JP2005021475A - 超音波診断装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】温度センサを設けることなく、また、超音波出力を過度に低く設定することなく被検体接触面温度を所定値以下に制御する。
【解決手段】オイル６を通過してウィンドウ５の内面により反射され、オイルを介して戻る反射時間ｔ１と、ウィンドウを通過してウィンドウの外面により反射され、ウィンドウ及びオイルを介して戻る反射時間ｔ２を検出し、
ウィンドウの音速＝（ウィンドウの厚み×２）／（ｔ２−ｔ１）
を計測し、この計測した音速からウィンドウの表面温度を検出する。
【選択図】 図４
【解決手段】オイル６を通過してウィンドウ５の内面により反射され、オイルを介して戻る反射時間ｔ１と、ウィンドウを通過してウィンドウの外面により反射され、ウィンドウ及びオイルを介して戻る反射時間ｔ２を検出し、
ウィンドウの音速＝（ウィンドウの厚み×２）／（ｔ２−ｔ１）
を計測し、この計測した音速からウィンドウの表面温度を検出する。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波プローブの被検体接触面温度を制御する超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波プローブの表面は患者に直接接触するので、患者の火傷などの傷害を避けるために、表面は所定温度（例えば４３°Ｃ）未満になるように法的規制がある。従来例１としては、例えば下記の特許文献１、２に示されるようにプローブ内に温度センサを設けて超音波出力を制御する方法が提案されている。また、従来例２としては、例えば下記の特許文献３に示されるように温度センサを設ける代わりに、プローブの印加電圧と表面温度の関係をあらかじめ測定しておき、表面温度が規制値を超えないようにプローブの印加電圧をソフトウエアやハードウエアにより制御する方法が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２６５３１５号公報（図１、段落０００８）
【特許文献２】
特開２００１−３２１３７７号公報（図１、段落００２６）
【特許文献３】
特開２０００−５１６５号公報（図１、段落００２０）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、温度センサを用いた上記の従来例１では、温度センサの分だけ高価となるという問題点があり、また、温度センサの配置位置によっては被検体接触面温度であるプローブ表面温度を正確に測定することができないという問題点がある（課題１）。
【０００５】
また、ソフトウエアやハードウエアにより表面温度を制御する上記の従来例２では、ソフトウエアのバグや暴走、ハードウエアの故障などにより表面温度が規制値を超える場合があるという問題点がある。また、超音波を連続送信した場合、表面温度は実際にはプローブのウィンドウや内部の液体の比熱に応じて徐々に上昇し、規制値を急に超えないにもかかわらず、従来例２では、超音波出力を過度に低く設定しており、このため、超音波画像の感度が悪いという問題点がある（課題２）。
【０００６】
本発明は上記の課題１、２に鑑み、温度センサを設けることなく、また、超音波出力を過度に低く設定することなく被検体接触面温度を所定値以下に制御することができ、ひいては低温火傷を防止することができる超音波診断装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、被検体に接触するウィンドウの内面から反射された超音波の反射時間と前記ウィンドウの外面から反射された超音波の反射時間の差と、前記ウィンドウの厚みに基づいて超音波の音速を算出する音速算出手段と、
前記音速算出手段により算出された音速に基づいて前記ウィンドウの温度を算出する温度算出手段と、
前記温度算出手段により算出された温度に基づいて超音波出力を制御する超音波出力制御手段とを、
備えた構成とした。
上記構成により、被検体に接触するウィンドウの温度を検出することができるので、温度センサを設けることなく、また、超音波出力を過度に低く設定することなく被検体接触面温度を所定値以下に制御することができ、ひいては低温火傷を防止することができる。
【０００８】
また、本発明は上記目的を達成するために、音響素子が揺動する流体を通過して被検体に接触するウィンドウの内面から反射された超音波の反射時間と、前記流体の厚みに基づいて超音波の音速を算出する音速算出手段と、
前記音速算出手段により算出された音速に基づいて前記流体の温度を算出する温度算出手段と、
前記温度算出手段により算出された温度に基づいて超音波出力を制御する超音波出力制御手段とを、
備えた構成とした。
上記構成により、流体とウィンドウの温度差がない場合にはウィンドウの温度を検出することができるので、温度センサを設けることなく、また、超音波出力を過度に低く設定することなく被検体接触面温度を所定値以下に制御することができ、ひいては低温火傷を防止することができる。
また、本発明は、あらかじめ前記ウィンドウ又は前記流体ごとに一定温度下で前記超音波の反射時間を測定してキャリブレーションを行うことにより得られた前記ウィンドウの厚み又は前記流体の厚みを記憶する記憶手段をさらに備え、
前記音速算出手段が、前記記憶手段に記憶された前記ウィンドウの厚み又は前記流体の厚みに基づいて超音波の音速を算出する構成とした。
上記構成により、ウィンドウの厚み又は流体の厚みのばらつきによる測定温度の誤差を軽減して、より精度の高い温度検出を行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る超音波プローブ１を側面から見た内部構成を示し、図１（ｂ）は超音波プローブ１を正面から見た内部構成を示している。図１において、超音波プローブ１は図２に示す超音波診断装置本体１０とケーブルを介して着脱自在に接続されている。超音波プローブ１の先端のウィンドウ５により外部と仕切られた内部には、円弧状の音響素子２が超音波モータ（Ｍ）３により円弧方向と直交する方向にオイル６内を往復回動可能に支持されている。超音波モータ３は駆動電力を図２に示す超音波診断装置本体１０から２相トランス（Ｔ）４を介して供給されて駆動される。そして、図２に示すように音響素子２の出力が超音波診断装置本体１０に送られて画像処理部１１により音響素子２の円弧方向と、走査方向と深度方向の３次元画像に処理され、この３次元画像がモニタ１３に表示される。
【００１０】
ところで、ウィンドウ５としてポリメチルペンテン、オイル６として１．３ブタンジオールの「温度−音速」の特性は、以下の表１及び図３のグラフの通りとなる。
【００１１】
【００１２】
また、超音波プローブ１が被検体に接触していない状態で音響素子２から超音波パルスを出力すると、図４（ａ）に示すようにオイル６を通過してウィンドウ５の内面により反射され、オイル６を介して戻るので、出力から時間ｔ１の経過後に音響素子２により受信される。また、一方で図４（ｂ）に示すようにウィンドウ５を通過してウィンドウ５の外面により反射され、ウィンドウ５及びオイル６を介して戻るので、出力から時間ｔ２の経過後に音響素子２により受信される。
【００１３】
そこで、超音波診断装置本体１０内のメインシステム１４により、
ウィンドウ５の音速＝（ウィンドウ５の厚み×２）／（ｔ２−ｔ１）
を計測し、この計測した音速から図３に示すようなグラフを参照してウィンドウ５の表面温度を検出することができる。そして、この温度が既定値を超えている場合には超音波の出力を停止したり、低下させることができる。
【００１４】
また、本実施の形態のように、音響素子２を回動させる３次元装置の場合には、オイル６が攪拌されてウィンドウ５とオイル６の温度にあまり差がないので、
オイル６の音速＝（オイル６の厚み×２）／ｔ１
を計測することにより、ウィンドウ５の表面温度を間接的に検出することができる。
【００１５】
ここで、「ウィンドウ５の厚み」や「オイル６の厚み」のばらつきにより測定温度に誤差が発生する。そこで、超音波プローブ１を組み立てた状態で超音波プローブ１ごとにウィンドウ５やオイル６の超音波伝搬時間をあらかじめ一定温度下で測定して、キャリブレーションを行うことにより得られた「ウィンドウ５の厚み」や「オイル６の厚み」を記憶するメモリを超音波プローブ１内に設け、このメモリに記憶されている「ウィンドウ５の厚み」や「オイル６の厚み」に基づいて超音波の音速を算出することにより、「ウィンドウ５の厚み」や「オイル６の厚み」のばらつきによる測定温度の誤差を軽減して、より精度の高い温度検出を行うことができる。
【００１６】
なお、上記の実施の形態では、音速、温度の検出を超音波診断装置本体１０側で行っているが、超音波プローブ１側で行うようにしてもよく、この場合には既存の超音波診断装置本体１０側にフェールセーフ機能を持たせることができる。また、上記の実施の形態では、３次元の超音波診断装置を例にしたが、２次元の超音波診断装置にも適用することができる。ここで、３次元の超音波診断装置において２次元モードでユーザが使用している状態（超音波モータ３は停止状態）において温度が既定値を超えた場合には超音波の出力を停止、低下させないで、超音波モータ３を回転させてオイル６を攪拌することにより温度上昇を抑制することができるので、高出力状態の時間を延ばすことができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明によれば、被検体に接触するウィンドウの温度を検出することができるので、温度センサを設けることなく、また、超音波出力を過度に低く設定することなく被検体接触面温度を所定値以下に制御することができ、ひいては低温火傷を防止することができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、流体とウィンドウの温度差がない場合にはウィンドウの温度を検出することができるので、温度センサを設けることなく、また、超音波出力を過度に低く設定することなく被検体接触面温度を所定値以下に制御することができ、ひいては低温火傷を防止することができる。
また、請求項３に記載の発明によれば、ウィンドウの厚み又は流体の厚みのばらつきによる測定温度の誤差を軽減して、より精度の高い温度検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明に係る超音波プローブを側面から見た内部構成図
（ｂ）本発明に係る超音波プローブを正面から見た内部構成図
【図２】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態を示すブロック図
【図３】図１のウィンドウとオイルの「温度−音速」特性を示すグラフ
【図４】（ａ）図１のウィンドウの内面による反射を示す説明図
（ｂ）図１のウィンドウの外面による反射を示す説明図
【符号の説明】
１ 超音波プローブ
２ 音響素子
３ 超音波モータ（Ｍ）
４ ２相トランス（Ｔ）
５ ウィンドウ
６ オイル
１０ 超音波診断装置本体
１１ 画像処理部
１３ モニタ
１４ メインシステム
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波プローブの被検体接触面温度を制御する超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波プローブの表面は患者に直接接触するので、患者の火傷などの傷害を避けるために、表面は所定温度（例えば４３°Ｃ）未満になるように法的規制がある。従来例１としては、例えば下記の特許文献１、２に示されるようにプローブ内に温度センサを設けて超音波出力を制御する方法が提案されている。また、従来例２としては、例えば下記の特許文献３に示されるように温度センサを設ける代わりに、プローブの印加電圧と表面温度の関係をあらかじめ測定しておき、表面温度が規制値を超えないようにプローブの印加電圧をソフトウエアやハードウエアにより制御する方法が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２６５３１５号公報（図１、段落０００８）
【特許文献２】
特開２００１−３２１３７７号公報（図１、段落００２６）
【特許文献３】
特開２０００−５１６５号公報（図１、段落００２０）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、温度センサを用いた上記の従来例１では、温度センサの分だけ高価となるという問題点があり、また、温度センサの配置位置によっては被検体接触面温度であるプローブ表面温度を正確に測定することができないという問題点がある（課題１）。
【０００５】
また、ソフトウエアやハードウエアにより表面温度を制御する上記の従来例２では、ソフトウエアのバグや暴走、ハードウエアの故障などにより表面温度が規制値を超える場合があるという問題点がある。また、超音波を連続送信した場合、表面温度は実際にはプローブのウィンドウや内部の液体の比熱に応じて徐々に上昇し、規制値を急に超えないにもかかわらず、従来例２では、超音波出力を過度に低く設定しており、このため、超音波画像の感度が悪いという問題点がある（課題２）。
【０００６】
本発明は上記の課題１、２に鑑み、温度センサを設けることなく、また、超音波出力を過度に低く設定することなく被検体接触面温度を所定値以下に制御することができ、ひいては低温火傷を防止することができる超音波診断装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、被検体に接触するウィンドウの内面から反射された超音波の反射時間と前記ウィンドウの外面から反射された超音波の反射時間の差と、前記ウィンドウの厚みに基づいて超音波の音速を算出する音速算出手段と、
前記音速算出手段により算出された音速に基づいて前記ウィンドウの温度を算出する温度算出手段と、
前記温度算出手段により算出された温度に基づいて超音波出力を制御する超音波出力制御手段とを、
備えた構成とした。
上記構成により、被検体に接触するウィンドウの温度を検出することができるので、温度センサを設けることなく、また、超音波出力を過度に低く設定することなく被検体接触面温度を所定値以下に制御することができ、ひいては低温火傷を防止することができる。
【０００８】
また、本発明は上記目的を達成するために、音響素子が揺動する流体を通過して被検体に接触するウィンドウの内面から反射された超音波の反射時間と、前記流体の厚みに基づいて超音波の音速を算出する音速算出手段と、
前記音速算出手段により算出された音速に基づいて前記流体の温度を算出する温度算出手段と、
前記温度算出手段により算出された温度に基づいて超音波出力を制御する超音波出力制御手段とを、
備えた構成とした。
上記構成により、流体とウィンドウの温度差がない場合にはウィンドウの温度を検出することができるので、温度センサを設けることなく、また、超音波出力を過度に低く設定することなく被検体接触面温度を所定値以下に制御することができ、ひいては低温火傷を防止することができる。
また、本発明は、あらかじめ前記ウィンドウ又は前記流体ごとに一定温度下で前記超音波の反射時間を測定してキャリブレーションを行うことにより得られた前記ウィンドウの厚み又は前記流体の厚みを記憶する記憶手段をさらに備え、
前記音速算出手段が、前記記憶手段に記憶された前記ウィンドウの厚み又は前記流体の厚みに基づいて超音波の音速を算出する構成とした。
上記構成により、ウィンドウの厚み又は流体の厚みのばらつきによる測定温度の誤差を軽減して、より精度の高い温度検出を行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る超音波プローブ１を側面から見た内部構成を示し、図１（ｂ）は超音波プローブ１を正面から見た内部構成を示している。図１において、超音波プローブ１は図２に示す超音波診断装置本体１０とケーブルを介して着脱自在に接続されている。超音波プローブ１の先端のウィンドウ５により外部と仕切られた内部には、円弧状の音響素子２が超音波モータ（Ｍ）３により円弧方向と直交する方向にオイル６内を往復回動可能に支持されている。超音波モータ３は駆動電力を図２に示す超音波診断装置本体１０から２相トランス（Ｔ）４を介して供給されて駆動される。そして、図２に示すように音響素子２の出力が超音波診断装置本体１０に送られて画像処理部１１により音響素子２の円弧方向と、走査方向と深度方向の３次元画像に処理され、この３次元画像がモニタ１３に表示される。
【００１０】
ところで、ウィンドウ５としてポリメチルペンテン、オイル６として１．３ブタンジオールの「温度−音速」の特性は、以下の表１及び図３のグラフの通りとなる。
【００１１】
また、超音波プローブ１が被検体に接触していない状態で音響素子２から超音波パルスを出力すると、図４（ａ）に示すようにオイル６を通過してウィンドウ５の内面により反射され、オイル６を介して戻るので、出力から時間ｔ１の経過後に音響素子２により受信される。また、一方で図４（ｂ）に示すようにウィンドウ５を通過してウィンドウ５の外面により反射され、ウィンドウ５及びオイル６を介して戻るので、出力から時間ｔ２の経過後に音響素子２により受信される。
【００１３】
そこで、超音波診断装置本体１０内のメインシステム１４により、
ウィンドウ５の音速＝（ウィンドウ５の厚み×２）／（ｔ２−ｔ１）
を計測し、この計測した音速から図３に示すようなグラフを参照してウィンドウ５の表面温度を検出することができる。そして、この温度が既定値を超えている場合には超音波の出力を停止したり、低下させることができる。
【００１４】
また、本実施の形態のように、音響素子２を回動させる３次元装置の場合には、オイル６が攪拌されてウィンドウ５とオイル６の温度にあまり差がないので、
オイル６の音速＝（オイル６の厚み×２）／ｔ１
を計測することにより、ウィンドウ５の表面温度を間接的に検出することができる。
【００１５】
ここで、「ウィンドウ５の厚み」や「オイル６の厚み」のばらつきにより測定温度に誤差が発生する。そこで、超音波プローブ１を組み立てた状態で超音波プローブ１ごとにウィンドウ５やオイル６の超音波伝搬時間をあらかじめ一定温度下で測定して、キャリブレーションを行うことにより得られた「ウィンドウ５の厚み」や「オイル６の厚み」を記憶するメモリを超音波プローブ１内に設け、このメモリに記憶されている「ウィンドウ５の厚み」や「オイル６の厚み」に基づいて超音波の音速を算出することにより、「ウィンドウ５の厚み」や「オイル６の厚み」のばらつきによる測定温度の誤差を軽減して、より精度の高い温度検出を行うことができる。
【００１６】
なお、上記の実施の形態では、音速、温度の検出を超音波診断装置本体１０側で行っているが、超音波プローブ１側で行うようにしてもよく、この場合には既存の超音波診断装置本体１０側にフェールセーフ機能を持たせることができる。また、上記の実施の形態では、３次元の超音波診断装置を例にしたが、２次元の超音波診断装置にも適用することができる。ここで、３次元の超音波診断装置において２次元モードでユーザが使用している状態（超音波モータ３は停止状態）において温度が既定値を超えた場合には超音波の出力を停止、低下させないで、超音波モータ３を回転させてオイル６を攪拌することにより温度上昇を抑制することができるので、高出力状態の時間を延ばすことができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明によれば、被検体に接触するウィンドウの温度を検出することができるので、温度センサを設けることなく、また、超音波出力を過度に低く設定することなく被検体接触面温度を所定値以下に制御することができ、ひいては低温火傷を防止することができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、流体とウィンドウの温度差がない場合にはウィンドウの温度を検出することができるので、温度センサを設けることなく、また、超音波出力を過度に低く設定することなく被検体接触面温度を所定値以下に制御することができ、ひいては低温火傷を防止することができる。
また、請求項３に記載の発明によれば、ウィンドウの厚み又は流体の厚みのばらつきによる測定温度の誤差を軽減して、より精度の高い温度検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明に係る超音波プローブを側面から見た内部構成図
（ｂ）本発明に係る超音波プローブを正面から見た内部構成図
【図２】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態を示すブロック図
【図３】図１のウィンドウとオイルの「温度−音速」特性を示すグラフ
【図４】（ａ）図１のウィンドウの内面による反射を示す説明図
（ｂ）図１のウィンドウの外面による反射を示す説明図
【符号の説明】
１ 超音波プローブ
２ 音響素子
３ 超音波モータ（Ｍ）
４ ２相トランス（Ｔ）
５ ウィンドウ
６ オイル
１０ 超音波診断装置本体
１１ 画像処理部
１３ モニタ
１４ メインシステム
Claims (3)
- 被検体に接触するウィンドウの内面から反射された超音波の反射時間と前記ウィンドウの外面から反射された超音波の反射時間の差と、前記ウィンドウの厚みに基づいて超音波の音速を算出する音速算出手段と、
前記音速算出手段により算出された音速に基づいて前記ウィンドウの温度を算出する温度算出手段と、
前記温度算出手段により算出された温度に基づいて超音波出力を制御する超音波出力制御手段とを、
備えた超音波診断装置。 - 音響素子が揺動する流体を通過して被検体に接触するウィンドウの内面から反射された超音波の反射時間と、前記流体の厚みに基づいて超音波の音速を算出する音速算出手段と、
前記音速算出手段により算出された音速に基づいて前記流体の温度を算出する温度算出手段と、
前記温度算出手段により算出された温度に基づいて超音波出力を制御する超音波出力制御手段とを、
備えた超音波診断装置。 - あらかじめ前記ウィンドウ又は前記流体ごとに一定温度下で前記超音波の反射時間を測定してキャリブレーションを行うことにより得られた前記ウィンドウの厚み又は前記流体の厚みを記憶する記憶手段をさらに備え、
前記音速算出手段は、前記記憶手段に記憶された前記ウィンドウの厚み又は前記流体の厚みに基づいて超音波の音速を算出するよう構成されている請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP2003191700A JP4412925B2 (ja) | 2003-07-04 | 2003-07-04 | 超音波診断装置 |
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| PCT/JP2004/009594 WO2005002445A1 (ja) | 2003-07-04 | 2004-06-30 | 超音波診断装置 |
| DE112004001167T DE112004001167T5 (de) | 2003-07-04 | 2004-06-30 | Ultraschall-Diagnosevorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003191700A JP4412925B2 (ja) | 2003-07-04 | 2003-07-04 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005021475A true JP2005021475A (ja) | 2005-01-27 |
| JP4412925B2 JP4412925B2 (ja) | 2010-02-10 |
Family
ID=33562372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003191700A Expired - Fee Related JP4412925B2 (ja) | 2003-07-04 | 2003-07-04 | 超音波診断装置 |
Country Status (4)
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|---|---|
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| JP (1) | JP4412925B2 (ja) |
| DE (1) | DE112004001167T5 (ja) |
| WO (1) | WO2005002445A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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