JP7828201B2 - 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法に係り、特に、超音波プローブと装置本体とを無線通信により接続する超音波診断装置の省電力化に関している。

従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、振動子アレイを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを備えており、超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームを送信し、被検体からの超音波エコーを振動子アレイで受信して、受信信号を電気的に処理することにより超音波画像が生成され、装置本体のモニタに表示される。

近年、超音波プローブと装置本体との間を無線通信により接続することにより、超音波プローブの操作性および機動性を向上させようとする超音波診断装置が開発されている。
このような超音波診断装置においては、一般に、超音波プローブにバッテリが内蔵され、バッテリからの電力により超音波プローブが稼働される。このため、超音波プローブを長時間にわたって稼働し得るように、超音波プローブの省電力化が要求されている。

例えば、特許文献１には、超音波プローブに加速度センサを搭載し、加速度センサにより超音波プローブが動かされたことを検知して、超音波プローブ内の送信ビームフォーマ等の各部に電力供給を開始する超音波診断装置が開示されている。この超音波診断装置によれば、検査者が超音波プローブを把持したことを検知して超音波プローブ内の各部を作動可能とするので、省電力化を図ることができる。

特開２０１１－７２７０３号公報

しかしながら、超音波プローブの起動時間を短くする目的で、超音波プローブと装置本体の双方の操作を必要とすることなく、装置本体における操作だけで超音波プローブを起動することが望まれている。この場合、超音波プローブは、装置本体から起動信号を受信するまでスタンバイモードにあり、起動信号を受信することでスタンバイモードからアクティブモードに切り替わる。

超音波プローブと装置本体との間の無線通信は、大きいデータ量を有する超音波画像データの伝送を行うことから、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）等の通信方式が採用されるが、消費電力が大きいＷｉ－Ｆｉの接続をスタンバイモードにおいて維持すると、バッテリの消耗が激しく、スタンバイモードにおける待機時間が短くなって超音波診断に支障を来たすおそれがある。

本発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたものであり、装置本体における操作だけで超音波プローブを起動しながらも省電力化を図ることができる超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る超音波診断装置は、
超音波プローブと、
超音波プローブに無線接続される装置本体と
を備え、
超音波プローブは、
超音波の送受信を行うことにより超音波画像データを取得する超音波部と、
それぞれ装置本体との間において無線通信を行い且つ互いに伝送容量および消費電力が異なる複数のプローブ側通信回路と、
超音波プローブの電源モードに応じて複数のプローブ側通信回路のうち１つのプローブ側通信回路を選択し且つ選択されたプローブ側通信回路を用いて装置本体との無線通信を行う電源制御部と
を有し、
超音波プローブの電源モードは、超音波部の作動が可能となるアクティブモードおよび超音波部の作動が禁止され且つアクティブモードよりも消費電力が低下するスタンバイモードを含み、
電源制御部は、超音波プローブが装置本体から起動制御信号を受信した場合に、電源モードをスタンバイモードからアクティブモードへ切り替えることを特徴としている。

複数のプローブ側通信回路は、
電源モードがアクティブモードである場合に電源制御部により選択され且つ超音波部により取得された超音波画像データを装置本体に伝送するプローブ側第１通信回路と、
電源モードがスタンバイモードである場合に電源制御部により選択され且つプローブ側第１通信回路よりも低い消費電力により作動するプローブ側第２通信回路と
を含むことが好ましい。

また、超音波プローブは、バッテリを内蔵し、
電源制御部は、電源モードがアクティブモードである場合に、バッテリから超音波部およびプローブ側第１通信回路への電力供給を行い且つプローブ側第２通信回路への電力供給を停止し、電源モードがスタンバイモードである場合に、バッテリからプローブ側第２通信回路への電力供給を行い且つ超音波部およびプローブ側第１通信回路への電力供給を停止することが好ましい。

スタンバイモードは、さらに、第１モードと、第１モードよりも消費電力が低下する第２モードを含み、
電源制御部は、電源モードが第１モードである場合に、バッテリからプローブ側第２通信回路への電力供給を行い、電源モードが第２モードである場合に、バッテリからプローブ側第２通信回路への電力供給を停止するように構成することができる。

あるいは、スタンバイモードは、さらに、第１モードと、第１モードよりも消費電力が低下する第２モードを含み、
電源制御部は、電源モードが第１モードである場合も第２モードである場合も、バッテリからプローブ側第２通信回路への電力供給を行い、電源モードが第２モードである場合に、電源モードが第１モードである場合の通信間隔よりも長い通信間隔により装置本体との無線通信を行うようにプローブ側第２通信回路を制御することもできる。

超音波プローブは、ユーザにより超音波プローブが把持または動かされたことを検知するプローブセンサを有し、
電源モードが第２モードである場合に、プローブセンサにより超音波プローブが把持または動かされたことが検知されると、電源制御部は、電源モードを第２モードから第１モードに切り替え、超音波プローブは、プローブ側第２通信回路を介して、装置本体にペアリング要求信号を送信し、
超音波プローブが、プローブ側第２通信回路を介して、装置本体から起動制御信号としてペアリング完了通知信号を受信すると、電源制御部は、電源モードをスタンバイモードからアクティブモードへ切り替えるように構成してもよい。

プローブセンサは、超音波プローブに搭載された加速度センサまたは接触センサからなることが好ましい。

電源モードが第１モードである場合に、超音波プローブが、プローブ側第２通信回路を介して、装置本体から起動制御信号として起動指示信号を受信すると、電源制御部は、電源モードをスタンバイモードからアクティブモードへ切り替えるように構成することもできる。

好ましくは、電源モードを第１モードからアクティブモードまで遷移させるために要する時間は、電源モードを第２モードからアクティブモードまで遷移させるために要する時間よりも短い。

装置本体は、複数のプローブ側通信回路に対応する複数の本体側通信回路を有し、
複数の本体側通信回路は、
プローブ側第１通信回路との間で無線通信を行う本体側第１通信回路と、
プローブ側第２通信回路との間で無線通信を行う本体側第２通信回路と
を含むことが好ましい。

この場合、起動制御信号は、本体側第２通信回路およびプローブ側第２通信回路を介して装置本体から超音波プローブに送信される。

本発明に係る超音波診断装置の制御方法は、
互いに伝送容量および消費電力が異なる複数のプローブ側通信回路を有する超音波プローブと、超音波プローブに無線接続される装置本体とを備える超音波診断装置の制御方法であって、
超音波プローブの電源モードに応じて複数のプローブ側通信回路のうち１つのプローブ側通信回路を選択し、
選択されたプローブ側通信回路を用いて超音波プローブと装置本体との無線通信を行い、
超音波プローブの電源モードは、超音波の送受信を行うことにより超音波画像データを取得する超音波部の作動が可能となるアクティブモードおよび超音波部の作動が禁止され且つアクティブモードよりも消費電力が低下するスタンバイモードを含み、
超音波プローブが装置本体から起動制御信号を受信した場合に、電源モードをスタンバイモードからアクティブモードへ切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、それぞれ装置本体との間において無線通信を行い且つ互いに伝送容量および消費電力が異なる複数のプローブ側通信回路と、超音波プローブの電源モードに応じて複数のプローブ側通信回路のうち１つのプローブ側通信回路を選択し且つ選択されたプローブ側通信回路を用いて装置本体との無線通信を行う電源制御部とを有し、電源制御部は、超音波プローブが装置本体から起動制御信号を受信した場合に、電源モードをスタンバイモードからアクティブモードへ切り替えるので、装置本体における操作だけで超音波プローブを起動しながらも省電力化を図ることが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置のアクティブモードにおける構成を示すブロック図である。 実施の形態１における送受信回路の内部構成を示すブロック図である。 実施の形態１における画像生成部の内部構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る超音波診断装置の第１モードにおける構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る超音波診断装置の第２モードにおける構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る超音波診断装置のアクティブモードにおける動作を表すフローチャートである。 実施の形態１に係る超音波診断装置の第１モードから起動する際の動作を表すフローチャートである。 実施の形態１に係る超音波診断装置の第２モードから起動する際の動作を表すフローチャートである。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、「同一」、「同じ」は、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。

［実施の形態１］
図１に、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、超音波プローブ１と、超音波プローブ１に接続された装置本体２を有し、超音波プローブ１と装置本体２とが無線接続された超音波診断装置である。

超音波プローブ１は、振動子アレイ１１を有しており、振動子アレイ１１に、送受信回路１２および画像生成部１３が順次接続されている。送受信回路１２および画像生成部１３にプローブ制御部１４が接続され、これら振動子アレイ１１と送受信回路１２と画像生成部１３とプローブ制御部１４により超音波部１５が形成されている。
また、超音波プローブ１は、電源制御部１６を有しており、プローブ制御部１４にプローブ側第１通信回路ＰＣ１が接続され、電源制御部１６にプローブ側第２通信回路ＰＣ２が接続されている。
なお、送受信回路１２、画像生成部１３、プローブ制御部１４および電源制御部１６により、プローブ側プロセッサ１７が構成されている。

さらに、超音波プローブ１は、バッテリ１８を有し、バッテリ１８に電源制御部１６が接続されている。また、バッテリ１８に第１スイッチＳＷ１を介して超音波部１５およびプローブ側第１通信回路ＰＣ１が接続され、同様に、バッテリ１８に第２スイッチＳＷ２を介してプローブ側第２通信回路ＰＣ２が接続されている。
また、超音波プローブ１には、プローブセンサ１９が搭載されており、プローブセンサ１９が電源制御部１６に接続されている。

一方、装置本体２は、超音波プローブ１のプローブ側第１通信回路ＰＣ１およびプローブ側第２通信回路ＰＣ２に対応する本体側第１通信回路ＢＣ１および本体側第２通信回路ＢＣ２を有しており、本体側第１通信回路ＢＣ１に表示制御部２１およびモニタ２２が順次接続されている。また、表示制御部２１、本体側第１通信回路ＢＣ１および本体側第２通信回路ＢＣ２に、本体制御部２３が接続されている。
表示制御部２１および本体制御部２３により、本体側プロセッサ２４が構成されている。
また、装置本体２は、バッテリ２５と、入力装置２６を有し、入力装置２６が本体制御部２３に接続されている。

超音波プローブ１の振動子アレイ１１は、１次元または２次元に配列された複数の超音波振動子を有している。これらの振動子は、それぞれ送受信回路１２から供給される駆動信号に従って超音波を送信し、且つ、被検体からの反射波を受信してアナログの受信信号を出力する。各振動子は、例えば、ＰＺＴ（Lead Zirconate Titanate：チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミック、ＰＶＤＦ（Poly Vinylidene Di Fluoride：ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子およびＰＭＮ－ＰＴ（Lead Magnesium Niobate-Lead Titanate：マグネシウムニオブ酸鉛－チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成することにより構成される。

送受信回路１２は、プローブ制御部１４による制御の下で、振動子アレイ１１から超音波を送信し且つ振動子アレイ１１により取得された受信信号に基づいて音線信号を生成する。送受信回路１２は、図２に示すように、振動子アレイ１１に接続されるパルサ３１と、振動子アレイ１１に順次直列に接続された増幅部３２、ＡＤ（Analog Digital）変換部３３およびビームフォーマ３４を有している。

パルサ３１は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、プローブ制御部１４からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ１１の複数の振動子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それぞれの駆動信号を、遅延量を調節して複数の振動子に供給する。このように、振動子アレイ１１の振動子の電極にパルス状または連続波状の電圧が印加されると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状または連続波状の超音波が発生して、それらの超音波の合成波から、超音波ビームが形成される。

送信された超音波ビームは、例えば、被検体の部位等の対象において反射され、超音波エコーが、超音波プローブ１の振動子アレイ１１に向かって伝搬する。このように振動子アレイ１１に向かって伝搬する超音波エコーは、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの振動子により受信される。この際に、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの振動子は、伝搬する超音波エコーを受信することにより伸縮して、電気信号である受信信号を発生させ、これらの受信信号を増幅部３２に出力する。

増幅部３２は、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの振動子から入力された信号を増幅し、増幅した信号をＡＤ変換部３３に送信する。ＡＤ変換部３３は、増幅部３２から送信された信号をデジタルの受信データに変換し、これらの受信データをビームフォーマ３４に送信する。ビームフォーマ３４は、プローブ制御部１４からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速または音速の分布に従い、ＡＤ変換部３３により変換された各受信データに対してそれぞれの遅延を与えて加算することにより、いわゆる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、ＡＤ変換部３３で変換された各受信データが整相加算され且つ超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号が取得される。

画像生成部１３は、図３に示されるように、信号処理部４１、ＤＳＣ（Digital Scan Converter：デジタルスキャンコンバータ）４２および画像処理部４３が順次直列に接続された構成を有している。
信号処理部４１は、送受信回路１２から送出された音線信号に対し、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した後、包絡線検波処理を施すことにより、被検体内の組織に関する断層画像情報である超音波画像信号（Ｂモード画像信号）を生成する。

ＤＳＣ４２は、信号処理部４１で生成された超音波画像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）する。
画像処理部４３は、ＤＳＣ４２から入力される超音波画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、超音波画像を表す信号（以下、超音波画像という）をプローブ側第１通信回路ＰＣ１に出力する。
また、プローブ制御部１４は、予め記憶しているプログラム等に基づいて、超音波部１５の送受信回路１２および画像生成部１３の制御を行う。
このようにして、振動子アレイ１１と送受信回路１２と画像生成部１３とプローブ制御部１４により形成される超音波部１５は、超音波の送受信を行うことにより超音波画像を表す超音波画像データを取得する。

プローブ側第１通信回路ＰＣ１およびプローブ側第２通信回路ＰＣ２は、超音波プローブ１と装置本体２とが無線接続されている場合に、それぞれ、装置本体２との間において無線通信を行うものであり、互いに異なる伝送容量および消費電力を有している。具体的には、プローブ側第１通信回路ＰＣ１は、大容量で且つ消費電力も大きい、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）の通信方式を用いて無線通信を行い、一方、プローブ側第２通信回路ＰＣ２は、プローブ側第１通信回路ＰＣ１と比較して小容量で且つ消費電力も小さい、例えば、ＢＬＥ（Bluetooth Low Energy、登録商標）の通信方式を用いて無線通信を行う。

プローブ側第１通信回路ＰＣ１は、電波の送受信を行うためのアンテナを含んでおり、画像生成部１３により生成された超音波画像データに基づいてキャリアを変調して伝送信号を生成し、伝送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、超音波画像データを装置本体２の本体側第１通信回路ＢＣ１へ無線送信する。キャリアの変調方式としては、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying：振幅偏移変調）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying：位相偏移変調）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：四位相偏移変調）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation：１６直角位相振幅変調）等が用いられる。
さらに、プローブ側第１通信回路ＰＣ１は、プローブ制御部１４から送出された各種の信号を装置本体２の本体側第１通信回路ＢＣ１に送信し、また、装置本体２の本体側第１通信回路ＢＣ１から送信された各種の信号を受信してプローブ制御部１４に送出する。

プローブ側第２通信回路ＰＣ２も、プローブ側第１通信回路ＰＣ１と同様に、電波の送受信を行うためのアンテナを含んでおり、電源制御部１６から送出された各種の信号を装置本体２の本体側第２通信回路ＢＣ２に送信し、また、装置本体２の本体側第２通信回路ＢＣ２から送信された各種の信号を受信して電源制御部１６に送出する。
なお、プローブ側第１通信回路ＰＣ１およびプローブ側第２通信回路ＰＣ２は、互いの回路の一部、あるいは、全体を共用、再構成することにより形成してもよい。

電源制御部１６は、超音波プローブ１の電源モードに応じて第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を開閉制御することにより、バッテリ１８から超音波部１５とプローブ側第１通信回路ＰＣ１とプローブ側第２通信回路ＰＣ２への電力供給を制御する。
例えば、第１スイッチＳＷ１を閉じ且つ第２スイッチＳＷ２を開くことにより、バッテリ１８から超音波部１５およびプローブ側第１通信回路ＰＣ１に電力を供給して、超音波部１５およびプローブ側第１通信回路ＰＣ１を作動可能状態にし、且つ、バッテリ１８からプローブ側第２通信回路ＰＣ２への電力の供給を停止して、プローブ側第２通信回路ＰＣ２を作動禁止状態とする。

また、第１スイッチＳＷ１を開き且つ第２スイッチＳＷ２を閉じることにより、バッテリ１８から超音波部１５およびプローブ側第１通信回路ＰＣ１への電力の供給を停止して、超音波部１５およびプローブ側第１通信回路ＰＣ１を作動禁止状態にし、且つ、バッテリ１８からプローブ側第２通信回路ＰＣ２に電力を供給して、プローブ側第２通信回路ＰＣ２を作動可能状態とする。
すなわち、プローブ側第１通信回路ＰＣ１およびプローブ側第２通信回路ＰＣ２は、電源制御部１６により、一方が選択されて装置本体２との無線通信に使用されることとなる。

また、電源制御部１６は、第１スイッチＳＷ１が開き且つ第２スイッチＳＷ２が閉じている場合に、プローブ側第２通信回路ＰＣ２を介して、装置本体２の本体側第２通信回路ＢＣ２から送信された起動指示信号を起動制御信号として入力すると、第２スイッチＳＷ２を開き且つ第１スイッチＳＷ１を閉じることにより、超音波部１５およびプローブ側第１通信回路ＰＣ１を作動可能状態とする。

また、電源制御部１６は、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２の双方が共に開いている場合に、プローブセンサ１９から超音波プローブ１が把持または動かされたことを検知する検知信号を入力すると、第２スイッチＳＷ２を閉じ、プローブ側第２通信回路ＰＣ２を介して、装置本体２の本体側第２通信回路ＢＣ２にペアリング要求信号を送信する。さらに、電源制御部１６は、その後、装置本体２の本体側第２通信回路ＢＣ２から送信されたペアリング完了通知信号を起動制御信号として入力すると、第２スイッチＳＷ２を開き且つ第１スイッチＳＷ１を閉じることにより、超音波部１５およびプローブ側第１通信回路ＰＣ１を作動可能状態とする。

バッテリ１８は、例えば、リチウムイオン電池から構成され、超音波プローブ１内の超音波部１５、電源制御部１６、プローブ側第１通信回路ＰＣ１およびプローブ側第２通信回路ＰＣ２にそれぞれ電力を供給する。

プローブセンサ１９は、ユーザにより超音波プローブ１が把持または動かされたことを検知して検知信号を電源制御部１６に送出するもので、例えば、超音波プローブ１に搭載された加速度センサ、接触センサ等を用いることができる。加速度センサとしては、いわゆる光学方式、超音波方式等の各種の方式により超音波プローブ１に作用する加速度を検知するものが使用され、接触センサとしては、いわゆる静電容量方式、ピエゾ抵抗方式等の各種の方式により超音波プローブ１にユーザの手が接触したことを検知するものが使用される。この他、ジャイロセンサを用いることもできる。

超音波プローブ１の送受信回路１２、画像生成部１３、プローブ制御部１４および電源制御部１６を有するプローブ側プロセッサ１７は、各種のプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）、および、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための制御プログラムから構成されるが、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array：フィードプログラマブルゲートアレイ）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor：デジタルシグナルプロセッサ）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：アプリケーションスペシフィックインテグレイテッドサーキット）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit：グラフィックスプロセッシングユニット）、その他のＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）を用いて構成されてもよく、もしくはそれらを組み合わせて構成されてもよい。

また、プローブ側プロセッサ１７の送受信回路１２、画像生成部１３、プローブ制御部１４および電源制御部１６は、部分的にあるいは全体的に１つのＣＰＵ等に統合させて構成することもできる。

装置本体２の本体側第１通信回路ＢＣ１および本体側第２通信回路ＢＣ２は、超音波プローブ１のプローブ側第１通信回路ＰＣ１およびプローブ側第２通信回路ＰＣ２に対応しており、装置本体２が超音波プローブ１と無線接続されている場合に、超音波プローブ１との間において無線通信を行うもので、互いに異なる伝送容量および消費電力を有している。具体的には、本体側第１通信回路ＢＣ１は、大容量で且つ消費電力も大きい、例えば、Ｗｉ－Ｆｉの通信方式を用いて超音波プローブ１のプローブ側第１通信回路ＰＣ１との間で無線通信を行い、一方、本体側第２通信回路ＢＣ２は、比較的小容量で且つ消費電力も小さい、例えば、ＢＬＥの通信方式を用いて超音波プローブ１のプローブ側第２通信回路ＰＣ２との間で無線通信を行う。

本体側第１通信回路ＢＣ１は、電波の送受信を行うためのアンテナを含んでおり、超音波プローブ１の画像生成部１３により生成された超音波画像データに基づいてプローブ側第１通信回路ＰＣ１から送信された伝送信号を、アンテナを介して受信し、受信した伝送信号を復調することにより、超音波画像を表示制御部２１に送出する。
さらに、本体側第１通信回路ＢＣ１は、超音波プローブ１のプローブ側第１通信回路ＰＣ１から送信された各種の信号を受信して本体制御部２３に送出し、また、本体制御部２３から送出された各種の信号を超音波プローブ１のプローブ側第１通信回路ＰＣ１に送信する。

本体側第２通信回路ＢＣ２も、電波の送受信を行うためのアンテナを含んでおり、超音波プローブ１のプローブ側第２通信回路ＰＣ２から送信された各種の信号を受信して本体制御部２３に送出し、また、本体制御部２３から送出された各種の信号を超音波プローブ１のプローブ側第２通信回路ＰＣ２に送信する。
なお、本体側第１通信回路ＢＣ１および本体側第２通信回路ＢＣ２は、互いの回路の一部、あるいは、全体を共用、再構成することにより形成してもよい。

表示制御部２１は、本体側第１通信回路ＢＣ１を介して受信された超音波画像を表示画像としてモニタ２２に表示させる。
モニタ２２は、表示制御部２１の制御により、超音波画像を表示画像として表示するものであり、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）、有機ＥＬディスプレイ（Organic Electroluminescence Display）等のディスプレイ装置を含む。
本体制御部２３は、図示しない格納部等に予め記憶されているプログラムおよび入力装置２６を介した操作者による入力操作に基づいて、装置本体２の各部の制御を行う。

バッテリ２５は、装置本体２内の表示制御部２１、モニタ２２、本体制御部２３、本体側第１通信回路ＢＣ１および本体側第２通信回路ＢＣ２にそれぞれ電力を供給する。
入力装置２６は、操作者が入力操作を行うためのものであり、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッドおよびタッチパネル等を備えて構成することができる。なお、モニタ２２にタッチセンサを組み合わせて、タッチセンサを入力装置２６として使用することもできる。

なお、装置本体２の表示制御部２１および本体制御部２３を有する本体側プロセッサ２４は、ＣＰＵ、および、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための制御プログラムから構成されるが、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＧＰＵ、その他のＩＣを用いて構成されてもよく、もしくはそれらを組み合わせて構成されてもよい。
また、本体側プロセッサ２４の表示制御部２１および本体制御部２３は、部分的にあるいは全体的に１つのＣＰＵ等に統合させて構成することもできる。

ここで、超音波プローブ１の電源モードについて説明する。超音波プローブ１は、超音波部１５の作動が可能となるアクティブモードと、超音波部１５の作動が禁止され且つアクティブモードよりも消費電力が低下するスタンバイモードを含む２つの電源モードを有している。また、スタンバイモードは、第１モードと、第１モードよりもさらに消費電力が低下する第２モードの２種類のモードを有している。

アクティブモードと第１モードにおいては、超音波プローブ１と装置本体２は、互いにペアリング済み状態にあり、第２モードにおいては、超音波プローブ１と装置本体２は、まだペアリングされていない未ペアリング状態にあるものとする。ここで、ペアリングとは、超音波プローブ１と装置本体２とが、互いに登録、認証等を行って、無線通信を可能とする処理のことをいう。

アクティブモードにおいては、図１に示されるように、電源制御部１６により、第１スイッチＳＷ１が閉じられ、且つ、第２スイッチＳＷ２が開かれる。
第１スイッチＳＷ１が閉じられることで、バッテリ１８から超音波部１５およびプローブ側第１通信回路ＰＣ１に電力が供給され、超音波部１５およびプローブ側第１通信回路ＰＣ１が作動可能状態となる。このため、超音波部１５の作動により、超音波の送受信が行われ、超音波画像データを取得することが可能となり、さらに、取得された超音波画像データを、プローブ側第１通信回路ＰＣ１から例えばＷｉ－Ｆｉの通信方式を用いて装置本体２の本体側第１通信回路ＢＣ１に送信することが可能となる。

また、第２スイッチＳＷ２が開かれることで、バッテリ１８からプローブ側第２通信回路ＰＣ２への電力供給が停止され、プローブ側第２通信回路ＰＣ２は作動禁止状態となる。
従って、アクティブモードでは、超音波プローブ１のプローブ制御部１４と装置本体２の本体制御部２３の間における各種の信号の授受は、プローブ側第１通信回路ＰＣ１および本体側第１通信回路ＢＣ１を介して行われる。

一方、スタンバイモードに含まれる第１モードおよび第２モードのうち、第１モードにおいては、図４に示されるように、電源制御部１６により、第１スイッチＳＷ１が開かれ、且つ、第２スイッチＳＷ２が閉じられる。
第１スイッチＳＷ１が開かれることで、バッテリ１８から超音波部１５およびプローブ側第１通信回路ＰＣ１への電力供給が停止され、超音波部１５およびプローブ側第１通信回路ＰＣ１が作動禁止状態となる。このため、超音波部１５における超音波画像データの取得ができなくなる。

また、第２スイッチＳＷ２が閉じられることで、バッテリ１８からプローブ側第２通信回路ＰＣ２に電力が供給され、プローブ側第２通信回路ＰＣ２は作動可能状態となる。
従って、第１モードでは、超音波プローブ１の電源制御部１６と装置本体２の本体制御部２３の間における各種の信号の授受は、プローブ側第２通信回路ＰＣ２および本体側第２通信回路ＢＣ２を介して行われる。

このように、第１モードにおいては、超音波部１５が作動禁止状態になるだけでなく、消費電力が大きい、例えばＷｉ－Ｆｉを用いるプローブ側第１通信回路ＰＣ１が作動禁止状態となるので、第１モードにおける超音波プローブ１の消費電力は、アクティブモード時の消費電力よりも低下することとなる。

第１モード時には、バッテリ１８から超音波部１５およびプローブ側第１通信回路ＰＣ１に電力が供給されないが、バッテリ１８から電源制御部１６とプローブ側第２通信回路ＰＣ２には電力が供給されており、プローブ側第２通信回路ＰＣ２を介して電源制御部１６が装置本体２から起動指示信号を受信することにより、第１モードからアクティブモードへの遷移を開始することができる。

また、スタンバイモードに含まれる第１モードおよび第２モードのうち、第２モードにおいては、図５に示されるように、電源制御部１６により、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２の双方が共に開かれる。第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２が開いているので、バッテリ１８から超音波部１５およびプローブ側第１通信回路ＰＣ１への電力供給が停止されるだけでなく、バッテリ１８からプローブ側第２通信回路ＰＣ２への電力供給も停止される。これにより、超音波部１５、プローブ側第１通信回路ＰＣ１およびプローブ側第２通信回路ＰＣ２がそれぞれ作動禁止状態となり、超音波プローブ１は、いわゆるスリープ状態となる。
このため、第２モードにおける超音波プローブ１の消費電力は、第１モード時の消費電力よりもさらに低下する。

第２モード時には、プローブ側第１通信回路ＰＣ１およびプローブ側第２通信回路ＰＣ２の双方が作動禁止状態となっており、超音波プローブ１と装置本体２とが未ペアリング状態にあるため、超音波プローブ１は、装置本体２から信号を受信することができない。ただし、バッテリ１８から電源制御部１６には電力が供給されており、電源制御部１６が、プローブセンサ１９から超音波プローブ１が把持または動かされたことを検知する検知信号を入力することにより、第２モードからアクティブモードへの遷移を開始することができる。

次に、図６のフローチャートを参照しながら、実施の形態１に係る超音波診断装置のアクティブモードにおける動作を説明する。
まず、ステップＳ１において、超音波部１５により被検体の検査部位が撮影され、超音波画像データが取得される。

このとき、プローブ制御部１４の制御の下で、送受信回路１２のパルサ３１からの駆動信号に従って振動子アレイ１１の複数の振動子から超音波の送受信が開始される。被検体の体内組織により反射した超音波エコーは、振動子アレイ１１の複数の振動子により受信され、受信信号が増幅部３２に出力されて増幅され、ＡＤ変換部３３でＡＤ変換された後、ビームフォーマ３４により受信フォーカス処理が施されて、音線信号が生成される。

さらに、音線信号は、画像生成部１３に送出され、信号処理部４１により、音線信号に対して、超音波の反射位置の深度に応じた減衰の補正および包絡線検波処理が施され、ＤＳＣ４２により、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され、画像処理部４３により、階調処理等の各種の必要な画像処理が施される。このようにして、画像生成部１３により、超音波画像を表す超音波画像データが生成される。

続くステップＳ２において、超音波画像データは、超音波プローブ１から装置本体２に無線送信される。このとき、プローブ側第１通信回路ＰＣ１が作動可能状態にあるので、超音波部１５により取得された超音波画像データは、プローブ側第１通信回路ＰＣ１から例えばＷｉ－Ｆｉを用いて装置本体２の本体側第１通信回路ＢＣ１に送信される。
そして、ステップＳ３において、装置本体２の本体側第１通信回路ＢＣ１により受信された超音波画像データが、表示制御部２１を介してモニタ２２に表示される。

その後、ステップＳ４において、超音波による検査が完了したか否かが判定され、検査がまだ完了していないと判定されると、ステップＳ１に戻ってステップＳ１～Ｓ３が繰り返され、検査が完了したと判定されると、一連の処理が終了する。

次に、図７のフローチャートを参照しながら、実施の形態１に係る超音波診断装置の第１モードからの起動動作を説明する。
第１モードにおいては、バッテリ１８から超音波部１５およびプローブ側第１通信回路ＰＣ１への電力供給が停止され、超音波部１５およびプローブ側第１通信回路ＰＣ１が作動禁止状態となる一方、バッテリ１８から電源制御部１６およびプローブ側第２通信回路ＰＣ２に電力が供給され、プローブ側第２通信回路ＰＣ２は作動可能状態となっている。

そこで、電源制御部１６は、ステップＳ５において、プローブ側第２通信回路ＰＣ２を介して装置本体２から起動指示信号が受信されたか否かを確認する。装置本体２の本体制御部２３により本体側第２通信回路ＢＣ２から、ＢＬＥを用いて起動制御信号としての起動指示信号が送信され、プローブ側第２通信回路ＰＣ２により受信された起動指示信号が電源制御部１６に入力されると、電源制御部１６は、ステップＳ６において、それまで閉じていた第２スイッチＳＷ２を開くことにより、バッテリ１８からプローブ側第２通信回路ＰＣ２への電力供給を停止させる。

さらに、電源制御部１６は、ステップＳ７において、それまで開いていた第１スイッチＳＷ１を閉じることにより、バッテリ１８から超音波部１５およびプローブ側第１通信回路ＰＣ１に電力を供給し、ステップＳ８において、プローブ側第１通信回路ＰＣ１と本体側第１通信回路ＢＣ１の間で、例えばＷｉ－Ｆｉの通信方式を用いた無線通信が開始される。
このようにして、超音波プローブ１は、第１モードから起動し、図１に示されるアクティブモードに遷移する。

次に、図８のフローチャートを参照しながら、実施の形態１に係る超音波診断装置の第２モードからの起動動作を説明する。
第２モードにおいては、バッテリ１８から超音波部１５、プローブ側第１通信回路ＰＣ１およびプローブ側第２通信回路ＰＣ２への電力供給が停止され、超音波部１５、プローブ側第１通信回路ＰＣ１およびプローブ側第２通信回路ＰＣ２が作動禁止状態となっている。

ただし、バッテリ１８から電源制御部１６に電力が供給されており、電源制御部１６は、ステップＳ９において、プローブセンサ１９から超音波プローブ１が把持または動かされたことを検知する検知信号が入力されたか否かを確認する。
ユーザが超音波プローブ１を把持する、または、動かすことにより、プローブセンサ１９から検知信号が電源制御部１６に入力されると、電源制御部１６は、ステップＳ１０において、それまで開いていた第２スイッチＳＷ２を閉じることにより、バッテリ１８からプローブ側第２通信回路ＰＣ２に電力を供給する。これにより、超音波プローブ１は、図４に示される第１モードと同じ回路構成となる。

続くステップＳ１１において、電源制御部１６は、プローブ側第２通信回路ＰＣ２から装置本体２の本体側第２通信回路ＢＣ２に、ＢＬＥを用いてペアリング要求信号を送信し、ステップＳ１２において、プローブ側第２通信回路ＰＣ２を介して装置本体２からペアリング完了通知信号が受信されたか否かを確認する。
装置本体２からペアリング完了通知信号が受信されるまで、ステップＳ９～Ｓ１２が繰り返される。

そして、装置本体２の本体制御部２３により本体側第２通信回路ＢＣ２から、ＢＬＥを用いて起動制御信号としてのペアリング完了通知信号が送信され、プローブ側第２通信回路ＰＣ２により受信されたペアリング完了通知信号が電源制御部１６に入力されると、第１モードからの起動動作と同様に、電源制御部１６は、ステップＳ６～Ｓ８を経てアクティブモードへの遷移処理を実行する。

すなわち、電源制御部１６は、ステップＳ６において、第２スイッチＳＷ２を開くことにより、バッテリ１８からプローブ側第２通信回路ＰＣ２への電力供給を停止させ、ステップＳ７において、第１スイッチＳＷ１を閉じることにより、バッテリ１８から超音波部１５およびプローブ側第１通信回路ＰＣ１に電力を供給し、ステップＳ８において、プローブ側第１通信回路ＰＣ１と本体側第１通信回路ＢＣ１の間で、例えばＷｉ－Ｆｉの通信方式を用いた無線通信が開始される。
これにより、超音波プローブ１は、第２モードから起動し、図１に示されるアクティブモードに遷移する。

このように、超音波プローブ１が、アクティブモードと第１モードと第２モードのいずれであるかに応じて、電源制御部１６が、大容量で且つ消費電力も大きいプローブ側第１通信回路ＰＣ１と小容量で且つ消費電力も小さいプローブ側第２通信回路ＰＣ２の一方を選択し、選択された通信回路を用いて装置本体２との無線通信を行うので、装置本体２における操作だけで超音波プローブ１を起動しながらも省電力化を図ることが可能となる。

なお、図７および図８のフローチャートからもわかるように、電源モードを第１モードからアクティブモードまで遷移させるために要する時間は、電源モードを第２モードからアクティブモードまで遷移させるために要する時間よりも短くなっている。

また、上記の実施の形態１では、画像生成部１３が超音波プローブ１に配置されているが、これに限るものではなく、画像生成部１３を装置本体２に配置することもできる。この場合、超音波プローブ１の超音波部１５が、振動子アレイ１１と送受信回路１２とプローブ制御部１４により形成され、送受信回路１２により取得された音線信号が、超音波画像データとして超音波プローブ１から装置本体２に送信され、装置本体２内で画像生成部１３により超音波画像が生成され、表示制御部２１を介してモニタ２２に表示される。

［実施の形態２］
上記の実施の形態１では、第２モードにおいて、超音波部１５、プローブ側第１通信回路ＰＣ１およびプローブ側第２通信回路ＰＣ２が、それぞれ作動禁止状態とされているが、これに限るものではない。

例えば、第１モードと同様に、超音波部１５およびプローブ側第１通信回路ＰＣ１を作動禁止状態とするものの、バッテリ１８からプローブ側第２通信回路ＰＣ２に電力を供給して、プローブ側第２通信回路ＰＣ２を作動可能状態としつつ、電源制御部１６が、第１モードである場合の通信間隔よりも長い通信間隔により装置本体２との無線通信を行うようにプローブ側第２通信回路ＰＣ２を制御し、これを第２モードとすることもできる。
プローブ側第２通信回路ＰＣ２は、第１モードである場合の通信間隔よりも長い通信間隔により無線通信を行うように制御されるため、第１モードにおける超音波プローブ１の消費電力よりも低い消費電力を有する第２モードを実現することができる。

この場合も、実施の形態１における第２モードからの起動動作と同様に、プローブセンサ１９から検知信号が電源制御部１６に入力されることで、アクティブモードへの遷移処理を開始することができる。また、第１モード時より通信間隔が長いながらも、プローブ側第２通信回路ＰＣ２は作動可能状態にあるので、実施の形態１における第１モードからの起動動作と同様に、装置本体２の本体側第２通信回路ＢＣ２から送信された起動指示信号が、プローブ側第２通信回路ＰＣ２を介して電源制御部１６に入力されることで、アクティブモードへの遷移処理を開始することもできる。

実施の形態２では、第２モードにおいて、電源制御部１６が、第１モードである場合の通信間隔よりも長い通信間隔により装置本体２との無線通信を行うようにプローブ側第２通信回路ＰＣ２を制御しているが、超音波プローブ１が、予め、そのような長い通信間隔で無線通信を行うように構成された第３のプローブ側通信回路を備えることもできる。電源制御部１６は、超音波プローブ１の電源モードに応じて、プローブ側第１通信回路ＰＣ１とプローブ側第２通信回路ＰＣ２と第３のプローブ側通信回路の３つの通信回路のうち１つを選択し、選択された通信回路を用いて装置本体２との無線通信を行うことができる。

なお、上記の実施の形態１および２における装置本体２としては、携帯型またはハンドヘルド型のコンパクトな装置本体を用いることもでき、また、据え置き型の装置本体を用いることもできる。装置本体２は、バッテリ２５を内蔵せずに、商用電源から電力を取り入れるように構成することもできる。

１ 超音波プローブ、２ 装置本体、１１ 振動子アレイ、１２ 送受信回路、１３ 画像生成部、１４ プローブ制御部、１５ 超音波部、１６ 電源制御部、１７ プローブ側プロセッサ、１８ バッテリ、１９ プローブセンサ、２１ 表示制御部、２２ モニタ、２３ 本体制御部、２４ 本体側プロセッサ、２５ バッテリ、２６ 入力装置、３１ パルサ、３２ 増幅部、３３ ＡＤ変換部、３４ ビームフォーマ、４１ 信号処理部、４２ ＤＳＣ、４３ 画像処理部、ＳＷ１ 第１スイッチ、ＳＷ２ 第２スイッチ、ＰＣ１ プローブ側第１通信回路、ＰＣ２ プローブ側第２通信回路、ＢＣ１ 本体側第１通信回路、ＢＣ２ 本体側第２通信回路。

Claims (10)

1. 超音波プローブと、
   前記超音波プローブに無線接続される装置本体と
   を備え、
   前記超音波プローブは、
   超音波の送受信を行うことにより超音波画像データを取得する超音波部と、
   それぞれ前記装置本体との間において無線通信を行い且つ互いに伝送容量および消費電力が異なる複数のプローブ側通信回路と、
   前記超音波プローブの電源モードに応じて前記複数のプローブ側通信回路のうち１つのプローブ側通信回路を選択し且つ選択された前記プローブ側通信回路を用いて前記装置本体との無線通信を行う電源制御部と、
   ユーザにより前記超音波プローブが把持または動かされたことを検知するプローブセンサと、
   バッテリと
   を有し、
   前記超音波プローブの前記電源モードは、前記超音波部の作動が可能となるアクティブモードおよび前記超音波部の作動が禁止され且つ前記アクティブモードよりも消費電力が低下するスタンバイモードを含み、前記スタンバイモードは、さらに、第１モードと、前記第１モードよりも消費電力が低下する第２モードを含み、
   前記電源制御部は、前記電源モードが前記アクティブモードである場合および前記第１モードである場合に、それぞれ、前記電源モードに応じて選択された前記プローブ側通信回路に前記バッテリから電力供給を行い、
   前記電源制御部は、前記電源モードが前記第２モードである場合に、前記複数のプローブ側通信回路のいずれに対しても前記バッテリからの電力供給を停止し、前記プローブセンサにより前記超音波プローブが把持または動かされたことが検知されると、前記電源モードを前記第２モードから前記第１モードに切り替えて前記装置本体にペアリング要求信号を送信し、前記装置本体から起動制御信号を受信した場合に、前記電源モードを前記スタンバイモードから前記アクティブモードへ切り替える超音波診断装置。
2. 前記複数のプローブ側通信回路は、
   前記電源モードが前記アクティブモードである場合に前記電源制御部により選択され且つ前記超音波部により取得された前記超音波画像データを前記装置本体に伝送するプローブ側第１通信回路と、
   前記電源モードが前記スタンバイモードである場合に前記電源制御部により選択され且つ前記プローブ側第１通信回路よりも低い消費電力により作動するプローブ側第２通信回路と
   を含む請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記電源制御部は、前記電源モードが前記アクティブモードである場合に、前記バッテリから前記超音波部および前記プローブ側第１通信回路への電力供給を行い且つ前記プローブ側第２通信回路への電力供給を停止し、前記電源モードが前記スタンバイモードである場合に、前記バッテリから前記プローブ側第２通信回路への電力供給を行い且つ前記超音波部および前記プローブ側第１通信回路への電力供給を停止する請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記電源制御部は、前記電源モードが前記第１モードである場合に、前記バッテリから前記プローブ側第２通信回路への電力供給を行い、前記電源モードが前記第２モードである場合に、前記バッテリから前記プローブ側第２通信回路への電力供給を停止する請求項３に記載の超音波診断装置。
5. 前記プローブセンサは、前記超音波プローブに搭載された加速度センサまたは接触センサからなる請求項１に記載の超音波診断装置。
6. 前記電源モードが前記第１モードである場合に、前記超音波プローブが、前記プローブ側第２通信回路を介して、前記装置本体から前記起動制御信号として起動指示信号を受信すると、前記電源制御部は、前記電源モードを前記スタンバイモードから前記アクティブモードへ切り替える請求項４に記載の超音波診断装置。
7. 前記電源モードを前記第１モードから前記アクティブモードまで遷移させるために要する時間は、前記電源モードを前記第２モードから前記アクティブモードまで遷移させるために要する時間よりも短い請求項４に記載の超音波診断装置。
8. 前記装置本体は、前記複数のプローブ側通信回路に対応する複数の本体側通信回路を有し、
   前記複数の本体側通信回路は、
   前記プローブ側第１通信回路との間で無線通信を行う本体側第１通信回路と、
   前記プローブ側第２通信回路との間で無線通信を行う本体側第２通信回路と
   を含む請求項２～７のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
9. 前記起動制御信号は、前記本体側第２通信回路および前記プローブ側第２通信回路を介して前記装置本体から前記超音波プローブに送信される請求項８に記載の超音波診断装置。
10. 互いに伝送容量および消費電力が異なる複数のプローブ側通信回路とバッテリとプローブセンサを有する超音波プローブと、前記超音波プローブに無線接続される装置本体とを備える超音波診断装置の制御方法であって、
    前記超音波プローブの電源モードに応じて前記複数のプローブ側通信回路のうち１つのプローブ側通信回路を選択し、
    選択された前記プローブ側通信回路を用いて前記超音波プローブと前記装置本体との無線通信を行い、
    前記超音波プローブの前記電源モードは、超音波の送受信を行うことにより超音波画像データを取得する超音波部の作動が可能となるアクティブモードおよび前記超音波部の作動が禁止され且つ前記アクティブモードよりも消費電力が低下するスタンバイモードを含み、前記スタンバイモードは、さらに、第１モードと、前記第１モードよりも消費電力が低下する第２モードを含み、
    前記電源モードが前記アクティブモードである場合および前記第１モードである場合に、それぞれ、前記電源モードに応じて選択された前記プローブ側通信回路に前記バッテリから電力供給を行い、
    前記電源モードが前記第２モードである場合に、前記複数のプローブ側通信回路のいずれに対しても前記バッテリからの電力供給を停止し、前記プローブセンサにより前記超音波プローブが把持または動かされたことが検知されると、前記電源モードを前記第２モードから前記第１モードに切り替えて前記超音波プローブから前記装置本体にペアリング要求信号を送信し、前記超音波プローブが前記装置本体から起動制御信号を受信した場合に、前記電源モードを前記スタンバイモードから前記アクティブモードへ切り替える
    超音波診断装置の制御方法。