JP5053744B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

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Description

本発明は、超音波診断装置に関し、更に詳しくは、超音波探触子内に設置する温度センサの数が少なくても超音波探触子の表面温度を正確に検知できる超音波診断装置に関する。
従来、超音波探触子の振動子近傍の複数箇所に温度センサを配置した超音波診断装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平８−５６９４２号公報
上記従来の超音波診断装置では、温度センサと温度センサの間に最大温度点がある場合にその最大温度を検知できないため、温度センサと温度センサの間隔を狭くするべく、多数の温度センサをリニア型超音波探触子やコンベックス型超音波探触子内に設置しなければならない問題点があった。
そこで、本発明の目的は、超音波探触子に設置する温度センサの数が少なくても超音波探触子の表面温度を正確に検知できる超音波診断装置を提供することにある。
第１の観点では、本発明は、複数の振動子を配列すると共に前記振動子の配列方向に沿って複数の温度センサを設置した超音波探触子と、前記複数の温度センサの検知温度に基づいて最大温度を求める温度演算手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１の観点による超音波診断装置では、複数の温度センサの検知温度に基づいて最大温度を計算するから、温度センサと温度センサの間に最大温度点がある場合でもその最大温度を求めることが出来る。従って、温度センサと温度センサの間隔がある程度広くてもよいため、リニア型超音波探触子やコンベックス型超音波探触子内に設置する温度センサの数を少なくすることが出来る。
第２の観点では、本発明は、前記第１の観点による超音波診断装置において、前記温度センサの数が３個以上であることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第２の観点による超音波診断装置では、温度センサの数が３個以上あるため、最大温度の計算精度を向上できる（例えば曲線のカーブフィッティングが可能になる）。
第３の観点では、本発明は、前記第１または第２の観点による超音波診断装置において、前記温度センサの数が１８個以下であることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
温度センサの数は、送信時の最小開口内に温度センサが１個〜３個存在するような数とするのが好ましい。そうすると、送信時の開口およびその近傍に温度センサが３個存在し、最大温度の計算精度を向上できるからである。
温度センサの数が１８個あれば、送信時の開口長が振動子配列長の１／６のときでも、開口内に温度センサが３個存在しうる。これよりも温度センサが密である必要性は少ないため、温度センサの数は１８個以下でよい。
第４の観点では、本発明は、前記第１から第３のいずれかの観点による超音波診断装置において、前記温度センサの数が８個以上１２個以下であることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
温度センサの数は、送信時の最小開口内に温度センサが１個〜３個存在するような数とするのが好ましい。そうすると、送信時の開口およびその近傍に温度センサが３個存在し、計算精度を向上できるからである。
温度センサが８個〜１２個であれば、送信時の開口長が振動子配列長の１／６のときでも、開口内に温度センサが１個〜３個存在しうる。
第５の観点では、本発明は、前記第１から第４のいずれかの観点による超音波診断装置において、前記温度演算手段は、前記検知温度のうちの最大温度の温度センサとそれに隣接する温度センサのうちで検知温度が高い方の温度センサの２つの温度センサの検知温度に基づいて最大温度を求めることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第５の観点による超音波診断装置では、最大温度点に最も近い２点から最大温度を計算する。２点から計算するため、計算量が少なくて済む。
第６の観点では、本発明は、前記第２から第４のいずれかの観点による超音波診断装置において、前記温度演算手段は、前記検知温度のうちの最大温度の温度センサとそれに隣接する温度センサの３つの温度センサの検知温度に基づいて最大温度を求めることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第６の観点による超音波診断装置では、最大温度点に最も近い３点から最大温度を計算する。３点から計算するため、計算精度が高くなる。
第７の観点では、本発明は、前記第１から第６の観点による超音波診断装置において、前記温度演算手段は、前記複数の温度センサの幾何学的位置および検知温度に基づいて温度プロファイルを計算し最大温度を求めることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第７の観点による超音波診断装置では、複数の温度センサの幾何学的位置および検知温度に基づいて温度プロファイルを計算するから、温度センサと温度センサの間に最大温度点がある場合でもその最大温度を求めることが出来る。従って、温度センサと温度センサの間隔がある程度広くてもよいため、リニア型超音波探触子やコンベックス型超音波探触子内に設置する温度センサの数を少なくすることが出来る。
第８の観点では、本発明は、前記第１から第７のいずれかの観点による超音波診断装置において、前記温度演算手段は、カーブフィッティングにより温度プロファイルを計算することを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第８の観点による超音波診断装置では、カーブフィッティングにより、温度センサと温度センサの間にある最大温度点を求めることが出来る。
第９の観点では、本発明は、前記第８の観点による超音波診断装置において、前記温度演算手段は、２次関数を用いたカーブフィッティングにより温度プロファイルを計算することを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第９の観点による超音波診断装置では、２次関数を用いたカーブフィッティングにより、温度センサと温度センサの間にある最大温度点を求めることが出来る。
第１０の観点では、本発明は、前記第８の観点による超音波診断装置において、前記温度演算手段は、ガウシアン関数を用いたカーブフィッティングにより温度プロファイルを計算することを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１０の観点による超音波診断装置では、ガウシアン関数を用いたカーブフィッティングにより、温度センサと温度センサの間にある最大温度点を求めることが出来る。
第１１の観点では、本発明は、前記第８の観点による超音波診断装置において、前記温度演算手段は、ライズドコサイン関数を用いたカーブフィッティングにより温度プロファイルを計算することを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１１の観点による超音波診断装置では、ライズドコサイン関数を用いたカーブフィッティングにより、温度センサと温度センサの間にある最大温度点を求めることが出来る。
第１２の観点では、本発明は、前記第１０または第１１の観点による超音波診断装置において、前記温度演算手段は、４つ以上の温度センサの幾何学的位置および検知温度に基づいて温度プロファイルを計算し最大温度を求めることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１２の観点による超音波診断装置では、４点以上から計算するため、計算精度を向上できる。
第１３の観点では、本発明は、前記第１から第１２のいずれかの観点による超音波診断装置において、前記最大温度が許容温度を越えたときに温度上昇を防ぐための制御を行う温度制御手段を具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１３の観点による超音波診断装置では、超音波探触子の表面温度が過度に高温になることを防止できる。
第１４の観点では、本発明は、前記第１３の観点による超音波診断装置において、前記温度制御手段は、振動子駆動電圧を下げることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１４の観点による超音波診断装置では、振動子駆動電圧を下げることにより、振動子の駆動を停止することなく、超音波探触子の表面温度が過度に高温になることを防止できる。
第１５の観点では、本発明は、前記第１３の観点による超音波診断装置において、前記温度制御手段は、フレームレートを下げることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１５の観点による超音波診断装置では、フレームレートを下げることにより、振動子の駆動を停止することなく、超音波探触子の表面温度が過度に高温になることを防止できる。
第１６の観点では、本発明は、前記第１３の観点による超音波診断装置において、前記温度制御手段は、前記振動子の駆動を停止することを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１６の観点による超音波診断装置では、振動子の駆動を停止するので、超音波探触子の表面温度が過度に高温になることを防止できる。
第１７の観点では、本発明は、前記第１から第１６のいずれかの観点による超音波診断装置において、前記最大温度が許容温度を越えたときにその旨を報知する高温報知手段を具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１７の観点による超音波診断装置では、超音波探触子の表面温度が高温になったことを操作者に知らせることが出来る。
本発明の超音波診断装置によれば、リニア型超音波探触子やコンベックス型超音波探触子内に設置する温度センサの数が多くなくても、超音波探触子の表面温度を正確に検知することが出来る。
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
図１は、実施例１に係る超音波探触子１０の部分断面図である。図２は、図１のＶ−Ｖ’断面図である。
この超音波探触子１０は、コンベックス型超音波探触子であって、多数の振動子１と、音響整合層２と、音響レンズ３と、バッキング材４と、振動子１の近傍（表面１０ａの近傍）に配置された複数の温度センサ５ａ〜５ｈと、ケース６とを具備している。
なお、図１の左右方向に１００個以上の振動子１が配列され、図１の紙面に垂直な方向に数個程度の振動子１が配列されている。複数の温度センサ５ａ〜５ｈは、図１の左右方向に等間隔で配置されている。
図３は、実施例１にかかる超音波診断装置１００の構成ブロック図である。
この超音波診断装置１００は、超音波探触子１０と、超音波探触子１０の振動子１を駆動して被検体内を超音波ビームで走査する送受信部２０と、送受信部２０により得られた信号を基に超音波画像を生成する画像生成部３０と、超音波画像などを表示する画像表示部４０と、操作者が指示やデータを与えるための操作部５０と、超音波画像などを記録する記録部６０と、全体を制御する制御部８０とを具備している。
制御部８０は、温度センサ５ａ〜５ｈの検知温度を収集する温度測定部８１と、温度センサ５ａ〜５ｈの幾何学的位置および検知温度に基づいて温度プロファイルを計算し最大温度を求める温度演算部８２と、最大温度が許容温度を越えたときに温度上昇を防ぐための制御を行う温度制御部８３と、最大温度が許容温度を越えたときにその旨を報知する高温報知部８４とを含んでいる。
図４に示すように、温度演算部８２は、温度センサ５ａ〜５ｈの幾何学的位置を横軸とし、温度を縦軸とするグラフ上に、各温度センサ５ａ〜５ｈの検知温度ｔａ〜ｔｈをプロットする。
次に、図５に示すように、温度演算部８２は、検知温度ｔａ〜ｔｈのうちの最大温度ｔｄとそれに隣接する検知温度ｔｃ，ｔｅの３点に２次関数（またはガウシアン関数またはライズドコサイン関数）をカーブフィッティングし、得られた温度プロファイルＦから最大温度Ｔｐを求める。
温度制御部８３は、最大温度Ｔｐが許容温度を越えると、振動子駆動電圧を下げる。１分後に最大温度Ｔｐが許容温度以下になっていないと、フレームレートを下げる。その１分後に最大温度Ｔｐが許容温度以下になっていないと、振動子１の駆動を停止する。そして、最大温度Ｔｐが許容温度より例えば２℃下がると、元の振動子駆動電圧およびフレームレートで振動子１の駆動を再開する。
高温報知部８４は、最大温度が許容温度を越えると、最大温度Ｔｐが許容温度を越えたこと及び温度上昇を防止するための制御を行っていることを画像表示部４０に表示する。そして、最大温度Ｔｐが許容温度より例えば２℃下がると、温度上昇を防止するための制御を止めたことを画像表示部４０に表示する。
実施例１の超音波診断装置１００によれば、温度センサと温度センサの間に最大温度点がある場合でもその最大温度を求めることが出来る。従って、温度センサと温度センサの間隔がある程度広くてもよいため、超音波探触子１０内に設置する温度センサ５ａ〜５ｈの数を少なくすることが出来る。
図６に示すように、温度演算部８２において、検知温度ｔａ〜ｔｈのうちの最大温度ｔｄとそれに隣接する検知温度ｔｃ，ｔｅとさらに外側の検知温度ｔａ，ｔｂ，ｔｆ，ｔｇとの７点にガウシアン関数（または２次関数またはライズドコサイン関数）をカーブフィッティングし、得られた温度プロファイルＧから最大温度Ｔｐを求めてもよい。
図７に示すように、温度演算部８２において、検知温度ｔａ〜ｔｈのうちの最大温度ｔｄとそれに隣接する検知温度ｔｃ，ｔｅのうちの高い方の検知温度ｔｅとの２点に予め決めた形状のガウシアン関数（または２次関数またはライズドコサイン関数）をカーブフィッティングし、得られた温度プロファイルＧから最大温度Ｔｐを求めてもよい。
リニア型超音波探触子でも、上記実施例と同様である。
本発明の超音波診断装置は、使用中の超音波診断装置の表面温度を検知するのに利用できる。
実施例１に係る超音波探触子の部分断面図である。 図１のＶ−Ｖ’断面図である。 実施例１に係る超音波診断装置を示すブロック図である。 検知温度をプロットしたグラフである。 ３点を用いたカーブフィッティングにより得られた温度プロファイルを示す例示図である。 ７点を用いたカーブフィッティングにより得られた温度プロファイルを示す例示図である。 ２点を用いたカーブフィッティングにより得られた温度プロファイルを示す例示図である。
符号の説明
１ 振動子
５ａ〜５ｈ 温度センサ
１０ 超音波探触子
１０ａ 表面
８０ 制御部
８１ 温度測定部
８２ 温度演算部
８３ 温度制御部
８４ 高温報知部
１００ 超音波診断装置

Claims (17)

  1. 複数の振動子を配列すると共に前記振動子の配列方向に沿って複数の温度センサを設置した超音波探触子と、前記複数の温度センサの検知温度に基づいて最大温度を求める温度演算手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。
  2. 請求項１に記載の超音波診断装置において、前記温度センサの数が３個以上であることを特徴とする超音波診断装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載の超音波診断装置において、前記温度センサの数が１８個以下であることを特徴とする超音波診断装置。
  4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の超音波診断装置において、前記温度センサの数が８個以上１２個以下であることを特徴とする超音波診断装置。
  5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の超音波診断装置において、前記温度演算手段は、前記検知温度のうちの最大温度の温度センサとそれに隣接する温度センサのうちで検知温度が高い方の温度センサの２つの温度センサの検知温度に基づいて最大温度を求めることを特徴とする超音波診断装置。
  6. 請求項２から請求項４のいずれかに記載の超音波診断装置において、前記温度演算手段は、前記検知温度のうちの最大温度の温度センサとそれに隣接する温度センサの３つの温度センサの検知温度に基づいて最大温度を求めることを特徴とする超音波診断装置。
  7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の超音波診断装置において、前記温度演算手段は、前記複数の温度センサの幾何学的位置および検知温度に基づいて温度プロファイルを計算し最大温度を求めることを特徴とする超音波診断装置。
  8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の超音波診断装置において、前記温度演算手段は、カーブフィッティングにより温度プロファイルを計算することを特徴とする超音波診断装置。
  9. 請求項８に記載の超音波診断装置において、前記温度演算手段は、２次関数を用いたカーブフィッティングにより温度プロファイルを計算することを特徴とする超音波診断装置。
  10. 請求項８に記載の超音波診断装置において、前記温度演算手段は、ガウシアン関数を用いたカーブフィッティングにより温度プロファイルを計算することを特徴とする超音波診断装置。
  11. 請求項８に記載の超音波診断装置において、前記温度演算手段は、ライズドコサイン関数を用いたカーブフィッティングにより温度プロファイルを計算することを特徴とする超音波診断装置。
  12. 請求項１０または請求項１１に記載の超音波診断装置において、前記温度演算手段は、４つ以上の温度センサの幾何学的位置および検知温度に基づいて温度プロファイルを計算し最大温度を求めることを特徴とする超音波診断装置。
  13. 請求項１から請求項１２のいずれかに記載の超音波診断装置において、前記最大温度が許容温度を越えたときに温度上昇を防ぐための制御を行う温度制御手段を具備したことを特徴とする超音波診断装置。
  14. 請求項１３に記載の超音波診断装置において、前記温度制御手段は、振動子駆動電圧を下げることを特徴とする超音波診断装置。
  15. 請求項１３に記載の超音波診断装置において、前記温度制御手段は、フレームレートを下げることを特徴とする超音波診断装置。
  16. 請求項１３に記載の超音波診断装置において、前記温度制御手段は、前記振動子の駆動を停止することを特徴とする超音波診断装置。
  17. 請求項１から請求項１６のいずれかに記載の超音波診断装置において、前記最大温度が許容温度を越えたときにその旨を報知する高温報知手段を具備したことを特徴とする超音波診断装置。
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