JP2007090049A

JP2007090049A - 血管画像測定装置

Info

Publication number: JP2007090049A
Application number: JP2006230361A
Authority: JP
Inventors: Katsutsune Iikubo; 勝常飯窪; Hideto Sasaki; 秀人佐々木; Hidenori Suzuki; 英範鈴木; Hiromasa Tsukahara; 弘政塚原; Chikao Harada; 親男原田; Hitoshi Hirano; 仁士平野; Hiroyuki Masuda; 博之益田
Original assignee: YUNEKUSU KK; Unex Corp Japan
Current assignee: YUNEKUSU KK; Unex Corp Japan
Priority date: 2005-08-29
Filing date: 2006-08-28
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2026-08-28
Also published as: JP4855182B2

Abstract

【課題】血管径が高精度で得られる血管画像測定装置を提供する。
【解決手段】 (a) 超音波プローブ１２には、生体１４上に配置されるプローブ本体２８と、そのプローブ本体２８に設けられ、超音波振動子ａ_１乃至ａ_ｎの配列方向に対して平行なｘ軸まわりの回転が可能に超音波アレイＡ１およびＡ２を支持するｘ軸回動機構（ｘ軸支持装置）７０とが備えられ、(b) ｙ−ｚ面内において超音波アレイＡ１およびＡ２から放射される超音波ビームの放射面が血管２０に対して平行となるように、ｘ軸回動機構７０に支持された超音波アレイＡ１およびＡ２の姿勢を制御するｘ軸制御手段Ｓ２、Ｓ３が含まれることから、超音波ビームの放射面が血管２０の中心線に平行な状態でその血管２０からの反射波が得られるので、その反射波に基づいて明瞭で精度の高い横断面が得られる。
【選択図】図５

Description

本発明は、超音波ビームを放射面から放射する超音波アレイを備えた超音波プローブを用いて、生体の皮膚下の血管およびその内皮を含む画像を測定する血管画像測定装置に関するものである。

たとえば、ゼリー等のカップリング剤を介して皮膚に軽く接触して皮膚下の画像を検出するための超音波ビームを放射する超音波アレイを用いて、生体の皮膚下の血管を含む画像を測定する血管画像測定装置が提案されている。たとえば、特許文献１に記載された装置がそれである。これによれば、ロボットアームの先端に指示された超音波プローブが被検査部位に押し当てられることにより、皮膚下の血管の横断面画像すなわち短軸画像や血管の縦断面画像すなわち長軸画像が得られる。
特開２００３−２４５２８０号公報

ところで、上記の血管画像測定装置は、血管径の変化を測定することにより生体の血管内皮機能を評価するために用いられるが、血管径の測定についてはその精度に限界があることから、生体の血管内皮機能の評価精度が必ずしも十分であるとは言えなかった。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、血管径が高精度で得られる血管画像測定装置を提供することにある。

上記目的を達成するための請求項１に係る発明の要旨とするところは、複数個の超音波振動子が一方向に配列されて超音波ビームを放射面から放射する超音波アレイを備えた超音波プローブを用いて、生体の皮膚下の血管の短軸画像を測定する血管画像測定装置であって、(a) 前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、そのプローブ本体に設けられ、前記超音波振動子の配列方向に対して平行なｘ軸まわりの回転が可能に前記超音波アレイを支持するｘ軸支持装置とが備えられ、(b) ｙ−ｚ面内において前記超音波アレイの放射面が前記血管に対して平行となるように前記ｘ軸支持装置に支持された超音波アレイの姿勢を制御するｘ軸制御手段を、含むことを特徴とする。

また、請求項２に係る発明の要旨とするところは、複数個の超音波振動子が一方向に配列されて超音波ビームを放射面から放射する一対の超音波アレイを備えた超音波プローブを用いて、生体の皮膚下の血管の短軸画像を測定する血管画像測定装置であって、(a) 前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、そのプローブ本体に設けられ、前記超音波振動子の配列方向に対して平行なｘ軸まわりの回転が可能に前記超音波アレイを支持するｘ軸支持装置とが備えられ、(b) 前記一対の超音波アレイによって得られたそれぞれの断面画像中の血管の前記放射面に対して垂直なｚ軸方向の位置と、その血管の位置差解消するための前記ｘ軸まわりの回動方向を示す表示とを表示する画像表示装置と、(c) 前記ｘ軸支持装置により支持された超音波アレイのｘ軸まわりの回動を手動入力操作によって調節するための入力操作装置とを、含むことを特徴とする。

また、請求項３に係る発明の要旨とするところは、複数個の超音波振動子が一方向に配列されて超音波ビームを放射面から放射する超音波アレイを備えた超音波プローブを用いて、生体の皮膚下の血管の短軸画像を測定する血管画像測定装置であって、(a) 前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、そのプローブ本体に設けられ、前記放射面に対して垂直なｚ軸まわりの回転が可能に前記超音波アレイを支持するｚ軸支持装置とが備えられ、(b) ｘ−ｙ面内において前記超音波アレイの長手方向が前記血管に対して直交するように前記ｚ軸支持装置に支持された超音波アレイの姿勢を制御するｚ軸制御手段を、含むことを特徴とする。

また、請求項４に係る発明の要旨とするところは、複数個の超音波振動子が一方向に配列されて超音波ビームを放射面から放射する一対の超音波アレイを備えた超音波プローブを用いて、生体の皮膚下の血管の短軸画像を測定する血管画像測定装置であって、(a) 前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、そのプローブ本体に設けられ、前記放射面に対して垂直なｚ軸まわりの回転が可能に前記超音波アレイを支持するｚ軸支持装置とが備えられ、(b) 前記一対の超音波アレイによって得られたそれぞれの断面画像中の血管の前記超音波振動子の配列方向に対して平行なｘ軸方法の位置と、その血管の位置差解消するための前記ｚ軸まわりの回動方向を示す表示とを表示する画像表示装置と、(c) 前記ｚ軸支持装置により支持された超音波アレイのｚ軸まわりの回動を手動入力操作によって調節するための入力操作装置とを、含むことを特徴とする。

また、請求項５に係る発明の要旨とするところは、複数個の超音波振動子が一方向に配列されて超音波ビームを放射面から放射する超音波アレイを備えた超音波プローブを用いて、生体の皮膚下の血管の長軸画像を測定する血管画像測定装置であって、(a) 前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、そのプローブ本体に設けられ、前記超音波振動子の配列方向に平行なｘ軸方向の平行移動が可能に前記超音波アレイを支持するｘ軸支持装置と、そのプローブ本体に設けられ、前記放射面に対して垂直であって前記超音波アレイを通過するｚ軸まわりに回転可能となるように前記超音波アレイを支持するｚ軸支持装置とが備えられ、(b) 前記超音波アレイのうち前記ｚ軸を通過する部分が前記血管の直上に位置するように前記ｘ軸支持装置を制御し、次いでその超音波アレイの配列方向がその血管と平行となるように前記ｚ軸支持装置を制御するｙｚ軸制御手段が、含まれることを特徴とする。

また、請求項６に係る発明の要旨とするところは、複数個の超音波振動子が一方向に配列されて超音波ビームを放射面から放射する超音波アレイを備えた超音波プローブを用いて、生体の皮膚下の血管の長軸画像を測定する血管画像測定装置であって、(a) 前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、該プローブ本体に設けられ、前記超音波振動子の配列方向に平行なｘ軸方向の平行移動が可能に前記超音波アレイを支持するｘ軸支持装置と、該プローブ本体に設けられ、前記放射面に対して垂直であって前記超音波アレイを通過するｚ軸まわりに回転可能となるように前記超音波アレイを支持するｚ軸支持装置とが備えられ、(b) 前記一対の超音波アレイによって得られたそれぞれの断面画像中の血管の前記超音波振動子の配列方向に対して平行なｘ軸方法の位置と、その血管の位置差解消するための前記ｚ軸まわりの回動方向を示す表示とを表示する画像表示装置と、(c) 前記ｘ軸支持装置により支持された超音波アレイのｘ軸方向の移動を手動入力操作によって調節するとともに、前記ｚ軸支持装置により支持された超音波アレイのｚ軸まわりの回動を手動入力操作によって調節するための入力操作装置とを、含むことを特徴とする。

また、請求項７に係る発明の要旨とするところは、複数個の超音波振動子が一方向に配列されて超音波ビームを放射面から放射する超音波アレイを備えた超音波プローブを用いて、生体の皮膚下の血管およびその内皮を含む画像を測定する血管画像測定装置であって、(a) 前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、該プローブ本体に設けられ、前記超音波振動子の配列方向に直交するｙ軸まわりの回動が可能に前記超音波アレイを支持するｙ軸支持装置とが備えられ、(b) 前記画像中において多重反射によるゴースト画像を解消するための角度が前記放射面と該放射面に対向する皮膚面との間に形成されるように、前記超音波アレイの前記ｙ軸まわりの回動姿勢を変更する放射面角度制御手段を、含むことを特徴とする。

また、請求項８に係る発明の要旨とするところは、複数個の超音波振動子が一方向に配列されて超音波ビームを放射面から放射する超音波アレイを備えた超音波プローブを用いて、生体の皮膚下の血管およびその内皮を含む画像を測定する血管画像測定装置であって、(a) 前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、そのプローブ本体に設けられ、前記超音波振動子の配列方向に直交するｙ軸まわりの回動が可能に前記超音波アレイを支持するｙ軸支持装置とが備えられ、(b) 前記血管およびその内皮を含む画像を表示する画像表示装置と、(c) 前記ｙ軸支持装置により支持された超音波アレイのｙ軸まわりの回動を手動入力操作によって調節するための入力操作装置とを、含むことを特徴とする。

前記請求項１に係る発明の血管画像測定装置によれば、(a) 前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、そのプローブ本体に設けられ、前記超音波振動子の配列方向に対して平行なｘ軸まわりの回転が可能に前記超音波アレイを支持するｘ軸支持装置とが備えられ、(b) ｙ−ｚ面内において前記超音波アレイの放射面が前記血管に対して平行となるように前記ｘ軸支持装置に支持された超音波アレイの姿勢を制御するｘ軸制御手段が含まれることから、超音波ビームの放射面が前記血管に対して平行な状態でその血管からの反射波が得られるので、その反射波に基づいて明瞭で精度の高い横断面が得られる。

また、請求項２に係る発明の血管画像測定装置によれば、(a) 前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、そのプローブ本体に設けられ、前記超音波振動子の配列方向に対して平行なｘ軸まわりの回転が可能に前記超音波アレイを支持するｘ軸支持装置とが備えられ、(b) 前記一対の超音波アレイによって得られたそれぞれの断面画像中の血管の前記放射面に対して垂直なｚ軸方向の位置と、その血管の位置差解消するための前記ｘ軸まわりの回動方向を示す表示とを表示する画像表示装置と、(c) 前記ｘ軸支持装置により支持された超音波アレイのｘ軸まわりの回動を手動入力操作によって調節するための入力操作装置とが含まれることから、画像表示装置に表示された方向へ入力操作装置を操作して血管の位置差解消するように超音波アレイのｘ軸まわりの回動位置を変更することにより、超音波ビームの放射面が血管に対して平行な状態でその血管からの反射波が得られるので、その反射波に基づいて明瞭で精度の高い横断面が得られる。

また、請求項３に係る発明の血管画像測定装置によれば、(a) 前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、そのプローブ本体に設けられ、前記放射面に対して垂直なｚ軸まわりの回転が可能に前記超音波アレイを支持するｚ軸支持装置とが備えられ、(b) ｘ−ｙ面内において前記超音波ビームの長手方向が前記血管に対して直交するように、前記ｚ軸支持装置に支持された超音波アレイの姿勢を制御するｚ軸制御手段とが含まれることから、超音波ビームの長手方向が血管に対して直交する状態でその血管からの反射波が得られるので、その反射波に基づいて明瞭で精度の高い横断面が得られる。

また、請求項４に係る発明の血管画像測定装置によれば、(a) 前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、そのプローブ本体に設けられ、前記放射面に対して垂直なｚ軸まわりの回転が可能に前記超音波アレイを支持するｚ軸支持装置とが備えられ、(b) 前記一対の超音波アレイによって得られたそれぞれの断面画像中の血管の前記超音波振動子の配列方向に対して平行なｘ軸方法の位置と、その血管の位置差解消するための前記ｚ軸まわりの回動方向を示す表示とを表示する画像表示装置と、(c) 前記ｚ軸支持装置により支持された超音波アレイのｚ軸まわりの回動を手動入力操作によって調節するための入力操作装置とが含まれることから、画像表示装置に表示された方向へ入力操作装置を操作して血管の位置差解消するように超音波アレイのｚ軸まわりの回動位置を変更することにより、超音波ビームの長手方向が血管に対して直交する状態でその血管からの反射波が得られるので、その反射波に基づいて明瞭で精度の高い横断面が得られる。

また、請求項５に係る発明の血管画像測定装置によれば、(a) 前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、そのプローブ本体に設けられ、前記超音波振動子の配列方向に平行なｘ軸方向の平行移動が可能に前記超音波アレイを支持するｘ軸支持装置と、そのプローブ本体に設けられ、前記放射面に対して垂直であって前記超音波アレイを通過するｚ軸まわりに回転可能となるように前記超音波アレイを支持するｚ軸支持装置とが備えられ、(b) 前記超音波アレイのうち前記ｚ軸を通過する部分が前記血管の直上に位置するように前記ｘ軸支持装置を制御し、次いでその超音波アレイの配列方向がその血管と平行となるように前記ｚ軸支持装置を制御するｙｚ軸制御手段が含まれることから、超音波アレイのうちｚ軸を通過する部分が血管の直上に位置し且つその超音波アレイの配列方向がその血管と平行となるので、その血管反射波に基づいて明瞭で精度の高い縦断面が得られる。

また、請求項６に係る発明の血管画像測定装置によれば、(a) 前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、そのプローブ本体に設けられ、前記超音波振動子の配列方向に平行なｘ軸方向の平行移動が可能に前記超音波アレイを支持するｘ軸支持装置と、該プローブ本体に設けられ、前記放射面に対して垂直であって前記超音波アレイを通過するｚ軸まわりに回転可能となるように前記超音波アレイを支持するｚ軸支持装置とが備えられ、(b) 前記一対の超音波アレイによって得られたそれぞれの断面画像中の血管の前記超音波振動子の配列方向に対して平行なｘ軸方法の位置と、その血管の位置差解消するための前記ｚ軸まわりの回動方向を示す表示とを表示する画像表示装置と、(c) 前記ｘ軸支持装置により支持された超音波アレイのｘ軸方向の移動を手動入力操作によって調節するとともに、前記ｚ軸支持装置により支持された超音波アレイのｚ軸まわりの回動を手動入力操作によって調節するための入力操作装置とが、含まれることから、超音波アレイのうちｚ軸を通過する部分が血管の直上に位置し且つその超音波アレイの配列方向がその血管と平行となるように手動入力操作によって調節されることによりｘ軸方向の移動位置およびｚ軸まわりの回動角が変更されることにより、前記血管からの反射波に基づいて明瞭で精度の高い縦断面が得られる。

また、請求項７に係る発明の血管画像測定装置によれば、(a) 前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、そのプローブ本体に設けられ、前記超音波振動子の配列方向に直交するｙ軸まわりの回動が可能に前記超音波アレイを支持するｙ軸支持装置とが備えられ、(b) 前記画像中において多重反射によるゴースト画像を解消するための角度が前記放射面と該放射面に対向する皮膚面との間に形成されるように、前記超音波アレイの前記ｙ軸まわりの回動姿勢を変更する放射面角度制御手段が含まれることから、超音波プローブの放射面とそれに対向する皮膚面との間が傾斜させられて多重反射が防止されるので、明瞭で精度の高い血管の内皮（内膜）の横断面画像が得られる。

また、請求項８に係る発明の血管画像測定装置によれば、(a) 前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、そのプローブ本体に設けられ、前記超音波振動子の配列方向に直交するｙ軸まわりの回動が可能に前記超音波アレイを支持するｙ軸支持装置とが備えられ、(b) 前記血管およびその内皮を含む画像を表示する画像表示装置と、(c) 前記ｙ軸支持装置により支持された超音波アレイのｙ軸まわりの回動を手動入力操作によって調節するための入力操作装置とが含まれることから、多重反射による内膜のゴーストが解消されるまで操作して超音波プローブの放射面とそれに対向する皮膚面との間が傾斜させられて多重反射が防止されることにより、明瞭で精度の高い血管の内皮（内膜）の横断面画像が得られる。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、センサ保持装置１０に保持された超音波プローブ（センサ、超音波探触子）１２を用いて被検出体である生体１４の上腕１６の皮膚１８の上からその皮膚１８直下に位置する血管２０の横断面画像（短軸画像）或いは縦断面画像（長軸画像）を測定する血管画像測定装置２２を説明する正面図である。

上記超音波プローブ１２は、生体情報を検出するためのセンサとして機能するものであって、たとえば圧電セラミックスから構成された多数個の超音波振動子ａ_１〜ａ_ｎが一列に配列されることにより構成された互いに平行な２列の超音波アレイＡ１およびＡ２を含む先端部２４が、多軸駆動機構２６を介してプローブ本体２８に備えられている。図２は、本実施例で用いられるｘｙｚ軸直交座標軸を説明するためのものであり、血管２０の長手方向をｙ軸方向としたとき、皮膚１８の面上においてその血管２０に直交する方向をｘ軸とし、その皮膚１８の面に対して垂直な方向をｚ軸とする。後述のように、超音波アレイＡ１およびＡ２は、多軸駆動機構２６によりｘ軸およびｚ軸まわりにそれぞれ回転させられるようになっている。

図３に示すように、血管２０は、内膜Ｌ_１、中膜Ｌ_２、外膜Ｌ_３から成る３層構造を備えている。超音波を用いた画像では、中膜Ｌ_２からの反射がきわめて弱いため、内膜Ｌ_１および外膜Ｌ_３が表示される。実際の画像では、血管２０内および中膜Ｌ_２は黒く表示され、内膜Ｌ_１および外膜Ｌ_３が白く表示され、組織が白黒の斑で表示される。内膜Ｌ_１は、外膜Ｌ_３よりも大幅に厚みが薄く表示され、画像中において相対的に表示され難いけれども、ＦＭＤ（血流依存性血管拡張反応）の評価に際してはその内膜の径の変化率を用いることが望まれる。

血管画像測定装置２２は、所謂マイクロコンピュータから構成された電子制御装置３２と、モニタ画面表示装置３４と、キーボード３６と、超音波駆動制御回路３８とを備えており、電子制御装置３２は、超音波駆動制御回路３６から駆動信号を供給して超音波プローブ１２の先端部２４にある超音波アレイから超音波を放射させ、その先端部２４の超音波アレイにより検知された超音波反射信号を受けてその超音波反射信号の処理を行うことによって、皮膚１８下の超音波画像を発生させ、モニタ画面表示装置３４に表示させる。また、電子制御装置３２は、血管２０の横断面画像（短軸画像）を生成させるに際しては、上記超音波アレイを血管２０に対して直交する位置となるように多軸位置決め機構２６を駆動することによりに位置決めさせ、血管２０の縦断面画像（長軸画像）を生成させるに際しては、上記超音波アレイを血管２０に対して平行となるように多軸位置決め機構２６に位置決めさせる。

上記超音波プローブ１２は、三次元空間内の所望の位置すなわち所定の位置において被検出体である生体１４の上腕１６の皮膚１８の上からその皮膚１８直下に位置する血管２０を変形させない程度に軽く接触させる状態でセンサ保持装置１０に所望の姿勢で保持されるようになっている。上記超音波プローブ１２の先端部２４の端面と皮膚１８との間には、通常、超音波の減衰、境界面における反射や散乱を抑制して超音波画像を明瞭とするためのよく知られたゼリー等のカップリング剤が介在させられる。このゼリーは、たとえば寒天等の高い割合で水を含むゲル状の吸水性高分子であって、空気よりは固有インピーダンス（＝音速×密度）が十分に高く大きく超音波送受信信号の減衰を抑制するものである。また、そのゼリーに換えて、水を樹脂製袋内に閉じ込めた水袋、オリーブ油、グリセリン等が用いられ得る。

上記センサ保持装置１０は、机、台座等に位置固定に設けられ、垂直な回動軸心Ｃ方向に形成された嵌合穴４０を備えた基台４２と、その嵌合穴４０内に相対回転可能に嵌合された嵌合軸４４を備え、基台４２に対して垂直な回動軸心Ｃまわりに回動可能に設けられた回動部材４６と、その回動部材４６に固定された第１固定リンク４８ａを含む４つのリンク４８ａ乃至４８ｄから成る第１リンク機構４８と、第１リンク機構４８の先端部に固定された第１固定リンク５０ａとして含む４つのリンク５０ａ乃至５０ｄから成る第２リンク機構５０と、この第２リンク機構５０の先端部において固定されて超音波プローブ１２を回曲自在に連結してそれを支持する自在継手５２と、操作レバー５４の非操作によって前記自在継手５２の回曲を常時固定し、操作レバー５４の操作にしたがって常時固定さ
れていた回曲を許容すなわち固定を解放するストッパ装置５６とを備えている。

上記第１リンク機構４８は、互いに平行な１対の第１固定リンク４８ａおよび第１可動リンク４８ｂと、平行４辺形を構成するようにそれら１対の第１固定リンク４８ａおよび第１可動リンク４８ｂの両端部にそれぞれ回動可能に連結された互いに平行な１対の第１回動リンク４８ｃおよび４８ｄとを備え、その第１可動リンク４８ｂが前記回動軸心Ｃを含む面内で移動するように第１固定リンク４８ａが前記回動部材４６に固定されている。そして、この第１リンク機構４８には、上記第１可動リンク４８ｂに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる第１弾性部材として機能する第１コイルスプリング４９が設けられている。この第１コイルスプリング４９は、第１回動リンク４８ｃと第１固定リンク４８ａとの連結点と、第１回動リンク４８ｄと第１可動リンク４８ｂとの連結点との間に張設されており、この第１コイルスプリング４９により発生させられている第１可動リンク４８ｂを上方へ引き上げる方向のモーメントと、第１可動リンク４８ｂに負荷される荷重により発生させられている第１可動リンク４８ｂを下方へ引き下げる方向のモーメントとが略相殺されるようになっている。

上記第２リンク機構５０は、互いに平行な１対の第２回動リンク５０ｃおよび５０ｄと、平行４辺形を構成するようにそれら一対の第２回動リンク５０ｃおよび５０ｄの両端部にそれぞれ回動可能に連結された１対の第２固定リンク５０ａおよび第２可動リンク５０ｂとを備え、その第２可動リンク５０ｂが前記回動軸心Ｃを含む面内で移動するようにその第２固定リンク５０ａが第１可動リンク４８ｂに略直交する姿勢で固定されている。そして、この第２リンク機構５０には、第２可動リンク５０ｂに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる第２弾性部材として機能する第２コイルスプリング５１が設けられている。この第２コイルスプリング５１は、第２回動リンク５０ｃと第２固定リンク５０ａとの連結点と、第２回動リンク５０ｄと第１可動リンク５０ｂとの連結点との間に張設されており、この第２コイルスプリング５１により発生させられている第２可動リンク５０ｂを上方へ引き上げる方向のモーメントと、第２可動リンク５０ｂに負荷される荷重により発生させられている第２可動リンク５０ｂを下方へ引き下げる方向のモーメントとが略相殺されるようになっている。このような第１コイルスプリング４９および第２コイルスプリング５１の相殺作用により、超音波プローブ１２が三次元空間内の所望の位置に停止するか或いはゆっくりと下降する程度に保持され、血管２０を変形させない程度で超音波プローブ１２の先端部２４がゼリー等のカップリング剤を介して面接触状態で軽く密着させられるようになっている。

上記自在継手５２は、図４に拡大して示すように、基端部が第２可動リンク５０ｂに固定され且つ球状に形成された先端部５８を備えた第１連結部材５２ａと、その第１連結部材５２ａの球状の先端部５８が摺動可能に嵌め入れられた嵌合穴６０を備え、その球状の先端部５８の球心Ｂまわりに相対回曲可能に連結された第２連結部材５２ｂとを備え、超音波プローブ１２が所望の姿勢で保持されるようになっている。

前記ストッパ装置５６は、第２連結部材５２ｂに設けられた一対の案内穴６２、６４によって球状の先端部５８に対して接近離隔可能に案内された操作レバー５４と、その操作レバー５４を球状の先端部５８に対して押圧する押圧スプリング６６とを備え、常時は、操作レバー５４の非操作状態ではその操作レバー５４が押圧スプリング６６によって球状の先端部５８に対して押圧されることにより前記自在継手５２の回曲が阻止されて常時固定されるが、その操作レバー５４が押圧スプリング６６の付勢力に抗して操作されることによりその操作レバー５４が球状の先端部５８から離隔されると、前記自在継手５２の固定が解放され、その回曲が許容されるようになっている。図１の１点鎖線は、超音波プローブ１２が上昇させられた状態を示している。

超音波プローブ１２のプローブ本体２８の下部に設けられた先端部２４には、互いに平行な一対の超音波アレイＡ１およびＡ２が基板６８に固定されており、本実施例の多軸位置決め機構２６は、図５乃至図７に示すように、超音波アレイＡ１およびＡ２のｘ軸まわりの回動位置を位置決めするためのｘ軸回動機構７０と、超音波アレイＡ１およびＡ２のｚ軸まわりの回動位置を位置決めするためのｚ軸回動機構７２から構成されている。ｘ軸回動機構７０は超音波アレイＡ１およびＡ２をｘ軸まわりの回動可能に支持するｘ軸支持装置として機能し、ｚ軸回動機構７２は超音波アレイＡ１およびＡ２をｚ軸まわりの回動可能に支持するｚ軸支持装置として機能している。上記ｘ軸回動機構７０は、プローブ本体２８の下部に固定された固定フレーム７４に対してｘ軸に平行なピン７６まわりに回動可能に設けられたｘ軸回動フレーム７８と、そのｘ軸回動フレーム７８を１方向に付勢するスプリング８０と、そのスプリング８０の付勢力に抗して回動フレーム７８を付勢するｘ軸アクチュエータ８２とを備え、図６に示すように、一対の超音波アレイＡ１およびＡ２のｘ軸まわりの回動姿勢を位置決めする。このｘ軸アクチュエータ８２は電動モータ或いは電磁ソレノイドから構成される。上記ｚ軸回動機構７２は、上記ｘ軸回動フレーム７８においてｚ軸まわりに回転可能に保持され且つ前記基板６８を介して超音波アレイＡ１およびＡ２が固定されたウオームホイール８４と、ｘ軸回動フレーム７８に固定され、ウオームホイール８４の外周歯と噛み合うウオームギヤ８６を出力軸８８に備えた電動モータ９０とを備え、図７に示すように、一対の超音波アレイＡ１およびＡ２の間に位置するｚ軸まわりにそれら超音波アレイＡ１およびＡ２の回転姿勢を位置決めする。電動モータ９０はｚ軸アクチュエータとして機能している。

図１に戻って、超音波駆動制御回路３８は、電子制御装置３２からの指令に従って、たとえば上記超音波アレイＡ１を構成する一列に配列された多数個の超音波振動子ａ_１乃至ａ_ｎのうち、その端の超音波振動子ａ_１から、一定数の超音波振動子群たとえば１５個のａ_１乃至ａ_１５毎に所定の位相差を付与しつつ１０ＭＨｚ程度の周波数で同時駆動するビー
ムフォーミング駆動することにより超音波振動子の配列方向において収束性の超音波ビームを血管２０に向かって順次放射させ、超音波振動子を１個ずつずらしながらその超音波ビームをスキャン（走査）させたときの放射毎の反射波を受信して電子制御装置３２へ入力させる。図８の１点鎖線は、上記のビームフォーミング駆動により放射される収束性の超音波ビームを示している。また、上記超音波アレイＡ１の放射面には、図９に示すように、その超音波振動子ａ_１乃至ａ_ｎの配列方向に直交する方向に超音波ビームを収束させるための音響レンズ９２が設けられている。上記のようなビームフォーミング駆動および音響レンズ９２によって収束性とされた超音波ビームには、図８に示すように、超音波振動子ａ_１乃至ａ_ｎの配列方向に対して直交する方向に長手状の収束断面Ｄが形成されている。この収束断面Ｄの長手方向Ｅは、平面視すなわちｘ−ｙ平面内において超音波振動子ａ_１乃至ａ_ｎの配列方向（ｘ方向）、およびビームの放射方向（ｚ方向）Ｆに対して、それぞれ直交する方向である。

電子制御装置３２は、上記反射波に基づいて画像を合成し、皮膚１８下における血管２０の横断面画像（短軸画像）を生成させ、或いは血管２０の縦断面画像（長軸画像）を生成させて、モニタ画面表示装置３４に表示させる。また、その画像から、血管２０の径或いは内皮径（内膜径）が算出される。また、血管内皮機能を評価するために、虚血反応性充血後のＦＭＤ（血流依存性血管拡張反応）を表す血管径の変化率（％）［＝１００×（ｄ_ｍａｘ −ｄ）／ｄ］（但し、ｄは安静時の血管径、ｄ_ｍａｘは阻血解放後の最大血管径）を算出する。

図１０は、上記電子制御装置３２の作動の要部を説明するフローチャートである。図１０において、ステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１では、超音波発振およびスキャンが開始され、超音波アレイＡ１およびＡ２から収束性超音波ビームが放射され且つそれがスキャンされる。次いで、Ｓ２では、図１１の上段に示す超音波アレイＡ１およびＡ２のそれぞれの断面画像において、矩形表示領域の上辺から血管２０までの距離ａおよびｂが算出され、ｘ軸アクチュエータ８２によってｘ軸まわりの回動位置が距離ａおよびｂの差が減少する方向に所定量変更されるとともに、Ｓ３では、それらの距離ａおよびｂが一致するか否かが判断される。これらの距離ａおよびｂは、図１１の下段に示すように、各超音波アレイＡ１およびＡ２と血管２０との間の距離に対応する値である。上記Ｓ２およびＳ３は、ｙ−ｚ面内において超音波アレイＡ１およびＡ２から放射される超音波ビームの収束断面Ｄの長手方向が血管２０の中心線に対して平行となるように、すなわちｙ−ｚ面内において超音波アレイＡ１およびＡ２の放射面Ｓと血管２０またはその中心線とが平行となるように、ｘ軸回動機構（ｘ軸支持装置）７０に支持された超音波アレイＡ１およびＡ２の姿勢を制御するｘ軸制御手段に対応している。

上記Ｓ３における判断が否定されると上記Ｓ２以下が繰り返し実行される。しかし、Ｓ３における判断が肯定されると、各超音波アレイＡ１およびＡ２と血管２０との間の距離ａおよびｂが一致させられた状態であるので、図１２に示すように、血管２０の断面画像が円形となるとともに、ｙ−ｚ面内において超音波アレイＡ１およびＡ２の放射面Ｓと血管２０またはその中心線とが平行となって内膜Ｌ_１からの反射信号が強くなるので、内膜Ｌ_１が画像に一層明確に表れるようになる。

続いて、Ｓ４では、図１３の上段に示す超音波アレイＡ１およびＡ２のそれぞれの超音波断面画像Ｇ１およびＧ２において、矩形表示領域の左辺から血管２０までの距離ｃおよびｄが算出され、ｚ軸アクチュエータとして機能している電動モータ９０はによってｚ軸まわりの回動位置が距離ｃおよびｄの差が減少する方向に所定量変更されるとともに、Ｓ５では、それらの距離ｃおよびｄが一致するか否かが判断される。これらの距離ｃおよびｄは、図１３の下段に示すように、各超音波アレイＡ１およびＡ２の端部と血管２０との間の距離に対応する値である。上記Ｓ４およびＳ５は、ｘ−ｙ面内において超音波アレイＡ１およびＡ２から放射される超音波ビームの収束断面Ｄの長手方向が血管２０の中心線に対して平行となるように、すなわちｘ−ｙ面内において超音波アレイＡ１およびＡ２の放射面Ｓと血管２０またはその中心線とが平行となるように、ｚ軸回動機構（ｚ軸支持装置）７２に支持された超音波アレイＡ１およびＡ２の姿勢を制御するｚ軸制御手段に対応している。

上記のＳ５における判断が否定されると上記Ｓ４以下が繰り返し実行される。しかし、Ｓ５における判断が肯定されると、各超音波アレイＡ１およびＡ２と血管２０との間の距離ｃおよびｄが一致させられた状態であるので、図１４に示すように、血管２０の断面画像が円形となるとともに、ｘ−ｙ面内において超音波アレイＡ１およびＡ２の放射面Ｓ血管２０またはその中心線とが平行となって内膜Ｌ_１からの反射信号が強くなるので、内膜Ｌ_１が画像に一層明確に表れようになる。

そして、Ｓ６では、血管２０の断面画像である短軸画像が生成されてモニタ画面表示装置３４に表示されるとともに記憶され、Ｓ７では、その短軸画像内の血管２０の内膜Ｌ_１の径が算出される。

上述のように、本実施例の血管画像測定装置２２によれば、(a) 超音波プローブ１２には、生体１４上に配置されるプローブ本体２８と、そのプローブ本体２８に設けられ、超音波振動子ａ_１乃至ａ_ｎの配列方向に対して平行なｘ軸まわりの回転が可能に超音波アレイＡ１およびＡ２を支持するｘ軸回動機構（ｘ軸支持装置）７０とが備えられ、(b) ｙ−ｚ面内において超音波アレイＡ１およびＡ２の放射面Ｓと血管２０またはその中心線とが平行となるように、ｘ軸回動機構７０に支持された超音波アレイＡ１およびＡ２の姿勢を制御するｘ軸制御手段Ｓ２およびＳ３が含まれることから、超音波ビームの長手状の収束断面Ｄが血管２０の中心線に平行な状態でその血管２０からの反射波が得られるので、その反射波に基づいて明瞭で精度の高い横断面が得られる。

また、本実施例の血管画像測定装置２２によれば、(a) 超音波プローブ１２には、生体１４上に配置されるプローブ本体２８と、そのプローブ本体２８に設けられ、超音波アレイＡ１およびＡ２の放射面Ｓすなわち皮膚１８の面に対して垂直なｚ軸まわりの回転が可能に超音波アレイＡ１およびＡ２を支持するｚ軸回動機構（ｚ軸支持装置）７２とが備えられ、(b) ｘ−ｙ面内において超音波アレイＡ１およびＡ２の放射面Ｓと血管２０またはその中心線とが平行となるように、ｚ軸回動機構７２に支持された超音波アレイＡ１およびＡ２の姿勢を制御するｚ軸制御手段Ｓ４およびＳ５が含まれることから、超音波ビームの長手状の収束断面Ｄが血管２０の中心線に平行な状態すなわち超音波アレイＡ１およびＡ２の放射面Ｓと血管２０とが平行な状態でその血管からの反射波が得られるので、その反射波に基づいて明瞭で精度の高い横断面が得られる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において実施例相互において共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図１５乃至図１８は、多軸位置決め機構２６の他の構成例を説明する図である。本実施例の多軸位置決め機構２６は、超音波振動子ａ_１乃至ａ_ｎの配列方向に平行なｘ軸方向の平行移動が可能に超音波アレイＡ１およびＡ２を支持するｘ軸支持装置として機能するｘ軸移動機構９２と、プローブ本体２８に設けられ、超音波アレイＡ１およびＡ２の放射面すなわち皮膚１８に対して垂直であって超音波アレイＡ１およびＡ２のうちの一方である超音波アレイＡ１を通過するｚ軸まわりに回転可能となるように超音波アレイＡ１およびＡ２を支持するｚ軸支持装置として機能するｚ軸回動機構９４とが備えている。

上記ｘ軸移動機構９２は、固定フレーム７４に対して可動フレーム７８をｘ軸方向に直線的に移動可能に支持するために案内用長穴９６およびそれに嵌め入れられた案内ピン９８から成る案内装置１００と、その可動フレーム１０２を一方向に付勢するスプリング１０４と、そのスプリング１０４の付勢力に抗して回動フレーム１０２を付勢するｘ軸アクチュエータ１０６とを備え、一対の超音波アレイＡ１およびＡ２のｘ軸方向の移動位置を位置決めする。このｘ軸アクチュエータ１０６は電動モータ或いは電磁ソレノイドから構成される。上記ｚ軸回動機構９４は、上記可動フレーム１０２において一方の超音波アレイＡ１の長手方向の中央を通過するｚ軸まわりに回転可能に設けられ且つ前記基板６８を介して超音波アレイＡ１およびＡ２が固定されたウオームホイール１０８と、可動フレーム１０２に固定され、ウオームホイール８４の外周歯と噛み合うウオームギヤ８６を出力軸８８に備えた電動モータ９０とを備え、一対の超音波アレイＡ１およびＡ２の一方の超音波アレイＡ１を通過するｚ軸まわりにそれら超音波アレイＡ１およびＡ２の回転姿勢を位置決めする。電動モータ９０はｚ軸アクチュエータとして機能している。図１５および図１７は可動フレーム１０２がｘ軸方向の移動範囲の中央に位置する状態を示し、図１６および図１８は可動フレーム１０２がｘ軸方向の移動範囲の端に位置する状態を示している。

図１９は、本実施例における電子制御装置３２の制御作動の要部を説明するフローチャートである。図１９において、Ｓ１１では、超音波発振およびスキャンが開始され、超音波アレイＡ１およびＡ２から収束性超音波ビームが放射され且つそれがスキャンされる。次いで、Ｓ１２では、図２０の上段に示す超音波アレイＡ１およびＡ２のそれぞれの超音波断面画像Ｇ１およびＧ２において、矩形表示領域の左辺および右辺から血管２０までの距離ｅおよびｆが算出され、ｘ軸アクチュエータ１０６によってｘ軸方向の移動位置が距離ｅおよびｆの差が減少する方向に所定量変更されるとともに、Ｓ１３では、それらの距離ｅおよびｆが一致するか否かが判断される。これらの距離ｅおよびｆは、図２０の下段に示すように、一方の超音波アレイＡ１の端と血管２０との間の距離に対応する値である。上記Ｓ１３は、一方の超音波アレイＡ１の長手方向の中央に血管２０が位置するようにｘ軸移動機構９２を制御する。

上記Ｓ１３の判断が否定される場合は上記Ｓ１２以下が繰り返し実行される。しかし、Ｓ１３における判断が肯定されると、超音波アレイＡ１の中央に血管２０が位置させられた状態であるので、Ｓ１４において、超音波アレイＡ１がｚ軸まわりに回転させられ、Ｓ１５において超音波アレイＡ１が血管２０と平行となったか否かが判断される。このＳ１５の判断が否定される場合は上記Ｓ１４以下が繰り返し実行され、Ｓ１５の判断が肯定されるまでその回転が継続される。上記Ｓ１２乃至Ｓ１５は、一方の超音波アレイＡ１のうちｚ軸を通過する中央部分が血管２０の直上に位置するようにｘ軸移動機構（ｘ軸支持装置）９２を制御し、次いでその超音波アレイＡ１の配列方向が血管２０と平行となるようにｚ軸回動機構（ｚ軸支持装置）９４を制御するｙｚ軸制御手段に対応している。

Ｓ１５の判断が肯定されると、図２１の下段に示すように超音波アレイＡ１が血管２０と長手方向で一致させられてその真上に位置させられた状態であるので、Ｓ１６において、図２１の上段に示すように超音波アレイＡ１に対応する断面画像において血管２０の縦断面画像が表示される。この状態では、超音波アレイＡ１から放射される超音波ビームの収束断面Ｄの長手方向が血管２０の中心線に対して平行すなわち超音波アレイＡ１の放射面Ｓと血管２０とが平行となって内膜Ｌ_１からの反射信号が強くなるので、内膜Ｌ_１が画像に一層明確に表れようになる。

本実施例の血管画像測定装置２２によれば、(a) 超音波プローブ１２には、生体１４上に配置されるプローブ本体２８と、そのプローブ本体２８に設けられ、超音波振動子ａ_１乃至ａ_ｎの配列方向に平行なｘ軸方向の平行移動が可能に超音波アレイＡ１およびＡ２を支持するｘ軸移動機構（ｘ軸支持装置）９２と、そのプローブ本体２８に設けられ、放射面すなわち皮膚１８の面に対して垂直であって超音波アレイＡ１を通過するｚ軸まわりに回転可能となるように超音波アレイＡ１を支持するｚ軸回動機構（ｚ軸支持装置）９４とが備えられ、(b) 超音波アレイＡ１のうちｚ軸を通過する部分が血管２０の直上に位置するようにｘ軸移動機構９２を制御し、次いでその超音波アレイＡ１の配列方向がその血管２０と平行となるようにｚ軸回動機構９４を制御するｙｚ軸制御手段（Ｓ１２乃至Ｓ１５）が含まれることから、超音波アレイＡ１のうちｚ軸を通過する部分が血管２０の直上に位置し且つその超音波アレイＡ１の配列方向がその血管２０と平行となるので、その血管２０からの反射波に基づいて明瞭で精度の高い縦断面が得られる。

さらに、本発明の他の実施例を説明する。図２２および図２３は、多軸位置決め機構２６の他の構成例を説明する図である。本実施例の多軸位置決め機構２６は、超音波アレイＡ１およびＡ２のｙ軸まわりの回動位置を位置決めするためのｙ軸回動機構１１０と、超音波アレイＡ１およびＡ２のｚ軸まわりの回動位置を位置決めするための図５と同様のｚ軸回動機構７２とから構成されている。ｙ軸回動機構１１０は超音波アレイＡ１およびＡ２を血管２０と平行なｙ軸まわりの回動を可能に支持するｙ軸支持装置として機能している。ｙ軸回動機構１１０は、プローブ本体２８の下部に固定された固定フレーム７４に対してｙ軸に平行なピン１１２まわりに回動可能に設けられたｙ軸回動フレーム１１４と、そのｙ軸回動フレーム１１４を１方向に付勢するスプリング１１６と、そのスプリング１１６の付勢力に抗してｙ軸回動フレーム１１４を付勢するｙ軸アクチュエータ１１８とを備え、図２３に示すように、一対の超音波アレイＡ１およびＡ２のｙ軸まわりの回動姿勢を位置決めする。このｙ軸アクチュエータ１１８は電動モータ或いは電磁ソレノイドから構成される。ｚ軸回動機構７２は、上記ｙ軸回動フレーム１１４に設けられている。

図２４は、本実施例における電子制御装置３２の制御作動の要部を説明するフローチャートである。図２４において、Ｓ２１では、超音波発振およびスキャンが開始され、超音波アレイＡ１およびＡ２から収束性超音波ビームが放射され且つそれがスキャンされる。次いで、Ｓ２２では、図２５の上段に示すように、モニタ画面表示装置３４に表示される超音波アレイＡ１およびＡ２のそれぞれの超音波断面画像Ｇ１およびＧ２において、皮膚１８と血管２０との間の多重反射信号により短軸画像内で内膜Ｌ_１を表すゴースト画像Ｌ_１ ’が存在する場合は、多重反射が解消される方向にｙ軸まわりの回動角が所定量変更操作されるとともに、Ｓ２３では、上記多重反射によるゴースト画像Ｌ_１’の有無が自動または手動にて判断される。自動で判断される場合は、たとえばモニタ画面表示装置３４に表示される血管断面画像において血管２０の内腔が多重反射によるゴースト画像Ｌ_１ ’が存在しないために輝度が所定値よりも低いか否かに基づいて判断される。血管断面画像において血管２０の内腔に多重反射によるゴースト画像Ｌ_１ ’が含まれる場合はそれが白く表示されるために輝度が低下する。血管２０の内腔に上記多重反射によるゴースト画像Ｌ_１ ’が含まれない場合は黒く抜けるように表示される。

このＳ２３は、上記多重反射によるゴースト画像Ｌ_１ ’が十分に解消される範囲で、可及的に明確な短軸画像が得られるようにすなわち可及的に超音波アレイＡ１およびＡ２の放射面Ｓと皮膚１８とが平行となるようにｙ軸回動機構１１０を手動による入力操作装置であるキーボード３６またはマウス３７にて手動制御し、超音波アレイＡ１およびＡ２のｙ軸まわりの回動角を設定する。上記Ｓ２３は、短軸画像中において多重反射によるゴースト画像を解消するための角度αが超音波アレイＡ１およびＡ２の放射面Ｓと皮膚１８との間に形成されるように、超音波アレイＡ１およびＡ２をｙ軸まわりの回動姿勢を変更する放射面角度制御工程に対応している。

上記Ｓ２３の判断が否定される場合は上記Ｓ２２以下が繰り返し実行される。しかし、Ｓ２３における判断が肯定されると、多重反射によるゴースト画像Ｌ_１ ’が十分に解消された状態であるので、Ｓ２４において、明瞭な横断面画像（短軸画像）が生成される。これにより、その短軸画像内の血管２０の内膜Ｌ_１の径が正確に算出される。

本実施例の血管画像測定装置２２によれば、(a) 超音波プローブ１２には、生体１４上に配置されるプローブ本体２８と、そのプローブ本体２８に設けられ、超音波振動子ａ_１乃至ａ_ｎの配列方向に直交するｙ軸まわりの回動が可能に超音波アレイＡ１およびＡ２を支持するｙ軸回動機構（ｙ軸支持装置）１１０とが備えられ、(b) 断面画像中において多重反射による内膜Ｌ_１のゴースト画像Ｌ_１ ’を解消するための角度αが放射面Ｓとその放
射面Ｓに対向する皮膚１８の面との間に形成されるように、超音波アレイＡ１およびＡ２をｙ軸まわりの回動姿勢を変更操作するＳ２２、Ｓ２３が含まれることから、超音波プローブＡ１およびＡ２の放射面とそれに対向する皮膚１８の面との間が傾斜させられて多重反射が防止されるので、明瞭で精度の高い血管２０の内皮（内膜）の横断面画像すなわち短軸画像が得られる。

また、前述の図１乃至図１４に示す実施例において、ｘ軸まわりの回動とｚ軸まわりの回動とが図１０のＳ２およびＳ３と、Ｓ４およびＳ５とによって自動的に行われていたが、手動操作にしたがって回動制御されてもよい。すなわち本実施例の手動制御では、図１０のＳ２に相当する工程では、図２７の上段に示すように、モニタ画面表示装置３４に表示される超音波アレイＡ１およびＡ２のそれぞれの超音波断面画像Ｇ１およびＧ２において、少なくともｚ軸方向の血管の中心位置Ｃ１およびＣ２がそれぞれ表示されるとともに、それら中心位置Ｃ１およびＣ２を一致させて位置差を解消するために、ｘ軸まわりの操作方向が矢印Ｊにて表示される。作業者は、上記の表示に従って入力操作装置であるキーボード３６またはマウス３７にて手動制御し、超音波アレイＡ１およびＡ２のｘ軸まわりの回動角を設定する。図１０のＳ４に相当する工程では、図２８の上段に示すように、モニタ画面表示装置３４に表示される超音波アレイＡ１およびＡ２のそれぞれの超音波断面画像Ｇ１およびＧ２において、少なくともｘ軸方向の血管の中心位置Ｃ１およびＣ２がそれぞれ表示されるとともに、それら中心位置Ｃ１およびＣ２を一致させて位置差を解消するために、ｚ軸まわりの操作方向が矢印Ｋにて表示される。作業者は、上記の表示に従って入力操作装置であるキーボード３６またはマウス３７にて手動制御し、超音波アレイＡ１およびＡ２のｘ軸まわりの回動角を設定する。本実施例においても、前述の図１乃至図１４に示す実施例と同様の効果が得られる。

また、前述の図１５乃至図２１に示す実施例において、ｘ軸方向の平行移動とｚ軸まわりの回動とが図１９のＳ１２およびＳ１３と、Ｓ１４およびＳ１５とによって自動的に行われていたが、手動操作にしたがって回動制御されてもよい。すなわち本実施例の手動制御では、図１９のＳ１２に相当する工程では、図２９の上段に示すように、モニタ画面表示装置３４に表示される超音波アレイＡ１およびＡ２のそれぞれの超音波断面画像Ｇ１およびＧ２において、少なくともｘ軸方向の血管２０の中心位置が符号Ｃ１により表示されるとともに、超音波アレイＡ１の長手方向のうちのｚ軸が通る中心位置が破線ＢＬより表示される。同時に、血管２０の中心位置Ｃ１と破線ＢＬより表示される超音波アレイＡ１の長手方向の中心位置とを一致させてそれら位置差を解消するために、ｘ軸方向の操作方向が矢印Ｍにて表示される。作業者は、上記の表示に従って入力操作装置であるキーボード３６またはマウス３７にて手動制御し、超音波アレイＡ１の中心位置を血管２０の中心位置に設定する。図１９のＳ４に相当する工程では、図３０の上段に示すように、モニタ画面表示装置３４に表示される超音波アレイＡ１の超音波断面画像Ｇ１において超音波アレイＡ１に対応する血管２０の断面画像が表示される。作業者は、上記超音波断面画像Ｇ１の表示が図２１に示す２本の平行線で血管が示される縦断面画像となるように、入力操作装置であるキーボード３６またはマウス３７にて手動制御し、超音波アレイＡ１のｚ軸まわりの回動角を設定する。図３０はｚ軸まわりの回動途中における血管２０の画像を示している。本実施例においても、前述の図１５乃至図２１に示す実施例と同様の効果が得られる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用され得る。

たとえば、前述の図１乃至図１４の実施例において、ｘ軸回動機構７０およびそれを制御するためのｘ軸制御手段Ｓ２、Ｓ３と、ｚ軸回動機構７２およびそれを制御するためのｚ軸制御手段Ｓ４、Ｓ５とが設けられていたが、それらのうちの一方のみが設けられていてもよい。

また、前述の実施例において、ｘ軸回動機構７０、ｚ軸回動機構７２、ｘ軸移動機構９２、ｚ軸回動機構９４、ｙ軸回動機構１１０の機械的構成は、その一例が開示されたものであり、その他の機械的構成でも実現されることができる。

また、前述の図２２乃至図２６の実施例は、血管２０の短軸画像を測定するものであったが、血管２０の長軸画像を測定するためにも用いられるし、１本の超音波アレイＡ１が備えられた超音波プローブ１２が用いられてもよい。

また、前述の図１乃至図１４の実施例、図１５乃至図２１の実施例、或いは図２２乃至図２５の実施例の一部或いは全部は、共通の血管画像測定装置に適用されることができる。たとえば、多軸位置決め機構２６が、ｘ軸回動機構７０、ｘ軸移動機構９２、およびｚ軸回動機構７２から構成されたり、ｘ軸回動機構７０、ｙ軸回動機構１１０、およびｚ軸回動機構７２から構成されたりすることができる。

また、前述の図２４のＳ２２は、手動操作によるｙ軸回動位置の変更が行われていたが、画像中において多重反射によるゴースト画像を解消するための角度が前記放射面とその放射面に対向する皮膚面との間に形成されるように、前記超音波アレイを前記ｙ軸まわりの回動姿勢を所定角度ずつ自動的に変更するように構成されてもよい。この場合には、Ｓ２２、Ｓ２３が、血管断面画像において、多重反射によるゴースト画像を解消するための角度が超音波アレイＡ１の放射面Ｓとその放射面Ｓに対向する皮膚１８の面との間に形成されるようにその超音波アレイＡ１のｙ軸まわりの回動姿勢を変更する放射面角度制御手段として機能する。このようにしても、超音波プローブの放射面とそれに対向する皮膚面との間が傾斜させられて多重反射が防止されるので、明瞭で精度の高い血管の内皮（内膜）の横断面画像が得られる。

また、前述の実施例では、キーボード３６またはマウス３７が手動操作入力のための入力操作装置として用いられていたが、トグルスイッチやジョイスティックなどが用いられてもよい。

なお、上述したのは、あくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

本発明の一実施例の血管画像測定装置の全体的な構成を説明する図である。図１の実施例の超音波プローブの先端部に設けられた超音波アレイの血管に対する姿勢を表すためのｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を説明する図である。血管画像に表示される血管の多層膜構成を説明するための拡大図である。図１のセンサ保持装置とこれにより保持される超音波プローブとの間の支持構造を説明する図である。図１の超音波プローブにおいて、超音波アレイを位置決めするための多軸駆動機構を構成する、ｘ軸回動機構およびｚ軸回動機構を説明する図である。図５のｘ軸回動機構によって超音波アレイのｘ軸まわりの回動位置が変化させられた状態を示す図である。図５のｚ軸回動機構によって超音波アレイのｚ軸まわりの回動位置が変化させられる構成を説明する図である。図１の超音波プローブに設けられた超音波アレイから放射される超音波ビームを１点差線で示すとともに、その超音波ビームの収束部の断面である収束断面を説明する図である。図１の超音波プローブに設けられた音響レンズを説明する図である。図１の実施例の電子制御装置における短軸画像生成のための制御作動の要部を説明するフローチャートである。図１０の制御作動の説明であって、一対の超音波アレイと血管との距離が異なる場合における超音波アレイのｘ軸まわりの回動位置と横断面画像との関係を示す図である。図１０の制御作動の説明であって、一対の超音波アレイと血管との距離が等しい場合における超音波アレイのｘ軸まわりの回動位置と横断面画像との関係を示す図である。図１０の制御作動の説明であって、一対の超音波アレイと血管とが直交しない場合における超音波アレイのｚ軸まわりの回動位置と横断面画像との関係を示す図である。図１０の制御作動の説明であって、一対の超音波アレイと血管とが直交した場合における超音波アレイのｚ軸まわりの回動位置と横断面画像との関係を示す図である。本発明の他の実施例における超音波プローブにおいて、超音波アレイを位置決めするための多軸駆動機構を構成する、ｘ軸移動機構およびｚ軸回動機構を説明する断面図である。図１５の断面図において、ｘ軸移動機構によって超音波アレイのｘ軸方向の平行移動位置が変化させられた状態を示す図である。図１５の実施例における超音波プローブにおいて、超音波アレイを位置決めするための多軸駆動機構を構成する、ｘ軸移動機構およびｚ軸回動機構を説明する底面図である。図１５の底面図において、ｘ軸移動機構によって超音波アレイのｘ軸方向の平行移動位置が変化させられた状態を示す図である。図１５の実施例において、電子制御装置の長軸画像生成のための制御作動の要部を説明するフローチャートである。図１９の制御作動の説明であって、一対の超音波アレイと血管とが交差している場合における超音波アレイのｘ軸方向の平行移動位置と横断面画像との関係を示す図である。図１９の制御作動の説明であって、一対の超音波アレイのｚ軸まわりの回動によって一方の超音波センサが血管の真上において平行な状態となった場合における超音波アレイのｘ軸方向の平行移動位置と横断面画像との関係を示す図である。本発明の他の実施例の超音波プローブにおいて、超音波アレイを位置決めするための多軸駆動機構を構成する、ｙ軸回動機構およびｚ軸回動機構を説明する図である。図２２のｙ軸回動機構によって超音波アレイのｙ軸まわりの回動位置が変化させられた状態を示す図である。図２３の実施例において、電子制御装置の長軸画像生成のための制御作動の要部を説明するフローチャートである。図２４の制御作動の説明であって、一対の超音波アレイの放射面と皮膚とが平行な状態における、一対の超音波アレイのｙ軸まわりの回動位置と横断面画像との関係を示す図である。図２４の制御作動の説明であって、一対の超音波アレイの放射面と皮膚とが所定の角度αにて傾向した状態における、一対の超音波アレイのｙ軸まわりの回動位置と横断面画像との関係を示す図である。本発明の他の実施例における、手動入力操作で一対の超音波アレイと血管との距離を一致させる制御に用いられる表示画像であって、各超音波アレイに対応する画像の血管の中心位置Ｃ１およびＣ２を一致させて位置差を解消するために、ｘ軸まわりの操作方向を示す矢印を表示している。手動入力操作で一対の超音波アレイと血管との距離を一致させる制御に用いられる表示画像であって、各超音波アレイに対応する画像の血管の中心位置Ｃ１およびＣ２を一致させて位置差を解消するために、ｚ軸まわりの操作方向を示す矢印を表示している。本発明の他の実施例における、手動入力操作で一つの超音波アレイの長手方向の中心と血管との位置を一致させる制御に用いられる表示画像であって、超音波アレイに対応する画像の血管の中心位置Ｃ１を破線に示す超音波アレイの長手方向の中心を一致させて位置差を解消するために、ｘ軸方向の操作方向を示す矢印を表示している。本発明の他の実施例における、手動入力操作で一つの超音波アレイをその長手方向の中心まわりに回動させて血管の長手方向と一致させる制御に用いられる表示画像である。

符号の説明

１２：超音波プローブ（超音波探触子）
１４：生体
１８：皮膚
２０：血管
２２：血管画像測定装置
２８：プローブ本体
３４：モニタ画面表示装置（画像表示装置）
３６：キーボード（入力操作装置）
３７：マウス（入力操作装置）
７０：ｘ軸回動機構（ｘ軸支持装置）
７２：ｚ軸回動機構（ｚ軸支持装置）
９２：ｘ軸移動機構（ｘ軸支持装置）
９４：ｚ軸回動機構（ｚ軸支持装置）
１１０：ｙ軸回動機構（ｙ軸支持装置）
ａ_１乃至ａ_ｎ：超音波振動子
Ｄ：収束断面
Ａ１、Ａ２：超音波アレイ
Ｓ２、Ｓ３：ｘ軸制御手段
Ｓ４、Ｓ５：ｚ軸制御手段
Ｓ１２乃至Ｓ１５：ｙｚ軸制御手段

Claims

複数個の超音波振動子が一方向に配列されて超音波ビームを放射面から放射する超音波アレイを備えた超音波プローブを用いて、生体の皮膚下の血管の短軸画像を測定する血管画像測定装置であって、
前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、該プローブ本体に設けられ、前記超音波振動子の配列方向に対して平行なｘ軸まわりの回転が可能に前記超音波アレイを支持するｘ軸支持装置とが備えられ、
ｙ−ｚ面内において前記超音波アレイの放射面が前記血管に対して平行となるように前記ｘ軸支持装置に支持された超音波アレイの姿勢を制御するｘ軸制御手段を、含むことを特徴とする血管画像測定装置。
複数個の超音波振動子が一方向に配列されて超音波ビームを放射面から放射する一対の超音波アレイを備えた超音波プローブを用いて、生体の皮膚下の血管の短軸画像を測定する血管画像測定装置であって、
前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、該プローブ本体に設けられ、前記超音波振動子の配列方向に対して平行なｘ軸まわりの回転が可能に前記超音波アレイを支持するｘ軸支持装置とが備えられ、
前記一対の超音波アレイによって得られたそれぞれの断面画像中の血管の前記放射面に対して垂直なｚ軸方向の位置と、その血管の位置差解消するための前記ｘ軸まわりの回動方向を示す表示とを表示する画像表示装置と、
前記ｘ軸支持装置により支持された超音波アレイのｘ軸まわりの回動を手動入力操作によって調節するための入力操作装置と
を、含むことを特徴とする血管画像測定装置。
複数個の超音波振動子が一方向に配列されて超音波ビームを放射面から放射する超音波アレイを備えた超音波プローブを用いて、生体の皮膚下の血管の短軸画像を測定する血管画像測定装置であって、
前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、該プローブ本体に設けられ、前記放射面に対して垂直なｚ軸まわりの回転が可能に前記超音波アレイを支持するｚ軸支持装置とが備えられ、
ｘ−ｙ面内において前記超音波アレイの長手方向が前記血管に対して直交するように前記ｚ軸支持装置に支持された超音波アレイの姿勢を制御するｚ軸制御手段を、含むことを特徴とする血管画像測定装置。
複数個の超音波振動子が一方向に配列されて超音波ビームを放射面から放射する一対の超音波アレイを備えた超音波プローブを用いて、生体の皮膚下の血管の短軸画像を測定する血管画像測定装置であって、
前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、該プローブ本体に設けられ、前記放射面に対して垂直なｚ軸まわりの回転が可能に前記超音波アレイを支持するｚ軸支持装置とが備えられ、
前記一対の超音波アレイによって得られたそれぞれの断面画像中の血管の前記超音波振動子の配列方向に対して平行なｘ軸方法の位置と、その血管の位置差解消するための前記ｚ軸まわりの回動方向を示す表示とを表示する画像表示装置と、
前記ｚ軸支持装置により支持された超音波アレイのｚ軸まわりの回動を手動入力操作によって調節するための入力操作装置と
を、含むことを特徴とする血管画像測定装置。
複数個の超音波振動子が一方向に配列されて超音波ビームを放射面から放射する超音波アレイを備えた超音波プローブを用いて、生体の皮膚下の血管の長軸画像を測定する血管画像測定装置であって、
前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、該プローブ本体に設けられ、前記超音波振動子の配列方向に平行なｘ軸方向の平行移動が可能に前記超音波アレイを支持するｘ軸支持装置と、該プローブ本体に設けられ、前記放射面に対して垂直であって前記超音波アレイを通過するｚ軸まわりに回転可能となるように前記超音波アレイを支持するｚ軸支持装置とが備えられ、
前記超音波アレイのうち前記ｚ軸を通過する部分が前記血管の直上に位置するように前記ｘ軸支持装置を制御し、次いで該超音波アレイの配列方向が該血管と平行となるように前記ｚ軸支持装置を制御するｙｚ軸制御手段を、含むことを特徴とする血管画像測定装置。
複数個の超音波振動子が一方向に配列されて超音波ビームを放射面から放射する超音波アレイを備えた超音波プローブを用いて、生体の皮膚下の血管の長軸画像を測定する血管画像測定装置であって、
前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、該プローブ本体に設けられ、前記超音波振動子の配列方向に平行なｘ軸方向の平行移動が可能に前記超音波アレイを支持するｘ軸支持装置と、該プローブ本体に設けられ、前記放射面に対して垂直であって前記超音波アレイを通過するｚ軸まわりに回転可能となるように前記超音波アレイを支持するｚ軸支持装置とが備えられ、
前記一対の超音波アレイによって得られたそれぞれの断面画像中の血管の前記超音波振動子の配列方向に対して平行なｘ軸方法の位置と、その血管の位置差解消するための前記ｚ軸まわりの回動方向を示す表示とを表示する画像表示装置と、
前記ｘ軸支持装置により支持された超音波アレイのｘ軸方向の移動を手動入力操作によって調節するとともに、前記ｚ軸支持装置により支持された超音波アレイのｚ軸まわりの回動を手動入力操作によって調節するための入力操作装置と
を、含むことを特徴とする血管画像測定装置。
複数個の超音波振動子が一方向に配列されて超音波ビームを放射面から放射する超音波アレイを備えた超音波プローブを用いて、生体の皮膚下の血管およびその内皮を含む画像を測定する血管画像測定装置であって、
前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、該プローブ本体に設けられ、前記超音波振動子の配列方向に直交するｙ軸まわりの回動が可能に前記超音波アレイを支持するｙ軸支持装置とが備えられ、
前記画像中において多重反射によるゴースト画像を解消するための角度が前記放射面と該放射面に対向する皮膚面との間に形成されるように、前記超音波アレイの前記ｙ軸まわりの回動姿勢を変更する放射面角度制御手段を、含むことを特徴とする血管画像測定装置。
複数個の超音波振動子が一方向に配列されて超音波ビームを放射面から放射する超音波アレイを備えた超音波プローブを用いて、生体の皮膚下の血管およびその内皮を含む画像を測定する血管画像測定装置であって、
前記超音波プローブには、前記生体上に配置されるプローブ本体と、該プローブ本体に設けられ、前記超音波振動子の配列方向に直交するｙ軸まわりの回動が可能に前記超音波アレイを支持するｙ軸支持装置とが備えられ、
前記血管およびその内皮を含む画像を表示する画像表示装置と、
前記ｙ軸支持装置により支持された超音波アレイのｙ軸まわりの回動を手動入力操作によって調節するための入力操作装置と
を、含むことを特徴とする血管画像測定装置。