WO2010116645A1 - 超音波診断装置 - Google Patents

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WO2010116645A1
WO2010116645A1 PCT/JP2010/002133 JP2010002133W WO2010116645A1 WO 2010116645 A1 WO2010116645 A1 WO 2010116645A1 JP 2010002133 W JP2010002133 W JP 2010002133W WO 2010116645 A1 WO2010116645 A1 WO 2010116645A1
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transmission
power
unit
diagnostic apparatus
ultrasonic diagnostic
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PCT/JP2010/002133
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國田政志
中村恭大
酒井崇
杉ノ内剛彦
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パナソニック株式会社
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    • A61B8/46—Ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic devices with special arrangements for interfacing with the operator or the patient
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    • A61B8/14—Echo-tomography

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to a technique for managing transmission power of a vibration element.
  • an ultrasonic probe has an array vibration element (vibration element group) composed of a plurality of vibration elements.
  • the ultrasonic probe outputs an ultrasonic beam from the vibration element group and performs electronic scanning.
  • Examples of the electronic scanning method include electronic linear scanning and electronic sector scanning.
  • the high-frequency transmission drive signal is supplied to the vibration element group, and thereby ultrasonic waves are transmitted for each vibration element.
  • the ultrasonic waves transmitted for each vibration element are combined into an ultrasonic beam.
  • the power loss is output as heat. That is, the vibration element group generates heat, and the heat is conducted to each part of the ultrasonic probe. Due to the heat conduction, the surface of the acoustic lens also becomes hot. Since the ultrasonic probe is in direct contact with the living body, temperature management of the vibrating element group or the ultrasonic probe is very important from the viewpoint of safety against living bodies such as burns (legislation, safety There are also standards).
  • the temperature distribution along the element arrangement direction in the vibration element group will be examined.
  • a color flow mapping mode in which a two-dimensional color blood flow image (color Doppler mode image) is synthesized and displayed on a two-dimensional black-and-white tomographic image (B mode image)
  • transmission is performed once for the B mode per beam address.
  • B mode image black-and-white tomographic image
  • transmission is performed once for the B mode per beam address.
  • the vibration element region for forming the color Doppler mode image is often set to a part of the vibration element group.
  • the temperature at each position in the vibration element group is not uniform, and the temperature in a range where transmission for the color Doppler mode is performed together with transmission for the B mode further increases. Therefore, assuming that the temperature of the vibration element group is uniform regardless of the region or mode in which the ultrasonic image is formed, the temperature is mistaken locally.
  • the voltage and current of a shared transmission power source are monitored, that is, the total amount of electric power related to transmission is monitored, thereby controlling temperature. There is something to do.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a partial configuration of the third ultrasonic diagnostic apparatus.
  • This ultrasonic diagnostic apparatus includes a plurality of vibration elements 1 (vibration element group 11) that transmit and receive ultrasonic waves, a plurality of transmission circuits 2 (transmission circuit group 12) that input transmission drive signals to the vibration element 1, and a transmission circuit.
  • 2 includes a transmission pulse generation unit 4 that supplies transmission pulses to 2 and a transmission power source 3 that supplies power to the transmission circuit unit 2.
  • it has a power detection unit 40 that detects the amount of power from each transmission drive signal of the transmission circuit 2, and a transmission monitoring unit 23 that detects the temperature of the ultrasonic probe from the output of the power detection unit 40.
  • the entire vibration element group is evaluated macroscopically, and there is a problem that it is difficult to detect local heat generation as described above.
  • the power when transmission power control is performed, the power is uniformly limited, and in some cases, the power is excessively limited, and heat generation is suppressed while the sensitivity of the ultrasonic signal ( There is a problem that the image quality of the ultrasonic image is lowered due to a decrease in the signal-to-noise ratio.
  • the voltage, wave number, transmission interval, etc. of the transmission pulse are finely adjusted in response to various condition settings such as resolution priority and sensitivity priority, and the operation sequence is also complicated. Therefore, the amount of calculation is enormous, the calculation content is complicated, and the possibility of design errors and bugs occurring in the system increases.
  • the influence of heat generation is obtained by calculation, there is a possibility that the actual behavior of the apparatus does not match the calculation result. For example, when the designed transmission condition and the actual behavior of the device are different due to a system bug or device failure, it is difficult to detect the heat generation state.
  • the amount of power supplied to each of several hundreds of independently driven vibration elements must be measured with sufficient resolution, and the circuit for that purpose has an occupied area. There is a problem that it becomes a factor that hinders integration and cost reduction. At the same time, an increase in the number of circuit components increases the failure rate of the entire apparatus, which may reduce reliability.
  • the present invention solves the above-described conventional problems, and performs temperature monitoring that can detect local heat generation of the vibration element group based on the actual transmission power, and the temperature monitoring is a circuit with fewer parts. It is an object of the present invention to provide a smaller and more reliable ultrasonic diagnostic apparatus.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention includes a plurality of vibration elements that transmit and receive an ultrasonic beam, a plurality of transmission circuits that are connected to each of the vibration elements and that output a transmission drive signal that drives the vibration elements, and the transmission circuit A transmission power supply for supplying power to the power supply.
  • a pulse detection unit that detects a transmission signal for generating the transmission drive signal, a power measurement unit that detects power supplied to the entire transmission circuit, the pulse detection unit, and the A distribution calculation unit that calculates the amount of power distributed to each of the vibration elements based on an output from the power measurement unit; and a power distribution that derives each power supplied to the plurality of vibration elements from the output of the distribution calculation unit And a derivation unit, wherein the transmission drive signal is controlled based on the power distribution derived by the power distribution derivation unit.
  • a transmission pulse generator that generates a transmission pulse that is input to each of the plurality of transmission circuits, and a control signal that controls the transmission pulse generator based on the power distribution
  • a transmission control unit that generates the transmission signal, wherein the transmission signal is the transmission pulse.
  • a transmission pulse generator for generating transmission pulses respectively input to the plurality of transmission circuits; and a transmission controller for generating a control signal for controlling the transmission pulse generator based on the power distribution.
  • the transmission signal may be the control signal.
  • the pulse detection unit and the power measurement unit can be configured to perform detection and measurement for each transmitted ultrasonic beam.
  • the pulse detector can be configured to detect the frequency of pulses output from the transmission pulse generator. In this case, since the output from the distribution calculation unit is a power distribution, there is no need for a power distribution deriving unit.
  • At least one of the pulse detection unit, the power measurement unit, and the distribution calculation unit may include a connection selection unit that can switch processing for each mode of each transmitted ultrasonic beam. it can.
  • the transmission power source may be configured by a plurality of power sources, and a plurality of power measuring units may be provided so as to correspond to the plurality of power sources.
  • the temperature monitoring for detecting local heat generation of the vibration element group is performed based on the actual transmission power, and the temperature monitoring is performed with a circuit having a smaller number of parts. Therefore, it is possible to provide a small and highly reliable ultrasonic diagnostic apparatus.
  • Embodiment 1 is a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the figure which shows the relationship of the power of a vibration element group corresponding to an ultrasonic diagnostic image Block diagram of power measurement unit of ultrasonic diagnostic apparatus in Embodiment 5 of the present invention
  • Partial block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus in Embodiment 6 of the present invention Block diagram of conventional ultrasonic diagnostic equipment
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the vibration element group 11 is provided in an ultrasonic probe (not shown) and includes a plurality of vibration elements 1.
  • the vibration element 1 is driven by a transmission drive signal from the corresponding transmission circuit 2 and transmits ultrasonic waves.
  • the ultrasonic waves transmitted by the plurality of vibration elements 1 are overlapped to form an ultrasonic beam.
  • the transmission drive signal the subject can be scanned with the ultrasonic beam.
  • the subject can be electronically linearly scanned by sequentially changing the vibration element to be driven among the plurality of vibration elements 1.
  • the vibration element 1 receives the ultrasonic wave reflected from the subject.
  • the ultrasonic signal received by the vibration element 1 is processed by a signal processing unit (not shown) and displayed on the display unit as an ultrasonic image or the like.
  • the transmission circuit group 12 includes a plurality of transmission circuits 2. Based on the transmission pulse from the transmission pulse generator 4 and the power supplied from the transmission power source 3, the transmission circuit 2 generates a transmission drive signal for driving the corresponding vibration element 1 (for example, one-to-one correspondence). Output.
  • the transmission pulse generation unit 4 outputs a transmission pulse having a predetermined delay relationship to each transmission circuit 2 based on a signal from the transmission control unit 25.
  • the transmission power source 3 supplies power to each of the plurality of transmission circuits 2.
  • the transmission control unit 25 is connected to the apparatus control unit and controls each unit based on an instruction from the operator such as a diagnostic mode, and particularly supplies a control signal that instructs the transmission pulse generator 4 to switch the diagnostic mode. .
  • a pulse detection unit group 31 and a power measurement unit 20 configured by the pulse detection unit 21 corresponding to each transmission circuit 2 are arranged.
  • the pulse detection unit group 31 includes a plurality of pulse detection units 21 corresponding to the transmission circuit 2.
  • the pulse detection unit 21 is a circuit that detects a transmission pulse input from the transmission pulse generation unit 4 to the corresponding transmission circuit 2.
  • the power measurement unit 20 is a circuit that measures the amount of power that the transmission power supply 3 supplies to the transmission circuit group 12. Specific processing of the pulse detection unit group 31 and the power measurement unit 20 will be described in the third and fourth embodiments.
  • the distribution calculation unit 24 is connected to the power measurement unit 20 and the pulse detection unit group 31, and receives the power measurement result by the power measurement unit 20 and the transmission pulse detection result by the pulse detection unit group 31. Based on the power measurement result and the transmission pulse detection result, the distribution calculation unit 24 distributes the value of the power measurement result for each vibration element 1 in which the transmission pulse is detected.
  • the power distribution deriving unit 22 performs integration processing or the like on the value of the power measurement result distributed from the distribution calculating unit 24 to derive the power (power distribution) for each vibration element 1.
  • the transmission monitoring unit 23 calculates, for example, the amount of heat generated for each vibration element 1 based on the power distribution derived by the power distribution deriving unit 22, and calculates the temperature of the ultrasonic probe surface.
  • the transmission monitoring unit 23 outputs a warning signal to the transmission control unit 25 when the temperature of the ultrasonic probe surface exceeds a predetermined determination value.
  • the transmission control unit 25 receives the warning signal, the transmission control unit 25 performs control such that the heat generation amount of the vibration element 1 is suppressed, for example, by reducing the power of the transmission drive signal.
  • FIG. 2 is a diagram in which an ultrasonic image in which a color Doppler mode image is synthesized on a B-mode image, the arranged vibration elements 1 and the amount of power supplied to each element (power) are associated with each other.
  • the color Doppler mode image vibration element is also a B-mode image vibration element, and thus the power supplied by the vibration element is different.
  • this color flow mapping mode a large amount of power is supplied to the vibration element 1 corresponding to the power peak location 50, and thus the amount of heat generated is large.
  • the temperature can be detected even if the temperature rises locally. it can.
  • the power distribution is derived based on the amount of power actually supplied by the transmission power source 3 and the transmission pulse actually input to the transmission circuit 2, the transmission conditions designed according to system bugs and device failures Even when the actual behavior of the apparatus is different, the temperature state of the vibration element group 11 can be detected.
  • the pulse detector 21 does not measure the amount of power (physical quantity) supplied to the transmission circuit 2 like the power detector 40 of the conventional ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG.
  • the pulse detector 21 does not measure the amount of power (physical quantity) supplied to the transmission circuit 2 like the power detector 40 of the conventional ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus includes the power measurement unit 20 that measures the power supplied by the transmission power source 3 and the pulse detection unit group that detects the transmission pulse supplied to each transmission circuit 2. 31, a distribution calculating unit 24, a power distribution deriving unit 22, and a transmission monitoring unit 23. With this configuration, calculation is possible even when there is local heat generation or temperature rise on the surface of the vibration element group or the ultrasonic probe.
  • the vibration element group since the power distribution is derived based on the amount of power actually supplied and the actually generated transmission pulse, the vibration element group also falls into a state where the designed transmission conditions and the actual behavior of the device are different. 11 heat generation and temperature conditions can be calculated. Therefore, the subject can be diagnosed safely.
  • the pulse detection unit group 31 can be made smaller with a circuit having a smaller number of parts, which is cheaper, smaller and more reliable. High nature.
  • the transmission pulse output from the transmission pulse generator 4 is a signal for timing, and may be an arbitrary transmission pulse.
  • various transmission pulses such as a rectangular wave, a sine wave, a burst wave, or a chirp wave may be used. Even if it is a various form, it can respond flexibly.
  • the transmission monitoring unit 23 and the transmission control unit 25 calculate the heat generation and temperature of the vibration element group 11, and the transmission power is suppressed when the temperature exceeds a predetermined determination value. Described about performing control.
  • the present embodiment is not limited to this example. For example, by calculating the temperature of the surface of the ultrasonic probe and increasing the transmission power until the temperature reaches a predetermined judgment value, the sensitivity (signal-to-noise ratio) of the ultrasonic signal is further improved and higher An ultrasonic diagnostic apparatus with high image quality can also be obtained.
  • Embodiment 2 The constituent elements of the ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 2 of the present invention are the same as those of the ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 1, and the same constituent elements are the same as those of the ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 1.
  • the same reference numerals as those of the sonic diagnostic apparatus are attached and the description thereof is omitted.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG.
  • the pulse detection unit group 31 is configured to be integrated in the same IC as the transmission pulse generation unit 4 and the power distribution deriving unit 22. Since the pulse detection unit group 31 detects a transmission pulse, which is a signal indicating the timing of the transmission drive signal, it is not necessary to provide a circuit such as an A / D converter, and integration into an IC is easy.
  • the circuit can be made small and inexpensive. Furthermore, by integrating and mounting the pulse detection unit group 31 on an IC on which the transmission pulse generation unit 4 and the power distribution deriving unit 22 are mounted, the number of components mounted on the substrate can be further reduced. For this reason, the failure occurrence rate of the whole ultrasonic diagnostic apparatus can be lowered and the reliability of the product can be improved.
  • the pulse detection unit group 31 can be configured to be small and inexpensive, and the number of parts can be reduced. Can do. Therefore, the ultrasonic diagnostic apparatus can be made inexpensive, small, reliable and safe.
  • the pulse detection unit 21 may be configured to select and correspond to some vibration elements instead of all the vibration elements 1. With this configuration, the circuit scales of the pulse detection unit group 31, the distribution calculation unit 24, and the power distribution deriving unit 22 can be further reduced, and a cheaper and smaller ultrasonic diagnostic apparatus can be obtained.
  • the pulse detector 21 detects the presence / absence of a transmission pulse every time an ultrasonic beam is transmitted.
  • the power measurement unit 20 measures the amount of power to the transmission circuit group 12 of the transmission power source 3 every time an ultrasonic beam is transmitted.
  • the distribution calculation unit 24 distributes the measured power amount value for each vibration element 1 for each transmission of the ultrasonic beam.
  • the power distribution corresponding to the vibration element group 11 can be derived separately for each transmission, and the temperature can be estimated more accurately even for a complicated diagnostic mode.
  • the power measurement unit 20 measures the amount of power supplied to the transmission circuit group 12 from the start to the end of B-mode image transmission.
  • the pulse detector 21 detects the presence or absence of a transmission pulse supplied to each transmission circuit 2 for transmission for B-mode images.
  • the distribution calculation unit 24 sets the power amount value for the B-mode image for each vibration element 1 corresponding to the transmission circuit 2 where the transmission pulse is detected. To distribute.
  • the distribution calculation unit 24 outputs the calculation result to the power distribution deriving unit 22 at the end of transmission for the B-mode image.
  • the power measurement unit 20 measures the amount of power supplied to the transmission circuit group 12 from the start to the end of color Doppler mode image transmission.
  • the pulse detector 21 detects the presence or absence of a transmission pulse supplied to each transmission circuit 2 for transmission for color Doppler mode images.
  • the distribution calculation unit 24 determines the power amount value for the color Doppler mode image based on the measured power amount and the presence or absence of the detected transmission pulse, and the vibration element corresponding to the transmission circuit 2 in which the transmission pulse is detected. Distribute one by one.
  • the distribution calculation unit 24 outputs the calculation result to the power distribution deriving unit 22 at the end of transmission for the color Doppler mode image.
  • the power distribution deriving unit 22 derives the power distribution by integrating the calculation results (physical quantities) of the distribution calculating unit 24 according to the transmission characteristics of the respective ultrasonic beams, and outputs the power distribution to the transmission monitoring unit 23.
  • the heat generation characteristics due to the transmission of the ultrasonic beam in each mode are different and the color Doppler mode image transmission may be more likely to generate heat than the B mode image transmission, but the measurement, detection, By calculating, the influence of each transmission with different heat generation can be obtained more accurately.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus has a configuration in which the power measurement unit 20, the pulse detection unit 21, and the distribution calculation unit 24 measure, detect, and calculate each time an ultrasonic beam is transmitted.
  • the power measurement unit 20 the pulse detection unit 21, and the distribution calculation unit 24 measure, detect, and calculate each time an ultrasonic beam is transmitted.
  • Embodiment 4 The components of the ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 4 of the present invention are the same as those of the ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 3, and the same components are the same as those of the ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 3.
  • the same reference numerals as those of the ultrasonic diagnostic apparatus are attached and the description thereof is omitted.
  • an ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 4 will be described with reference to the block diagram of FIG.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus measures the amount of power supplied to the transmission circuit group 12 every time an ultrasonic beam is transmitted, detects the presence or absence of a transmission pulse, and calculates the power distribution.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus measures the amount of power supplied to the transmission circuit group 12, detects the number (frequency) of transmission pulses, and calculates the power distribution in a predetermined unit time. . With this configuration, the power distribution deriving unit 22 becomes unnecessary.
  • the power measurement unit 20 measures the amount of power from the transmission power source 3 to the transmission circuit group 12 in a unit time.
  • the pulse detection unit 21 includes a counter and detects the number of transmission pulses in a unit time.
  • the distribution calculation unit 24 distributes the measured power amount value per unit time for each vibration element 1 based on the power amount and the number of transmission pulses.
  • the distributed power amount value is a power distribution for each unit time, and the power distribution is output to the transmission monitoring unit 23.
  • the power distribution deriving unit 22 requires a circuit that integrates power, which is a physical quantity, with sufficient resolution, and therefore requires a corresponding circuit scale.
  • the pulse detector 21 detects the frequency of transmission pulses, thereby eliminating the need for the power distribution deriving unit 22 having a physical quantity integrating circuit.
  • the distribution calculation unit 24 can obtain the same result as in the third embodiment by dividing the amount of power from the power measurement unit 20 and the number of pulses from the pulse detection unit group 31 by a predetermined number. Therefore, in this case, the power distribution deriving unit 22 is necessary.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus is configured to measure the amount of power supplied to the transmission circuit group 12, detect the number of transmission pulses, and calculate the power distribution in a predetermined unit time. It is. Therefore, the power distribution deriving unit 22 having an integrating circuit is not necessary, and the entire circuit (power measurement unit 20, pulse detection unit group 31, distribution calculation unit 24) related to power distribution derivation can be reduced. For this reason, it is possible to provide an inexpensive and small ultrasonic diagnostic apparatus.
  • the components of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the fifth embodiment of the present invention are the same as those of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment, and the same components are the same as those of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment.
  • the same reference numerals as those of the sonic diagnostic apparatus are attached and the description thereof is omitted.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment is characterized by the power measuring unit 20, and this characteristic part will be described below with reference to FIGS.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the power measuring unit 20 of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment.
  • the power measuring unit 20 includes a measuring unit 28, a connection selecting unit 26, and a plurality of totaling units 27.
  • the measurement unit 28 measures the amount of power that the transmission power supply 3 supplies to the transmission circuit group 12.
  • the connection selection unit 26 changes the aggregation unit 27 that connects the measurement unit 28 and transmits the amount of power measured by the measurement unit 28. For example, when generating an ultrasound image using a plurality of modes, the connection is changed by changing the connection for each mode, thereby classifying the measurement result of the electric energy according to the type of transmission pulse and the diagnostic mode. Can be output.
  • Each totaling unit 27 totals the amount of electric power transmitted within a predetermined time, and outputs it to the distribution calculating unit 24.
  • the transmission control unit 25 instructs the transmission pulse generation unit 4 to perform B-mode image transmission and also instructs the connection selection unit 26 of the power measurement unit 20.
  • the connection selection unit 26 connects the measurement unit 25 to an appropriate aggregation unit 27 based on an instruction from the transmission control unit 25.
  • the transmission pulse generation unit 4 generates a transmission pulse based on an instruction from the transmission control unit 25 and inputs the transmission pulse to each transmission circuit 2, and the number of transmission pulses is counted in each pulse detection unit 21.
  • the transmission circuit 2 generates a transmission drive signal based on the transmission pulse and the power supplied from the transmission power source 3.
  • the vibration element 1 is driven by a transmission drive signal, emits ultrasonic waves, and receives ultrasonic waves reflected by the subject.
  • a signal received by the vibration element 1 is converted into B-mode image data by a circuit processing unit (not shown).
  • the measurement unit 28 detects the amount of power supplied to the transmission circuit group 12 in the B-mode image transmission.
  • the detected electric energy is totaled by a totaling unit 27 connected to the connection selecting unit 26.
  • the transmission control unit 25 instructs the transmission pulse generation unit 4 to perform color Doppler mode image transmission and also instructs the connection selection unit 26 of the power measurement unit 20.
  • the connection selection unit 26 changes the connection of the measurement unit 25 to the appropriate aggregation unit 27 based on an instruction from the transmission control unit 25.
  • the transmission pulse generation unit 4 generates a transmission pulse based on an instruction from the transmission control unit 25, supplies the transmission pulse to each transmission circuit 2, and counts the number of transmission pulses to each pulse detection unit 21.
  • the transmission circuit 2 generates a transmission drive signal based on the transmission pulse and the power supplied from the transmission power source 3.
  • the vibration element 1 is driven by a transmission drive signal, emits ultrasonic waves, and receives ultrasonic waves reflected by the subject.
  • a signal received by the vibration element 1 is converted into color Doppler mode image data by a circuit processing unit (not shown).
  • the measurement unit 28 detects the amount of power supplied to the transmission circuit group 12 in the transmission for color Doppler mode images.
  • the detected electric energy is totaled by a totaling unit 27 connected to the connection selecting unit 26.
  • the distribution calculation unit 24 weights the output from each totaling unit 27.
  • the power distribution deriving unit 22 derives a power distribution for each vibrating element 1 based on the amount of power supplied for each vibrating element 1 output from the distribution calculating unit 24. Thereafter, the temperature of the ultrasonic probe is calculated in the same procedure as in the first embodiment.
  • the power measurement unit 20 includes the measurement unit 28, the connection selection unit 26, and the plurality of totaling units 27 therein, so that the mode can be compared with the plurality of diagnosis modes. Therefore, the surface temperature of the ultrasonic probe can be accurately calculated. Therefore, a safer ultrasonic diagnostic apparatus can be provided.
  • the power measurement unit 20 is provided with a mechanism for calculating the amount of power for each mode.
  • the present embodiment is not limited to this example.
  • the pulse detector unit 31 is provided with the same configuration as shown in FIG. It is also possible to calculate the surface temperature more accurately.
  • the constituent elements of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the sixth embodiment of the present invention include a plurality of transmission power sources 3 and power measurement units 20, and a plurality of distribution calculation units 24 measured by the plurality of power measurement units 20.
  • the components are the same as those of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment except that the power amount value can be processed.
  • the same components as those of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment. Omitted.
  • FIG. 4 is a partial block diagram showing a configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment.
  • a plurality of transmission power sources 3 are provided.
  • independent power sources for the B mode image transmission beam and the color Doppler mode image transmission beam respectively.
  • a transmission voltage optimum for each mode can be supplied to the transmission circuit group 12, the image quality of the ultrasonic image can be improved, and the diagnostic performance can be improved.
  • the distribution calculation unit 24 includes a plurality of calculation units 29 provided so as to correspond to each of the power measurement units 20 and a synthesis unit 30 that combines the outputs of the plurality of calculation units 29.
  • the calculation unit 29 distributes the electric energy value for each vibration element 1 based on the electric energy detected by the electric power measurement unit 20 in each mode and the number of pulses of each pulse detection unit 21.
  • Each calculation unit 29 performs predetermined weighting on the distribution value of the electric energy for each mode. For example, in the B-mode image transmission beam and the color Doppler mode image transmission beam, the contribution of the temperature increase to the power consumption is not necessarily the same. This difference in contribution is corrected by performing predetermined weighting.
  • the synthesizer 30 synthesizes the distribution value of the electric energy in each mode and inputs it to the power distribution deriving unit 22.
  • the power distribution values calculated by the plurality of calculation units 29 corresponding to the plurality of power measurement units 20 are weighted and synthesized by the synthesis unit 30, thereby It becomes possible to accurately calculate the influence of the temperature rise caused by the plurality of different transmission power sources 3. Therefore, the temperature can be calculated more accurately even in a complicated diagnostic mode.
  • Embodiment 7 The components of the ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 7 of the present invention are the same as those of the ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 1, and the same components are the same as those of the ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 1.
  • the same reference numerals as those of the ultrasonic diagnostic apparatus are attached and the description thereof is omitted.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG.
  • the number of pulses is detected by the pulse detection unit group 31 using the transmission pulse output from the transmission pulse generator 4 by the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment.
  • the pulse detection unit group 31 detects the control signal from the transmission control unit 25 and detects the number of pulses.
  • the transmission control unit 25 is connected to the pulse detection unit group 31 together with the transmission pulse generation unit 4.
  • the transmission control unit 25 inputs a control signal to the transmission pulse generation unit 4 and also to the pulse detection unit group 31.
  • the pulse detection unit 21 calculates the number of transmission pulses supplied to each transmission circuit 2 by the transmission pulse generation unit 4.
  • the control signal input from the transmission control unit 25 to each pulse detection unit 21 is the same. There is one signal line between the transmission control unit 25 and the pulse detection unit group 31, and the signal line is branched in the pulse detection unit group 31 and connected to each pulse detection unit 21.
  • the pulse detection unit group 31 can be configured as one detection circuit having the same number of outputs as the transmission circuit 2.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus is configured such that each pulse detection unit 21 operates based on a common control signal output from the transmission control unit 25.
  • the transmission circuit 2 having several hundreds of transmission circuits 2 and the pulse detection unit 21 are provided with a function equivalent to that of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment without providing a transmission line that has a one-to-one relationship. Since the number can be reduced, the ultrasonic diagnostic apparatus can be reduced in size. Therefore, an inexpensive, small, reliable, and safe ultrasonic diagnostic apparatus can be provided.
  • the components of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the eighth embodiment of the present invention are the same as those of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment, and the same components are the same as those of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment.
  • the same reference numerals as those of the sonic diagnostic apparatus are attached and the description thereof is omitted.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus monitors the temperature distribution of the vibration element group 11, whereas the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment monitors the acoustic output of the vibration element group 11. It is characterized by.
  • the distribution calculation unit 24 calculates the amount of power corresponding to the vibration element 1 driven by one transmission beam based on the measurement result of the power measurement unit 20 and the detection result of the pulse detection unit group 31.
  • the power distribution deriving unit 22 derives the power distribution per transmission beam in the form of the intensity distribution of the acoustic output.
  • the transmission monitoring unit 23 generates a warning signal when the intensity of the sound output exceeds a predetermined determination value.
  • the transmission controller 25 supplies a control signal to the transmission pulse generator 4 so that the intensity of the sound output is suppressed based on the warning signal.
  • the power amount value distributed to each vibration element 1 input to the power distribution deriving unit 22 is a value based on the actual transmission power, and the transmission condition and device designed by a system bug or device failure. Even when the actual behaviors of these elements fall into different states, the state of the acoustic output of the vibration element group 11 can be detected.
  • the intensity distribution of the acoustic output output from the power distribution deriving unit 22 is associated with the arrangement of the vibration element group 11, and local output concentration may occur in a part of the vibration element group 11. It is possible to detect.
  • the transmission monitoring unit 23 is configured to perform monitoring using the acoustic output from the vibration element group 11 as an index.
  • the transmission monitoring unit 23 is configured to perform monitoring using the acoustic output from the vibration element group 11 as an index.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus can perform temperature monitoring or acoustic output monitoring that also detects local heat generation of the array vibration element, and can be used as a safe and highly reliable small ultrasonic diagnostic apparatus. .
  • Vibration element 2 Transmitter circuit DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Transmission power source 4 Transmission pulse generation part 11 Vibration element group 12 Transmission circuit group 20 Power measurement part 21 Pulse detection part 22 Power distribution derivation part 23 Transmission monitoring part 24 Distribution calculation part 25 Transmission control part 26 Connection selection part 27 Total part 28 Measurement Unit 29 calculating unit 30 combining unit 31 pulse detecting unit group 40 power detecting unit 50 power peak position of vibration element group

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Abstract

超音波ビームを送受信する複数の振動素子（１）と、振動素子各々に接続され、振動素子を駆動する送信駆動信号を出力する複数の送信回路（２）と、送信回路に電力を供給する送信電源（３）とを備える。送信駆動信号を生成するための送信信号を検出するパルス検出部（２１）と、送信回路全体に供給される電力を検出する電力測定部（２０）と、パルス検出部と電力測定部との出力に基づいて振動素子ごとに分配される電力量を算出する分配算出部（２４）と、分配算出部の出力から複数の振動素子に供給される各々パワーを導出するパワー分布導出部（２２）とを備え、パワー分布導出部で導出されたパワー分布に基づいて、送信駆動信号を制御する。この構成により、少ない部品点数の回路で、振動素子の局所的な発熱を検出することができる温度監視を実際の送信パワーに基づいて行うことができ、より小型で信頼性の高い超音波診断装置を提供することができる。

Description

超音波診断装置
　本発明は、超音波診断装置に関し、より詳細には、振動素子の送信パワーの管理技術に関する。
　一般に超音波探触子（プローブ）は、複数の振動素子からなるアレイ振動素子（振動素子群）を有する。超音波探触子は、振動素子群から超音波ビームを出力し、電子走査を行う。その電子走査方式としては、電子リニア走査や電子セクタ走査が挙げられる。
　振動素子群には、高電圧の送信駆動信号が供給され、それにより振動素子ごとに超音波が送波される。振動素子ごとに送波された超音波が合成されて超音波ビームとなる。振動素子群における電気音響変換に当たって電力損失は熱として出力される。つまり、振動素子群が発熱し、その熱は超音波探触子の各部分へ伝導される。その熱伝導により、音響レンズの表面も熱くなる。超音波探触子は、生体に直接接触させるものであるから、例えばやけどなど生体に対する安全性の観点から、振動素子群あるいは超音波探触子の温度管理が非常に重要である（法令、安全規格などもある）。
　ここで、電子リニア走査を前提として、振動素子群における素子配列方向に沿った温度分布について検討してみる。例えば、二次元白黒断層画像（Ｂモード画像）上に二次元カラー血流画像（カラードプラモード画像）を合成表示するカラーフローマッピングモードにおいては、１ビームアドレス当たり、Ｂモード用に１回の送信、及び、カラードプラモード用に例えば１０回の送信を行う必要がある（送信条件はそれぞれのモードで相違）。しかも、カラードプラモード画像を形成する振動素子領域は振動素子群の一部分に設定される場合が多い。この場合に、振動素子群における各位置の温度は一様ではなく、カラードプラモード用の送信がＢモード用送信と、併せて行われる範囲の温度がより上昇する。したがって、超音波画像を形成する領域やモードによらず振動素子群の温度が一律であると想定すると局所的に温度を見誤ってしまう。
　従来の超音波診断装置の中には、第１の超音波診断装置として、共用される送信電源の電圧及び電流をモニタし、つまり送信に係る全体の電力量を監視することにより、温度管理を行うものがある。
　また、第２の超音波診断装置として、送信条件を考慮したソフトウエア計算によって温度を求める方式のものも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　また、第３の超音波診断装置として、振動素子群に対応する各位置に複数の送信パワー検出回路を配置し、その検出結果に基づいて温度を求める方式のものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。図５は、第３の超音波診断装置の部分構成を示すブロック図である。この超音波診断装置は、超音波を送受信する複数の振動素子１（振動素子群１１）と、送信駆動信号を振動素子１に入力する複数の送信回路２（送信回路群１２）と、送信回路２に送信パルスを供給する送信パルス発生部４と、送信回路部２に電力を供給する送信電源３とを有する。さらに、送信回路２のそれぞれの送信駆動信号から電力量を検出する電力検出部４０と、電力検出部４０の出力から超音波探触子の温度を検出する送信監視部２３とを有する。
特開２００３－７０７８４号公報 特開２００３－３２５５０８号公報
　しかしながら、従来の第１の超音波診断装置では、振動素子群の全体をマクロ的に評価することとなり、上記のような局所的な発熱を検出することが困難であるという問題がある。また、この超音波診断装置では、送信パワー制御を行うと一律にパワーを制限することとなり、場合によっては過剰にパワー制限を行ってしまうこととなり、発熱を抑えられる一方で超音波信号の感度（信号対ノイズ比）が低下することにより超音波画像の画質が低下するという問題がある。
　また、従来の第２の超音波診断装置では、解像度優先や感度優先といった様々な条件設定に対応して、送信パルスの電圧、波数、送信間隔などが細かく調整され、また動作シーケンスも複雑であることから、その計算量は膨大であり、その計算内容は複雑であり、システムに設計ミスやバグが発生する可能性が高まる。また、計算によって発熱の影響を求めるため、装置の実際の挙動と計算結果が一致しない可能性もある。例えば、システムのバグや装置の故障によって、設計した送信条件と装置の実際の挙動が異なる状態に陥った場合、その発熱の状況を検知することは困難であるという問題がある。
　また、従来の第３の超音波診断装置では、独立して駆動される数百に及ぶ振動素子各々に供給される電力量を十分な分解能で測定しなければならず、そのための回路は占有面積が大きく、集積化・低コスト化を阻害する要因となるという問題がある。同時に、回路の部品点数が多くなることで装置全体の故障発生率が上がり、信頼性が低下する恐れがあるという問題もある。
　本発明は、上記従来の問題を解決するもので、振動素子群の局所的な発熱を検出することができる温度監視を実際の送信パワーに基づいて行い、また温度監視をより少ない部品点数の回路で行うことで、より小型で信頼性の高い超音波診断装置を提供することを目的とする。
　本発明の超音波診断装置は、超音波ビームを送受信する複数の振動素子と、前記振動素子各々に接続され、前記振動素子を駆動する送信駆動信号を出力する複数の送信回路と、前記送信回路に電力を供給する送信電源とを備える。上記課題を解決するために、前記送信駆動信号を生成するための送信信号を検出するパルス検出部と、前記送信回路全体に供給される電力を検出する電力測定部と、前記パルス検出部と前記電力測定部との出力に基づいて前記振動素子ごとに分配される電力量を算出する分配算出部と、前記分配算出部の出力から前記複数の振動素子に供給される各々パワーを導出するパワー分布導出部とを備え、前記パワー分布導出部で導出された前記パワー分布に基づいて、前記送信駆動信号を制御することを特徴とする。
　また、本発明の超音波診断装置において、複数の前記送信回路にそれぞれ入力される送信パルスを生成する送信パルス発生部と、前記パワー分布に基づいて、前記送信パルス発生部を制御する制御信号を生成する送信制御部とを有し、前記送信信号は、前記送信パルスである構成にすることができる。
　また、複数の前記送信回路にそれぞれ入力される送信パルスを生成する送信パルス発生部と、前記パワー分布に基づいて、前記送信パルス発生部を制御する制御信号を生成する送信制御部とを有し、前記送信信号は、前記制御信号である構成にすることができる。
　また、前記パルス検出部と前記電力測定部は、送信される超音波ビームごとにそれぞれ検出と測定を行う構成にすることができる。
　また、前記パルス検出部は、送信パルス発生部が出力するパルスの頻度を検出する構成にすることもできる。この場合は、分配算出部からの出力がパワー分布となるため、パワー分布導出部がなくてもよい。
　また、前記パルス検出部、前記電力測定部、および前記分配算出部の少なくとも一つにおいて、送信される各超音波ビームのモードごとに処理を切り替えることのできる接続選択部を有する構成にすることができる。
　また、前記送信電源は、複数の電源から構成され、前記複数の電源に対応するように前記電力測定部が複数設けられている構成にすることができる。
　本発明によれば、パワー分布を導出することにより、振動素子群の局所的な発熱を検出する温度監視を実際の送信パワーに基づいて行い、また温度監視をより少ない部品点数の回路で行うことができ、小型で信頼性の高い超音波診断装置を提供することができる。
本発明の実施の形態１における超音波診断装置のブロック図 超音波診断画像と対応する振動素子群のパワーの関係を示す図 本発明の実施の形態５における超音波診断装置の電力測定部のブロック図 本発明の実施の形態６における超音波診断装置の部分ブロック図 従来の超音波診断装置のブロック図
　以下に、本発明の超音波診断装置における実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
　（実施の形態１）
　図１は、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ブロック図である。振動素子群１１は、図示されていない超音波探触子内に設けられ、複数の振動素子１により構成されている。振動素子１は、対応する送信回路２からの送信駆動信号により駆動され、超音波を送信する。複数の振動素子１が送信する超音波が重なり合って超音波ビームが形成される。送信駆動信号を制御することにより、被検体を超音波ビームにより走査することができる。例えば、複数の振動素子１のうち駆動させる振動素子を順次変化させることにより、被検体を電子リニア走査することができる。
　また、振動素子１は、被検体に反射した超音波を受信する。振動素子１により受信された超音波信号は、図示しない信号処理部により処理され、超音波画像などとして表示部に表示される。
　送信回路群１２は、複数の送信回路２により構成されている。送信回路２は、送信パルス発生部４からの送信パルスと、送信電源３から供給された電力とに基づいて、対応する（例えば１対１に対応する）振動素子１を駆動する送信駆動信号を出力する。
　送信パルス発生部４は、送信制御部２５からの信号に基づいて、各送信回路２に対して所定の遅延関係を有する送信パルスを出力する。送信電源３は、複数の各送信回路２に電力を供給する。送信制御部２５は、装置制御部に接続され、診断モードなどの操作者からの指示に基づいて各部を制御し、特に送信パルス発生器４に診断モードの切り替え等を指示する制御信号を供給する。
　本実施の形態において、振動素子群１１における温度監視を行うために、各送信回路２に対応するパルス検出部２１で構成したパルス検出部群３１と電力測定部２０とが配置されている。
　パルス検出部群３１は、送信回路２に対応する複数のパルス検出部２１により構成されている。パルス検出部２１は、送信パルス発生部４から対応する送信回路２へ入力される送信パルスを検出する回路である。もちろん、パワー分布導出を行う限りにおいて、送信パルスの種類など他の情報の検出を行うようにしてもよい。電力測定部２０は、送信電源３が送信回路群１２に供給する電力量を測定する回路である。パルス検出部群３１および電力測定部２０の具体的な処理は実施の形態３、４において説明する。
　分配算出部２４は、電力測定部２０とパルス検出部群３１とに接続され、電力測定部２０による電力測定結果およびパルス検出部群３１による送信パルス検出結果が入力される。分配算出部２４は、電力測定結果および送信パルス検出結果に基づいて、送信パルスが検出された振動素子１ごとに電力測定結果の値を分配する。パワー分布導出部２２は、分配算出部２４からの分配された電力測定結果の値に対して積算処理などを行い振動素子１ごとのパワー（パワー分布）を導出する。
　送信監視部２３は、パワー分布導出部２２において導出されたパワー分布に基づいて、例えば、振動素子１ごとの発熱量を算出し、超音波探触子表面の温度を算出する。送信監視部２３は、超音波探触子表面の温度が所定の判定値を超える場合に警告信号を送信制御部２５に出力する。送信制御部２５は、警告信号を受信すると、例えば、送信駆動信号の電力を下げるなど振動素子１の発熱量が抑制されるような制御を行う。
　図２は、Ｂモード画像上にカラードプラモード画像が合成された超音波画像および配列された振動素子１と各素子に供給される電力量（パワー）を対応させた図である。Ｂモード画像上にカラードプラモード画像が合成されるカラーフローマッピングモードにおいては、カラードプラモード画像用振動素子は、Ｂモード画像用の振動素子でもあるため、振動素子により供給されるパワーが異なる。このカラーフローマッピングモードにおいて、パワーピーク箇所５０に対応する振動素子１に多くのパワーが供給されるため、発熱量が多い。
　本実施の形態に係る超音波診断装置では、振動素子ごとにＢモード画像用およびカラードプラモード画像用の送信パルスを検出するため、局所的に温度が上昇してもその温度を検出することができる。
　また、送信電源３により実際に供給された電力量および送信回路２に実際に入力された送信パルスに基づいてパワー分布を導出しているため、システムのバグや装置の故障によって、設計した送信条件と装置の実際の挙動が異なる状態に陥った場合も、振動素子群１１の温度の状況を検知することができる。
　また、例えば図５に示す従来の超音波診断装置の電力検出部４０のように送信回路２に供給される電力量（物理量）を測定するのではなく、パルス検出部２１がタイミングをとるための信号である送信パルスを検出する構成とすることにより、例えばパルス検出部２１にＡ／Ｄコンバータのような回路を設ける必要がなく、パルス検出部群３１を小さく構成することが可能となる。
　以上のように、本実施の形態に係る超音波診断装置は、送信電源３が供給する電力を測定する電力測定部２０と、送信回路２ごとに供給される送信パルスを検出するパルス検出部群３１と、分布算出部２４と、パワー分布導出部２２と、送信監視部２３とを有する。この構成により、振動素子群または超音波探触子表面の局所的な発熱または温度上昇があっても算出することができる。
　また、実際に供給された電力量および実際に生成された送信パルスに基づいてパワー分布を導出しているため、設計した送信条件と装置の実際の挙動が異なる状態に陥った場合も振動素子群１１の発熱および温度の状況を算出することができる。したがって、安全に被検体を診断することができる。
　また、図５に示す従来技術のように電力検出部４０を複数設ける場合に比べ、パルス検出部群３１をより少ない部品点数の回路でより小さく構成することが可能となり、より安価かつ小型で信頼性が高い。
　なお、送信パルス発生部４から出力される送信パルスは、タイミングをとるための信号であるため任意の送信パルスであってよく、例えば、矩形波、正弦波、バースト波あるいはチャープ波のような様々な形態であっても柔軟に対応することができる。
　また、本実施の形態では、送信監視部２３と送信制御部２５とにより振動素子群１１の発熱および温度を算出し、その温度が所定の判定値を超える場合に送信パワーが抑制されるような制御を行うことについて述べた。しかし、本実施の形態では、この例に限定されない。例えば、超音波探触子表面の温度を算出し、その温度が所定の判定値になるまで送信パワーを増大させることで、より超音波信号の感度（信号対ノイズ比）を向上させ、より高画質な超音波診断装置とすることもできる。
　（実施の形態２)
　本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置の構成要素は、実施の形態１に係る超音波診断装置の構成要素と同様であり、同一の構成要素については、実施の形態１に係る超音波診断装置と同一の符号を付して説明を省略する。以下、本実施の形態に係る超音波診断装置について、図１のブロック図を参照しながら説明する。
　本実施の形態では、パルス検出部群３１を、送信パルス発生部４やパワー分布導出部２２と同じＩＣに集積化して構成する。パルス検出部群３１は、送信駆動信号のタイミングを示す信号である送信パルスを検出するため、例えばＡ／Ｄコンバータのような回路を設ける必要がなくＩＣへの集積化が容易である。
　ここで、数百にも及ぶ振動素子１に対応するパルス検出部２１で構成されたパルス検出部群３１をＩＣに集積化することで、回路を安価に小さく構成することが可能となる。さらに、パルス検出部群３１を送信パルス発生部４やパワー分布導出部２２が搭載されるＩＣに統合して実装することで基板上に実装される部品点数をより削減することが可能となる。このため、超音波診断装置全体の故障発生率を下げ、製品の信頼性を向上させることができる。
　以上のように、本実施の形態に係る超音波診断装置は、パルス検出部群３１をＩＣに集積化することにより、パルス検出部群３１を安価に小さく構成でき、かつ部品点数を削減することができる。したがって、超音波診断装置を安価かつ小型で信頼性が高く安全なものとすることができる。
　なお、パルス検出部２１は、すべての振動素子１に対してではなく、一部の振動素子を選択して対応させる構成にすることもできる。この構成により、よりパルス検出部群３１と分配算出部２４およびパワー分布導出部２２の回路規模を縮小し、より安価で小型な超音波診断装置とすることが可能である。
　（実施の形態３）
　本発明の実施の形態３に係る超音波診断装置の構成要素は、実施の形態１に係る超音波診断装置の構成要素と同様であり、同一の構成要素については、実施の形態１に係る超音波診断装置と同一の符号を付して説明を省略する。以下、本実施の形態に係る超音波診断装置について、図１のブロック図を参照しながら説明する。
　パルス検出部２１は、超音波ビームの送信ごとに送信パルスの有無を検出する。電力測定部２０は、超音波ビームの送信ごとに、送信電源３の送信回路群１２への電力量を測定する。分配算出部２４は、超音波ビームの送信ごとに、測定された電力量値を振動素子１ごとに分配する。
　以上の構成により、振動素子群１１に対応するパワー分布を送信ごとに分けて導出でき、複雑な診断モードに対してもより正確に温度を推定することができる。
　次に、カラーフローマッピングモードにおける動作を図２を参照しながら説明する。まず、電力測定部２０は、Ｂモード画像用送信の開始から終了までの間に送信回路群１２に供給された電力量を測定する。また、パルス検出部２１は、Ｂモード画像用送信のために各送信回路２に供給される送信パルスの有無を検出する。次に、分配算出部２４は、測定された電力および検出された送信パルスの有無に基づいて、Ｂモード画像用に電力量値を送信パルスが検出された送信回路２に対応する振動素子１ごとに分配する。分配算出部２４は、Ｂモード画像用送信終了時に算出結果をパワー分布導出部２２に出力する。
　次に、電力測定部２０は、カラードプラモード画像用送信の開始から終了までの間に送信回路群１２に供給された電力量を測定する。また、パルス検出部２１は、カラードプラモード画像用送信のために各送信回路２に供給される送信パルスの有無を検出する。次に、分配算出部２４は、測定された電力量および検出された送信パルスの有無に基づいて、カラードプラモード画像用に電力量値を送信パルスが検出された送信回路２に対応する振動素子１ごとに分配する。分配算出部２４は、カラードプラモード画像用送信終了時に算出結果をパワー分布導出部２２に出力する。
　パワー分布導出部２２は、それぞれの超音波ビームの送信特性に合わせて分配算出部２４の算出結果（物理量）の積算を行ってパワー分布を導出し、パワー分布を送信監視部２３へ出力する。この際、それぞれのモードによる超音波ビームの送信による発熱特性が異なり、Ｂモード画像用送信よりカラードプラモード画像用送信のほうがより発熱しやすい場合もあるが、送信ごとに分けて測定、検出、算出することで、発熱が異なるそれぞれの送信の影響をより正確に求めることができる。
　以上のように、本実施の形態に係る超音波診断装置は、電力測定部２０とパルス検出部２１と分配算出部２４が超音波ビームの送信ごとにそれぞれ測定、検出、算出を行う構成である。この構成により、発熱が異なるそれぞれのモードにおける超音波ビームの送信の影響をより正確に求めることができ、より安全な超音波診断装置を提供することができる。
　（実施の形態４）
　本発明の実施の形態４に係る超音波診断装置の構成要素は、実施の形態３に係る超音波診断装置の構成要素と同様であり、同一の構成要素については、実施の形態３に係る超音波診断装置と同一の符号を付して説明を省略する。以下、実施の形態４に係る超音波診断装置について、図１のブロック図を参照しながら説明する。
　実施の形態３に係る超音波診断装置は、超音波ビームの送信ごとに送信回路群１２に供給された電力量の測定、送信パルスの有無の検出、パワー分布の算出を行うものであった。本実施の形態に係る超音波診断装置は、所定の単位時間において、送信回路群１２に供給された電力量の測定、送信パルスの数（頻度）の検出、パワー分布の算出を行うものである。この構成により、パワー分布導出部２２は、不要となる。
　電力測定部２０は、単位時間における送信電源３から送信回路群１２への電力量を測定する。パルス検出部２１は、カウンタを有し、単位時間における送信パルスの数を検出する。分配算出部２４は、電力量と送信パルスの数に基づいて、単位時間における測定された電力量値を振動素子１ごとに分配する。分配された電力量値は、単位時間ごとのパワー分布であり、パワー分布は送信監視部２３へ出力される。
　実施の形態３におけるパワー分布導出部２２は、十分な分解能で物理量であるパワーを積算する回路が必要なため、相応の回路規模が必要である。本実施の形態にいては、パルス検出部２１において送信パルスの頻度を検出することにより、物理量の積算回路を有するパワー分布導出部２２が不要となる。
　なお、分配算出部２４において、電力測定部２０からの電力量およびパルス検出部群３１からのパルスの数を所定の数で割ることにより、実施の形態３と同様の結果を得ることができる。したがって、この場合は、パワー分布導出部２２が必要である。
　以上のように、本実施の形態に係る超音波診断装置は、所定の単位時間において、送信回路群１２に供給された電力量の測定、送信パルスの数の検出、パワー分布の算出を行う構成である。したがって、積算回路を有するパワー分布導出部２２が不要となり、パワー分布導出に関する回路（電力測定部２０、パルス検出部群３１、分配算出部２４）全体を小さくすることができる。このため、安価で小型な超音波診断装置を提供することが可能である。
　（実施の形態５）
　本発明の実施の形態５に係る超音波診断装置の構成要素は、実施の形態１に係る超音波診断装置の構成要素と同様であり、同一の構成要素については、実施の形態１に係る超音波診断装置と同一の符号を付して説明を省略する。本実施の形態に係る超音波診断装置は、電力測定部２０に特徴を有するものであり、以下この特徴部分について図１、図３を参照しながら説明する。
　図３は、本実施の形態に係る超音波診断装置の電力測定部２０の構成を示すブロック図である。電力測定部２０は、測定部２８と、接続選択部２６と、複数の集計部２７とを有する構成である。測定部２８は、送信電源３が送信回路群１２に供給する電力量を測定する。接続選択部２６は、送信制御部２５からの指示に基づいて、測定部２８を接続する集計部２７を変更し、測定部２８が測定した電力量を伝達する。接続の変更は、例えば、複数のモードを用いて超音波画像を生成する場合に、モードごとに接続を変更することで、送信パルスの種類や診断モードに応じて電力量の測定結果を分類して出力することができる。各集計部２７は、所定の時間内に伝達された電力量を集計し、分配算出部２４に出力する。
　次に、本実施の形態に係る超音波診断装置のカラーフローマッピングモードにおける動作を図２を参照しながら説明する。まず、送信制御部２５は、Ｂモード画像用送信を行う旨を送信パルス発生部４に指示するとともに、電力測定部２０の接続選択部２６にも指示する。接続選択部２６は、送信制御部２５からの指示に基づき測定部２５を適切な集計部２７に接続する。次に、送信パルス発生部４は、送信制御部２５からの指示に基づいて送信パルスを生成し、各送信回路２に入力するとともに、送信パルスは各パルス検出部２１において数がカウントされる。
　送信回路２は、送信パルスおよび送信電源３から供給される電力に基づいて送信駆動信号を生成する。振動素子１は、送信駆動信号により駆動されて超音波を照射し、被検体により反射された超音波を受信する。振動素子１により受信された信号は、図示しない回路処理部でＢモード画像データに変換される。
　電力測定部２０において、測定部２８は、Ｂモード画像用送信における送信回路群１２に供給された電力量を検出する。検出された電力量は、接続選択部２６に接続された集計部２７で集計される。
　次に、送信制御部２５は、カラードプラモード画像用送信を行う旨を送信パルス発生部４に指示するとともに、電力測定部２０の接続選択部２６にも指示する。接続選択部２６は、送信制御部２５からの指示に基づき測定部２５を適切な集計部２７に接続の変更を行う。次に、送信パルス発生部４は、送信制御部２５からの指示に基づいて送信パルスを生成し、各送信回路２に供給するとともに、各パルス検出部２１に送信パルスの数がカウントされる。
　送信回路２は、送信パルスおよび送信電源３から供給される電力に基づいて送信駆動信号を生成する。振動素子１は、送信駆動信号により駆動され超音波を照射し、被検体により反射された超音波を受信する。振動素子１により受信された信号は、図示しない回路処理部でカラードプラモード画像データに変換される。
　電力測定部２０において、測定部２８は、カラードプラモード画像用送信における送信回路群１２に供給された電力量を検出する。検出された電力量は、接続選択部２６に接続された集計部２７で集計される。
　次に、分配算出部２４は、各集計部２７からの出力に対して重み付けを行う。次に、パワー分布導出部２２は、分配算出部２４からの出力された振動素子１ごとに供給された電力量に基づいて振動素子１ごとのパワー分布を導出する。以下、実施の形態１と同様の手順により超音波探触子の温度を算出する。
　以上のように、本実施の形態において、電力測定部２０は内部に測定部２８と接続選択部２６と複数の集計部２７とを有する構成とすることで、複数の診断モードに対して、モードごとによる温度上昇の寄与を計算することができるため、超音波探触子の表面温度を正確に算出することができる。したがって、より安全な超音波診断装置を提供することが可能となる。
　なお、本実施の形態では、図３に示したように電力測定部２０にモードごとに電力量を算出する機構を設けた例を示した。しかし、本実施の形態はこの例に限定されず、例えばパルス検出部群３１に図３に示した同様の構成を設けても同様に、複雑な診断モードに対しても超音波探触子の表面温度をより正確に温度を算出することもできる。
　（実施の形態６）
　本発明の実施の形態６に係る超音波診断装置の構成要素は、送信電源３および電力測定部２０が複数形成され、それに伴い分配算出部２４が複数の電力測定部２０により測定された複数の電力量値を処理可能に構成された点以外は実施の形態１に係る超音波診断装置の構成要素と同様である。本実施の形態に係る超音波診断装置において、実施の形態１に係る超音波診断装置と同一の構成要素については、実施の形態１に係る超音波診断装置と同一の符号を付して説明を省略する。
　図４は、本実施の形態に係る超音波診断装置の構成を示す部分ブロック図である。送信電源３は、複数設けられ、例えばＢモード画像上にカラードプラモード画像が合成されるカラーフローマッピングモードにおいて、Ｂモード画像用送信ビームとカラードプラモード画像用送信ビームに対してそれぞれ独立した電源として用いられる。この構成により、それぞれのモードに最適な送信電圧を送信回路群１２に供給することができ、超音波画像の画質を向上させることができ、診断性能を高めることができる。
　電力測定部は、送信電源３のそれぞれに対応するように複数設けられている。分配算出部２４は、電力測定部２０のそれぞれに対応するように複数設けられた算出部２９と、複数の算出部２９の出力を合わせる合成部３０とを有する。算出部２９は、それぞれ各モードにおける電力測定部２０が検出した電力量と、各パルス検出部２１のパルスの数により、電力量値を振動素子１ごとに分配する。また、各算出部２９は、電力量の分配値に対してモードごとに所定の重み付けを行う。例えば、上記Ｂモード画像用送信ビームとカラードプラモード画像用送信ビームでは、消費電力量に対する温度上昇の寄与が必ずしも同じではない。この寄与の違いを所定の重み付けを行うことにより補正する。合成部３０では、各モードにおける電力量の分配値を合成し、パワー分布導出部２２に入力する。
　以上のように、本実施の形態において、複数の電力測定部２０に対応する複数の算出部２９が算出した電力量の分配値に対して重み付けを行い合成部３０で合成することにより、電圧の異なる複数の送信電源３による温度上昇の影響を正確に算出することができるようになる。したがって、複雑な診断モードにおいてもより正確に温度を算出することができる。
　（実施の形態７）
　本発明の実施の形態７に係る超音波診断装置の構成要素は、実施の形態１に係る超音波診断装置の構成要素と同様であり、同一の構成要素については、実施の形態１に係る超音波診断装置と同一の符号を付して説明を省略する。以下、本実施の形態に係る超音波診断装置について、図１のブロック図を参照しながら説明する。
　本実施の形態に係る超音波診断装置は、実施の形態１に係る超音波診断装置が送信パルス発生部４から出力された送信パルスを用いてパルス検出部群３１によりパルスの数を検出したのに対して、送信制御部２５からの制御信号をパルス検出部群３１が検出してパルスの数を検出することを特徴とする。
　送信制御部２５は、送信パルス発生部４とともにパルス検出部群３１にも接続されている。送信制御部２５は、制御信号を送信パルス発生部４に入力するとともにパルス検出部群３１にも入力する。パルス検出部２１は、送信パルス発生部４によって各送信回路２に供給される送信パルスの数を算出する。
　送信制御部２５からそれぞれのパルス検出部２１に入力される制御信号は同一である。送信制御部２５とパルス検出部群３１との間の信号線は、１本であり、パルス検出部群３１内で分岐され各パルス検出部２１に接続されている。または、パルス検出部群３１を送信回路２と同じ数の出力をもつ一つの検出回路として構成することができる。
　以上のように、本実施の形態に係る超音波診断装置は、各パルス検出部２１が送信制御部２５から出力される共通の制御信号に基づいて動作する構成である。この構成により、数百に及ぶ送信回路２とパルス検出部２１とを１対１に結ぶ伝送路を設けずに実施の形態１に係る超音波診断装置と同等の機能を有するとともに、伝送路の数を減らすことができるため、超音波診断装置を小型化することができる。したがって、安価かつ小型で信頼性が高く安全な超音波診断装置を提供することができる。
　（実施の形態８）
　本発明の実施の形態８に係る超音波診断装置の構成要素は、実施の形態１に係る超音波診断装置の構成要素と同様であり、同一の構成要素については、実施の形態１に係る超音波診断装置と同一の符号を付して説明を省略する。以下、本実施の形態に係る超音波診断装置について、図１のブロック図を参照しながら説明する。
　実施の形態１に係る超音波診断装置は、振動素子群１１の温度分布を監視するのに対して、本実施の形態に係る超音波診断装置は、振動素子群１１の音響出力を監視することを特徴とする。
　分配算出部２４は、電力測定部２０の測定結果と、パルス検出部群３１の検出結果とに基づいて、１回の送信ビームで駆動した振動素子１に対応する電力量を算出する。パワー分布導出部２２は、１回の送信ビームあたりのパワー分布を音響出力の強度分布の形で導出する。送信監視部２３は、音響出力の強度が所定の判定値を超える場合は警告信号を生成する。送信制御部２５は、警告信号に基づいて音響出力の強度が抑制されるように送信パルス発生部４に制御信号を供給する。
　ここで、パワー分布導出部２２に入力される振動素子１ごとに分配された電力量値は、実際の送信パワーに基づいた値であり、システムのバグや装置の故障によって設計した送信条件と装置の実際の挙動が異なる状態に陥った場合も、振動素子群１１の音響出力の状況を検知することができる。
　また、パワー分布導出部２２から出力される音響出力の強度分布は、振動素子群１１の配置に対応付けられており、振動素子群１１の一部に局所的な出力の集中が発生した場合も検出することが可能である。
　以上のように、本実施の形態は、送信監視部２３を、振動素子群１１からの音響出力を指標として監視を行う構成とするものである。この構成により、設計した送信条件と装置の実際の挙動が異なる状態に陥った場合も振動素子群１１の配置に対応付けられた音響出力の状況を検知することができ、超音波探触子の一部に局所的な出力の集中が発生した場合も音響出力の状況を検出することができる。実施の形態１と同様に、音響出力の面でもより安価かつ小型で信頼性が高く音響出力の面でも安全な超音波診断装置を提供することができる。
　本発明にかかる超音波診断装置は、アレイ振動素子の局所的な発熱も検出する温度監視または音響出力監視を行うことができ、安全かつ信頼性の高い小型の超音波診断装置として利用可能である。
　１　振動素子 
　２　送信回路 
　３　送信電源
　４　送信パルス発生部
　１１　振動素子群
　１２　送信回路群
　２０　電力測定部
　２１　パルス検出部
　２２　パワー分布導出部
　２３　送信監視部
　２４　分配算出部
　２５　送信制御部
　２６　接続選択部
　２７　集計部
　２８　測定部
　２９　算出部
　３０　合成部
　３１　パルス検出部群
　４０　電力検出部
　５０　振動素子群のパワーピーク箇所

Claims (7)

  1. 　超音波ビームを送受信する複数の振動素子と、
    　前記振動素子各々に接続され、前記振動素子を駆動する送信駆動信号を出力する複数の送信回路と、
    　前記送信回路に電力を供給する送信電源とを備えた超音波診断装置において、
    　前記送信駆動信号を生成するための送信信号を検出するパルス検出部と、
    　前記送信回路全体に供給される電力を検出する電力測定部と、
    　前記パルス検出部と前記電力測定部との出力に基づいて前記振動素子ごとに分配される電力量を算出する分配算出部と、
    　前記分配算出部の出力から前記複数の振動素子に供給される各々のパワーを導出するパワー分布導出部とを備え、
    　前記パワー分布導出部で導出された前記パワー分布に基づいて、前記送信駆動信号を制御することを特徴とする超音波診断装置。
  2. 　複数の前記送信回路にそれぞれ入力される送信パルスを生成する送信パルス発生部と、
    　前記パワー分布に基づいて、前記送信パルス発生部を制御する制御信号を生成する送信制御部とを有し、
    　前記送信信号は、前記送信パルスであることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
  3. 　複数の前記送信回路にそれぞれ入力される送信パルスを生成する送信パルス発生部と、
    　前記パワー分布に基づいて、前記送信パルス発生部を制御する制御信号を生成する送信制御部とを有し、
    　前記送信信号は、前記制御信号であることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
  4. 　前記パルス検出部と前記電力測定部は、送信される超音波ビームごとにそれぞれ検出と測定を行うことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  5. 　前記電力測定部は、所定の時間における電力量を検出し、
    　前記パルス検出部は、前記所定の時間において、送信パルス発生部が出力するパルスの頻度を検出することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  6. 　前記パルス検出部、前記電力測定部、および前記分配算出部の少なくとも一つにおいて、送信される各超音波ビームのモードごとに処理を切り替えることのできる接続選択部を有することを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  7. 　前記送信電源は、複数の電源から構成され、
    　前記複数の電源に対応するように前記電力測定部が複数設けられていることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
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