JPH10262967A - 超音波診断装置およびその自己診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部に特別な装置を必要とせずに、受信部等
の故障を容易に自己診断できることを目的とする。 【解決手段】 受信部８にテスト信号発生器１１を設
け、振動子７に接続されている信号線にテスト信号を入
力することにより、画像処理部１２において自己診断を
行うための診断画像を得る。自己診断部１は、診断画像
の輝度情報から故障の箇所と種類を判定し、その故障情
報を文字や図に変換して、表示部１３の診断画像に付加
する。振動子が複数ある場合は、各信号線毎に自己診断
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機械走査式超音波
診断装置に関し、特に製品組立時の工場検査、納入時の
設置試験、障害発生時のメンテナンスまたは使用者の正
常性確認試験等を行うための自己診断方法に関し、外部
になんらの特別な治具および装置を必要とせずに、故障
の箇所または故障の種類を画像として容易に認識できる
超音波診断装置およびその自己診断方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波診断装置には電子走査式と機械走
査式とがある。電子走査式超音波診断装置における自己
診断方法に関しては、複数のマルチプレクサと遅延線か
らなる受信部を用いた方法が、実公昭６２−１１４５９
９号公報に開示されている。また、機械走査式超音波診
断装置における自己診断方法に関しては、図１０に示す
ような装置を使用し、自己診断用として反射装置または
外部から信号を入力するための信号発生装置１１４と、
受信部１０８で受信した超音波信号を測定する超音波信
号検出治具１１５を備えている。送信部１０５から振動
子１０７を有する超音波探触子１０６を通して送信した
超音波パルスは、生体内で反射されてそのエコー信号が
再び振動子１０７で受信され、受信部１０８で増幅さ
れ、増幅されたエコー信号から画像処理部１１２で診断
画像を作成して表示部１１３に表示する。自己診断を行
う場合は、反射装置または信号発生装置１１４から発射
したテスト信号を振動子１０７を介して受信部１０８で
受信し、増幅されたテスト信号を超音波信号検出治具１
１５で検出するとともに、画像処理部１１２を通して表
示部１１３に表示する。専門家は、表示部１１３に表示
された診断画像または超音波信号検出治具１１５のデー
タを見ることにより故障の有無を判定していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の機械走査式超音波診断装置では、自己診断を行うた
めには、振動子から送信された超音波パルスを反射させ
て受信するための反射装置または外部から信号を入力す
るための信号発生装置と、受信部で受信した超音波パル
スを測定するための超音波信号検出治具等の外部装置を
必要とし、設置スペースが大きくなるという問題があっ
た。また、故障の有無を診断画像や検出信号を見て行う
ため、専門家の高度の知識を必要としていた。

【０００４】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、外部の反射装置や信号発生装置および超
音波信号検出治具を必要とすることなく、コンパクトで
しかも故障の箇所と種類を専門家でなくとも容易に認識
できる超音波診断装置およびその自己診断方法を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、受信部にテスト信号発生手段を設け、そ
のテスト信号による表示画像を画像処理部で発生させて
表示部に表示することにより、表示画像の輝度情報から
故障の箇所と故障の種類を容易に認識できるようにした
ものである。これにより、外部装置を必要とすることな
く、コンパクトでしかも故障の箇所と種類を容易に認識
できる超音波診断装置およびその自己診断方法を実現す
ることができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、振動子を有する超音波探触子と、振動子に高電圧を
与える送信部と、振動子を走査方向に回転させる回転制
御部と、振動子が受信したエコー信号を増幅する手段を
有する受信部と、エコー信号を処理して診断画像を発生
する画像処理部と、診断画像を表示する表示部と、各部
を制御する制御部とを備えた機械走査式超音波診断装置
であって、前記受信部が、振動子に接続された信号線に
テスト信号を入力するためのテスト信号発生手段を備え
た超音波診断装置であり、受信部において自己診断を行
うためのテスト信号を受信し、画像処理部で診断画像を
発生させることにより、外部になんらの特別な治具およ
び装置を必要とすることなく、故障の箇所や種類を表示
画像として容易に認識できるという作用を有する。

【０００７】本発明の請求項２に記載の発明は、超音波
探触子が複数の振動子を有する場合、テスト信号を各振
動子に接続された信号線に選択的に入力するためのマル
チプレクサを備えた請求項１記載の超音波診断装置であ
り、各振動子毎の自己診断を行えるという作用を有す
る。

【０００８】本発明の請求項３に記載の発明は、画像処
理部によって発生されたテスト信号による診断画像の輝
度情報に基づいて故障の箇所およびまたは故障の種類を
判定する手段を備えた請求項１または２記載の超音波診
断装置であり、故障の箇所や種類を診断画像の輝度情報
も基づいて判定するので、故障の箇所を種類を認識しや
すい物理量で表示することができ、個人差による判断の
ばらつきを排除できるという作用を有する。

【０００９】本発明の請求項４に記載の発明は、識別さ
れた故障の箇所およびまたは故障の種類の情報に基づい
て故障情報を文字およびまたは図により表示部に表示す
る手段を備えた請求項１または２または３記載の超音波
診断装置であり、故障情報が理解しやすい文字や絵文字
で表示されるので誰にでも容易に自己診断ができるとい
う作用を有する。

【００１０】本発明の請求項５に記載の発明は、超音波
探触子の振動子に接続された信号線にテスト信号を入力
し、前記テスト信号を画像処理して診断画像を表示する
とともに、診断画像の輝度情報から故障の箇所およびま
たは故障の種類を識別することを特徴とする超音波診断
装置の自己診断方法であり、外部になんらの特別な治具
および装置を必要とすることなく、故障の箇所や種類を
表示画像として容易に認識できるという作用を有する。

【００１１】（実施の形態１）以下、本発明の実施の形
態を図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実
施の形態における超音波診断装置の構成を示すものであ
る。図１において、１は自己診断を行う自己診断部、２
は入力指示を行う操作部、３は装置全体を制御する制御
部、４は振動子７を走査方向に回転させる回転制御部、
５は振動子７に高電圧を与える送信部、６は振動子７を
所定位置に配置した超音波探触子、７は超音波信号を生
体に向けて発射し、そのエコー信号を受信する振動子、
８は振動子７が受信したエコー信号を受信する受信部で
あり、エコー信号を増幅する前置増幅器９と、増幅され
たエコー信号における生体深さ方向の利得を調整する可
変利得増幅器１０と、テスト信号を発生して前置増幅器
９に入力するテスト信号発生器１１とを備えている。１
２は受信部８から出力されたエコー信号を処理して診断
画像を発生する画像処理部、１３は診断画像を表示する
表示部である。

【００１２】次に本実施の形態１の動作について説明す
る。操作部２から操作開始の指示を行うと、制御部３が
各部に命令を発し、回転制御部４からの信号により超音
波探触子６内の振動子７を走査方向に回転させる。送信
部５から振動子７に高電圧パルスが印加され、振動子７
から図示しない生体に超音波が送信される。この超音波
は生体により反射され、振動子７は生体から受信したエ
コー信号を受信部８に送信する。受信部８は、エコー信
号を前置増幅器９により増幅した後、可変利得増幅器１
０で生体深さ方向に利得を調整した後、画像処理部１２
へ渡す。画像処理部１２では、エコー信号から診断画像
を生成し、表示部１３に表示する。

【００１３】本実施の形態において自己診断を行う場合
には、まず操作部２から自己診断の開始を指示すると、
制御部３は、テスト信号発生器１１からテスト信号を発
生させ、そのテスト信号を前置増幅器９で増幅した後、
可変利得増幅器１０を通し、画像処理部１２で画像情報
に変換して表示部１３に表示する。

【００１４】図２はテスト信号の表示画像の例を示して
いる。図２（ａ）はテスト信号を発生しない場合であ
り、受信部８の回路系のホワイトノイズの輝度が現れて
いる。図２（ｂ）はテスト信号を発生した場合であり、
テスト信号の振幅による輝度が現れている。図２（ｃ）
は受信部８の可変利得増幅器１０の効果が現れている場
合であり、通常、近視野では遠視野よりも利得が小さい
ため、得られる輝度が小さいものとなっている。この結
果、次のような自己診断を行うことができる。 １）テスト信号を発生しないにも拘らず、（ａ）のよう
なホワイトノイズの輝度情報が得られない場合は、受信
部８の回路系において断線等の故障があると判断する。 ２）テスト信号を発生し、受信部８で受信しているにも
拘らず、（ｂ）のようなテスト信号の輝度情報が得られ
ない場合は、受信部８の断線等の故障があると判断す
る。 ３）可変利得増幅器１０において利得を調整しているに
も拘らず、（ｃ）のように近視野の利得が遠視野の利得
よりも小さくない等、所望の利得調整がテスト信号の輝
度情報に得られない場合は、可変利得増幅器１０の故障
と判断する。

【００１５】このように、本実施の形態１によれば、超
音波探触子６の振動子７に接続された信号線にテスト信
号発生器１１からテスト信号を入力し、このテスト信号
を受信部８で増幅した後、画像処理部１２で画像情報に
変換して表示部１３に表示し、画像情報の輝度情報から
故障の箇所およびまたは故障の種類を識別するようにし
たので、外部になんらの特別な治具および装置を必要と
することなく、故障の箇所や種類を視覚的に容易に認識
することができる。

【００１６】なお、本実施の形態において、テスト信号
の周波数、振幅、波形の種類は特に限定されるものでは
ない。また、自己診断を行う場合、テスト信号を可変利
得増幅器１０を通さなくても実施することができる。

【００１７】（実施の形態２）次に、本発明の第２の実
施の形態について説明する。図３は本発明の第２の実施
の形態における超音波診断装置の構成を示し、図１と異
なるのは、超音波振動子６が複数の振動子７を備え、各
振動子７と受信部８の前置増幅器９を接続する信号線
に、テスト信号発生器１１から発生したテスト信号を各
信号線に選択的に接続するためのマルチプレクサ１４を
備えていることである。他の構成は図１と同じなので、
重複した説明は省略する。

【００１８】本実施の形態における自己診断では、まず
操作部２から自己診断の開始を指示すると、制御部３
は、テスト信号発生器１１からテスト信号を発生させる
とともに、マルチプレクサ１４を動作させて、各振動子
７からの信号線の一つを選択してその信号線を通じてテ
スト信号を前置増幅器９に入力させる。そのテスト信号
を前置増幅器９で増幅した後、可変利得増幅器１０を通
し、画像処理部１２で画像情報に変換し、それを表示部
１３に表示する。表示部１３に表示される表示画像は、
図２と同様である。

【００１９】このように、本実施の形態２によれば、超
音波探触子６が複数の振動子７を有する場合、テスト信
号を各振動子７に接続された信号線に選択的に入力する
ためのマルチプレクサ１４を備えているので、振動子７
に接続された各信号線毎に自己診断を行うことができ、
各信号線毎の故障または各振動子毎の受信系の故障を判
断することができる。

【００２０】なお、本実施の形態では、図４に示すよう
に、マルチプレクサ１４によるスイッチＳの切り替え
を、受信部８のみならず、送信部５においても行い。走
査対象となる振動子７に接続された信号線は、送信部５
および受信部８ともオンし、走査対象とならない信号線
は、送信部５および受信部８ともオフするようにしても
よい。また、スイッチＳの形態はマルチプレクサでなく
ともよく、受信部８におけるスイッチＳは前置増幅器９
の出力側に設けてもよい。

【００２１】（実施の形態３）本発明の第３の実施の形
態は、図３に示した超音波診断装置における自己診断部
１に故障の箇所およびまたは種類を判定させる機能を持
たせたものである。構成は図３と同じなので、以下、そ
の動作を説明する。

【００２２】まず操作部２から自己診断の開始を指示す
ると、制御部３は、テスト信号発生器１１からテスト信
号を発生させるとともに、マルチプレクサ１４を動作さ
せて、各振動子７からの信号線の一つを選択してその信
号線を通じてテスト信号を受信部８で増幅した後、画像
処理部１２で画像情報に変換し、それを表示部１３で表
示する。ここまでは実施の形態２と同じである。次に自
己診断部１は、画像処理部１２から輝度情報を受け取
り、その輝度情報から自己診断結果を判定する。

【００２３】画像処理部１２での輝度データは、最低輝
度０から最高輝度１２７までの間を変化している。本実
施の形態では、輝度の変換幅を０から１２７とするが、
この変化幅は任意でよく、サンプリングするデータ数は
任意に決定する。またサンプリングする基となるデータ
は、得られた画像の輝度情報としてディジタル化された
時点であればよく、サンプリングの方法は限定しない。
本実施の形態では、画像処理部１２においてディジタル
化された輝度データを表示部１３に表示するためにアド
レス変換する前のデータ、すなわち音響走査線毎の近視
野から遠視野までのデータをサンプリングする。

【００２４】図５は図２で示したテスト信号の診断画像
の輝度情報をサンプリングしたパターン例を示してい
る。図５（ａ）はテスト信号を発生しない場合であり、
受信部８の回路系のホワイトノイズの輝度が現れてい
る。図５（ｂ）はテスト信号を発生した場合であり、テ
スト信号の振幅による輝度が現れている。図５（ｃ）は
受信部８の可変利得増幅器１０の効果が現れている画像
であり、通常、近視野では遠視野よりも利得は小さいた
め、得られる輝度が小さいものとなっている。この結
果、次のような自己診断を行うことができる。 １）テスト信号を発生しないにも拘らず、（ａ）のよう
な値の輝度情報が得られない場合は、受信部８の回路系
において断線等の故障があると判断する。 ２）テスト信号を発生し、受信部８で受信しているにも
拘らず、（ｂ）のような値の輝度情報が得られない場合
は、受信部８の断線等の故障があると判断する。また、
輝度情報が６０より大幅に異なる場合は、受信部８の利
得が正常でないと判断する。 ３）可変利得増幅器１０において利得を調整しているに
も拘らず、（ｃ）のような利得調整した値の輝度情報が
得られない場合は、可変利得増幅器１０の故障と判断す
る。 ４）マルチプレクサ１４を切り替えて振動子７に接続さ
れる各信号線毎に自己診断を行った時に、特定の信号線
で上記のような不具合が発生した場合は、その信号線の
故障またはその信号線が接続された受信系が故障してい
ると判断する。

【００２５】このように、本実施の形態３によれば、自
己診断部１が、画像処理部１２において生成されたテス
ト信号による診断画像の輝度情報に基づいて故障の箇所
およびまたは故障の種類を判定するので、故障の箇所や
種類を認識しやすい物理量で表示することができ、個人
差による判断のばらつきを排除することができる。

【００２６】なお、本実施の形態は、図６に示すよう
に、マルチプレクサ１４の出力線の一つを可変利得増幅
器１０に接続して、制御部３がマルチプレクサ１４を制
御して可変利得増幅器１０に直接テスト信号を入力する
ことにより、次のような自己診断を行うことができる。 ５）テスト信号を直接可変利得増幅器１０に入力しても
テスト信号の輝度情報が得られない場合は、可変利得増
幅器１０の故障と判断する。一方、テスト信号を直接可
変利得増幅器１０に入力するとテスト信号の輝度情報が
得られるが、前置増幅器９を通した時はテスト信号の輝
度情報が得られない場合は、前置増幅器９の故障と判断
する。

【００２７】（実施の形態４）本発明の第４の実施の形
態は、図３に示した超音波診断装置における自己診断部
１に故障の箇所およびまたは種類を判定し、その結果を
文字およびまたは図により表示部に表示させる機能を持
たせたものである。装置全体の構成は図３と同じなの
で、以下にその動作を説明する。

【００２８】まず操作部２から自己診断の開始を指示す
ると、制御部３は、テスト信号発生器１１からテスト信
号を発生させるとともに、マルチプレクサ１４を動作さ
せて、各振動子７からの信号線の一つを選択してその信
号線を通じてテスト信号を受信部８で増幅した後、画像
処理部１２で画像情報に変換し、それを表示部１３で表
示する。次に自己診断部１は、画像処理部１２から輝度
情報を受け取り、その輝度情報から故障の箇所およびま
たは種類を判定する。ここまでは実施の形態３と同じで
ある。

【００２９】自己診断部１は、判定結果を文字や図で表
現した画像情報を表示部１３に表示させる。このような
故障箇所を示す画像情報は、内容がある程度特定される
ので、予めメモリに格納してそこから読み出すようにす
る。図７は可変利得増幅器１０の故障を表示する画像情
報の例を示しており、回路構成をブロックと信号線で示
し、故障箇所を点滅させたり、表示色を変えたり、視覚
的に容易に理解できるように表示する。

【００３０】図８は上記した実施の形態３で示したテス
ト信号の診断画像とその故障内容を文字化した例を示し
ている。 １）テスト信号を発生し、受信部８で受信しているにも
拘らず、（ａ）のようなホワイトノイズの輝度情報が得
られた場合は、受信部８の断線等の故障があると判断
し、「受信部断線」の表示をする。 ２）テスト信号を発生し、受信部８で受信しているにも
拘らず、輝度情報が６０より大幅に異なっている場合
は、受信部８の利得が正常でないと判断し、（ｂ）のよ
うに「利得異常」の表示をする。 ３）可変利得増幅器１０において利得を調整しているに
も拘らず、（ｃ）のように近視野の利得が得られない場
合は、可変利得増幅器１０の故障と判断し、「利得調整
異常」の表示をする。 ４）マルチプレクサ１４を切り替えて振動子７に接続さ
れる各信号線毎に自己診断を行った時に、特定の信号線
で輝度信号が得られない場合は、その信号線の故障また
はその信号線が接続された受信系が故障していると判断
し、（ｄ）のようにそのチャネル番号を含む「ｃｈ１異
常」を表示する。 ５）テスト信号を直接可変利得増幅器１０に入力しても
テスト信号の輝度情報が得られない場合は、可変利得増
幅器１０の故障と判断し、（ｅ）のように「ＴＧＣ異
常」を表示する。 ６）テスト信号を直接可変利得増幅器１０に入力すると
テスト信号の輝度情報が得られるが、前置増幅器９を通
した時はテスト信号の輝度情報が得られない場合は、前
置増幅器９の故障と判断し、（ｆ）のように「プリアン
プ異常」を表示する。

【００３１】このように、本実施の形態４によれば、自
己診断部１が、画像処理部１２において生成したテスト
信号による診断画像の輝度情報に基づいて故障の箇所お
よびまたは故障の種類を判定し、その故障情報を文字や
図により表示部に表示するので、誰にでも容易に自己診
断を行うことができる。

【００３２】なお、自己診断が終了した場合は、図９に
示すように、終了を表示する画面を表示部１３に表示す
るとよい。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、外部に
特別な反射装置または信号発生装置および超音波信号検
出治具を必要とすることなく、機械走査式超音波診断装
置の自己診断が可能であるという効果を有する。

【００３４】また、超音波診断装置に関する専門家でな
くとも超音波診断装置の自己診断を実施することがで
き、超音波診断装置の故障情報を視覚的に容易に得るこ
とができるため、故障が発生した際の保守者による故障
修復作業を迅速に行うことができるという効果を有す
る。

【００３５】さらに、必要な自己診断を超音波診断装置
が自動的に行って結果を表示するため、従来と比べて自
己診断の開始から結果を得るまで、および故障がある場
合の故障箇所の検出までの時間が大幅に短縮できるとい
う効果を有する。

【００３６】これらの効果は、超音波診断装置の専門家
や保守者だけでなく、超音波診断装置を実際に扱ってい
る者が自己診断を実施することができることを意味す
る。

【００３７】さらに本発明は、操作部からの指示による
自己診断の実行以外に、システム起動時に自動的に実行
することも可能である。したがって、医療施設において
医療に従事している者が、システムの故障を早期に発見
することができ、システムの故障に起因する誤診の防止
に大きく貢献できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における超音波診断装置
の構成を示すブロック図

【図２】本発明の実施の形態１におけるテスト信号の表
示画像の例を示す画面図

【図３】本発明の実施の形態２、３、４における超音波
診断装置の構成を示すブロック図

【図４】本発明の実施の形態２における送信部および受
信部の別の構成を示すブロック図

【図５】本発明の実施の形態３におけるテスト信号の表
示画像の例を示す画面図

【図６】本発明の実施の形態３における超音波診断装置
の別の構成を示すブロック図

【図７】本発明の実施の形態４における自己診断結果の
例を示す画面図

【図８】本発明の実施の形態４におけるテスト信号の表
示画像の例を示す画面図

【図９】本発明の実施の形態４における自己診断終了時
の表示画像の例を示す画面図

【図１０】従来例における超音波診断装置の構成を示す
ブロック図

【符号の説明】 １ 自己診断部 ２ 操作部 ３ 制御部 ４ 回転制御部 ５ 送信部 ６ 超音波探触子 ７ 振動子 ８ 受信部 ９ 前置増幅器 １０ 可変利得増幅部 １１ テスト信号発生器 １２ 画像処理部 １３ 表示部 １４ マルチプレクサ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動子を有する超音波探触子と、振動子
   に高電圧を与える送信部と、振動子を走査方向に回転さ
   せる回転制御部と、振動子が受信したエコー信号を増幅
   する手段を有する受信部と、エコー信号を処理して診断
   画像を発生する画像処理部と、診断画像を表示する表示
   部と、各部を制御する制御部とを備えた機械走査式超音
   波診断装置であって、前記受信部が、振動子に接続され
   た信号線にテスト信号を入力するためのテスト信号発生
   手段を備えた超音波診断装置。
2. 【請求項２】 超音波探触子が複数の振動子を有する場
   合、テスト信号を各振動子に接続された信号線に選択的
   に入力するためのマルチプレクサを備えた請求項１記載
   の超音波診断装置。
3. 【請求項３】 画像処理部によって発生されたテスト信
   号による診断画像の輝度情報に基づいて故障の箇所およ
   びまたは故障の種類を判定する手段を備えた請求項１ま
   たは２記載の超音波診断装置。
4. 【請求項４】 識別された故障の箇所およびまたは故障
   の種類の情報に基づいて故障情報を文字およびまたは図
   により表示部に表示する手段を備えた請求項１または２
   または３記載の超音波診断装置。
5. 【請求項５】 超音波探触子の振動子に接続された信号
   線にテスト信号を入力し、前記テスト信号を画像処理し
   て診断画像を表示するとともに、診断画像の輝度情報か
   ら故障の箇所およびまたは故障の種類を識別することを
   特徴とする超音波診断装置の自己診断方法。