ホーム > 特許ランキング > セイコーエプソン株式会社
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024160746
(43)【公開日】2024-11-15
(54)【発明の名称】超音波プローブ
(51)【国際特許分類】
A61B 8/00 20060101AFI20241108BHJP
【ＦＩ】
A61B8/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023076031
(22)【出願日】2023-05-02
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100179475
【弁理士】
【氏名又は名称】仲井 智至
(74)【代理人】
【識別番号】100216253
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 宏紀
(74)【代理人】
【識別番号】100225901
【弁理士】
【氏名又は名称】今村 真之
(72)【発明者】
【氏名】大澤 栄治
(72)【発明者】
【氏名】泉尾 誠治
(72)【発明者】
【氏名】狭山 朋裕
(72)【発明者】
【氏名】岩井 光
(72)【発明者】
【氏名】村山 平
【テーマコード（参考）】
4C601
【Ｆターム（参考）】
4C601EE14
4C601EE21
4C601GA01
4C601GA07
4C601GA17
4C601GB06
4C601GB18
4C601GB20
4C601HH01
4C601HH21
(57)【要約】
【課題】メンテナンスに係るコストを低減可能な超音波プローブを提供する。
【解決手段】超音波プローブ１は、ヘッド部１０と、本体部５０とを有し、ヘッド部１０は、超音波デバイス３０と、超音波デバイス３０から送信される超音波を通過させる窓部２１１が設けられる第一筐体２０と、超音波デバイス３０と電気的に接続された第一コネクター部４０と、本体部５０に係合可能な第一係合部２４と、を含み、本体部５０は、超音波デバイス３０の駆動を制御する制御基板７０と、制御基板７０を収納する第二筐体６０と、制御基板７０と電気的に接続される第二コネクター部６２と、第一係合部４０に係合可能な第二係合部６３とを含み、第一コネクター部４０と前記第二コネクター部６２とを接続し、第一係合部２４を前記第二係合部６３に係合することで、ヘッド部１０が本体部５０に着脱可能に装着される。
【選択図】図１
【解決手段】超音波プローブ１は、ヘッド部１０と、本体部５０とを有し、ヘッド部１０は、超音波デバイス３０と、超音波デバイス３０から送信される超音波を通過させる窓部２１１が設けられる第一筐体２０と、超音波デバイス３０と電気的に接続された第一コネクター部４０と、本体部５０に係合可能な第一係合部２４と、を含み、本体部５０は、超音波デバイス３０の駆動を制御する制御基板７０と、制御基板７０を収納する第二筐体６０と、制御基板７０と電気的に接続される第二コネクター部６２と、第一係合部４０に係合可能な第二係合部６３とを含み、第一コネクター部４０と前記第二コネクター部６２とを接続し、第一係合部２４を前記第二係合部６３に係合することで、ヘッド部１０が本体部５０に着脱可能に装着される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ヘッド部と、本体部とを有する超音波プローブであって、
前記ヘッド部は、
超音波の送信処理、及び超音波の受信処理の少なくともいずれかの処理を実施する超音波デバイスと、
前記超音波デバイスを収納し、前記超音波デバイスから送信される超音波または前記超音波デバイスに受信させる超音波を通過させる窓部が設けられる第一筐体と、
前記超音波デバイスと電気的に接続された第一コネクター部と、
前記本体部に係合可能な第一係合部と、を含み、
前記本体部は、
前記超音波デバイスの駆動を制御する回路部と、
前記回路部を収納する第二筐体と、
前記回路部と電気的に接続される第二コネクター部と、
前記第一係合部に係合可能な第二係合部と、を含み、
前記第一コネクター部と前記第二コネクター部とを接続し、前記第一係合部を前記第二係合部に係合することで、前記ヘッド部が前記本体部に着脱可能に装着される、超音波プローブ。
前記ヘッド部は、
超音波の送信処理、及び超音波の受信処理の少なくともいずれかの処理を実施する超音波デバイスと、
前記超音波デバイスを収納し、前記超音波デバイスから送信される超音波または前記超音波デバイスに受信させる超音波を通過させる窓部が設けられる第一筐体と、
前記超音波デバイスと電気的に接続された第一コネクター部と、
前記本体部に係合可能な第一係合部と、を含み、
前記本体部は、
前記超音波デバイスの駆動を制御する回路部と、
前記回路部を収納する第二筐体と、
前記回路部と電気的に接続される第二コネクター部と、
前記第一係合部に係合可能な第二係合部と、を含み、
前記第一コネクター部と前記第二コネクター部とを接続し、前記第一係合部を前記第二係合部に係合することで、前記ヘッド部が前記本体部に着脱可能に装着される、超音波プローブ。
【請求項2】
前記本体部は、装着された前記ヘッド部の種別を識別する識別部を備える、
請求項１に記載の超音波プローブ。
請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項3】
前記本体部は、前記第二コネクター部が前記第一コネクター部に接続されたときに、前記超音波デバイスの静電容量を検出する容量検出回路を備え、
前記識別部は、前記容量検出回路により測定された前記静電容量に基づいて、前記ヘッド部の種別を識別する、
請求項２に記載の超音波プローブ。
前記識別部は、前記容量検出回路により測定された前記静電容量に基づいて、前記ヘッド部の種別を識別する、
請求項２に記載の超音波プローブ。
【請求項4】
前記本体部は、前記第二コネクター部が前記第一コネクター部に接続されたときに、前記超音波デバイスのインピーダンスを測定するインピーダンス測定回路を備え、
前記識別部は、前記インピーダンス測定回路により測定された前記インピーダンスに基づいて、前記ヘッド部の種別を識別する、
請求項２に記載の超音波プローブ。
前記識別部は、前記インピーダンス測定回路により測定された前記インピーダンスに基づいて、前記ヘッド部の種別を識別する、
請求項２に記載の超音波プローブ。
【請求項5】
前記ヘッド部は、前記ヘッド部の種別を記憶する情報記憶部を備え、
前記識別部は、前記ヘッド部が前記本体部に接続されたときに、前記情報記憶部に記録された情報を取得することで前記ヘッド部の種別を識別する、
請求項２に記載の超音波プローブ。
前記識別部は、前記ヘッド部が前記本体部に接続されたときに、前記情報記憶部に記録された情報を取得することで前記ヘッド部の種別を識別する、
請求項２に記載の超音波プローブ。
【請求項6】
前記回路部は、前記識別部により識別された前記ヘッド部の種別に応じて、前記超音波デバイスの駆動方法を変更する、
請求項２に記載の超音波プローブ。
請求項２に記載の超音波プローブ。
【請求項7】
前記本体部は、前記ヘッド部が接続されたときの前記第一コネクター部と前記第二コネクター部との接続の良否を判定する判定部を備える、
請求項１に記載の超音波プローブ。
請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項8】
前記本体部は、前記第二コネクター部が前記第一コネクター部に接続されたときに、前記超音波デバイスの静電容量を検出する容量検出回路を備え、
前記判定部は、前記容量検出回路により測定された前記静電容量に基づいて、前記接続の良否を判定する、
請求項７に記載の超音波プローブ。
前記判定部は、前記容量検出回路により測定された前記静電容量に基づいて、前記接続の良否を判定する、
請求項７に記載の超音波プローブ。
【請求項9】
前記本体部は、前記第二コネクター部が前記第一コネクター部に接続されたときに、前記超音波デバイスのインピーダンスを測定するインピーダンス測定回路を備え、
前記判定部は、前記インピーダンス測定回路により測定された前記インピーダンスに基づいて、前記接続の良否を判定する、
請求項７に記載の超音波プローブ。
前記判定部は、前記インピーダンス測定回路により測定された前記インピーダンスに基づいて、前記接続の良否を判定する、
請求項７に記載の超音波プローブ。
【請求項10】
前記超音波デバイスは、複数の振動部を備える振動板と、各前記振動部に配置されて当該振動部を振動させる圧電素子と、を備える、
請求項１に記載の超音波プローブ。
請求項１に記載の超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は超音波プローブに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、生体に対する超音波診断や超音波治療を行う超音波プローブが知られている。
例えば、特許文献１に記載の超音波診断装置は、端末装置と、端末装置に有線等により接続される超音波プローブとを備える。この超音波プローブは、振動膜上に圧電素子部を配置した素子部を有する素子チップが収納された筐体を有し、素子チップの超音波の送受信面が筐体の一端部から露出する。このような超音波プローブでは、筐体を把持し送受信面を生体に当接させることで、生体に対する超音波の送受信を実施して超音波診断を行うことができる。そして、特許文献１に記載の超音波プローブでは、筐体は、素子チップが配置されるプローブヘッドと、操作者が把持するプローブ本体とが一体に形成されている。
例えば、特許文献１に記載の超音波診断装置は、端末装置と、端末装置に有線等により接続される超音波プローブとを備える。この超音波プローブは、振動膜上に圧電素子部を配置した素子部を有する素子チップが収納された筐体を有し、素子チップの超音波の送受信面が筐体の一端部から露出する。このような超音波プローブでは、筐体を把持し送受信面を生体に当接させることで、生体に対する超音波の送受信を実施して超音波診断を行うことができる。そして、特許文献１に記載の超音波プローブでは、筐体は、素子チップが配置されるプローブヘッドと、操作者が把持するプローブ本体とが一体に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１３－２１１６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
超音波プローブは、一般に、プローブヘッドが露出した状態で保管されるが、プローブヘッドの超音波の送受信面に対して他の部材が衝突したり、異物が付着したりすることで、プローブヘッドが故障したり、劣化が早まったりする。また、超音波プローブを繰り返し使用する場合では、プローブヘッドの衛生面での問題も生じやすい。上記特許文献１に記載にように、プローブ本体と、プローブヘッドとが一体に設けられる超音波プローブでは、プローブヘッドのみの交換ができない。したがって、上記のようなプローブヘッドの故障や劣化が生じた場合に、超音波プローブの全体を交換する必要があり、超音波プローブのメンテナンスに係るコストが増大するとの課題がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様に係る超音波プローブは、ヘッド部と、本体部とを有する超音波プローブであって、前記ヘッド部は、超音波の送信処理、及び超音波の受信処理の少なくともいずれかの処理を実施する超音波デバイスと、前記超音波デバイスを収納し、前記超音波デバイスから送信される超音波または前記超音波デバイスに受信させる超音波を通過させる窓部が設けられる第一筐体と、前記超音波デバイスと電気的に接続された第一コネクター部と、前記本体部に係合可能な第一係合部と、を含み、前記本体部は、前記超音波デバイスの駆動を制御する回路部と、前記回路部を収納する第二筐体と、前記回路部と電気的に接続される第二コネクター部と、前記第一係合部に係合可能な第二係合部と、を含み、前記第一コネクター部と前記第二コネクター部とを接続し、前記第一係合部を前記第二係合部に係合することで、前記ヘッド部が前記本体部に着脱可能に装着される。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】第一実施形態に係る超音波プローブの概略構成を模式的に示した断面図。
【図2】第一実施形態に係る超音波プローブのブロック図。
【図3】第一実施形態における超音波デバイスの一例を示す平面図。
【図5】第一実施形態における超音波測定方法を示すフローチャート。
【図6】第二実施形態に係る超音波プローブのブロック図。
【図7】送信超音波の中心周波数が２ＭＨｚの超音波トランスデューサー列（チャンネル）に対して、測定電圧信号の周波数を変化させた際のインピーダンスの変化を示す図。
【図8】送信超音波の中心周波数が７ＭＨｚの超音波トランスデューサー列（チャンネル）に対して、測定電圧信号の周波数を変化させた際のインピーダンスの変化を示す図。
【図9】第二実施形態において、本体部にヘッド部を装着する際の接続良否判定、及びヘッド部の識別処理のフローチャート。
【図10】第三実施形態に係る超音波プローブのブロック図。
【図11】第三実施形態において、本体部にヘッド部を装着する際の接続良否判定、及びヘッド部の識別処理のフローチャート。
【図12】第四実施形態に係る超音波プローブの概略構成を模式的に示した断面図。
【発明を実施するための形態】
【0007】
［第一実施形態］
以下、本開示の第一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る超音波プローブ１の概略構成を模式的に示した断面図である。図２は、本実施形態の超音波プローブ１のブロック図である。
本実施形態の超音波プローブ１は、生体に対して超音波を送信し、生体内で反射された超音波を受信する。この超音波プローブ１は、図示略の端末装置に通信可能に接続され、超音波の送受信結果を端末装置に送信する。これにより、端末装置は、例えば、生体の内部断層像を形成したり、生体内の所定の器官の状態を測定（例えば、脈拍、血圧、血流、筋肉厚、脂肪厚等の測定）を実施したりする。超音波プローブ１と、端末装置との接続は、有線であってもよく、無線であってもよい。
そして、本実施形態の超音波プローブ１は、図１に示すように、ヘッド部１０と、本体部５０とを備え、本体部５０に対してヘッド部１０が着脱自在に設けられている。
以下、本開示の第一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る超音波プローブ１の概略構成を模式的に示した断面図である。図２は、本実施形態の超音波プローブ１のブロック図である。
本実施形態の超音波プローブ１は、生体に対して超音波を送信し、生体内で反射された超音波を受信する。この超音波プローブ１は、図示略の端末装置に通信可能に接続され、超音波の送受信結果を端末装置に送信する。これにより、端末装置は、例えば、生体の内部断層像を形成したり、生体内の所定の器官の状態を測定（例えば、脈拍、血圧、血流、筋肉厚、脂肪厚等の測定）を実施したりする。超音波プローブ１と、端末装置との接続は、有線であってもよく、無線であってもよい。
そして、本実施形態の超音波プローブ１は、図１に示すように、ヘッド部１０と、本体部５０とを備え、本体部５０に対してヘッド部１０が着脱自在に設けられている。
【0008】
［ヘッド部１０の構成］
ヘッド部１０は、生体に対して超音波診断を実施する際に、生体の表面に当接する部分である。ヘッド部１０は、第一筐体２０と、第一筐体２０に収納される超音波デバイス３０と、を備える。
ヘッド部１０は、生体に対して超音波診断を実施する際に、生体の表面に当接する部分である。ヘッド部１０は、第一筐体２０と、第一筐体２０に収納される超音波デバイス３０と、を備える。
【0009】
ヘッド部１０の第一筐体２０に超音波デバイス３０は、超音波の送信処理、及び超音波の受信処理の少なくとも一方の処理を実施する装置であり、本実施形態では、生体に超音波を送信し、かつ、生体で反射された超音波を受信する超音波デバイス３０を例示する。
本実施形態の超音波プローブ１は、本体部５０に対してヘッド部１０が着脱自在に設けられ、ヘッド部１０の交換が可能となる。このようなヘッド部１０は、本体部５０に比べて小型（薄型）かつ軽量に形成されることが好ましく、このために、第一筐体２０に収納される超音波デバイス３０も小型（薄型）かつ軽量なデバイスであることが好ましい。このような超音波デバイス３０としては、ＰＭＵＴ（Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer）や、ＣＭＵＴ（Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer）等、メンブレンの振動によって、超音波の送信や、受信超音波の検出を行うデバイスを用いることができる。
本実施形態の超音波プローブ１は、本体部５０に対してヘッド部１０が着脱自在に設けられ、ヘッド部１０の交換が可能となる。このようなヘッド部１０は、本体部５０に比べて小型（薄型）かつ軽量に形成されることが好ましく、このために、第一筐体２０に収納される超音波デバイス３０も小型（薄型）かつ軽量なデバイスであることが好ましい。このような超音波デバイス３０としては、ＰＭＵＴ（Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer）や、ＣＭＵＴ（Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer）等、メンブレンの振動によって、超音波の送信や、受信超音波の検出を行うデバイスを用いることができる。
【0010】
まず、ヘッド部１０の第一筐体２０に収納される超音波デバイス３０について説明する。
図３は、本実施形態における超音波デバイス３０の一例を示す平面図であり、図４は、超音波デバイス３０を図３のＢ－Ｂ線で切断した際の概略断面図である。
超音波デバイス３０には、Ｘ方向及びＹ方向に沿って、複数の超音波トランスデューサーＴｒが２次元アレイ状に配置されている。ここで、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向とし、Ｚ方向は、超音波が送信される本開示の超音波の送信方向に相当する。
なお、図３は、説明の便宜上、超音波トランスデューサーＴｒの配置数を減らしているが、実際には、より多くの超音波トランスデューサーＴｒが配置されていてもよい。
図３は、本実施形態における超音波デバイス３０の一例を示す平面図であり、図４は、超音波デバイス３０を図３のＢ－Ｂ線で切断した際の概略断面図である。
超音波デバイス３０には、Ｘ方向及びＹ方向に沿って、複数の超音波トランスデューサーＴｒが２次元アレイ状に配置されている。ここで、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向とし、Ｚ方向は、超音波が送信される本開示の超音波の送信方向に相当する。
なお、図３は、説明の便宜上、超音波トランスデューサーＴｒの配置数を減らしているが、実際には、より多くの超音波トランスデューサーＴｒが配置されていてもよい。
【0011】
超音波デバイス３０は、素子基板３１と、素子基板３１上に設けられた振動板３２と、振動板３２上に設けられた圧電素子３３と、配線基板３４と、を備えて構成されている。
素子基板３１は、例えばＳｉ等の半導体基板により構成されている。この素子基板３１には、各々の超音波トランスデューサーＴｒに対応した基板開口部３１Ａが設けられている。本実施形態では、各基板開口部３１Ａは、素子基板３１の基板厚み方向（Ｚ方向）を貫通した貫通孔であり、当該貫通孔の－Ｚ側に振動板３２が設けられる。
素子基板３１は、例えばＳｉ等の半導体基板により構成されている。この素子基板３１には、各々の超音波トランスデューサーＴｒに対応した基板開口部３１Ａが設けられている。本実施形態では、各基板開口部３１Ａは、素子基板３１の基板厚み方向（Ｚ方向）を貫通した貫通孔であり、当該貫通孔の－Ｚ側に振動板３２が設けられる。
【0012】
また、基板開口部３１Ａの振動板３２が設けられない側（＋Ｚ側）には、測定対象である生体に近い音響インピーダンスを有する音響整合材を充填してもよく、音響整合材としては、例えば、シリコーン等の樹脂材を用いることができる。
【0013】
振動板３２は、例えばＳｉＯ２及びＺｒＯ２の積層体等より構成され、素子基板３１の－Ｚ側全体を覆って設けられている。すなわち、振動板３２は、基板開口部３１Ａを構成する隔壁３１Ｂにより支持され、基板開口部３１Ａの－Ｚ側を閉塞する。この振動板３２の厚み寸法は、素子基板３１に対して十分小さい厚み寸法となる。
【0014】
圧電素子３３は、各基板開口部３１Ａを閉塞する振動板３２上にそれぞれ設けられている。この圧電素子３３は、例えば、振動板３２から－Ｚ側に向かって下部電極３３Ａ、圧電膜３３Ｂ、及び上部電極３３Ｃを積層した積層体により構成されている。
ここで、振動板３２のうち、基板開口部３１Ａを閉塞する部分は振動部３２Ａを構成し、この振動部３２Ａと、圧電素子３３とにより、１つの超音波トランスデューサーＴｒが構成される。
このような超音波トランスデューサーＴｒでは、下部電極３３Ａ及び上部電極３３Ｃの間に所定周波数の矩形波電圧（駆動信号）が印加されることで、圧電膜３３Ｂが撓んで振動部３２Ａが振動して＋Ｚ側に超音波が送出される。また、生体から反射された超音波（反射波）により振動部３２Ａが振動されると、圧電膜３３Ｂの上下で電位差が発生する。これにより、下部電極３３Ａ及び上部電極３３Ｃの間に発生する電位差を検出することで、受信した超音波を検出することが可能となる。
ここで、振動板３２のうち、基板開口部３１Ａを閉塞する部分は振動部３２Ａを構成し、この振動部３２Ａと、圧電素子３３とにより、１つの超音波トランスデューサーＴｒが構成される。
このような超音波トランスデューサーＴｒでは、下部電極３３Ａ及び上部電極３３Ｃの間に所定周波数の矩形波電圧（駆動信号）が印加されることで、圧電膜３３Ｂが撓んで振動部３２Ａが振動して＋Ｚ側に超音波が送出される。また、生体から反射された超音波（反射波）により振動部３２Ａが振動されると、圧電膜３３Ｂの上下で電位差が発生する。これにより、下部電極３３Ａ及び上部電極３３Ｃの間に発生する電位差を検出することで、受信した超音波を検出することが可能となる。
【0015】
本実施形態では、図３に示すように、Ｙ方向に並ぶ超音波トランスデューサーＴｒの下部電極３３Ａが互いに結線されて、±Ｙ側端部において駆動端子３３Ｄに接続される。各駆動端子３３Ｄは、例えばフレキシブルプリント基板等を介して図示略の制御基板に電気接続されている。
また、Ｘ方向に並ぶ超音波トランスデューサーＴｒの上部電極３３Ｃが互いに結線される。これらの上部電極３３Ｃは、共通端子３３Ｅに接続され、この共通端子３３Ｅは、例えば、フレキシブルプリント基板等を介して制御基板に電気接続されている。
本実施形態では、各Ｙ方向に並ぶ超音波トランスデューサーＴｒにより１つのチャンネルが構成され、各チャンネルがそれぞれ個別に駆動可能となる。
また、Ｘ方向に並ぶ超音波トランスデューサーＴｒの上部電極３３Ｃが互いに結線される。これらの上部電極３３Ｃは、共通端子３３Ｅに接続され、この共通端子３３Ｅは、例えば、フレキシブルプリント基板等を介して制御基板に電気接続されている。
本実施形態では、各Ｙ方向に並ぶ超音波トランスデューサーＴｒにより１つのチャンネルが構成され、各チャンネルがそれぞれ個別に駆動可能となる。
【0016】
このような超音波デバイス３０には、基板強度を向上させるために、さらに補強板が設けられる構成としてもよい。補強板を設ける場合、振動板３２の素子基板３１とは反対側の面に補強板を接合する。この際、各振動部３２Ａの振動スペースを確保できるように、振動部３２Ａ以外の領域にスペーサー（接合層）を設け、当該スペーサーを介して補強板を接合する。
【0017】
ところで、図４に示す例では、素子基板３１に基板開口部３１Ａを設けることで、振動板３２を各振動部３２Ａに分割する例であるが、補強板と振動板３２との間に、例えば樹脂材等により形成される壁部を形成し、当該壁部によって振動板３２を各振動部３２Ａに分割する構成としてもよい。この場合、素子基板３１が設けられていなくてもよい。
【0018】
振動板３２の＋Ｚ側の面は、圧電素子３３の駆動により超音波が＋Ｚ側に送信される送受信面３０Ａとなる。
【0019】
配線基板３４は、素子基板３１や振動板３２の－Ｚ側、つまり、送受信面３０Ａとは反対側に配置される。配線基板３４は、駆動端子３３Ｄ及び共通端子３３Ｅと電気的に接続される配線回路（図示略）を有する。各端子（駆動端子３３Ｄ及び共通端子３３Ｅ）と配線回路との接続は、例えばリード線やＦＰＣ等を用いることができる。また、振動板３２に対向して配線基板３４が設けられる場合、配線基板３４上の端子電極と、素子基板３１上の各端子とをバンプ電極（例えば半田など）により接続する構成としてもよい。振動板３２と配線基板３４との間に、上述したような補強板が介在する場合、補強板に対して貫通する貫通電極を設けてもよく、この場合、貫通電極により配線基板３４上の端子電極と、素子基板３１上の各端子とを接続できる。
【0020】
次に、ヘッド部１０の第一筐体２０について説明する。
第一筐体２０は、図１に示すように、生体に対する超音波診断を実施する場合に生体に対向する作用面２１と、作用面２１とは反対側の第一接続面２２と、作用面２１及び第一接続面２２を連結する側面２３と、を含む。本実施形態では、図１に示すように、作用面２１と第一接続面２２とが第一筐体２０の表裏を成す構成となる。
作用面２１には窓部２１１が設けられ、この窓部２１１から超音波デバイス３０で送受信される超音波が通過する。本実施形態では、図１に示すように、窓部２１１には、生体に対して音響インピーダンスが近い素材（例えばシリコーンゴム等）の音響整合層２１２が配置され、窓部２１１を閉塞する。音響整合層２１２は、超音波デバイス３０の送受信面３０Ａに接し、音響整合層２１２と超音波デバイス３０の間に空気層は介在しない。
なお、本実施形態では、窓部２１１を音響整合層２１２で埋める構成であるが、窓部２１１から超音波デバイス３０の超音波の送受信面３０Ａが露出する構成などとしてもよく、さらには窓部２１１に音響レンズが設けられる構成としてもよい。
第一筐体２０は、図１に示すように、生体に対する超音波診断を実施する場合に生体に対向する作用面２１と、作用面２１とは反対側の第一接続面２２と、作用面２１及び第一接続面２２を連結する側面２３と、を含む。本実施形態では、図１に示すように、作用面２１と第一接続面２２とが第一筐体２０の表裏を成す構成となる。
作用面２１には窓部２１１が設けられ、この窓部２１１から超音波デバイス３０で送受信される超音波が通過する。本実施形態では、図１に示すように、窓部２１１には、生体に対して音響インピーダンスが近い素材（例えばシリコーンゴム等）の音響整合層２１２が配置され、窓部２１１を閉塞する。音響整合層２１２は、超音波デバイス３０の送受信面３０Ａに接し、音響整合層２１２と超音波デバイス３０の間に空気層は介在しない。
なお、本実施形態では、窓部２１１を音響整合層２１２で埋める構成であるが、窓部２１１から超音波デバイス３０の超音波の送受信面３０Ａが露出する構成などとしてもよく、さらには窓部２１１に音響レンズが設けられる構成としてもよい。
【0021】
第一接続面２２は、第一筐体２０において、本体部５０に対向する面である。
本実施形態では、超音波の送信方向を＋Ｚとして、第一筐体２０の－Ｚ側に第一接続面２２が設けられるが、第一接続面２２が、第一筐体２０の側面２３に設けられてもよい。
本実施形態では、超音波の送信方向を＋Ｚとして、第一筐体２０の－Ｚ側に第一接続面２２が設けられるが、第一接続面２２が、第一筐体２０の側面２３に設けられてもよい。
【0022】
第一接続面２２は、上記のように本体部５０に対向し、本体部５０の後述する本体側接続部６１に接続される。
ヘッド部１０において、第一筐体２０の第一接続面２２を含む本体部５０に対向する部分は、ヘッド側接続部１１を構成する。
このヘッド側接続部１１には、第一コネクター部４０と、第一係合部２４とが設けられる。
ヘッド部１０において、第一筐体２０の第一接続面２２を含む本体部５０に対向する部分は、ヘッド側接続部１１を構成する。
このヘッド側接続部１１には、第一コネクター部４０と、第一係合部２４とが設けられる。
【0023】
第一コネクター部４０は、配線基板３４に接続され、超音波デバイス３０の各端子（駆動端子３３Ｄ，共通端子３３Ｅ）に接続された端子部を有する。
本実施形態では、第一筐体２０の第一接続面２２には、超音波デバイス３０を挿入する配置孔２２１が設けられており、当該配置孔２２１から配線基板３４が露出する。そして、第一コネクター部４０は配線基板３４の基板上に直接設けられており、配線基板３４の－Ｚ側面を含めてヘッド側接続部１１において、本体部５０側に露出している。
なお、第一コネクター部４０としては、上記構成に限定されず、配線基板３４とは別体に設けられていてもよい。例えば、第一筐体２０は、配置孔２２１を閉塞する蓋部を備える構成としてもよく、この場合、蓋部に第一コネクター部４０を設け、当該第一コネクター部４０の各端子と配線基板３４の配線回路とをリード線等により接続すればよい。
本実施形態では、第一筐体２０の第一接続面２２には、超音波デバイス３０を挿入する配置孔２２１が設けられており、当該配置孔２２１から配線基板３４が露出する。そして、第一コネクター部４０は配線基板３４の基板上に直接設けられており、配線基板３４の－Ｚ側面を含めてヘッド側接続部１１において、本体部５０側に露出している。
なお、第一コネクター部４０としては、上記構成に限定されず、配線基板３４とは別体に設けられていてもよい。例えば、第一筐体２０は、配置孔２２１を閉塞する蓋部を備える構成としてもよく、この場合、蓋部に第一コネクター部４０を設け、当該第一コネクター部４０の各端子と配線基板３４の配線回路とをリード線等により接続すればよい。
【0024】
第一コネクター部４０が設けられる位置としては、ヘッド側接続部１１における中心部であることが好ましい。これにより、ヘッド側接続部１１の外周縁から最も離れた位置に第一コネクター部４０を設けられることで、仮に水滴が進入した場合でも端子の損傷（ショートや酸化等）を抑制できる。
【0025】
第一コネクター部４０の端子形状としては、後述の本体側接続部６１に設けられた第二コネクター部６２に接続可能な端子であればいかなる形状であってもよい。例えば、第一コネクター部４０が雄型ピン端子を有し、第二コネクター部６２に設けられた雌型ピン端子に圧入される構成としてもよい。または、第一コネクター部４０が雌型ピン端子であって、第二コネクター部６２に設けられた雄型ピン端子を圧入する構成としてもよい。或いは、第一コネクター部４０が、雄型ピン端子及び雌型ピン端子の双方を備え、第二コネクター部６２が、第一コネクター部４０の雄型ピン端子に対応する雌型ピン端子、及び、第一コネクター部４０の雌型ピン端子に対応する雄型ピン端子を備える構成などとしてもよい。
【0026】
第一係合部２４は、第一筐体２０の本体部５０に対向する面に設けられ、ヘッド部１０を本体部５０に装着する際に、本体部５０の後述する第二コネクター部６２に係合される。
第一係合部２４としては、例えば、本体部５０側に向かって突出部２４１と突出部２４１の先端に設けられたフック部２４２を有する構成を例示できる。この場合、第二コネクター部６２としては、突出部２４１及びフック部２４２が挿通される係合孔６３１と、フック部２４２が係止される係止段差部６３２が設けられていればよい。
突出部２４１を係合孔６３１に挿通させることで、本体部５０に対するヘッド部１０の位置決めができ、かつ、フック部２４２を係止段差部６３２に係止させることで、ヘッド部１０を本体部５０に装着することができる。
また、ヘッド部１０を本体部５０から取り外す場合は、フック部２４２と係止段差部６３２との係合状態を解除して突出部２４１を係合孔６３１から引け抜けばよい。フック部２４２と係止段差部６３２の係合状態の解除は、フック部２４２を係止段差部６３２から離れる方向に移動させる係合解除機構を設ければよい。
係合解除機構としては、例えば、本体部５０に、フック部２４２を係止段差部６３２から離れる方向に押圧する押圧ピン等の係合解除部材を設け、押圧ピンをフック部２４２に対して移動させる構成などが例示できる。或いは、係合解除部材がヘッド部１０側に設けられ、突出部２４１自体を係止段差部６３２から離れる方向に移動或いは姿勢変更させるように構成されていてもよい。
第一係合部２４としては、例えば、本体部５０側に向かって突出部２４１と突出部２４１の先端に設けられたフック部２４２を有する構成を例示できる。この場合、第二コネクター部６２としては、突出部２４１及びフック部２４２が挿通される係合孔６３１と、フック部２４２が係止される係止段差部６３２が設けられていればよい。
突出部２４１を係合孔６３１に挿通させることで、本体部５０に対するヘッド部１０の位置決めができ、かつ、フック部２４２を係止段差部６３２に係止させることで、ヘッド部１０を本体部５０に装着することができる。
また、ヘッド部１０を本体部５０から取り外す場合は、フック部２４２と係止段差部６３２との係合状態を解除して突出部２４１を係合孔６３１から引け抜けばよい。フック部２４２と係止段差部６３２の係合状態の解除は、フック部２４２を係止段差部６３２から離れる方向に移動させる係合解除機構を設ければよい。
係合解除機構としては、例えば、本体部５０に、フック部２４２を係止段差部６３２から離れる方向に押圧する押圧ピン等の係合解除部材を設け、押圧ピンをフック部２４２に対して移動させる構成などが例示できる。或いは、係合解除部材がヘッド部１０側に設けられ、突出部２４１自体を係止段差部６３２から離れる方向に移動或いは姿勢変更させるように構成されていてもよい。
【0027】
なお、上記の第一係合部２４及び第二コネクター部６２は、一例であり、第一係合部２４と第二コネクター部６２とを係合させることで、ヘッド部１０と本体部５０に着脱可能となる構成であればいかなる構成であってもよい。
例えば、第二係合部６３が、本体部５０の周面に設けられてフック部２４２を係合させる係合凹溝により構成されてもよく、この場合、突出部２４１を係合凹溝から離れる方向に撓ませることで、容易に、フック部２４２及び係合凹溝の係合状態を解除できる。
さらに、上記例では、第一係合部２４として、突出部２４１及びフック部２４２を有する構成としたが、これに限定されない。例えば、本体部５０に設けられる第二コネクター部６２が、突出部と、当該突出部の突出先端に設けられるフック部とを備える構成とし、第一係合部２４が、突出部を挿通する挿通孔と、挿通孔内部でフック部を係合させる係止段差部とを備える構成等としてもよい。
例えば、第二係合部６３が、本体部５０の周面に設けられてフック部２４２を係合させる係合凹溝により構成されてもよく、この場合、突出部２４１を係合凹溝から離れる方向に撓ませることで、容易に、フック部２４２及び係合凹溝の係合状態を解除できる。
さらに、上記例では、第一係合部２４として、突出部２４１及びフック部２４２を有する構成としたが、これに限定されない。例えば、本体部５０に設けられる第二コネクター部６２が、突出部と、当該突出部の突出先端に設けられるフック部とを備える構成とし、第一係合部２４が、突出部を挿通する挿通孔と、挿通孔内部でフック部を係合させる係止段差部とを備える構成等としてもよい。
【0028】
また、ヘッド部１０のヘッド側接続部１１には、さらに、第一シール部材１２が設けられている。この第一シール部材１２は、Ｏリング等により構成され、例えば、第一筐体２０の第一係合部２４よりも外側で、ヘッド側接続部１１の外周縁に囲って配置される。これにより、ヘッド部１０を本体部５０に装着した際に、第一シール部材１２によりヘッド部１０とヘッド部１０との隙間が閉塞され、水滴の進入を抑制できる。
【0029】
［本体部５０の構成］
本体部５０は、第二筐体６０と、第二筐体６０に収納される制御基板７０（回路部）とを備える。
制御基板７０は、超音波デバイス３０を有するヘッド部１０が装着された際に、超音波デバイス３０の駆動を制御する各種回路を備える。また、超音波プローブ１と端末装置とを有線で接続する場合は、本体部５０に端末装置に接続するケーブル線が接続される。超音波プローブ１と端末装置とを無線で接続する場合は、第二筐体６０に無線通信装置（図示略）が第二筐体６０に収納される。
本体部５０は、第二筐体６０と、第二筐体６０に収納される制御基板７０（回路部）とを備える。
制御基板７０は、超音波デバイス３０を有するヘッド部１０が装着された際に、超音波デバイス３０の駆動を制御する各種回路を備える。また、超音波プローブ１と端末装置とを有線で接続する場合は、本体部５０に端末装置に接続するケーブル線が接続される。超音波プローブ１と端末装置とを無線で接続する場合は、第二筐体６０に無線通信装置（図示略）が第二筐体６０に収納される。
【0030】
第二筐体６０は、ヘッド部１０を装着する際に、ヘッド部１０に対向する本体側接続部６１を有する。本体側接続部６１には、第二コネクター部６２と、第二係合部６３とを備える。
第二コネクター部６２は、上述したように、ヘッド部１０を本体部５０に接続する際に、第一コネクター部４０に接続される。この第二コネクター部６２は、制御基板７０に接続されている。制御基板７０は、第二コネクター部６２、第一コネクター部４０、及び配線基板３４を介して、超音波デバイス３０の各超音波トランスデューサーＴｒを制御する。
第二コネクター部６２は、上述したように、ヘッド部１０を本体部５０に接続する際に、第一コネクター部４０に接続される。この第二コネクター部６２は、制御基板７０に接続されている。制御基板７０は、第二コネクター部６２、第一コネクター部４０、及び配線基板３４を介して、超音波デバイス３０の各超音波トランスデューサーＴｒを制御する。
【0031】
第二係合部６３は、上述したように、第一係合部２４に係合することで、本体部５０にヘッド部１０を装着する。例えば、図１に示すように、ヘッド部１０に設けられる突出部２４１及びフック部２４２が挿通される係合孔６３１と、フック部２４２が係止される係止段差部６３２を備える構成等が例示できる。この場合、上述したように、第二筐体６０または第一筐体２０に、フック部２４２と係止段差部６３２との係合状態を解除させる係合解除機構を設けることが好ましい。
【0032】
また、第二筐体６０の本体側接続部６１には、さらに、第二シール部材６４が設けられる。この第二シール部材は、Ｏリング等により構成され、例えば、第二筐体６０の第二係合部６３よりも内側、かつ第二コネクター部６２を囲うように配置される。これにより、第二シール部材６４は、ヘッド部１０を本体部５０に装着した際に、第一シール部材１２とともにヘッド部１０とヘッド部１０との隙間を閉塞する。よって、仮に、第一シール部材１２の表面に異物が付着する等により隙間が生じ、第一シール部材１２を超えて水滴が進入した場合でも、第二シール部材６４によって、第二コネクター部６２側への水滴の進入を抑制することができる。
【0033】
制御基板７０は、ＩＣチップ等の集積回路を含んで構成される。具体的には、制御基板７０には、図２に示すように、送信回路７１、受信回路７２、マルチプレクサー（ＭＵＸ７３）、制御回路７４等を備えて構成される。
送信回路７１は、ヘッド部１０の超音波デバイス３０の各超音波トランスデューサーＴｒに出力する矩形波駆動信号を生成する。また、送信回路７１は、矩形波駆動信号の信号電圧や周波数を変更可能であり、制御回路７４から入力される送信指令に基づいた矩形波駆動信号を超音波デバイス３０に出力する。
送信回路７１は、ヘッド部１０の超音波デバイス３０の各超音波トランスデューサーＴｒに出力する矩形波駆動信号を生成する。また、送信回路７１は、矩形波駆動信号の信号電圧や周波数を変更可能であり、制御回路７４から入力される送信指令に基づいた矩形波駆動信号を超音波デバイス３０に出力する。
【0034】
受信回路７２は、ヘッド部１０の各チャンネルから出力された受信信号を処理する。すなわち、受信信号のノイズ成分の除去、信号増幅、ＡＤ変換処理等を実施する。また、受信回路７２は、信号処理された受信信号を制御回路７４に出力する。
ＭＵＸ７３は、スイッチング装置であり、制御回路７４からの制御に基づいて、ヘッド部１０と送信回路７１とを接続する送信接続と、ヘッド部１０と受信回路７２とを接続する受信接続とを切り替える。
ＭＵＸ７３は、スイッチング装置であり、制御回路７４からの制御に基づいて、ヘッド部１０と送信回路７１とを接続する送信接続と、ヘッド部１０と受信回路７２とを接続する受信接続とを切り替える。
【0035】
制御回路７４は、ヘッド部１０の超音波トランスデューサーＴｒの駆動のための制御処理を実施する。制御回路７４は、例えば、ビームフォーミング部７４１、整相加算部７４２、送受信制御部７４３、及び記憶部７４４を備える。ここで、本実施形態では、制御回路７４は、ＣＰＵ等の演算処理回路を備え、演算処理回路が記憶部７４４に記憶された所定のプログラムを読み込み実行することで、演算処理回路がビームフォーミング部７４１、整相加算部７４２、及び送受信制御部７４３として機能する例を示す。なお、これらの機能構成は、ハードウェアにより構成されていてもよい。すなわち、ビームフォーミング部７４１、整相加算部７４２、及び送受信制御部７４３が、それぞれ、ビームフォーミング回路、整相加算回路、及び送信制御回路等の専用回路（ＩＣチップ）により構成されてもよい。
【0036】
ビームフォーミング部７４１は、超音波デバイス３０の各チャンネルから送信する超音波の送信タイミングを決定し、送信回路７１に出力する。これにより、超音波トランスデューサーＴｒから送信される超音波の送信タイミングがチャンネル毎に変化し、各チャンネルから送信される超音波を合成した合成波が所定の深度に収束するように超音波が送信される。
整相加算部７４２は、受信回路７２から出力された受信信号を整相加算処理する。
整相加算部７４２は、受信回路７２から出力された受信信号を整相加算処理する。
【0037】
送受信制御部７４３は、ヘッド部１０の種別に応じてヘッド部１０の超音波デバイス３０を制御する。
すなわち、送受信制御部７４３は、例えば診断対象の情報（例えば、子供、大人等の生体自体の情報、筋肉、脂肪、血管、内臓等の診断対象器官の情報）に基づいて、送信超音波を収束させる深度、駆動信号の信号強度、駆動周波数等の超音波デバイス３０の駆動に係る駆動パラメーターを算出する。なお、本実施形態では、診断対象の情報は、ユーザーによる端末装置への入力操作によって端末装置から送信される。或いは、これらの駆動パラメーターが、ユーザーにより本体部５０に直接入力されるものであってもよい。
送受信制御部７４３が診断対象の情報に基づいて駆動パラメーターを算出することで、ビームフォーミング部７４１が、駆動パラメーターのうちの深度に基づいて、各チャンネルの駆動時間（駆動遅延時間）を算出する。そして、送受信制御部７４３は、ビームフォーミング部７４１で算出された駆動遅延時間と、他の駆動パラメーター（信号強度や駆動周波数等）とを含む送信指令を送信回路７１に出力する。これにより、送信回路７１は、送信指令に基づいて駆動信号を生成し、駆動遅延時間に基づいて、各チャンネルを駆動させるようにヘッド部１０の超音波デバイス３０に駆動電圧信号を出力する。
すなわち、送受信制御部７４３は、例えば診断対象の情報（例えば、子供、大人等の生体自体の情報、筋肉、脂肪、血管、内臓等の診断対象器官の情報）に基づいて、送信超音波を収束させる深度、駆動信号の信号強度、駆動周波数等の超音波デバイス３０の駆動に係る駆動パラメーターを算出する。なお、本実施形態では、診断対象の情報は、ユーザーによる端末装置への入力操作によって端末装置から送信される。或いは、これらの駆動パラメーターが、ユーザーにより本体部５０に直接入力されるものであってもよい。
送受信制御部７４３が診断対象の情報に基づいて駆動パラメーターを算出することで、ビームフォーミング部７４１が、駆動パラメーターのうちの深度に基づいて、各チャンネルの駆動時間（駆動遅延時間）を算出する。そして、送受信制御部７４３は、ビームフォーミング部７４１で算出された駆動遅延時間と、他の駆動パラメーター（信号強度や駆動周波数等）とを含む送信指令を送信回路７１に出力する。これにより、送信回路７１は、送信指令に基づいて駆動信号を生成し、駆動遅延時間に基づいて、各チャンネルを駆動させるようにヘッド部１０の超音波デバイス３０に駆動電圧信号を出力する。
【0038】
また、送受信制御部７４３は、ＭＵＸ７３を制御して所定周期で送信状態と受信状態を切り替える。これにより、超音波デバイス３０での超音波を送信する送信処理と、生体で反射された超音波を超音波デバイス３０で受信する処理とが交互に実施される。超音波デバイス３０で超音波が受信されると、受信回路７２から受信信号が制御回路７４に入力される。これにより、整相加算部７４２は、ビームフォーミング部７４１により設定された遅延時間に基づいた整相加算処理を実施する。また、送受信制御部７４３は、整相加算処理後の受信信号を用いた超音波測定結果を、端末装置に送信する。超音波測定結果としては、例えば、超音波の送信タイミングからの受信信号の信号強度変化である。
【0039】
本実施形態では、超音波プローブ１が端末装置に接続され、超音波測定結果を受信した端末装置によって、各種診断処理が実施される。各種診断処理としては、例えば、内部断層画像の形成処理、所定の器官（例えば、筋肉や脂肪、血管、内臓等）の状態測定処理であり、状態測定処理としては、対象となる器官の厚みを算出する処理、血管を対象とした脈拍測定、血圧測定、血流測定等の処理を例示できる。
なお、本実施形態では、端末装置により、各種診断処理が実施されるが、制御回路７４が、超音波測定結果に基づいて診断処理を実施し、その結果を端末装置に送信するものであってもよい。
なお、本実施形態では、端末装置により、各種診断処理が実施されるが、制御回路７４が、超音波測定結果に基づいて診断処理を実施し、その結果を端末装置に送信するものであってもよい。
【0040】
記憶部７４４は、超音波プローブ１を制御するためのプログラムや、各種データを記憶する。超音波プローブ１を制御するためのプログラムとしては、例えばビームフォーミング部７４１、及び整相加算部７４２の各機能を実施するためのプログラムを例示できる。
また、各種データとしては、送受信制御部７４３において、診断対象の情報に基づいて測定深度や信号強度を演算するためのデータが記録される。例えば診断対象の生体の年齢やサイズ毎に、診断対象の深度や信号強度を記録したテーブルデータが記録されていてもよい。
また、各種データとしては、送受信制御部７４３において、診断対象の情報に基づいて測定深度や信号強度を演算するためのデータが記録される。例えば診断対象の生体の年齢やサイズ毎に、診断対象の深度や信号強度を記録したテーブルデータが記録されていてもよい。
【0041】
［超音波測定方法］
図５は、本実施形態の超音波測定方法を示すフローチャートである。
ユーザー（例えば医療従事者）は、超音波プローブ１を使用する際に、まず、診断対象の生体、診断対象の器官に対応するヘッド部１０を選択する。すなわち、本実施形態では、超音波プローブ１は、ヘッド部１０と、本体部５０とが着脱自在であるため、ユーザーは、複数種のヘッド部１０を予め用意しておくことで、診断対象に応じたヘッド部１０を選択することができる。
図５は、本実施形態の超音波測定方法を示すフローチャートである。
ユーザー（例えば医療従事者）は、超音波プローブ１を使用する際に、まず、診断対象の生体、診断対象の器官に対応するヘッド部１０を選択する。すなわち、本実施形態では、超音波プローブ１は、ヘッド部１０と、本体部５０とが着脱自在であるため、ユーザーは、複数種のヘッド部１０を予め用意しておくことで、診断対象に応じたヘッド部１０を選択することができる。
【0042】
この後、選択したヘッド部１０を本体部５０に装着する。ヘッド部１０の本体部５０への装着は、上述したように、第一コネクター部４０を第二コネクター部６２に接続し、第一係合部２４を第二係合部６３に係合させる。
この後、作用面２１に音響ジェルを塗布して、超音波プローブ１を生体に固定する。なお、超音波プローブの固定先が、内臓等である場合は体液を利用できるため音響ジェルの塗布を不要としてもよい。
この後、作用面２１に音響ジェルを塗布して、超音波プローブ１を生体に固定する。なお、超音波プローブの固定先が、内臓等である場合は体液を利用できるため音響ジェルの塗布を不要としてもよい。
【0043】
次に、ユーザーが、例えば端末装置を操作することで、診断対象の情報（例えば、子供か大人かの情報や診断対象の器官、或いは診断対象の深度）を入力する。これにより、送受信制御部７４３は、超音波プローブ１で診断すべき測定対象の深度、及び超音波デバイス３０に入力する駆動信号の信号強度や周波数等を含む駆動パラメーターを演算または取得する（ステップＳ１）。
【0044】
次に、ビームフォーミング部７４１が、ステップＳ１で得られた深度に基づいて、各チャンネルの駆動遅延時間を算出する（ステップＳ２）。
そして、送受信制御部７４３は、ＭＵＸ７３を送信接続に切り替え、ステップＳ１で算出された駆動パラメーターと、ステップＳ２で設定した駆動遅延時間とを含む送信指令を送信回路７１に送信する（ステップＳ３）。これにより、超音波デバイス３０から、生体に対して超音波が送信される。
そして、送受信制御部７４３は、ＭＵＸ７３を送信接続に切り替え、ステップＳ１で算出された駆動パラメーターと、ステップＳ２で設定した駆動遅延時間とを含む送信指令を送信回路７１に送信する（ステップＳ３）。これにより、超音波デバイス３０から、生体に対して超音波が送信される。
【0045】
また、送受信制御部７４３は、所定期間経過後に、ＭＵＸ７３を受信接続に切り替え、受信信号を取得する（ステップＳ４）。つまり、ＭＵＸ７３を受信接続に切り替えると、超音波デバイス３０で超音波を受信した際の受信信号が受信回路７２から制御回路７４に入力される。また、当該受信信号は、整相加算部７４２により整相加算処理される。これにより、送受信制御部７４３は、この整相加算処理された受信信号を取得する。
また、送受信制御部７４３は、取得した整相加算処理後の受信信号に基づいた超音波測定結果を端末装置に出力する（ステップＳ５）。
この後、診断処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ６）。診断処理の終了は、例えば、ユーザーによる端末装置の入力操作により、終了する旨の入力があった場合や、予め設定された期間が経過した場合等が例示できる。
ステップＳ６でＮＯと判断される場合は、ステップＳ３に戻り、送受信制御部７４３は、ＭＵＸ７３を送信接続に切り替えて、送信指令を出力する。すなわち、ステップＳ６でＮＯと判定されて診断処理を継続する場合は、所定周期で超音波の送信と受信とが交互に実施され、その超音波測定結果が順次、端末装置に送信される。
ステップＳ６でＹＥＳと判断される場合は、送受信制御部７４３は、超音波デバイス３０の駆動を停止させる。
また、送受信制御部７４３は、取得した整相加算処理後の受信信号に基づいた超音波測定結果を端末装置に出力する（ステップＳ５）。
この後、診断処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ６）。診断処理の終了は、例えば、ユーザーによる端末装置の入力操作により、終了する旨の入力があった場合や、予め設定された期間が経過した場合等が例示できる。
ステップＳ６でＮＯと判断される場合は、ステップＳ３に戻り、送受信制御部７４３は、ＭＵＸ７３を送信接続に切り替えて、送信指令を出力する。すなわち、ステップＳ６でＮＯと判定されて診断処理を継続する場合は、所定周期で超音波の送信と受信とが交互に実施され、その超音波測定結果が順次、端末装置に送信される。
ステップＳ６でＹＥＳと判断される場合は、送受信制御部７４３は、超音波デバイス３０の駆動を停止させる。
【0046】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態の超音波プローブ１は、ヘッド部１０と、本体部５０とを有する。ヘッド部１０は、超音波の送受信処理を実施する超音波デバイス３０と、超音波デバイス３０を収納する第一筐体２０とを有する。第一筐体２０には、超音波デバイス３０で送受信される超音波が通過する窓部２１１が設けられた作用面２１を有する。また、ヘッド部１０は、作用面２１とは異なる面（反対側面）にヘッド側接続部１１を有し、ヘッド側接続部１１には、超音波デバイス３０と電気的に接続された第一コネクター部４０と、第一筐体２０において本体部５０に係合される第一係合部２４とが配置される。一方、本体部５０は、超音波デバイス３０の駆動を制御する制御基板７０（回路部）と、制御基板７０を収納する第二筐体６０と、を備える。本体部５０の第二筐体６０には、ヘッド部１０に接続される本体側接続部６１が設けられ、当該本体側接続部６１には、制御基板７０に電気的に接続される第二コネクター部６２と、第一係合部２４に係合可能な第二係合部６３と、が配置される。そして、超音波プローブ１では、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２とを電気的に接続し、第一係合部２４と第二係合部６３とを係合させることで、ヘッド部１０が本体部５０に着脱可能に装着される。
本実施形態の超音波プローブ１は、ヘッド部１０と、本体部５０とを有する。ヘッド部１０は、超音波の送受信処理を実施する超音波デバイス３０と、超音波デバイス３０を収納する第一筐体２０とを有する。第一筐体２０には、超音波デバイス３０で送受信される超音波が通過する窓部２１１が設けられた作用面２１を有する。また、ヘッド部１０は、作用面２１とは異なる面（反対側面）にヘッド側接続部１１を有し、ヘッド側接続部１１には、超音波デバイス３０と電気的に接続された第一コネクター部４０と、第一筐体２０において本体部５０に係合される第一係合部２４とが配置される。一方、本体部５０は、超音波デバイス３０の駆動を制御する制御基板７０（回路部）と、制御基板７０を収納する第二筐体６０と、を備える。本体部５０の第二筐体６０には、ヘッド部１０に接続される本体側接続部６１が設けられ、当該本体側接続部６１には、制御基板７０に電気的に接続される第二コネクター部６２と、第一係合部２４に係合可能な第二係合部６３と、が配置される。そして、超音波プローブ１では、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２とを電気的に接続し、第一係合部２４と第二係合部６３とを係合させることで、ヘッド部１０が本体部５０に着脱可能に装着される。
【0047】
このような超音波プローブ１では、ヘッド部１０と本体部５０とを取り外して、保管することができる。したがって、仮にヘッド部１０が損傷した場合でも、超音波プローブ１の全体を交換したり修理したりする必要がなく、ヘッド部１０の交換または修理のみでよく、超音波プローブ１の交換や修理に係るコスト高を抑制できる。
また、超音波プローブ１を繰り返し使用する場合、超音波プローブ１を滅菌、洗浄する必要がある。ここで、ヘッド部と本体部とが一体型であり分離できない超音波プローブの場合、超音波プローブ全体を滅菌洗浄する必要があるため、滅菌洗浄中は、超音波プローブを使用できないため、複数台の超音波プローブを用意しておく必要がある。また、測定深度が異なる複数種の超音波プローブが必要となる場合でも、これらの測定深度に応じた複数種の超音波プローブを用意する必要がある。ヘッド部と本体部とが一体となる超音波プローブでは、複数台の超音波プローブを用意することはコスト高となる。
これに対して、本実施形態では、ヘッド部１０のみを複数台用意しておけばよく、当該ヘッド部１０を滅菌洗浄中の場合でも、生体に対して接触しない本体部５０をそのまま利用でき、コストを抑えることができる。また、測定深度が異なる超音波測定を実施したい場合でも、測定深度に応じた複数種のヘッド部１０を用意すればよく、本体部５０まで用意する必要がないため、メンテナンスに係るコストを抑えることができる。
さらに、ヘッド部と本体部とが一体となる超音波プローブが、端末装置に対して有線で接続されるような超音波診断装置では、滅菌処理も困難となる。一般に、滅菌処理では、真空チャンバーを有する滅菌装置を用い、真空チャンバー内に超音波プローブを投入し、内部を真空にした状態で滅菌ガスを注入する。したがって、有線で接続された超音波プローブでは、真空チャンバーに投入することができず、滅菌処理が不十分となる。これに対して、本実施形態では、本体部５０と端末装置とが有線で接続されている場合であっても、ヘッド部１０のみを真空チャンバー内に投入して滅菌処理することができるため、適正な滅菌処理を実施でき、衛生的に有利となる。
また、超音波プローブ１を繰り返し使用する場合、超音波プローブ１を滅菌、洗浄する必要がある。ここで、ヘッド部と本体部とが一体型であり分離できない超音波プローブの場合、超音波プローブ全体を滅菌洗浄する必要があるため、滅菌洗浄中は、超音波プローブを使用できないため、複数台の超音波プローブを用意しておく必要がある。また、測定深度が異なる複数種の超音波プローブが必要となる場合でも、これらの測定深度に応じた複数種の超音波プローブを用意する必要がある。ヘッド部と本体部とが一体となる超音波プローブでは、複数台の超音波プローブを用意することはコスト高となる。
これに対して、本実施形態では、ヘッド部１０のみを複数台用意しておけばよく、当該ヘッド部１０を滅菌洗浄中の場合でも、生体に対して接触しない本体部５０をそのまま利用でき、コストを抑えることができる。また、測定深度が異なる超音波測定を実施したい場合でも、測定深度に応じた複数種のヘッド部１０を用意すればよく、本体部５０まで用意する必要がないため、メンテナンスに係るコストを抑えることができる。
さらに、ヘッド部と本体部とが一体となる超音波プローブが、端末装置に対して有線で接続されるような超音波診断装置では、滅菌処理も困難となる。一般に、滅菌処理では、真空チャンバーを有する滅菌装置を用い、真空チャンバー内に超音波プローブを投入し、内部を真空にした状態で滅菌ガスを注入する。したがって、有線で接続された超音波プローブでは、真空チャンバーに投入することができず、滅菌処理が不十分となる。これに対して、本実施形態では、本体部５０と端末装置とが有線で接続されている場合であっても、ヘッド部１０のみを真空チャンバー内に投入して滅菌処理することができるため、適正な滅菌処理を実施でき、衛生的に有利となる。
【0048】
本実施形態では、超音波デバイス３０は、複数の振動部３２Ａを備える振動板３２と、各振動部３２Ａに配置されて当該振動部３２Ａを振動させる圧電素子３３と、を備える。
このような、振動部３２Ａを圧電素子３３により振動させて超音波を出力する超音波デバイス３０は、バルク型の圧電体を直接振動させる超音波デバイスに比べて小型化及び薄型化が可能となり、ヘッド部１０の小型化を促進できる。
このような、振動部３２Ａを圧電素子３３により振動させて超音波を出力する超音波デバイス３０は、バルク型の圧電体を直接振動させる超音波デバイスに比べて小型化及び薄型化が可能となり、ヘッド部１０の小型化を促進できる。
【0049】
［第二実施形態］
次に、第二実施形態について説明する。
図６は、第二実施形態に係る超音波プローブ１Ａの概略構成を示すブロック図である。
第二実施形態では、ヘッド部１０が本体部５０に装着された際に、本体部５０の制御回路７４が自動で装着されたヘッド部１０の種別を識別する点、及びヘッド部１０が適正に本体部５０に装着されたか否かを判定する点で上記第一実施形態と相違する。なお、以降の説明において、既に説明した構成については同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
次に、第二実施形態について説明する。
図６は、第二実施形態に係る超音波プローブ１Ａの概略構成を示すブロック図である。
第二実施形態では、ヘッド部１０が本体部５０に装着された際に、本体部５０の制御回路７４が自動で装着されたヘッド部１０の種別を識別する点、及びヘッド部１０が適正に本体部５０に装着されたか否かを判定する点で上記第一実施形態と相違する。なお、以降の説明において、既に説明した構成については同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【0050】
本実施形態の超音波プローブ１Ａは、第一実施形態と同様、ヘッド部１０と、本体部５０とを有し、ヘッド部１０が本体部５０に対して、着脱自在に装着される。すなわち、ヘッド部１０は、ヘッド側接続部１１を有し、当該ヘッド側接続部１１に、第一コネクター部４０と、第一係合部２４とが設けられる。また、本体部５０は、本体側接続部６１を有し、当該本体側接続部６１に、第二コネクター部６２と、第二係合部６３とが設けられる。そして、第一コネクター部４０を第二コネクター部６２に接続し、第一係合部２４を第二係合部６３に係合させることで、ヘッド部１０が本体部５０に着脱自在に装着される。
【0051】
また、本実施形態では、本体部５０の第二筐体６０には、インジケーター６５が設けられている。このインジケーター６５は、制御基板７０に接続されている。なお、ここでは、インジケーター６５が設けられる例を示すが、小型のディスプレイパネル等が設けられる構成としてもよい。
インジケーター６５としては、接続良否ランプ、種別ランプ等を備えることが好ましい。接続良否ランプは、ヘッド部１０を本体部５０に装着した際の第一コネクター部４０と第二コネクター部６２との接続良否を、ＬＥＤ等の光源の点灯させることで示す。また、種別ランプは、超音波プローブ１Ａとして使用可能な複数種のヘッド部１０に対応した複数のランプが設けられ、ヘッド部１０の種別に対応したランプを点灯させる。
接続良否ランプは、接続不良の場合にのみ接続良否ランプを点灯させ、接続良好の場合には、接続良否ランプは点灯せず、種別ランプのいずれかが点灯するようにしてもよい。
また、接続良否ランプは、接続不良の場合に赤点灯し、接続良好の場合に緑点灯する等の構成としてもよい。
インジケーター６５としては、接続良否ランプ、種別ランプ等を備えることが好ましい。接続良否ランプは、ヘッド部１０を本体部５０に装着した際の第一コネクター部４０と第二コネクター部６２との接続良否を、ＬＥＤ等の光源の点灯させることで示す。また、種別ランプは、超音波プローブ１Ａとして使用可能な複数種のヘッド部１０に対応した複数のランプが設けられ、ヘッド部１０の種別に対応したランプを点灯させる。
接続良否ランプは、接続不良の場合にのみ接続良否ランプを点灯させ、接続良好の場合には、接続良否ランプは点灯せず、種別ランプのいずれかが点灯するようにしてもよい。
また、接続良否ランプは、接続不良の場合に赤点灯し、接続良好の場合に緑点灯する等の構成としてもよい。
【0052】
そして、本実施形態の超音波プローブ１Ａでは、本体部５０の制御基板７０が、さらに、インピーダンス測定回路７５を備える。
例えば、図６の例では、インピーダンス測定回路７５は、第二コネクター部６２に接続され、送信回路７１から所定のインピーダンス測定用電圧を印加した場合の超音波デバイス３０の各チャンネルのインピーダンスを測定する。なお、超音波デバイス３０が、それぞれ独立した複数の超音波トランスデューサーＴｒにより構成される場合は、各超音波トランスデューサーＴｒのインピーダンスを測定すればよい。
インピーダンス測定回路７５によるインピーダンスの測定方法及び測定回路構成は既存技術を利用でき、例えば、自動平衡ブリッジ法やＲＦ－ＩＶ法を利用できる。
例えば、図６の例では、インピーダンス測定回路７５は、第二コネクター部６２に接続され、送信回路７１から所定のインピーダンス測定用電圧を印加した場合の超音波デバイス３０の各チャンネルのインピーダンスを測定する。なお、超音波デバイス３０が、それぞれ独立した複数の超音波トランスデューサーＴｒにより構成される場合は、各超音波トランスデューサーＴｒのインピーダンスを測定すればよい。
インピーダンス測定回路７５によるインピーダンスの測定方法及び測定回路構成は既存技術を利用でき、例えば、自動平衡ブリッジ法やＲＦ－ＩＶ法を利用できる。
【0053】
また、本実施形態の制御回路７４の制御回路７４は、本体部５０に対するヘッド部１０の接続の良否を判定する判定部７４５、及びヘッド部１０の種別を識別する識別部７４６をさらに備える。
これらの判定部７４５、及び識別部７４６は、ＣＰＵ等の演算処理回路が記憶部７４４に記憶された所定のプログラムを読み出し実行することで機能する。すなわち、本実施形態の演算処理回路は、ビームフォーミング部７４１、整相加算部７４２、送受信制御部７４３、判定部７４５、及び識別部７４６として機能する。
これらの判定部７４５、及び識別部７４６は、ＣＰＵ等の演算処理回路が記憶部７４４に記憶された所定のプログラムを読み出し実行することで機能する。すなわち、本実施形態の演算処理回路は、ビームフォーミング部７４１、整相加算部７４２、送受信制御部７４３、判定部７４５、及び識別部７４６として機能する。
【0054】
判定部７４５は、インピーダンス測定回路７５により検出された各チャンネル又は各超音波トランスデューサーＴｒのインピーダンスに基づいて、本体部５０に対してヘッド部１０が適正に装着されているか否かを判定する。例えば、判定部７４５は、送信回路７１から、所定周波数（例えば１ＭＨｚ）で、所定信号強度の測定用電圧信号を、各々のチャンネル（又は超音波トランスデューサーＴｒ）に入力する。そして、判定部７４５は、インピーダンス測定回路７５で測定される各チャンネルのインピーダンスが所定の第一閾値（例えば１ｋΩ）以下であるか否かを判定する。第一閾値を超えるインピーダンスのチャンネルがある場合、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２との接続において、当該チャンネルに対するピン端子が接触不良、または非接触である可能性がある。したがって、判定部７４５は、全てのチャンネルにおいて、第一閾値以下のインピーダンスになっているか否かを判定し、第一閾値を超えるインピーダンスがある場合には接続不良と判定する。そして、判定部７４５は、接続の良否をインジケーター６５に表示させる。例えば、判定部７４５は、接続不良である場合にインジケーター６５を赤点灯させ、接続良好である場合にインジケーター６５を緑点灯させる。
【0055】
識別部７４６は、インピーダンス測定回路７５により検出された各チャンネル又は各超音波トランスデューサーＴｒのインピーダンスに基づいて、ヘッド部１０の種別を判定（識別）する。具体的には、識別部７４６は、送信回路７１から出力される測定用電圧信号の周波数をスイープさせ、インピーダンス測定回路７５で測定されるインピーダンスの変化の極値にヘッド部１０の種別を判定する。
図７は、送信超音波の中心周波数（各超音波トランスデューサーＴｒの固有周波数）が２ＭＨｚのチャンネル（超音波トランスデューサー列）に対して、測定電圧信号の周波数を変化させた際のインピーダンスの変化を示している。
また、図８は、送信超音波の中心周波数が７ＭＨｚのチャンネルに対して、測定電圧信号の周波数を変化させた際のインピーダンスの変化を示している。
図７及び図８に示すように、超音波トランスデューサーＴｒに入力する測定用電圧信号の周波数を変化させると、インピーダンス測定回路７５で測定されるインピーダンスも変化する。この際、送信超音波の中心周波数がそれぞれ異なる超音波トランスデューサーＴｒでは、インピーダンスの極大値がそれぞれ異なる周波数で現れる。したがって、測定電圧信号の周波数をスイープさせてインピーダンスの極大値が得られる周波数を特定することで、超音波トランスデューサーＴｒの中心周波数を特定でき、ヘッド部１０の種別を判定することができる。
なお、インピーダンスの極大値に対するヘッド部１０の種別は、予め記憶部７４４にテーブルデータとして記憶しておけばよい。これにより、インピーダンスの極大値が検出されれば、識別部７４６は、ヘッド部１０の種別を判定することができる。また、当該テーブルデータは、各ヘッド部１０の種別に加え、そのヘッド部１０を用いて所定の深度に対する超音波測定を実施する場合の駆動パラメーターを記録していることが好ましい。これにより、送受信制御部７４３は、テーブルデータに基づいて、識別されたヘッド部１０の種別に対応した駆動パラメーターを容易に設定できる。
図７は、送信超音波の中心周波数（各超音波トランスデューサーＴｒの固有周波数）が２ＭＨｚのチャンネル（超音波トランスデューサー列）に対して、測定電圧信号の周波数を変化させた際のインピーダンスの変化を示している。
また、図８は、送信超音波の中心周波数が７ＭＨｚのチャンネルに対して、測定電圧信号の周波数を変化させた際のインピーダンスの変化を示している。
図７及び図８に示すように、超音波トランスデューサーＴｒに入力する測定用電圧信号の周波数を変化させると、インピーダンス測定回路７５で測定されるインピーダンスも変化する。この際、送信超音波の中心周波数がそれぞれ異なる超音波トランスデューサーＴｒでは、インピーダンスの極大値がそれぞれ異なる周波数で現れる。したがって、測定電圧信号の周波数をスイープさせてインピーダンスの極大値が得られる周波数を特定することで、超音波トランスデューサーＴｒの中心周波数を特定でき、ヘッド部１０の種別を判定することができる。
なお、インピーダンスの極大値に対するヘッド部１０の種別は、予め記憶部７４４にテーブルデータとして記憶しておけばよい。これにより、インピーダンスの極大値が検出されれば、識別部７４６は、ヘッド部１０の種別を判定することができる。また、当該テーブルデータは、各ヘッド部１０の種別に加え、そのヘッド部１０を用いて所定の深度に対する超音波測定を実施する場合の駆動パラメーターを記録していることが好ましい。これにより、送受信制御部７４３は、テーブルデータに基づいて、識別されたヘッド部１０の種別に対応した駆動パラメーターを容易に設定できる。
【0056】
［超音波測定方法］
次に、本実施形態による超音波測定方法における、接続判定方法、及びヘッド部１０の識別処理について説明する。
図９は、第二実施形態において、本体部５０にヘッド部１０を装着する際の接続良否判定、及びヘッド部１０の識別処理のフローチャートである。
本実施形態の超音波プローブ１Ａを使用する場合、第一実施形態と同様に、ユーザーは、まず、診断対象に対応するヘッド部１０を選択し、本体部５０に装着する。ヘッド部１０の本体部５０への装着は、第一実施形態と同様であり、第一コネクター部４０を第二コネクター部６２に接続し、第一係合部２４を第二係合部６３に係合させる。
これにより、第一コネクター部４０及び第二コネクター部６２を介して、制御基板７０が超音波デバイス３０と電気接続される。本実施形態では、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２とが接続されると、判定部７４５は、ＭＵＸ７３を送信接続に切り替え、送信回路７１から所定の測定周波数（例えば１ＭＨｚ）の測定用電圧信号を超音波デバイス３０に入力し、インピーダンス測定回路７５で、各チャンネルのインピーダンスを測定する（ステップＳ１１）。なお、図９において、「Ｃｈ」はチャンネルを示し、Ｃｈｘは、ｘ番目のチャンネルを示すものとし、チャンネル数がＭ個設けられているものとする。また、インピーダンスＺｘは、ｘ番目のチャンネルのインピーダンスを示す。
次に、本実施形態による超音波測定方法における、接続判定方法、及びヘッド部１０の識別処理について説明する。
図９は、第二実施形態において、本体部５０にヘッド部１０を装着する際の接続良否判定、及びヘッド部１０の識別処理のフローチャートである。
本実施形態の超音波プローブ１Ａを使用する場合、第一実施形態と同様に、ユーザーは、まず、診断対象に対応するヘッド部１０を選択し、本体部５０に装着する。ヘッド部１０の本体部５０への装着は、第一実施形態と同様であり、第一コネクター部４０を第二コネクター部６２に接続し、第一係合部２４を第二係合部６３に係合させる。
これにより、第一コネクター部４０及び第二コネクター部６２を介して、制御基板７０が超音波デバイス３０と電気接続される。本実施形態では、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２とが接続されると、判定部７４５は、ＭＵＸ７３を送信接続に切り替え、送信回路７１から所定の測定周波数（例えば１ＭＨｚ）の測定用電圧信号を超音波デバイス３０に入力し、インピーダンス測定回路７５で、各チャンネルのインピーダンスを測定する（ステップＳ１１）。なお、図９において、「Ｃｈ」はチャンネルを示し、Ｃｈｘは、ｘ番目のチャンネルを示すものとし、チャンネル数がＭ個設けられているものとする。また、インピーダンスＺｘは、ｘ番目のチャンネルのインピーダンスを示す。
【0057】
次に、判定部７４５は、測定された各チャンネルのインピーダンスＺ１～ＺＭが、第一閾値Ｚｎ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。
第一閾値Ｚｎとしては、例えば配線抵抗及び各チャンネル（各超音波トランスデューサー）の抵抗の合計値に所定のマージンを加算した値等を設定でき、本実施形態では、例えば１ｋΩを設定する。
第一閾値Ｚｎとしては、例えば配線抵抗及び各チャンネル（各超音波トランスデューサー）の抵抗の合計値に所定のマージンを加算した値等を設定でき、本実施形態では、例えば１ｋΩを設定する。
【0058】
ステップＳ１２において、全チャンネルのうち１つ以上のチャンネルにおいて第一閾値Ｚｎを超えるインピーダンスが測定される場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）、判定部７４５は接続不良として判定する。この場合、判定部７４５は、インジケーター６５により接続不良を報知し（ステップＳ１３）、ステップＳ１１に戻る。例えば、接続良否ランプを、接続不良に対応したランプを点灯させてもよく、接続不良を示す色のランプを点灯させてもよい。
【0059】
ステップＳ１２において、各チャンネルのインピーダンスが第一閾値Ｚｎ以下である場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、判定部７４５は接続良好と判定する。
この場合、続いて識別部７４６によるヘッド部１０の種別識別処理が実施される。
具体的には、識別部７４６は、複数のチャンネルのうちいずれか１つのチャンネルに対して測定用電圧信号を入力し、かつ、当該信号の周波数を所定範囲でスイープさせる（ステップＳ１４）。測定用電圧信号を入力するチャンネルは予め設定されたチャンネルであり、例えば、超音波デバイス３０の中央部に配置されたチャンネル等を指定することができる。測定周波数をスイープさせる範囲は、本実施形態の超音波プローブ１Ａとして本体部５０に装着可能な全てのヘッド部１０の特徴に基づいて決定できる。例えば、本体部５０に装着可能なヘッド部１０として、インピーダンスが極大値となる周波数が２ＭＨｚ，７ＭＨｚ，１２ＭＨｚの３つのヘッド部１０がある場合、周波数のスイープ範囲を１～１３ＭＨｚ程度に設定すればよい。
この場合、続いて識別部７４６によるヘッド部１０の種別識別処理が実施される。
具体的には、識別部７４６は、複数のチャンネルのうちいずれか１つのチャンネルに対して測定用電圧信号を入力し、かつ、当該信号の周波数を所定範囲でスイープさせる（ステップＳ１４）。測定用電圧信号を入力するチャンネルは予め設定されたチャンネルであり、例えば、超音波デバイス３０の中央部に配置されたチャンネル等を指定することができる。測定周波数をスイープさせる範囲は、本実施形態の超音波プローブ１Ａとして本体部５０に装着可能な全てのヘッド部１０の特徴に基づいて決定できる。例えば、本体部５０に装着可能なヘッド部１０として、インピーダンスが極大値となる周波数が２ＭＨｚ，７ＭＨｚ，１２ＭＨｚの３つのヘッド部１０がある場合、周波数のスイープ範囲を１～１３ＭＨｚ程度に設定すればよい。
【0060】
そして、識別部７４６は、ステップＳ１３の測定結果から、インピーダンスが極大値となる周波数ｆｄを導出する（ステップＳ１５）。また、識別部７４６は、周波数ｆｄに基づいて、本体部５０に装着されたヘッド部１０の種別を識別し、識別したヘッド部１０の種別に応じたインジケーター６５の種別ランプを点灯させる（ステップＳ１６）。
例えば、識別部７４６は、周波数ｆｄが１．５ＭＨｚ≦ｆｄ＜２．５ＭＨｚの場合、超音波周波数が２ＭＨｚのヘッド部１０であると判定し、６．５ＭＨｚ≦ｆｄ＜７．５ＭＨｚの場合、超音波周波数が７ＭＨｚのヘッド部１０であると判定し、１１．５ＭＨｚ≦ｆｄ＜１２．５ＭＨｚの場合、超音波周波数が１２ＭＨｚのヘッド部１０であると判定する。周波数ｆｄに対応するヘッド部の種類や駆動パラメーターは、予め記憶部７４４に記憶しておけばよい。
例えば、識別部７４６は、周波数ｆｄが１．５ＭＨｚ≦ｆｄ＜２．５ＭＨｚの場合、超音波周波数が２ＭＨｚのヘッド部１０であると判定し、６．５ＭＨｚ≦ｆｄ＜７．５ＭＨｚの場合、超音波周波数が７ＭＨｚのヘッド部１０であると判定し、１１．５ＭＨｚ≦ｆｄ＜１２．５ＭＨｚの場合、超音波周波数が１２ＭＨｚのヘッド部１０であると判定する。周波数ｆｄに対応するヘッド部の種類や駆動パラメーターは、予め記憶部７４４に記憶しておけばよい。
【0061】
以上の後、第一実施形態と同様、超音波プローブ１Ａを生体に固定して超音波測定を実施する。この際、本実施形態では、ステップＳ１において、ユーザーによる診断対象の情報の入力を不要にできる。
すなわち、本実施形態では、ステップＳ１５により識別されたヘッド部１０の種別に対応した駆動パラメーターを予め記憶部７４４に記憶しておけばよく、これにより、ステップＳ１における演算処理を簡略化できる。
また、駆動パラメーターとして、さらに、ヘッド部１０に対応した駆動遅延時間を記憶部７４４に記憶しておいてもよい。この場合、ステップＳ２における駆動遅延時間の算出処理もさらに簡略化でき、読み込まれた駆動パラメーターを用いることで、識別部７４６により識別されたヘッド部の種類に応じて超音波デバイス３０の駆動方法を変更することができる。
すなわち、本実施形態では、ステップＳ１５により識別されたヘッド部１０の種別に対応した駆動パラメーターを予め記憶部７４４に記憶しておけばよく、これにより、ステップＳ１における演算処理を簡略化できる。
また、駆動パラメーターとして、さらに、ヘッド部１０に対応した駆動遅延時間を記憶部７４４に記憶しておいてもよい。この場合、ステップＳ２における駆動遅延時間の算出処理もさらに簡略化でき、読み込まれた駆動パラメーターを用いることで、識別部７４６により識別されたヘッド部の種類に応じて超音波デバイス３０の駆動方法を変更することができる。
【0062】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態の超音波プローブ１Ａでは、本体部５０は、装着されたヘッド部１０の種別を識別する識別部７４６を備える。
このため、本実施形態では、ユーザーがヘッド部１０の情報を入力することなく、自動でヘッド部１０の種別を識別することが可能となる。これにより、ユーザーの入力によらず、適正にヘッド部１０を駆動するための駆動パラメーターも取得することができる。
本実施形態の超音波プローブ１Ａでは、本体部５０は、装着されたヘッド部１０の種別を識別する識別部７４６を備える。
このため、本実施形態では、ユーザーがヘッド部１０の情報を入力することなく、自動でヘッド部１０の種別を識別することが可能となる。これにより、ユーザーの入力によらず、適正にヘッド部１０を駆動するための駆動パラメーターも取得することができる。
【0063】
本実施形態では、本体部５０は、第二コネクター部６２が第一コネクター部４０に接続されたときに、超音波デバイス３０のインピーダンス、つまり超音波デバイス３０を構成する少なくとも１つのチャンネルのインピーダンスを測定するインピーダンス測定回路７５を備える。そして、識別部７４６は、インピーダンス測定回路７５により測定されたインピーダンスに基づいて、ヘッド部１０の種別を識別する。
超音波デバイス３０の各超音波トランスデューサーＴｒ、及び複数の超音波トランスデューサーＴｒで構成されるチャンネルは、入力される駆動信号の周波数によってインピーダンスが異なり、そのインピーダンスの極大値は、ヘッド部１０の種別、つまり、各超音波トランスデューサーＴｒの固有周波数により変化する。したがって、識別部７４６は、インピーダンス測定回路７５により測定電圧信号の周波数をスイープさせ、インピーダンスが極大値を取る周波数を特定することで、容易にヘッド部１０の種別を識別することができる。
超音波デバイス３０の各超音波トランスデューサーＴｒ、及び複数の超音波トランスデューサーＴｒで構成されるチャンネルは、入力される駆動信号の周波数によってインピーダンスが異なり、そのインピーダンスの極大値は、ヘッド部１０の種別、つまり、各超音波トランスデューサーＴｒの固有周波数により変化する。したがって、識別部７４６は、インピーダンス測定回路７５により測定電圧信号の周波数をスイープさせ、インピーダンスが極大値を取る周波数を特定することで、容易にヘッド部１０の種別を識別することができる。
【0064】
本実施形態では、本体部５０は、ヘッド部１０が接続されたときの第一コネクター部４０と第二コネクター部６２との接続の良否、つまり、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２との電気接続が適正であるか否かを判定する判定部７４５をさらに備える。
これにより、ユーザーが手動で本体部５０に対してヘッド部１０を装着した際に、超音波デバイス３０が正常に駆動するようにヘッド部１０が装着されているかを判定部７４５が判定することができる。
また、その判定結果をインジケーター６５で表示することで、ユーザーは超音波プローブ１Ａの使用前に、ヘッド部１０が適正に本体部５０に装着されて正常に駆動可能か否かを確認することができる。
これにより、ユーザーが手動で本体部５０に対してヘッド部１０を装着した際に、超音波デバイス３０が正常に駆動するようにヘッド部１０が装着されているかを判定部７４５が判定することができる。
また、その判定結果をインジケーター６５で表示することで、ユーザーは超音波プローブ１Ａの使用前に、ヘッド部１０が適正に本体部５０に装着されて正常に駆動可能か否かを確認することができる。
【0065】
本実施形態では、判定部７４５は、インピーダンス測定回路７５により測定されたインピーダンスに基づいて、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２との接続の良否を判定する。
すなわち、各チャンネルのインピーダンスが閾値を超える場合、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２との接触不良や非接触の可能性があり、適正に超音波デバイス３０を制御することができない。よって、判定部７４５は、各チャンネルのインピーダンスを測定することで、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２との接続の良否を容易に判定することができる。
すなわち、各チャンネルのインピーダンスが閾値を超える場合、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２との接触不良や非接触の可能性があり、適正に超音波デバイス３０を制御することができない。よって、判定部７４５は、各チャンネルのインピーダンスを測定することで、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２との接続の良否を容易に判定することができる。
【0066】
［第三実施形態］
次に、第三実施形態について説明する。
上記第二実施形態では、各チャンネル又は各超音波トランスデューサーＴｒのインピーダンスを測定し、インピーダンスに基づいて第一コネクター部４０及び第二コネクター部６２の接続の良否、及び、ヘッド部１０の種別の識別を行った。
これに対し、第三実施形態では、各チャンネル又は各超音波トランスデューサーＴｒの静電容量に基づいて第一コネクター部４０及び第二コネクター部６２の接続の良否、及び、ヘッド部１０の種別の識別を行う点で第二実施形態と相違する。
次に、第三実施形態について説明する。
上記第二実施形態では、各チャンネル又は各超音波トランスデューサーＴｒのインピーダンスを測定し、インピーダンスに基づいて第一コネクター部４０及び第二コネクター部６２の接続の良否、及び、ヘッド部１０の種別の識別を行った。
これに対し、第三実施形態では、各チャンネル又は各超音波トランスデューサーＴｒの静電容量に基づいて第一コネクター部４０及び第二コネクター部６２の接続の良否、及び、ヘッド部１０の種別の識別を行う点で第二実施形態と相違する。
【0067】
図１０は、第三実施形態に係る超音波プローブ１Ｂの概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の超音波プローブ１Ｂは、第一実施形態と同様、ヘッド部１０と、本体部５０とを有し、ヘッド部１０が本体部５０に対して、着脱自在に装着される。すなわち、ヘッド部１０は、ヘッド側接続部１１を有し、当該ヘッド側接続部１１に、第一コネクター部４０と、第一係合部２４とが設けられる。また、本体部５０は、本体側接続部６１を有し、当該本体側接続部６１に、第二コネクター部６２と、第二係合部６３とが設けられる。そして、第一コネクター部４０を第二コネクター部６２に接続し、第一係合部２４を第二係合部６３に係合させることで、ヘッド部１０が本体部５０に着脱自在に装着される。
また、本実施形態では、第二実施形態と同様、の第二筐体６０にインジケーター６５が設けられている。
本実施形態の超音波プローブ１Ｂは、第一実施形態と同様、ヘッド部１０と、本体部５０とを有し、ヘッド部１０が本体部５０に対して、着脱自在に装着される。すなわち、ヘッド部１０は、ヘッド側接続部１１を有し、当該ヘッド側接続部１１に、第一コネクター部４０と、第一係合部２４とが設けられる。また、本体部５０は、本体側接続部６１を有し、当該本体側接続部６１に、第二コネクター部６２と、第二係合部６３とが設けられる。そして、第一コネクター部４０を第二コネクター部６２に接続し、第一係合部２４を第二係合部６３に係合させることで、ヘッド部１０が本体部５０に着脱自在に装着される。
また、本実施形態では、第二実施形態と同様、の第二筐体６０にインジケーター６５が設けられている。
【0068】
そして、本実施形態の超音波プローブ１Ｂでは、本体部５０の制御基板７０が、さらに、容量検出回路７６を備える。
例えば、図１０では、容量検出回路７６は、第二コネクター部６２に接続され、送信回路７１から所定の測定用電圧を印加した場合の超音波デバイス３０の各チャンネルの静電容量を検出する。なお、超音波デバイス３０が、それぞれ独立した複数の超音波トランスデューサーＴｒにより構成される場合は、各超音波トランスデューサーＴｒの静電容量を検出すればよい。
容量検出回路７６による容量検出方法及び回路構成は既存技術を利用でき、例えば、所定の測定周波数（例えば１ＭＨｚ）の容量検出用の矩形波電圧信号を、各チャンネル又は各超音波トランスデューサーと、容量の変化がない比較用コンデンサとに入力し、これらの出力電圧の差分に基づいて静電容量を検出する。
例えば、図１０では、容量検出回路７６は、第二コネクター部６２に接続され、送信回路７１から所定の測定用電圧を印加した場合の超音波デバイス３０の各チャンネルの静電容量を検出する。なお、超音波デバイス３０が、それぞれ独立した複数の超音波トランスデューサーＴｒにより構成される場合は、各超音波トランスデューサーＴｒの静電容量を検出すればよい。
容量検出回路７６による容量検出方法及び回路構成は既存技術を利用でき、例えば、所定の測定周波数（例えば１ＭＨｚ）の容量検出用の矩形波電圧信号を、各チャンネル又は各超音波トランスデューサーと、容量の変化がない比較用コンデンサとに入力し、これらの出力電圧の差分に基づいて静電容量を検出する。
【0069】
また、本実施形態の制御回路７４は、第二実施形態と同様に、判定部７４５、及び識別部７４６を備える。
ここで、本実施形態の判定部７４５は、容量検出回路７６により検出された各チャンネル又は各超音波トランスデューサーＴｒの静電容量に基づいて、本体部５０に対してヘッド部１０が適正に装着されているか否かを判定する。例えば、判定部７４５は、各々のチャンネル又は超音波トランスデューサーＴｒの静電容量が所定の閾値（例えば１ｎＦ）以上であるか否かを判定し、閾値を下回る静電療養のチャンネルまたは超音波トランスデューサーＴｒがある場合に、接続不良と判定する。
ここで、本実施形態の判定部７４５は、容量検出回路７６により検出された各チャンネル又は各超音波トランスデューサーＴｒの静電容量に基づいて、本体部５０に対してヘッド部１０が適正に装着されているか否かを判定する。例えば、判定部７４５は、各々のチャンネル又は超音波トランスデューサーＴｒの静電容量が所定の閾値（例えば１ｎＦ）以上であるか否かを判定し、閾値を下回る静電療養のチャンネルまたは超音波トランスデューサーＴｒがある場合に、接続不良と判定する。
【0070】
また、識別部７４６は、容量検出回路７６により検出された各チャンネル又は各超音波トランスデューサーＴｒの静電容量に基づいて、ヘッド部１０の種別を判定（識別）する。静電容量に基づいたヘッド部１０の識別は、例えば、予め記憶部７４４に、ヘッド部１０の各チャンネル又は各超音波トランスデューサーＴｒの静電容量と、当該静電容量に対応するヘッド部１０の種別を記録したテーブルデータを記録しておけばよい。また、当該テーブルデータは、さらに、各ヘッド部１０の種別に加え、そのヘッド部１０を用いて所定の深度に対する超音波測定を実施する場合の駆動パラメーターを記録しておくことが好ましい。これにより、送受信制御部７４３は、テーブルデータに基づいて診断対象に対応した駆動パラメーターを容易に設定できる。
【0071】
［超音波測定方法］
次に、本実施形態による超音波測定方法における、接続判定方法、及びヘッド部１０の識別処理について説明する。
図１１は、第三実施形態において、本体部５０にヘッド部１０を装着する際の接続良否判定、及びヘッド部１０の識別処理のフローチャートである。
本実施形態では、第二実施形態と略同様であるが、ユーザーが、第一コネクター部４０を第二コネクター部６２に接続し、第一係合部２４を第二係合部６３に係合させることで、ヘッド部１０が本体部５０に装着される。これにより、第一コネクター部４０及び第二コネクター部６２を介して、制御基板７０が超音波デバイス３０と電気接続される。
そして、本実施形態では、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２とが接続されると、判定部７４５は、ＭＵＸ７３を送信接続に切り替え、送信回路７１から所定の測定周波数（例えば１ＭＨｚ）の測定用電圧信号を超音波デバイス３０に入力し、容量検出回路７６で、各チャンネルの静電容量を検出する（ステップＳ１１Ａ）。
次に、本実施形態による超音波測定方法における、接続判定方法、及びヘッド部１０の識別処理について説明する。
図１１は、第三実施形態において、本体部５０にヘッド部１０を装着する際の接続良否判定、及びヘッド部１０の識別処理のフローチャートである。
本実施形態では、第二実施形態と略同様であるが、ユーザーが、第一コネクター部４０を第二コネクター部６２に接続し、第一係合部２４を第二係合部６３に係合させることで、ヘッド部１０が本体部５０に装着される。これにより、第一コネクター部４０及び第二コネクター部６２を介して、制御基板７０が超音波デバイス３０と電気接続される。
そして、本実施形態では、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２とが接続されると、判定部７４５は、ＭＵＸ７３を送信接続に切り替え、送信回路７１から所定の測定周波数（例えば１ＭＨｚ）の測定用電圧信号を超音波デバイス３０に入力し、容量検出回路７６で、各チャンネルの静電容量を検出する（ステップＳ１１Ａ）。
【0072】
次に、判定部７４５は、測定された各チャンネルの静電容量Ｃｘ（Ｃ１～ＣＭ）が、第二閾値Ｃｎ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２Ａ）。なお、静電容量Ｃｘは、ｘ番目のチャンネルの静電容量を示す。
第二閾値Ｃｎとしては、例えば、本体部５０に装着可能なヘッド部１０のうち、１チャンネルの静電容量が最小となるヘッド部１０の１チャンネルの静電容量または、当該静電容量から所定のマージンを減算した値を用いることができ、本実施形態では、例えば１ｎＦを設定する。
第二閾値Ｃｎとしては、例えば、本体部５０に装着可能なヘッド部１０のうち、１チャンネルの静電容量が最小となるヘッド部１０の１チャンネルの静電容量または、当該静電容量から所定のマージンを減算した値を用いることができ、本実施形態では、例えば１ｎＦを設定する。
【0073】
ステップＳ１２Ａにおいて、全チャンネルのうち１つ以上のチャンネルにおいて第二閾値Ｃｎを下回る静電容量が検出される場合（ステップＳ１２Ａ；Ｎｏ）、判定部７４５は接続不良として判定し、ステップＳ１３を実施して、インジケーター６５により接続不良を報知し、ステップＳ１１Ａに戻る。
【0074】
ステップＳ１２Ａにおいて、各チャンネルの静電容量が第二閾値Ｃｎ以上である場合（ステップＳ１２Ａ；ＹＥＳ）、判定部７４５は接続良好とする。
この場合、続いて識別部７４６によるヘッド部１０の種別識別処理が実施される。
具体的には、識別部７４６は、所定のチャンネルで測定された静電容量、または、全てのチャンネルの静電容量の平均値に基づいて、ヘッド部１０の種別を識別し、識別したヘッド部１０の種別に応じたインジケーター６５の種別ランプを点灯させる（ステップＳ１５Ａ）。
第二実施形態と略同様に、静電容量に対応するヘッド部１０の種類や駆動パラメーターは、予め記憶部７４４に記憶しておけばよく、識別部７４６は、測定された静電容量やその平均値に対応するヘッド部１０の種類や駆動パラメーターを読み込む。
以降は、第二実施形態と同様である。
この場合、続いて識別部７４６によるヘッド部１０の種別識別処理が実施される。
具体的には、識別部７４６は、所定のチャンネルで測定された静電容量、または、全てのチャンネルの静電容量の平均値に基づいて、ヘッド部１０の種別を識別し、識別したヘッド部１０の種別に応じたインジケーター６５の種別ランプを点灯させる（ステップＳ１５Ａ）。
第二実施形態と略同様に、静電容量に対応するヘッド部１０の種類や駆動パラメーターは、予め記憶部７４４に記憶しておけばよく、識別部７４６は、測定された静電容量やその平均値に対応するヘッド部１０の種類や駆動パラメーターを読み込む。
以降は、第二実施形態と同様である。
【0075】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態の超音波プローブ１Ｂでは、本体部５０は、第二コネクター部６２が第一コネクター部４０に接続されたときに、超音波デバイス３０の静電容量、つまり超音波デバイス３０を構成する少なくとも１つのチャンネルの静電容量を検出する容量検出回路７６を備える。そして、識別部７４６は、容量検出回路７６により検出された静電容量に基づいて、ヘッド部１０の種別を識別する。
超音波デバイス３０の各超音波トランスデューサーＴｒでは、振動部３２Ａのサイズに応じた圧電素子３３が形成される。超音波トランスデューサーＴｒの固有周波数の影響を与える振動部３２Ａのサイズが変化することで、圧電素子３３のサイズも変化し、これにより、圧電素子３３の下部電極３３Ａ及び上部電極３３Ｃの面積も変動し、静電容量が変化する。したがって、識別部７４６は、容量検出回路７６により静電容量を検出することで、容易にヘッド部１０の種別を識別することができる。
本実施形態の超音波プローブ１Ｂでは、本体部５０は、第二コネクター部６２が第一コネクター部４０に接続されたときに、超音波デバイス３０の静電容量、つまり超音波デバイス３０を構成する少なくとも１つのチャンネルの静電容量を検出する容量検出回路７６を備える。そして、識別部７４６は、容量検出回路７６により検出された静電容量に基づいて、ヘッド部１０の種別を識別する。
超音波デバイス３０の各超音波トランスデューサーＴｒでは、振動部３２Ａのサイズに応じた圧電素子３３が形成される。超音波トランスデューサーＴｒの固有周波数の影響を与える振動部３２Ａのサイズが変化することで、圧電素子３３のサイズも変化し、これにより、圧電素子３３の下部電極３３Ａ及び上部電極３３Ｃの面積も変動し、静電容量が変化する。したがって、識別部７４６は、容量検出回路７６により静電容量を検出することで、容易にヘッド部１０の種別を識別することができる。
【0076】
本実施形態では、判定部７４５は、容量検出回路７６により検出された静電容量に基づいて、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２との接続の良否を判定する。
すなわち、各チャンネルの静電容量が第二閾値Ｃｎを下回る場合、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２との接触不良や非接触の可能性があり、適正に静電容量が測定できていないことを意味する。よって、判定部７４５は、各チャンネルの静電容量が第二閾値以上であるか否かを判定することで、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２との接続の良否を容易に判定することができる。
すなわち、各チャンネルの静電容量が第二閾値Ｃｎを下回る場合、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２との接触不良や非接触の可能性があり、適正に静電容量が測定できていないことを意味する。よって、判定部７４５は、各チャンネルの静電容量が第二閾値以上であるか否かを判定することで、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２との接続の良否を容易に判定することができる。
【0077】
［第四実施形態］
次に、第四実施形態について説明する。
上記第二実施形態及び第三実施形態では、識別部７４６は、インピーダンス測定回路７５又は容量検出回路７６により測定される各チャンネルのインピーダンス又は静電容量に基づいて、ヘッド部１０の種別を判定した。これに対して、本実施形態では、ヘッド部１０に保持された情報を読み取る点で、上記第一実施形態から第三実施形態と相違する。
次に、第四実施形態について説明する。
上記第二実施形態及び第三実施形態では、識別部７４６は、インピーダンス測定回路７５又は容量検出回路７６により測定される各チャンネルのインピーダンス又は静電容量に基づいて、ヘッド部１０の種別を判定した。これに対して、本実施形態では、ヘッド部１０に保持された情報を読み取る点で、上記第一実施形態から第三実施形態と相違する。
【0078】
図１２は、第四実施形態に係る超音波プローブ１Ｃの概略構成を模式的に示した断面図である。
本実施形態の超音波プローブ１Ｃは、第一実施形態と同様、ヘッド部１０と、本体部５０とを有し、ヘッド部１０が本体部５０に対して、着脱自在に装着される。すなわち、ヘッド部１０は、ヘッド側接続部１１を有し、当該ヘッド側接続部１１に、第一コネクター部４０と、第一係合部２４とが設けられる。また、本体部５０は、本体側接続部６１を有し、当該本体側接続部６１に、第二コネクター部６２と、第二係合部６３とが設けられる。そして、第一コネクター部４０を第二コネクター部６２に接続し、第一係合部２４を第二係合部６３に係合させることで、ヘッド部１０が本体部５０に着脱自在に装着される。
本実施形態の超音波プローブ１Ｃは、第一実施形態と同様、ヘッド部１０と、本体部５０とを有し、ヘッド部１０が本体部５０に対して、着脱自在に装着される。すなわち、ヘッド部１０は、ヘッド側接続部１１を有し、当該ヘッド側接続部１１に、第一コネクター部４０と、第一係合部２４とが設けられる。また、本体部５０は、本体側接続部６１を有し、当該本体側接続部６１に、第二コネクター部６２と、第二係合部６３とが設けられる。そして、第一コネクター部４０を第二コネクター部６２に接続し、第一係合部２４を第二係合部６３に係合させることで、ヘッド部１０が本体部５０に着脱自在に装着される。
【0079】
そして、本実施形態の超音波プローブ１Ｃでは、ヘッド部１０は情報記憶部１３を備える。情報記憶部１３としては、例えば、図１２に示すように、ヘッド側接続部１１に設けられる。情報記憶部１３としては、例えばカスタムＩＣ等のＩＣチップにより構成されてもよく、磁気チップ等により構成されてもよい。
情報記憶部１３には、ヘッド部１０の種別を示す情報が記録されている。また、情報記憶部１３には、その他、超音波デバイス３０の駆動パラメーターが記録されていてもよい。
情報記憶部１３には、ヘッド部１０の種別を示す情報が記録されている。また、情報記憶部１３には、その他、超音波デバイス３０の駆動パラメーターが記録されていてもよい。
【0080】
また、本実施形態では、本体部５０の本体側接続部６１に、情報読取部６６が設けられている。情報読取部６６は、ヘッド部１０を本体部５０に装着した際に、情報記憶部１３に対向する位置に設けられる。
情報読取部６６は、情報記憶部１３に記憶された各種情報を読み取り可能な構成を有し、読み取った情報を制御基板７０に送信する。例えば、情報記憶部１３が接触型のカスタムＩＣ等のＩＣチップにより構成される場合、情報記憶部１３及び情報読取部６６の双方に接触端子を設け、ヘッド部１０を本体部５０に装着した際に、接触端子同士を接触させる。これにより、情報読取部６６は、情報記憶部１３からヘッド部１０の種別を含む各種情報を読み取ることができる。
情報読取部６６は、情報記憶部１３に記憶された各種情報を読み取り可能な構成を有し、読み取った情報を制御基板７０に送信する。例えば、情報記憶部１３が接触型のカスタムＩＣ等のＩＣチップにより構成される場合、情報記憶部１３及び情報読取部６６の双方に接触端子を設け、ヘッド部１０を本体部５０に装着した際に、接触端子同士を接触させる。これにより、情報読取部６６は、情報記憶部１３からヘッド部１０の種別を含む各種情報を読み取ることができる。
【0081】
そして、本実施形態の識別部７４６は、情報読取部６６から、情報記憶部１３に記憶されたヘッド部１０の種別に関する情報を読み取る。このため、本実施形態では、第二実施形態において説明したステップＳ１４からステップＳ１５の処理、または第三実施形態で説明したステップＳ１５Ａの処理のように、インピーダンスや静電容量の測定処理が不用となり、より簡便に正確なヘッド部１０の情報を取得してその種別を識別することができる。
【0082】
また、情報記憶部１３にヘッド部１０を駆動させるための駆動パラメーターを記憶しておけば、送受信制御部７４３は、当該駆動パラメーターを読み込むことで、診断対象の深度等の駆動パラメーターを容易に取得でき、深度の算出やそれに応じた駆動周波数、駆動信号強度、駆動遅延時間の算出が不要となり、また、記憶部７４４に駆動パラメーターを記憶する必要がない。さらには、ヘッド部の種別が新たに追加された場合でも、情報記憶部１３にヘッド部の種別と駆動パラメーターを記憶しておけばよいので、本体部５０のアップデートが不要になる。
【0083】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態では、ヘッド部１０は、ヘッド部の種別を記憶する情報記憶部１３を備え、識別部７４６は、ヘッド部１０が本体部５０に接続されたときに、情報記憶部１３に記録された情報を取得することでヘッド部１０の種別を識別する。
これにより、識別部７４６がヘッド部１０の種別を判定するときに、インピーダンスや静電容量の測定が不要となり、より簡単かつ迅速にヘッド部１０の種別を識別することができる。
本実施形態では、ヘッド部１０は、ヘッド部の種別を記憶する情報記憶部１３を備え、識別部７４６は、ヘッド部１０が本体部５０に接続されたときに、情報記憶部１３に記録された情報を取得することでヘッド部１０の種別を識別する。
これにより、識別部７４６がヘッド部１０の種別を判定するときに、インピーダンスや静電容量の測定が不要となり、より簡単かつ迅速にヘッド部１０の種別を識別することができる。
【0084】
［変形例］
なお、本発明は上述の各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
なお、本発明は上述の各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
【0085】
［変形例１］
第二実施形態では、インピーダンス測定回路７５により測定されるインピーダンスに基づいて、判定部７４５による接続良否の判定処理と、識別部７４６によるヘッド部１０の種別の識別処理とを実施した。これに対して、判定部７４５による接続良否の判定処理、及び識別部７４６によるヘッド部１０の種別の識別処理のいずれか一方のみを実施する形態としてもよい。第三実施形態においても同様である。
第二実施形態では、インピーダンス測定回路７５により測定されるインピーダンスに基づいて、判定部７４５による接続良否の判定処理と、識別部７４６によるヘッド部１０の種別の識別処理とを実施した。これに対して、判定部７４５による接続良否の判定処理、及び識別部７４６によるヘッド部１０の種別の識別処理のいずれか一方のみを実施する形態としてもよい。第三実施形態においても同様である。
【0086】
［変形例２］
また、第二実施形態及び第三実施形態において、インピーダンス測定回路７５及び容量検出回路７６の双方が設けられる構成としてもよい。
この場合、例えば、判定部７４５は、各チャンネルまたは各超音波トランスデューサーＴｒのインピーダンスに基づいて、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２との接続良否の判定し、識別部７４６は、各チャンネルまたは各超音波トランスデューサーＴｒの静電容量に基づいて、ヘッド部１０の種別を識別してもよい。
または、判定部７４５は、各チャンネルまたは各超音波トランスデューサーＴｒの静電容量に基づいて、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２との接続良否の判定し、識別部７４６は、各チャンネルまたは各超音波トランスデューサーＴｒのインピーダンスに基づいて、ヘッド部１０の種別を識別してもよい。
また、第二実施形態及び第三実施形態において、インピーダンス測定回路７５及び容量検出回路７６の双方が設けられる構成としてもよい。
この場合、例えば、判定部７４５は、各チャンネルまたは各超音波トランスデューサーＴｒのインピーダンスに基づいて、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２との接続良否の判定し、識別部７４６は、各チャンネルまたは各超音波トランスデューサーＴｒの静電容量に基づいて、ヘッド部１０の種別を識別してもよい。
または、判定部７４５は、各チャンネルまたは各超音波トランスデューサーＴｒの静電容量に基づいて、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２との接続良否の判定し、識別部７４６は、各チャンネルまたは各超音波トランスデューサーＴｒのインピーダンスに基づいて、ヘッド部１０の種別を識別してもよい。
【0087】
さらには、判定部７４５は、各チャンネルまたは各超音波トランスデューサーＴｒの静電容量及びインピーダンスの双方に基づいて、ヘッド部１０と本体部５０の接続良否を判定してもよい。例えば、判定部７４５は、各チャンネル又は各超音波トランスデューサーＴｒのインピーダンスが第一閾値Ｚｎ以下であり、かつ、静電容量が第二閾値Ｃｎ以上である場合に、適正に接続されていると判定してもよい。
識別部７４６においても同様であり、各チャンネルまたは各超音波トランスデューサーＴｒの静電容量及びインピーダンスの双方に基づいて、ヘッド部１０の判定を実施してもよい。
識別部７４６においても同様であり、各チャンネルまたは各超音波トランスデューサーＴｒの静電容量及びインピーダンスの双方に基づいて、ヘッド部１０の判定を実施してもよい。
【0088】
［変形例３］
第一実施形態において、第一シール部材１２と、第二シール部材６４とを備える構成としたが、いずれか一方のみが設けられる構成としてもよい。
また、第一シール部材１２が本体部５０に設けられ、第二シール部材６４がヘッド部１０に設けられる構成としてもよい。
第一実施形態において、第一シール部材１２と、第二シール部材６４とを備える構成としたが、いずれか一方のみが設けられる構成としてもよい。
また、第一シール部材１２が本体部５０に設けられ、第二シール部材６４がヘッド部１０に設けられる構成としてもよい。
【0089】
［変形例４］
第四実施形態において、情報記憶部１３がヘッド部１０のヘッド側接続部１１に設けられる例を示すが、これに限定されない。例えば、配線基板３４に、例えばＲＯＭ等により構成された情報記憶部１３を設けてもよい。この場合、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２とが接続された際に、これらの第一コネクター部４０と第二コネクター部６２を介して、情報記憶部１３に記憶された各種情報が本体部５０に送信されるようにしてもよい。
第四実施形態において、情報記憶部１３がヘッド部１０のヘッド側接続部１１に設けられる例を示すが、これに限定されない。例えば、配線基板３４に、例えばＲＯＭ等により構成された情報記憶部１３を設けてもよい。この場合、第一コネクター部４０と第二コネクター部６２とが接続された際に、これらの第一コネクター部４０と第二コネクター部６２を介して、情報記憶部１３に記憶された各種情報が本体部５０に送信されるようにしてもよい。
【0090】
［本開示のまとめ］
本開示の一態様の超音波プローブは、ヘッド部と、本体部とを有する超音波プローブであって、前記ヘッド部は、超音波の送信処理、及び超音波の受信処理の少なくともいずれかの処理を実施する超音波デバイスと、前記超音波デバイスを収納し、前記超音波デバイスから送信される超音波または前記超音波デバイスに受信させる超音波を通過させる窓部が設けられる第一筐体と、前記超音波デバイスと電気的に接続された第一コネクター部と、前記本体部に係合可能な第一係合部と、を含み、前記本体部は、前記超音波デバイスの駆動を制御する回路部と、前記回路部を収納する第二筐体と、前記回路部と電気的に接続される第二コネクター部と、前記第一係合部に係合可能な第二係合部と、を含み、前記第一コネクター部と前記第二コネクター部とを接続し、前記第一係合部を前記第二係合部に係合することで、前記ヘッド部が前記本体部に着脱可能に装着される。
本開示の一態様の超音波プローブは、ヘッド部と、本体部とを有する超音波プローブであって、前記ヘッド部は、超音波の送信処理、及び超音波の受信処理の少なくともいずれかの処理を実施する超音波デバイスと、前記超音波デバイスを収納し、前記超音波デバイスから送信される超音波または前記超音波デバイスに受信させる超音波を通過させる窓部が設けられる第一筐体と、前記超音波デバイスと電気的に接続された第一コネクター部と、前記本体部に係合可能な第一係合部と、を含み、前記本体部は、前記超音波デバイスの駆動を制御する回路部と、前記回路部を収納する第二筐体と、前記回路部と電気的に接続される第二コネクター部と、前記第一係合部に係合可能な第二係合部と、を含み、前記第一コネクター部と前記第二コネクター部とを接続し、前記第一係合部を前記第二係合部に係合することで、前記ヘッド部が前記本体部に着脱可能に装着される。
【0091】
本態様では、ヘッド部と本体部とを取り外して保管できる。よって、仮にヘッド部が損傷した場合でも、超音波プローブの全体を交換、修理する必要がなく、ヘッド部の交換または修理のみでよく、コストを抑制できる。
また、超音波プローブを滅菌、洗浄する場合でもヘッド部のみを滅菌。洗浄すればよい。ヘッド部の滅菌、洗浄中でも他のヘッド部を本体部に取り付けることで、超音波プローブを用いた診断処理を行える。
さらに、測定深度が異なる複数種のヘッド部を用意すれば、目的に応じてヘッド部を取り換えて使用できる。よって、数台の超音波プローブを用意することに比べて、メンテナンスに係るコストを抑制できる。
また、超音波プローブを滅菌、洗浄する場合でもヘッド部のみを滅菌。洗浄すればよい。ヘッド部の滅菌、洗浄中でも他のヘッド部を本体部に取り付けることで、超音波プローブを用いた診断処理を行える。
さらに、測定深度が異なる複数種のヘッド部を用意すれば、目的に応じてヘッド部を取り換えて使用できる。よって、数台の超音波プローブを用意することに比べて、メンテナンスに係るコストを抑制できる。
【0092】
本態様の超音波プローブにおいて、前記本体部は、装着された前記ヘッド部の種別を識別する識別部を備える。
このため、本実施形態では、ヘッド部を本体部に装着することで、自動でヘッド部の種別を識別することができる。
このため、本実施形態では、ヘッド部を本体部に装着することで、自動でヘッド部の種別を識別することができる。
【0093】
本態様の超音波プローブにおいて、前記本体部は、前記第二コネクター部が前記第一コネクター部に接続されたときに、前記超音波デバイスの静電容量を検出する容量検出回路を備え、前記識別部は、前記容量検出回路により測定された前記静電容量に基づいて、前記ヘッド部の種別を識別する。
ヘッド部に設けられる超音波デバイスは、測定深度に応じた固有周波数の超音波トランスデューサーが設けられる。よって、超音波トランスデューサーの静電容量を検出することで、ヘッド部に組み込まれる超音波デバイスの特性、つまりヘッド部の種別を識別することができる。
ヘッド部に設けられる超音波デバイスは、測定深度に応じた固有周波数の超音波トランスデューサーが設けられる。よって、超音波トランスデューサーの静電容量を検出することで、ヘッド部に組み込まれる超音波デバイスの特性、つまりヘッド部の種別を識別することができる。
【0094】
本態様の超音波プローブにおいて、前記本体部は、前記第二コネクター部が前記第一コネクター部に接続されたときに、前記超音波デバイスのインピーダンスを測定するインピーダンス測定回路を備え、前記識別部は、前記インピーダンス測定回路により測定された前記インピーダンスに基づいて、前記ヘッド部の種別を識別するように構成されてもよい。
ヘッド部に設けられる超音波デバイスは、組み込まれる超音波トランスデューサーによって、インピーダンスが極大値となる周波数が異なる。よって、超音波トランスデューサーに印加する測定用電圧の周波数をスイープさせてインピーダンスの変化を測定することで、ヘッド部に組み込まれる超音波デバイスの特性、つまりヘッド部の種別を識別することができる。
ヘッド部に設けられる超音波デバイスは、組み込まれる超音波トランスデューサーによって、インピーダンスが極大値となる周波数が異なる。よって、超音波トランスデューサーに印加する測定用電圧の周波数をスイープさせてインピーダンスの変化を測定することで、ヘッド部に組み込まれる超音波デバイスの特性、つまりヘッド部の種別を識別することができる。
【0095】
本態様の超音波プローブにおいて、前記ヘッド部は、前記ヘッド部の種別を記憶する情報記憶部を備え、前記識別部は、前記ヘッド部が前記本体部に接続されたときに、前記情報記憶部に記録された情報を取得することで前記ヘッド部の種別を識別するように構成されてもよい。
本態様では、識別部は、ヘッド部に設けられた情報記憶部に保持されたヘッド部の種別に関する情報を読み込むことで、ヘッド部の種別を識別できる。
本態様では、識別部は、ヘッド部に設けられた情報記憶部に保持されたヘッド部の種別に関する情報を読み込むことで、ヘッド部の種別を識別できる。
【0096】
本態様の超音波プローブにおいて、前記回路部は、前記識別部により識別された前記ヘッド部の種別に応じて、前記超音波デバイスの駆動方法を変更することが好ましい。
本態様では、ヘッド部に応じて、超音波デバイスの駆動方法を変更することで、ヘッド部の仕様に応じた超音波の送信処理または受信処理を実施することができる。これにより、ヘッド部を変更した場合に、変更したヘッド部に応じた適正な超音波の送受信を実施することが可能となる。
本態様では、ヘッド部に応じて、超音波デバイスの駆動方法を変更することで、ヘッド部の仕様に応じた超音波の送信処理または受信処理を実施することができる。これにより、ヘッド部を変更した場合に、変更したヘッド部に応じた適正な超音波の送受信を実施することが可能となる。
【0097】
本態様の超音波プローブにおいて、前記本体部は、前記ヘッド部が接続されたときの前記第一コネクター部と前記第二コネクター部との接続の良否を判定する判定部を備えることが好ましい。
これにより、本体部に対してヘッド部を装着した際に、超音波デバイスが正常に駆動するようにヘッド部が装着されているかを判定部が判定することができる。
これにより、本体部に対してヘッド部を装着した際に、超音波デバイスが正常に駆動するようにヘッド部が装着されているかを判定部が判定することができる。
【0098】
本態様の超音波プローブにおいて、前記本体部は、前記第二コネクター部が前記第一コネクター部に接続されたときに、前記超音波デバイスの静電容量を検出する容量検出回路を備え、前記判定部は、前記容量検出回路により測定された前記静電容量に基づいて、前記接続の良否を判定することが好ましい。
本態様では、超音波デバイスの静電容量に基づいて接続の良否を判定する。つまり、第一コネクター部と第二コネクター部との接触不良や非接触の場合では、静電容量が小さくな。このため、静電容量を検出することで、判定部は、容易に、第一コネクター部と第二コネクター部の接続良否を判定することができる。
本態様では、超音波デバイスの静電容量に基づいて接続の良否を判定する。つまり、第一コネクター部と第二コネクター部との接触不良や非接触の場合では、静電容量が小さくな。このため、静電容量を検出することで、判定部は、容易に、第一コネクター部と第二コネクター部の接続良否を判定することができる。
【0099】
本態様の超音波プローブにおいて、前記本体部は、前記第二コネクター部が前記第一コネクター部に接続されたときに、前記超音波デバイスのインピーダンスを測定するインピーダンス測定回路を備え、前記判定部は、前記インピーダンス測定回路により測定された前記インピーダンスに基づいて、前記接続の良否を判定してもよい。
本態様では、超音波デバイスのインピーダンスに基づいて接続の良否を判定する。つまり、第一コネクター部と第二コネクター部との接触不良や非接触の場合では、インピーダンスが大きくなる。このため、インピーダンスを測定することで、判定部は、容易に、第一コネクター部と第二コネクター部の接続良否を判定することができる。
本態様では、超音波デバイスのインピーダンスに基づいて接続の良否を判定する。つまり、第一コネクター部と第二コネクター部との接触不良や非接触の場合では、インピーダンスが大きくなる。このため、インピーダンスを測定することで、判定部は、容易に、第一コネクター部と第二コネクター部の接続良否を判定することができる。
【0100】
本態様の超音波プローブにおいて、前記超音波デバイスは、複数の振動部を備える振動板と、各前記振動部に配置されて当該振動部を振動させる圧電素子と、を備えることが好ましい。
本態様では、超音波デバイスは、振動部を圧電素子により振動させることで超音波の送信が可能となる。このような超音波デバイスは、圧電体自体を振動させることで超音波を送信する、いわゆるバルク型の超音波素子に比べて小型化及び薄型化が可能である。このような超音波デバイスは、本体部に対して着脱可能となるヘッド部への搭載が容易であり、かつ、ヘッド部の小型化を図れる。
本態様では、超音波デバイスは、振動部を圧電素子により振動させることで超音波の送信が可能となる。このような超音波デバイスは、圧電体自体を振動させることで超音波を送信する、いわゆるバルク型の超音波素子に比べて小型化及び薄型化が可能である。このような超音波デバイスは、本体部に対して着脱可能となるヘッド部への搭載が容易であり、かつ、ヘッド部の小型化を図れる。
【符号の説明】
【0101】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…超音波プローブ、１０…ヘッド部、１１…ヘッド側接続部、１２…第一シール部材、１３…情報記憶部、２０…第一筐体、２１…作用面、２２…第一接続面、２３…側面、２４…第一係合部、３０…超音波デバイス、３０Ａ…送受信面、３４…配線基板、４０…第一コネクター部、５０…本体部、６０…第二筐体、６１…本体側接続部、６２…第二コネクター部、６３…第二係合部、６４…第二シール部材、６６…情報読取部、７０…制御基板（回路部）、７４…制御回路、７５…インピーダンス測定回路、７６…容量検出回路、２１１…窓部、２１２…音響整合層、２２１…配置孔、２４１…突出部、２４２…フック部、６３１…係合孔、６３２…係止段差部、７４５…判定部、７４６…識別部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】