JP3325712B2 - 超音波探触子制御方法並びに超音波探触子及び超音波診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超音波診断装置に用いら
れる超音波探触子制御方法並びに超音波探触子及び超音
波診断装置に関し、特に、超音波探触子の部分的な温度
上昇にも対処可能な超音波探触子制御方法並びに部分的
な温度上昇に対処するための制御が可能な超音波探触子
及びこのような制御を行う超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像診断装置の一種に、被検体に超音波
パルスを送波してそれに呼応したエコーパルスを受波
し、これら送受波パルスから被検体内部の画像を演算表
示するように構成された超音波診断装置がある。また、
パルスではなく連続波としての超音波を用いた超音波診
断装置もある。

【０００３】ところで、このような超音波診断装置にお
いて、例えば、パルスドプラシステムにおける可探限界
を深めるために、送波用振動子から送波される超音波パ
ルスのパワーを大きくする傾向がある。

【０００４】ところが、このように送波パワーを大きく
するのに従って超音波探触子の内部損失に由来する発熱
量も増大し、被検体と接触する超音波探触子の表面温度
も上昇することになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の超音波
探触子では、このような発熱に対して特別な配慮はなさ
れておらず、超音波探触子の表面温度が相当高く（例え
ば４０℃以上）なることがある。このような超音波探触
子の過熱は、被検体の安全保護上からも好ましくない。

【０００６】また、このような超音波探触子の過熱を防
止するために送波用振動子付近に温度センサを設け、温
度制御を行う超音波探触子が用いられることがある。図
４は温度制御を行う超音波探触子を用いた超音波診断装
置の構成を示す構成図である。この図４において、プロ
ーブ（超音波探触子）１は被検体に接するように用いら
れて超音波の送受信を行うもので、超音波の送受信を行
う振動子２，振動子２での超音波送受信の指向性を調整
するレンズ３，振動子２の温度を検出するセンサ４を有
している。

【０００７】超音波診断装置１０は超音波の送受信を行
って被検体の所望の部位の画像を得るためのもので、全
体を統括的に制御する制御部１１，超音波の送波を制御
する送波コントローラ，振動子２に対して超音波信号を
送出する送信部１３，センサ４からの検出結果を受けて
温度を検出する温度検出部１４とを有している。尚、実
際の超音波診断装置では受信のための回路を有している
が、この説明では省略する。

【０００８】このような超音波診断装置では超音波の送
波による振動子２の温度変化をセンサ４が検出し、この
検出結果から温度検出部１４が温度信号を生成して送波
コントローラ１２に供給する。送波コントローラ１２は
温度信号を受けて超音波の送波パワーを調整し、振動子
２が所定の温度以上にならないように制御している。

【０００９】このような温度制御を行っている場合、セ
ンサ４は振動子２の中央部分に密着する様に配置されて
いる。従って、実際には振動子２の中央部分の温度を検
出している。通常のＢモードスキャンの場合は、振動子
２全体が一様に駆動されるので中央部分の温度検出で平
均的にみれば十分である。

【００１０】ところが、送波のモードによっては、振動
子２の一部分を駆動することがある。図５は振動子２の
駆動の様子を示すタイムチャートである。図５（ａ）は
振動子２とセンサ４との位置関係を示しており、横軸は
振動子２の横幅を示し、中央の斜線部分がセンサ４の位
置を示している。図５（ｂ）以降は振動子２のスキャン
の一例を示しており、ここではスキャン〜スキャン
を示した。ここで斜線部分が実際に送受信で駆動されて
いる振動子であり、全体のうちの特定の部分を使いなが
ら徐々に移動している。

【００１１】このような場合、スキャン（図５
（ｄ））以降でセンサ４の位置に近接している。従っ
て、プローブ１の振動子２の温度上昇，過熱状態等を検
出して、温度制御を行うことが可能である。しかし、そ
れ以前（図５（ａ），（ｂ））ではセンサ４が離れた位
置で振動子２の駆動が行なわれており、温度上昇や過熱
が発生したとしても温度勾配が生じ検出することができ
ない。従って、振動子２の過熱により被検体に悪影響を
与える恐れがある。

【００１２】また、振動子２の全体を用いたスキャンで
あっても、振動子２の温度が一様になっているとは限ら
ず、部分的，局所的な過熱が発生する可能性もある。本
発明は上記問題を解決するためになされたもので、第１
の目的は、超音波探触子の表面温度を正確に検出し、そ
の温度を制御することが可能な超音波探触子制御方法を
実現することである。第２の目的は、表面温度の検出，
制御を的確に行うことが可能な超音波探触子を実現する
ことである。第３の目的は、超音波探触子の表面温度を
正確に検出し、その温度を制御することが可能な超音波
診断装置を実現することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決する第
１の手段は、超音波探触子内の超音波振動子の一部分を
選択的に駆動する際の駆動信号を参照し、超音波振動子
の駆動されている部位の温度を検出し、検出された温度
を用いて超音波振動子を駆動する電力を調整して超音波
振動子の温度を制御することを特徴とする超音波探触子
制御方法である。

【００１４】前記の課題を解決する第２の手段は、複数
の素子から構成され、それぞれの素子から超音波の送信
を行う超音波振動子と、この超音波振動子上の複数の箇
所の温度を検出する検出手段と、超音波振動子の駆動さ
れている素子に近い部位の検出手段の検出結果を選択的
に通過させる選択スイッチと、を備えたことを特徴とす
る超音波探触子である。

【００１５】前記の課題を解決する第３の手段は、複数
の素子から構成され、それぞれの素子から超音波の送信
を行う超音波振動子と、この超音波振動子上であって複
数の箇所に配置され、それぞれの箇所の温度を検出する
センサと、いずれかのセンサの検出結果を選択的に通過
させる選択スイッチと、超音波振動子の一部分を選択的
に駆動する際の駆動信号を受け、超音波振動子の駆動さ
れている素子に近い部位のセンサの検出結果を選択的に
通過させるよう前記選択スイッチを切り替える切り替え
制御部と、を備えたことを特徴とする超音波探触子であ
る。

【００１６】前記の課題を解決する第４の手段は、超音
波振動子の駆動されている素子に近い部位の温度検出結
果を選択的に出力可能な超音波探触子と共に用いられ、
超音波探触子から出力された温度検出結果の複数の値か
ら最大値を検出し保持する温度検出部と、温度検出部で
保持された検出結果の最大値を用いて超音波の送波パワ
ーを調整する制御部とを備えたことを特徴とする超音波
診断装置である。

【００１７】

【作用】課題を解決する第１の手段である超音波探触子
制御方法では、超音波探触子内の超音波振動子の一部分
を選択的に駆動する際の駆動信号が参照されて、超音波
振動子の駆動されている部位の温度が検出される。そし
て、検出された温度によって超音波振動子を駆動する電
力が調整されて超音波振動子の温度が制御される。

【００１８】課題を解決する第２の手段である超音波探
触子では、複数の素子から構成された超音波振動子の駆
動されている素子に近い部位のセンサの検出結果が選択
的に出力される。

【００１９】課題を解決する第３の手段である超音波探
触子では、超音波振動子の駆動されている素子に近い部
位のセンサの検出結果を選択的に通過させるよう切り替
え制御部により選択スイッチが切り替えられ、超音波振
動子の駆動されている素子に近い部位のセンサの検出結
果が選択的に出力される。

【００２０】課題を解決する第４の手段である超音波診
断装置では、超音波探触子から出力された温度検出結果
の複数の値から最大値が検出され保持される。そして、
保持された温度の最大値によって超音波振動子を駆動す
る電力が調整され、超音波振動子の温度が制御される。

【００２１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例の超音波探触子及
び超音波診断装置の全体の概略構成を示す構成図、図２
及び図３は本発明の一実施例の超音波探触子制御方法の
手順を示すフローチャートである。

【００２２】まず、図１を用いて超音波探触子及びこの
超音波探触子を用いた超音波診断装置の構成を説明す
る。この図１において、プローブ２１は被検体に接する
ように用いられて超音波の送受信を行う超音波探触子を
構成するもので、超音波の送受信を行う振動子２２，振
動子２２での超音波送受信の指向性を調整するレンズ２
３，振動子２２の温度を検出する複数の検出手段を構成
するセンサ２４（この図１では２４ａ〜２４ｅ），セン
サ２４ａ〜２４ｅの検出結果を選択的に通過させる選択
スイッチ２５，選択スイッチ２５の選択状態を制御する
切り替え制御部２６とを有している。

【００２３】超音波診断装置３０は超音波の送受信を行
って被検体の所望の部位の画像を得るためのもので、全
体を統括的に制御する制御部３１，超音波の送波を制御
する送波コントローラ３２，振動子２２に対して超音波
信号を送出する送信部３３，センサ２４からの検出結果
を受けて温度を検出する温度検出部３４とを有してい
る。尚、温度検出部３４は超音波診断装置３０内でなく
とも、プローブ２１内に存在していても構わない。

【００２４】また、実際の超音波診断装置では受信のた
めの回路を備えているが、この実施例の説明では省略す
る。このように構成された本実施例の超音波探触子の動
作及び制御方法は以下の通りである。

【００２５】制御部３１は所望のスキャンにより超音波
の送波を行うため、送波コントローラ３２に対してスキ
ャンのためのスキャン制御信号（若しくは振動子選択信
号）を供給している。これにより、送波コントローラ３
２は送信部３３に対して送信制御信号を送出し、送信部
３３は振動子２２が超音波を送波するための駆動信号を
プローブ２１に対して供給する。このような駆動信号を
受けたプローブ２１の振動子２２は所定のスキャンによ
り超音波を発生する。

【００２６】これ同時に制御部３１からスキャン制御信
号を受けた切替制御部２６はスキャンにより駆動される
振動子２２に応じて温度センサ２４ａ〜２４ｅの検出出
力が出力されるように選択スイッチ２５を切り替えるた
めの切り替え制御信号を発生する（図２ステップ）。

【００２７】この切り替え制御信号により選択スイッチ
２５は切り替えられ（図２ステップ）、スキャンによ
り駆動される振動子２２に応じて温度センサ２４ａ〜２
４ｅの検出出力が温度検出部３４に対して出力される。
例えば、振動子２２の全体が一様にスキャンで用いられ
ている場合には、そのスキャンに合わせて選択スイッチ
２５を切り替えるようにする。また、一部の範囲（部
位）の振動子２２が用いられて送波が行なわれる場合に
は、その送波が行なわれる範囲の振動子２２の検出出力
を選択するように切り替えを行う。

【００２８】また、この図１では振動子２２は１組であ
るが、複数組の振動子を１プローブ内に有する場合は、
振動子選択信号等を用いて複数組の振動子にそれぞれ取
り付けられた温度センサの出力を選択的に用いるように
すれば良い。

【００２９】温度検出部３４は温度センサからの検出出
力を用いて振動子２２の各部の温度データを生成して温
度制御を行う（図２ステップ）。図３は温度制御の処
理の一例を示すフローチャートである。まず、選択スイ
ッチ２５を通過した温度センサからの検出出力を用いて
温度データを生成する（図３ステップ）。そして、こ
の温度データを前回（選択スイッチ２５の切り替え状態
が現在と異なる直前の切り替え状態にあった時点）の温
度データと比較し（図３ステップ）、いずれか大きい
データを温度検出部３４内のレジスタ等（図示せず）に
セットする（図３ステップ，ステップ）。この比較
は予め定めた一定期間若しくは振動子２２の全素子毎に
クリアし、その範囲内で最大値を求めるようにして行
う。従って、振動子２２の各素子の最高温度データがセ
ットされる。

【００３０】そして、温度検出部３４はこのセットされ
た温度データを各部に供給する（図３ステップ）。例
えば、温度検出部３４は制御部３１に温度データを供給
し、必要に応じて制御部３１がこの温度データを表示部
等に表示する。また、温度検出部３４はセットされた温
度データを送波コントローラ３２に供給し、後述するよ
うに送波コントローラ３２は温度データを参照して送波
パワーを増減させる等の送波制御を実行する。

【００３１】このような温度検出部３４による温度検出
により得られた温度データを用いて、送波コントローラ
３２は超音波の送波パワーを調整（増減）する等により
振動子２２の温度が所定の温度になるような制御（温度
制御）を行う（図２ステップ）。

【００３２】以上説明したように、振動子２２に対して
複数の温度センサを用意し、実際に送波に用いられる部
位の温度データを用いて送波パワーの制御が可能になる
ために、振動子の部分的，局所的な温度の変化であって
も正確な検出ができる。従って、被検体に対しても振動
子の温度上昇による悪影響を及ぼすことがなくなる。

【００３３】すなわち、超音波探触子内の超音波振動子
の一部分を選択的に駆動する際の駆動信号を参照し、超
音波振動子の駆動されている部位の温度を検出し、検出
された温度を用いて超音波振動子を駆動する電力を調整
して超音波振動子の温度を制御することを特徴とする超
音波探触子制御方法によれば、超音波探触子内の超音波
振動子の一部分を選択的に駆動する際の駆動信号が参照
されて、超音波振動子の駆動されている部位の温度が検
出される。そして、検出された温度によって超音波振動
子を駆動する電力が調整されて超音波振動子の温度が制
御される。従って、超音波探触子の表面温度を正確に検
出し、その温度を制御することが可能な超音波探触子制
御方法が実現される。

【００３４】また、複数の素子から構成され、それぞれ
の素子から超音波の送信を行う超音波振動子と、この超
音波振動子上の複数の箇所の温度を検出するセンサと、
超音波振動子の駆動されている素子に近い部位のセンサ
の検出結果を選択的に通過させる選択スイッチと、を備
えたことを特徴とする超音波探触子によれば、複数の素
子から構成された超音波振動子の駆動されている素子に
近い部位のセンサの検出結果が選択的に出力される。こ
の出力された検出結果によって温度制御されることで超
音波振動子の温度が的確に制御される。従って、表面温
度の検出，制御を的確に行うことが可能な超音波探触子
が実現される。

【００３５】そして、複数の素子から構成され、それぞ
れの素子から超音波の送信を行う超音波振動子と、この
超音波振動子上であって複数の箇所に配置され、それぞ
れの箇所の温度を検出するセンサと、いずれかのセンサ
の検出結果を選択的に通過させる選択スイッチと、超音
波振動子の一部分を選択的に駆動する際の駆動信号を受
け、超音波振動子の駆動されている素子に近い部位のセ
ンサの検出結果を選択的に通過させるよう前記選択スイ
ッチを切り替える切り替え制御部と、を備えたことを特
徴とする超音波探触子によれば、超音波振動子の駆動さ
れている素子に近い部位のセンサの検出結果を選択的に
通過させるよう切り替え制御部により選択スイッチが切
り替えられ、超音波振動子の駆動されている素子に近い
部位のセンサの検出結果が選択的に出力される。従っ
て、選択的に出力される検出結果によって温度制御され
ることで超音波振動子の温度が的確に制御される。従っ
て、表面温度の検出，制御を的確に行うことが可能な超
音波探触子が実現される。

【００３６】更に、超音波振動子の駆動されている素子
に近い部位の温度検出結果を選択的に出力可能な超音波
探触子と共に用いられ、超音波探触子から出力された温
度検出結果の複数の値から最大値を検出し保持する温度
検出部と、温度検出部で保持された検出結果の最大値を
用いて超音波の送波パワーを調整する制御部とを備えた
ことをことを特徴とする超音波診断装置によれば、超音
波探触子から出力された温度検出結果の複数の値から最
大値が検出され保持される。そして、保持された温度の
最大値によって超音波振動子を駆動する電力が調整さ
れ、超音波振動子の温度が制御される。従って、超音波
探触子の表面温度を正確に検出し、その温度を制御する
ことが可能な超音波診断装置が実現できる。

【００３７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明の超音
波探触子制御方法では、超音波探触子内の超音波振動子
の一部分を選択的に駆動する際に、超音波振動子の駆動
されている部位の温度を検出し、検出された温度を用い
て超音波振動子を駆動する電力を調整するようにしてい
るので、超音波探触子の表面温度を正確に検出し、その
温度を制御することが可能になる。

【００３８】また、本発明の超音波探触子では、超音波
振動子上の複数の箇所の温度を検出し、超音波振動子の
駆動されている素子に近い部位の検出結果を選択的に通
過させているようにしているので、表面温度の検出，制
御を的確に行うことが可能になる。

【００３９】また、本発明の超音波探触子では、超音波
振動子上の複数の箇所にセンサを配置し、いずれかのセ
ンサの検出結果を超音波振動子の一部分を選択的に駆動
する際の駆動信号を参照して選択的に通過させるように
しているので、表面温度の検出，制御を的確に行うこと
が可能な超音波探触子を実現できる。

【００４０】そして、本発明の超音波診断装置では、超
音波探触子から選択的に出力される温度データの最大値
を検出し保持して超音波振動子の駆動電力を調整するよ
うにしているので、超音波探触子の表面温度を正確に検
出し、その温度を制御することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の装置の構成を示す構成図で
ある。

【図２】本発明の一実施例の制御方法のフローチャート
である。

【図３】本発明の一実施例の制御方法の要部の一例を示
すフローチャートである。

【図４】従来の装置の一例を示す構成図である。

【図５】従来の装置における処理タイミングの一例を示
すタイムチャートである。

【符号の説明】

２１ プローブ ２２ 振動子 ２３ レンズ ２４ａ〜２４ｅ センサ ２５ 選択スイッチ ２６ 切替制御部 ３０ 超音波診断装置 ３１ 制御部 ３２ 送波コントローラ ３３ 送信部 ３４ 温度検出部

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波振動子上の複数の箇所の温度を検
   出する検出手段を備えており、超音波探触子内の超音波
   振動子の一部分を選択的に駆動する際に、前記検出手段
   を用いて超音波振動子の駆動されている部位に近い箇所
   の温度を選択して検出し、 検出された温度を用いて超音波振動子を駆動する電力を
   調整して超音波振動子の温度を制御することを特徴とす
   る超音波振動子制御方法。
2. 【請求項２】 複数の素子から構成され、それぞれの素
   子から超音波の送信を行う超音波振動子と、 この超音波振動子上の複数の箇所の温度を検出する検出
   手段と、 超音波振動子の駆動されている素子に近い部位の検出手
   段の検出結果を選択的に通過させる選択スイッチと、 を備えたことを特徴とする超音波探触子。
3. 【請求項３】 複数の素子から構成され、それぞれの素
   子から超音波の送信を行う超音波振動子と、 この超音波振動子上であって複数の箇所に配置され、そ
   れぞれの箇所の温度を検出するセンサと、 いずれかのセンサの検出結果を選択的に通過させる選択
   スイッチと、 超音波振動子の一部分を選択的に駆動する際の駆動信号
   を受け、超音波振動子の駆動されている素子に近い部位
   のセンサの検出結果を選択的に通過させるよう前記選択
   スイッチを切り替える切り替え制御部と、 を備えたことを特徴とする超音波探触子。
4. 【請求項４】 超音波振動子の駆動されている素子に近
   い部位の温度検出結果を選択的に出力可能な超音波探触
   子と共に用いられ、 超音波探触子から出力された温度検出結果の複数の値か
   ら最大値を検出し保持する温度検出部と、 温度検出部で保持された検出結果の最大値を用いて超音
   波の送波パワーを調整する制御部とを備えたことを特徴
   とする超音波診断装置。