JP5613747B2 - 無線超音波診断システム - Google Patents

Description

本発明は、超音波プローブからの受信信号を無線で診断装置本体に送信する無線超音波診断システムに関し、詳しくは、無線超音波プローブにおける振動子ユニットの交換や、無線と有線の超音波プローブの混在等にも、好適に対応可能な無線超音波診断システムに関する。

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有しており、超音波プローブから被検体に向けて超音波を送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブで受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。

近年、超音波プローブと診断装置本体との間を接続する通信ケーブルの煩わしさを解消して操作性を向上させるために、超音波プローブと診断装置本体とを無線通信により接続する超音波診断装置が開発されている。
このような無線式の超音波診断装置は、一例として、特許文献１に示されるように、超音波プローブが、超音波を送受信して超音波画像の受信信号を得る送受信部、および、プローブ識別情報と受信信号を診断装置本体に無線送信する無線送信部を有し、装置本体は、プローブ識別情報に応じた制御を行なう本体制御部と、受信信号に基づく超音波画像を形成する画像形成部とを有する。

一方、超音波診断装置は、被検体の種々の診断目的に使用されるが、診断目的や診断部位等に応じて、超音波プローブによる走査形式や、超音波の適切な周波数帯域が異なる場合が多い。
そのため、複数種の超音波プローブを用意し、診断目的等により選択された超音波プローブを装置本体に接続することが考えられるが、一般に超音波プローブは高価なものであるので、予め複数の超音波プローブを用意するのは、費用負担が大きくなる。

これに対応して、超音波プローブ本体に、振動子アレイを有する圧電振動子ユニットを着脱可能にして、複数種の圧電振動子ユニットを、適宜、交換して装着することにより、各種の診断に対応可能とした超音波診断装置も開発されている。
このような超音波診断装置は、一例として、特許文献２に示されるように、超音波プローブを、圧電振動子ユニットと、圧電振動子ユニットを保持するハウジング部とから構成し、圧電振動子ユニットとハウジング部との間に、着脱可能な素子コネクタ部を設けた構成を有する。

特開２００７−２７５０８７号公報 特開２００９−６０９９２号公報

前述のように、超音波プローブの走査形式は、診断部位等に応じて、様々である。また、診断目的に応じて適切な周波数帯域が異なる場合が多い。
従って、特許文献２に示されるような、圧電振動子ユニットを交換可能な超音波診断装置によれば、診断部位や診断目的等に応じて、使用する超音波プローブの設定を細かく変更して最適化することができる。

ここで、特許文献１に示されるような、無線を利用して超音波プローブの受信信号を診断装置本体に送信する超音波診断装置の機能を拡張する方法として、特許文献２に示されるように、超音波プローブ本体に、複数種の圧電振動子ユニットを着脱自在にして、診断部位や目的に応じて圧電振動子ユニットを交換可能にすることが考えられる。
しかしながら、特許文献１に示されるように、診断装置本体が単に超音波プローブを識別するだけでは、特許文献２に示されるような圧電振動子ユニットを交換可能な超音波診断装置に対しては、十分に柔軟な運用を行なうことはできない。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、無線を利用して超音波プローブの受信信号を診断装置本体に送信する超音波診断装置において、超音波プローブの圧電振動子ユニットが交換可能であり、かつ、使用したい設定の超音波プローブと、診断装置本体間の無線接続を、柔軟かつ円滑に行なうことができる、無線超音波診断システムを提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の無線超音波診断システムは、超音波を送受信して、受信した超音波に応じた受信信号を出力する、プリアンプおよび送信駆動部を備える、固有の識別情報を有する少なくとも１つの圧電振動子ユニットと、前記圧電振動子ユニットが出力した受信信号を処理する信号処理手段、前記信号処理手段で処理した受信信号を無線信号に変換して送信する無線通信手段、および、前記圧電振動子ユニットの識別情報を取得する取得手段を有し、前記圧電振動子ユニットと電気接点を介して着脱可能に構成される、固有の識別情報を有する少なくとも１つの無線通信ユニットと、前記無線通信ユニットと無線によって通信を行い、前記圧電振動子ユニットが受信した受信信号に応じた超音波画像を生成する診断装置本体とを有し、かつ、前記診断装置本体は、前記圧電振動子ユニットの識別情報および無線通信ユニットの識別情報の両者を取得することにより、前記無線通信ユニットとの間の無線通信を確立することを特徴とする無線超音波診断システムを提供する。

このような本発明の無線超音波診断システムにおいて、前記圧電振動子ユニットと無線通信ユニットとが接続されることにより、操作者が手で把持可能な無線超音波プローブが形成されるのが好ましい。

あるいは、前記圧電振動子ユニットが、操作者が手で把持可能な有線超音波プローブであるのが好ましく、また、前記無線通信ユニットは、複数の前記有線超音波プローブが接続可能であり、前記診断装置本体から指定された有線の超音波プローブを駆動するのが好ましい。
また、前記診断装置本体が可搬式であり、さらに、前記無線通信ユニットが固定して搭載され、かつ、前記診断装置本体を着脱自在に搭載可能なカートを有するのが好ましい。

このような本発明の無線超音波診断システムによれば、診断装置本体が、圧電振動子ユニットと無線通信ユニットとの両方の識別情報を取得した後に、無線通信を確立する。そのため、圧電振動子ユニットを交換可能なシステムにおいて、所望の設定の超音波プローブに対応して、圧電振動子ユニットから診断装置本体までに至る接続を円滑に行なえ、かつ、診断装置本体が、超音波プローブの設定を確実に認識することができる。
また、本発明の無線超音波診断システムによれば、無線超音波プローブを用い、プローブを交換や複数接続可能なシステムも柔軟に対応することができる。さらに、無線超音波プローブと有線超音波プローブとが混在するシステムにも、柔軟に対応できる。

本発明の無線超音波診断システムの一例を概念的に示す図である。 図１に示す無線超音波診断システムの構成を示すブロック図である。 本発明の無線超音波診断システムの別の例を概念的に示す図である。 図３に示す無線超音波診断システムの構成を示すブロック図である。

以下、本発明の超音波診断システムについて、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。

図１に、本発明の超音波診断システムの一例を、概念的に示す。
図１に示す無線超音波診断システム１０（以下、診断システム１０とする）は、診断装置本体１２と、無線超音波プローブ１４とを有する。診断装置本体１２と、無線超音波プローブ１４とは、無線通信によって接続され、無線超音波プローブ１４が受信した超音波エコーの受信信号が、無線通信によって、診断装置本体１２に送信される。
また、図示例においては、診断装置本体１２は、好ましい態様として、可搬式（人手によって持ち運び可能）となっている。

また、無線超音波プローブ１４（以下、無線プローブ１４とする）は、無線プローブ本体１６と圧電振動子ユニット１８とから構成される。
圧電振動子ユニット１８（以下、振動子ユニット１８とする）は、後述するコネクタ２０（図２参照）によって、電気接点を介して無線プローブ本体１６に着脱可能に装着される。図１に示す診断システム１０においては、振動子ユニット１８として、リニア走査型の振動子ユニット１８Ｄ１、コンベックス走査型の振動子ユニット１８Ｄ２、および、セクタ走査型の振動子ユニット１８Ｄ３の、３種の振動子ユニット１８が用意されている。

図２に、診断システム１０の構成をブロック図で示す。
振動子ユニット１８は、一次元的または二次元的に配列された複数の超音波トランスデューサからなる振動子アレイ２４を有する。この振動子アレイ２４に、送受信切替スイッチ２６を介してプリアンプ２８と送信駆動部３０とが互いに並列に接続され、また、送信駆動部３０に制御部３２が接続されている。さらに、制御部３２には、記憶部３４が接続される。

一方、無線プローブ本体１６は、コネクタ２０を介して振動子ユニット１８のプリアンプ２８に接続されるＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ（アナログ−デジタル変換回路））３６を有し、ＡＤＣ３６に、受信信号処理部３８が接続され、さらに受信信号処理部３８にパラレル／シリアル変換部４０を介して無線通信部４２が接続されている。
また、受信信号処理部３８とパラレル／シリアル変換部４０に制御部４６が接続され、この制御部４６が、コネクタ２０を介して振動子ユニット１８の制御部３２に接続されている。さらに、制御部４６には、記憶部４８が接続される。

振動子ユニット１８において、振動子アレイ２４を構成する複数の超音波トランスデューサは、それぞれ、送信駆動部３０から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に、被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。

超音波トランスデューサは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）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）に代表される高分子圧電素子等からなる圧電体の両端に電極を形成した（超音波）振動子を有して構成される。
このような振動子の電極に、パルス状または連続波の電圧を印加すると、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の超音波が発生して、それらの超音波の合成により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り伸縮して電気信号を発生し、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。

送受信切替スイッチ２６は、制御部３２の制御の下、振動子アレイ２４を、プリアンプ２８および送信駆動部３０のいずれかに選択的に接続する。
プリアンプ２８は、振動子アレイ２４の各超音波トランスデューサから出力される受信信号を増幅し、無線プローブ本体１６のＡＤＣ３６に送る。

送信駆動部３０は、例えば、複数のパルサを含んでおり、制御部３２によっ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２４から送信される超音波が被検体内の組織のエリアをカバーする幅広の超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して振動子アレイ２４の複数のトランスデューサに供給する。
制御部３２は、コネクタ２０を介して接続された無線プローブ本体１６の制御部４６から伝送される各種の制御信号に基づいて、送信駆動部３０や送受信切替スイッチ２６等、無線プローブ１４の各部位の制御を行う。

なお、振動子アレイ２４は、特定の周波数帯域と特定の駆動電圧を有している。
これに対応して、プリアンプ２８としては、振動子アレイ２４の周波数帯域に対応した周波数帯域のものが使用されており、また、送信駆動部３０としては、振動子アレイ２４の駆動電圧に対応した駆動電圧を出力するものが使用されている。

さらに、制御部３２には、記憶部３４が接続される。
記憶部３４は、無線プローブ１４に固有の識別情報（ＩＤ情報）を記憶するメモリである。すなわち、振動子ユニット１８Ｄ１の記憶部３４には、振動子ユニット１８Ｄ１に固有の識別情報が、振動子ユニット１８Ｄ２の記憶部３４には、振動子ユニット１８Ｄ２に固有の識別情報が、振動子ユニット１８Ｄ３の記憶部３４には、振動子ユニット１８Ｄ３に固有の識別情報が、それぞれ、記憶されている。

前述のように、プリアンプ２８で増幅された受信信号は、無線プローブ本体１６のＡＤＣ３６に送られる。
ＡＤＣ３６は、プリアンプ２８で増幅された受信信号をデジタル信号化する。
受信信号処理部３８は、制御部４６の制御の下で、ＡＤＣ３６でデジタル信号とされた受信信号に対して、直交検波処理また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、組織のエリアの情報を含む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４０に供給する。なお、受信信号処理部３８は、複素ベースバンド信号をサンプリングして得られるデータに高能率符号化のためのデータ圧縮処理を施すことによりサンプルデータを生成してもよい。
パラレル／シリアル変換部４０は、複数チャンネルの受信信号処理部３８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に変換する。

無線通信部４２は、シリアルのサンプル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、シリアルのサンプルデータを送信する。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。
また、無線通信部４２は、診断装置本体１２との間で無線通信を行うことにより、サンプルデータを診断装置本体１２に送信すると共に、診断装置本体１２から各種の制御信号を受信して、受信された制御信号を制御部４６に出力する。

制御部４６は、診断装置本体１２から受信した制御信号に基づき、送信駆動部３０の制御を行うべく振動子ユニット１８の制御部３２に信号を伝送すると共に設定された送信電波強度でサンプルデータの送信が行われるように無線通信部４２を制御する。
また、制御部４６には、記憶部４８が接続される。記憶部４８は、無線プローブ本体１６に固有の識別情報を記憶する、メモリである。

コネクタ２０は、電気接点を介して、振動子ユニット１８を無線プローブ本体１６に着脱可能に装着し、かつ、両者を電気的に接続するものである。このコネクタ２０によって、振動子ユニット１８を無線プローブ本体１６に装着することにより、無線プローブ１４が形成される。なお、コネクタ２０による、振動子ユニット１８と無線プローブ本体１６との装着方法には、特に、限定はなく、公知の方法で行なえばよい。
このコネクタ２０は、振動子ユニット１８のプリアンプ２８で増幅された受信信号を無線プローブ本体１６のＡＤＣ３６へ伝送する受信信号線と、振動子ユニット１８の制御部３２と無線プローブ本体１６の制御部４６との間で信号を伝送する通信線を有する。

なお、無線プローブ本体１６には、図示しないバッテリが内蔵され、このバッテリから、無線プローブ１４内の振動子ユニット１８および無線プローブ本体１６の各回路に電源供給が行われる。

前述のように、図示例の診断システム１０においては、振動子ユニット１８として、リニア走査型の振動子ユニット１８Ｄ１、コンベックス走査型の振動子ユニット１８Ｄ２、および、セクタ走査型の振動子ユニット１８Ｄ３の、３種の振動子ユニット１８が用意されている。
図示例においては、無線プローブ本体１６に、振動子ユニット１８Ｄ１を装着することにより、リニア走査型の無線プローブ１４が形成される。また、無線プローブ本体１６に、振動子ユニット１８Ｄ２を装着することにより、コンベックス走査型の無線プローブ１４が形成される。さらに、無線プローブ本体１６に、振動子ユニット１８Ｄ３を装着することにより、セクタ走査型の無線プローブ１４が形成される。
従って、診断システム１０は、１台の無線プローブ本体１６で、リニア走査型、コンベックス走査型、および、セクタ走査型の、３種の無線プローブ１４を有することになる。

本発明において、振動子ユニット１８は、この３種に限定はされず、上記３種の１以上に変えて、あるいは加えて、これらとは異なる走査型（例えば、ラジアル走査）の超音波プローブ（超音波探触子）に対応する振動子ユニット１８を有してもよい。
また、互いに異なる周波数帯域に対応する超音波トランスデューサが配列された振動子ユニット１８や、ハーモニックイメージングに対応する高調波受信用の圧電素子を有する超音波トランスデューサが配列された振動子ユニット１８等を有してもよい。
また、振動子ユニット１８の数も、３に限定はされない。
この点に関しては、後述する有線プローブ７６も同様である。

さらに、図示例においては、好ましい態様として、振動子ユニット１８が、プリアンプ２８や送信駆動部３０等を有し、振動子アレイ２４の周波数帯域に応じた増幅や駆動電圧の出力を行なっているが、本発明は、これに限定はされない。
すなわち、プリアンプ２８や送信駆動部３０等は、無線プローブ本体１６に設け、振動子ユニット１８は、振動子アレイ２４および記憶部３４のみを有する構成でもよい。しかしながら、振動子アレイ２４の周波数帯域に応じて、好適な超音波の送受信を行なうことができる、対応する全ての振動子ユニット１８に応じた個々に対してはオーバースペックなプリアンプや送信駆動部が不要で有る等の点で、図示例のように、振動子ユニット１８が、プリアンプ２８や送信駆動部３０等を有するのが好ましい。

また、図示例の診断システム１０は、無線プローブ本体１６は１つであるが、本発明は、これに限定はされず、受信信号処理部３８における処理が互いに異なる無線プローブ本体１６等、複数の無線プローブ本体１６を有してもよい。

一方、診断装置本体１２は、無線通信部５０を有し、この無線通信部５０にシリアル／パラレル変換部５２を介して画像形成部５４が接続され、さらに画像形成部５４に表示部５６が接続されている。また、無線通信部５０、シリアル／パラレル変換部５２および画像形成部５４に制御部５８が接続されている。さらに、制御部５８には、オペレータが入力操作を行うための操作部６０が接続されている。

無線通信部５０は、無線プローブ１４との間で無線通信を行うことにより、各種の制御信号を無線プローブ１４に送信する。また、無線通信部５０は、アンテナによって受信される信号を復調することにより、シリアルのサンプルデータを出力する。
シリアル／パラレル変換部５２は、無線通信部５０から出力されるシリアルのサンプルデータを、パラレルのサンプルデータに変換する。

画像形成部５４は、サンプルデータに受信フォーカス処理等を施して、超音波診断画像を表す画像信号を生成する。画像形成部５４は、整相加算部と画像処理部とを有する。
整相加算部は、制御部５８において設定された受信方向に応じて、予め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、選択された受信遅延パターンに基づいて、サンプルデータによって表される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。

画像形成部５４の画像処理部は、整相加算部によって生成される音線信号に基づいて、例えば、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。
画像処理部は、ＳＴＣ（sensitivity time control）部と、ＤＳＣ（digital scan converter： デジタル・スキャン・コンバータ）とを有する。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。他方、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（座標変換（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画像信号を生成する。
ここで、画像形成部５４は、無線プローブ１４（無線プローブ本体１６）から送られた振動子ユニット１８および無線プローブ本体１６の識別情報に応じて、両識別情報の組み合わせに応じた受信信号を処理を行なう。

表示部５６は、画像形成部５４によって生成される画像信号に基づいて超音波診断画像を表示するもので、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を有する。
制御部５８は、オペレータにより操作部６０から入力された指示に基づき、設定された送信電波強度で各種の制御信号の送信が行われるように無線通信部５０を制御すると共に、画像形成部５４により画像信号を生成して表示部５６に超音波診断画像を表示させる。
また、制御部５８は、超音波診断を行なう際に、無線プローブ１４から振動子ユニット１８および無線プローブ本体１６の識別情報を取得して、適正な識別情報が得られたら無線プローブ１４と診断装置本体１２との無線通信を確立し、かつ、振動子ユニット１８および無線プローブ本体１６に応じた処理を行なうように、画像形成部５４に指示を出す。

以下、診断システム１０の作用を説明することにより、本発明の無線超音波診断システムについて、より詳細に説明する。

操作者が、実施する超音波診断に応じて、診断リニア走査型の振動子ユニット１８Ｄ１、コンベックス走査型の振動子ユニット１８Ｄ２、および、セクタ走査型の振動子ユニット１８Ｄ３のから、いずれかの振動子ユニット１８を選択して、無線プローブ本体１６に装着し、無線プローブ１４を形成する。
次いで、操作者は、診断装置本体１２の操作部６０から、患者情報および診断オーダーを含む診断情報を入力する。

診断情報が入力されると、診断装置本体１２の制御部５８が、無線通信により、無線プローブ本体１６の制御部４６に無線接続要求を出す。
この無線接続要求を受けた無線プローブ本体１６の制御部４６は、振動子ユニット１８の制御部３２に、記憶部３４に記憶されている識別情報を読み出して、送信するように指示を出し、制御部３２から振動子ユニット１８の識別情報を取得する。
並行して、無線プローブ本体１６の制御部４６は、無線プローブ本体１６の記憶部４８から記憶している識別情報を読み出して、無線プローブ本体１６の識別情報を取得する。
制御部４６は、振動子ユニット１８の識別情報および無線プローブ本体１６の識別情報を取得したら、両識別情報を組み合わせて、無線通信部４２から無線通信によって診断装置本体１２に送る。なお、振動子ユニット１８が無線プローブ本体１６に装着されていない場合には、その旨の情報と、無線プローブ本体１６の識別情報とを組み合わせて、診断装置本体１２に送る。

無線プローブ本体１６から送られた識別情報を受けた診断装置本体１２の無線通信部５０は、識別情報を制御部５８に送る。
一例として、無線プローブ本体１６の識別情報をＷ１とし、また、リニア走査型の振動子ユニット１８Ｄ１の識別情報をＤ１、コンベックス走査型の振動子ユニット１８Ｄ２の識別情報をＤ２、セクタ走査型の振動子ユニット１８Ｄ３の識別情報をＤ３とし、さらに、振動子ユニット１８が無線プローブ本体１６に装着されていない場合の情報をＤ０とする。

識別情報の組み合わせがＷ１−Ｄ１の場合には、制御部５８は、無線プローブ本体１６に振動子ユニット１８Ｄ１が装着（接続）されたリニア走査型の無線プローブ１４と、診断装置本体１２との間で無線通信を確立して、無線通信を行なう。
識別情報の組み合わせがＷ１−Ｄ２の場合には、制御部５８は、無線プローブ本体１６に振動子ユニット１８Ｄ２が装着されたコンベックス走査型の無線プローブ１４と、診断装置本体１２との間で無線通信を確立して、無線通信を行なう。
さらに、識別情報の組み合わせがＷ１−Ｄ３の場合には、制御部５８は、無線プローブ本体１６に振動子ユニット１８Ｄ３が装着されたセクタ走査型の無線プローブ１４と、診断装置本体１２との間で無線通信を確立して、無線通信を行なう。

これに対し、識別情報の組み合わせがＷ１−Ｄ０の場合には、無線プローブ本体１６に振動子ユニット１８が装着されていないので、制御部５８は、診断装置本体１２と無線プローブ本体１６との間の無線通信を終了する。
さらに、識別情報の組み合わせがＷ１−Ｄ０の場合には、無線通信を終了した後に、警告音の発生や、『無線プローブ本体に振動子ユニットが装着されていません』等の表示を表示部５６にしてもよい。

診断装置本体１２と無線プローブ１４（無線プローブ本体１６）との間で、無線通信が確立したら、必要に応じて、制御部５８の指示に応じて表示部５６に診断が可能である旨の表示を行い、操作者によって超音波診断開始の指示が出されるのを待つ。
また、診断装置本体１２の制御部５８は、無線通信の確立と並行して、無線プローブ本体１６と振動子ユニット１８の識別情報の組み合わせの情報を画像形成部５４に送る。

診断開始の指示が出されたら、まず、診断装置本体１２の制御部５８から無線通信部５０を介して動作制御指示が無線プローブ１４に送信される。
この動作制御指示は、無線プローブ本体１６の無線通信部４２で受信されて制御部４６へ送られ、制御部４６からコネクタ２０を介して振動子ユニット１８の制御部３２へ、振動子アレイ２４を駆動する旨の指示が出力される。

この指示を受けた振動子ユニット１８の制御部３２により、送信駆動部３０が振動子アレイ２４に接続されるように送受信切替スイッチ２６が作動され、送信駆動部３０から供給される駆動信号に従って振動子アレイ２４を構成する複数の超音波トランスデューサから超音波が送信される。
その後、制御部３２により、今度はプリアンプ２８が振動子アレイ２４に接続されるように送受信切替スイッチ２６が作動され、被検体からの超音波エコーを受信した振動子アレイ２４の各トランスデューサから出力された受信信号がプリアンプ２８で増幅され、コネクタ２０を介して無線プローブ本体１６へ伝送される。

無線プローブ本体１６へ伝送された受信信号は、ＡＤＣ３６でデジタル化された後、受信信号処理部３８に供給されてサンプルデータが生成される。サンプルデータは、パラレル／シリアル変換部４０でシリアル化された後に無線通信部４２から診断装置本体１２へ無線伝送される。
診断装置本体１２の無線通信部５０で受信されたサンプルデータは、シリアル／パラレル変換部５２でパラレルのデータに変換され、画像形成部５４に送られる。
画像形成部５４は、転送されたサンプルデータに、先に供給された無線プローブ本体１６と振動子ユニット１８の識別情報の組み合わせや、診断に応じた処理を行なって、表示用の画像信号を生成する。例えば、画像形成部５４の画像処理部に設けられる前記ＤＳＣにおいて、無線プローブ１４に装着された振動子ユニット１８における走査方式に応じた、画像信号の座標変換や補間処理を行う。

画像形成部５４で生成した表示用の画像信号は、表示部５６に送られ、この画像信号に基づいて表示部５６に超音波診断画像が表示される。

図３に、本発明の無線超音波診断システムの別の例を概念的に示す。
図３に示す無線超音波診断システム７０（以下、診断システム７０とする）は、前述の無線プローブ１４に加え、有線超音波プローブ７６も利用可能なシステムである。この診断システム７０は、一例として、基本的に前記診断装置本体１２と同様の構成を有する診断装置本体１２ａと、無線プローブ１４（無線プローブ本体１６／振動子ユニット１８Ｄ１、Ｄ２、およびＤ３）とに加え、カート７２、中間処理ユニット７４、および、有線超音波プローブ７６（以下、有線プローブ７６とする）を有する。

また、図示例の診断システム７０においては、有線プローブ７６として、リニア走査型の有線プローブ７６Ａ１、コンベックス走査型のリニア走査型の有線プローブ７６Ａ２、および、セクタ走査型の有線プローブ７６Ａ３の、３種の有線プローブ７６が用意されている。なお、有線プローブ７６は、これに限定されないのは、前述のとおりである。

図３に示す診断システム７０において、有線プローブ７６は、本発明における圧電振動子ユニットであり、中間処理ユニット７４は、本発明における無線通信ユニットである。
従って、有線プローブ７６は中間処理ユニット７４に接続される。

カート７２は、中間処理ユニット７４を固定的に搭載し、かつ、可搬式の診断装置本体１２ａを着脱自在に搭載する、キャスタ７２ａを有する移動自在な台車である。
このカート７２は、電源部７８を有しており、電源部７８から、電力供給線７８ａによって中間処理ユニット７４に駆動電力を供給する。さらに、カート７２に搭載されている状態では、診断装置本体１２ａも、電源部７８から電力供給線７８ｂによって駆動電力を供給される。

図４に、診断システム７０の構成をブロック図で概念的に示す。
なお、診断システム７０において、中間処理ユニット７４および診断装置本体１２ａは、前述の診断システム１０に設けられる部位と同じ部位を多数有し、かつ、各部位の相互関係も基本的に同じであるので、同じ部位には、同じ符号を付し、以下の説明は、異なる点を主に行なう。

有線プローブ７６は、振動子アレイ（図示省略）、記憶部８２と、電気信号線７６ａと、コネクタ７６ｂとを有する。
振動子アレイは、超音波の送受信を行なう複数の超音波トランスデューサを一次元または二次元的に配列してなる、先の振動子アレイ２４と同様のものである。
また、記憶部８２は、有線プローブ７６に固有の識別情報を記憶するメモリである。なお、この記憶部８２は、コネクタ７６ｂの内部に設けてもよい。

有線プローブ７６の振動子アレイは、電気信号線７６ａによってコネクタ７６ｂに接続される。コネクタ７６ｂは、後述する中間処理ユニット７４の接続・選択部８０に設けられるプローブコネクタ８４に装着（接続）される。
このコネクタ７６ｂとプローブコネクタ８４との接続によって、有線プローブ７６（振動子アレイ）と中間処理ユニット７４（後述する接続・選択部８０）とが、電気的に接続される。

中間処理ユニット７４は、前記図２に示す診断システム１０の無線プローブ本体１６に、同振動子ユニット１８が有している、プリアンプ２８、送受信切替スイッチ２６、および送信駆動部３０を設け、さらに、接続・選択部８０を設けたものである。従って、これらを制御する制御部４７の作用も、先の制御部４６とは、若干、異なる。
なお、本例においては、プリアンプ２８、送受信切替スイッチ２６および送信駆動部３０を、有線プローブ７６が有する構成も、利用可能である。

接続・選択部８０には、前述の有線プローブ７６のコネクタ７６ｂを接続するためのプローブコネクタ８４が、３つ、設けられている。
なお、本発明において、中間処理ユニット７４が有する有線プローブ７６を接続するためのプローブコネクタ８４の数は、３に限定はされず、２以下でも４以上でもよい。また、コネクタ７６ｂとプローブコネクタ８４との接続は、公知の方法で行なえばよい。

接続・選択部８０は、送受信切替スイッチ２６に接続される。接続・選択部８０は、有線プローブ７６のコネクタ７６ｂが装着されるプローブコネクタ８４を有すると共に、診断装置本体１２ａの操作部６０によって無線通信を確立された有線プローブ７６を選択して、信号の送受信を行なう。
すなわち、診断システム７０においては、接続・選択部８０によって選択された有線プローブ７６（振動子アレイ）に、送受信切替スイッチ２６から駆動信号が送信され、また、振動子アレイが出力した受信信号が送受信切替スイッチ２６に送信される。

送受信切替スイッチ２６、送信駆動部３０、受信信号処理部３８、パラレル／シリアル変換部４０、および、無線通信部４２は、これらの制御を行なう制御部４７に接続されている。
また、中間処理ユニット７４の制御部４７には、記憶部４９が接続されている。記憶部４９は、中間処理ユニット７４に固有の識別情報を記憶するメモリである。

診断装置本体１２ａは、先の診断システム１０の診断装置本体１２に、カート検出部６２を設け、かつ、操作部６０ａに、有線プローブ７６の選択手段を設けたものである。

カート検出部６２は、診断装置本体１２ａがカート７２に搭載されているか否かを検出するためのものである。
診断装置本体１２ａがカート７２に搭載されているか否かを検出する方法には、特に限定はない。例えば、診断装置本体１２ａがカート７２の所定位置に搭載されると係合するスイッチを利用する方法、同所定位置に搭載されると検出可能となる磁力を利用する方法、電力供給線７８ｂとの接続を検出する方法等、公知の方法が、各種、利用可能である。
なお、診断システム７０において、カート検出部６２は、必須の構成要素ではない。例えば、超音波診断を行なう際に、無線プローブ１４と有線プローブ７６のいずれを使用するのかの選択／入力が義務付けられている診断システムでは、設ける必要は無い。

以下、診断システム７０において、有線プローブ７６を用いた際の超音波診断の作用を説明することにより、本発明の無線超音波診断システムについて、より詳細に説明する。
なお、診断システム７０において、無線プローブ１４を用いた超音波診断は、先と全く同様に行なえばよい。

操作者が、中間処理ユニット７４の接続・選択部８０（プローブコネクタ８４）に、リニア走査型の有線プローブ７６Ａ１、コンベックス走査型の有線プローブ７６Ａ２、および、セクタ走査型の有線プローブ７６Ａ３の、何れか１以上を接続する。
その後、操作者は、診断装置本体１２ａの操作部６０ａから、患者情報および診断オーダーを含む診断情報を入力する。

診断情報が入力されると、診断装置本体１２ａの制御部５８が、無線通信により中間処理ユニット７４の制御部４７に、無線接続要求を出す。
この無線接続要求を受けた中間処理ユニット７４の制御部４７は、接続・選択部８０を介して、プローブコネクタ８４に接続された有線プローブ７６の記憶部８２から識別情報を読み出し、有線プローブ７６の識別情報を取得する。並行して、中間処理ユニット７４の制御部４７は、中間処理ユニット７４の記憶部４９から記憶している識別情報を読み出して、中間処理ユニット７４の識別情報を取得する。

制御部４７は、有線プローブ７６の識別情報および中間処理ユニット７４の識別情報を取得したら、両識別情報を組み合わせて、無線通信部４２から、無線通信によって診断装置本体１２ａに送る。なお、接続・選択部８０に有線プローブ７６が接続されていない場合には、その旨の情報と、中間処理ユニット７４の識別情報とを組み合わせて、診断装置本体１２ａに送る。

診断装置本体１２ａに送られた識別情報は、無線通信部５０から診断装置本体１２ａの制御部５８に送られる。
一例として、中間処理ユニットの識別情報をＷ２とし、また、リニア走査型の有線プローブ７６Ａ１の識別情報をＡ１、コンベックス走査型の有線プローブ７６Ａ２の識別情報をＡ２、セクタ走査型の有線プローブ７６Ａ３の識別情報をＡ３とし、さらに、有線プローブ７６が中間処理ユニット７４に接続されていない場合の情報をＡ０とする。

例えば、中間処理ユニット７４に、リニア走査型の有線プローブ７６Ａ１のみが接続されている場合には、制御部５８には、Ｗ２−Ａ１、Ｗ２−Ａ０、およびＷ２−Ａ０の組み合わせの識別情報が送信される。
これに応じて、制御部５８は、有線プローブ７６Ａ１および中間処理ユニット７４の組み合わせと、診断装置本体１２ａとの間で無線通信を確立して、無線通信を行なう。

また、中間処理ユニット７４に、リニア走査型の有線プローブ７６Ａ１、および、コンベックス走査型の有線プローブ７６Ａ２のみが接続されている場合には、制御部５８には、Ｗ２−Ａ１、Ｗ２−Ａ２、およびＷ２−Ａ０の組み合わせの識別情報が送信される。
これに応じて、制御部５８は、表示部５６に、どの有線プローブ７６を使用するかの選択を促す表示をする。この要求に応じて、有線プローブ７６が選択されたら、制御部５８は、選択された有線プローブ７６に応じた無線通信を確立する。例えば、有線プローブ７６Ａ２が選択された場合には、これに応じて、制御部５８は、有線プローブ７６Ａ２および中間処理ユニット７４の組み合わせと、診断装置本体１２ａとの間で無線通信を確立して、無線通信を行なう。

また、中間処理ユニット７４に、リニア走査型の有線プローブ７６Ａ１、コンベックス走査型の有線プローブ７６Ａ２、および、セクタ走査型の有線プローブ７６Ａ３が接続されている場合には、制御部５８には、Ｗ２−Ａ１、Ｗ２−Ａ２、およびＷ２−Ａ３の組み合わせの識別情報が送信される。
これに応じて、制御部５８は、先と同様に、有線プローブ７６の選択を促し、選択された有線プローブ７６に応じた無線通信を確立する。例えば、有線プローブ７６Ａ３が選択された場合には、これに応じて、制御部５８は、有線プローブ７６Ａ３および中間処理ユニット７４の組み合わせと、診断装置本体１２ａとの間で無線通信を確立して、無線通信を行なう。

これに対し、中間処理ユニット７４に、いずれの有線プローブ７６も接続されていない場合には、制御部５８には、Ｗ２−Ａ０、Ｗ２−Ａ０、およびＷ２−Ａ０の組み合わせの識別情報が送信される。
この場合には、制御部５８は、中間処理ユニット７４に有線プローブ７６が接続されていない事を知見して、診断装置本体１２ａと中間処理ユニット７４との間の無線通信を終了する。
さらに、この場合には、先と同様に、無線通信を終了した後に、警告音の発生や、『有線プローブが接続されていません』等の表示を表示部５６にしてもよい。

診断装置本体１２ａと、有線プローブ７６および中間処理ユニット７４との間で、無線通信が確立したら、制御部５８は、必要に応じて表示部５６に診断が可能である旨の表示を行い、操作者によって超音波診断開始の指示が出されるのを待つ。
また、診断装置本体１２ａの制御部５８は、無線通信の確立と並行して、有線プローブ７６と中間処理ユニット７４の識別情報の組み合わせの情報を画像形成部５４に送る。

診断開始の指示が出されたら、まず、診断装置本体１２ａの制御部５８から無線通信部５０を介して動作制御指示が中間処理ユニット７４に送信される。
この動作制御指示は、中間処理ユニット７４の無線通信部４２で受信されて制御部４７へ送られる。

この指示を受けた制御部４７は、接続・選択部８０に、無線通信を確立された有線プローブ７６に駆動信号を供給し、また、受信信号を受け取るように指示を出す。
その後、制御部４７により、送信駆動部３０が接続・選択部８０に接続されるように送受信切替スイッチ２６が作動され、送信駆動部３０から供給される駆動信号に従って無線通信が確立された有線プローブ７６の振動子アレイを構成する複数の超音波トランスデューサから超音波が送信される。
その後、制御部４７により、今度はプリアンプ２８が無線通信が確立された有線プローブ７６に接続されるように送受信切替スイッチ２６が作動され、被検体からの超音波エコーを受信した振動子アレイの各超音波トランスデューサから出力された受信信号がプリアンプ２８で増幅され、ＡＤＣ３６に送られる。

これ以降は、先の診断システム１０と同様にして、受信信号は、ＡＤＣ３６でデジタル化され、受信信号処理部３８でサンプルデータとされ、パラレル／シリアル変換部４０でシリアル化された後に無線通信部４２から診断装置本体１２ａへ無線伝送される。
診断装置本体１２ａの無線通信部５０で受信されたサンプルデータは、シリアル／パラレル変換部５２でパラレルのデータに変換され、画像形成部５４で、有線プローブ７６と中間処理ユニット７４との組み合わせや、診断に応じた処理を行なわれ、表示部５６に超音波診断画像が表示される。
すなわち、図３および図４に示す診断システム７０では、無線プローブ１４を有さず、有線プローブ７６のみを有する場合でも、無線超音波診断システムとして成立する。

以上の説明より明らかなように、本発明の超音波診断システムによれば、診断装置本体が、超音波振動子ユニットと無線通信ユニットとの両方の識別情報を取得した後に、無線通信を確立する。そのため、所望の設定の超音波プローブに対応して、圧電振動子ユニットから診断装置本体までに至る接続を円滑に行なえ、かつ、診断装置本体が、超音波プローブの設定を確実に認識することができる。
また、無線プローブ１４において、振動子ユニット１８が交換可能な場合であっても、診断装置本体１２ａが、確実に、振動子ユニット１８および無線プローブ本体１６の情報を取得できる。さらに、無線プローブ１４を有さず、複数の有線プローブ７６を選択して使用可能なシステムにも、好適に利用可能であり、加えて、振動子ユニット１８が交換可能な無線プローブと、複数の有線プローブ７６とが混在しているシステムにも、好適に対応することができる。

診断システム７０のように、無線プローブ１４と有線プローブ７６との両方が利用可能な診断システムにおいては、診断装置本体１２ａの操作部６０ａに、無線プローブ１４と有線プローブ７６の何れを使用するかの選択手段を設けるのが好ましい。

さらに、無線プローブ１４と有線プローブ７６との両方が利用可能な診断システム７０においては、診断装置本体１２ａの設置状況に応じて、無線プローブ１４および有線プローブ７６（および中間処理ユニット７４との組み合わせ）の、何れとの無線通信の確立を優先するかを、自動的に選択するようにしてもよい。

例えば、診断装置本体１２ａのカート検出部６２による検出結果に応じて、診断装置本体１２ａがカート７２に搭載されていない場合は、診断装置本体１２ａは、操作者によって持ち運ばれて、病床の横等において、無線プローブ１４を用いた超音波診断を行なわれている可能性が高い。
そのため、診断装置本体１２ａがカート７２に搭載されていない場合には、診断装置本体１２ａの制御部５８は、まず、無線プローブ１４の無線プローブ本体１６に無線接続要求を出し、先と同様に、無線接続を確立する。無線プローブ本体１６と無線通信ができない場合（タイムアウト）や、識別情報が前記Ｗ１−Ｄ０の場合（振動子ユニットが装着されていない場合）には、制御部は５８、次いで、中間処理ユニット７４に無線接続要求を出し、先と同様に、無線接続を確立する。

逆に、診断装置本体１２ａがカート７２に搭載されている場合は、当然、診断装置本体１２ａは、中間処理ユニット７４と共にカート７２で移動している。
この場合には、診断装置本体１２ａの制御部５８は、まず、中間処理ユニット７４に無線接続要求を出し、先と同様に、無線接続を確立する。中間処理ユニット７４と無線通信ができない場合（電源ｏｆｆやタイムアウト）や、識別情報が全て前記Ｗ２−Ｄ０の場合（有線プローブ７６が中間処理ユニット７４に接続されていない場合）には、制御部は５８、次いで、無線プローブ１４の無線プローブ本体１６に無線接続要求を出し、先と同様に、無線接続を確立する。

カート７２に、プローブホルダが設置されている場合は、診断装置本体１２ａがカート７２に搭載されているか否かではなく、無線プローブ用ホルダからの無線プローブ本体１６の取り出しの有無や、有線プローブ用ホルダからの有線プローブ７６の取り出し有無をセンサで検知して、優先的に無線接続要求を行う相手(無線プローブ１４および中間処理ユニット７４のいずれか)を決定しても良い。

ここで、カート７２に診断装置本体１２ａが搭載されていない場合で、無線プローブ１４ではなく、有線プローブ７６を使用したい場合（中間処理ユニット７４と通信したい場合）や、カート７２に診断装置本体１２ａが搭載された状態で、中間処理ユニット７４でなく無線プローブ１４を使用したい場合（通信したい場合）も有り得る。
この場合には、操作者による要求指示に応じて、診断装置本体１２ａで、現在、通信が有効な相手(無線プローブ１４および中間処理ユニット７４のいずれか)との通信を終了してから、所望の相手に対する無線接続要求を行う。

また、図１および図２に示す診断システム１０において、無線プローブ１４の振動子ユニット１８を交換する場合や、図１および図２に示す診断システム１０において、無線プローブ１４の振動子ユニット１８を交換する場合や、中間処理ユニット７４に接続された有線プローブ７６を変更する場合には、以下のように処理を行なうのが好ましい。
すなわち、この場合は、操作者による交換要求指示に応じて、まず、診断装置本体１２（１２ａ）、無線プローブ本体１６、および中間処理ユニット７４のいずれか（交換要求指示を入力された部位）から、無線接続停止要求を出す。
その後、操作者による変更が行なわれた後、再開指示が出されたら、診断装置本体１２（１２ａ）から無線プローブ本体１６および／または中間処理ユニット７４に対して、再度、無線接続要求を行う。以降は、先と同様に、診断装置本体１２（１２ａ）が取得した識別情報に応じて、無線通信を確立し、接続態様に応じた無線通信を行なう。

診断システム７０のように、有線プローブ７６と無線プローブ１４とが使用可能なシステムでは、中間処理ユニット７４と診断装置本体１２ａとの通信は、必ずしも、無線である必要はなく、有線でもよい。
この場合には、中間処理ユニット７４のパラレル／シリアル変換部４０および無線通信部４２が不要になり、受信信号処理部３８で処理した受信信号を、診断装置本体１２ａの画像形成部５４や、必要に応じて設けられた画像形成部５４に接続される記憶手段（受信信号の格納部）に、受信信号を送るようにすればよい。

以上、本発明の無線超音波診断システムについて詳細に説明したが、本発明は、上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行なってもよいのは、もちろんである。
例えば、以上の例では、中間処理ユニット７４を１台のみ有しているが、本発明は、これに限定はされず、中間処理ユニット７４を、複数、有してもよい。

医療現場における超音波診断に、好適に利用可能である。

１０，７０ （超音波）診断システム
１２，１２ａ 診断装置本体
１４ 無線（超音波）プローブ
１６ 無線プローブ本体
１８ （圧電）振動子ユニット
２０ コネクタ
２４ 振動子アレイ
２６ 送受信切替スイッチ
２８ プリアンプ
３０ 送信駆動部
３２，４６，４７，５８ 制御部
３４，４８，４９，８２ 記憶部
３６ ＡＤＣ
３８ 受信信号処理部
４０ パラレル／シリアル変換部
４２，５０ 無線通信部
５２ シリアル／パラレル変換部
５４ 画像形成部
５６ 表示部
６０，６０ａ 操作部
７２ カート
７４ 中間処理ユニット
７６ 有線（超音波）プローブ
７８ 電源部
８０ 接続・選択部
８４ プローブコネクタ

Claims (3)

1. 超音波を送受信して、受信した超音波に応じた受信信号を出力する、プリアンプおよび送信駆動部を備える、固有の識別情報を有する少なくとも１つの圧電振動子ユニットと、
   前記圧電振動子ユニットが出力した受信信号を処理する信号処理手段、前記信号処理手段で処理した受信信号を無線信号に変換して送信する無線通信手段、および、前記圧電振動子ユニットの識別情報を取得する取得手段を有し、前記圧電振動子ユニットと電気接点を介して着脱可能に構成される、固有の識別情報を有する少なくとも１つの無線通信ユニットと、
   前記無線通信ユニットと無線によって通信を行い、前記圧電振動子ユニットが受信した受信信号に応じた超音波画像を生成する診断装置本体とを有し、
   前記圧電振動子ユニットが、操作者が手で把持可能な有線超音波プローブであり、
   かつ、前記診断装置本体は、前記圧電振動子ユニットの識別情報および無線通信ユニットの識別情報の両者を取得することにより、前記無線通信ユニットとの間の無線通信を確立することを特徴とする無線超音波診断システム。
2. 前記無線通信ユニットは、複数の前記有線超音波プローブが接続可能であり、前記診断装置本体から指定された有線の超音波プローブを駆動する請求項１に記載の無線超音波診断システム。
3. 前記診断装置本体が可搬式であり、
   さらに、前記無線通信ユニットが固定して搭載され、かつ、前記診断装置本体を着脱自在に搭載可能なカートを有する請求項１または２に記載の無線超音波診断システム。

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