JP2007512892A - 超音波振動子プローブ用の人間工学的筐体 - Google Patents

Abstract

超音波振動子プローブの筐体は、プローブ操作者によって握られることが可能な実質的に球状の外面を画成する上部と、筐体の底面を画成する下部と、ケーブルが通されるケーブル出口開口を有する。ケーブル出口開口は、筐体の底面と上部との間に位置付けられる。ケーブル管路はケーブル出口開口からケーブルを筐体から筐体の中心垂直軸に垂直な筐体の水平面に対して約０°乃至約３０°の角度において導き出す。筐体の水平面に対するある角度でケーブル管路を方向付けることと組み合わせて操作者によって握られる筐体の部分より下方にケーブル出口開口を位置付けることは、筐体の動作の際に発生する実効重量／トルクを最小限にする。

Description

本発明は、超音波撮像システムにおいて使用される超音波振動子プローブ、より具体的には、使用時にプローブの操作者に改善された人間工学を与える超音波振動子プローブ用の筐体に係る。

超音波振動子プローブはしばしば、患者の体内部の相互作用的撮像に使用される。超音波走査ヘッドとも呼ばれるプローブは、筐体と、筐体が人体部上を通過するに従って振動子の活性面から人体部に向かって超音波が放射されるような位置で筐体内に配置される振動子を有する。次に、振動子は、人体部から反射された超音波を受信する。ケーブルが振動子に接続され、また、振動子を制御ユニットに接続し、振動子と制御ユニット間の信号伝送を可能にするよう筐体内の開口を通される。受信した超音波を表す信号は、振動子によって、制御ユニットにケーブルを介して供給され、人体部の画像を得るために制御ユニットによって処理される。

このようなタイプの超音波プローブの使用における欠点は、ケーブルが通される筐体内の開口は、しばしば、プローブの人間工学的使用を与えない位置に配置されることである。例えば、一部の設計では、ケーブルは、プローブの人体に接触する面の反対側で、プローブの活性面に垂直な方向において（「軸上で」）、プローブの筐体の上部における開口を通される。動作時に、プローブは、人体接触面と筐体の上部との間の位置に保持されるので、また、好適な撮像の為に一定の圧力接触が必要とされるので、ケーブルは、操作者の手より上方の位置から筐体を出て、また、操作者は、しばしば、ケーブル、及び、プローブ／患者接触圧力によって与えられる可能な張力に対してプローブをしっかりと保持するよう保持力をかけることが必要とされる。更に、操作者の手首は、ケーブルの張力及びトルクからもたらされる圧力下で繰り返し反らされうる。

従って、改善された人間工学を与える超音波振動子用の筐体を提供することが望ましい。

本発明は、一般的な腹部及び産科撮像適用といった内部超音波撮像システムに使用する新規の振動子プローブを提供することを目的とする。

本発明は、例えば、プローブを操作するために操作者によって加えられる必要のある手の圧力、保持力、及び手首トルクを最小限にするよう人間工学的要素を考慮して設計された新規の超音波振動子プローブを提供することを更なる目的とする。

これらの目的及び他の目的を達成するために、本発明の振動子プローブ用の筐体は、プローブの操作者によって握られるよう適応される実質的に球状の外面を画成する上部と、筐体の底面を画成する下部と、筐体の内部から筐体の外部にケーブルを通すことを可能にするよう適応されるケーブル出口開口とを有し、ケーブル出口開口は、筐体の底面と上部との間に位置付けられる。従って、ケーブル出口開口は、筐体の底面と筐体の上部との間に位置付けられる。更に、ケーブル管路は、ケーブル出口開口から延在し、それにより、ケーブルを、筐体の内部から、筐体の中心垂直軸に対して垂直な筐体の水平面に対して約０°から約３０°の角度で導き出すよう適応される
好適には、筐体の水平面に対して角度が付けられたケーブル管路の方向付けと組み合わされて、ケーブル出口開口の操作者によって握られる筐体の部分より下方での位置付けは、ケーブルに結合される制御ユニットに対する筐体及びケーブルの動作時に発生する実効重量／トルクを最小限にするのに有効である。使用時に、操作者の手首は、ケーブル出口開口より上方に位置付けられ、これは、ケーブルからの張力の衝撃と、操作者の手首にケーブルによってかかるトルクを減少することが分かっている。更に、実質的に球状の外面は、「手首を中立にした」、「自然な握りしめ」手及び手首位置を走査操作の全体に亘って維持するのに適した形を与え、また、走査時の画像面変更に対しプローブの片手回転を容易にすることを意図する。

１つの実施例では、筐体は、２つの実質的に鏡像の構成要素から形成され、それぞれ、筐体の上部の半分を与える半球状部分と、下部の半分を与える下部弓形部分とを有し、ケーブル管路の半分を与える経路を含む。筐体構成要素の１つ又は両方には、筐体に振動子がしっかりと取り付けられることを可能にする取付け構造が設けられうる。構成要素には、構成要素が一緒に固定されるよう、例えば、突起と凹部である協働又は相補的取付け構造が設けられる。

本発明の振動子プローブは、上述した何れかの形の筐体と、筐体の内部に配置され、筐体の底面に向けて方向付けられる活性面を有する振動子と、振動子をプローブの制御ユニットに接続するケーブルとを有する。振動子の活性面とは反対側の位置に、レンズが筐体又は振動子に取り付けられてもよい。詰め込み可能な弾性エポキシ材料が任意選択的に筐体の内部内に配置され、また、ケーブルと釣り合うよう可変に荷重がかけられる。

上述した筐体を有するプローブの使用は、操作者のプローブの使い勝手を高間得る改善された人間工学的特性を提供する。

本発明、並びに本発明の更なる目的及び利点は、添付図面と共に以下の説明を参照することによって最良に理解できるであろう。図面において同様の参照番号は同様の素子を示す。

同様の参照番号が同じ又は類似する素子を示す添付図面を参照するに、図１は、全体的に１０として設計される本発明の超音波振動子プローブ用の筐体を示す。筐体１０は、実質的に球状の外面１２ａを有する上部１２と、略円錐台の形状を有する下部１４を有する。上部１２は、プローブの操作者がその上に容易に手を置くことができるよう設計される。下部１４は、筐体１０の底面を画成し、また、開口１８を画成する内側に方向付けられたリップ部１６を有する。この開口１８を通して、プローブの使用時に超音波が送信及び受信される。

本発明による振動子プローブ用の筐体の目的のうちの１つは、操作者によるプローブの操作を容易にすることである。このために、上部１２の球状外面１２ａは、「握り締め」、又は、人間の手の自然な位置に合い、また、プローブの片手回転及び角度付けを簡単に容易にするよう設計される。

本発明の筐体の別の目的は、一般的に筐体内の振動子を、プローブを制御する制御ユニットに接続するケーブルのための出口を、操作者によって握られる筐体の部分に対して特定に位置に設けることであり、この位置は、プローブの改善された人間工学的使用を与えることが分かっている。特に、本発明では、筐体１０は、操作者によって握られる筐体の部分より下方の位置にケーブルの出口を、また、筐体の水平面に対し狭い角度の方向に出口からケーブルを案内する構造を設けるよう設計される。これは、ケーブルが、使用時に操作者によって握られるプローブの筐体の部分より上方の位置から、プローブの水平面に対して垂直であり、且つ、プローブの使用時に操作者の手首が位置付けられる平面に対して垂直である方向に延在する従来技術のプローブと対照的である。

この目的を達成するために、本発明の筐体１０を有する超音波振動子プローブ２０を示す図２を参照する。図示するように、筐体１０の下部１４は、ケーブル出口開口２２を有し、この開口をケーブル２４が通過し、筐体１０内に取り付けられる振動子２６を制御ユニット（図示せず）に接続する。ケーブル２４のワイヤ２８は、撮像を行うことが可能な任意のタイプの振動子でありうる振動子２６に接続される。従って、筐体１０において、ケーブル出口開口２２は、筐体１０を含むプローブの使用時に操作者によって掴まれる上部１２より下方に配置される。

プローブ２０は更に、凸レンズ３０を有し、このレンズを通して、振動子２６の活性面から超音波が送信及び受信される。レンズ１０は、筐体１０の一部であってもよく、また、例えば接着剤によって当該技術において周知の任意の手段で筐体に取り付けられ得る。別の案では、レンズ３０は、振動子２６に取り付けられるか又は振動子２６に関連付けられて形成されてもよい。

更に、筐体１０の人間工学を更に改善するために、筐体１０は、ケーブル出口開口２２から出て、筐体１０の中からケーブル２４を特定の方向に導く、即ち、方向付けるよう設計されるケーブル管路３２を有する。特に、ケーブル管路３２は、ケーブル出口開口２２から、筐体１０の水平面３４に対して角度が付けられた方向につながり、この水平面３４は、筐体１０の垂直中心軸Ｙに対し垂直な平面である（図２参照）。この角度は、図２では、αと示し、約０°から約３０°の範囲に及ぶ。０°の角度は、ケーブル管路３２は、ケーブル２４を筐体１０から、筐体１０の水平面３４に平行する方向に導き出すことを意味する。振動子２６はしばしば通常、その活性面２６ａが筐体１０の水平面３４と平行であるよう配置され、従って、ケーブル２４は、振動子２６の活性面２６ａに対してある角度の方向に出ることになる。

ケーブル管路３２がケーブル２４を筐体１０から導き出す特定の角度は、ケーブル管路３２の外縁３２ａとプローブ２０の人体接触面３６との間の距離に部分的に依存する。一般的に、ケーブル管路３２の外縁３２ａがプローブ２０の水平人体接触面３６と近い場合、角度αは、外縁３２ａが人体接触面３６からより遠く離れている場合よりも大きくなる。これは、ケーブル２２が検査時に患者の上に垂れることを阻止するために、人体接触面３６に対して外縁３２ａが低いほど大きい角度が必要だからである。

プローブ２０内では、その中立位置にバランスをとるようプローブ２０に選択的に重みを付けることも可能である。このことは、筐体１０の利用可能な内部の一部を又は全てを詰め込み可能な弾性エポキシ５８、又は同様の材料で充填することによって達成可能である。これらのエポキシ又は同様の材料は、筐体１０及びケーブル２４の構成に依存して適切に仕込まれる又は重み付けられる（図２参照）。例えば、エポキシ５８の荷重は、プローブ２０の筐体１０の前部／突出部６０（ケーブル出口開口２２からは反対側の筐体１０の部分）ではより重く、それにより、ケーブル２４と釣り合うようにする（より重い荷重は、図２において前部／突出部６０に向かって点を次第に増やすことによって示している）。このプローブ２０の内部の意図的な重み付けは、ケーブル２４によって引き起こされる残留トルクに釣り合うために効果的である。この残留トルクは、上述したようなケーブル出口３２の特定の位置決めにも関わらず発生しうる。

ＥＭＩ−ＲＦＩシールド層６２が振動子２６の周りに設けられてもよい。

次に図３−１０を参照する。筐体１０は、２つの構成要素３８、４０から形成されうる。これらの構成要素は、（以下に説明する幾らかの差異を有する）実質的に鏡像の構成要素である。各筐体構成要素３８、４０は、成型プラスチック又は同様の材料から形成されうる。図示する実施例は、完全な筐体１０を形成するよう互いに取り付けられる２つの別個の構成要素からの筐体１０の製造を示すが、筐体１０を単一の部材から形成することも可能且つ想到可能であり、この構成の形は、本発明の範囲内であることを意図する。

第１の筐体構成要素３８は、図３−６に示し、筐体１０の上部１２の半分を与える半球状部分４２ａと、下部１４の半分を与える下部弓形部分４４ａを有し、また、ケーブル管路３２の半分を与える経路４６ａを有する。凹部４８ａが、リップ部１６によって画成される開口１８の半分に対応する内側に方向付けられたフランジ５０ａによって画成される。１つ以上の取付け機構５２ａが構成要素３８の内面上に形成され得、それにより、振動子２６及び／又は他の内部プローブ電子機器が内面に取り付けられることを可能にする。筐体構成要素３８、４０を一緒に接続することを可能にするために、筐体構成要素３８は、筐体構成要素３８の端面を画成する側面から延在する突起５４を有し、この突起５４は、筐体構成要素４０の端面を画成する側面に形成された対応凹部５６に係合するよう設計される。

第２の筐体構成要素４０は、図７−１０に示し、筐体１０の上部１２の半分を与える半球状部分４２ｂと、下部１４の半分を与える下部弓形部分４４ｂを有し、また、ケーブル管路３２の半分を与える経路４６ｂを有する。凹部４８ｂが、リップ部１６によって画成される開口１８の半分に対応する内側に方向付けられたフランジ５０ｂによって画成される。第１の筐体構成要素３８の内面上に形成された取付け機構５２ａの代わりに又は追加して、１つ以上の取付け機構５２ｂが、第２の筐体構成要素４０の内面上に形成され得、それにより、振動子２６及び／又は他の内部プローブ電子機器が内面に取り付けられることを可能にする。上述したように、凹部５６が、筐体構成要素の端面を画成する側面に形成され、第１の筐体構成要素の端面を画成する側面から延在する突起５４に対応する。第１の筐体構成要素及び第２の筐体構成要素を一緒に取り付ける他の機構も本発明において使用可能である。

プローブ２０を組み立てるために、例えば、振動子２６である筐体１０の内部に配置されるべき電子機器は、ケーブル２４のワイヤ２８に接続され、例えば、第１の筐体構成要素３８である筐体構成要素の１つに、それぞれの取付け機構５２ａを介して、また、ケーブル２４が経路４６ａ内を通るよう取り付けられる。第２の筐体構成要素４０は、次に、筐体構成要素３８、４０の側端面における協働突起５４及び凹部５６を介して、振動子２６が取り付けられた第１の筐体構成要素３８に取り付けられる。同時に、第２の筐体構成要素４０における取付け機構５２ｂは、電子機器に結合され得、それにより、筐体１０において振動子２６を固定する。レンズ３０が筐体１０の一部である場合、レンズは、最初に、筐体構成要素３８、４０のどちらかに取り付けられ、次に、筐体構成要素３８、４０が互いに取り付けられたときにもう一方の筐体構成要素３８、４０に取り付けられる。レンズ３０が振動子２６の一部である場合、レンズは、第１の筐体構成要素３８に取り付けられ、第１の筐体構成要素に接着され、また、第２の筐体構成要素４０が第１の筐体構成要素３８に取り付けられるときに、レンズも第２の筐体構成要素４０に取り付けられる。

ケーブル出口開口２２を、操作者によって握られる筐体１０の上部１２より下方に位置付け、開口を、筐体１０の水平面３４に対して非直角角度で方向付けることに関して、プローブ２０の使用時のケーブル２４による重量／トルクの実効寄与は最小限にされる。従って、振動子プローブ用の効果的に人間工学的な筐体が提供される。

本発明の例示的な実施例を本願において添付図面を参照しながら説明したが、本発明はこれらの厳密な実施例に限定されず、また、様々な他の変更及び修正を、本発明の範囲又は精神から逸脱することなく当業者によって行いうる。

本発明による超音波振動子プローブの筐体を示す斜視図である。 図１に示す筐体を含む超音波振動子プローブを示す内面図である。 図１に示す筐体の第１の構成要素を示す正面図である。 図３に示す筐体構成要素を示す底面図である。 図３の線５−５に沿って取られた図３に示す筐体構成要素を示す断面図である。 図５においてＡと示す部分を示す拡大図である。 図１の筐体の第２の構成要素を示す正面図である。 図７の筐体構成要素を示す底面図である。 図７の線９−９に沿って取られた図７に示す筐体構成要素を示す断面図である。 図９のＢと示す部分を示す拡大図である。

Claims (20)

1. 振動子プローブ用の筐体であって、
   前記プローブの操作者によって握られるよう適応される実質的に球状の外面を画成する上部と、
   前記筐体の底面を画成する下部と、
   前記筐体の内部から前記筐体の外部にケーブルを通すことを可能にするよう適応されるケーブル出口開口と、
   を有し、
   前記ケーブル出口開口は、前記筐体の前記底面と前記上部との間に位置付けられる筐体。
2. 前記下部は、前記ケーブル出口開口から延在し、且つ、前記ケーブルを、前記筐体の前記内部から、前記筐体の中心垂直軸に対して垂直な前記筐体の水平面に対して約０°から約３０°の角度で導き出すよう適応されるケーブル管路を有する請求項１記載の筐体。
3. 前記筐体は、第１の筐体構成要素及び第２の筐体構成要素を有し、
   前記第１の筐体構成要素及び前記第２の筐体構成要素のそれぞれは、前記上部の約半分と前記下部の半分を与える請求項２記載の筐体。
4. 前記第１の筐体構成要素及び前記第２の筐体構成要素のそれぞれは、上記筐体の前記上部の半分を与える半球状部分と、前記下部の半分を与える下部弓形部分とを有し、また、前記ケーブル管路の半分を与える経路を含む請求項３記載の筐体。
5. 前記第１の筐体構成要素及び前記第２の筐体構成要素のうち少なくとも１つは、前記筐体内への振動子の取付けを可能にする取付け機構を有する請求項３記載の筐体。
6. 前記第１の筐体構成要素及び前記第２の筐体構成要素は、前記第１の筐体構成要素及び前記第２の筐体構成要素の一緒の取付けを可能にする取付け手段を有する請求項３記載の筐体。
7. 前記取付け手段は、前記第１の筐体構成要素上に配置された突起と、前記第２の筐体構成要素上に形成された対応凹部とを有する請求項６記載の筐体。
8. 前記上部は、実質的に球状である請求項１記載の筐体。
9. 前記下部は、略円錐台の形状を有する請求項１記載の筐体。
10. 前記下部は、開口を画成し、前記開口を通り前記プローブの使用時に波動が送受信される請求項１記載の筐体。
11. 前記筐体の前記底面に配置されたレンズを更に有する請求項１記載の筐体。
12. 振動子プローブであって、
    内部を画成する筐体と、
    前記筐体の前記内部内に配置され、前記筐体の底面に向かって方向付けられた活性面を有する振動子と、
    前記振動子を、前記プローブの制御ユニットに接続するケーブルと、
    を有し、
    前記筐体は、前記プローブの操作者によって握られるよう適応される実質的に球状の外面を画成する上部と、前記筐体の底面を画成する下部と、前記筐体の内部から前記筐体の外部にケーブルを通すことを可能にするよう適応されるケーブル出口開口とを有し、前記ケーブル出口開口は、前記筐体の前記底面と前記上部との間に位置付けられる振動子プローブ。
13. 前記下部は、前記ケーブル出口開口から延在し、且つ、前記ケーブルを、前記筐体の前記内部から、前記筐体の中心垂直軸に対して垂直な前記筐体の水平面に対して約０°から約３０°の角度で導き出すよう適応されるケーブル管路を有する請求項１２記載のプローブ。
14. 前記筐体は、第１の筐体構成要素及び第２の筐体構成要素を有し、
    前記第１の筐体構成要素及び前記第２の筐体構成要素のそれぞれは、前記上部の約半分と前記下部の半分を与える請求項１３記載のプローブ。
15. 前記第１の筐体構成要素及び前記第２の筐体構成要素のそれぞれは、上記筐体の前記上部の半分を与える半球状部分と、前記下部の半分を与える下部弓形部分とを有し、また、前記ケーブル管路の半分を与える経路を含む請求項１４記載のプローブ。
16. 前記第１の筐体構成要素及び前記第２の筐体構成要素のうち少なくとも１つは、前記筐体内への振動子の取付けを可能にする取付け機構を有する請求項１４記載のプローブ。
17. 前記第１の筐体構成要素及び前記第２の筐体構成要素は、前記第１の筐体構成要素及び前記第２の筐体構成要素の一緒の取付けを可能にする取付け手段を有する請求項１４記載のプローブ。
18. 前記上部は、実質的に球状である請求項１２記載のプローブ。
19. 前記筐体の内部内に配置された詰め込み可能な弾性エポキシ材料を更に有し、
    前記エポキシ材料は、前記ケーブルと釣り合わせるよう可変に荷重される請求項１２記載のプローブ。
20. 前記振動子は、超音波振動子であり、
    前記下部は、開口を画成し、
    前記開口を通して、前記プローブを使用するときに前記超音波振動子によって超音波が送受信される請求項１２記載のプローブ。

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