JP2010162185A - 超音波プローブ及び超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波プローブへの無線給電において十分に受電できない場合に電力消費を抑制する。
【解決手段】この超音波診断装置は、（１）供給エネルギーを無線で供給する給電装置と、（２）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、該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、給電装置から無線で供給される供給エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換部と、無線で供給される供給エネルギーを受電可能な領域にあるか否かを検出する受電可否検出部とを有する超音波プローブと、を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波を送受信する複数の超音波トランスデューサを含む超音波プローブ、及び、超音波プローブと超音波診断装置本体とによって構成され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、超音波プローブに二次電池を内蔵して適宜充電して使用するものがある。さらに、接触不良や漏電を防止するために、電気接点を露出させずに電磁誘導を用いた無線給電により充電を行う技術が提案されている。

関連する技術として、特許文献１には、電磁誘導により電力を受電する受電手段と、受電手段が受電した電力を二次電池に充電する充電手段とを具備し、露出した電気接点を持たない超音波プローブと、電磁誘導により電力を供給する給電手段を具備する超音波診断装置本体とを有する超音波診断装置が開示されている。この超音波診断装置においては、超音波プローブを例えば超音波診断装置本体のプローブ受けに挿入することにより、給電手段と充電手段とを近接させて給電を高効率化している。

しかしながら、超音波プローブの配置によっては、給電効率が低く十分に受電できない場合がある。十分に受電できない状態で超音波プローブへの給電をしようとすると、給電手段において無駄な電力を消費するという問題がある。

特開２００３−１０１７７号公報

そこで、上記の点に鑑み、本発明は、超音波プローブへの無線給電において十分に受電できない場合に電力消費を抑制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）供給エネルギーを無線で供給する給電装置と、（２）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、該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、給電装置から無線で供給される供給エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換部と、無線で供給される供給エネルギーを受電可能な領域にあるか否かを検出する受電可否検出部とを有する超音波プローブとを具備する。

本発明によれば、超音波プローブが、無線で供給される供給エネルギーを受電可能な領域にあるか否かを検出する受電可否検出部を有することにより、超音波プローブへの無線給電において十分に受電できない場合に電力消費を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の概略構成を示す斜視図である。 図１に示す超音波プローブの構成を示すブロック図である。 図１に示す超音波診断装置本体の構成を示すブロック図である。 図２に示す受信信号処理部の構成例を示す図である。 図２に示す受電部及び受電検出部の構成例を示す回路図である。 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。

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診断装置の概略構成を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブ１と、超音波診断装置本体２とによって構成される。超音波診断装置本体２は、給電装置を構成する。また、超音波診断装置本体２以外の装置５が、給電装置を構成することとしても良い。

図２は、図１に示す超音波プローブの構成を示すブロック図であり、図３は、図１に示す超音波診断装置本体の構成を示すブロック図である。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２に示すように、超音波プローブ１は、１次元又は２次元のトランスデューサアレイを構成する複数の超音波トランスデューサ１０と、送信遅延パターン記憶部１１と、送信制御部１２と、駆動信号発生部１３と、受信制御部１４と、複数チャンネルの受信信号処理部１５と、パラレル／シリアル変換部１６と、無線通信部１７と、通信制御部１８と、操作スイッチ２１と、制御部２２と、格納部２３と、バッテリ制御部２４と、電源スイッチ２５と、バッテリ２６と、受電部２７と、受電検出部２８と、表示制御部２９ａと、表示部２９ｂ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。無線通信部１７及び通信制御部１８は、受電可否検出部による検出結果を給電装置に送信する送信部を構成している。バッテリ制御部２４は、超音波プローブが供給エネルギーを受電可能な領域にないと判定された場合に駆動電源としてバッテリを選択する電源選択部を構成している。受電部２７は、給電装置から無線で供給される供給エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換部を構成している。受電検出部２８及び制御部２２は、超音波プローブが給電装置から無線で供給される供給エネルギーを受電可能な領域にあるか否かを検出する受電可否検出部を構成している。

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４は、図２に示す受信信号処理部の構成例を示す図である。図４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４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２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、受電検出部２８の検出結果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、検出信号を送信する。

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、検出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検出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が受信した各種の制御信号を制御部２２に出力する。制御部２２は、超音波診断装置本体２から送信される各種の制御信号に基づいて、超音波プローブ１の各部を制御する。

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

バッテリ２６は、受信信号処理部１５、電力を必要とするパラレル／シリアル変換部１６、無線通信部１７、制御部２２等の各部に電力を供給する。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、受電部２７が供給エネルギーから得た電気エネルギーを用いて充電が可能となっている。

受電部２７は、超音波診断装置本体２の給電部４７から無線により供給される供給エネルギーを電気エネルギーに変換することにより、無線による送電を受電する電気回路である。受電部２７は、例えば給電部４７との間でＬＣ共振回路を構成することにより、給電部４７が発生する磁場から誘導起電力を発生させる。なお、図２においては、受電部２７の出力が受電検出部２８を介してバッテリ２６に接続され、バッテリ２６から超音波プローブ１の各部に電力供給する構成となっているが、バッテリ２６を介さずに受電部２７を直接の電源として超音波プローブ１の各部に接続できるようにしても良い。その場合には、超音波プローブ１の各部の電源としてバッテリ２６を選択するか、又は、受電部２７を選択するかの切り換えは、バッテリ制御部２４により行われる。

受電検出部２８は、給電部４７からの受電部２７における受電の有無及び強度を検出する電気回路である。この受電検出部２８は、以下説明するように、受電部２７で発生した誘導起電力による電流を測定する電流測定回路により構成される。

図５は、図２に示す受電部及び受電検出部の構成例を示す回路図である。図５に示すように、受電検出部２８では、受電部２７とバッテリ２６との間に抵抗器Ｒ１が直列に接続されている。この抵抗器Ｒ１の両端がオペアンプＯＡ１の非反転入力端子及び反転入力端子にそれぞれ接続されているので、受電部２７で発生する電流値と抵抗器Ｒ１の抵抗値とによって定まる抵抗器Ｒ１の両端の電位差は、オペアンプＯＡ１によって差動増幅される。オペアンプＯＡ１の出力はダイオードＤ１によって整流された後、オペアンプＯＡ２の非反転入力端子に接続される。この入力値が、定電圧源Ｖと可変抵抗器Ｒ５によって定められた一定電圧より大きい場合はオペアンプＯＡ２の出力端子に差動利得が発生する。これにより、受電部２７で発生する電流値を測定することができる。なお、抵抗器Ｒ１の抵抗値は抵抗器Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ６の各抵抗値より非常に小さいものとする。また、受電部２７のＬＣ回路で発生する交流の誘導起電力によりバッテリ２６に充電するための整流回路（図示せず）は、受電検出部２８からみてバッテリ２６側に設けても良いし、受電部２７側に設けても良い。

再び図２を参照すると、表示制御部２９ａは、制御部２２の制御信号に基づいて、表示部２９ｂに警告表示等を表示させる。表示部２９ｂは、例えば、ＬＥＤ等の点灯デバイス或いはＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部２９ａの制御の下で、警告表示等を表示する。

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４）、サンプリング部１５５ａ及び１５５ｂ（図４）、パラレル／シリアル変換部１６、通信制御部１８、制御部２２、バッテリ制御部２４、及び、表示制御部２９ａ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３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、給電部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、検出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、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、検出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から出力される検出信号を検出して制御部４２に出力するように無線通信部３１を制御する。シリアル／パラレル変換部３３は、無線通信部３１から出力されるシリアルのサンプルデータを、複数の超音波トランスデューサに対応するパラレルのサンプルデータに変換する。

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

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

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

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

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

制御部４２は、操作部４１を用いたオペレータの操作に従って、超音波診断装置の各部を制御する。超音波診断装置本体２には電源スイッチ４５が設けられており、電源制御部４４は、電源スイッチ４５の状態に基づいて、電源部４６のオン／オフを制御する。プローブホルダに設けられた給電部４７は、ＬＣ共振回路を用いた電磁誘導作用によって、超音波プローブ１の受電部２７（図２）に電力を供給する。
一般的に、無線により受電可能なエネルギーは、給電部４７からの距離が離れるほど減衰する。本実施形態ではプローブホルダ４８に給電部４７を内蔵しているので、プローブホルダ４８に超音波プローブ１を収納したときに、受電部２７が給電部４７に近接し最も効率の高い無線給電が実現可能となる。但し、このことはプローブホルダ４８に超音波プローブ１を収納していることが給電のための必須要件であることを意味しない。距離に応じた減衰はあるにせよ、給電部４７からある程度の距離範囲内に超音波プローブ１が存在する場合には、ある程度の供給効率を得られるようにすることができる。なお、図１に示した他の給電装置５を用いて給電する場合には、当該他の給電装置５は、無線通信部３１と、通信制御部３２と、制御部４２と、電源制御部４４と、電源部４６と、給電部４７と同様の構成を備え、上述と同様に検出信号を受信して給電部４７を制御する。

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。

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２、図３、及び、図６を参照しながら説明する。図６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。

オペレータが超音波診断装置本体２の電源スイッチ４５をオン状態とするなど超音波診断装置本体２において所定のイベントが発生すると、ステップＳ１において、超音波診断装置本体２は、給電部４７の動作を開始させ、超音波プローブ１から検出信号が送信されてくるまで待機する。

一方、オペレータが超音波プローブ１の電源スイッチ２５をオン状態とするなど超音波プローブ１において所定のイベントが発生すると、ステップＳＰ１において、超音波プローブ１の制御部２２は、受電検出部２８の検出結果を取得する。この検出結果は、給電部４７で発生した磁場により、受電検出部２８のＬＣ回路に所定の値以上の誘導起電力が発生したか否かを示す信号として取得される。

受電検出部２８の検出結果を取得したら、ステップＳＰ２において、制御部２２は、受電しているエネルギーの供給効率を算出する。算出手順としては、例えば、受電検出部２８で得られた電流値と既知である負荷の抵抗値から電力値を算出し、この電力値を、既知である給電部４７の消費電力値で除算することにより供給効率を算出する。

次に、制御部２２は受電検出部２８の検出結果（及び必要に応じて上記供給効率）のデータを通信制御部１８に出力する。ステップＳＰ３において、通信制御部１８は無線通信部１７を制御し、無線通信部１７は当該データに基づく検出信号を送信する。

ステップＳ１において待機していた超音波診断装置本体２の制御部４２は、ステップＳ２において、無線通信部３１が受信した検出信号を取得する。この検出信号に基づき、制御部４２は、ステップＳ３において、超音波プローブ１が無線給電可能か否かを判定する。超音波プローブ１が無線給電できない状態にある場合（ステップＳ３：ＮＯ）には、給電部４７を運転させても十分な給電ができないので、制御部４２は、ステップＳ４において給電部４７の運転を停止させる。なお、無線給電可能か否かの判定は、ステップＳＰ２において算出した供給効率を所定の閾値と比較することにより行うのが好ましい。これにより、供給効率の低い給電を避け、無駄な電力消費を抑えることができる。

超音波プローブ１が無線給電できる状態にある場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）には、制御部４２は、ステップＳ５において表示制御部３５を制御し、表示部３６に例えば給電中の超音波プローブ１に対する供給効率などを表示させる。

ところで、検出信号を送信した超音波プローブ１でも、制御部２２は、ステップＳＰ４において、超音波プローブ１が無線給電可能か否かを判定する。この判定は、上述のステップＳ３での判定とは別個に行っても良いし、超音波診断装置本体２からステップＳ３での判定結果を受信して当該結果を流用することとしても良い。あるいは、上記とは逆に、制御部２２による判定結果を超音波診断装置本体２に送信し、上述のステップＳ３における判定は、制御部２２による判定結果を流用することとしても良い。

超音波プローブ１が無線給電できる状態にある場合（ステップＳＰ４：ＹＥＳ）には、制御部２２は、ステップＳＰ５において、表示制御部２９ａを制御し、表示部２９ｂに第１の表示を行わせる。第１の表示としては、例えば緑色ＬＥＤの点灯を行う。

超音波プローブ１が無線給電できる状態にない場合（ステップＳＰ４：ＮＯ）には、制御部２２は、ステップＳＰ６において、表示制御部２９ａを制御し、表示部２９ｂに第２の表示を行わせる。第２の表示としては、例えば赤色ＬＥＤの点灯を行う。さらに制御部２２は、バッテリ制御部２４を制御し、超音波プローブ１の駆動電源としてバッテリ２６のみを使うように設定する。

以上においては、充電効率が閾値以下の場合に給電部４７の運転を停止する場合について説明したが、充電効率が閾値以下の場合に給電部４７の運転を続行し、超音波プローブ１での第２表示を行うこととし、給電するか否かはユーザの判断に委ねても良い。

また、以上においては、受電しているエネルギーの供給効率を算出して無線給電の可否を判定する場合について説明したが、受電検出部２８で得られた電流値そのものを所定の閾値と比較して受電可否を検出しても良い。

また、以上においては、１つの超音波プローブ１について受電可否の判定及び給電部の動作又は停止をすることを説明したが、複数の超音波プローブ１について個別に受電可否の判定及び給電部の動作又は停止をすることもできる。この場合には、複数の超音波プローブ１を識別するために各超音波プローブ１にＩＤを付与し、各超音波プローブ１からの検出信号に当該ＩＤを含ませることとすれば良い。

また、以上においては、受電検出部２８を、受電部２７とバッテリ２６との間に設ける場合について説明したが、受電部２７のＬＣ回路から受電検出部２８を介することなく直接バッテリ２６に充電するとともに、受電部２７のＬＣ回路とは別に受電検出部２８にＬＣ回路を設け、この受電検出部２８のＬＣ回路の出力電流を検知することにより、受電部２７での受電可否を検出しても良い。

また、以上においては、検出信号と伝送信号とを同じ無線通信部１７により送信し、同じ無線通信部３１により受信する場合について説明したが、伝送量や伝送距離に応じて、別々の無線通信部により送信又は受信することとしても良い。

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

また、以上においては、超音波プローブ１をワイヤレスとし、外部とのあらゆる信号及びエネルギーの伝達を完全に無線で行う場合について説明したが、一部のみを有線で行うこととしても良い。

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

１ 超音波プローブ
２ 超音波診断装置本体
５ 他の給電装置
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 受電部
２８ 受電検出部
２９ａ 表示制御部
２９ｂ 表示部
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 給電部
４８ プローブホルダ
１５１ プリアンプ
１５２ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１５３ アナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）
１５４ 直交検波処理部
１５４ａ、１５４ｂ ミキサ（掛算回路）
１５４ｃ、１５４ｄ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１５５ａ、１５５ｂ サンプリング部
１５６ａ、１５６ｂ メモリ

Claims (14)

1. 供給エネルギーを無線で供給する給電装置と、
   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、前記給電装置から無線で供給される供給エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換部と、前記無線で供給される供給エネルギーを受電可能な領域にあるか否かを検出する受電可否検出部とを有する超音波プローブと、
   を具備する超音波診断装置。
2. 前記受電可否検出部が、前記無線で供給される供給エネルギーの供給効率を検出する、請求項１記載の超音波診断装置。
3. 前記受電可否検出部が、前記無線で供給される供給エネルギーの供給効率が閾値以上であるか否かを判定することにより受電可能な領域にあるか否かを検出する、請求項１記載の超音波診断装置。
4. 前記受電可否検出部が前記無線で供給される供給エネルギーを受電可能な領域にあると判定した場合に第１の表示を行う表示部をさらに具備する、請求項１乃至３のいずれか一項記載の超音波診断装置。
5. 前記表示部が、前記受電可否検出部が前記無線で供給される供給エネルギーを受電可能な領域にないと判定した場合に第２の表示を行う、請求項４記載の超音波診断装置。
6. 前記超音波プローブが、前記エネルギー変換部により変換された電気エネルギーを蓄電可能なバッテリと、前記受電可否検出部が前記無線で供給される供給エネルギーを受電可能な領域にないと判定した場合に、駆動電源としてバッテリを選択する電源選択部とをさらに有する、請求項１乃至５のいずれか一項記載の超音波診断装置。
7. 前記超音波プローブが、前記受電可否検出部による検出結果を前記給電装置に送信する送信部をさらに有し、
   前記給電装置が、前記受電可否検出部が前記無線で供給される供給エネルギーを受電可能な領域にないと判定した場合に前記供給エネルギーの供給を停止する、請求項１乃至６のいずれか一項記載の超音波診断装置。
8. 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、
   給電装置から無線で供給される供給エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換部と、
   前記無線で供給される供給エネルギーを受電可能な領域にあるか否かを検出する受電可否検出部と、
   を有する超音波プローブ。
9. 前記受電可否検出部が、前記無線で供給される供給エネルギーの供給効率を検出する、請求項８記載の超音波プローブ。
10. 前記受電可否検出部が、前記無線で供給される供給エネルギーの供給効率が閾値以上であるか否かを判定することにより受電可能な領域にあるか否かを検出する、請求項８記載の超音波プローブ。
11. 前記受電可否検出部が前記無線で供給される供給エネルギーを受電可能な領域にあると判定した場合に第１の表示を行う表示部をさらに有する、請求項８乃至１０のいずれか一項記載の超音波プローブ。
12. 前記表示部が、前記受電可否検出部が前記無線で供給される供給エネルギーを受電可能な領域にないと判定した場合に第２の表示を行う、請求項１１記載の超音波プローブ。
13. 前記エネルギー変換部により変換された電気エネルギーを蓄電可能なバッテリと、
    前記受電可否検出部が前記無線で供給される供給エネルギーを受電可能な領域にないと判定した場合に、駆動電源としてバッテリを選択する電源選択部と、
    をさらに有する、請求項８乃至１２のいずれか一項記載の超音波プローブ。
14. 前記受電可否検出部による検出結果を外部に送信する送信部をさらに有する、請求項８乃至１３のいずれか一項記載の超音波プローブ。

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