JP4477171B2

JP4477171B2 - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP4477171B2
Application number: JP28434099A
Authority: JP
Inventors: 武史宮島; 善紀増田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1999-10-05
Filing date: 1999-10-05
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2019-10-05
Also published as: JP2001104304A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、超音波診断装置に関し、とくに種々のプローブを着脱自在なコネクタにより交換できるタイプの超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置は、超音波を被検体（患者身体）内に照射し、その反射波を受信することによりＢモード画像やＭモード画像などの各種の画像情報を得て、これをディスプレイ装置に表示し、患部の病状の診断に供するものである。超音波を発射しかつ受波するための超音波トランスデューサは、多数の超音波振動子エレメントを配列したアレイからなり、これがプローブ内に納められている。多数の振動子エレメントの各々からの発射・受波超音波を合成することによって単一超音波ビームを形成し、その駆動位相・受信位相を電子的に制御することによってその合成超音波ビームの方向・焦点等を変化させて電子的にスキャンする。
【０００３】
そして、診断部位に応じてさまざまな種類のプローブが用意されている。すなわち、腹部専用のコンベックスプローブや、食道内に挿入して心臓をモニターするという特殊な用途の経食道プローブや、汎用型のリニアプローブ、セクタプローブなどが知られている。リニアプローブ、セクタプローブでは、振動子エレメントが直線的に並べられており、前者では超音波ビームを平行にスキャンし、後者では超音波ビームを扇形にスキャンする。コンベックスプローブでは、振動子エレメントが凸状に湾曲して並べられることによって、超音波ビームを扇形にスキャンする。経食道プローブはセクタプローブの一種であり、振動子エレメントが直線的に並べられ超音波ビームを扇形にスキャンする。
【０００４】
これらの各種のプローブはケーブルの先端に設けたコネクタによって本体に着脱自在に接続されるように構成されており、これにより用途に応じて任意にプローブを交換することができる。このコネクタの各ピンは各信号線に対応しており、必要な信号線は、プローブ内の振動子エレメントに接続される超音波信号用の信号線と、コントロール信号、プローブ識別信号、グランド等の一般制御信号の信号線である。
【０００５】
ところで、リニアプローブやコンベックスプローブでは、グレーティングローブの少ない超音波画像を得るためには超音波振動子エレメント数を増やした方がよいので、コネクタのピンの多くはこれらエレメントに接続される信号線に割り当てられることになる。それに対して、セクタプローブではそのエレメント数は、概して、リニアプローブやコンベックスプローブよりも少ない。そのため、セクタプローブでは、コネクタのピンの多くをエレメントに接続される信号線に割く必要はないことになる。
【０００６】
また、経食道プローブは、上記のように食道内に挿入して心臓をモニターするという特殊な用途のものであるため、プローブを食道内のある一個所に固定して超音波の送受を行う。そこで、プローブの温度上昇が食道にダメージを与える可能性があり、プローブの温度上昇を監視するための温度情報の信号線が必要となる。さらに、経食道プローブのスキャン面の回転角度を知りたいという要望もあり、その回転角度情報のための信号線もあるとよい。そこで、これらの独自情報の信号線を確保する必要が生じる。
【０００７】
したがって、これら全部に対応するなら、信号線数の合計は、どのプローブにも共通に必要とされる一般制御用信号線数のほかに、リニアプローブ等での数多いエレメント数に対応した超音波信号用信号線数と、経食道プローブ等で要求される独自情報用信号線数とを合わせたものとする必要がある。コネクタのピン数は、これに対応して非常に多いものとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにすべてのプローブに要求される信号線に対応してピン数の多いコネクタを用いるなら、大型のコネクタを用いなければならず、コストアップが避けられないという問題がある。大型のコネクタを用いないためにリニアプローブやコンベックスプローブのエレメント数を減少させれば画質に問題が生じる。リニアプローブ等で画質を劣化させないためにエレメント数を減少させず、かつ大型のコネクタを用いないことにすれば、コネクタのピンのすべては、超音波信号用信号線と、一般制御用信号線だけで占められてしまう。そのため温度情報などの独自情報の必要のないリニアプローブやコンベックスプローブではよいのであるが、そのままでは独自情報の必要な経食道プローブは接続することができない。プローブによってコネクタを変えることも考えられるが、同一のコネクタを用いた場合の量産効果によるコストダウンは期待できないことになる。
【０００９】
この発明は、上記に鑑み、同一の比較的ピン数の少ない小型のコネクタを用いながら、各種プローブのすべてに対応することができるようにし、もって、使用上の便利さとコストダウンとを図ることができる、超音波診断装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明に係る断層撮影装置においては、少なくとも超音波の送信および受信を行うための送信・受信回路を備えた本体と、超音波振動子エレメントアレイを備え、上記本体に着脱自在なコネクタを介して接続されるプローブと、上記コネクタを介してプローブに接続される信号線の一部を、本体内で、プローブ識別信号に応じて上記送信・受信回路の一部の信号線と、情報処理回路の独自情報用の信号線との間で切り換える、本体内に設けられた切換器とが備えられることが特徴となっている。
【００１１】
切換器が本体内に設けられており、コネクタを介してプローブに接続される信号線が、プローブ識別信号に応じて切り換えられる。そのため、この切り換えられる信号線を、プローブによって別の信号のために用いることが可能となる。超音波振動子エレメント数の少ないプローブでは、この各エレメントに接続すべき超音波信号用の信号線は少ない数でよいので、空きの信号線が生じることになり、これをそのプローブに独自の情報のために割り当て、プローブ識別信号によって切換器で切り換えてその独自情報を処理するための回路に接続することができる。超音波振動子エレメント数の多いプローブでは、この各エレメントに接続すべき超音波信号用の信号線数は多いので、上記の空きとなっていた信号線をすべて超音波信号用の信号線に割り当て、プローブ識別信号に応じて切換器で切り換えて、送信・受信回路に接続することができる。このように切換器で切り換えることによって、特定の信号線を、あるプローブでは超音波信号用、他のプローブでは独自情報用というように、選択的に兼用することができる。そのため、コネクタのピン数を多くしなくてもよくなり、ピン数の比較的少ない小型のコネクタを用いることができる。コネクタは一つ（１種類）だけでよく、プローブによってコネクタを変える必要もない。切換器での切り換えはプローブ識別信号によって自動的になされる。これらから、使用上、非常に便利である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１に示す超音波診断装置では、本体１０とプローブ２０とがコネクタ２２で着脱自在に結合されるようになっている。本体１０には、切換器１１、送信・受信回路１２、情報処理回路１３、受信信号処理系１４、コントローラ１５等が内蔵され、さらに、超音波画像などを表示するディスプレイ装置１６、キーボードや各種のスイッチ類等が備えられた入力装置１７が設けられている。
【００１３】
プローブ２０には、多数の超音波振動子エレメントアレイからなる超音波トランスデューサが内蔵され、これから伸びるケーブル２１の先端においてコネクタ２２により本体１０に結合されるようになっている。ケーブル２１内の各信号線は送信・受信回路１２や情報処理回路１３やコントローラ１５などに接続されており、その一部は切換器１１で切り換えられるようになっている。
【００１４】
送信・受信回路１２は、切換器１１、コネクタ２２、ケーブル２１を経てプローブ２０内の超音波振動子エレメントの各々に接続され、各エレメントを超音波パルスで駆動するためのパルス駆動回路と、各エレメントからの超音波受信信号を増幅する増幅器とを含む。プローブ２０から超音波ビームを発射するときは、送信・受信回路１２のパルス駆動回路により各エレメントをいっせいにパルス駆動し、そのタイミングの遅延時間および位相を各エレメントごとにコントロールすることによって各エレメントから発生する超音波の合成波ビームの方向と焦点とを定める。受信時には、各エレメントからの受信信号の各々に所定の遅延時間と位相差とを与えて合成することにより、合成受波超音波ビームの方向と焦点とを定める。この遅延時間および位相の制御により、送信時および受信時の合成超音波ビームの電子的なコントロールを行う。これにより、たとえば送信および受信超音波ビームが所定の断面を走査するような電子的なスキャンが可能になる。
【００１５】
超音波受信信号は、受信信号処理系１４に送られて処理され、Ｂモード画像などが作られ、これがディスプレイ装置１６に送られて、その表示画面上に表示される。入力装置１７は、ＢモードやＭモードなどの撮像モードを入力したり、患者名や患者ＩＤなどを入力するためのものである。
【００１６】
プローブ２０は各種のものが用意されており、コネクタ２２を着脱することによって交換できるようにされている。プローブ２０の種類を表すプローブ識別信号のための信号線もケーブル２１に含まれる。つまり、ケーブル２１内の信号線には、超音波エレメントの各々に接続される信号線のほかに、プローブ識別信号のための信号線や、グランド、コントロール信号などの一般制御信号のための信号線なども含まれることになる。また、プローブ２０が経食道プローブのようなものである場合には、温度情報や回転角度情報などの独自情報用の信号線も必要である。これらの温度情報等の信号線は、超音波エレメントの各々に接続される信号線と兼用されており、切換器１１で切り換えられるように構成される。
【００１７】
たとえば図２に示すように＃１〜＃ｎのｎ本の信号線がケーブル２１およびコネクタ２２に備えられているとする（コネクタ２２のピン数はｎ）。リニアプローブやコンベックスプローブでは、＃１〜＃ｍのｍ本（ｍ＜ｎ）の信号線がｍ個の超音波振動子エレメントに接続される。＃ｍ＋１〜＃ｎの信号線には、プローブ識別信号、コントロール信号、グランド等の一般制御信号のための信号線として割り当てる。他方、経食道プローブでは、エレメント数はリニアプローブ等よりも少なくてよく、ｋ−１個（ｋ＜ｍ）となっているので、＃ｋ〜＃ｍの信号線は空いており、そのためこの空いた＃ｋ〜＃ｍの信号線を温度情報や回転角度情報などの独自情報のための信号線に割り当てる。この経食道プローブの場合も、＃ｍ＋１〜＃ｎの信号線には、同様にプローブ識別信号、コントロール信号、グランド等の一般制御信号を割り当てる。
【００１８】
すなわち、＃１〜＃ｋ−１の信号線は、どのプローブの場合も超音波信号用であり、＃ｍ＋１〜＃ｎの信号線についてもどのプローブの場合も一般制御信号のためのものであるが、＃ｋ〜＃ｍの信号線については、エレメント数が多いプローブで超音波信号用であるが、エレメント数が少ないプローブでは独自情報用ということになって、兼用されている。
【００１９】
そして、この兼用された＃ｋ〜＃ｍの信号線が切換器１１で切り換えられる。本体１０側に設けられたコネクタ２２の受け側２３に、プローブ２０からのケーブル２１に取り付けられたコネクタ２２の挿入側２４が挿入・固定されたときに、＃ｍ＋１〜＃ｎの信号線により送られてくるプローブ識別信号に応じてコントローラ１５が切換器１１を切り換える。これにより、たとえばプローブ２０がリニアプローブやコンベックスプローブのように超音波振動子エレメント数の多いプローブである場合には、＃ｋ〜＃ｍの信号線は送信・受信回路１２側に切り換えられ、経食道プローブの場合には＃ｋ〜＃ｍの信号線は情報処理回路１３側へと切り換えられて温度情報や回転角度情報等の独自情報が情報処理回路１３に送られるようになる。
【００２０】
なお、ここでは、経食道プローブを例に説明したが、そのほかにエレメント数が少なくて独自情報の必要なプローブの場合も同様に、超音波信号用としては空きとなった信号線をその独自情報のために割り当てることができる。たとえば、バイプレーンのプローブでは、プローブ内に設けた切換器で方向を違えて配置した２列の超音波振動子エレメントアレイを、プローブ内に設けた切換器で切り換えるが、その切り換え信号を独自情報として送ることができる。
【００２１】
その他、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で、具体的な構成などは、上で説明した構成以外の構成を採用することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の超音波診断装置によれば、ピン数の比較的少ない小型のコネクタを用い、このコネクタにすべてのプローブを着脱自在に接続することができ、しかも接続すればプローブ識別信号により切換器が自動的に切り換えられるため、超音波振動子エレメント数の多いプローブや超音波振動子エレメント数は少ないが独自情報の必要なプローブなどのどれでも単にコネクタに接続するだけで良く、非常に便利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す模式図。
【図２】各信号線およびその接続関係を示すブロック図。
【符号の説明】
１０超音波診断装置の本体
１１切換器
１２送信・受信回路
１３情報処理回路
１４受信信号処理系
１５コントローラ
１６ディスプレイ装置
１７入力装置
２０プローブ
２１ケーブル
２２コネクタ
２３コネクタの受け側
２４コネクタの挿入側

Claims

少なくとも超音波の送信および受信を行うための送信・受信回路を備えた本体と、超音波振動子エレメントアレイを備え、上記本体に着脱自在なコネクタを介して接続されるプローブと、上記コネクタを介してプローブに接続される信号線の一部を、本体内で、プローブ識別信号に応じて上記送信・受信回路の一部の信号線と、情報処理回路の独自情報用の信号線との間で切り換える、本体内に設けられた切換器とを備えることを特徴とする超音波診断装置。