JP2008253595A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作パネルが水平軸線回りに回動可能に支持された超音波診断装置において、操作パネルの開閉操作に要する力を軽減し、操作性を改善する。
【解決手段】操作パネル１４を回動可能に支持する連結フレーム１６に対しヒンジ軸５８を固定する。ヒンジ軸は、操作パネルに固定された摩擦ブッシュ６０を貫通している。ヒンジ軸の大径部７０と操作パネルに固定された係合板８４との間に、ねじりばね６２を配置する。ねじりばねは、大径部の凹部７０によって、遊びをもってヒンジ軸と係合する。操作パネルを開く操作において、その初期においては、摩擦ブッシュによる摩擦トルクが作用する一方、ねじりばねの弾性力によるトルクは遊びのために作用しない。ねじりばねの遊びが詰まると、摩擦トルクに加え、弾性力によるトルクが作用し、操作パネルの自重によるトルクに対抗する。
【選択図】図４

Description

水平軸線回りに回動可能に支持され、回動して開閉する操作パネルを有する超音波診断装置に関する。

操作パネルを本体等に対し回動可能に支持し、回動して開閉可能とした超音波診断装置が知られている。操作パネルを閉じることにより、装置外形を小さくし、収納や持ち運びを容易に行うようにできる。下記特許文献１には、本体の、表示部が備えられた正面の下辺付近において回動可能に操作パネルを支持した超音波診断装置が記載されている。この装置は、操作パネルを手前に倒して開いた状態で使用され、回動させて操作パネルを本体正面に対向するように上げて閉じた状態で収納され、また持ち運ばれる。

特開平１０−５２２１号公報

操作パネルを開閉する際、自重で操作パネルが開く方向に回動する場合があり、その速度が大きくなると衝撃による問題が発生する。また、自重による回動を摩擦により抑えようとすると、操作パネルを開閉するための力が大きくなり、操作性が悪いという問題がある。

本発明は、超音波診断装置の操作パネルの開閉における操作性の改善を目的とする。

本発明の超音波診断装置は、回動して開閉する操作パネルの自重によるトルクが小さい回動範囲では、摩擦によるトルクで操作パネルの自重による回動を抑制し、自重によるトルクが大きい範囲では、弾性力によるトルクで自重による回動を抑制する。

操作パネルと、操作パネルを支持する支持部材と間で弾性力を発生するばね部材により、操作パネルの自重による回動を抑制するトルクを発生させることができる。また、このトルクの作用する回動範囲を限定するために、ばね部材が、操作パネルまたは支持部材に対して遊びを持って係合するようにできる。遊びの範囲では、ばね部材の弾性力が操作パネルに作用せず、遊びの範囲を越えると弾性力が操作パネルに作用する。

本発明の一つの態様によれば、超音波診断装置を以下のように構成することができる。すなわち、支持部材と、支持部材に対して、水平軸回りに回動して開閉可能な操作パネルとを有する超音波診断装置は、摩擦によるトルクを発生するために、支持部材に固定され、回動の軸線と同軸に配置されたヒンジ軸と、操作パネルに固定され、ヒンジ軸が挿入され、ヒンジ軸との相対回転により摩擦トルクを生じさせる摩擦ブッシュと、を備える。さらに、弾性力によるトルクを発生させるために、ねじりばねと、ねじりばねの第１の端と係合し、前記ヒンジ軸に設けられた大径部と、ねじりばねの第２の端と係合し操作パネルに固定された係合板を有している。ねじりばねは前記ヒンジ軸が貫通する弦巻部を有し、前記第１の端は、弦巻部からヒンジ軸と並行に延び、前記第２の端は弦巻部からヒンジ軸から離れる方向に延びる。前記ヒンジ軸の大径部には凹部が設けられ、ここにねじりばねの第１の端が受け入れられ、第１の端は凹部内で周方向に所定範囲で移動可能であり、これが遊びとなる。

小さな力で操作パネルを回動させることができ、また操作パネルが自重で回動してしまうことを抑制できる。

以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１〜３は、本実施形態の超音波診断装置１０の外観を示す斜視図である。図１は正面側の斜視図、図２は操作パネルを格納した状態を示す正面側の斜視図、図３はプローブホルダを取り外した状態を示す正面側斜視図である。

超音波診断装置１０は、画像処理回路、電源回路等の電気回路部品を収めた本体１２と、当該装置の操作を行う操作パネル１４と、これら本体１２と操作パネル１４を、それぞれ別個の軸回りに回動可能に支持して連結する連結フレーム１６を含む。本体１２の概形は、直方体の角を大きく丸めた略箱形形状であり、液晶表示装置等のフラットパネル型の表示部１５が一体に設けられ、その表示画面１５ａが箱形形状の一つの面に配置される。この表示画面が設けられている面を正面、これと反対側の面を背面と記す。本体１２の上面側には、持ち運び時に用いる取っ手２８が配置されている。取っ手２８は、図示されている状態から引き上げることができ、持ち運び時には、引き上げた状態で使用される。

操作パネル１４の表には、アルファベット、数字など文字を入力するキーボード、超音波診断用の各種の機能の選択、調整を行うスライドスイッチ、押しボタン式のスイッチ、ダイヤル、トラックボール等の操作子が配置されている。これらの操作子を操作することにより超音波診断装置１０の操作が行われる。図２に示される操作パネル１４の裏、すなわち本体１２と操作パネル１４を閉じ合わせたとき外側に向く面には、発光部３０が配置されている。発光部３０は、超音波診断装置１０の電源がオンの状態のとき点灯し、オフのとき消灯する。

連結フレーム１６は、机の天板等の平らな面に置くことできるようにする台座部分３２を有し、さらに台座部分３２から上方にアーム部分３４が延びている。アーム部分３４の先端付近には、本体１２を回動可能に支持する本体支持軸３６が設けられている。本体１２は、この支持軸３６回りに所定の角度範囲で回動可能である。

連結フレーム１６のアーム部分の付け根付近には、操作パネル１４を回動可能に支持する操作パネル支持軸３８が設けられている。操作パネル支持軸３８は、操作パネル１４を開いたときの当該パネルの奥側を支持する。このとき、操作パネル１４の手前側は、連結フレーム１６を置いた机、台などの面により支持されるようにできる。操作パネル１４は、図１または図３に示すように、手前側に倒して、各種の操作子が設けられた表を上に向けた状態と、図２に示すように、ほぼ直立した状態との間で回動可能となっている。図１または図３に示す、操作パネル１４を手前に倒した状態を超音波診断装置１０の展開状態、図２に示す操作パネル１４を直立させ、本体１２に沿わせるように閉じた状態を格納状態と記す。

格納状態においては、本体１２の表示画面１５ａが設けられた面と、操作パネル１４の各種操作子が設けられた面が向かい合わせとなるように、本体１２と操作パネル１４がほぼ直立した状態となる。この姿勢のままで、超音波診断装置１０は机上等の平らな面の上に置かれることができる。格納状態における水平面内への投影面積は、小さくなり、狭い収納スペースに対応することができる。

連結フレーム１６は、本体１２と操作パネル１４とを機械的に連結するためのみに用いられるようにできる。つまり、電気的な信号、より具体的には、操作パネル１４と本体１２との間で送受信される操作に係る信号が伝達されるケーブル等が内蔵されていない。この信号は、本体１２と操作パネル１４を結ぶ独立したケーブルにより送られ、連結フレーム１６がなくても、本体１２と操作パネル１４で超音波診断装置として機能する。

連結フレーム１６には、プローブホルダ４０を装着することができる。図示されるプローブホルダ４０は、２種類の超音波プローブに対応したプローブ受け部４２と、インピーダンスを整合するために被検体の表面に塗るゼリーの容器を受けるゼリー容器受け部４４を有している。プローブホルダ４０は、連結フレーム１６に装着されているため、本体１２、操作パネル１４を回動させても動かず、安定して超音波プローブおよびゼリー容器を保持することができる。

図４は、操作パネル支持軸３８に組み込まれた操作パネル１４にトルクを付与する機構（以下、トルク付与機構５４と記す。）の詳細を示す図である。図４は、操作パネル１４の内部の構造を示すために、表側のパネル部材を排除し、裏面のパネル部材５６（以下、裏パネル部材５６と記す。）を残して示した図となっている。

トルク付与機構５４は、連結フレーム１６に対し固定されたヒンジ軸５８と、ヒンジ軸５８に対し摩擦トルクを付与する摩擦ブッシュ６０と、ヒンジ軸５８と操作パネル１４の間に配置されたねじりばね６２を含む。ヒンジ軸５８は、操作パネル１４の２カ所に設けられた保持リブ６４，６６に回動可能に保持される。図において、保持リブ６４，６６は、裏パネル部材５６に設けられる部分のみ示されているが、これらに対向するように表側のパネル部材にもリブが設けられ、これらのリブでヒンジ軸５８を挟むようにして保持している。ヒンジ軸５８は、摩擦ブッシュ６０およびねじりばね６２を貫通する部分と、これらより太い直径を有する大径部６８を有する。大径部６８の外周面には、凹部７０が設けられている。

摩擦ブッシュ６０は、裏パネル部材５６に固定されたブッシュホルダ７２に保持されている。ブッシュホルダ７２は、摩擦ブッシュ６０を内部に収める保持する保持筒７４と、この保持筒から半径方向外側に延びる固定片７６を有する。固定片７６は、ビス等により裏パネル部材５６に固定される。裏パネル部材５６、すなわち操作パネル１４が回動すると、これに対し固定されているブッシュホルダ７２および摩擦ブッシュ６０も回動する。これにより摩擦ブッシュ６０と、これを貫通しているヒンジ軸５８との間に摩擦トルクが生じる。つまり、摩擦ブッシュ６０は、操作パネル１４の回動を阻止するように、または抵抗を与えるように、操作パネルにトルクを付与する。

ねじりばね６２は、ヒンジ軸５８と同軸に配置された弦巻部７８と、弦巻部からヒンジ軸５８と並行して延びる第１の端８０と、弦巻部からヒンジ軸より離れる方向に延びる第２の端８２とを含む。第１の端８０は、ヒンジ軸５８の大径部６８に設けられた凹部７０内に位置している。凹部７０は、周方向の端面の距離を広く設定することで、第１の端８０の周方向の動きを許容している。したがって、連結フレーム１６に対し固定された大径部６８は、ねじりばねの第１の端８０と遊びをもって係合している。ねじりばね６２の第２の端８２は、裏パネル部材５６に固定される係合板８４と係合している。

図５−９は、操作パネル１４を開閉する際、これに作用するトルクを説明するための図である。図５−７は、超音波診断装置１０の側面図である。図５は、操作パネル１４が直立して、本体１２に対して対向する格納位置にある状態を示している。図６は操作パネル１４を格納状態から角度θまで回動した状態を示す図、図７は操作パネル１４が回動されて、使用する状態である展開位置にある状態を示す図である。図８は、第１の端８０と第２の端８２を有するねじりばね６２の作用に関する説明図である。図９は、操作パネル１４に作用するトルクを示す図である。

図５−７に示すように、操作パネル１４は、直立した格納状態（θ＝０°）から展開状態（θ＝１００°）の間で回動可能となっている。超音波診断装置１０は、操作パネル１４を格納状態とすることで持ち運びを容易とし、一方で使用時においては展開状態とする。操作パネル１４を回動して展開する際、操作パネル１４自身の重量により、操作パネル支持軸３８回りに、操作パネルを開く方向のトルクが発生する。この自重によるトルクが大きく作用すると、操作パネル１４の回動速度が大きくなり、展開時の最後において、操作パネルが超音波診断装置１０を置いた台上に当接する際の衝撃が大きくなる場合がある。本実施形態の超音波診断装置１０のトルク付与機構５４は、この操作パネル１４の自重によるパネルを展開する方向のトルクに抗するトルクを発生する。

図８は、操作パネルを回動する際の、ねじりばね６２とヒンジ軸５８の関係を示している。図８（ａ）は図５の状態に対応し、（ｂ）は図６、（ｃ）は図７に対応する。前述のように、ねじりばねの第１の端８０は、大径部の凹部７０に受け入れられている。凹部７０は、その周方向の第１および第２の端面８６，８８を有し、これらの端面の間で、第１の端８０は、動きを許容されている。すなわち、ヒンジ軸５８とねじりばね６２は、この動きを許容された分、遊びをもって係合している。

操作パネル１４が格納状態のとき、つまり図８（ａ）の状態で、第１の端８０は、第１の端面８６側に位置する。図においては、第１の端８０は第１の端面８６に接しているが、ねじりばね６２は、自由状態、すなわちねじりトルクが作用しない状態にある。したがって、格納状態おいて、ねじりばねの第１の端８０は、凹部の第１の端面８６に接している必要はない。

操作パネル１４を回動させると、操作パネルに係合板８４によって固定されたねじりばねの第２の端８２が、図８（ｂ）のように回動する。これによりねじりばね６２全体が回動し、第１の端８０は凹部のもう一方の端面８８まで移動する。この移動により遊びが詰まると、それ以降、操作パネル１４の回動によって、ねじりばね６２はねじられて、反作用として操作パネル１４に対し、これが閉じる方向にトルクを作用させる。このように第２の端面８８は、ねじりばねの第１の端８０が係止することにより、ねじりばね６２の遊びの範囲と、弾性力を作用させる範囲との境界を決定している。

このように、ねじりばね６２は、操作パネル１４の開き動作の際、回動の初期においては遊びによってトルクを発生せず、遊びが詰まった後、図８（ｂ）から（ｃ）の間では、操作パネル１４の回動角θに応じた、操作パネル１４を閉じる方向のトルクを発生する。つまり、遊びが詰まった後、操作パネル１４の自重によるトルクに抗するトルクを発生する。

図９は、操作パネル１４に作用するトルクを示す図である。操作パネル１４の自重によるトルクが破線で表されている。また、トルク付与機構５４等により発生する、操作パネルの自重に抗するトルク（以下、対抗トルクと記す。）が実線で示されている。図中に示す点ａ，ｂ，ｃは、それぞれ図８の（ａ），（ｂ），（ｃ）と対応する。

区間ａ−ｂにおいて、対抗トルクは、摩擦ブッシュ６０による摩擦トルクおよび他の摺動部の摩擦トルクによって発生する。摩擦トルクは操作パネルの回動角θに対し一定である。回動角θが大きくなると、摩擦トルクは、操作パネルの自重によるトルクに十分に抗することができない。区間ｂ−ｃにおいては、ねじりばね６２によるトルクが作用し、先の摩擦トルクに、ねじりばね６２の弾性力によるトルクが加えられたトルクが対抗トルクとして作用する。弾性力による対抗トルクが作用し始める点ｂは、本実施形態では摩擦による対抗トルクと、自重によるトルクが一致する点に設定されている。また、操作パネル１４が展開し終えた時点における対抗トルクの値（点ｃ）も、自重によるトルクに一致するように設定されている。この設定は、大径部凹部の第２の端面８８の位置、ねじりばね６２のばね定数の調整により達成される。

弾性力による対抗トルクの作用開始点（点ｂ）の設定は、区間ａ−ｂにおいて、摩擦によるトルクが大きくならないように、かつ区間ｂ−ｃにて自重によるトルクと対抗トルクの偏差が大きくならないように決定される。区間ａ−ｂにおいて、摩擦トルクが大きいと、操作者が操作パネル１４を回動させるのに大きな力を加えなければならなくなる。また、区間ｂ−ｃにおいて、自重によるトルクと対抗トルクの偏差が大きくなると、操作パネルが閉じ方向または開き方向に操作者の操作によらず回動してしまう可能性がある。一般的には、操作パネルの回動角θが４０−５０°の範囲とすることが望ましい。本実施形態では、θ＝４８°に設定されている。

点ｂ，ｃは、図中の破線で示す曲線（自重によるトルク）上に存在する必要はない。区間ｂ−ｃにおいて、線分ｂ−ｃと破線で示す曲線との最大偏差δが静止摩擦によるトルクと動摩擦によるトルクの差を越えなければ、操作パネル１４はこの区間のどの角度位置においても静止状態を維持することができる。点ｂ，ｃはこの条件を満たすように設定することができる。

以上のように、本実施形態の超音波診断装置１０においては、操作パネル１４を開くとき、その初期においては、摩擦によるトルクのみ作用させ、その後弾性力によるトルクを作用させるようにしている。これにより、開き動作の初期において、その動作に必要な力を小さくつつ、操作パネル１４の自重によるトルクが大きくなったときにおいても、自重によるトルクによって、パネルが自然に動いてしまうことを抑制する。

なお、本実施形態のトルク付与機構は、操作パネルを本体が直接支持している装置に適用することもできる。

本実施形態の超音波診断装置の展開状態の正面側斜視図である。 本実施形態の超音波診断装置の格納状態の正面側斜視図である。 本実施形態の超音波診断装置のプローブホルダを外した状態の正面側斜視図である。 トルク付与機構を示す操作パネル内部の斜視図である。 操作パネルを閉じた状態を示す側面図である。 操作パネルの開閉途中の状態を示す側面図である。 操作パネルを開いた状態を示す側面図である。 操作パネルを開閉する際の、ねじりばねとヒンジ軸大径部の関係を示す図である。 操作パネル１４に作用するトルクを示す図である。

符号の説明

１０ 超音波診断装置、１２ 本体、１４ 操作パネル、１６ 連結フレーム、３８ 操作パネル支持軸、５４ トルク付与機構、５６ 裏パネル部材、５８ ヒンジ軸、６０ 摩擦ブッシュ、６２ ねじりばね、６８ 大径部、７０ 凹部、７８ 弦巻部、８０ ねじりばねの第１の端、８２ ねじりばねの第２の端、８４ 係合板、８６ 大径部凹部の第１の端面、８８ 大径部凹部の第２の端面。

Claims (6)

1. 支持部材に対し、水平軸線回りに回動して開閉可能な操作パネルを有する超音波診断装置であって、
   操作パネルの開き動作に対して抵抗となる摩擦トルクを付与し、第１の角度まで開く間では操作パネルの自重による回動を阻止する摩擦トルク付与手段と、
   操作パネルが第２の角度以上開いた時に、弾性力により閉じる方向にトルクを付与する弾性トルク付与手段と、
   を有する超音波診断装置。
2. 請求項１に記載の超音波診断装置であって、
   弾性トルク付与手段は、
   弾性力を発生するばね部材と、
   ばね部材の一方の端を支持部材と係合する支持部材側ホルダと、
   ばね部材の他方の端を操作パネルと係合する操作パネル側ホルダと、
   を有し、
   支持部材側ホルダと操作パネル側ホルダの少なくとも一方において、ばね部材の端との間に遊びが設けられ、操作パネルが第２の角度まで開く間、この遊びのために、支持部材と操作パネルの間に弾性力が作用せず、第２の角度以上開くと、遊びが詰まり弾性力が作用する、
   超音波診断装置。
3. 請求項２に記載の超音波診断装置であって、
   摩擦トルク付与手段は、
   支持部材に対し固定され、回動の軸線に同軸に配置されたヒンジ軸と、
   操作パネルに対し固定され、ヒンジ軸が挿入され、ヒンジ軸との間で摩擦トルクが生 じる摩擦ブッシュと、
   を有し、
   弾性トルク付与手段のばね部材は、回動の軸線と同軸に配置された弦巻部を有するねじりばねであり、
   支持部材側ホルダは、ヒンジ軸に固定され、前記ねじりばねの一端の移動可能な角度範囲を規定し、前記遊びを形成する係止面を有する、
   超音波診断装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波診断装置であって、
   前記第２の角度以上に開いた時には、摩擦トルク付与手段によるトルクと、弾性トルク付与手段によるトルクにより、操作パネルの回動位置が維持される、
   超音波診断装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の超音波診断装置であって、前記第１の角度と、前記第２の角度が等しい、超音波診断装置。
6. 支持部材に対して、水平軸回りに回動して開閉可能な操作パネルを有する超音波診断装置であって、
   支持部材に対し固定され、回動の軸線と同軸に配置されたヒンジ軸と、
   操作パネルに対し固定され、ヒンジ軸が挿入され、ヒンジ軸との相対回転により摩擦トルクを生じさせる摩擦ブッシュと、
   ヒンジ軸が貫通する弦巻部と、弦巻部からヒンジ軸と並行に延びる第１の端と、弦巻部からヒンジ軸より離れる方向に延びる第２の端と、を有するねじりばねと、
   ヒンジ軸は、ねじりばねを貫通する部分より太く、かつねじりばねの第１の端を受け入れる凹部を有する大径部を有し、第１の端は凹部内で、この凹部の周方向の二つの端面により規定された範囲で周方向に移動可能であり、
   操作パネルは、ねじりばねの第２の端と係合する係合板を有し、
   前記摩擦ブッシュにより生じると摩擦トルクは、操作パネルが所定角度まで開くまでは、操作パネルの自重による回動を阻止するものであり、前記所定角度に開いたときには、ねじりばねの第１の端が、これを受け入れた凹部の一方の端面に当接しており、前記所定角度以上開いたときには、ねじりばねにより操作パネルを閉じる方向にトルクが付与されている、
   超音波診断装置。