JP2015128532A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波診断装置の消費電力を低減すること。【解決手段】本実施形態に係る超音波診断装置は、超音波診断装置を構成するユニットに電力を供給する電源ユニットと、前記ユニットに関する情報を取得する取得手段と、前記取得手段で取得した情報に基づいて、前記電源ユニットによる前記ユニットへの電力供給を停止又は制限するように制御する電源制御手段とを備える。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、超音波プローブを用いて被検体内に超音波を送信してその反射波を受信することにより、被検体の生体情報を取得する超音波診断装置に関する。

近年、次世代超音波診断装置の開発が進み、生体内から得られた複数チャンネルの受信信号をＡ／Ｄ変換し、デジタル化された受信信号を位相を合わせて加算合成するデジタルビームフォーミング技術や、２Ｄアレイプローブ等が新たに実用化され、３次元の超音波画像情報をリアルタイムに収集することが可能となっている。

特開２０１２−１４３２９６号公報 特許３３９６５１８号公報

上述のデジタルビームフォーミング技術や２Ｄアレイプローブ等の技術の実用化に伴い、送信回路や受信回路では振動子数に相当するチャンネル数を設ける必要があるため、多くの電力が消費されるようになった。

しかしながら、超音波検査では、全ユニットがフル稼働するということは無く、従来の超音波診断装置では、各ユニットの使用状態に関わらず、常に所定の電圧を供給するように設計されていた。この為、余分な電力が消費され、不要な熱が発生し、小型化を行うことが困難であった。

本実施形態の目的は、消費電力を低減することができる超音波診断装置を提供することにある。

本実施形態に係る超音波診断装置の一態様は、超音波診断装置を構成する各ユニットに電力を供給する電源ユニットと、前記ユニットに関する情報を取得する取得手段と、前記取得手段で取得した情報に基づいて、前記電源ユニットによる前記ユニットへの電力供給を停止又は制限するように制御する電源制御手段とを具備するものである。

本実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示す図。 受信回路の詳細構成を示す図。 超音波診断装置の電源制御処理を示すフローチャート。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係る超音波診断装置を説明する。

図１は、本実施形態に係る超音波診断装置の構成を示したブロック図である。

この超音波診断装置は、超音波プローブ１、プローブ取付端子２、送信回路３、受信回路４、画像処理部５、画像表示部６、システム制御部７、電源ユニット１０、及び高電圧プローブ用電源ユニット１１を有する。

超音波プローブ１は、プローブ取付端子２に抜き差し可能に接続される。超音波プローブ１には、超音波振動素子が１次元に配列される１Ｄプローブ、超音波振動素子が碁盤目状に二次元に配列される２Ｄプローブ、１次元に配列された２Ｄプローブの超音波振動素子列をモータなどを用いて搖動させるメカ４Ｄプローブなどがある。更に、１Ｄプローブにも超音波振動素子数、超音波振動素子から受信した受信信号を同時に超音波診断装置へ送信できる信号総数であるチャネル数、超音波振動素子から送受信される超音波の周波数などの特性が異なる複数の１Ｄプローブがある。各超音波プローブ１の種類ごとに駆動に必要な電圧は異なり、例えば、１Ｄプローブに比べて、多数の超音波振動素子が接続される２Ｄプローブには高い電圧が必要となる。また同様に、超音波振動素子数が多い１Ｄプローブや、同時駆動素子数の多い、すなわちチャネル数の多い１Ｄプローブはそうでない１Ｄプローブに比べ高い電圧が必要となる。

送信回路３は、予め設定された周波数のパルス信号を発生し、所定の遅延データをもとに遅延させ、遅延がかけられたパルス信号を所定の電圧に変換し、超音波プローブ１の超音波振動子に印加する。

受信回路４は、超音波プローブ１の各チャンネルから出力される反射信号を受信する。図２に示すように、受信回路４は、ＡＤＣ４１、位相補正部４２、及び加算部４３を含み、受信した各チャンネルの反射信号をＡＤＣ４１でデジタル信号に変換し、位相補正部４２で位相を整えて加算部４３で加算する。

画像処理部５は、受信回路４から出力される反射信号を超音波画像データへ変換し、画像表示部６へ出力する。

画像表示部６は、ＣＲＴや液晶ディスプレイ等で構成され、画像処理部５で生成された超音波画像データを表示する。

システム制御部７は、送受信モード（Ｂモード／ＰＷＤモード／ＳＣＷモード等）に基づいて、超音波診断装置の各部の動作の制御を行う。送受信モードは図示しない入力装置を介して入力された指示信号に基づいて切り替えられる。Ｂモードでは、反射強度の差による信号に基づいて構成される断層像を得ることができる。ＰＷＤモードでは、画像化を行う各計測点に対してドップラ計測を行い、各計測点で得られた血流情報をカラーコード化したカラードプラ画像を得ることができる。ＳＣＷモードでは、図２に示すように制御スイッチＳＷを用いて送信専用素子と受信専用素子とに超音波振動子を分離して、送信回路３に接続された送信専用素子から送信波を連続して出力し、受信回路４に接続された受信専用素子から時系列にサンプリングした受信信号を信号処理することによりドップラ信号を得ることができる。

電源ユニット１０は、超音波診断装置としての常用の電源ユニットであり、システム情報取得部８と電源制御部９とを含む。システム情報取得部８は、システム制御部７を介して超音波診断装置の各部の情報を取得する。例えば、プローブ取付端子２に接続されている超音波プローブ１の種別や送受信モードを取得する。電源制御部９は、システム情報取得部８で取得した情報に基づいて、各部へ電力を供給する電源ユニット１０と、高電圧プローブ用電源ユニット１１とを制御する。

図３は、この超音波診断装置の電源制御処理を示すフローチャートである。

システム情報取得部８は、超音波診断装置が起動したことを契機に、もしくは送受信モードが入力装置を介して設定され送受信モードに基づくスキャンを開始する時に、プローブ取付端子２に接続されている超音波プローブ１の種別等のプローブ情報を取得する（ステップＳ１）。プローブ情報とは、例えば、超音波プローブ１が１Ｄプローブであるか、２Ｄプローブであるか、メカ４Ｄプローブであるかなどのプローブの種類の情報と、接続された超音波プローブ１が有する超音波振動素子の数、チャネル数、及び超音波振動素子が送受信する周波数などの情報が含まれる情報である。システム制御部７は、この超音波プローブ１の情報を受信して、接続された超音波プローブ１の駆動に必要な電圧値を取得する。電圧値の取得は、超音波診断装置の記憶部に格納された、プローブ情報と電圧値を対応付けるテーブルに基づいて行われる。なお、電圧値の取得はテーブルを用いる方法の他に、プローブ情報に駆動に必要な電圧値を併せて記録し、システム制御部７がプローブ情報に含まれる電圧値を読み出す方法を用いても構わない。次に、システム制御部７から送受信モードの情報を取得する（ステップＳ２）。

電源制御部９は、上記取得されたプローブ情報と送受信モード情報とをもとに、電力制御可能なユニットの有無を判定する（ステップＳ３）。この判定で電力制御可能なユニットが無い場合は、通常動作を行う（ステップＳ４）。ユニット有無の判定は、超音波診断装置の記憶部に予め格納された、プローブ情報及び送受信モード情報に対して、電力供給を停止可能なユニットがどれか、もしくは電力供給を制限可能なユニットがどれかを対応付けるテーブルに基づいて行われる。

ステップＳ３の判定において、電力制御可能なユニットが有る場合は、電源制御部９は、当該ユニットの停止判定を行う（ステップＳ５）。当該ユニットを停止可能な場合は、当該ユニットを停止し（ステップＳ６）、停止不可の場合は、電力供給を制限する（ステップＳ７）。電源制御部９は、超音波診断装置の主電源がオフになるまで、上記処理を繰り返す（ステップＳ８）。

以下、この電源制御処理の具体的な処理内容の例を各実施例にしたがって説明する。

（実施例１）
上述したように、超音波診断装置は、超音波プローブを構成している振動子から受信信号をＡ／Ｄ変換し、得られた信号に対して、デジタル演算処理により位相補正を行うデジタルビームフォーマを有している。ＢモードやＰＷＤモード等では駆動する各振動子が超音波の送信及び受信を行う。一方、ＳＣＷモードにおいては、超音波振動子を送信専用素子と受信専用素子との２種類に分離して送受信を行う。受信専用素子を介して受信された受信信号は遅延加算により信号処理が行われる。ＳＣＷモードの受信信号に対しては、深さごとに受信信号を抽出するビームフォーミング処理は行わない。そのため、深さごとに受信信号を抽出するＢモード及びＰＷＤモードとは異なり、ビームフォーマを使用しない。

そこで、電源制御部９は、図３のステップＳ２で取得した送受信モード情報がＳＣＷモードの場合は、受信回路４を駆動させるためシステム側電源の電力制御が可能と判定する（ステップＳ３）。そして、ステップＳ５では、ビームフォーマを駆動させるための電源は停止可能と判定し、ビームフォーマへの電力供給を停止させるように電源ユニット１０を制御する。

（実施例２）
超音波診断装置には、図１に示すように、高電圧プローブ用電源ユニット１１が設けられていることがある。高電圧プローブ用電源ユニットは電源ユニット１０の補助として働く電源ユニットであり、通常の診断で使用する１Ｄプローブなどの超音波プローブ１に比べて高い駆動電圧を必要する２Ｄプローブなどが接続された際に、駆動電圧を超音波プローブ１へと供給するものである。この高電圧プローブ用電源ユニット１１は一般的には、高電圧プローブの接続の有無に関わらず、高電圧プローブ用電源ユニット１１はＯＮ状態になっている。この場合、使用していない場合でも電力を消費することになる。

そこで、電源制御部９は、図３のステップＳ１で取得したプローブ情報をもとに高電圧プローブの接続の有無を判別し、プローブ取付端子２に高電圧プローブが接続されていない場合は、高電圧プローブ用電源ユニット１１を電力制御可能と判定する（ステップＳ３）。そして、ステップＳ５では高電圧プローブ用電源ユニット１１は停止可能と判定し、高電圧プローブ用電源ユニット１１の出力をＯＦＦ状態にする（ステップＳ６）。

また、プローブ取付端子２に高電圧プローブが接続され、システム制御部７が高電圧プローブを認識した場合のみ高電圧プローブ用電源ユニット１１の出力をＯＮ状態に切り替えるように制御する。高電圧プローブが接続されると、高電圧プローブが接続されたことがシステム側で認識される。このため、図３のステップＳ１において、高電圧プローブが接続されているというプローブ情報が得られた時点で、システム制御部７は高電圧プローブ用電源ユニット１１がＯＮ状態になるように制御する（ステップＳ４）。

以上述べたように、本実施形態によれば、装置全体としての消費電力を抑えることが可能となるため、消費電力の低減により電源ユニットの容量を削減できる。さらに、消費電力の低減によりシステム各部の発熱が抑えられるため、従来必要であった空冷ファンや放熱板の縮小化または削減が可能となり、装置の小型化や、騒音を抑制できるという効果を奏する。

なお、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…超音波プローブ、２…プローブ取付端子、３…送信回路、４…受信回路、５…画像処理部、６…画像表示部、７…システム制御部、８…システム情報取得部、９…電源制御部、１０…電源ユニット、１１…高電圧プローブ用電源ユニット。

Claims (4)

1. 超音波診断装置を構成する各ユニットに電力を供給する電源ユニットと、
   前記ユニットに関する情報を取得する取得手段と、
   前記取得手段で取得した情報に基づいて、前記電源ユニットによる前記ユニットへの電力供給を停止又は制限するように制御する電源制御手段と
   を具備することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記ユニットは、超音波プローブの受信信号に対して位相補正を行うビームフォーマ手段を備え、
   前記取得手段は、前記受信信号を処理するための送受信モードを含む情報を取得し、
   前記電源制御手段は、前記取得手段で取得した送受信モードが連続波モードである場合に、前記電源ユニットによる前記ビームフォーマ手段への電力供給を停止させることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 高電圧プローブ用電源ユニットをさらに具備し、
   前記取得手段は、プローブの種別に関する情報を取得し、
   前記電源制御手段は、前記取得手段で取得したプローブの種別が高電圧プローブでない場合に、前記高電圧プローブ用電源ユニットの出力を停止させることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
4. 前記源制御可能なユニットへの電力供給を停止又は制限するための制御回路または制御スイッチを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波診断装置。

Images