JP5255472B2 - 超音波プローブ及びその充電装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波を送受信する複数の超音波トランスデューサを含む超音波プローブ、及び、超音波プローブ内の二次電池に充電を行う充電装置に関する。

医療分野においては、被検体の内部を観察して診断を行うために、様々な撮像技術が開発されている。特に、超音波を送受信することによって被検体の内部情報を取得する超音波撮像は、リアルタイムで画像観察を行うことができる上に、Ｘ線写真やＲＩ（radio isotope）シンチレーションカメラ等の他の医用画像技術と異なり、放射線による被曝がない。そのため、超音波撮像は、安全性の高い撮像技術として、産科領域における胎児診断の他、婦人科系、循環器系、消化器系等を含む幅広い領域において利用されている。

超音波撮像の原理は、次のようなものである。超音波は、被検体内における構造物の境界のように、音響インピーダンスが異なる領域の境界において反射される。そこで、超音波ビームを人体等の被検体内に送信し、被検体内において生じた超音波エコーを受信して、超音波エコーが生じた反射位置や反射強度を求めることにより、被検体内に存在する構造物（例えば、内臓や病変組織等）の輪郭を抽出することができる。

一般に、超音波診断装置においては、超音波の送受信機能を有する複数の超音波トランスデューサ（振動子）を含む超音波プローブが用いられる。超音波プローブと超音波診断装置本体とは、ケーブルを介して接続されることが多いが、ケーブルを用いることによる煩わしさを解消するために、超音波プローブと超音波診断装置本体との間の情報通信を無線により行う無線通信式の超音波診断装置が開発されている。そのような無線通信式の超音波診断装置においては、超音波プローブに二次電池を内蔵して適宜充電して使用するものがある。

関連する技術として、特許文献１には、ワイヤレス超音波プローブの二次電池を充電するための電極を露出した充電器を超音波診断装置本体のプローブ収納場所に設け、超音波プローブにも対応する電極を露出して設け、この超音波プローブをプローブ収納場所に置くことにより電極同士が接触して充電を行えるようにした超音波診断装置が開示されている。

また、特許文献２には、電磁誘導により電力を受電する受電手段と、受電手段が受電した電力を二次電池に充電する充電手段とを具備し、露出した電気接点を持たない超音波プローブと、電磁誘導により電力を供給する給電手段を具備する超音波診断装置本体とを有する超音波診断装置が開示されている。これによれば、電気接点を露出させていないので、接触不良や漏電を防止することができる。

しかしながら、電磁誘導による給電方式は、必ずしも充電効率が高くない。従って、緊急に充電したいという要請がある場合に、この要請に応えることができない。

実開平２−８２３１４号公報 特開２００３−１０１７７号公報

そこで、上記の点に鑑み、本発明は、超音波プローブへの急速充電を行いたい要請にも応えることのできる超音波プローブ及びその充電装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の１つの観点に係る超音波プローブは、複数の駆動信号に従って超音波を送信すると共に、超音波エコーを受信して複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサと、二次電池を電源とし、複数の超音波トランスデューサから出力される複数の受信信号に対して信号処理を施すことにより伝送信号を生成する信号処理部と、二次電池への充電を行う充電回路に接続され、外部給電装置から無線により供給される供給エネルギーを電気エネルギーに変換して無線充電を行う受電部と、超音波トランスデューサ、信号処理部、及び、受電部を収容する筐体と、一端が充電回路に接続され、他端が筐体の外部に露出しており、外部電源端子からの有線充電に用いられる充電端子と、外部電源端子に充電端子が接続されているか否かを検知するセンサと、センサによる検出結果に応じて、受電部を介した無線充電と充電端子を介した有線充電とを切り替えるスイッチと、を具備する。

また、本発明の他の１つの観点に係る超音波プローブ充電装置は、二次電池を具備した超音波プローブを保持する保持部と、保持部により保持された超音波プローブの充電端子と対峙する位置に配置され、充電端子に対して有線により電力を供給することに用いられる電源端子と、保持部により保持された超音波プローブの受電部と対峙する位置に配置され、受電部において電気エネルギーに変換可能な供給エネルギーを、受電部に対して無線により供給する給電部と、電源端子に充電端子が接続されているか否かを検知するセンサと、センサによる検出結果に応じて、電源端子又は給電部に対して電源部を選択的に接続するスイッチと、を具備する。

本発明によれば、超音波プローブの二次電池への充電において無線充電及び有線充電の何れかを選択できるようにしたことにより、通常時には電気接点を露出させずに接触不良や漏電を防止することができ、急速充電を行いたい場合にはその要請にも応えることができる。

本発明の一実施形態に係る超音波プローブの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る超音波プローブ充電装置としての機能を具備する超音波診断装置本体の構成を示すブロック図である。 図１に示す受信信号処理部の構成例を示す図である。 充電端子及び電源端子の第１の構成例を示す断面図である。 充電端子の第２及び第３の構成例を示す正面図である。 有線充電の別態様を示す正面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態に係る超音波プローブの構成を示すブロック図である。図２は、本発明の一実施形態に係る超音波プローブ充電装置としての機能を具備する超音波診断装置本体の構成を示すブロック図である。図１に示す超音波プローブ１と、図２に示す超音波診断装置本体２とにより、超音波診断装置が構成される。

図１に示すように、超音波プローブ１は、１次元又は２次元のトランスデューサアレイを構成する複数の超音波トランスデューサ１０と、送信遅延パターン記憶部１１と、送信制御部１２と、駆動信号発生部１３と、受信制御部１４と、複数チャンネルの受信信号処理部１５と、パラレル／シリアル変換部１６と、無線通信部１７と、通信制御部１８と、操作スイッチ２１と、制御部２２と、格納部２３と、バッテリ制御部２４と、電源スイッチ２５と、バッテリ２６と、受電部２７１と、充電端子２７２とを有しており、これらが１つの筐体に収容されている。

ここで、受信信号処理部１５及びパラレル／シリアル変換部１６は、複数の超音波トランスデューサ１０から出力される複数の受信信号に対して信号処理を施すことにより伝送信号を生成する信号処理部を構成している。
超音波プローブ１は、リニアスキャン方式、コンベックススキャン方式、セクタスキャン方式等の体外式プローブでも良いし、ラジアルスキャン方式等の超音波内視鏡用プローブでも良い。

複数の超音波トランスデューサ１０は、印加される複数の駆動信号に従って超音波を送信すると共に、伝搬する超音波エコーを受信して複数の受信信号を出力する。各超音波トランスデューサ１０は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Pb(lead) zirconate titanate）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン：polyvinylidene difluoride）に代表される高分子圧電素子等の圧電性を有する材料（圧電体）の両端に電極を形成した振動子によって構成される。

そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮する。この伸縮により、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生し、それらの超音波の合成によって超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することによって伸縮し、電気信号を発生する。それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。

送信遅延パターン記憶部１１は、複数の超音波トランスデューサ１０から送信される超音波によって超音波ビームを形成する際に用いられる複数の送信遅延パターンを記憶している。送信制御部１２は、制御部２２によって設定された送信方向に応じて、送信遅延パターン記憶部１１に記憶されている複数の送信遅延パターンの中から１つの送信遅延パターンを選択し、その送信遅延パターンに基づいて、複数の超音波トランスデューサ１０の駆動信号にそれぞれ与えられる遅延時間を設定する。あるいは、送信制御部１２は、複数の超音波トランスデューサ１０から一度に送信される超音波が被検体の撮像領域全体に届くように遅延時間を設定しても良い。

駆動信号発生部１３は、例えば、複数のパルサを含んでおり、送信制御部１２によって選択された送信遅延パターンに基づいて、複数の超音波トランスデューサ１０から送信される超音波が超音波ビームを形成するように複数の駆動信号の遅延量を調節して複数の超音波トランスデューサ１０に供給し、あるいは、複数の超音波トランスデューサ１０から一度に送信される超音波が被検体の撮像領域全体に届くように複数の駆動信号を複数の超音波トランスデューサ１０に供給する。

受信制御部１４は、複数チャンネルの受信信号処理部１５の動作を制御する。各チャンネルの受信信号処理部１５は、対応する超音波トランスデューサ１０から出力される受信信号に対して直交検波処理又は直交サンプリング処理を施すことにより複素ベースバンド信号を生成し、複素ベースバンド信号をサンプリングすることによりサンプルデータを生成して、サンプルデータをパラレル／シリアル変換部１６に供給する。

図３は、図１に示す受信信号処理部の構成例を示す図である。図３に示すように、各チャンネルの受信信号処理部１５は、プリアンプ１５１と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１５２と、アナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）１５３と、直交検波処理部１５４と、サンプリング部１５５ａ及び１５５ｂと、メモリ１５６ａ及び１５６ｂとを含んでいる。

プリアンプ１５１は、超音波トランスデューサ１０から出力される受信信号（ＲＦ信号）を増幅し、ＬＰＦ１５２は、プリアンプ１５１から出力される受信信号の帯域を制限することにより、Ａ／Ｄ変換におけるエリアジングを防止する。ＡＤＣ１５３は、ＬＰＦ１５２から出力されるアナログの受信信号をディジタルの受信信号に変換する。

ＲＦ信号のままでデータの直列化を行うと、伝送ビットレートが極めて高くなり、通信速度やメモリの動作速度がそれに追いつかない。一方、受信フォーカス処理の後でデータの直列化を行うと、伝送ビットレートを低減することができるが、受信フォーカス処理のための回路は規模が大きく、超音波プローブの中に組み込むことは困難である。そこで、本実施形態においては、受信信号に対して直交検波処理等を施して受信信号の周波数帯域をベースバンド周波数帯域に落としてからデータの直列化を行うことにより、伝送ビットレートを低減させている。

直交検波処理部１５４は、受信信号に対して直交検波処理を施し、複素ベースバンド信号（Ｉ信号及びＱ信号）を生成する。図３に示すように、直交検波処理部１５４は、ミキサ（掛算回路）１５４ａ及び１５４ｂと、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１５４ｃ及び１５４ｄとを含んでいる。ミキサ１５４ａが、局部発振信号ｃｏｓω_０ｔを受信信号に掛け合わせて、ＬＰＦ１５４ｃが、ミキサ１５４ａから出力される信号にローパスフィルタ処理を施すことにより、実数成分を表すＩ信号が生成される。一方、ミキサ１５４ｂが、位相をπ／２だけ回転させた局部発振信号ｓｉｎω_０ｔを受信信号に掛け合わせて、ＬＰＦ１５４ｄが、ミキサ１５４ｂから出力される信号にローパスフィルタ処理を施すことにより、虚数成分を表すＱ信号が生成される。

サンプリング部１５５ａ及び１５５ｂは、直交検波処理部１５４によって生成された複素ベースバンド信号（Ｉ信号及びＱ信号）をサンプリング（再サンプリング）することにより、２チャンネルのサンプルデータをそれぞれ生成する。生成された２チャンネルのサンプルデータは、メモリ１５６ａ及び１５６ｂにそれぞれ格納される。

再び図１を参照すると、パラレル／シリアル変換部１６は、複数チャンネルの受信信号処理部１５によって生成されたパラレルのサンプルデータを、シリアルのサンプルデータ（伝送信号）に変換する。例えば、パラレル／シリアル変換部１６は、１２８チャンネルのパラレルのサンプルデータを、１〜４チャンネルのシリアルのサンプルデータに変換する。これにより、超音波トランスデューサ１０の数と比較して、伝送チャンネルの数が大幅に低減される。

無線通信部１７は、伝送信号に基づいてキャリアを変調して送信信号を生成し、送信信号をアンテナに供給してアンテナから電波を送信することにより、伝送信号を送信する。変調方式としては、例えば、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation）等が用いられる。ＡＳＫ又はＰＳＫを用いる場合には、１系統で１チャンネルのシリアルデータを伝送することが可能であり、ＱＰＳＫを用いる場合には、１系統で２チャンネルのシリアルデータを伝送することが可能であり、１６ＱＡＭを用いる場合には、１系統で４チャンネルのシリアルデータを伝送することが可能である。

このようにして、無線通信部１７は、超音波診断装置本体２との間で無線通信を行うことにより、伝送信号を超音波診断装置本体２に送信すると共に、超音波診断装置本体２から各種の制御信号を受信して、受信された信号を通信制御部１８に出力する。通信制御部１８は、制御部２２によって設定された送信電波強度で伝送信号の送信が行われるように無線通信部１７を制御すると共に、無線通信部１７が受信した各種の制御信号を制御部２２に出力する。制御部２２は、超音波診断装置本体２から送信される各種の制御信号に基づいて、超音波プローブ１の各部を制御する。

操作スイッチ２１は、超音波診断装置をライブモードやフリーズモードに設定するためのスイッチを含んでいる。ここで、ライブモードとは、超音波の送受信を行うことによって順次得られる受信信号に基づいて動画像を表示するモードのことであり、フリーズモードとは、メモリ等に格納されている受信信号又は音線信号に基づいて静止画像を表示するモードのことである。ライブモード又はフリーズモードの設定信号は、伝送信号と共に送信信号に含まれて、超音波診断装置本体２に送信される。なお、ライブモードとフリーズモードとの切換は、超音波診断装置本体２において行われるようにしても良い。

バッテリ２６は、受信信号処理部１５、電力を必要とするパラレル／シリアル変換部１６、無線通信部１７、制御部２２等の各部に電力を供給する二次電池である。超音波プローブ１には電源スイッチ２５が設けられており、バッテリ制御部２４は、電源スイッチ２５の状態に基づいて、バッテリ２６から各部に電力を供給するか否かを制御する。また、バッテリ制御部２４は、受電部２７１又は充電端子２７２において得られた交流電流の整流やバッテリ２６に対する充電電圧の調整等を行う充電回路を備えている。この充電回路がバッテリ２６に直流電流を供給することにより、バッテリ２６への充電が可能となっている。なお、充電端子２７２において得られる電流は、交流でも良いし直流でも良い。直流の場合は、バッテリ制御部２４での整流は必要ではない。

受電部２７１は、超音波診断装置本体２の給電部４７１から無線により供給される供給エネルギーを電気エネルギーに変換することにより、無線による送電を受電する電気回路である。受電部２７１は、例えば給電部４７１（後述）又はその他の給電装置との間でＬＣ共振回路を構成することにより、給電部４７１が発生する磁場から誘導起電力を発生させる。

充電端子２７２は、一端がバッテリ制御部２４の充電回路に接続され、他端が超音波プローブ１の筐体外部に露出した端子である。充電端子２７２が電源端子４７２（後述）又はその他の外部電源端子と接触している場合に、充電端子２７２を介してバッテリ２６への充電が行われる。

以上において、送信制御部１２、受信制御部１４、直交検波処理部１５４（図３）、サンプリング部１５５ａ及び１５５ｂ（図３）、パラレル／シリアル変換部１６、通信制御部１８、制御部２２、及び、バッテリ制御部２４は、ディジタル回路によって構成しても良いし、中央演算装置（ＣＰＵ）と、ＣＰＵに各種の処理を行わせるためのソフトウェア（プログラム）とによって構成しても良い。上記のソフトウェア（プログラム）は、格納部２３に格納される。あるいは、直交検波処理部１５４をアナログ回路によって構成しても良い。その場合には、ＡＤＣ１５３が省略され、サンプリング部１５５ａ及び１５５ｂによって複素ベースバンド信号のＡ／Ｄ変換が行われる。

一方、図２を参照すると、超音波診断装置本体２は、無線通信部３１と、通信制御部３２と、シリアル／パラレル変換部３３と、画像形成部３４と、表示制御部３５と、表示部３６と、操作部４１と、制御部４２と、格納部４３と、電源制御部４４と、電源スイッチ４５と、電源部４６と、プローブホルダ４７とを有しており、これらが１つの筐体に収容されている。

無線通信部３１は、超音波プローブ１との間で無線通信を行うことにより、伝送信号を超音波プローブ１から受信すると共に、各種の制御信号を超音波プローブ１に送信する。無線通信部３１は、アンテナによって受信された信号を復調することにより、複数の超音波トランスデューサから出力される受信信号から得られる複素ベースバンド信号を表すシリアルのサンプルデータ（伝送信号）を出力する。

通信制御部３２は、各種の制御信号を超音波プローブ１に対して送信するように無線通信部３１を制御する。シリアル／パラレル変換部３３は、無線通信部３１から出力されるシリアルのサンプルデータを、複数の超音波トランスデューサに対応するパラレルのサンプルデータに変換する。

画像形成部３４は、シリアル／パラレル変換部３３から出力されるパラレルのサンプルデータに基づいて、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。画像形成部３４は、受信遅延パターン記憶部３４１と、整相加算部３４２と、メモリ３４３と、画像処理部３４４とを含んでいる。

受信遅延パターン記憶部３４１は、複数の超音波トランスデューサから出力される受信信号から得られる複素ベースバンド信号に対して受信フォーカス処理を行う際に用いられる複数の受信遅延パターンを記憶している。整相加算部３４２は、制御部４２において設定された受信方向に基づいて、受信遅延パターン記憶部３４１に記憶されている複数の受信遅延パターンの中から１つの受信遅延パターンを選択し、その受信遅延パターンに基づいて、複数の複素ベースバンド信号にそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれたベースバンド信号（音線信号）が生成される。

メモリ３４３は、整相加算部３４２によって生成された音線信号を順次格納する。画像処理部３４４は、ライブモードにおいては整相加算部３４２によって生成される音線信号に基づいて、フリーズモードにおいてはメモリ３４３に格納されている音線信号に基づいて、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。

画像処理部３４４は、ＳＴＣ（sensitivity time control）部と、ＤＳＣ（digital scan converter：ディジタル・スキャン・コンバータ）とを含んでいる。ＳＴＣ部は、音線信号に対して、超音波の反射位置の深度に応じて、距離による減衰の補正を施す。ＤＳＣは、ＳＴＣ部によって補正された音線信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）し、階調処理等の必要な画像処理を施すことにより、Ｂモード画像信号を生成する。

表示制御部３５は、画像形成部３４によって生成されるＢモード画像信号に基づいて、表示部３６に超音波診断画像を表示させる。表示部３６は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部３５の制御の下で、超音波診断画像を表示する。

制御部４２は、操作部４１を用いたオペレータの操作に従って、超音波診断装置の各部を制御する。超音波診断装置本体２には電源スイッチ４５が設けられており、電源制御部４４は、電源スイッチ４５の状態に基づいて、電源部４６のオン／オフを制御する。

プローブホルダ４７は、超音波プローブ１を保持する保持部を構成する。プローブホルダ４７には、給電部４７１と、電源端子４７２と、充電端子接続センサ４７３と、スイッチ４７４とが設けられている。

給電部４７１は、スイッチ４７４を介して電源部４６に接続され、電源部４６から供給される電力によって動作するＬＣ回路により構成されている。給電部４７１は、プローブホルダ４７により保持された超音波プローブ１の受電部２７１（図１）と対峙する位置に配置されており、ＬＣ共振回路を用いた電磁誘導作用によって、超音波プローブ１の受電部２７１に電力を供給する。

電源端子４７２は、一端がスイッチ４７４を介して電源部４６に接続され、他端が超音波診断装置本体２の筐体外部に露出した端子である。電源端子４７２は、プローブホルダ４７により保持された超音波プローブ１の充電端子２７２（図１）と対峙する位置に配置されており、超音波プローブ１の充電端子２７２と接触している場合に、この電源端子４７２を介して充電端子２７２に電力が供給される。

充電端子接続センサ４７３は、電源端子４７２に充電端子２７２が接続されているか否かを検知するセンサである。電源端子４７２に充電端子２７２が接続されているか否かを検知する方法としては、電源端子４７２の間におけるインピーダンスを検知する方法でも良いし、後述のキャップ２７３が超音波プローブ１の所定位置に嵌められているか否かをメカセンサ又はフォトセンサにより検知する方法でも良い。

スイッチ４７４は、充電端子接続センサ４７３による検出結果に応じて、電源部４６を給電部４７１又は電源端子４７２に対して選択的に接続するスイッチである。電源端子４７２に充電端子２７２が接続されていない場合には、スイッチ４７４は電源部４６を給電部４７１に接続する。電源端子４７２に充電端子２７２が接続されている場合には、スイッチ４７４は電源部４６を電源端子４７２に接続する。

電源端子４７２に充電端子２７２が接続されているか否かを検知するセンサは、ここでは超音波診断装置本体２に設ける例について説明しているが、超音波プローブ１に設けても良い。超音波プローブ１にそのようなセンサを設ける場合には、受電部２７１又は充電端子２７２をバッテリ制御部２４の充電回路に選択的に接続する図示しないスイッチを超音波プローブ１に設け、センサによる検出結果に応じて、受電部２７１を介した無線充電と充電端子２７２を介した有線充電とを超音波プローブ側で切り替える。

以上において、通信制御部３２、シリアル／パラレル変換部３３、整相加算部３４２、画像処理部３４４、表示制御部３５、制御部４２、及び、電源制御部４４は、中央演算装置（ＣＰＵ）と、ＣＰＵに各種の処理を行わせるためのソフトウェア（プログラム）とによって構成されるが、それらをディジタル回路によって構成しても良い。上記のソフトウェア（プログラム）は、格納部４３に格納される。格納部４３における記録媒体としては、内蔵のハードディスクの他に、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、又は、ＤＶＤ−ＲＯＭ等を用いることができる。

次に、充電端子２７２及び電源端子４７２の構成例について説明する。
図４は、充電端子及び電源端子の第１の構成例を示す断面図である。但し、ここでの説明に必要なもの以外の構成要素については図示を省略している。
超音波プローブ１の筐体には、プローブホルダ４７への挿入方向の最遠端に、充電端子２７２を突出させて設けた凹部が形成されている。充電端子２７２の突出長さは凹部の深さより短く、充電端子２７２はこの凹部内に収められている。凹部内には、充電端子２７２を遮蔽するキャップ２７３を嵌めることができる。キャップ２７３は、取り外し可能な遮蔽部材である。

一方、電源端子４７２は、プローブホルダ４７の筐体の外面に対してスプリング４７５を介して固定されている。キャップ２７３が凹部に嵌められた超音波プローブ１（図４（ａ））をプローブホルダ４７に挿入した場合には、このスプリング４７５の弾性変形により、電源端子４７２は超音波プローブ１の挿入方向に押し込まれる。キャップ２７３が凹部から外れている超音波プローブ１（図４（ｂ））を挿入した場合にも、電源端子４７２は超音波プローブ１の挿入方向に押し込まれるが、その量は図４（ａ）の場合と比べてわずかである。

キャップ２７３が凹部に嵌められている場合（図４（ａ））には、超音波プローブ１をプローブホルダ４７に保持させても電源端子４７２が充電端子２７２と接触しないので、電源端子４７２から充電端子２７２に電力は供給されない。この場合には、超音波プローブ１をプローブホルダ４７に保持させると、給電部４７１から受電部２７１を介した無線充電が行われる。

キャップ２７３が凹部から外れている場合（図４（ｂ））には、キャップ２７３が充電端子２７２を遮蔽していないので、超音波プローブ１をプローブホルダ４７に保持させると電源端子４７２が充電端子２７２と接触し、電源端子４７２から充電端子２７２に電力が供給される。この場合には、超音波プローブ１をプローブホルダ４７に保持させても、給電部４７１から受電部２７１を介した無線充電は行われない。

このように、通常の充電においてはキャップ２７３を嵌めておくことにより、充電端子２７２を外部から遮蔽し密閉したまま、給電部４７１から受電部２７１への無線充電が行われるので、充電端子２７２を介した漏電や感電が防止される。通常よりも速く充電したい場合には、キャップ２７３を外して超音波プローブ１をプローブホルダ４７に保持させることにより、電源端子４７２から充電端子２７２への有線充電が行われるので、急速充電の要請に応えることができる。

図５は、充電端子の第２及び第３の構成例を示す正面図である。
図５（ａ）の例は、充電端子２７２を超音波プローブ１の筐体の外面から突出させずに、超音波プローブ１の筐体に設けた隙間内に充電端子２７２を露出させた点において図４の例と異なる。この場合には、キャップ２７３としては筐体に設けた隙間の形状に合わせた板状のものを用いる。また、図４においては図示を省略したが、キャップ２７３をチェインストラップ２７６により超音波プローブ１に連結するのが好ましい。

図５（ｂ）の例は、超音波プローブ１に、キャップ２７３の装着を検知するセンサ２７４を設けた点において図５（ａ）の例と異なる。この場合に、図５（ｂ）に示すように、キャップ２７３の装着をセンサ２７４に検知させるための凹凸部２７７をキャップ２７３に形成しても良い。

以上においては、超音波プローブ充電装置としての機能を超音波診断装置本体２のプローブホルダ４７に具備させた場合について説明したが、超音波診断装置本体以外の充電器やクレードルに、有線充電及び無線充電の可能な超音波プローブ充電装置としての機能を具備させても良い。

また、以上においては、超音波プローブ１への有線充電と無線充電の両者が可能なプローブホルダ４７を用い、キャップ２７３を外すことにより有線充電が選択される場合について説明したが、有線充電は他の方法により行うことも可能である。
図６は、有線充電の別態様を示す正面図である。この図に示すように、超音波プローブ１には、有線充電専用の充電器２７５を接続して有線充電を行うこともできる。

また、以上においては、無線充電と有線充電とを選択的に実行する場合について説明したが、有線充電と同時に無線充電を実行可能としても良い。

また、以上においては、無線による給電方法として、ＬＣ共振回路を用いて電気エネルギーを磁場に変換し、この磁場を受電側で電気エネルギーに再変換する場合について説明したが、誘電体を用いて電気エネルギーを電場に変換し、この電場を受電側で電気エネルギーに再変換することとしても良い。また、光エネルギーや熱エネルギーに変換して受電側に伝達することとしても良い。

また、以上においては、超音波プローブ１をワイヤレスとし、外部とのあらゆる信号の伝達を完全に無線により行う場合について説明したが、一部の信号の伝送を有線により行うこととしても良い。

本発明は、超音波を送受信することにより生体内の臓器等の撮像を行って、診断のために用いられる超音波診断画像を生成する超音波診断装置において利用することが可能である。

１ 超音波プローブ
２ 超音波診断装置本体
１０ 超音波トランスデューサ
１１ 送信遅延パターン記憶部
１２ 送信制御部
１３ 駆動信号発生部
１４ 受信制御部
１５ 受信信号処理部
１６ パラレル／シリアル変換部
１７ 無線通信部
１８ 通信制御部
２１ 操作スイッチ
２２ 制御部
２３ 格納部
２４ バッテリ制御部
２５ 電源スイッチ
２６ バッテリ
２７１ 受電部
２７２ 充電端子
２７３ キャップ
２７４ センサ
２７５ 充電器
３１ 無線通信部
３２ 通信制御部
３３ シリアル／パラレル変換部
３４ 画像形成部
３５ 表示制御部
３６ 表示部
４１ 操作部
４２ 制御部
４３ 格納部
４４ 電源制御部
４５ 電源スイッチ
４６ 電源部
４７ プローブホルダ
４７１ 給電部
４７２ 電源端子
４７３ 充電端子接続センサ
４７４ スイッチ
４７５ スプリング
１５１ プリアンプ
１５２ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１５３ アナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）
１５４ 直交検波処理部
１５４ａ、１５４ｂ ミキサ（掛算回路）
１５４ｃ、１５４ｄ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１５５ａ、１５５ｂ サンプリング部
１５６ａ、１５６ｂ メモリ

Claims (5)

1. 複数の駆動信号に従って超音波を送信すると共に、超音波エコーを受信して複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサと、
   二次電池を電源とし、前記複数の超音波トランスデューサから出力される複数の受信信号に対して信号処理を施すことにより伝送信号を生成する信号処理部と、
   前記二次電池への充電を行う充電回路に接続され、外部給電装置から無線により供給される供給エネルギーを電気エネルギーに変換して無線充電を行う受電部と、
   前記超音波トランスデューサ、前記信号処理部、及び、前記受電部を収容する筐体と、
   一端が前記充電回路に接続され、他端が前記筐体の外部に露出しており、外部電源端子からの有線充電に用いられる充電端子と、
   前記外部電源端子に前記充電端子が接続されているか否かを検知するセンサと、
   前記センサによる検出結果に応じて、前記受電部を介した無線充電と前記充電端子を介した有線充電とを切り替えるスイッチと、
   を具備する超音波プローブ。
2. 前記充電端子の前記他端を遮蔽する取り外し可能な遮蔽部材をさらに具備し、
   前記遮蔽部材が前記充電端子から取り外されている場合には前記充電端子を介した有線充電を行い、前記遮蔽部材が前記充電端子を遮蔽している場合には前記受電部を介した無線充電を行う、請求項１記載の超音波プローブ。
3. 二次電池を具備した超音波プローブを保持する保持部と、
   前記保持部により保持された前記超音波プローブの充電端子と対峙する位置に配置され、前記充電端子に対して有線により電力を供給することに用いられる電源端子と、
   前記保持部により保持された前記超音波プローブの受電部と対峙する位置に配置され、前記受電部において電気エネルギーに変換可能な供給エネルギーを、前記受電部に対して無線により供給する給電部と、
   前記電源端子に前記充電端子が接続されているか否かを検知するセンサと、
   前記センサによる検出結果に応じて、前記電源端子又は前記給電部に対して電源部を選択的に接続するスイッチと、
   を具備する超音波プローブ充電装置。
4. 前記充電端子が前記電源端子と接続されていない場合には、前記スイッチによって前記電源部が前記給電部に接続されて前記給電部からの無線充電を行い、前記充電端子が前記電源端子と接続されている場合には、前記スイッチによって前記電源部が前記電源端子に接続されて前記電源端子からの有線充電を行う、請求項３記載の超音波プローブ充電装置。
5. 前記充電端子を遮蔽部材が遮蔽している場合には前記給電部からの無線充電を行い、前記充電端子から前記遮蔽部材が取り外されている場合には前記電源端子からの有線充電を行う、請求項３又は４記載の超音波プローブ充電装置。

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