JPH0696010B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、被検体に向けて送波した超音波の該被検体よ
りの反射成分を収集して診断に供する超音波診断装置に
関する。

（従来の技術） 超音波診断装置においては、駆動パルス（励振パルスと
も称される）の印加により被検体に向けて超音波を送波
すると共に、該被検体よりの反射成分を受波する超音波
プローブが備えられている。

実際の超音波診断装置においては、タイプの異なる複数
の超音波プローブが用意され、診断対象部位や用途に応
じて適宜に使い分けられている。

超音波プローブは、基本的には１又は複数の超音波振動
子を有するプロープヘッドと、これに接続されたケーブ
ルとを有して成る。このケーブルの他端にはコネクタが
取付けられており、超音波プローブはこのコネクタによ
って装置本体に対して着脱自在となっている。このた
め、超音波プローブの交換はこのコネクタによって容易
に行い得る。

ところで、超音波プローブには共振タイプと非共振タイ
プとがある。

共振タイプの超音波プローブを第６図に示す。超音波振
動子34と、ケーブル38を介してこの超音波振動子34に並
列接続されたコイル35とを有してプローブ36が形成され
ている。

このプローブ36はコネクタ39を介して装置本体に結合さ
れる。超音波振動子34及びケーブル38は一種のコンデン
サと見ることができ、これとコイル35とによって並列共
振回路が形成されるため、駆動パルス（例えば正方向の
矩形波パルス）の印加により減衰振動を生じ、プローブ
端子間には第８図に示すように駆動パルス（パルス電位
をVHとする）の約２倍の共振電位（2VH）が生ずる。

一方、非共振タイプの超音波プローブは、例えば第７図
に示すように超音波振動子34のみによってプローブヘッ
ド37が形成され、第６図のコイル35に相当するものは存
在しない。非共振タイプであるため、駆動パルス印加時
におけるプローブ端子間電位は、第９図に示すように駆
動パルスの電位（VH）にほぼ等しい。

このように共振タイプと非共振タイプとでは、同一電位
の駆動パルスを印加した場合のプローブ端子間電位が異
なるため、通常の装置では超音波プローブのタイプに応
じて駆動パルスの電位を異ならせている。つまり、共振
電位（2VH）によって送受信系のIC（集積回路）やトラ
ンジスタ等が破損するのを防止するため、共振タイプの
超音波プローブに対する駆動パルスの電位を、非共振タ
イプのそれよりも低く抑えるようにしている。共振電位
を十分に許容し得るIC等を送受信系に適用すれば、駆動
パルスの電位を異ならせる必要などないのであるが、現
実にはそのような高耐圧IC等の製造が困難であり、従っ
て駆動パルスの電位調整を余儀なくされるのが実情であ
る。

通常、超音波プローブには、プローブの自動識別のため
にプローブIDが付されている。このプローブIDは、ロジ
ックレベルで６乃至８ビットより成る。超音波プローブ
側のコネクタを装置本体に結合すると、装置本体のCPU
（中央処理装置）によって当該超音波プローブのIDが認
識され、この認識によって当該超音波プローブに適した
駆動条件が自動的に設定される。上記の共振タイプと非
共振タイプとの違いによる駆動パルス調整も、このプロ
ーブIDの認識結果に基づいて自動的に行われる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら従来装置においては、超音波プローブと装
置本体との結合が、コネクタの機械的接触によるもので
あるため、この結合部において接触不良を生じ易く、特
にコネクタピンのプローブID系に接触不良を生じた場
合、装置本体がプローブ認識を誤ることがある。また、
超音波プローブのタイプ誤認はプローブ内ID系の配線ミ
スによっても生じる。

例えば実際に装着された超音波プローブが共振タイプの
ものであるのにもかかわらず、これを非共振タイプのも
のと誤って認識した場合には、共振タイプ所定の電位よ
りも高い駆動パルスが当該超音波プローブに印加されて
しまうため、上述した共振電位（2VH）により送受信系
のIC等が破損する虞れが十分にある。

超音波プローブのタイプ誤認防止対策として、プローブ
IDにパリティビットを付加しこのパリティビットにより
プローブIDの読取りチェックを行う法式や、ロジックビ
ットによるIDではなくアナログ信号によるID方式とする
方法等が考えられる。

しかしながら、パリティビットを付加する方法は、確率
的にプローブ誤認が減少するものの、 最近の多素子プローブではコネクタのピンが多く必要
で、且つ、プローブの種類も増加しているのでパリティ
ビットのための余分なピンが存在ないこと， コネクタのピン数増加を図った場合、既存の超音波プ
ローブとの互換性がなくなること，等の理由により、実
現が困難である。

また、アナログ信号によるID方式とする方法も、既存の
超音波プローブとの互換性がなくなるため、その実現が
困難である。

そこで本発明は上記の欠点を除去するもので、その目的
とするところは、既存の超音波プローブとの互換性を失
うことなく、超音波プローブのタイプ誤認に起因する送
受信系破損の防止を図った超音波診断装置を提供するこ
とにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、接続された超音波プローブのプローブ識別信
号を認識して当該超音波プローブが共振タイプか非共振
タイプかによって異なる駆動条件を設定する駆動条件設
定手段を有し、この駆動条件設定手段によって設定され
た駆動条件下で当該超音波プローブを駆動して被検体の
超音波情報を収集する超音波診断装置において、前記超
音波プローブに所定の電流を通して得られる該プローブ
端子間の電圧に基づき当該超音波プローブが共振タイプ
か非共振タイプかを判別する第１の判別手段と、前記判
別手段にてタイプ判別した結果が前記駆動条件設定手段
にてタイプ認識した結果と一致しているか否かを判別す
る第２の判別手段と、前記第２の判別手段の判別結果に
基づき、タイプ一致の場合には前記駆動条件設定手段に
て設定した駆動条件下で前記超音波プローブが駆動さ
れ、タイプ不一致の場合には前記超音波プローブの駆動
が禁止されるよう制御する制御手段とを備えたことを特
徴とする。

（作用） 超音波プローブが装置本体に装着されると、この超音波
プローブに通電され、そのときの端子電圧により当該超
音波プローブのタイプが判別される。この判別は、従来
のプローブIDによるものとは別個に行われる。

そしてこの判別結果に対して、駆動条件設定手段にて認
識されたプローブIDによるタイプ認識結果と一致してい
るか否かが判別され、タイプ一致の場合には前記駆動条
件設定手段にて設定した駆動条件下で前記超音波プロー
ブが駆動され、タイプ不一致の場合には前記超音波プロ
ーブの駆動が禁止される。これによって、超音波プロー
ブのタイプ誤認に起因する送受信系破損の防止が図られ
る。

また、超音波プローブのタイプ判別は、従来のプローブ
IDによるものとは別個に行われるものであり、パリティ
ビット付加やプローブID方式の変更を伴うものではない
ので、既存の超音波プローブとの互換性を失うことはな
い。

（実施例） 以下、図面に示した実施例に基づき本発明を具体的に説
明する。

第１図は本発明の一実施例たる超音波診断装置のブロッ
ク図である。同図において、21は、複数の超音波振動子
（以下、振動子という）５−１乃至５−ｎをアレイ状に
配列して成る超音波プローブであり、２−１乃至２−ｍ
はこの振動子５−１乃至５−ｎの振動タイミングを遅延
させる送信遅延部であり、３−１乃至３−ｍは振動子５
−１乃至５−ｎの励振に供される駆動パルスを発生する
パルサである。４は振動子の切換え接続を行う高圧スイ
ッチ群である。６−１乃至６−ｍは、振動子５−１乃至
５−ｎから高圧スイッチ群４を介して入力される超音波
エコー信号（超音波情報）を増幅するプリアンプであ
り、７−１乃至７−ｍはこのプリアンプ６−１乃至６−
ｍの出力を遅延する受信遅延部であり、８はこの受信遅
延部７−１乃至７−ｍの出力を加算する加算器である。
また、９はこの加算器８の出力を取込み、エコー信号の
処理を行うエコー信号処理部であり、10はフレームメモ
リを中心に構成されたディジタルスキャンコンバータで
あり、11はこのディジタルスキャンコンバータ10の出力
を可視化する表示部である。

第１図において超音波プローブ21以外の部分が装置本体
であり、超音波プローブ21はコネクタ１によってこの装
置本体に着脱自在に結合されている。超音波プローブ21
のタイプ識別のためのプローブIDはCPU13によって認識
されるようになっている。プローブID及びその認識につ
いては従来装置と同様である。CPU13は、機能的に送受
信制御手段12と駆動条件設定手段15とを有する。送受信
信号手段12は、前記高圧スイッチ群4,送信遅延部２−１
乃至２−m,受信遅延部７−１乃至７−ｍ等の動作制御を
司るものである。駆動条件設定手段13はプローブIDに基
づいて超音波プローブのタイプを認識し、その認識結果
ｂを後述する送信禁止制御回路17に送出すると共に、当
該認識結果に基づいて超音波プローブの駆動条件設定を
行うものである。尚、ここにいう駆動条件の中には、駆
動パルスの電位が含まれる。

更に本実施例装置では、コネクタ１の装置本体側とCPU1
3との間にテスタ回路16及び送信禁止制御回路17が設け
られている。このテスタ回路16は、後に詳述するよう
に、コネクタ１によって装置本体に結合された超音波プ
ローブ21に通電することによって当該超音波プローブ21
のタイプ（共振タイプ又は非共振タイプ）を判別するも
のである。しかしてこのテスタ回路16の判別結果ａは、
送信禁止制御回路17に伝達されるようになっている。こ
の送信禁止制御回路17は、前記テスタ回路16におけるプ
ローブ判別結果に対して、前記駆動条件設定手段15によ
って設定された駆動条件が不適切である場合に、当該駆
動条件での超音波プローブ駆動を禁止するものである。
すなわちこの送信禁止制御回路17では、前記テスタ回路
16の出力ａと前記駆動条件設定手段15の出力ｂとの比較
が行われ、この比較において両者が一致すれば送信禁止
制御回路17は送受信制御手段12に対して超音波プローブ
の駆動を許容するが、逆に両者が不一致であれば超音波
プローブの駆動を禁止する。

次に、前記テスタ回路16の詳細な構成について第２図を
基に説明する。

29はコンパレータであり、このコンパレータ29の一方の
入力端にはダイオード23のアノードと抵抗27の一端とが
接続されている。この抵抗27の他端は接地されている。
コンパレータ29の他方の入力端と接地ラインとの間には
電源28が接続されている。このテスタ回路16の入力部に
はダイオード22が設けられ、このダイオードのカソード
22には、ダイオード23のカソードと抵抗24の一端とが接
続されている。抵抗24の他端はスイッチ25に接続されて
いる。スイッチ25の一方の接点25aは接地され、他方の
接点25bは電源26の負極側に接続されている。コンパレ
ータ29の出力端がこのテスタ回路16の出力端となる。

次に、上記のように構成された実施例装置の作用につい
て説明する。

第３図及び第４図はテスタ回路16の作用説明のための回
路図であり、第５図はテスタ回路16及び送信禁止回路17
の作用を示すフローチャートである。

装置本体に超音波プローブ21が接続されると、当該超音
波プローブ21によって超音波の送受波が行われる前に、
CPU13における駆動条件設定手段15によりプローブIDが
認識される。しかして当該超音波プローブ21が共振タイ
プか非共振タイプかの識別信号（ｂ）が送信禁止制御回
路に送出され、また、送受信制御手段12に対して当該認
識結果に基づく駆動条件設定が行われる。

一方、上記のプローブID認識とほぼ同時に、テスタ回路
16を動作させて当該超音波プローブ21のタイプ（共振タ
イプ又は非共振タイプ）判別が行われる（S1）。

装置本体に非共振タイプの超音波プローブが装着されて
いる場合には、送信系は第３図に示すように振動子５−
１に送信系の等価抵抗30が並列接続された形となる。テ
スタ回路16におけるスイッチ25が接点25bを選択した状
態では、電源26による電流が抵抗30→ダイオード22→抵
抗24の経路に流れる。この結果、抵抗30の両端には、抵
抗30,24の抵抗比で決定される電圧が現れ（ダイオード
の順方向電圧降下を無視する）、これがコンパレータ29
の一方の入力端に伝達される。この電圧をV₁（接地に対
して負電位となる）とする。電源38の電圧をVrefとした
場合に｜V₁｜＞|Vref|が成立するように回路定数が設定
されているものとすると、この場合のコンパレータ29の
出力状態は高レベルとなる。尚、スイッチ25が接点25a
を選択した場合には、コンパレータ29の一方の入力端に
電圧V₁が印加されないから、コンパレータ29の出力状態
は低レベルとなる。

また、装置本体に共振タイプの超音波プローブが装着さ
れている場合には、第４図に示すようにコイル33が存在
し、このコイル33の直流抵抗がほぼ零であるから、スイ
ッチ25が接点25bを選択しているのにもかかわらず、｜V
₂｜＞|Vref|が成立によりコンパレータ29の出力状態は
低レベルとなる。

従ってコンパレータ29の出力状態によって、当該超音波
プローブのタイプが判別される。この判別結果ａは送信
禁止制御回路17に伝達される。すると、この送信禁止制
御回路17においてテスト回路16の出力ａと駆動条件設定
手段15の出力ｂとの比較により、駆動条件が適切である
か否かの判別が行われる（S2）。この判別において、駆
動条件が適切である場合には（ａ＝ｂ）、駆動条件設定
手段15により先に設定された駆動条件での超音波プロー
ブ駆動が許容され（S3）、逆に駆動条件が不適切である
場合には（ａ≠ｂ）、当該駆動条件での超音波プローブ
駆動が禁止される（S4）。それ故に、駆動条件設定手段
15においてプローブIDの読み違い等により超音波プロー
ブのタイプ誤認を生じた場合でも、送受信系におけるIC
等の破損が未然に防止される。また、前記テスタ回路16
におけるプローブ判別は、プローブIDによるものとは別
個に行われるものであり、パリティビット付加やプロー
ブID方式の変更を供うものではなので、既存の超音波プ
ローブとの互換性を失うことはない。

尚、送信禁止制御回路17によって超音波プローブ21の駆
動が許容された場合には、送受信制御手段12の制御下
で、超音波プローブ21による超音波送受が行われ、これ
によって得られたエコー信号に基づく超音波象が表示部
11に表示されることになる。

以上本発明の一実施例について説明したが、本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が
可能であるのはいうまでもない。

例えば、上記実施例では送信禁止制御回路17から送受信
制御手段12に制御信号を送出して超音波プローブの駆動
を禁止するようにしたが、駆動パルスが超音波プローブ
に印加されないようにすればその駆動を禁止し得るので
あるから、高圧スイッチ４やパルサ３−１乃至３−ｍに
対して直接働きかけるようにしてもよい。

また、上記実施例では送信禁止制御回路17を用いて説明
したが、この送信禁止制御回路17はCPU13において機能
的に実現するようにしてもよい。

更に、上記実施例では超音波プローブ21における振動子
５−１に対応するチャンネルのみをテスタ回路16の測定
対象としたものについて説明したが、２以上のチャンネ
ルについて測定することによりプローブ判別を行うよう
にしてもよい。

また、テスタ回路16の設置箇所は、高圧スイッチ群４と
パルサ群３との間でもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、既存の超音波プロ
ーブとの互換性を失うことなく、超音波プローブのタイ
プ誤認に起因する送受信系破損の防止を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波診断装置の一実施例を示す
ブロック図、第２図は第１図の主要部の詳細な回路図、
第３図，第４図及び第５図は本実施例装置の主要部の作
用説明のための回路図及びフローチャート、第６図及び
第７図は超音波プローブのタイプの違いを示す回路図、
第８図及び第９図はそれぞれ第６図及び第７図の超音波
プローブを駆動した場合のプローブ端子間電位の波形図
である。 12…送受信制御手段、 15…駆動条件設定手段、 16…テスタ回路、 17…送信禁止制御回路、 21…超音波プローブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】接続された超音波プローブのプローブ識別
   信号を認識して当該超音波プローブが共振タイプか非共
   振タイプかによって異なる駆動条件を設定する駆動条件
   設定手段を有し、この駆動条件設定手段によって設定さ
   れた駆動条件下で当該超音波プローブを駆動して被検体
   の超音波情報を収集する超音波診断装置において、 前記超音波プローブに所定の電流を通して得られる該プ
   ローブ端子間の電圧に基づき当該超音波プローブが共振
   タイプか非共振タイプかを判別する第１の判別手段と、 前記判別手段にてタイプ判別した結果が前記駆動条件設
   定手段にてタイプ認識した結果と一致しているか否かを
   判別する第２の判別手段と、 前記第２の判別手段の判別結果に基づき、タイプ一致の
   場合には前記駆動条件設定手段にて設定した駆動条件下
   で前記超音波プローブが駆動され、タイプ不一致の場合
   には前記超音波プローブの駆動が禁止されるよう制御す
   る制御手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装
   置。