JP4785572B2 - ワイヤレス超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波プローブから装置本体へ信号が無線送信されるワイヤレス超音波診断装置に関する。

超音波プローブで得られたエコーデータなどを装置本体へ無線送信するワイヤレス超音波診断装置が知られている（特許文献１〜３参照）。

従来のワイヤレス超音波診断装置では、超音波プローブに送信アンテナが取り付けられ、その送信アンテナから、超音波信号などによって変調された無線信号が空間内へ送信される。そして、装置本体に設けられた受信アンテナによってその無線信号が受信され、受信された信号が装置本体内において復調されて画像処理などが行われる。

ワイヤレス超音波診断装置によって、超音波プローブと装置本体とを接続するプローブケーブルが無くなることにより、超音波プローブの操作性が飛躍的に向上することが期待されている。しかしながら、ワイヤレス超音波診断装置を具現化するにあたっては、いくつかの克服すべき課題があるのも事実である。

特開２００４−１４１３２８号公報 特開昭５５−１５１９５２号公報 特開昭５３−１０８６９０号公報

ワイヤレス超音波診断装置の具現化にあたって克服すべき課題として、例えば、超音波プローブから装置本体へ無線送信される無線信号の指向性に依存する伝送品質の劣化を挙げることができる。つまり、実際に患者などを診断する際には、超音波プローブが様々な位置や方向で利用され、超音波プローブに設けられた送信アンテナの方向が変化し、送信アンテナの方向に応じて装置本体の受信アンテナが十分な受信感度で信号を受信できない事態が考えられる。また、診断の部位によっては、超音波プローブに設けられた送信アンテナから送信される電波や光などの伝送媒体が患者やオペレータなどに遮られて十分な受信感度で信号を得ることができないことが予想される。

このため、超音波プローブと装置本体との間における指向性に依存する伝送品質の劣化を抑制する技術が望まれていた。

本発明は、このような背景において成されたものであり、その目的は、超音波プローブから装置本体へ無線送信される信号の伝送品質を向上させることにある。

上記目的を達成するために、本発明の好適な態様であるワイヤレス超音波診断装置は、超音波プローブから装置本体へ信号が無線送信されるワイヤレス超音波診断装置において、前記超音波プローブは、被検体に対して超音波を送受波してエコーデータを取得する送受波部と、取得されたエコーデータに基づいて送信信号を生成する送信信号生成部と、生成された送信信号を無線送信するアンテナと、を有し、前記アンテナは、その送信方向が互いに異なる複数の方向に向けられる、ことを特徴とする。

上記構成では、超音波プローブのアンテナから互いに異なる複数の方向に送信信号を無線送信することができるため、例えば超音波プローブが様々な位置や方向で利用される場合であっても、装置本体側へ向けて送信信号を送信することができる。そのため、超音波プローブと装置本体との間における指向性に依存する伝送品質の劣化を抑制することが可能になる。

望ましい態様において、前記アンテナは、互いに異なる方向に向けられた複数の平面アンテナで構成されることを特徴とする。望ましい態様において、前記アンテナは、鉢巻状アンテナで構成されることを特徴とする。望ましい態様において、前記アンテナは、互いに異なる方向に向けられた複数のホーンアンテナで構成されることを特徴とする。望ましい態様において、前記アンテナは、互いに異なる方向に向けられた複数のループアンテナで構成されることを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明の好適な態様であるワイヤレス超音波診断装置は、超音波プローブから装置本体へ信号が無線送信されるワイヤレス超音波診断装置において、前記装置本体は、超音波プローブから無線送信される信号を受信する無線受信部と、受信された信号に基づいて超音波画像を形成してその超音波画像を表示する本体部と、を有し、前記無線受信部は、前記本体部から分離して設けられて柔軟なケーブルを介して本体部へ接続され、これにより、超音波プローブから無線送信される信号の送信状態に応じて無線受信部の設置位置が決定される、ことを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明の好適な態様であるワイヤレス超音波診断装置は、超音波プローブから装置本体へ信号が無線送信されるワイヤレス超音波診断装置において、前記装置本体は、超音波プローブから無線送信される信号を互いに異なる位置で受信する複数の無線受信部と、各無線受信部の受信状態に応じて複数の無線受信部のうちから受信信号を取得するための無線受信部を選択的に切り替える受信選択部と、を有する、ことを特徴とする。

望ましい態様において、前記超音波プローブは、超音波ビームごとに同期信号を挿入した信号を無線送信し、前記受信選択部は、前記同期信号の有無により無線受信部を切り替える、ことを特徴とする。例えば、後に図１を利用して説明するＰＳ変換部（符号１１０）によって挿入されるワード同期信号またはフレーム同期信号の有無によりデータブロックの区切りのタイミングとして無線受信部が切り替えられる。
望ましい態様において、前記受信選択部は、超音波プローブから無線送信される信号に関する各無線受信部の受信電力に基づいて、複数の無線受信部のうちから最も受信電力が大きい無線受信部を選択する、ことを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明の好適な態様であるワイヤレス超音波診断装置は、超音波プローブから装置本体へ信号が無線送信されるワイヤレス超音波診断装置において、前記超音波プローブは、被検体に対して超音波を送受波してエコーデータを取得する送受波部と、取得されたエコーデータに基づいて送信信号を生成する送信信号生成部と、生成された送信信号を無線電波によって送信する送信アンテナと、を有し、前記装置本体は、超音波プローブから送信される無線電波を受信する受信アンテナを含む無線受信部と、受信された信号に基づいて超音波画像を形成してその超音波画像を表示する本体部と、を有し、前記超音波プローブから送信される無線電波が電波反射部材によって反射されて前記装置本体によって受信される、ことを特徴とする。

本発明により、超音波プローブから装置本体へ無線送信される信号の伝送品質を向上させることができる。

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。

図１には本発明に係るワイヤレス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機能ブロック図である。本実施形態のワイヤレス超音波診断装置は、超音波プローブ１００と装置本体２００で構成されており、超音波プローブ１００で取得されたエコーデータが各種信号処理を経て無線信号で装置本体２００へ送信される。

超音波プローブ１００は、被検体に対して超音波を送受波する複数の振動子１０２を備えている。各振動子１０２には、図示しない超音波の送信回路などが接続されており、送信回路から出力される信号に応じて、複数の振動子１０２から超音波パルスが被検体に向けて送波される。そして、複数の振動子１０２によって、被検体から得られる反射波（エコー）が受波される。

複数の振動子１０２の各々に対応して、増幅器１０４とアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）１０６が設けられている。各増幅器１０４は、対応する振動子１０２の受波結果を増幅して対応するＡＤＣ１０６へ出力する。これにより、各振動子１０２の各々から得られる受波信号がデジタル化されて複数のＡＤＣ１０６からデジタルビームフォーマ１０８へ出力される。

デジタルビームフォーマ１０８は、複数のＡＤＣ１０６から得られる受波データを整相加算することにより受信ビームフォーミングを行う回路である。本実施形態において、デジタルビームフォーマ１０８は、第一段階目の整相加算処理を行う。つまり、複数の振動子１０２、例えば６４個の振動子１０２について、隣接する８個の振動子１０２で構成される振動子群ごとに整相加算処理を行う。そして、８つの振動子群の各々について整相加算処理を行い、各振動子群の整相加算結果を１チャンネルとして、８つの振動子群で合計８チャンネルの整相加算データを出力する。

ちなみに、後に説明する装置本体２００内のデジタルビームフォーマ２１４において第二段階目の整相加算処理が行われ、全ての振動子１０２から得られる受波データが１本のビームデータとして纏められる。

ＰＳ変換部１１０は、デジタルビームフォーマ１０８において形成された８チャンネルの整相加算データをパラレルデータとして受け取り、受け取った８チャンネルのパラレルデータを時間軸方向に一列に並べたシリアルデータに変換する。なお、ＰＳ変換部１１０は、８チャンネルのパラレルデータを時間軸方向に一列に並べた後にワード同期信号を挿入し、挿入したワード同期信号に続けて次の８チャンネルのパラレルデータを時間軸方向に一列に並べてシリアルデータを形成してもよい。こうして、シリアルデータに変換された８チャンネル分の整相加算データがＰＳ変換部１１０から出力される。

なお、デジタルビームフォーマ１０８は、次々に出力される受波データを受信ビームごとに整相加算処理する。そのため、デジタルビームフォーマ１０８から、複数の受信ビームに関する整相加算結果が次々に出力され、ＰＳ変換部１１０から複数の受信ビームの整相加算データが時系列順で次々に出力される。そこで、ＰＳ変換部１１０から出力される一連のシリアルデータ内に、各受信ビームの同期データ（フレーム同期信号）が挿入され、シリアルデータ内における受信ビームごとの区切りが設けられる。また、ＰＳ変換部１１０から出力されるシリアルデータ内に、上述した受波データの整相加算結果や受信ビームの同期データに加えて、プローブ設定データなどの情報が挿入される場合もある。

変調器１１２は、ＰＳ変換部１１０から出力されるシリアルデータに基づいてＰＳＫ（Phase Shift Keying）などのデジタル変調処理を施す。ＰＳＫに換えてＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）やＦＳＫ（Frequency Shift Keying）などのデジタル変調処理を利用してもよい。そして、変調器１１２においてデジタル信号により変調された信号が電力増幅器１１４において電力増幅され、送信アンテナ１１６から無線信号として送信される。

こうして、１チャンネルにまとめられたデジタルエコー信号により変調された無線信号が送信される。例えば、送信キャリア周波数が６０ＧＨｚで、帯域が１ＧＨｚ程度の１チャンネルの無線信号が送信される。

超音波プローブ１００から送信された無線信号は、装置本体２００の受信アンテナ２０２によって受信され、前置増幅器２０４を経由して電力増幅器２０６において電力増幅されてから復調器２０８へ送られる。復調器２０８は、ＰＳＫなどのデジタル変調処理が施された無線信号に対して復調処理を施す。これにより、超音波プローブ１００の変調器１１２によって変調される前のデータ、つまり、ＰＳ変換部１１０の出力に相当するシリアルデータがＳＰ変換部２１０に供給される。

ＳＰ変換部２１０は、シリアルデータに含まれる８チャンネルの整相加算データをパラレルデータに変換する。その際、シリアルデータに含まれる受信ビームの同期データ（フレーム同期信号）に基づいて８チャンネルのパラレルデータに変換する。

こうして、超音波プローブ１００のデジタルビームフォーマ１０８によって形成されたデータに対応するパラレルデータがメモリ２１２に記憶される。メモリ２１２に記憶されたデータは、メモリ２１２の後段の処理に応じたタイミングで読み出される。なお、メモリ２１２としては、例えばＦＩＦＯ（First Input First Output）型のデバイスが利用される。

デジタルビームフォーマ２１４は、メモリ２１２に記憶されたパラレルデータを読み出して、第二段階目の整相加算処理を実行する。つまり、デジタルビームフォーマ１０８によって形成されたデータに相当するパラレルデータをメモリ２１２から読み出し、読み出した８チャンネル分のパラレルデータに基づいて整相加算処理を実行し、全ての振動子１０２から得られる受波データを纏めて１本のビームデータを形成する。ビームデータは受信ビームごとに次々に形成されて画像形成部２１６へ出力される。

画像形成部２１６は、受信ビームごとに次々に形成されるビームデータに基づいて、Ｂモード画像、Ｍモード画像、ドプラ画像などの超音波画像の画像データを形成する。そして、形成された画像データに対応した超音波画像が表示部２１８に表示される。

なお、超音波プローブ１００においてシリアルデータ内にプローブ設定データを挿入しておき、装置本体２００においてシリアルデータに含まれるプローブ設定データを読み出し、超音波プローブ１００の設定状態を確認するようにしてもよい。例えば、超音波プローブ１００側に設定された診断モードを確認し、その診断モード情報が画像形成部２１６へ供給される。そして、画像形成部２１６は、超音波プローブ１００側に設定された診断モードに応じた画像形成処理、つまりＢモード画像、Ｍモード画像またはドプラ画像の画像形成処理を実行して画像データを形成するようにしてもよい。

次に、本発明に係るワイヤレス超音波診断装置の構造について説明する。まず、送信側である超音波プローブの構造について説明する。

図２には、本発明に係る超音波プローブの好適な実施形態が示されており、図２は、その内部構造を示す図である。

本発明に係る超音波プローブ１００は、装置本体（図１の符号２００）へ信号を送信する送信アンテナ（図１の符号１１６）を備えている。そして、その送信アンテナは、送信方向が互いに異なる複数の方向に向けられる。図２は、超音波プローブ１００が備える送信アンテナの具体的ないくつかの実施形態を示している。

図２（Ａ）は、送信アンテナが、互いに異なる方向に向けられた複数の平面アンテナ１１６ａで構成された実施形態である。超音波プローブ１００の外観は、丸みを帯びた略四角柱状であり、図２には、その外観が破線によって表現されている。超音波プローブ１００は、その内部に、複数の振動子（図１の符号１０２）で構成されるアレイ振動子１０３、複数の回路基板１０７、複数の平面アンテナ１１６ａを備えている。

複数の回路基板１０７には、増幅器（図１の符号１０４）から電力増幅器（図１の符号１１４）までの各種機能を実現するための回路や超音波の送信回路などが組み込まれている。そして、複数の回路基板１０７から供給される信号に応じて、アレイ振動子１０３に含まれる複数の振動子から超音波が送波され、また、アレイ振動子１０３による受波結果が複数の回路基板１０７に出力される。さらに、複数の回路基板１０７において、１チャンネルにまとめられたデジタルエコー信号により変調された送信信号が形成され、その送信信号が複数の平面アンテナ１１６ａから装置本体（図１の符号２００）へ送信される。

図２（Ａ）に示す実施形態では、複数の平面アンテナ１１６ａのうちのいくつかが、互いに異なる方向に向けられている。つまり、丸みを帯びた略四角柱状に形成される超音波プローブ１００の４つの側面の各々に対して平行に複数の平面アンテナ１１６ａが設けられている。ちなみに、図２（Ａ）には、図示の都合上、４つの側面のうちの手前の２つの側面のみを示しているが、図示されない向こう側（図の裏側）の２つの側面にも平面アンテナ１１６ａが設けられる。なお、４つの側面の全てに平面アンテナ１１６ａを設ける構成が好適であるが、４つの側面のうちのいくつかにのみ平面アンテナ１１６ａを設ける構成でもよい。

図２（Ａ）に示す実施形態では、４つの側面の各々に対して平行に複数の平面アンテナ１１６ａが設けられているため、送信信号が互いに異なる複数の方向に向けて送信される。これにより、例えば超音波プローブ１００が様々な位置や方向で利用される場合であっても、複数の平面アンテナ１１６ａのうちのいくつかが装置本体側へ向けられ、そして装置本体側へ向けて送信信号を送信することができる。そのため、超音波プローブ１００と装置本体との間における指向性に依存する伝送品質の劣化を抑制することが可能になる。

図２に示す他の実施形態は、図２（Ａ）との比較において、送信アンテナの構成のみが異なっている。

図２（Ｂ）は、送信アンテナが、鉢巻状アンテナ１１６ｂで構成された実施形態である。つまり、帯状の鉢巻状アンテナ１１６ｂが、略四角柱状に形成される超音波プローブ１００の長手方向の軸を一周するように４つの側面に沿って巻かれている。図２（Ｂ）に示す実施形態では、４つの側面に沿って巻かれた鉢巻状アンテナ１１６ｂから、例えば各側面の法線方向に送信信号が送信され、図２（Ａ）に示す平面アンテナ１１６ａの場合と同様に、超音波プローブ１００と装置本体との間における指向性に依存する伝送品質の劣化を抑制することが可能になる。なお、超音波プローブ１００の長手方向に沿って各側面ごとに鉢巻状アンテナ１１６ｂを設けてもよい。また、各側面に対して角度を持たせて鉢巻状アンテナ１１６ｂを設けてもよい。

図２（Ｃ）は、送信アンテナが、互いに異なる方向に向けられた複数のホーンアンテナ１１６ｃで構成された実施形態である。つまり、丸みを帯びた略四角柱状に形成される超音波プローブ１００の４つの側面の各々に沿って複数のホーンアンテナ１１６ｃが設けられている。なお、４つの側面の全てにホーンアンテナ１１６ｃを設ける構成が好適であるが、４つの側面のうちのいくつかにのみホーンアンテナ１１６ｃを設ける構成でもよい。

図２（Ｃ）に示す実施形態では、４つの側面の各々に沿って複数のホーンアンテナ１１６ｃが設けられているため、送信信号が互いに異なる複数の方向に向けて送信される。これにより、図２（Ａ）に示す平面アンテナ１１６ａの場合と同様に、超音波プローブ１００と装置本体との間における指向性に依存する伝送品質の劣化を抑制することが可能になる。

図２（Ｄ）は、送信アンテナが、互いに異なる方向に向けられた複数のループアンテナ１１６ｄで構成された実施形態である。つまり、丸みを帯びた略四角柱状に形成される超音波プローブ１００の４つの側面の各々に沿って複数のループアンテナ１１６ｄが設けられている。なお、４つの側面の全てにループアンテナ１１６ｄを設ける構成が好適であるが、４つの側面のうちのいくつかにのみループアンテナ１１６ｄを設ける構成でもよい。

図２（Ｄ）に示す実施形態では、４つの側面の各々に沿って複数のループアンテナ１１６ｄが設けられているため、送信信号が互いに異なる複数の方向に向けて送信される。これにより、図２（Ａ）に示す平面アンテナ１１６ａの場合と同様に、超音波プローブ１００と装置本体との間における指向性に依存する伝送品質の劣化を抑制することが可能になる。

次に、受信側である装置本体について説明する。

図３には、本発明に係る装置本体の好適な実施形態が示されており、図３は、その無線受信部の設置状態を説明するための図である。

本発明に係るワイヤレス超音波診断装置の装置本体（図１の符号２００）は、超音波プローブ１００から無線電波によって送信される信号を受信する無線受信部２０３と、受信された信号に基づいて超音波画像を形成してその超音波画像を表示する本体部２０１とを備えている。無線受信部２０３は、後に詳述するように、受信アンテナ（図１の符号２０２）と前置増幅器（図１の符号２０４）を備えている。無線受信部２０３は、本体部２０１から分離して設けられて柔軟なケーブルを介して本体部２０１へ接続される。無線受信部２０３の設置位置は、超音波プローブ１００から送信される無線電波の状態に応じて決定される。

ちなみに、超音波プローブ１００は、送信用のアンテナを一つだけ備えたタイプであってもよいし、図２を利用して説明したように、送信方向が互いに異なる複数の方向に向けられたタイプであってもよい。

超音波プローブ１００は、診断状況に応じて様々な位置や方向で利用される場合があり、その結果、超音波プローブ１００に設けられた送信アンテナ（図１の符号１１６）の方向が変化して無線電波の送波方向が変化する。そこで、図３に示す無線受信部２０３は、本体部２０１から分離して設けられ、アンテナの位置依存性が低減できる場所に任意に設置できる構成となっている。つまり、無線受信部２０３と本体部２０１が互いに柔軟なケーブルを介して接続されているため、図３において実線で示す接続状態から、無線受信部２０３を所望の位置に設定して、破線で示す様々な接続状態を実現することができる。

無線受信部２０３の設置位置は、例えば、ワイヤレス超音波診断装置が設置される室内の環境、超音波プローブ１００の利用状況などに応じて適宜設定される。例えば、無線受信部２０３が室内の比較的高い位置に設置され、超音波プローブ１００との間に電波を遮るのもが無いように配置される。また、被検体である患者が横たわるベッドなどに無線受信部２０３が設置され、超音波プローブ１００との間の距離がなるべく小さくなるように配置されてもよい。

このように、超音波プローブ１００から出力される無線電波の送信状態に応じて無線受信部２０３の設置位置が決定されることにより、超音波プローブ１００と装置本体との間における指向性に依存する伝送品質の劣化を抑制することが可能になる。

図４は、無線受信部の内部構造を説明するための図である。無線受信部２０３は、受信アンテナ２０２と前置増幅器２０４を含んでいる。受信アンテナ２０２と前置増幅器２０４の機能については、図１を利用して説明したとおりである。受信アンテナ２０２と前置増幅器２０４は、二つが同一の筐体内に収容されてもよいし、各々が互いに別々の筐体内に収容されてもよい。

無線受信部２０３は、受信信号ケーブル２０５Ｒと電源供給ケーブル２０５Ｂを介して本体部（図３の符号２０１）へ接続される。受信信号ケーブル２０５Ｒは、前置増幅器２０４から出力される受信信号を本体部へ伝送する。つまり、受信アンテナ２０２によって受信され、前置増幅器２０４によって増幅された受信信号が受信信号ケーブル２０５Ｒ内を伝送する。受信信号ケーブル２０５Ｒは、例えば柔軟な同軸ケーブルによって構成される。ただし、受信信号ケーブル２０５Ｒは導体が金属である必要は無く、例えば光ファイバを用いて受信信号を伝送してもよい。一方、電源供給ケーブル２０５Ｂは、本体部から無線受信部２０３へ電源を供給するケーブルである。なお、受信信号ケーブル２０５Ｒと電源供給ケーブル２０５Ｂを一本に纏めたケーブルを利用してもよい。

図４では、受信アンテナ２０２の直後に前置増幅器２０４を配置している。この前置増幅器２０４は、受信感度を向上させる必要がある場合、受信アンテナ２０２に直結して設置するのが一般的である。しかし、受信感度が充分とれている場合には、前置増幅器２０４を受信アンテナ２０２の直後に設置する必要は無い。この場合、本体部側に前置増幅器２０４に相当する増幅機能を設ければよい。

図３と図４では、無線電波の状態に応じて無線受信部２０３の設置位置を決定する態様を説明したが、無線受信部２０３の設置位置を固定して、あるいは、無線受信部２０３の設置位置を可変にすることに加えて、電波反射板を利用することにより伝送品質を向上させることもできる。

図５には、電波反射板を利用した実施形態が示されている。つまり、超音波プローブ１００から出力される無線電波が電波反射板３０４によって反射され、その反射波である無線電波反射波が無線受信部２０３によって受信される。無線受信部２０３によって取得された受信信号は本体部２０１へ供給される。

電波反射板３０４は、例えば、ワイヤレス超音波診断装置が利用される室内の天井や壁などに配置される。電波反射板３０４は複数設けられてもよいし、電波反射板３０４に加えて、あるいは電波反射板３０４に換えて、コーナーレフレクタ３０２が配置されてもよい。

無線電波を反射するコーナーレフレクタ３０２や電波反射板３０４は、超音波プローブ１００が操作者の操作によって移動しても、反射波によって常に所定の閾値以上の電力が無線受信部２０３内の受信アンテナで受信されるように、適切な位置に取り付けられる。

また、無線電波を反射するコーナーレフレクタ３０２や電波反射板３０４を設置することにより、超音波プローブ１００と無線受信部２０３の間に遮蔽物体が乱入した場合でも、反射波によって、無線受信部２０３内の受信アンテナの受信電力の低下を低減することができる。

図３や図５に示した実施形態は、例えば一つの無線受信部２０３のみによって、超音波プローブ１００と装置本体との間における指向性に依存する伝送品質の劣化を抑制することができる。これに対して、次に説明するように、複数の無線受信部２０３を利用して伝送品質の劣化を抑制する構成を実現してもよい。

図６には、複数の無線受信部を利用した実施形態が示されている。つまり、超音波プローブ１００から出力される無線電波が複数の無線受信部２０３によって受信され、そしてアンテナ切替回路２２０によって複数の無線受信部２０３のうちの一つの無線受信部２０３が選択され、選択された無線受信部２０３から本体部２０１へ受信信号が供給される。

各無線受信部２０３は、受信アンテナと前置増幅器を含んでいる（図４参照）。受信アンテナと前置増幅器は、二つが同一の筐体内に収容されてもよいし、各々が互いに別々の筐体内に収容されてもよい。各無線受信部２０３は、受信信号用のケーブルがアンテナ切替回路２２０を介して本体部２０１へ接続されている。また、本体部２０１から、電源や制御信号を伝送するケーブルが各無線受信部２０３へ直接接続されている。

図６に示す実施形態では、アンテナ切替回路２２０によって複数の無線受信部２０３のうちの一つの無線受信部２０３を選択することにより、以下に説明するスペースダイバシティ方式を実現している。

複数の無線受信部２０３は、例えば互いに異なる位置に設置される。本体部２０１は、各無線受信部２０３に直接接続されているケーブルを介して、各無線受信部２０３の受信状態を確認し、受信状態が良好な無線受信部２０３を選択する。例えば、本体部２０１は、各無線受信部２０３の受信電力を常時モニタし、最も受信電力が大きい無線受信部２０３を選択する。そして、本体部２０１は、アンテナ切替回路２２０を制御して、選択した無線受信部２０３の受信信号用のケーブルと本体部２０１とを接続し、その無線受信部２０３が取得した受信信号を本体部２０１内へ取り込む。

図７は、アンテナ切替回路の機能を説明するための図である。アンテナ切替回路２２０には、複数の無線受信部から受信信号が供給されている。図７には、無線受信部１〜３の各々から無線受信信号が供給される例が示されている。アンテナ切替回路２２０は、無線受信部１〜３の各々から供給される無線受信信号のうちの一つを選択して本体部（図６の符号２０１）内へ供給する。なお、アンテナ切替回路２２０には、本体部からスイッチ切替信号が供給されている。これにより、アンテナ切替回路２２０は、本体部からの制御に応じて、受信状態の良好な無線受信部２０３を選択する。

図６に戻り、本体部２０１内に取り込まれた受信信号は、本体部２０１内の電力増幅器（図１の符号２０６）に供給される。このように、複数の無線受信部２０３のうちから受信状態の良好な無線受信部２０３が選択的に利用されることにより、超音波プローブ１００と装置本体との間における指向性に依存する伝送品質の劣化を抑制している。

なお、スペースダイバシティ方式によるアンテナ切替のタイミング制御には、フレーム同期信号が利用される。フレーム同期信号は、ＰＳ変換部（図１の符号１１０）から出力される一連のシリアルデータ内に、各受信ビームの同期データとして挿入される信号であり、シリアルデータ内における受信ビームごとの区切りとして機能している。装置本体（本体部２０１）は、超音波プローブ１００から無線送信される信号に含まれるフレーム同期信号を検出し、このフレーム同期信号に基づいて、１ＰＲＴごとに繰り返して受信される超音波信号の１周期を確認する。そして装置本体は、フレーム同期信号の取得によって、超音波プローブ１００との間の伝送路の確保を確認し、１周期分の受信データ（１ビームの受信データ）ごとに各種データ処理を実行する。

したがって、このフレーム同期信号の検出タイミングでアンテナ切替回路２２０によってアンテナ切替を行い、そして、フレーム同期信号が検出された無線受信部２０３あるいはフレーム同期信号が検出された時点で最も受信電力が大きい無線受信部２０３を選択することにより、１周期分の受信データ（１ビームの受信データ）の連続性を損なうことなくアンテナ切替を実現することが可能になる。

なお、フレーム同期信号によって、超音波プローブ１００と装置本体との間の伝送路の確保が確認できるため、フレーム同期信号の検出結果を、伝送路の確保を示す表示や、伝送路の確保をモニタするためのモニタ信号として利用してもよい。

図８は、スペースダイバシティ方式を利用した装置の無線受信部の設置例を示す図である。図８には、本体部２０１の上部に載置された表示部（モニタ）２１８の左右に二つの無線受信部２０３を設置した例が示されている。この場所は、ワイヤレス超音波診断装置の装置本体の比較的上部に位置しているので、超音波プローブが移動しても、超音波プローブと装置本体との間に電波を遮る障害物が入りにくいため、無線通信の品質を確保しやすい。

なお、図６では三つの無線受信部２０３を示し、また、図８では二つの無線受信部２０３を示しているが、スペースダイバシティ方式における無線受信部２０３の個数はこれらに限定されず、四つ以上の無線受信部２０３によってスペースダイバシティ方式を実現してもよい。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、次のような格別な効果を奏する。

ワイヤレス超音波診断装置を用いて被験者を診断する時に、被験者の部位に応じて超音波プローブ（ワイヤレスプローブ）を移動させる場合が頻繁に生じる。上述した実施形態のワイヤレス超音波診断装置によれば、ワイヤレスプローブを移動させても、ワイヤレスプローブと装置本体との間で常時良好な伝送状態を保つことが可能になり、その結果良好な超音波画像を確保しつつ診断が可能となる。

また、ワイヤレスプローブと装置本体との間に遮蔽物が乱入した場合でも、ワイヤレスプローブと装置本体との間で常時良好な伝送状態を保つことが可能になり、その結果良好な超音波画像を確保しつつ診断が可能となる。ちなみに、遮蔽物として最も可能性が高いものは、ワイヤレスプローブを操作しているオペレータの身体であるが、上述した実施形態のワイヤレス超音波診断装置では、オペレータの身体によって伝送状態が悪化することを抑制することが可能になる。

なお、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。

本発明に係るワイヤレス超音波診断装置の実施形態を示す図である。 本発明に係る超音波プローブの実施形態を示す図である。 無線受信部の設置状態を説明するための図である。 無線受信部の内部構造を説明するための図である。 電波反射板を利用した実施形態を示す図である。 複数の無線受信部を利用した実施形態を示す図である。 アンテナ切替回路の機能を説明するための図である。 無線受信部の設置例を示す図である。

符号の説明

１００ 超音波プローブ、１１６ 送信アンテナ、２００ 装置本体、２０２ 受信アンテナ、２０３ 無線受信部、２２０ アンテナ切替回路、３０４ 電波反射板。

Claims (9)

1. 超音波プローブから装置本体へ信号が無線送信されるワイヤレス超音波診断装置において、
   前記装置本体は、
   超音波プローブから無線送信される信号を互いに異なる位置で受信する複数の無線受信部と、
   各無線受信部の受信状態に応じて複数の無線受信部のうちから受信信号を取得するための無線受信部を選択的に切り替える受信選択部と、
   を有し、
   前記超音波プローブは、超音波ビームごとに同期信号を挿入した信号を無線送信し、
   前記受信選択部は、前記同期信号の有無により無線受信部を切り替える、
   ことを特徴とするワイヤレス超音波診断装置。
2. 請求項１に記載のワイヤレス超音波診断装置において、
   前記超音波プローブは、
   被検体に対して超音波を送受波してエコーデータを取得する送受波部と、
   取得されたエコーデータに基づいて送信信号を生成する送信信号生成部と、
   生成された送信信号を無線送信するアンテナと、
   を有し、
   前記アンテナは、その送信方向が互いに異なる複数の方向に向けられる、
   ことを特徴とするワイヤレス超音波診断装置。
3. 請求項２に記載のワイヤレス超音波診断装置において、
   前記アンテナは、互いに異なる方向に向けられた複数の平面アンテナで構成される、
   ことを特徴とするワイヤレス超音波診断装置。
4. 請求項２に記載のワイヤレス超音波診断装置において、
   前記アンテナは、鉢巻状アンテナで構成される、
   ことを特徴とするワイヤレス超音波診断装置。
5. 請求項２に記載のワイヤレス超音波診断装置において、
   前記アンテナは、互いに異なる方向に向けられた複数のホーンアンテナで構成される、
   ことを特徴とするワイヤレス超音波診断装置。
6. 請求項２に記載のワイヤレス超音波診断装置において、
   前記アンテナは、互いに異なる方向に向けられた複数のループアンテナで構成される、
   ことを特徴とするワイヤレス超音波診断装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載のワイヤレス超音波診断装置において、
   前記装置本体は、
   前記受信信号に基づいて超音波画像を形成してその超音波画像を表示する本体部、
   を有し、
   前記各無線受信部は、前記本体部から分離して設けられて柔軟なケーブルを介して本体部へ接続される、
   ことを特徴とするワイヤレス超音波診断装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載のワイヤレス超音波診断装置において、
   前記受信選択部は、超音波プローブから無線送信される信号に関する各無線受信部の受信電力に基づいて、複数の無線受信部のうちから最も受信電力が大きい無線受信部を選択する、
   ことを特徴とするワイヤレス超音波診断装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載のワイヤレス超音波診断装置において、
   前記超音波プローブから無線送信される信号が電波反射部材によって反射されて前記装置本体の各無線受信部によって受信される、
   ことを特徴とするワイヤレス超音波診断装置。

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