JP2023111288A - 超音波診断装置及びプローブ点検装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波プローブを点検する超音波診断装置において、反射信号を不要信号から良好に分離し、超音波プローブの点検の確実性を高める。【解決手段】一実施形態の超音波診断装置は、超音波プローブと、装置本体とを備える。超音波プローブは、アレイ状に配列された複数の超音波振動子と超音波レンズとを少なくとも有する。装置本体は、超音波レンズと空気との界面からの反射信号を利用して前記超音波プローブを点検するものであり、前記複数の超音波振動子の中から点検対象の超音波振動子をひとつずつ順次選択し、選択した前記超音波振動子から超音波パルスを送信し、前記超音波パルスの送信に応じた前記界面からの反射信号を取得して前記複数の超音波振動子の夫々を順次点検する、点検処理部、を備え、前記点検処理部は、時間的に隣接する２つの超音波振動子が、空間的には隣接せずに所定の離隔距離だけ離れるように、前記点検対象の超音波振動子をひとつずつ順次選択する。【選択図】 図５

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は超音波診断装置及びプローブ点検装置に関する。

超音波診断装置は、超音波プローブに内蔵された振動素子から発生する超音波パルスや超音波連続波を被検体内に放射し、被検体組織の音響インピーダンスの差異によって生じる超音波反射を振動素子により電気信号に変換して、被検体内の情報を非侵襲的に収集するものである。超音波診断装置を用いた医療検査は、超音波プローブを体表に接触させる操作によって、被検体内部の断層画像や３次元画像などの医用画像を容易に生成し、収集することができるため、臓器の形態診断や機能診断に広く用いられている。

正しい診断を行うためには、超音波プローブの正常な動作が不可欠であり、このために、超音波プローブの点検が従来から行われている。超音波プローブの典型的な点検には、例えば、１年毎や２年毎のように定期的に行われる定期点検がある。近年では、超音波プローブの定期点検を法令によって義務化しようとする動きもみられる。

超音波プローブの点検として、超音波レンズと空気との界面からの反射信号を利用して、超音波振動子の各素子の受信感度や断線の有無を判定する技術が知られている。この技術は、水等の媒質を介して設けられた反射板などの点検用の器具を必要としないため、簡便に超音波プローブを点検することできるという利点がある。

しかしながら、この技術では、超音波プローブ内の多重反射等に起因する不要信号が、点検用の信号である界面からの反射信号に重畳し、反射信号を良好に分離、抽出することが困難になるという現象が起こり得る。

特開２０１７－１８５１２９号公報

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の１つは、超音波レンズと空気との界面からの反射信号を利用して超音波プローブを点検する超音波診断装置において、反射信号を不要信号から良好に分離し、超音波プローブの点検の確実性を高めることである。

一実施形態の超音波診断装置は、超音波プローブと、装置本体とを備える。超音波プローブは、アレイ状に配列された複数の超音波振動子と超音波レンズとを少なくとも有する。装置本体は、超音波レンズと空気との界面からの反射信号を利用して前記超音波プローブを点検するものであり、前記複数の超音波振動子の中から点検対象の超音波振動子をひとつずつ順次選択し、選択した前記超音波振動子から超音波パルスを送信し、前記超音波パルスの送信に応じた前記界面からの反射信号を取得して前記複数の超音波振動子の夫々を順次点検する、点検処理部、を備え、前記点検処理部は、時間的に隣接する２つの超音波振動子が、空間的には隣接せずに所定の離隔距離だけ離れるように、前記点検対象の超音波振動子をひとつずつ順次選択する。

第１の実施形態に係る超音波診断装置の外観の一例を示す斜視図。 点検対象である一般的なプローブの模式的構造と、超音波診断装置で行う点検方法の概念を示す図。 従来から行われているプローブ点検の方法と、その課題を説明する第１の図 従来から行われているプローブ点検の方法と、その課題を説明する第２の図 第１の実施形態の超音波診断装置の構成例を示すブロック図。 第１の実施形態に係る超音波診断装置１におけるプローブ点検処理の一例を示すフローチャート。 従来のプローブ点検処理と、第１の実施形態のプローブ点検処理における超音波振動子の選択順序を対比して説明する図。 第１の実施形態における超音波振動子の選択順序と、それに対応する超音波振動子の受信信号を模式的に示す図。 第１の実施形態に係るプローブ点検方法の効果を従来のプローブ点検方法と対比して説明する図。 第１の実施形態の変形例に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図。 第１の実施形態の変形例に係る超音波診断装置におけるプローブ点検処理の一例を示すフローチャート。 第１の実施形態の変形例における積分処理の概念を説明する図。 第２の実施形態に係るプローブ点検装置の構成例を示すブロック図。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の外観の一例を示す斜視図である。図１に示すように、超音波診断装置１は、装置本体１０と超音波プローブ２０（以下、単にプローブ２０と言う）を備えている。
装置本体１０は、キャスタ付きの本体ケースに収納される各種回路（図５参照）の他、ディスプレイ１１０及びユーザインタフェース１２０を備えている。

ディスプレイ１１０は、装置本体１０の各種回路で生成された超音波画像や各種データを表示する。ディスプレイ１１０は、例えば、液晶ディスプレイパネルや、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネルを備えて構成される。

ユーザインタフェース１２０は、ユーザ操作によって、ユーザが各種のデータや情報を装置本体１０に入力し、或いは、各種の動作モードを装置本体１０に設定するデバイスである。ユーザインタフェース１２０は、例えば、操作パネル１２１とタッチパネル１２２の２つのデバイス（図５参照）を備えて構成されている。

操作パネル１２１は、例えば、トラックボール、各種のスイッチ、ダイアル等の操作デバイスが配置されており、これらの操作デバイスをユーザが操作することにより、各種のデータや情報を装置本体１０に入力することができる。

一方、タッチパネル１２２は、液晶パネル等のディスプレイパネルにタッチスクリーンが重ねられて構成される表示兼入力デバイスである。ディスプレイパネルの表示にしたがってタッチスクリーンに触れる、又は、押下することにより、各種のデータや情報を装置本体１０に入力することができる。例えば、装置本体１０に接続されている複数のプローブ２０のアイコンをディスプレイパネルに表示させ、これら複数のアイコンにタッチスクリーンの上から触れることにより、所望のプローブ２０を選択する、といった操作も可能となる。

また、後述するように、実施形態の超音波診断装置１では、プローブ２０の点検を行うことができる。タッチパネル１２２は、例えば、プローブ点検を実施するためのユーザ操作を受け付け、プローブ点検の結果を表示できるように構成されている。プローブ点検の結果は、ディスプレイ１１０に表示してもよい。
図２は、点検対象である一般的なプローブ２０の模式的構造と、超音波診断装置１で行う点検方法の概念を示す図である。

プローブ２０は、先端（被検体に接触する部分）から順に、超音波レンズ２２０、音響整合層２１０、アレイ状に配列された複数の超音波振動子２００、及び、基部２３０を有している。基部２３０の内部には、超音波振動子２００の配列に接して設けられるバッキング材の他、装置本体１０の送受信回路３１０（図５参照）と超音波振動子２００との間の信号授受を行うための電子回路等が設けられている。

実施形態の超音波診断装置１では、プローブ２０の点検時には、図２に示すように、超音波レンズ２２０を超音波診断装置１の周囲の空気に露出させた状態で送信パルスを送信し、超音波レンズ２２０と空気との界面からの反射信号を利用してプローブ２０を点検する。なお、送信パルスは、超音波レンズ２２０と空気との界面において、ほぼ全反射することが知られている。

点検対象のプローブ２０は、超音波振動子２００が列アレイ状に配列された１次元プローブ（１Ｄプローブ）でもよいし、超音波振動子２００が面アレイ状に配列された２次元プローブ（２Ｄプローブ）でもよい。

図３及び図４は、従来から行われているプローブ点検の方法と、その課題を説明する図である。図３及び図４に示すプローブ点検方法も、超音波レンズ２２０と空気との界面からの反射信号を利用してプローブ２０を点検する方法を用いている。

図３（ａ）は、プローブ２０の先端部分、即ち、超音波振動子２００の配列層から超音波レンズ２２０までを模式的に示す構造図である。上述したように、実施形態の超音波診断装置１の点検対象であるプローブ２０は、１Ｄプローブ、２Ｄプローブのどちらでもよく、アレイの配列次元に限定されないが、以下では、説明の便宜上、プローブ２０が１Ｄプローブであり、超音波振動子２００の数がＮであるものとして説明する。

超音波振動子２００の配列層の下部に示す数字「１」、「２」、「３」、「Ｎ」等は、超音波振動子２００の空間的な配列順序を、図３（ａ）において左側から右側に向けて、１からＮまで順に付したものである。

プローブ２０の点検は、概略以下のように行われる。即ち、超音波振動子２００を１つずつ選択し、選択した超音波振動子２００から超音波パルスを送信し、この送信に応じた超音波パルスの反射信号、即ち、超音波レンズ２２０と空気との界面からの反射信号を、選択した当該超音波振動子２００で受信し、受信した反射信号の振幅情報に基づいて、当該超音波振動子２００の劣化の有無等を判定し、このような処理を繰り返すことによって、全ての超音波振動子２００の劣化の有無等を判定することによって、プローブ２０の点検が行われる。

図３（ａ）において、空間的な配列順序を示す数字の直下にある「＃１」、「＃２」、「＃３」、「＃Ｎ」等の番号は、超音波振動子２００の時間的な選択順序を示している。従来のプローブ２０の点検では、超音波振動子２００の空間的な配列順序と、超音波振動子２００の時間的な選択順序とが、１対１に対応するように、点検対象の超音波振動子２００が選択されている。言い換えると、時間的に隣接する２つの超音波振動子が、空間的にも隣接するように、点検対象の超音波振動子２００がひとつずつ順次選択されている。

図３（ｂ）は、点検時における超音波パルスの送信に応じて、超音波振動子２００の夫々で受信される信号を時間軸方向に模式的に示した図である。図３（ｂ）の左端に示す送信波が、送信時刻における超音波パルスに対応する。

超音波振動子２００から出た送信波は、超音波レンズ２２０と空気との界面で全反射され、反射信号として超音波振動子２００に受信される。この反射信号は、界面で１回だけ反射された信号であるため１次エコーと呼ばれている。送信波から１次エコーまでの時間（ｔ）は、超音波振動子２００と界面の間の最短経路の距離（ｒ）と、超音波レンズ２２０及び音響整合層２１０内の超音波の伝搬速度（ｖ）によって定まる（ｔ＝２ｒ／ｖ）。

１次エコーは、超音波振動子２００に受信される一方、その一部は超音波振動子２００によって反射されて超音波レンズ２２０方向に向かい、その後、界面で再び全反射され、更なる反射信号として超音波振動子２００に受信される。この反射信号は、送信波が界面で２回だけ反射された信号であるため２次エコーと呼ばれている。送信波から２次エコーまでの時間は、送信波から１次エコーまでの時間の２倍となる。

このように、送信波が超音波振動子２００と界面との間で２回以上多数回反射されることよって、２次エコー、３次エコーといった多次エコーの反射信号が受信される。ただし、多次エコーは、伝搬路が長くなるために減衰を受け、特に、３次エコー以上の多次エコーの振幅は相当に小さなものとなる。

一方、送信波の送信直後から、連続的、或いは、不規則な変動を示す不要信号が受信される。この不要信号は、送信波がプローブ２０の内部の様々な構造物によって反射され、これら様々な構造物からの多数の反射信号が互いに重畳されて生成された信号であると考えられている。

通常、不要信号の振幅は送信直後が最も大きく、時間の経過と共に減少していく。超音波パルスの時間間隔、即ち、パルス繰り返し周期（ＰＲＩ：pulse repetition interval）が短いと、連続する複数の超音波パルスの送信によって生成される複数の不要信号が互いに重なり合って、不要信号の振幅は結果的に増大することになる。

このような状況を回避するため、従来のプローブ点検方法では、パルス繰り返し周期を長く設定することにより、ある１つの送信波に起因する不要信号と、次の送信波に起因する不要信号とを、即ち、時間的に隣接する２つの不要信号を、時間的に分離するようにすることで、不要信号の低減を図っている。

なお、パルス繰り返し周期（ＰＲＩ）の逆数がパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ：pulse repetition frequency）であり、パルス繰り返し周期（ＰＲＩ）を長くする設定することは、パルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）を低く設定することに相当する。

一方、近年では、解像度向上等の観点から、超音波信号の周波数を高周波化する傾向にある。図４（ａ）は、高周波対応型のプローブ２０の先端部分を模式的に示す構造図である。超音波信号の周波数が高くなると、音響整合層２１０や超音波レンズ２２０の単位長あたりの伝搬損失が大きくなる。そこで、図３（ａ）と対比するとわかるように、高周波対応型のプローブ２０では、音響整合層２１０や超音波レンズ２２０の伝搬方向の厚みを薄くすることによって、伝搬損失の増加を抑制している。

なお、この高周波対応型のプローブ２０においても、従来のプローブ点検方法では、超音波振動子２００の空間的な配列順序と、超音波振動子２００の時間的な選択順序とが、１対１に対応するように、点検対象の超音波振動子２００が選択されている。

図４（ｂ）は、高周波対応型のプローブ２０の点検時において、超音波振動子２００の夫々で受信される信号を時間軸方向に模式的に示した図である。音響整合層２１０や超音波レンズ２２０の伝搬方向の厚みが薄くなったことにより、超音波パルスの送信から１次エコーや２次エコーの受信までの時間も短くなる。

この結果、高周波対応型のプローブ２０では、１次エコーや２次エコーが送信波に近い領域、即ち、不要信号が大きな領域に入り込む。このため、不要信号の中から１次エコーや２次エコーを検出することが困難となり、信頼性の高いプローブ点検ができなくなる。実施形態に係る超音波診断装置１は、このような課題の解決を狙ったものである。

図５は、第１の実施形態の超音波診断装置１の構成例を示すブロック図である。超音波診断装置１は、装置本体１０と、装置本体１０に接続される少なくとも１つのプローブ２０とを備えている。

装置本体１０は、送受信回路３１０、Ｂモード処理回路３２０、ドプラ処理回路３３０、画像生成回路３４０、フレームメモリ３５０、制御回路３６０、及び、点検処理回路３００の他、前述したディスプレイ１１０、操作パネル１２１及びタッチパネル１２２を具備するユーザインタフェース１２０を備えて構成されている。

送受信回路３１０は、送信時においては、プローブ２０が具備する多数の超音波振動子２００の夫々に対して、超音波パルスを発生するためのパルス信号を供給する。一方、送受信回路３１０は、受信時においては、プローブ２０の各超音波振動子２００から出力される受信信号をデジタル信号に変換し、さらに、デジタル化された各受信信号を重み付け加算して、受信ビームを形成する。また、例えば、制御回路３６０からの制御信号に基づいて、受信ビームの方向を走査する。
Ｂモード処理回路３２０は、ビーム形成された受信信号に対して、対数検波処理等を施し、走査方向の情報を用いてＢモード画像を生成する。

ドプラ処理回路３３０は、ビーム形成された受信信号に対して、相関処理やフーリエ変換等の信号処理を施し、走査方向の情報に基づいて、カラードプラモード画像やパルスドプラモード信号を生成する。

画像生成回路３４０は、Ｂモード画像やカラードプラモード画像を、ディスプレイ１１０に表示するための表示用画像に変換する他、表示用画像に各種の補助情報を付加する処理を行う。
フレームメモリ３５０は、所定のフレームレートで生成される上記の表示用画像を、フレーム画像として逐次記録していくための記録媒体である。

制御回路３６０は、超音波診断装置１全体の制御を行う他、プローブ２０の点検処理の結果をディスプレイ１１０やタッチパネル１２２に表示するための制御を行っている。

点検処理回路３００は、プローブ２０の点検に関する処理を行っている。第１の実施形態に係る超音波診断装置１では、点検処理回路３００が、振動子選択機能Ｆ０１、点検用送受信制御機能Ｆ０２、及び、判定機能Ｆ０３の各機能を実現することにより、プローブ２０の点検処理を行っている。

点検処理回路３００は、例えば、ＣＰＵや、専用又は汎用のプロセッサを備える回路である。プロセッサは、図示しない記憶回路に記憶した各種のプログラムを実行することによって、上記の振動子選択機能Ｆ０１、点検用送受信制御機能Ｆ０２、及び、判定機能Ｆ０３の各機能を実現する。点検処理回路３００は、ＦＰＧＡ（field programmable gate array）やＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）等のハードウェアで構成してもよい。これらのハードウェアによっても上記の各種の機能を実現することができる。また、点検処理回路３００は、プロセッサとプログラムによるソフトウェア処理と、ハードウェア処理とを組み合わせて、各種の機能を実現することもできる。

図６は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１におけるプローブ点検処理の一例を示すフローチャートである。以下、このフローチャートと、図７から図９に示す動作説明図を用いて、第１の実施形態に係るプローブ点検処理について説明する。

まず、図６のステップＳＴ１００で、１番目に点検する超音波振動子２００を選択する。そして、ステップＳＴ１０１で、選択した超音波振動子２００から超音波パルスを送信する。

さらに、ステップＳＴ１０２で、超音波パルスの送信に応じて受信される信号の中から、超音波レンズ２２０と空気の界面からの反射信号、例えば、超音波パルスの１次エコーを抽出する。そして、抽出した反射信号の振幅情報を、適宜のメモリに記憶する。

そして、ステップＳＴ１０３では、現在選択している超音波振動子２００から、所定の離隔距離Ｄだけ離れた超音波振動子２００を、次の点検対象の超音波振動子２００として選択する。

そして、ステップＳＴ１０４で、全ての超音波振動子２００が選択された否かを判定し、全ての超音波振動子２００が選択されるまで、ステップＳＴ１０１からステップＳＴ１０３までの処理を繰り返す。
全ての超音波振動子２００が選択された、即ち、全ての超音波振動子２００からの送受信が完了したと判定されると、ステップＳＴ１０５に進む。

ステップＳＴ１０５では、各超音波振動子２００に対して抽出された反射信号の振幅情報に基づいて、プローブ２０の総合的な点検が行われる。例えば、反射信号の振幅が所定の基準値よりも小さい値を示した超音波振動子２００の数と、超音波振動子２００の総数との比率が所定の割合を超えた場合には、当該点検対象のプローブ２０が不良であると判定される。

ステップＳＴ１０６では、点検結果が出力される。例えば、当該点検対象のプローブ２０の良否判定の結果や、劣化の程度を示す指標などの点検結果が、装置本体１０のディスプレイ１１０や、タッチパネル１２２等に出力される。

なお、例えば、ステップＳＴ１００、ステップＳＴ１０３．及び、ステップＳＴ１０４の処理は、点検処理回路３００の振動子選択機能Ｆ０１が行い、ステップＳＴ１０１、及び、ステップＳＴ１０２の処理は、点検処理回路３００の点検用送受信制御機能Ｆ０２が行い、ステップＳＴ１０５、及び、ステップＳＴ１０６の処理は、点検処理回路３００の判定機能Ｆ０３が行う。
従来のプローブ点検処理と、第１の実施形態に係るプローブ点検処理との主な相違点は、ステップＳＴ１０３の処理にある。

図７（ａ）は、図４（ａ）と同じ図であり、従来のプローブ点検処理における超音波振動子２００の時間的な選択順序を「＃１」、「＃２」等の番号で示している。前述したように、従来のプローブ点検処理では、空間的に配列された順序にしたがって、点検対象の超音波振動子２００がひとつずつ順次時間的に選択されている。

これに対して、第１の実施形態に係るプローブ点検処理では、図７（ｂ）に示すように、超音波振動子２００の空間的な配列順序と、点検時における超音波振動子２００の時間的な選択順序とは一致していない。

第１の実施形態に係るプローブ点検処理では、時間的に隣接する２つの超音波振動子２００が、空間的には隣接せずに所定の離隔距離Ｄだけ離れるように、点検対象の超音波振動子２００をひとつずつ順次選択するようにしている。即ち、時間的に続けて点検する２つの超音波振動子２００が、空間的には離隔距離Ｄだけ離れるように超音波振動子２００を選択するようにしている。

ここで、所定の離隔距離Ｄは、超音波パルスの繰り返し周波数（ＰＲＦ）等を考慮して決定する必要があるが、不要信号の空間的な減衰量のみの観点からは、できるだけ大きくした方が好ましい。図７（ｂ）に示す例では、例えば、隣接する超音波振動子２００の間隔をｄ、超音波振動子２００の総数をＮとするとき、離隔距離Ｄを、Ｄ＝ｄ*（Ｎ／３）、即ち、１次元のアレイ長（＝ｄ*Ｎ）の１／３程度としている。

図８（ａ）は、図７（ｂ）と同じ図であり、第１の実施形態に係るプローブ点検処理における、超音波振動子２００の選択順序を示す図である。また、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す順序で超音波振動子２００を選択していった場合における、各超音波振動子２００の受信信号を時間軸方向に模式的に示した図である。

連続して送信する超音波振動子２００を空間的に離隔させることにより、複数のパルス繰り返し周期（ＰＲＩ）間を跨いで重畳する不要信号を、時間的に減衰させるだけでなく、空間的にも減衰させることが可能となる。この結果、図８（ｂ）に示すように、不要信号の振幅に対する１次エコーや２次エコーなどの反射信号の振幅比を高めることが可能となる。

さらに、図８（ｂ）に示すように、反射信号（例えば、１次エコー）を時間ゲートによって抽出してもよい。反射信号を時間ゲートで抽出することにより、時間ゲートの前後における不要信号を除去することができるため、反射信号の振幅情報を高い信頼性で得ることができる。

超音波レンズ２２０や音響整合層２１０の厚みは既知であり、したがって、選択した超音波振動子２００から、超音波レンズ２２０と空気との界面までの距離も既知である。また、超音波信号が超音波レンズ２２０や音響整合層２１０を伝搬する速度も既知である。したがって、これらの距離や速度に基づいて、送信波から反射信号（例えば、１次エコー）までの遅延時間は算出可能であり、算出した遅延時間に基づいて、時間ゲートを設定することができる。
図９は、第１の実施形態に係るプローブ点検方法の効果を、従来のプローブ点検方法と対比してさらに説明する図である。

図９（ａ）は、従来のプローブ点検方法を用いた場合の、各超音波振動子２００の受信信号を模式的に示した図である。前述したように、従来のプローブ点検方法を用いて、高周波対応のプローブを点検しようとすると、反射信号の位置が送信波に近づくことにより、反射信号が不要信号に埋もれてしまう可能性が高くなり、反射信号の検出自体が困難となってくる恐れが出てくる。

また、不要信号が複数の繰り返し周期（ＰＲＩ）に跨って重畳することを避けるためには、１つの繰り返し周期（ＰＲＩ）内で不要信号を十分に減衰させる必要があるが、従来のプローブ点検方法では、時間的な減衰に頼らざるを得ないため、超音波パルスの繰り返し周期（ＰＲＩ）を長く設定することになっていた。言い換えると、超音波パルスの繰り返し周波数（ＰＲＦ）を低く設定することになり、この結果、プローブ２０の点検時間が長くなっていた。

これに対して、第１の実施形態に係るプローブ点検方法では、時間的に隣接する２つの超音波振動子が、空間的には隣接せずに所定の離隔距離Ｄだけ離れるように、点検対象の超音波振動子を順次選択している。このため、不要信号は、時間的に減衰することに加えて、空間的にも、離隔距離Ｄに応じて減衰することになる。

このため、従来のプローブ点検方法にくらべて不要信号の減衰量が大きくなり、送信波と反射信号（１次エコーや２次エコー）との間の時間が短くても、不要信号の中から反射信号（１次エコーや２次エコー）を検出し易くなる。

また、時間的な減衰と空間的な減衰の両方の減衰が期待できるため、１つの繰り返し周期（ＰＲＩ）内で不要信号を十分に減衰させることが可能となり、繰り返し周期（ＰＲＩ）を短く設定しても、不要信号が複数の繰り返し周期（ＰＲＩ）に跨って重畳することがない。このため、第１の実施形態に係るプローブ点検方法では、繰り返し周期（ＰＲＩ）を短く設定することが可能となり（即ち、繰り返し周波数（ＰＲＦ）を高く設定することが可能となり）、プローブ２０の点検時間を短縮することができる。

なお、上記の説明から理解されるように、超音波パルスの繰り返し周波数（ＰＲＦ）、或いは、繰り返し周期（ＰＲＩ）と、離隔距離Ｄによって得られる空間的な減衰量は、互いに関係している。

このため、例えば、点検処理回路３００の点検用送受信制御機能Ｆ０２は、超音波パルスの繰り返し周波数（ＰＲＦ）に応じて、離隔距離Ｄを設定するようにしている。

具体的には、点検用送受信制御機能Ｆ０２は、繰り返し周波数（ＰＲＦ）が高いほど（或いは、繰り返し周期（ＰＲＩ）が短いほど）、離隔距離Ｄが大きくなるように離隔距離を設定するものとしている。

また、点検用送受信制御機能Ｆ０２は、繰り返し周波数（ＰＲＦ）の決定に際しては、超音波レンズ２２０の厚み、超音波レンズ２２０の材料、音響整合層２１０の厚み、音響整合層２１０の材料、送信周波数、及び、送信電圧の少なくとも１つによって、繰り返し周波数（ＰＲＦ）の最適な値を決定するものとしている。

（第１の実施形態の変形例）
図１０は、第１の実施形態の変形例に係る超音波診断装置１の構成例を示すブロック図である。第１の実施形態（図５）との相違点は、第１の実施形態の変形例の点検処理回路３００が、積分機能Ｆ０４を有している点である。その他の構成に関しては、第１の実施形態の変形例は、第１の実施形態と同じである。

図１１は、第１の実施形態の変形例に係る超音波診断装置１におけるプローブ点検処理の一例を示すフローチャートである。第１の実施形態（図６）との相違点は、第１の実施形態の変形例では、ステップＳＴ２００、ステップＳＴ２０１、ステップＳＴ２０２の処理が付加されている点である。その他の処理に関しては、第１の実施形態の変形例は、第１の実施形態と同じである。

ステップＳＴ２００では、積分処理を実施するか否かを判定する、実施しない場合は、ステップＳＴ１０５へ進み、第１の実施形態と同じステップＳＴ１０５の処理を行う。積分処理を実施する場合には、ステップＳＴ２０１で、所定の積分回数に到達したか否かを判定する。所定の積分回数に達していない場合は、ステップＳＴ１００に戻り、ステップＳＴ１００からステップＳＴ２００までに処理を、所定の積分回数に達するまで繰り返す。一方、ステップＳＴ１００からステップＳＴ２００までに処理が、所定の積分回数だけ繰り返された場合には、ステップＳＴ２０２に進んで、積分処理を実施する。

なお、第１の実施形態の変形例を、積分処理の実施を前提とした構成とすることもできる。この場合には、ステップＳＴ２００の判定処理とステップＳＴ１０５の処理は不要となる。
ステップＳＴ２０２では、超音波振動子２００毎に、反射信号を積分し、積分後の反射信号の振幅情報を用いてプローブ２０の点検処理を行う。

図１２は、第１の実施形態の変形例における積分処理の概念を説明する図である。図１２の最上段は、１回目の反射信号の収集状況を示す図であり、第１の実施形態における各超音波振動子２００の受信信号の収集状況を示す図（図８（ｂ）や図９（ｂ））と同じである。ただし、図８（ｂ）や図９（ｂ）では、１次エコーに対して時間ゲートを設定する例を示していたが、図１２では、２次エコーに対して時間ゲートを設定するようにしている。

第１の実施形態の変形例では、プローブ２０内の全ての超音波振動子２００をひとつずつ選択して反射信号を収集する処理を１サイクルとし、この処理を１回目からＭ回目まで、複数サイクル（即ち、Ｍサイクル：Ｍは２以上の整数）繰り返すものとしている。

そして、この複数サイクルによって超音波振動子２００毎に取得される複数の反射信号を積分し、積分された反射信号の振幅情報を用いて、複数の超音波振動子の夫々を点検するようにしている。

積分対象の反射信号は、１次エコーでもよいが、２次エコー、３次エコーなどの多次エコーのいずれか（図１２では、２次エコーを例示している）を抽出して積分するのが効果的である。何故なら、多次エコーは、送信波から時間的に離れているため、不要信号の影響を受けにくいという利点があるものの、振幅が小さくなるためにＳＮ比（信号対雑音比）が低いという欠点をもっている。

そこで、第１の実施形態の変形例において、積分対象の反射信号を多次エコー（例えば２次エコー）とすることにより、不要信号の影響が少なく、かつ、ＳＮ比が向上された反射信号を、点検対象の信号として利用することが可能となり、信頼性の高いプローブ点検が可能となる。

（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態、及び、第１の実施形態の変形例では、超音波診断装置１が自らプローブ２０を点検し、点検結果を超音波診断装置１のディスプレイ１１０等に表示させる構成となっている。

図１３は、これに替わる構成として、プローブ２０を点検する第２の実施形態に係るプローブ点検装置４００を、超音波診断装置１とは別体の構成として保持する実施形態を示すブロック図である。

プローブ点検装置４００は、送受信回路４１０、点検処理回路４２０、及び、データ送信回路４３０を有している。送受信回路４１０は、超音波診断装置１が具備する送受信回路３１０（図５又は図１０）と同じでもよいし、プローブ点検のために必要な機能のみを有する簡略化されたものでもよい。
点検処理回路４２０は、超音波診断装置１が具備する点検処理回路３００と同じものであり、説明を省略する。

データ送信回路４３０は、プローブ２０の点検結果を超音波診断装置１に送信するための構成である。超音波診断装置１では、プローブ点検装置４００から送られてきたプローブの点検結果を、ディスプレイ１１０等の表示デバイスに表示する。
なお、実施形態の点検処理回路及びデータ送信回路は、夫々、特許請求の範囲の点検処理部及びデータ送信部の一例である。

以上説明してきたように、各実施形態の超音波診断装置１及びプローブ点検装置によれば、超音波レンズと空気との界面からの反射信号を利用して超音波プローブを点検する超音波診断装置において、反射信号を不要信号から良好に分離し、超音波プローブの点検の確実性を高めることができる。

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。

１ 超音波診断装置
１０ 装置本体
２０ プローブ
１１０ ディスプレイ
１２０ ユーザインタフェース
１２１ 操作パネル
１２２ タッチパネル
３００、４２０ 点検処理回路
３１０、４１０ 送受信回路
４００ プローブ点検装置
４３０ データ送信回路
Ｆ０１ 振動子選択機能
Ｆ０２ 点検用送受信制御機能
Ｆ０３ 判定機能
Ｆ０４ 積分機能

Claims (10)

1. アレイ状に配列された複数の超音波振動子と超音波レンズとを少なくとも有する超音波プローブと、
   前記超音波レンズと空気との界面からの反射信号を利用して前記超音波プローブを点検する装置本体と、を備え、
   前記装置本体は、
   前記複数の超音波振動子の中から点検対象の超音波振動子をひとつずつ順次選択し、
   選択した前記超音波振動子から超音波パルスを送信し、
   前記超音波パルスの送信に応じた前記界面からの反射信号を取得して前記複数の超音波振動子の夫々を順次点検する、
   点検処理部、を備え、
   前記点検処理部は、時間的に隣接する２つの超音波振動子が、空間的には隣接せずに所定の離隔距離だけ離れるように、前記点検対象の超音波振動子をひとつずつ順次選択する、
   超音波診断装置。
2. 前記点検処理部は、
   前記超音波パルスが前記界面で、１回反射された前記反射信号を抽出するための時間ゲートを設定し、
   前記時間ゲートによって抽出された前記反射信号の振幅情報を用いて、前記複数の超音波振動子の夫々を順次点検する、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記点検処理部は、
   前記超音波パルスが前記界面で２回以上反射された多次エコーとしての前記反射信号を抽出するための時間ゲートを設定し、
   前記時間ゲートによって抽出された前記多次エコーの中の１つの反射信号の振幅情報を用いて、前記複数の超音波振動子の夫々を順次点検する、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
4. 前記点検処理部は、選択した前記超音波振動子と前記界面との間の距離に基づいて、前記時間ゲートの位置を決定する、
   請求項２または３に記載の超音波診断装置。
5. 前記点検処理部は、
   前記複数の超音波振動子の中から前記超音波振動子をひとつずつ順次選択して点検する処理を複数のサイクルだけ繰り返し、
   前記複数のサイクルによって前記超音波振動子毎に取得される複数の前記反射信号を積分し、積分された前記反射信号の振幅情報を用いて、前記複数の超音波振動子の夫々を点検する、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
6. 前記点検処理部は、前記超音波パルスの繰り返し周波数に応じて、前記離隔距離を設定する、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
7. 前記点検処理部は、前記繰り返し周波数が高いほど前記離隔距離が大きくなるように前記離隔距離を設定する、
   請求項６に記載の超音波診断装置。
8. 前記超音波レンズと前記超音波振動子の配列との間に音響整合層、をさらに備え、
   前記点検処理部は、前記超音波レンズの厚み、前記超音波レンズの材料、前記音響整合層の厚み、前記音響整合層の材料、送信周波数、及び、送信電圧の少なくとも１つによって、前記超音波パルスの繰り返し周波数の最適な値を決定する、
   請求項１乃至７のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
9. アレイ状に配列された複数の超音波振動子と超音波レンズとを少なくとも有する超音波プローブと接続可能に構成され、前記超音波プローブを、前記超音波レンズと空気との界面からの反射信号を利用して点検するプローブ点検装置であって、
   前記複数の超音波振動子の中から点検対象の超音波振動子をひとつずつ順次選択し、
   選択した前記超音波振動子から超音波パルスを送信し、
   前記超音波パルスの送信に応じた前記界面からの反射信号を取得して前記複数の超音波振動子の夫々を順次点検する、
   点検処理部、を備え、
   前記点検処理部は、時間的に隣接する２つの超音波振動子が、空間的には隣接せずに所定の離隔距離だけ離れるように、前記点検対象の超音波振動子をひとつずつ順次選択する、
   プローブ点検装置。
10. 前記超音波プローブを備える超音波診断装置に対して、前記超音波プローブの診断結果を送信するデータ送信部、をさらに備える、
    請求項９に記載のプローブ点検装置。
    

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