JP2004237082A

JP2004237082A - 超音波診断システム及び超音波探触子保持装置

Info

Publication number: JP2004237082A
Application number: JP2003384821A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Suzuki; 浩之鈴木
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-11-14
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2023-11-14
Also published as: JP4021836B2

Abstract

【課題】診断部位を加圧した状態で超音波診断をし得る。
【解決手段】超音波探触子１８を保持する超音波探触子保持装置１０に、超音波探触子１８の位置、及び、姿勢を調整できるアーム機構２２と、超音波探触子を直進運動させる加圧機構２０を設ける。超音波診断の際には、アーム機構２２により、超音波探触子１８の位置、及び、姿勢を調整し、加圧機構２０により超音波探触子１８を直進移動させることにより、被検者４４の体表を加圧する。
【選択図】図２

Description

本発明は、被検者に対し超音波を送受波して超音波診断を行う超音波診断システム、及び、超音波を送受波する超音波探触子を保持する超音波探触子保持装置に関する。

従来から、生体内部の診断部位を診断するために、被検者の体表から体内に向って超音波を放射し、その反射信号から生体内部の情報を取得する超音波診断が多用されている。これは、超音波探触子を診断したい診断部位近辺の体表に当接させて、超音波を送受波することにより行われる。このような超音波診断において、診断部位に圧力を加え、その状態における組織の変化から診断を行なうことについて研究が進められている。これは、加圧による診断部位の変化を観測することで、従来の方法では、得ることができない情報を得るためである。例えば、肝臓などの臓器について、加圧時と無加圧時での臓器の組織の状態変化をみることにより、無加圧時の観測結果のみでは得られない情報を得ることができる。診断部位を加圧した状態で観測する場合は、診断部位の近辺の体表に超音波探触子を押し当てることで加圧し、その状態で、超音波を送受波する。この際、超音波探触子の押し当ては、通常、医師などの観測者が、手で持った超音波探触子を体表に押し当てることにより行われている。

特開２００２−２３８８９９号公報

このような加圧下での観測の際には、診断部位に加わる圧力は、観測中は変動しないことが望ましい。これは、加圧力が常時変動すると正確な診断結果を得ることができないからである。また、診断の度に加圧力が変化すると再現性のある結果を得ることができない。さらに、どの程度の加圧力を加えた場合に、診断部位がどの程度変化するかという加圧力と診断部位の状態との関係も超音波診断のための重要な情報となる。そのため、加圧下での観測を行う場合には、その加圧力を調整できることが望ましい。しかしながら、上述したように、加圧状態の診断部位を観測する場合に、その加圧は観測者等の人の手で調整されている。このような、人の手による加圧力の調整は極めて困難である。

ところで、特許文献１には、体表への当接圧を検出し、体表に沿って超音波探触子を機械走査するロボットが開示されている。これによれば、体表に対して一定の圧力を加えた状態で超音波診断を行うことができる。しかしながら、この装置による当接圧の検出は、適度な密着性を生み出し、診断部位である血管をつぶすことなく超音波診断することを目的としたものである。また、腕の血管を観測することを目的としており、種々の診断部位の観測には適していない。特に、超音波探触子の向きは、鉛直下向きに限定されているため、様々な向きで観測することには適していない。

そこで本発明では、診断部位を加圧した状態で超音波診断をし得る超音波診断システムを提供することを目的とする。本発明の他の目的は、診断部位を加圧した状態で超音波探触子を保持する超音波探触子保持装置を提供することである。

本発明に係る超音波診断システムは、被検者の体表に当接させ、超音波を送受波する超音波探触子と、前記超音波探触子からの超音波信号を処理する超音波診断装置と、前記超音波探触子を着脱自在に保持する超音波探触子保持装置と、前記超音波探触子保持装置に設けられ、前記超音波探触子による前記体表への当接圧力を調整する加圧機構と、を有し、前記体表を加圧した状態で超音波診断し得ることを特徴とする。

これにより、超音波探触子で体表に加圧を行ない、その状態で超音波診断することができる。つまり、加圧した状態の診断部位を観測することができる。また、その際の当接圧力を調整できるため、再現性のある診断結果を得ることができる。

他の発明に係る超音波探触子保持装置は、被検者に対して超音波を送受波する超音波探触子を保持する超音波探触子保持装置において、前記超音波探触子を着脱自在保持する保持機構と、前記保持機構により保持され、前記超音波探触子による前記被検者の体表への当接圧力を調整する加圧機構と、を有することを特徴とする。

これにより、診断部位を加圧した状態で超音波探触子を保持することができる。また、加える圧力の調整も行うことができるため、再現性のある診断結果を得ることができる。

ここで、超音波探触子は、超音波を送受波するものであれば、その形状、機能などは、限定されない。走査方法も機械走査型、電子走査型のいずれであってもよい。また、超音波探触子保持機構は、任意の位置及び姿勢で加圧機構を保持する多関節アーム機構が好適であるが、加圧機構を保持する機構であれば他の機構でもよい。さらに、加圧機構は、制御装置からの指令に基づいて超音波探触子を前進運動させるアクチュエータであることが好適であるが、他の機構であっても構わない。例えば、手動により加圧し、その状態で超音波探触子を保持する機構であってもよい。また、体表への当接は、基本的には、被検者の外表への当接を想定しているが、経直腸、経膣、経食道などの体腔内超音波探触子を体内の組織表面に当接させる場合であってもよい。

本発明によれば、超音波探触子で体表に加圧を行ない、その状態で超音波診断することができる。そのため、加圧した状態の診断部位を観測することができる。また、その際の当接圧力を調整できるため、再現性のある診断結果を得ることができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態に係る超音波探触子保持装置３６を有した超音波診断システム１０の概略的な全体構成を示すブロック図である。本システムは、特に肝臓などの臓器を加圧下で観測することを目的とした超音波診断システムである。本システムは、超音波探触子１８を含む超音波探触子ユニット１２と、超音波信号を処理する超音波信号処理ユニット１４と、当接圧力を制御するための加圧制御装置１６から構成されている。

超音波探触子ユニット１２は、超音波を送受波する超音波探触子１８と超音波探触子１８を保持する超音波探触子保持装置３６に大別される。超音波探触子保持装置３６は、さらに、当接圧力を調整するための加圧機構２０、超音波探触子１８を所望の位置及び姿勢で保持するアーム機構２２とから構成されている。

超音波探触子１８は後述する超音波診断装置４０からの制御信号に基づいて超音波を放射するとともに、その反射信号を超音波診断装置４０に送る。超音波探触子１８の位置及び姿勢はアーム機構２２で調整される。アーム機構２２は、後述するように多関節アーム機構であり、その先端部の位置、及び、向きを自在に調整できるようになっている。アーム機構２２の先端には、加圧機構２０が取り付けられている。加圧機構２０は、後述する加圧制御装置１６によって制御されるリニアアクチュエータ２４を有している。

リニアアクチュエータ２４は、駆動力を発生するモータ３４と、超音波探触子１８の移動量を検出するエンコーダ３０、加圧面積を調整するためのアダプタ２６から構成されている。また、被検者の安全確保のためにリミットスイッチ３２が付設されている。アダプタ２６には、超音波探触子１８を取り付けることができるようになっている。また、アダプタ２６には、当接圧力を検出するためのロードセル２８が設けられている。このロードセル２８で検出された圧力情報は、加圧制御装置１６と信号処理装置４６に送られる。アダプタ２６及び超音波探触子１８は、モータ３４により移動させられ、その移動量はエンコーダ３０で検出される。この移動量情報は、加圧制御装置１６に送られる。加圧制御装置１６は、この移動量情報、及び、圧力情報に基づいてモータ３４の駆動を制御する制御信号を送る。また、アダプタ２６及び超音波探触子１８の移動量が一定以上になった場合には、リミットスイッチ３２から停止信号が加圧制御装置１６に送られる。加圧制御装置１６は、モータ３４に駆動停止の信号を送り、超音波探触子１８の移動を停止させる。

なお、ここで説明した超音波探触子ユニット１２の構成は、一例であり、いくつかの構成要素を除く、または、別の構成要素を加えてもよい。したがって、例えば、加圧機構２０で加えられた加圧が所定値を超えた場合に加圧を解除する加圧解除機構などを加えてもよい。また、ロードセル２８をアダプタ以外の場所に独立して設けてもよい。

超音波信号処理ユニット１４は、超音波の送受信信号を制御するととも超音波画像を形成する超音波診断装置４０と、得られた受信信号を処理する信号処理装置４６と、信号処理の結果を表示する表示装置４２から構成されている。超音波診断装置４０は、超音波探触子１８に対して超音波放射のための送信信号を出力するとともに、その反射信号を受信し、これにより得られた受信信号に基づいて超音波画像を形成、表示する。さらに、受信信号は、信号処理装置４６にも送られ、周波数解析などの組織診断に適した処理が施される。その診断結果は、表示装置４２に表示される。表示される内容としては、例えば、加圧時と無加圧時との周波数解析の比較結果や、加圧力と解析結果の関係を表すグラフなどが挙げられる。

加圧制御装置１６は、プロセッサ１６ａとメモリ１６ｂを有しており、加圧機構２０から送られる移動量情報、圧力情報などに基づいてモータ３４を制御する。

なお、本実施の形態では、得られた超音波画像に対して周波数解析などの処理を行なっているが、この処理が不要な場合は、超音波診断装置４０のみで超音波信号処理ユニット１４を構成してもよい。また、本実施の形態では、超音波診断装置４０と信号処理装置４６を別個の装置としているが、一つの装置内で構成してもよい。さらに、加圧制御装置１６も、超音波診断装置４０や信号処理装置４６と同じ装置で構成してもよい。

次に、本システムを用いて超音波診断を行なう場合について説明する。超音波診断を行なう場合は、まず、加圧機構２０に超音波探触子１８を取り付け、アーム機構２２を調整することにより超音波探触子１８を所望の位置、及び、姿勢にする。例えば、診断部位が肝臓である場合は、肝臓近辺に超音波探触子１８の位置を調整する。また、その向きは、肝臓に対してほぼ垂直となるように調整する。そして、加圧制御装置１６に所望の加圧力を入力する。加圧制御装置１６は、モータ３４に所望の加圧力になるまで超音波探触子１８を移動させる制御信号を送信する。この制御信号は、入力された加圧力、及び、ロードセル２８からの圧力信号、エンコーダ３０からの移動量信号に基づいて算出される。

また、超音波探触子１８により超音波の送受波を行ない、診断部位の観測を行なう。これは、超音波診断装置４０から、超音波探触子１８に対し、超音波の送信信号を出力することにより行なわれる。また、超音波探触子１８が取得した受信信号は、超音波診断装置４０に送られる。超音波診断装置４０は、得られた受信信号に基づいて超音波画像を形成するとともに、受信信号を信号処理装置４６に出力する。信号処理装置４６では、送られた受信信号に基づいて周波数解析などの処理を行ない、その結果を表示装置４２に表示する。観測者は、その表示された結果に基づいて診断を行なう。

なお、上記の超音波診断においては、一定の加圧力を加えた場合の組織の状態変化から組織診断を行っているが、診断対象の臓器に所定の変形を加えた場合の組織の状態変化から組織診断を行ってもよい。所定の変形を加えた場合でも、被検者の健康状態などによって組織の状態変化が異なるため、臓器に所定の変形を加えた場合の組織の状態変化をみることにより、より詳細な情報を得ることができる。この場合は、加圧機構２０の制御は、例えば、次のようになる。まず、加圧力を加える前に、加圧制御装置１６に臓器表面や臓器の境界面などの高輝度エコー部分のピーク値を参照値として入力しておく。また、所望の変形量も入力しておく。加圧制御装置１６は、この参照値と変形量をメモリ１６ｂに記録する。また、無加圧時における参照値に相当するピークの出現位置も記録しておく。そして、加圧制御装置１６は、加圧機構２０を駆動させるとともに、超音波診断装置より送信される受信信号から参照値に相当するピークの出現位置を算出し、メモリに保存されている無加圧時のピークの出現位置を比較し、臓器の変形量を算出する。そして、ピークの移動量が所望の移動量になるよう加圧力を制御する。

次に、本実施の形態に係る超音波探触子保持装置３６について説明する。

図２に超音波探触子保持装置３６の側面図を示す。超音波探触子保持装置３６は、超音波探触子１８を所望の位置及び姿勢で保持するアーム機構２２と、超音波探触子１８による被検者４４の体表への当接圧力を調整するための加圧機構２０から構成される。

超音波診断を行なう場合は、アーム機構２２の姿勢を調整することにより、超音波探触子１８の位置、及び、姿勢を調整する。そして、加圧機構２０のリニアアクチュエータ２４を駆動させて、超音波探触子１８で被検者４４の体表を押し当てることにより、加圧を行なう。この状態で超音波診断を行なうことにより、加圧下での診断部位を観測することができる。

次に、アーム機構について説明する。アーム機構２２は、固定用の支持板４６に連結される固定端４８と第１関節５０、第２関節５４、第３関節５８と、それらを連結する第１アーム５２、第２アーム５６、第３アーム６０から構成されている。固定端４８は、その底面においてネジ止めなどの締結手段によって支持板４６に締結されている。支持板４６は、診断用ベッドに取り付けられる鋼板であって、被検者４４に対して静止している。固定端４８の上端には、第１関節５０に連結される球状体が形成されている。第１関節５０の下端部には、この球状体に対応する凹状の球状凹部が形成されており、固定端４８の球状体と組み合わせることにより、ボールジョイント機構を構成している。これにより、第１関節５０は、固定端４８に対して３次元的に揺動自在となっている。また、第１関節５０の上端は、第１アーム５２に接続されている。

第１アーム５２は、所定の長さの鋼管からなり、上端は、第２関節５４に接続されている。第２関節５４は、さらに第２アーム５６に接続されている。また、第２関節５４は、一方向に回転可能となっており、これにより、第１アーム５２と第２アーム５６の角度を自由に調整できるようになっている。第２アーム５６は、第１アーム５２と同じく所定の長さの鋼管であり、第２関節５４と反対側の端部は、第３関節５８に接続されている。

第３関節５８は、第１関節５０と同じく球状凹部が形成されており、第３アーム６０に形成されている球状体と組み合わされることにより、ボールジョイント機構を構成している。

第３アーム６０は、このボールジョイント機構により、第２アーム５６に対して３次元的に揺動自在となっている。そして、第３アーム６０の加圧機構２０側の端部には、加圧機構２０との締結用のネジが設けられている。

また、アーム機構２２の各関節は、第２関節５４に設けられたロック用ハンドル６２を締めることにより固定することができるようになっている。そのため、各アームを動かして、超音波探触子１８を所望の位置、及び、姿勢に調整し、ロック用ハンドル６２を回すことにより、超音波探触子１８を所望の位置、及び、姿勢で固定することができる。

このようにアーム機構２２は、２つのボールジョイント機構の関節と、１つの回転可能関節により、その姿勢を自由に調整できるようになっている。したがって、第３アーム６０の先端部の位置を自由に調整できるとともに、その向きも自由に調整でき、超音波探触子１８の位置、及び、姿勢を調整することができる。そのため、診断部位の位置、及び、角度に合わせて、超音波探触子を保持することができる。

なお、本実施の形態においては、３つの関節を有する多関節アームを用いているが、多関節アーム機構でなくともよい。例えば、アームの形状を自在に変化させるとともに、その形状を保持することが可能な単一のフレキシブルアーム機構であってもよい。また、関節部にボールジョイント機構を用いているが、これに限定されるものではない。また、アームの材質として、本実施の形態においては、鋼を用いているが、一定の強度を満たすものであれば、他の材質を用いてもよい。さらに、重量や他の構成との関係上、アームに管体を用いているが、例えば、中実円筒体や角材などをアームとして使用してもよい。

また、アームの先端にかかる荷重を軽減するための部材を備えていてもよい。例えば、各アームの先端にかかる荷重を軽減する方向にアーム先端を引っ張るバネなどを備えていてもよい。このような部材を設けることにより、アーム機構をより安定させることができる。

次に加圧機構２０について説明する。図３に加圧機構２０の斜視図を示す。加圧機構２０は、アーム機構２２と連結されるベースブロック６２と、加圧力を調整するリニアアクチュエータ２４と、加圧面積を調整するアダプタ２６から構成されている。

ベースブロック６２は、後述するリニアアクチュエータ２４が載置可能な大きさの直方体であり、ネジなどの締結手段によりリニアアクチュエータ２４と締結されている。また、ベースブロック６２の背面には、第３アーム６０の先端部に設けられたネジ部に対応したネジ穴が設けられており、アーム機構２２と連結されている。

リニアアクチュエータ２４は、超音波探触子１８を前進運動させるための駆動力を発生するためのモータ３４、移動量検出のためのエンコーダ３０と、その駆動力を伝達するための伝達機構と、移動体６６から構成されている。モータ３４、及び、エンコーダ３０は、リニアアクチュエータ２４の後端に設けられた中空の収納ケース６４内に配置されている。モータ３４、及び、エンコーダ３０の制御用ケーブル８０は、収納ケース６４の上端から引き出され、加圧制御装置１６に接続される。収納ケース６４と接続している保護ケース６８は、中空の直方体であり、上面に移動方向に伸びる長穴が形成されている。保護ケース６８の内部には、ハウジングなどを介してモータ３４に接続されているボールネジ（図示せず）が設けられている。そして、ボールネジには、その回転に応じて移動する移動ブロック（図示せず）が通されている。移動体６６は、この移動ブロックと連結されていることにより、モータ３４の駆動に応じて移動することができる。
また、保護ケース６８の所定の位置には、リミットスイッチ３２が設けられている。移動体６６が、このリミットスイッチ３２の位置を越えて先端方向に移動した場合は、リミットスイッチ３２から加圧制御装置１６に停止信号が出力される。そして加圧制御装置１６は、モータ３４に停止信号を送信して、移動体６６の移動を停止させる。

加圧面積を変化させるアダプタ２６は、ベース部材７０を介してリニアアクチュエータ２４の移動体６６と接続されている。このアダプタ２６について、図４を用いて詳説する。

図４は、超音波探触子１８と取り付けた状態のアダプタ２６の斜視図である。アダプタ２６は、樹脂からなる略直方体で、その中心には、超音波探触子１８を挿入するための貫通穴７２が設けられている。また、アダプタ２６の上面には、超音波探触子１８を固定するための探触子固定用ネジ７８が設けられている。さらに、アダプタ２６の前方端面である加圧面７４には、圧力検出のためのロードセル２８が２つ設けられている。加圧面７４は、超音波探触子１８の超音波を送受波する超音波送受波面７６の形状に合わせて形成される。すなわち、超音波探触子１８を取り付けた際に、超音波送受波面７６と加圧面７４とが、連なるように、加圧面７４の面形状が形成される。したがって、加圧面７４の面形状は、平面には限られず、超音波送受波面７６の形状に応じて、自由曲面を形成する場合もある。

また、アダプタ２６は、ベース部材７０にネジ等の連結手段によって取り付けられている。つまり、アダプタ２６は、アクチュエータ２４に対して着脱自在となっている。そのため、診断部位や超音波探触子１８の形状に合わせて、アダプタ２６を交換することができる。

超音波探触子１８を取り付ける場合は、後方から貫通穴７２に超音波探触子１８を挿入する。そして、探触子固定用ネジ７８を締めることにより超音波探触子１８の位置を固定する。このとき、アダプタ２６の加圧面７４は超音波探触子１８の超音波を送受波するための超音波送受波面７６に連なるとともに、超音波送受波面７６は貫通穴７２から表出した状態となる。

このように、超音波探触子１８を挿入し、ネジで固定することにより、アダプタ２６で超音波探触子１８を着脱自在に保持することができる。また、加圧面７４を超音波送受波面７６と連なるように形成することにより、超音波探触子１８で被検者の体表を加圧した際の加圧面積を変化させることができる。これにより、均一な圧力が加えられた診断部位を観測することができる。さらに、加圧面７４に、ロードセル２８を設けることにより、加圧力を検出することができる。これにより、加圧力の調整を行うことができ、加圧力と診断部位の状態との関係を調査することができる。

なお、アダプタの材質、形状等は、本実施の形態に限定されるものではない。例えば、加圧面が楕円になるような形状であってもよい。また、本実施の形態では、加圧面は超音波送受波面７６の全周囲を囲むように形成されているが、全周囲を囲むものでなくてもよい。例えば、超音波送受波面７６の上辺と下辺のみに連なるような面形状であってもよい。また、圧力を検出する手段は、ロードセル以外であってもよく、その数も２に限定されない。そして、設置位置も加圧面以外の場所であっても、加圧力を検出できれば他の場所に設置されていてもよい。

また、アダプタを介さずに超音波探触子を直接、アクチュエータに取り付けてもよい。その場合は、アクチュエータには、何らかの着脱自在に超音波探触子を保持する保持手段を設ける。さらに、超音波探触子による体表への当接圧力を検出するための手段を超音波探触子、又は、アクチュエータに設けてもよい。

以上、本実施の形態によれば、超音波探触子を任意の位置、及び、姿勢で保持した状態で、超音波探触子を直進運動させることができる。そのため、診断部位を加圧することができ、その状態で超音波診断することができる。また、アダプタを超音波探触子に取り付けることにより、加圧面積を大きくすることができ、加圧力を均一にすることができる。そのため、均一な加圧での診断部位を観測することができる。また、加圧面にロードセルを設けることにより、加圧力を検出することができる。これにより、加圧力の調整ができ、加圧力と診断部位の状態との関係を調査することもできる。

次に他の実施の形態について図５、図６を用いて説明する。図５に他の実施の形態である超音波診断システム１０の加圧機構２０の斜視図である。また、図６はその分解斜視図である。なお、この超音波診断システム１０において加圧機構２０以外の、全体構成やアーム機構などは、上述の第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

この加圧機構２０は、超音波探触子１８を前進運動させるアクチュエータ２４の他に、体表への当接圧力を解除するための加圧解除機構８２を有している。また、超音波探触子１８は、ホルダ８１によって保持されており、このホルダ８１の後端に当接圧力を検出するためのロードセル２８が接続されている。

ホルダ８１は、中空の略直方体で、その前端には、超音波探触子１８を突出させるための開口部が設けられている。このホルダ８１は、上下に分割可能であって、上側ホルダ片８１ａを下側ホルダ片８１ｂから外すことにより、超音波探触子１８をホルダ８１内部に収納できる。そして、ホルダ８１内部に収納された超音波探触子１８は、２つの固定用ネジ７８ａ，７８ｂにより固定される。

このホルダ８１の後端には、当接圧力を検出するためのロードセル２８の一端がボルトを介して接続されている。ロードセル２８の他端は、Ｌ字状のベース部材７０に接続されている。ベース部材７０は、アクチュエータ２４の移動体６６に固定されており、モータ（図示せず）の駆動に応じて前後に移動する。したがって、アクチュエータの動きは、ベース部材７０やロードセルを介して超音波探触子１８に伝達される。また、超音波探触子１８で体表を当接する当接圧力は、ホルダ８１を介してロードセル２８に伝達される。検出された当接圧力は、超音波信号処理ユニット１４および加圧制御装置１６に出力される（図１参照）。アクチュエータ２４は、この出力された当接圧力に応じて、その駆動が制御される。

このように、ロードセルを超音波探触子を保持するホルダの後端に接続すると、例えば、超音波探触子の一部分のみで体表を当接する場合であっても、その当接圧力がホルダを介してロードセルに伝達されるため、より確実に当接圧力を検出することができる。

アクチュエータ２４の底面には、当接圧力が所定値を超えた場合に当接力を解除する加圧解除機構８２が接続されている。この加圧解除機構８２について説明する。図７に加圧解除機構８２の横断面図、図８にその縦断面図を示す。加圧解除機構８２は、ボールプランジャ９０を備えたガイドレール８４と、ガイドレール８４上を摺動可能なスライダ８６、スライダ８６とアクチュエータ２４とを接続するための接続板８８と、から構成されている。

ガイドレール８４は、略台形形状のレールであり、その側面にはスライダ８６と係止するための係止溝８４ｂが形成されている。ガイドレール８４は、ボールプランジャ９０を２つ有しており、ガイドレール８４の上面である摺動面８４ａ上にその先端が僅かに突出している。

ボールプランジャ９０は、周知のとおり、コイルバネ等の弾性体９２と、この弾性体９２により支持されるボール体９４と、本体部９６とから構成されている。本体部９６は、有底の略円筒形状で、その内部に弾性体９２とボール体９４とが収容されている。弾性体９２が弾性変形していない状態、すなわち、弾性体９２に対して荷重がかけられていない状態では、ボール体９４は本体部９６の先端から突出している。一方、弾性体９２が弾性変形により縮んだ場合、すなわち、弾性体９２に所定の荷重がかけられた場合、ボール体９４は本体部９６の内部に沈むようになっている。

本実施の形態では、弾性体９２に対して無荷重の状態で、ボールプランジャ９０のボール体９４のみがガイドレール８４の摺動面８４ａから突出するようになっている。そして、所定の値以上の荷重がかけられた場合に、このボール体９４が本体部９６の内部、すなわち、摺動面８４ａより下面に沈むようになっている。

スライダ８６は、ガイドレール８４の摺動面８４ａ上を摺動可能な移動体である。これは、ガイドレール８４の前後に２つ設けられている。スライダ８６の底面８６ａにはガイドレール８４と対応する凹台形が形成されている。凹台形の側面には、ガイドレール８４の係止溝８４ｂと係止するための係止ボルト（ベアリング）１００が螺合されている。この係止ボルト１００の頭部は、係止溝８４ｂに収納されるようになっている。これにより、ガイドレール８４とスライダ８６とが接続される。

また、スライダ８６のほぼ中央には、ボールプランジャ９０のボール体９４と係止するための孔部８６ｂが設けられている。スライダ８６は、本来、ガイドレール８４上を摺動可能であるが、この孔部８６ｂとボール体９４とが係止されるため、その動きが阻害される。すなわち、スライダ８６が前後に移動しようとすると、孔部８６ｂの側面がボール体９４に接触し、移動が阻害される。ただし、スライダ８６に所定以上の力が加わり、ボール体９４を所定以上の力で押した場合、ボールプランジャ９０内の弾性体９２が弾性変形により縮む。そして、ボール体９４がボールプランジャ９０の本体部９６の内部、すなわち、ガイドレール８４の摺動面８４ａより下側に沈み込む。つまり、スライダ８６は、加えられる力が所定値以下の場合にはその摺動が阻害されるが、所定値を超える力が加えられた場合にはガイドレール８４上を摺動することができる。なお、ガイドレール８４の前端面には、スライダ８６の前進移動を阻害するためのストッパ１０２が設けられている。したがって、スライダ８６は、後退移動のみが許容されている。

ここで、加圧が解除される所定値は、ボールプランジャ９０の弾性体９２などを変更することにより調整できる。そして、設定される所定値としては、過度の当接となってしまう当接圧力値、例えば、被検体に多大な不快感を生じさせるような当接圧力値であることが望ましい。

このスライダ８６は、接続板８８と４つのボルト１０４により螺合されている。また、接続板８８は、２つのボルト１０６によりアクチュエータ２４に螺合されている。したがって、スライダ８６は、接続板８８を介してアクチュエータ２４に接続されている。

次に、この加圧機構２０を用いての超音波診断について説明する。超音波探触子診断を行う場合は、予め、ホルダ８１に超音波探触子１８を取り付け、加圧機構２４をアーム機構１２に取り付けておく。そして、アーム機構１２の姿勢を調整し、超音波探触子１８が診断部位近辺に位置するようにしておく。

そして、アクチュエータ２４を駆動し、超音波探触子１８を前進移動させる。この前進移動により超音波探触子１８が体表を当接する当接圧力は、ホルダ８１を介して、その後端に接続されたロードセル２８で検出される。検出された当接圧力は、超音波信号処理ユニット１４および加圧制御装置１６に送られ、アクチュエータ２４の制御などに用いられる。

超音波探触子１８が体表を当接することにより生じる反力は、スライダ８６に伝達される。したがって、スライダ８６には後退方向の力が生じている。しかし、スライダ８６は、ガイドレール８４の摺動面８４ａから突出したボール体９４により、その後退が阻害される。そのため、超音波探触子１８は、後退することなく体表を当接しつづけることができる。そして、安定した状態で超音波診断を行うことができる。

しかし、当接圧力が所定値を超えた場合、すなわち、被検者に多大な不快感を与えるような当接圧力となった場合、スライダ８６がボール体９４を押圧により弾性体９２が弾性変形により縮む。そして、ボール体９４がボールプランジャ９０の本体部９６の内部、すなわち、ガイドレール８４の摺動面８４ａの下面に収納される。この場合、スライダ８６の後退を阻害するものがなくなるため、スライダ８６は、当接の反力によって後退する。また、これに伴いホルダ８１に保持された超音波探触子１８も後退する。この後退により、超音波探触子１８による当接が解除される。

このように、ボールプランジャを備えた加圧解除機構８２を設けることにより、過度の圧力での当接が防止される。これにより、より安全に超音波診断を行うことが可能となる。また、超音波探触子を保持するホルダの後端にロードセルを設けることにより、より確実に当接圧力を検出することができる。したがって、より信頼性の高い超音波診断を行うことができる。

なお、加圧解除機構としては、上述の構成に限定されない。機械的構成による加圧解除であることが望ましいが、超音波探触子による体表への当接圧力が所定値を超えた場合に、当接圧力を解除する機構であれば電気的、機械的機構のいずれであってもよい。また、加圧解除機構を有さない形態でもよい。さらに、ロードセルは、ホルダ後端に限定されず、超音波探触子による当接圧力が検出できる位置であれば、他の場所に設けられてもよい。

本発明の実施の形態に係る超音波診断システムのブロック図である。本発明の実施の形態に係る超音波探触子保持装置の側面図である。本発明の実施の形態に係る加圧機構の斜視図である。本発明の実施の形態に係るアダプタと超音波探触子の斜視図である。他の実施の形態における加圧機構の斜視図である。他の実施の形態における加圧機構の分解斜視図である。加圧解除機構の横断面図である。加圧解除機構の縦断面図である。

符号の説明

１０超音波診断システム、１２超音波探触子ユニット、１４超音波信号処理ユニット、１６加圧制御装置、１８超音波探触子、２０加圧機構、２２アーム機構、２４リニアアクチュエータ、２６アダプタ、２８ロードセル、４４被検者、６２ロック用ハンドル、７２貫通穴、７４加圧面、７６超音波送受波面。

Claims

被検者の体表に当接させ、超音波を送受波する超音波探触子と、
前記超音波探触子からの超音波信号を処理する超音波診断装置と、
前記超音波探触子を着脱自在に保持する超音波探触子保持装置と、
前記超音波探触子保持装置に設けられ、前記超音波探触子による前記体表への当接圧力を調整する加圧機構と、
を有し、前記体表を加圧した状態で超音波診断をし得ることを特徴とする超音波診断システム。
請求項１項に記載の超音波診断システムにおいて、
前記体表への当接圧力を検出する圧力検出器を有することを特徴とする超音波診断システム。
請求項２に記載の超音波診断システムにおいて、
前記圧力検出器により検出された当接圧力に基づいて前記加圧機構を制御する加圧制御部を有することを特徴とする超音波診断システム。
請求項1項に記載の超音波診断システムにおいて、
前記超音波探触子からの超音波信号に基づいて前記加圧機構を制御する加圧制御部を有することを特徴とする超音波診断システム。
被検者に対して超音波を送受波する超音波探触子を保持する超音波探触子保持装置において、
前記超音波探触子を着脱自在に保持する保持機構と、
前記保持機構により保持された前記超音波探触子による前記被検者の体表への当接圧力を調整する加圧機構と、
を有することを特徴とする超音波探触子保持装置。
請求項５に記載の超音波探触子保持装置において、
前記加圧機構は、前記超音波探触子を前進運動させるアクチュエータを有することを特徴とする超音波探触子保持装置。
請求項５または６に記載の超音波探触子保持装置において、さらに、
前記超音波探触子による前記被検者の体表への当接圧力が所定値を超えた場合に、前記当接圧力を解除する加圧解除機構を有することを特徴とする超音波探触子保持装置。
請求項７に記載の超音波探触子保持装置において、
前記加圧解除機構は、前記当接圧力が所定値を超えた場合に、前記超音波探触子を加圧解除方向に移動させる後退機構であることを特徴とする超音波探触子保持装置。
請求項７または８に記載の超音波探触子保持装置において、
前記後退機構は、前記超音波探触子の体表への当接により生じる反力を受ける弾性部材であって、前記反力が所定値を超えた場合に、前記超音波探触子の後退を許容する方向に弾性変形する弾性部材を有することを特徴とする超音波探触子保持装置。
請求項５から９のいずれか1項に記載の超音波探触子保持装置において、
前記体表への当接圧力を検出する圧力検出器を有することを特徴とする超音波探触子保持装置。
請求項１０に記載の超音波探触子保持装置において、
前記加圧機構は、前記超音波探触子を保持するホルダを備え、
前記圧力検出器は、前記ホルダの後端に接続されていることを特徴とする超音波探触子保持装置。
請求項５から１１のいずれか１項に記載の超音波探触子保持装置において、
前記超音波探触子に対して着脱自在であって、前記体表を加圧する面積を変化させる加圧アダプタを有することを特徴とする超音波探触子保持装置。
請求項１２に記載の超音波探触子保持装置において、
前記加圧アダプタは、
前記超音波送受波面を表出させる開口部と、
前記開口部の周辺に設けられ、前記超音波送受波面に連なる加圧面と、
を有することを特徴とする超音波探触子保持装置。
請求項１２または１３に記載の超音波探触子保持装置において、
前記加圧アダプタは、その加圧面に設けられ、前記体表への当接圧力を検出する圧力検出器を少なくとも１つを有することを特徴とする超音波探触子保持装置。
請求項５から１４のいずれか１項に記載の超音波探触子保持装置において、
前記保持機構は、前記超音波探触子を任意の位置及び姿勢で保持する多関節アーム機構を有することを特徴とする超音波探触子保持装置。