。図３は、図２の矢印ＩＩＩの方向からのプローブコネクタ２の矢視図である。以下、図３に示すように、一例として接合面３１が矩形状である場合を説明する。なお、接合面３１の長手方向（図３の上下方向）をＹ軸とし、短手方向（図３の左右方向）をＸ軸とする。

図３に示すように、プラグ３の接合面３１のほぼ中央には、設置領域３３が設けられている。この設置領域３３には、カムシャフト３２を含む圧力機構が設けられている。接合面３１上の設置領域３３の周囲（Ｙ軸方向の上側と下側）には、接触パッド３４が列をなして、その列が複数配置されている。

接触パッド３４は、設置領域３３を中心にＹ軸方向の上側と下側のそれぞれに１８０極ずつ配置されている。具体的には、Ｘ軸方向に沿って並べられた１２極の複数の接触パッド３４を１列として、この列が、設置領域３３の上側と下側にＹ軸方向に沿って１５列ずつ配置されている。

接触パッド３４が設置された領域は、第１の領域３５と第２の領域３６とに分割される。第１の領域３５及び第２の領域３６は、Ｙ軸方向に沿って第１の領域３５、第２の領域３６の順で、設置領域３３から離れる方向に位置している。このとき、設置領域３３の近傍に位置する第１の領域３５は、第２の領域３６よりも、圧力機構による接圧が高い。そのため、第１の領域３５に設置された接触パッド３４は、超音波プローブ１の制御に関わる信号の送受信に用いられる。なお、第２の領域に設置された接触パッド３４は、超音波画像の生成に係るエコー信号の送受信に用いられる。

第１の領域３５と第２の領域３６との位置関係について具体的に説明する。第１の領域３５は、設置領域３３を中心にＹ軸方向の上側と下側のそれぞれに、設置領域３３に隣接して設けられている。また第２の領域３６は、各第１の領域３５に対して設置領域３３とＹ軸方向の反対側に隣接して設けられている。図３に示すように、設置領域３３の近くに位置するＹ軸方向に沿った３列の接触パッド３４が、第１の領域３５に配置されている。また、残りのＹ軸方向に沿った１２列の接触パッド３４が、第２の領域３６に配置されている。

第１の領域３５について、更に詳しく説明する。第１の領域３５は、領域３５Ａ、領域３５Ｂ、及び領域３５Ｃに分割される。領域３５Ａ、領域３５Ｂ、及び領域３５Ｃは、Ｙ軸方向に沿って領域３５Ａ、領域３５Ｂ、領域３５Ｃの順で、設置領域３３から離れる方向に位置している。このとき、領域３５Ａ、領域３５Ｂ、領域３５Ｃの順で、圧力機構による接圧が低くなっている。

詳細は後述するが、領域３５Ａに設置された接触パッド３４は、プローブ識別信号の送受信に用いられる。また領域３５Ｂに設置された接触パッド３４は、超音波診断装置本体５から超音波プローブ１への電力の供給に用いられる。また領域３５Ｃに設置された接触パッド３４は、超音波診断装置本体５が超音波プローブ１の動作を制御するための制御信号の送受信に用いられる。

プローブ識別信号は、超音波プローブの形状に拘らず、全ての超音波プローブで送受信が行われる。これに対し、超音波プローブへの電力の供給、及び制御信号の送信は、送受信回路を内蔵した超音波プローブを接続した場合のみ行われる。そのため領域３５Ａは、圧力機構による接圧が領域３５Ｂ及び３５Ｃよりも高い、設置領域３３の近傍に位置している。

領域３５Ａ、領域３５Ｂ、及び領域３５Ｃの位置関係について具体的に説明する。図３に示すように、設置領域３３に隣接する領域が、領域３５Ａに相当する。一例として領域３５Ａには、Ｙ軸方向に沿った１列の接触パッド３４が設置されている。また、領域３５Ａに対して設置領域３３とＹ軸方向の反対側に隣接する領域が、領域３５Ｂに相当する。一例として領域３５Ｂには、軸方向に沿った１列の接触パッド３４が設置されている。また、領域３５Ｂに対して領域３５ＡとＹ軸方向の反対側に隣接する領域が、領域３５Ｃに相当する。一例として領域３５Ｃには、Ｙ軸方向に沿った１列の接触パッド３４が設置されている。

第１の領域３５に設置された接触パッド３４には、プローブ識別信号線１５Ａと、電力供給線１５Ｂと、プローブ制御信号線１５Ｃとが電気的に接続されている。これらの信号線は、プローブ識別信号線１５Ａ、電力供給線１５Ｂ、プローブ制御信号線１５Ｃの順で、領域３５Ａ〜領域３５Ｃのうち、より設置領域３３に近い領域に配置された接触パッド３４に接続されている。

具体的には、領域３５Ａに配置された接触パッド３４にはプローブ識別信号線１５Ａが接続されている。また、領域３５Ｂに配置された接触パッド３４には電力供給線１５Ｂが接続され、領域３５Ｃに配置された接触パッド３４にはプローブ制御信号線１５Ｃが接続されている。

また、第２の領域３６に設置された接触パッド３４には、超音波エコー信号線１５Ｄが、電気的に接続されている。

次に図４を参照し、リセプタクル４の接合面４１の構成について説明する。図４は、図２の矢印ＩＶの方向からのプローブコネクタ２の矢視図である。図４に示すように、一例として接合面４１が矩形状である場合を説明する。なお、接合面４１の長手方向（図４の上下方向）をＹ軸とし、短手方向（図４の左右方向）をＸ軸とする。

リセプタクル４の接合面４１のほぼ中央には、設置領域３３が設けられている。この設置領域３３に、凹部４２を含む圧力機構が設けられている。接合面４１上の設置領域３３の周囲（Ｙ軸方向の上側と下側）には、コンタクト４４（金属片）が列をなして、その列が複数配置されている。コンタクト４４は、接触パッド３４と嵌合可能に構成されている。

コンタクト４４は、プラグ３の接触パッド３４と対向する位置に配置されている。つまり、コンタクト４４は、設置領域３３を中心にＹ軸方向の上下それぞれに１８０極ずつ配置されている。具体的には、Ｘ軸方向に沿って並べられた１２極の複数のコンタクト４４が、設置領域３３を中心にＹ軸方向の上下にＹ軸方向に沿って１５列ずつ配置されている。

コンタクト４４が配置された領域は、第１の領域４５と第２の領域４６とに分割される。第１の領域４５及び第２の領域４６は、Ｙ軸方向に沿って第１の領域４５、第２の領域４６の順で、設置領域３３から離れる方向に位置している。このとき、設置領域３３の近傍に位置する第１の領域４５は、第２の領域４６よりも、圧力機構による接圧が高い。そのため、第１の領域４５に設置されたコンタクト４４は、超音波プローブ１の制御に関わる信号の送受信に用いられる。なお、第２の領域に設置されたコンタクト４４は、超音波画像の生成に係るエコー信号の送受信に用いられる。

第１の領域４５と第２の領域４６との位置関係について具体的に説明する。第１の領域４５は、設置領域３３を中心にＹ軸方向の上側と下側のそれぞれに隣接して設けられている。また第２の領域４６は、各第１の領域４５に対して設置領域３３とＹ軸方向の反対側に隣接して設けられている。図４に示すように、設置領域３３の近くに位置するＹ軸方向に沿った３列のコンタクト４４が設置された領域が第１の領域４５に相当する。また、第１の領域４５以外の領域、つまり、残りのＹ軸方向に沿った１２列のコンタクト４４が設置された領域が第２の領域４６に相当する。

第１の領域４５について、更に詳しく説明する。第１の領域４５は、領域４５Ａ、領域４５Ｂ、及び領域４５Ｃに分割される。領域４５Ａ、領域４５Ｂ、及び領域４５Ｃは、Ｙ軸方向に沿って領域４５Ａ、領域４５Ｂ、領域４５Ｃの順で、設置領域３３から離れる方向に位置している。このとき、領域４５Ａ、領域４５Ｂ、領域４５Ｃの順で、圧力機構による接圧が低くなっている。

詳細は後述するが、領域４５Ａに設置されたコンタクト４４は、領域３５Ａに設置された接触パッド３４と嵌合し、プローブ識別信号の送受信に用いられる。また、領域４５Ｂに設置されたコンタクト４４は、領域３５Ｂに設置された接触パッド３４と嵌合し、超音波診断装置本体５から超音波プローブ１への電力の供給に用いられる。また、領域４５Ｃに設置されたコンタクト４４は、領域３５Ｃに設置された接触パッド３４と嵌合し、超音波診断装置本体５が超音波プローブ１の動作を制御するための制御信号の送受信に用いられる。

プローブ識別信号は、超音波プローブの形状に拘らず、全ての超音波プローブで送受信が行われる。これに対し、超音波プローブへの電力の供給、及び制御信号の送信は、送受信回路を内蔵した超音波プローブを接続した場合のみ行われる。そのため領域４５Ａは、圧力機構による接圧が領域４５Ｂ及び４５Ｃよりも高い、設置領域３３の近傍に位置している。

領域４５Ａ、領域４５Ｂ、及び領域４５Ｃの位置関係について具体的に説明する。具体的には図４に示すように、設置領域３３に隣接する領域が、領域４５Ａに相当する。領域４５Ａは、Ｙ軸方向に沿った１列のコンタクト４４が設置されている。また、領域４５Ａに対して設置領域３３とＹ軸方向の反対側に隣接する領域が、領域４５Ｂに相当する。領域４５Ｂは、Ｙ軸方向に沿った１列のコンタクト４４が設置されている。また、領域４５Ｂに対して領域４５ＡとＹ軸方向の反対側に隣接する領域が、領域４５Ｃに相当する。領域４５Ｃは、Ｙ軸方向に沿った１列のコンタクト４４が設置されている。

領域４５Ａに配置されたコンタクト４４は、ＩＤ識別部５１に接続された信号線と電気的に接続されている。また、領域４５Ａに配置されたコンタクト４４は、プラグ３の領域３５Ａに設置された接触パッド３４と嵌合することで電気的に接続される。これにより、ＩＤ生成部１１からプローブ識別信号線１５Ａを介しＩＤ識別部５１にプローブ識別信号を送信することが可能となる。

領域４５Ｂに配置されたコンタクト４４は、電力供給部５７に接続された信号線と電気的に接続されている。また、領域４５Ｂに配置されたコンタクト４４は、プラグ３の領域３５Ｂに設置された接触パッド３４と嵌合することで電気的に接続される。これにより、電力供給部５７から電力供給線１５Ｂを介し超音波プローブ１に電力を供給することが可能となる。

領域４５Ｃに配置されたコンタクト４４は、制御部５０に接続された信号線と電気的に接続されている。また、領域４５Ｃに配置されたコンタクト４４は、プラグ３の領域３５Ｃに設置された接触パッド３４と嵌合することで電気的に接続される。これにより、制御部５０からプローブ制御信号線１５Ｃを介し制御部１０に制御信号を送信することが可能となる。

第２の領域４６に配置されたコンタクト４４は、受信部５２に接続された信号線と電気的に接続されている。また、第２の領域４６に配置されたコンタクト４４は、プラグ３の第２の領域３６に設置された接触パッド３４と嵌合することで電気的に接合される。これにより、サブアレイビームフォーマ１４から受信部５２にエコー信号を送信することが可能となる。

次に、実施形態に係る超音波診断装置の処理の流れについて、プローブコネクタ２を流れる信号に着目して説明する。

プラグ３とリセプタクル４とを嵌合させ、ハンドル３２Ａを操作しカムシャフト３２を回転させると、プラグ３の接触パッド３４と、リセプタクル４のコンタクト４４とが電気的に接続される。これにより超音波診断装置本体５に、超音波プローブ１が接続される。

超音波プローブ１が超音波診断装置本体５に接続されると、ＩＤ生成部１１は、プローブ識別信号を生成し、ＩＤ識別部５１に送信する。ＩＤ識別部５１は、プローブ識別信号線１５Ａ、プラグ３の領域３５Ａに設置された接触パッド３４、及びリセプタクル４の領域４５Ａに設置されたコンタクト４４を介して送られてきたプローブ識別信号を受信する。

ＩＤ識別部５１は、受信したプローブ識別信号を基に、超音波診断装置本体５に接続された超音波プローブ１の種類を特定する。ＩＤ識別部５１は、特定した超音波プローブ１の種類を制御部５０に通知する。制御部５０は、通知された超音波プローブ１の種類に対応する制御データを記憶部５６から抽出する。

制御部５０は、入力部５８から走査条件を受ける。制御部５０は、制御データ及び走査条件に基づき、超音波プローブ１及び超音波診断装置本体５の各構成を動作させるための制御信号を生成する。

制御部５０は、生成した制御信号に基づき、超音波プローブ１への電力の供給を電力供給部５７に指示する。電力供給部５７は、リセプタクル４の領域４５Ｂに設置されたコンタクト４４、プラグ３の領域３５Ｂに設置された接触パッド３４、及び電力供給線１５Ｂを介し、超音波プローブ１に電力を供給する。これにより、超音波プローブ１の各回路を駆動するための電力が超音波プローブ１に供給される。

次に制御部５０は、超音波プローブ１の各回路を動作させる制御信号を、制御部１０に送信する。制御部１０は、リセプタクル４の領域４５Ｃに設置されたコンタクト４４、プラグ３の領域３５Ｃに設置された接触パッド３４、及びプローブ制御信号線１５Ｃを介し、制御信号を受信する。

制御部１０は、受信した制御信号に基づき送信遅延時間を算出する。制御部１０は、算出された送信遅延時間に基づき送信部１２の各パルサーを動作させる。これにより、超音波振動子１３が駆動され、被検体内に超音波が送信される。被検体内で反射した超音波（反射波）は超音波振動子１３で受信される。超音波振動子１３は、受信した反射波をエコー信号に変換しサブアレイビームフォーマ１４に出力する。

また制御部１０は、受信した制御信号に基づき受信遅延時間を算出する。制御部１０は、算出された受信遅延時間に基づきサブアレイビームフォーマ１４の動作を制御する。これにより、超音波振動子１３から送信されたエコー信号は、サブアレイビームフォーマ１４により整相加算される。

サブアレイビームフォーマ１４により整相加算されたエコー信号は、受信部５２に送信される。受信部５２は、超音波エコー信号線１５Ｄ、プラグ３の第２の領域３６に設置された接触パッド３４、及びリセプタクル４の第２の領域４６に設置されたコンタクト４４を介しエコー信号を受信する。また受信部５２は、制御部５０から制御信号を受信する。この制御信号には、受信部５２の各回路を動作させるための受信遅延時間の情報が含まれる。

受信部５２は、エコー信号を制御信号に基づき整相加算し、信号処理部５３に出力する。以降は、信号処理部５３でこのエコー信号が処理され、その結果を基に画像生成部５４が超音波画像を生成し、表示部５５に表示させる。

以上、実施形態に係る超音波診断装置によれば、超音波プローブの制御に関わる信号を送受信する信号線（例えばプローブ識別信号線１５Ａ、電力供給線１５Ｂ、及びプローブ制御信号線１５Ｃ）を、圧力機構の近傍の接圧の高い位置に設けられた接触パッドに配した。これにより、超音波診断装置本体と超音波プローブとの間において、超音波プローブの制御に関わる信号を送受信する信号線の接触不良を防止することが可能となる。また、接触不良に伴う誤動作の発生を抑止することが可能となる。また、電力の供給のように、チェックサムのような予め決められたデータを用いることができない信号の送受信について、接触不良を検知するための専用の機器を増設する必要がなくなる。そのため、機器の増設に伴うコストの増大や装置の肥大化を避けることが可能となる。

（変形例）
次に、変形例に係る超音波診断装置の構成について、図５を参照しながら説明する。図５は、変形例に係る超音波診断装置のブロック図である。この超音波診断装置においては、内部に送受信回路を持たない超音波プローブが、超音波診断装置本体に接続されている。そのためこの超音波診断装置は、超音波診断装置本体に内蔵された送受信部により、超音波プローブによる超音波の送受信を制御する。以下、この超音波診断装置について、実施形態に係る超音波診断装置と異なる構成に着目し説明する。

超音波プローブ１Ａは、ＩＤ生成部１１と、超音波振動子１３と、プローブケーブル１５とを有する。ＩＤ生成部１１の構成は実施形態に係る超音波プローブ１と同様である。

超音波振動子１３は、複数の振動子を有する。この超音波振動子１３は、超音波診断装置本体５に内蔵された送受信部５２Ａからの電気信号を受けて、超音波ビームを生成し被検体内に送信する。送受信部５２Ａについては後述する。超音波振動子１３は、各振動子で被検体内からの反射波を受信する。超音波振動子１３は、反射波をエコー信号に変換し、このエコー信号を送受信部５２Ａに送信する。

変形例に係るプローブケーブル１５は、プローブ識別信号線１５Ａと、超音波エコー信号線１５Ｄとを有する。プローブ識別信号線１５Ａ及び超音波エコー信号線１５Ｄの構成は、実施形態と同様である。

なお超音波プローブ１Ａのプローブケーブル１５に接続されたプラグ３は、領域３５Ｂ及び領域３５Ｃに設置された接触パッド３４に信号線が接続されていない。そのため制御部５０は、超音波プローブ１Ａが接続された場合、プラグ３の領域３５Ｂ及び領域３５Ｃに設置された接触パッド３４と、リセプタクル４の領域４５Ｂ及び領域４５Ｃに設置されたコンタクト４４とに信号が流れないように制御する。

変形例に係る超音波診断装置本体５は、受信部５２に替えて送受信部５２Ａを備えていることを特徴とする。

送受信部５２Ａは、超音波振動子１３を駆動させる複数のパルサーと、超音波振動子１３から受信したエコー信号を整相加算するプリアンプ群、遅延回路、及び加算回路とで構成されている。

送受信部５２Ａは、走査条件に基づき生成された制御信号を制御部５０から受信する。この制御信号には、超音波振動子１３の駆動に係る送信遅延時間の情報や、エコー信号の整相加算に係る受信遅延時間の情報が含まれる。

送受信部５２Ａの各パルサーは、制御信号に含まれる送信遅延時間の情報に基づき、超音波振動子１３を駆動させるパルス状の電気信号を生成し、超音波振動子１３に送信する。

また送受信部５２Ａは、超音波振動子１３からエコー信号を受信する。送受信部５２Ａは、制御信号に含まれる受信遅延時間の情報に基づき、プリアンプ群、遅延回路、及び加算回路を制御し、エコー信号を整相加算する。送受信部５２Ａは、整相加算したエコー信号を、信号処理部５３に出力する。

次に、変形例に係る超音波診断装置の処理の流れについて、プローブコネクタ２を流れる信号に着目して説明する。

超音波プローブ１Ａが超音波診断装置本体５に接続されると、ＩＤ生成部１１は、プローブ識別信号を生成し、ＩＤ識別部５１に送信する。ＩＤ識別部５１は、プローブ識別信号線１５Ａ、プラグ３の領域３５Ａに設置された接触パッド３４、及びリセプタクル４の領域４５Ａに設置されたコンタクト４４を介し、プローブ識別信号を受信する。

ＩＤ識別部５１は、受信したプローブ識別信号を基に、超音波診断装置本体５に接続された超音波プローブ１Ａの種類を特定する。ＩＤ識別部５１は、特定した超音波プローブ１Ａの種類を制御部５０に通知する。制御部５０は、通知された超音波プローブ１Ａに対応する制御データを記憶部５６から抽出する。

制御部５０は、入力部５８から走査条件を受ける。制御部５０は、制御データと及び走査条件に基づき、超音波診断装置本体５の各構成（送受信部５２Ａ、信号処理部５３、画像生成部５４、及び電力供給部５７）を動作させるための制御信号を生成する。この制御信号には、送受信部５２Ａの各回路の動作を制御する送信遅延時間の情報や受信遅延時間の情報が含まれる。

次に制御部５０は、算出された送信遅延時間の情報に基づき送受信部５２Ａの各パルサーを動作させる。各パルサーが出力した電気信号は、リセプタクル４の第２の領域４６に設置されたコンタクト４４、プラグ３の第２の領域３６に設置された接触パッド３４、及び超音波エコー信号線１５Ｄを介し、超音波振動子１３に送信される。これにより、超音波振動子１３が駆動され、被検体内に超音波が送信される。

このとき内部に送受信回路を持たない超音波プローブ１Ａが接続されているため、制御データに基づき、制御部５０は、超音波プローブ１Ａへの電力の供給及び制御信号の送信を行わない。これにより超音波プローブ１Ａが接続されているときに、プラグ３の領域３５Ｂ及び領域３５Ｃに設置された接触パッド３４と、リセプタクル４の領域４５Ｂ及び領域４５Ｃに設置されたコンタクト４４に信号が流れないように制御される。

被検体内で反射した超音波（反射波）は超音波振動子１３で受信される。超音波振動子１３は、受信した反射波をエコー信号に変換し送受信部５２Ａに向けて送信する。送受信部５２Ａは、超音波エコー信号線１５Ｄ、プラグ３の第２の領域３６に設置された接触パッド３４、及びリセプタクル４の第２の領域４６に設置されたコンタクト４４を経由したエコー信号を受信する。

次に制御部５０は、算出された受信遅延時間に基づき送受信部５２Ａのプリアンプ群、遅延回路、及び加算回路の動作を制御する。これにより、超音波振動子１３から送信されたエコー信号は、送受信部５２Ａにより整相加算される。

送受信部５２Ａは、整相加算されたエコー信号を信号処理部５３に出力する。以降は、信号処理部５３でこのエコー信号が処理され、その結果を基に画像生成部５４が超音波画像を生成し、表示部５５に表示させる。

なお超音波診断装置本体５には、第１の実施形態に係る超音波プローブ１を接続してもよい。この場合、超音波診断装置本体５は、接続された超音波プローブの種別に応じて、送受信部５２Ａの動作を切替えるように構成するとよい。具体的には、送受信回路が内蔵された超音波プローブ１が接続された場合は、超音波プローブ１に制御信号を送信し電力を供給するとともに、送受信部５２Ａの受信回路（プリアンプ群、遅延回路、及び加算回路）を動作させるとよい。また内部に送受信回路を持たない超音波プローブ１Ａが接続された場合は、送受信部５２Ａの送信回路及び受信回路の双方を動作させるとよい。

また送受信部５２Ａの一部の機能を有する超音波プローブ１Ａを適用することも可能である。例えば、送受信部５２Ａの一部の回路（パルサー、プリアンプ群、遅延回路、及び加算回路）を超音波プローブ１Ａ内に設け、超音波振動子１３の一部の振動子を、超音波プローブ１Ａ内に設けられた回路で駆動させるように構成してもよい。この場合、必要に応じて、制御部５０から超音波プローブ１Ａに制御信号を送信する構成としてもよい。またこのとき、電力供給部５７から超音波プローブ１Ａに電力を供給する構成としてもよい。

以上、変形例に係る超音波診断装置によれば、内部に超音波の送受信に係る回路を持たない超音波プローブを用いた場合においても、プローブ識別信号を送受信する信号線の接触不良を防止することが可能となる。

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。これら新規な実施形態は、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ともに、特許請求の範囲に記載されたその均等の範囲に含まれる。

１、１Ａ 超音波プローブ
１０ 制御部 １１ ＩＤ生成部 １２ 送信部
１３ 超音波振動子 １４ サブアレイビームフォーマ
１５ プローブケーブル
２ プローブコネクタ
３ プラグ
３１ 接合面 ３２ カムシャフト ３３ 設置領域
３４ 接触パッド ３５ 第１の領域 ３６ 第２の領域
４ リセプタクル
４１ 接合面 ４２ 凹部 ４３ 圧力機構
４４ コンタクト ４５ 第１の領域 ４６ 第２の領域
５ 超音波診断装置本体
５０ 制御部 ５１ ＩＤ識別部 ５２ 受信部 ５２Ａ 送受信部
５３ 信号処理部 ５４ 画像生成部 ５５ 表示部
５６ 記憶部 ５７ 電力供給部 ５８ 入力部

Claims (6)

1. 超音波を送信し、被検体内からの反射波を受信する超音波プローブと、
   前記超音波プローブを制御し、前記超音波プローブから受信したエコー信号を処理する装置本体と、
   前記超音波プローブと前記装置本体とを接続するプローブコネクタと、
   を有する超音波診断装置であって、
   前記プローブコネクタは、
   それぞれ平面領域に複数の接触パッド及び複数のコンタクトが配置され、互いに嵌合可能なプラグ及びリセプタクルと、
   前記平面領域内に前記接触パッドと前記コンタクトとの接触圧を高めるための圧力機構と、を備え、
   前記平面領域内における前記圧力機構の近傍に配置された前記接触パッドに、少なくとも、前記装置本体が前記超音波プローブを識別するためのプローブ識別信号を送受信するためのプローブ識別信号線を配したことを特徴とする超音波診断装置。
2. 超音波を送信し、被検体内からの反射波を受信する超音波プローブと、
   前記超音波プローブを制御し、前記超音波プローブから受信したエコー信号を処理する装置本体と、
   前記超音波プローブと前記装置本体とを接続するプローブコネクタと、
   を有する超音波診断装置であって、
   前記プローブコネクタは、
   それぞれ平面領域に複数の接触パッド及び複数のコンタクトが配置され、互いに嵌合可能に備えたプラグ及びリセプタクルと、
   前記平面領域内に前記接触パッドと前記コンタクトとの接触圧を高めるための圧力機構と、を備え、
   前記平面領域内における前記圧力機構の設置領域の近傍に位置する第１の領域に配置された前記接触パッドに、少なくとも、前記装置本体が前記超音波プローブを識別するためのプローブ識別信号を送受信するためのプローブ識別信号線を配し、前記第１の領域以外の第２の領域に配置された前記接触パッドに、前記装置本体が前記超音波プローブから前記エコー信号を受信するための信号線を配したことを特徴とする超音波診断装置。
3. 前記超音波プローブは、内部に超音波を送受信する回路を備え、
   前記プローブコネクタは、前記第１の領域に配置された前記接触パッドに、前記プローブ識別信号線と、前記回路を駆動する電力を前記超音波プローブに供給するための電力供給信号線と、前記回路の動作を制御するための制御信号を前記超音波プローブに送信するためのプローブ制御信号線と、を配したことを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記第１の領域に配置された前記接触パッドのうち、前記圧力機構に近い位置に配置された接触パッドから遠い位置に配置された前記接触パッドに向かって、前記プローブ識別信号線、前記電力供給信号線、前記プローブ制御信号線の順に配したことを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
5. 前記超音波プローブは、前記プローブ識別信号線に接続され、前記プローブ識別信号を生成し、生成された前記プローブ識別信号を前記装置本体に送信するプローブ識別信号生成部を備え、
   前記装置本体は、前記プローブ識別信号線に接続され、前記プローブ識別信号生成部からプローブ識別信号を受信し、接続された前記超音波プローブを識別する識別部を備え
   識別された前記超音波プローブに応じた制御を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の超音波診断装置。
6. 超音波を送信し、被検体内からの反射波を受信する超音波プローブと、前記超音波プローブを制御し、前記超音波プローブから受信したエコー信号を処理する装置本体と、を接続するプローブコネクタであって、
   それぞれ平面領域に複数の接触パッド及び複数のコンタクトが配置され、互いに嵌合可能なプラグ及びリセプタクルと、
   前記平面領域内に前記接触パッドと前記コンタクトとの接触圧を高めるための圧力機構と、を備え、
   前記平面領域内における前記圧力機構の近傍に配置された前記接触パッドに、少なくとも、前記装置本体が前記超音波プローブを識別するためのプローブ識別信号を送受信するためのプローブ識別信号線を配したことを特徴とするプローブコネクタ。

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