JP2005312577A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 超音波プローブの操作がケーブル支持手段に影響されない超音波診断装置を実現する。
【解決手段】 モーションセンサを有する超音波プローブ（２）と、超音波プローブがケーブル（４）によって接続された超音波診断装置本体（３０）と、本体側に設けられケーブルの途中を支持する支持手段（２２）と、モーションセンサの検出信号に基づいて超音波プローブの位置を求め、支持手段によるケーブル支持位置が超音波プローブの垂直上方となるように制御する制御手段とを具備する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、超音波診断装置に関し、特に、超音波プローブがケーブルによって接続された超音波診断装置に関する。

超音波プローブがケーブルによって接続された超音波診断装置では、接続部から超音波プローブに至る途中の部分を支持手段で支持するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−１６４１３６号公報（第３頁、図６）

上記の支持手段は、超音波プローブの使用状態にあわせて支持の姿勢を調節できるようになっているが、姿勢の調節は予め手作業で行わなければならないので煩雑である。また、予め調節しないと使用中に超音波プローブを動かしたときに抵抗力が働くので、操作性が阻害される。

そこで、本発明の課題は、超音波プローブの操作がケーブル支持手段に影響されない超音波診断装置を実現することである。

（１）上記の課題を解決するための請求項１に係る発明は、モーションセンサを有する超音波プローブと、前記超音波プローブがケーブルによって接続された超音波診断装置本体と、前記本体側に設けられ前記ケーブルの途中を支持する支持手段と、前記モーションセンサの検出信号に基づいて前記超音波プローブの位置を求め、前記支持手段によるケーブル支持位置が前記超音波プローブの垂直上方となるように制御する制御手段と、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。

（２）上記の課題を解決するための請求項２に係る発明は、前記支持手段が、先端部で前記ケーブルを支持するアームを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置である。

（３）上記の課題を解決するための請求項３に係る発明は、前記制御手段が、前記アームの水平方向における回転角度を制御する、ことを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置である。

（４）上記の課題を解決するための請求項４に係る発明は、前記制御手段が、回転角度整定後に前記アームの回転をフリーにする、ことを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置である。

（５）上記の課題を解決するための請求項５に係る発明は、前記制御手段が、前記アームの垂直方向における回転角度を制御する、ことを特徴とする請求項２ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の超音波診断装置である。

（６）上記の課題を解決するための請求項６に係る発明は、前記制御手段が、前記アームの伸縮を制御する、ことを特徴とする請求項２ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の超音波診断装置である。

（７）上記の課題を解決するための請求項７に係る発明は、前記制御手段が、不感帯付きの制御を行う、ことを特徴とする請求項２ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載の超音波診断装置である。

（８）上記の課題を解決するための請求項８に係る発明は、前記不感帯が可変である、ことを特徴とする請求項７に記載の超音波診断装置である。
（９）上記の課題を解決するための請求項９に係る発明は、前記モーションセンサが、磁気方位センサおよび加速度センサを有する、ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のうちのいずれか１つに記載の超音波診断装置である。

（１）請求項１に係る発明によれば、超音波診断装置が、モーションセンサを有する超音波プローブと、前記超音波プローブがケーブルによって接続された超音波診断装置本体と、前記本体側に設けられ前記ケーブルの途中を支持する支持手段と、前記モーションセンサの検出信号に基づいて前記超音波プローブの位置を求め、前記支持手段によるケーブル支持位置が前記超音波プローブの垂直上方となるように制御する制御手段とを具備するので、超音波プローブの操作がケーブル支持手段に影響されない超音波診断装置を実現することができる。

（２）請求項２に係る発明によれば、前記支持手段が、先端部で前記ケーブルを支持するアームを有するので、超音波プローブを垂下させることができる。
（３）請求項３に係る発明によれば、前記制御手段が、前記アームの水平方向における回転角度を制御するので、アームの水平回転によりケーブルの支持位置を調節することができる。

（４）請求項４に係る発明によれば、前記制御手段が、回転角度整定後に前記アームの回転をフリーにするので、超音波プローブの局所的な操作性が良い。
（５）請求項５に係る発明によれば、前記制御手段が、前記アームの垂直方向における回転角度を制御するので、アームの垂直回転によりケーブルの支持位置を調節することができる。

（６）請求項６に係る発明によれば、前記制御手段が、前記アームの伸縮を制御するので、アームの伸縮によりケーブルの支持位置を調節することができる。
（７）請求項７に係る発明によれば、前記制御手段が、不感帯付きの制御を行うので、超音波プローブの操作の融通性が良い。

（８）請求項８に係る発明によれば、前記不感帯が可変であるので、超音波プローブの操作の融通性が調節可能である。
（９）請求項９に係る発明によれば、前記モーションセンサが、磁気方位センサおよび加速度センサを有するので、超音波プローブの動きを適切に検出することができる。

以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、本発明は、発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。図１に超音波診断装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は発明を実施するための最良の形態の一例である。本装置の構成によって、超音波診断装置に関する本発明を実施するための最良の形態の一例が示される。

図１に示すように、本装置は、超音波プローブ（ｐｒｏｂｅ）２を有する。超音波プローブ２は、使用者により診断の対象１００に当接して使用される。超音波プローブ２は、本発明における超音波プローブの一例である。

超音波プローブ２は、図示しない複数の超音波トランスデューサ（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）のアレイ（ａｒｒａｙ）を有する。個々の超音波トランスデューサは例えばＰＺＴ（チタン（Ｔｉ）酸ジルコン（Ｚｒ）酸鉛）セラミックス（ｃｅｒａｍｉｃｓ）等の圧電材料によって構成される。

超音波プローブ２はモーションセンサ（ｍｏｔｉｏｎ ｓｅｎｓｏｒ）３０２を内蔵している。モーションセンサ３０２は、３次元運動が検出可能なものであり、例えば磁気方位センサと加速度センサの組み合わせあるいは３軸加速度センサが利用される。

超音波プローブ２はケーブル（ｃａｂｌｅ）４で送受信部６に接続されている。送受信部６は、超音波プローブ２に駆動信号を与えて超音波を送波させる。送受信部６は、また、超音波プローブ２が受波したエコー（ｅｃｈｏ）信号を受信する。

送受信部６には、さらに、ケーブル４を通じてモーションセンサ３０２の検出信号が入力される。ケーブル４はケーブル支持部２２によって支持されている。ケーブル支持部２２については後にあらためて説明する。

送受信部６は、例えば図２に示すような走査を行う。すなわち、放射点２００からｚ方向に延びる音線２０２で扇状の２次元領域２０６をθ方向に走査し、いわゆるセクタスキャン（ｓｅｃｔｏｒ ｓｃａｎ）を行う。

送波および受波のアパーチャを超音波トランスデューサアレイの一部を用いて形成するときは、このアパーチャをアレイに沿って順次移動させるので、例えば図３に示すような走査を行うことができる。すなわち、放射点２００からｚ方向に発する音線２０２を直線状の軌跡２０４に沿って平行移動させて矩形状の２次元領域２０６をｘ方向に走査し、いわゆるリニアスキャン（ｌｉｎｅａｒ ｓｃａｎ）を行う。

なお、超音波トランスデューサアレイが、超音波送波方向に張り出した円弧に沿って形成されたいわゆるコンベックスアレイ（ｃｏｎｖｅｘ ａｒｒａｙ）である場合は、リニアスキャンと同様な音線走査により、例えば図４に示すように、音線２０２の放射点２００を円弧状の軌跡２０４に沿って移動させ、扇面状の２次元領域２０６をθ方向に走査して、いわゆるコンベックススキャンが行える。

送受信部６はエコー処理部１０に接続されている。送受信部６から出力される音線ごとのエコー受信信号はエコー処理部１０に入力される。エコー処理部１０はエコー信号を処理して画像データを形成する。

エコー処理部１０は画像処理部１４に接続されている。画像処理部１４は、エコー処理部１０から入力されるデータ（ｄａｔａ）に基づいて画像を生成する。画像処理部１４には表示部１６が接続されている。表示部１６は、画像処理部１４から画像信号が与えられ、それに基づいて画像を表示するようになっている。表示部１６は、カラー（ｃｏｌｏｒ）画像が表示可能なＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅ−ｒａｙ ｔｕｂｅ）を用いたグラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。

以上の送受信部６、エコー処理部１０、画像処理部１４、表示部１６およびケーブル支持部２２には制御部１８が接続されている。制御部１８は、それら各部に制御信号を与えてそれらの動作を制御する。制御部１８には、被制御の各部の信号が入力される。入力信号には送受信部６を経由して入力されたモーションセンサ３０２の検出信号が含まれる。制御部１８の制御の下で超音波画像の撮影が遂行される。

制御部１８には操作部２０が接続されている。操作部２０は使用者によって操作され、制御部１８に適宜の指令や情報を入力するようになっている。操作部２０は、例えばキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）やポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）およびその他の操作具を備えている。

図５に、ケーブル支持部２２の構成を示す。ケーブル支持部２２は、本発明における支持手段の一例である。同図に示すように、ケーブル支持部２２はアーム（ａｒｍ）５０２を有する。アーム５０２は、本発明におけるアームの一例である。アーム５０２は連結部５０４によってシャフト（ｓｈａｆｔ）５０６に連結されている。シャフト５０６はベース（ｂａｓｅ）５０８から垂直に立ち上がっている。ベース５０８は超音波診断装置本体３０に設けられている。超音波診断装置本体３０は、本発明における超音波診断装置本体の一例である。

ケーブル支持部２２のアーム５０２は、先端部と根本部にそれぞれフック（ｈｏｏｋ）５２２，５２４を有し、それらによって超音波プローブ２のケーブル４を支持するようになっている。ケーブル４はフック５２２から垂下し、その末端に超音波プローブ２がある。ケーブル４の他端はコネクタ４０２で超音波診断装置本体３０に接続されている。

使用者は、このように支持された超音波プローブ２を手に取り、対象の所望の部位に当接して超音波診断を行う。診断を遂行する過程で、超音波プローブ２は使用者により様々に動かされる。

図６に、アーム５０２の駆動機構を示す。この機構はベース５０８に内蔵されている。同図に示すように、シャフト５０６は同軸のドリブンギヤ（ｄｒｉｖｅｎ ｇｅａｒ）５６２を有する。ドリブンギヤ５６２にはドライブギヤ（ｄｒｉｖｅ ｇｅａｒ）５６４が係合し、ドライブギヤ５６４がモータ（ｍｏｔｏｒ）５６６で駆動されるようになっている。このため、シャフト５０６をモータ５６６によって回転させることにより、アーム５０２の先端を矢印で示すように水平方向において回転させることができる。

図７に、連結部５０４に内蔵された駆動機構を示す。同図に示すように、アーム５０２は軸が直交するドリブンギヤ５４２を有する。ドリブンギヤ５４２にはドライブギヤ５４４が係合し、ドライブギヤ５４４がモータ５４６で駆動されるようになっている。このため、ドリブンギヤ５４２をモータ５４６によって回転させることにより、アーム５０２を矢印で示すように垂直方向において回転させることができる。

モータ５４６，５６６は制御部１８によって制御される。これによって、アーム５０２の水平方向における回転角度および垂直方向における回転角度が制御部１８によって制御される。これら回転角度の制御は、アーム５０２が超音波プローブ２の動きに追従するように行われる。以下、水平方向における回転角度を水平回転角度ともいい、垂直方向における回転角度を垂直回転角度ともいう。制御部１８は、本発明における制御手段の一例である。

制御部１８は、超音波プローブ２に内蔵されたモーションセンサ３０２の検出信号に基づいて超音波プローブ２の動いた方向および距離を認識し、アーム５０２の先端が常に超音波プローブ２の垂直上方に来るように、アーム５０２の水平回転角度および垂直回転角度を制御する。なお、アーム５０２を伸縮可能な構成とし、垂直回転角度の代わりにまたはそれに加えて伸縮を制御するようにしてもよい。

このようにアーム５０２を超音波プローブ２に自動的に追従させるので、従来のように予め手作業でケーブル支持装置の姿勢を調節する必要はなくなる。また、使用中に超音波プローブ２を様々に動かしても抵抗力は働かず、円滑な操作性を実現することができる。また、超音波プローブ２を手からはなしても垂直に垂れ下がるだけなので、振り子のように振れて何かにぶつかるということもない。

制御部１８は、自動追従の完了後すなわち回転角度の整定後は、水平回転用のモータ５６６をフリー（ｆｒｅｅ）にするようにしてもよい。そのようにすることにより、その位置での超音波プローブ２の局所的な操作性を良くすることができる。

また、制御部１８は超音波プローブ２の動きへの追従に適宜の不感帯を持つようにしてもよい。これによって、例えば経膣プローブや経直腸プローブのようにケーブル４が垂直に垂れ下がらないほうが都合が良い場合に対応することができる。不感帯は可変とし、使用者が適宜に調整できるようにするのがよい。

本発明を実施する最良の形態の一例の超音波診断装置のブロック図である。 音線走査の概念を示す図である。 音線走査の概念を示す図である。 音線走査の概念を示す図である。 ケーブル支持部の構成を示す図である。 ケーブル支持部の一部の構成を示す図である。 ケーブル支持部の一部の構成を示す図である。

符号の説明

２ 超音波プローブ
３０２ モーションセンサ
４ ケーブル
６ 送受信部
１０ エコー処理部
１４ 画像処理部
１６ 表示部
１８ 制御部
２０ 操作部
２２ ケーブル支持部

Claims (9)

1. モーションセンサを有する超音波プローブと、
   前記超音波プローブがケーブルによって接続された超音波診断装置本体と、
   前記本体側に設けられ前記ケーブルの途中を支持する支持手段と、
   前記モーションセンサの検出信号に基づいて前記超音波プローブの位置を求め、前記支持手段によるケーブル支持位置が前記超音波プローブの垂直上方となるように制御する制御手段と、
   を具備することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記支持手段が、先端部で前記ケーブルを支持するアームを有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記制御手段が、前記アームの水平方向における回転角度を制御する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記制御手段が、回転角度整定後に前記アームの回転をフリーにする、
   ことを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
5. 前記制御手段が、前記アームの垂直方向における回転角度を制御する、
   ことを特徴とする請求項２ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の超音波診断装置。
6. 前記制御手段が、前記アームの伸縮を制御する、
   ことを特徴とする請求項２ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の超音波診断装置。
7. 前記制御手段が、不感帯付きの制御を行う、
   ことを特徴とする請求項２ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載の超音波診断装置。
8. 前記不感帯が可変である、
   ことを特徴とする請求項７に記載の超音波診断装置。
9. 前記モーションセンサが、磁気方位センサおよび加速度センサを有する、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のうちのいずれか１つに記載の超音波診断装置。

Images