JP5476002B2

JP5476002B2 - 超音波診断装置

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Publication number: JP5476002B2
Application number: JP2009014642A
Authority: JP
Inventors: 良彰佐藤; 圭大郎石原
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2009-01-26
Filing date: 2009-01-26
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2029-01-26
Also published as: JP2010167209A

Description

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で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、超音波プローブと超音波診断装置本体との配置状況によって無線信号の受信状態が変化するので、複数の方向にそれぞれ向けられた複数のアンテナを超音波プローブに設けると共に、切換可能な複数のアンテナ又は移動可能なアンテナを超音波診断装置本体に設けることにより、受信状態を良好に保つことができる。

関連する技術として、特許文献１には、超音波プローブから装置本体に無線送信される信号の伝送品質を向上させることを目的とするワイヤレス超音波診断装置が開示されている。この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に信号が無線送信されるワイヤレス超音波診断装置であって、前記超音波プローブが、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複数のアンテナとを有し、前記複数のアンテナが、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。

また、特許文献２には、超音波プローブと装置本体との間で送受信される無線送信の受信感度を向上させることを目的とするワイヤレス超音波診断装置が開示されている。このワイヤレス超音波診断装置は、超音波プローブと装置本体との間で無線信号を送受信するワイヤレス超音波診断装置であって、前記超音波プローブが、被検体に対して超音波を送受波してエコー信号を取得する送受波部と、エコー信号に基づいて生成される無線信号を装置本体に送信する無線送信部とを有し、前記装置本体が、前記超音波プローブから送信される無線信号を受信してエコー信号を再生する無線受信部と、無線信号の受信方向を変化させて検出される受信電力に基づいて無線受信部における無線信号の受信方向を制御する受信方向制御部と、無線受信部によって再生されたエコー信号に基づいて超音波画像を形成する超音波画像形成部とを有することを特徴とする。

しかしながら、超音波エコーに基づいて得られる伝送信号を連続的に無線送信する際の電力消費は大きく、特に、バッテリを内蔵した超音波プローブを用いる場合には、長時間送信可能とするためにはバッテリが大型化し、結果的に超音波プローブの容積及び重量が大きくなるという問題がある。
特開２００７−２４４５８０号公報（第４頁、図５）特開２００８−１８３１８４号公報（第３頁、図１）

そこで、上記の点に鑑み、本発明は、超音波エコーに基づいて得られる伝送信号を超音波プローブから超音波診断装置本体に無線送信する際の電力消費を低減す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。

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診断装置は、（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、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、試験信号及び伝送信号を無線通信によって外部に送信する第１の無線通信部と、第１の無線通信部における送信電波強度を設定する制御部と、少なくとも信号処理部、第１の無線通信部、及び、制御部に電力を供給するバッテリと、バッテリからの電力供給をオン／オフする電源スイッチとを有する超音波プローブと、（２）第１の無線通信部から送信される試験信号及び伝送信号を受信すると共に、第１の無線通信部に受信確認信号を送信する第２の無線通信部を有する超音波診断装置本体とを具備し、第１の無線通信部が、電源スイッチがオン状態とされたときに、伝送信号の送信に先立って、送信電波強度を変化させながら試験信号を送信し、第２の無線通信部が、試験信号の受信が可能であるときに受信確認信号を送信し、制御部が、第１の無線通信部が受信確認信号を受信したときの試験信号の送信電波強度に基づいて伝送信号の送信電波強度を設定する。

本発明の１つの観点によれば、超音波プローブにおいて、電源スイッチがオン状態とされたときに、超音波エコーに基づいて得られる伝送信号の送信に先立って、送信電波強度を変化させながら試験信号を送信し、超音波診断装置本体から受信確認信号を受信したときの試験信号の送信電波強度に基づいて伝送信号の送信電波強度を設定することにより、伝送信号を超音波プローブから超音波診断装置本体に無線送信する際の電力消費を低減することができる。

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り、図２は、本発明の一実施形態に係る超音波診断装置本体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診断装置は、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とによって構成される。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。

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、受電手段２７とを有している。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。

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変換におけるアライアシングを防止する。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２５ａ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２５ｂ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。

また、無線通信部１７は、伝送信号の送信に先立って、制御部２２から通信制御部１８を介して供給される所定のパターンを有する試験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、試験信号を送信する。

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、試験信号及び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から受信確認信号及び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試験信号及び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が受信した受信確認信号及び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、電力を必要とする駆動信号発生部１３、受信信号処理部１５、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。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。バッテリ２６は、受電手段２７を用いて充電が可能となっている。

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、給電手段４７とを有している。

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、試験信号及び伝送信号を超音波プローブ１から受信すると共に、受信確認信号及び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、試験信号を出力すると共に、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、無線通信部３１から出力される試験信号を検出して制御部４２に出力すると共に、制御部４２の制御の下で、試験信号の受信（試験信号のパターンの検出）が可能であるときに受信確認信号を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。

表示処理部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、表示処理部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。プローブホルダに設けられた給電手段４７は、電磁誘導作用によって、超音波プローブ１の受電手段２７（図１）に電力を供給する。

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で構成しても良い。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。

図４は、本発明の一実施形態に係る超音波プローブ及び超音波診断装置本体における無線通信部とその周辺の構成を示すブロック図である。図４に示すように、超音波プローブ１の無線通信部１７は、変調部１７１と、可変利得増幅器１７２と、アンテナ共用器１７３と、アンテナ１７４と、復調部１７５とを含んでいる。また、超音波プローブ１の制御部２２は、試験信号生成部２２１と、送信電波強度設定部２２２とを含んでいる。

試験信号生成部２２１は、電源スイッチ２５（図１）がオン状態とされたことを検出すると、所定のパターンを有する試験信号を生成して、通信制御部１８を介して変調部１７１に供給する。変調部１７１は、試験信号に基づいてキャリアを変調することにより、送信信号を生成する。可変利得増幅器１７２は、送信信号を増幅し、増幅された送信信号をアンテナ共用器１７３を介してアンテナ１７４に供給することにより電波を送信する。ここで、送信電波強度設定部２２２は、送信電波強度が所定の値から段階的に小さな値となるように送信電波強度を設定する。通信制御部１８は、可変利得増幅器１７２から出力される送信信号のレベルを監視しながら、設定された送信電波強度に従って可変利得増幅器１７２の利得を制御する。

一方、超音波診断装置本体２の無線通信部３１は、復調部３１１と、アンテナ共用器３１２と、アンテナ３１３と、変調部３１４とを含んでいる。また、超音波診断装置本体２の制御部４２は、試験信号受信確認部４２１と、受信確認信号生成部４２２とを含んでいる。

超音波プローブ１から送信される電波を受信したアンテナ３１３は、受信された信号をアンテナ共用器３１２を介して復調部３１１に出力する。復調部３１１は、受信された信号を復調して試験信号を生成する。通信制御部３２は、試験信号が受信されたか否か、即ち、試験信号のパターンが検出されたか否かを判定し、判定結果を試験信号受信確認部４２１に出力する。試験信号が受信された場合には、受信確認信号生成部４２２が、所定のパターンを有する受信確認信号を生成して、通信制御部３２を介して変調部３１４に供給する。変調部３１４は、受信確認信号に基づいてキャリアを変調することにより送信信号を生成し、送信信号をアンテナ共用器３１２を介してアンテナ３１３に供給することにより電波を送信する。

超音波プローブ１において、受信確認信号の電波を受信したアンテナ１７４は、受信された信号をアンテナ共用器１７３を介して復調部１７５に出力する。復調部１７５は、受信された信号を復調して受信確認信号を生成する。通信制御部１８は、受信確認信号を検出して送信電波強度設定部２２２に出力する。試験信号の送信電波強度がある程度小さな値となると、超音波診断装置本体２が試験信号を受信できなくなるので、受信確認信号が送信されず、超音波プローブ１において受信確認信号が得られなくなる。受信確認信号が得られなくなると、試験信号生成部２２１は、試験信号の生成を中止し、送信電波強度設定部２２２は、無線通信部１７が受信確認信号を受信したときの試験信号の送信電波強度に基づいて、伝送信号の送信電波強度を設定する。

その後、変調部１７１は、パラレル／シリアル変換部１６（図１）から供給される伝送信号に基づいてキャリアを変調することにより送信信号を生成する。通信制御部１８は、可変利得増幅器１７２から出力される送信信号のレベルを監視しながら、設定された送信電波強度に従って可変利得増幅器１７２の利得を制御する。可変利得増幅器１７２は、送信信号を増幅し、増幅された送信信号をアンテナ共用器１７３を介してアンテナ１７４に出力することにより電波を送信する。

超音波診断装置本体２において、伝送信号の電波を受信したアンテナ３１３は、受信された信号をアンテナ共用器３１２を介して復調部３１１に出力する。復調部３１１は、受信された信号を復調して伝送信号を生成する。伝送信号は、シリアル／パラレル変換部３３（図２）に供給され、画像生成部３４においてＢモード画像信号が生成される。

次に、本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の動作例を、図１、図２、及び、図５を参照しながら説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の動作例を説明するためのフローチャートである。なお、超音波診断装置本体２の電源スイッチ４５は、常にオン状態であるものとする。

ステップＳ１において、オペレータが、超音波プローブ１の電源スイッチ２５をオン状態とすると、ステップＳ２において、制御部２２が動作を切り換えることにより、超音波プローブ１が停止状態から待機状態に移行する。ここで、待機状態（スリープ状態）とは、制御部２２等が通常動作状態におけるよりも低いクロック周波数で動作する状態をいう。例えば、制御部２２等は、通常動作状態においては１００ＭＨｚのクロック周波数で動作し、待機状態においては１ＭＨｚのクロック周波数で動作する。待機状態においては、試験信号、受信確認信号、及び、各種の制御信号の送受信は可能であるが、伝送信号の送受信は不可能である。さらに、待機状態において、駆動信号発生部１３、受信信号処理部１５、パラレル／シリアル変換部１６等の信号系回路の動作を停止させても良い。これにより、バッテリ２６の寿命をさらに長くすることができる。

ステップＳ３において、制御部２２が、無線通信部１７における送信電波強度を初期設定する。送信電波強度の初期値は、通常の使用状態において超音波プローブ１と超音波診断装置本体２との間で無線通信を行うのに十分な値に設定される。ステップＳ４において、制御部２２の制御の下で、無線通信部１７が試験信号を送信する。

超音波診断装置本体２の無線通信部３１は、超音波プローブ１から送信される信号を受信して復調することにより、試験信号を通信制御部３２に出力する。通信制御部３２は、試験信号のパターンを検出することにより、試験信号が受信された旨の判定結果を制御部４２に出力する。制御部４２は、試験信号が受信されたことを認識すると、受信確認信号を生成して、通信制御部３２を介して無線通信部３１に供給する。無線通信部３１は、受信確認信号を送信する。一方、無線通信部３１が試験信号を受信できなかった場合、即ち、通信制御部３２が試験信号のパターンを検出できなかった場合には、無線通信部３１は、受信確認信号を送信しない。

受信確認信号が送信されると、超音波プローブ１の無線通信部１７は、超音波診断装置本体２から送信される信号を受信して復調することにより、受信確認信号を通信制御部１８に出力する。通信制御部１８は、受信確認信号を検出して制御部４２に出力する。ステップＳ５において、制御部２２は、試験信号の送信に対応して所定の期間内に受信確認信号が受信されたか否か、即ち、受信確認信号のパターンが検出されたか否かを判定する。受信確認信号が受信された場合には、ステップＳ６において、制御部２２が、試験信号の送信電波強度を所定の値だけ減少させる。その後、処理がステップＳ４に戻り、無線通信部１７が、試験信号を再度送信する。

一方、受信確認信号が受信されなかった場合には、ステップＳ７において、制御部２２が、無線通信部１７が受信確認信号を受信したときの試験信号の送信電波強度に基づいて、伝送信号の送信電波強度を設定する。例えば、制御部２２は、無線通信部１７が受信確認信号を受信したときの試験信号の最小の送信電波強度の値に所定の値（例えば、６ｄＢ）を加算して得られる値となるように伝送信号の送信電波強度を設定する。

ステップＳ８において、超音波診断装置がライブモードに設定されたときに、制御部２２が動作を切り換えることにより、超音波プローブ１が待機状態から通常動作状態に移行する。その後、ステップＳ９において、超音波診断装置がフリーズモードに設定されたときに、制御部２２が動作を切り換えることにより、超音波プローブ１が通常動作状態から待機状態に移行する。

あるいは、制御部２２は、超音波診断装置本体２からいずれかの制御信号を受信したときに、超音波プローブ１が待機状態から通常動作状態に移行するように動作を切り換えても良いし、超音波診断装置（超音波プロ−ブ１及び超音波診断装置本体２）が所定の期間操作されていないときに、超音波プローブ１が通常動作状態から待機状態に移行するように動作を切り換えても良い。

以上においては、超音波プローブ１が待機状態と通常動作状態とにおいて動作する場合について説明したが、待機状態を設けることなく、超音波プローブ１が通常動作状態のみにおいて動作するようにしても良い。

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。

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。本発明の一実施形態に係る超音波プローブ及び超音波診断装置本体における無線通信部とその周辺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診断装置の動作例を説明するためのフローチャートである。

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
２７受電手段
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給電手段
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
１７１変調部
１７２可変利得増幅器
１７３アンテナ共用器
１７４アンテナ
１７５復調部
２２１試験信号生成部
２２２送信電波強度設定部
３１１復調部
３１２アンテナ共用器
３１３アンテナ
３１４変調部
３４１受信遅延パターン記憶部
３４２整相加算部
３４３メモリ
３４４画像処理部
４２１試験信号受信確認部
４２２受信確認信号生成部

Claims

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、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、試験信号及び伝送信号を無線通信によって外部に送信する第１の無線通信部と、前記第１の無線通信部における送信電波強度を設定する制御部と、少なくとも前記信号処理部、前記第１の無線通信部、及び、前記制御部に電力を供給するバッテリと、前記バッテリからの電力供給をオン／オフする電源スイッチとを有する超音波プローブと、
前記第１の無線通信部から送信される試験信号及び伝送信号を受信すると共に、前記第１の無線通信部に受信確認信号を送信する第２の無線通信部を有する超音波診断装置本体と、
を具備し、前記第１の無線通信部が、前記電源スイッチがオン状態とされたときに、伝送信号の送信に先立って、送信電波強度を変化させながら試験信号を送信し、前記第２の無線通信部が、試験信号の受信が可能であるときに受信確認信号を送信し、前記制御部が、前記第１の無線通信部が受信確認信号を受信したときの試験信号の送信電波強度に基づいて伝送信号の送信電波強度を設定する、超音波診断装置。
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、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、試験信号及び伝送信号を無線通信によって外部に送信する第１の無線通信部と、前記第１の無線通信部における送信電波強度を設定する制御部と、少なくとも前記信号処理部、前記第１の無線通信部、及び、前記制御部に電力を供給するバッテリと、前記バッテリからの電力供給をオン／オフする電源スイッチとを有し、前記電源スイッチがオン状態とされたときに、通常動作状態におけるよりも低いクロック周波数で動作する待機状態に移行し、前記超音波診断装置がライブモードに設定されたときに、通常動作状態に移行する超音波プローブと、
前記第１の無線通信部から送信される試験信号及び伝送信号を受信すると共に、前記第１の無線通信部に受信確認信号を送信する第２の無線通信部を有する超音波診断装置本体と、
を具備し、前記第１の無線通信部が、伝送信号の送信に先立って、送信電波強度を変化させながら試験信号を送信し、前記第２の無線通信部が、試験信号の受信が可能であるときに受信確認信号を送信し、前記制御部が、前記第１の無線通信部が受信確認信号を受信したときの試験信号の送信電波強度に基づいて伝送信号の送信電波強度を設定する、超音波診断装置。
前記制御部が、前記第１の無線通信部が受信確認信号を受信したときの試験信号の最小の送信電波強度の値に所定の値を加算して得られる値となるように伝送信号の送信電波強度を設定する、請求項１又は２記載の超音波診断装置。
前記超音波診断装置がフリーズモードに設定されたときに、前記超音波プローブが通常動作状態におけるよりも低いクロック周波数で動作する待機状態に移行する、請求項１〜３のいずれか１項記載の超音波診断装置。
前記超音波診断装置が所定の期間操作されていないときに、前記超音波プローブが通常動作状態におけるよりも低いクロック周波数で動作する待機状態に移行する、請求項１〜４のいずれか１項記載の超音波診断装置。