JP2023160379A - 検査装置及びその操作方法並びに検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】万が一の状態変化（患者の急激な動きや地震等の外乱要素）があった場合においても正確なエコー検査を実現させることができる検査装置を提供する。【解決手段】検査対象部位Ｐを含む被検査体Ｔに対して超音波パルスを発するとともに検査対象部位Ｐで反射したエコーを検出する検査プローブ１０と、検査プローブ１０の走査を実現させる走査機構２０と、を備える検査装置であって、走査機構２０は、柔軟性を有する関節機構を備えるロボットアーム２０Ａを含み、走査機構２０により、媒体Ｍを介して検査プローブ１０を被検査体Ｔに押し付けながら走査させる。【選択図】図１

Description

本発明は、検査装置及びその操作方法並びに検査システムに関する。

現在、ゼリー状の媒体（例えば水にゲル化剤等を加えたもの）を介して超音波プローブを被検査体（例えば人体の腹部等）に当て、超音波プローブから超音波を発射して検査対象部位（例えば人体内の特定の臓器）で反射したエコーを検出して検査対象部位を画像化する、という手法を採用したエコー検査法が提案されている。

かかるエコー検査法は、検査技師が超音波プローブを手で保持し、被検査体である人体の腹部等に検査プローブを当てて特定の範囲内で移動させる、という作業が必要であるため、比較的大きな労力を要する。また、被検査体の状態（皮下脂肪の厚さ、臓器の大きさや弾性、骨格等）は千差万別であり、検査対象部位（臓器等）の状態にも個人差があることから、検査技師には高度なスキルが求められる。また、人が行う検査法である故に、異状の見逃し等の検査ミスが発生しうる。

そこで、近年においては、ロボットを用いて検査プローブの走査を遠隔的に実現させるための制御システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる制御システムを採用すると、ロボットアームと検査プローブの間に、フレキシブルジョイントや圧縮空気を用いた模擬筋肉（エアージョイント）等を介在させることにより、検査プローブが人体表面上を円滑に走査できるようになる、とされている。

特表２００３－５０４１４７号公報

しかし、特許文献１に記載されたような従来の技術においては、ロボットの制御そのものを柔軟に行えるわけではないため、患者が急激に起き上がる等の突発的な状態変化に対応することができなかった。また、かかる従来の技術では、検査プローブの人体への接触圧力を微妙にコントロールすることも出来ないため、検査対象部位の多様性（例えば臓器等の硬さや大きさ）への対応が困難であるという問題が依然として残されていた。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、万が一の状態変化（患者の急激な動きや地震等の外乱要素）があった場合においても正確なエコー検査を実現させることができる検査装置を提供することを目的とする。

本発明に係る検査装置は、検査対象部位を含む被検査体に対して超音波パルスを発するとともに検査対象部位で反射したエコーを検出する検査プローブと、検査プローブの走査を実現させる走査機構と、を備えるものであって、走査機構は、柔軟性を有する関節機構を備えるロボットアームを含み、走査機構により、媒体を介して検査プローブを被検査体に押し付けながら走査させるものである。

また、本発明に係る方法は、検査対象部位を含む被検査体に対して超音波パルスを発するとともに検査対象部位で反射したエコーを検出する検査プローブと、柔軟性を有する関節機構を備えるロボットアームを含む走査機構と、を備える検査装置の操作方法であって、走査機構により、媒体を介して検査プローブを被検査体に押し付けながら走査させる工程を含むものである。

ここで、「柔軟性を有する」とは、弾性、粘性、又は、弾性及び粘性を有していることをいう。弾性とは、応力を加えると変形し、応力を除去すると元に戻る性質をいい、弾性変形のし易さを示す可撓性という言葉で表現される場合もある。粘性とは、流体の流動速度を一様化する応力を生じさせる性質をいう。柔軟性を備えた駆動機構は、柔軟性を付与するための、例えば、磁性流体、機械ばね、空気ばね、磁力ばね及びベーンモータの何れか一つを少なくとも備えてもよい。

かかる構成及び方法を採用すると、柔軟性を有する関節機構を備えるロボットアームを含む走査機構によって検査プローブの走査を実現させることができ、この走査機構により、媒体を介して検査プローブを被検査体（例えば人体の腹部等）に例えば略一定圧力で押し付けながら走査させることができるので、検査プローブを被検査体の形状に追従させることができる。従って、万が一の状態変化（患者の急激な動きや地震等の外乱要素）があった場合においても、検査対象部位（例えば人体内の特定の臓器等）で反射したエコーを検査プローブで確実に検出することができ、正確なエコー検査を実現させることが可能となる。また、かかる構成を採用することにより、半自動的に（又は完全自動で）エコー検査を行うことができるため、検査技師の労力を低減させたり検査技師の技量差を解消したりすることが可能となる。

本発明に係る検査装置において、ロボットアームを制御する制御装置をさらに備えることができる。かかる場合において、制御装置は、ロボットアームに保持される検査プローブを被検査体に向けて移動させるときに検査プローブが被検査体に接触することが想定される想定接触位置よりも、検査プローブから遠い位置にある移動目標位置を設定する目標位置設定工程と、検査プローブを移動目標位置に向けて移動させつつ検査プローブを被検査体に対して倣わせながら走査させる倣い走査工程と、を実行することができる。ここで、目標位置設定工程は、検査プローブの予備走査により、想定接触位置に対応する被検査体の複数の表面座標を取得する座標取得工程と、表面座標取得工程で取得した複数の表面座標を、移動目標位置に対応する目標座標に変換する座標変換工程と、を有することができる。

本発明に係る検査装置において、ロボットアームは、複数（例えば７つ以上）の駆動軸を有することができ、複数の駆動軸の各々は、柔軟性を有する関節機構として直列弾性アクチュエータを有することができる。

本発明に係る検査装置において、ロボットアームの先端部に、媒体を吐出するノズルを設けることができる。この際、エコーの検出状況に応じてノズルから吐出される媒体の量を調整する吐出量調整部を備えることができる。この吐出量調整部は、エコーの検出レベルが所定の閾値以下になった場合にノズルから吐出される媒体の量を増加させることもできる。

本発明に係る検査装置において、エコーの検出レベルが所定の閾値以下となった場合に、検査プローブを被検査体に押し付ける押付力を増加させる押付力調整部を備えることができる。

本発明に係る検査装置において、検査プローブを被検査体に押し付ける押付力が所定の閾値を超えた場合に、検査プローブの走査を停止させるか又は走査速度を低下させる走査調整部を備えることができる。

本発明に係る検査装置において、検査プローブを被検査体に押し付ける押付力が所定の閾値を超えた場合に、検査プローブを被検査体から離隔させるように移動させるプローブ退避部を備えることもできる。

本発明に係る検査装置において、被検査体の画像情報を取得する撮像部を備えることができる。

本発明に係る検査装置において、オペレータによって操作部に所定の操作がなされた場合に、被検査体に対する検査プローブの接触角度、接触圧力及び接触座標の少なくとも何れか一つを変更する接触調整部を備えることができる。

本発明に係る検査装置において、オペレータによって操作部に所定の操作がなされた場合に、被検査体に対する検査プローブの走査速度を変更する速度調整部を備えることができる。

本発明に係る検査システムは、既に述べた検査装置と、検査装置の検査プローブによって検出したエコーの情報に基づいて検査対象部位の画像を生成する画像生成装置と、検査対象部位の参照情報を記録するデータベースと、画像生成装置で生成した画像とデータベースに記録した前記参照情報とに基づいて検査対象部位に異状が存在するか否かを判定する判定装置と、を備えるものである。

本発明によれば、万が一の状態変化（患者の急激な動きや地震等の外乱要素）があった場合においても正確なエコー検査を実現させることができる検査装置を提供することが可能となる。

本発明の第一実施形態に係る検査システムの概略図である。 図１に示す検査システムの機能的構成を説明するためのブロック図である。 （Ａ）は図１に示す検査システムの７軸ロボットアームを説明するための図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）はベースと手先部を固定したまま７軸ロボットアームを動かした状態を説明するための図である。 従来の６軸ロボットアームを説明するための図である。 図１に示す検査システムのロボットアームに設けられた直列弾性アクチュエータの効果を説明するためのグラフである。 （Ａ）は皮下脂肪が比較的少ない被検査体を示す図であり、（Ｂ）は図１に示す検査システムの検査プローブで皮下脂肪が比較的少ない被検査体の表面を走査する場合の概念図である。 （Ａ）は皮下脂肪が比較的多い被検査体を示す図であり、（Ｂ）は図１に示す検査システムの検査プローブで皮下脂肪が比較的多い被検査体の表面を走査する場合の概念図である。 図１に示す検査システムのエコー画像の例を示すものであり、（Ａ）は脂肪肝と判定されたエコー画像の図、（Ｂ）は肝臓ガンと判定されたエコー画像の図、（Ｃ）は５年後に肝臓ガンが発生する確率が１５％以上と判定されたエコー画像の図、である。 図１に示す検査システムによるエコー診断方法（検査装置の操作方法）を説明するためのフローチャートである。 本発明の第二実施形態に係る検査システムの概略図である。 図１０に示す検査システムの機能的構成を説明するためのブロック図である。 図１０に示す検査システムのカメラによって取得される情報（（Ａ）及び（Ｂ）は腹部の幅及び高さに関する情報、（Ｃ）は脇腹（柔らかな部位）に関する情報）を説明するための図である。 図１０に示す検査システムを用いた他の座標取得方法（ダイレクトティーチ）を説明するための図である。

以下、本発明の各実施形態について図面を用いて説明する。以下の各実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をかかる実施形態のみに限定する趣旨ではない。

＜第一実施形態＞
まず、本発明の第一実施形態に係る検査システム１の構成について説明する。本実施形態に係る検査システム１は、図１及び図２に示すように、検査プローブ１０、検査プローブ１０の走査を実現させる走査機構２０、媒体吐出ノズル３０、操作部４０、情報出力部５０、各種構成を統合制御する制御装置１００、等を備えている。なお、本発明における検査装置は、本実施形態における検査プローブ１０及び走査機構２０を少なくとも備える構成に対応している。

本実施形態に係る検査システム１は、被検査体Ｔ（人体）に対して検査プローブ１０から超音波パルスを発するとともに、検査対象部位Ｐ（特定の臓器）で反射したエコーを検査プローブ１０で検出してエコー画像を生成し、そのエコー画像を参照情報と比較して、検査対象部位Ｐに異状が存在するか否かを判定するように機能するものである。また、検査システム１は、走査機構２０を構成するロボットアーム２０Ａ（後述）により、媒体Ｍ（後述）を介して検査プローブ１０を被検査体Ｔ（人体）に押し付けながら走査させるように構成されている。以下、検査システム１の各構成について説明する。

＜検査プローブ＞
検査プローブ１０は、図１に示すように、検査対象部位Ｐを含む被検査体Ｔの表面に媒体Ｍを介して載置され、被検査体Ｔに対して超音波パルスを発するとともに、検査対象部位Ｐで反射したエコーを検出するように構成されている。検査プローブ１０は、被検査体Ｔの表面に対して垂直に超音波パルスを入射させる垂直探傷を行う際に使用されてもよく、被検査体Ｔの表面に対して斜めに超音波パルスを入射させる斜角探傷を行う際に使用されてもよい。斜角探傷における超音波パルスの入射角度は、適宜設定することができる。例えば、被検査体Ｔの表面に垂直な法線に対して３０°、４５°、６０°、７０°等の特定の角度に設定したり、複数の角度で入射させる放射式にしたりすることができる。斜角探傷を行う場合には、被検査体Ｔの裏面における超音波パルスの反射を利用して検出距離を延ばすこともできる。

被検査体Ｔの内部に検査対象部位Ｐが存在しない領域においては、被検査体Ｔの底面で超音波パルスが反射し底面エコーとして検査プローブ１０に戻ってくるか、若しくは途中で減衰して殆ど戻らない状態（ホワイトノイズ状態等）となる。一方、被検査体Ｔの内部に検査対象部位Ｐが存在する領域においては、検査対象部位Ｐで超音波パルスが反射し特定エコーとして検査プローブ１０に戻ってくる。本実施形態における検査プローブ１０には、このように超音波パルスが発射されてからエコーが検出されるまでの時間（送信パルスからエコーまでの超音波伝播距離）やエコー強度を検出する機能が備わっており、当該プローブで検出された時間やエコー強度に関する情報は、制御装置１００のエコー画像生成部１２０（後述）に送られる。エコー画像生成部１２０は、検査プローブ１０で検出された時間やエコー強度に基づいてエコー画像を生成する。検出プローブ１０で使用される超音波パルスの周波数は、人体に無害な周波数（例えば３ＭＨｚ以上）の範囲で適宜設定することができる。

＜走査機構＞
走査機構２０は、柔軟性を有する関節機構を備えるロボットアーム２０Ａを有している。ロボットアーム２０Ａは、例えば、垂直多関節ロボットであり、ベース２０Ｂと、複数のリンク２０Ｌ_１～２０Ｌ_７（以下、これらを「リンク２０Ｌ」と総称することがある）、各リンク２０Ｌを接続するジョイント２０Ｊ_１～２０Ｊ_７（以下、これらを「ジョイント２０Ｊ」と総称することがある）と、各ジョイント２０Ｊにおいて各リンク２０Ｌを回転駆動するための直列弾性アクチュエータ２０Ｄ（図２参照）と、を有している。本実施形態におけるロボットアーム２０Ａは、垂直多関節ロボットであり、図１に示されるように、リンク２０Ｌを伸ばすことによって、ベース２０Ｂを動かすことなく、手先部として機能する先端のリンク２０Ｌ_７（後述）に保持される検査プローブ１０を大きく動かすことができるように構成されている。

本実施形態においては、図３（Ａ）に示すように、７本のリンク２０Ｌ_１～２０Ｌ_７と、これらリンク２０Ｌ_１～２０Ｌ_７を接続する７つのジョイント２０Ｊ_１～２０Ｊ_７と、を有する「７軸」のロボットアーム２０Ａを採用している。各リンク２０Ｌは、剛性を有する部材から構成されており、ベース２０Ｂに対して第１のジョイント２０Ｊ_１を介して回動可能に取り付けられた第１のリンク２０Ｌ_１と、第１のリンク２０Ｌ_１に対して第２のジョイント２０Ｊ_２を介して回動可能に取り付けられた第２のリンク２０Ｌ_２と、第２のリンク２０Ｌ_２に対して第３のジョイント２０Ｊ_３を介して回動可能に取り付けられた第３のリンク２０Ｌ_３と、第３のリンク２０Ｌ_３に対して第４のジョイント２０Ｊ_４を介して回動可能に取り付けられた第４のリンク２０Ｌ_４と、第４のリンク２０Ｌ_４に対して第５のジョイント２０Ｊ_５を介して回動可能に取り付けられた第５のリンク２０Ｌ_５と、第５のリンク２０Ｌ_５に対して第６のジョイント２０Ｊ_６を介して回動可能に取り付けられた第６のリンク２０Ｌ_６と、第６のリンク２０Ｌ_６に対して第７のジョイント２０Ｊ_７を介して回動可能に取り付けられた第７のリンク２０Ｌ_７と、から構成されている。第７のリンク２０Ｌ_７は先端のリンク（手先部）として機能する。本実施形態においては、ロボットアーム２０Ａの手先に作用する力を検出する圧力センサが先端のリンク２０Ｌ_７に設けられている。圧力センサや各ジョイント２０Ｊのトルクセンサ（後述）で検出された力に関する情報に加えて、各ジョイント２０Ｊの弾性体２０ＤＥ（後述）の変位量や入出力軸間のエンコーダ信号の差分等により検出された力に関する情報は、制御装置１００に送られて、ロボットアーム２０Ａの駆動制御に使用されることとなる。

ここで、図４に示すようなリンク２００Ｌ_１～２００Ｌ_２及びジョイント２００Ｊ_１～２００Ｊ_６を有する従来の「６軸」のロボットアーム２００Ａを採用すると、先端のリンク２００Ｌ_６の位置及び姿勢を維持して検査プローブ１０を被検査体Ｔの表面に接触させたままロボットアーム２００Ａの他のリンク２００Ｌ_１～２００Ｌ_５の姿勢を変化させることはできない。本実施形態のようなエコー診断では、検査プローブ１０を被検査体Ｔの表面に接触させるという拘束条件が生じることから、従来の「６軸」のロボットアーム２００Ａを採用すると検査プローブ１０を被検査体Ｔに沿って滑らかに移動させることが困難となる。また、人体の脇腹を検査プローブ１０で走査する際に、ベース部２００Ｂと先端のリンク２００Ｌ_６の間に医療機器等の障害物が存在する場合には、当該障害物を回避する（跨ぐ）ように他のリンク２００Ｌ_１～２００Ｌ_５の姿勢を変化させることができないという問題があった。

これに対し、本実施形態においては「７軸」のロボットアーム２０Ａを採用することにより、ベース２０Ｂを固定しかつ先端のリンク２０Ｌ_７の位置（先端座標）及び姿勢を維持して検査プローブ１０を被検査体Ｔの表面に接触させたまま、ロボットアーム２０Ａの姿勢を自在に変更することができるという利点がある。例えば、ロボットアーム２０Ａを、図３（Ａ）に示すような初期位置から、ベース２０Ｂ及び先端のリンク２０Ｌ_７の位置及び姿勢を維持したまま図３（Ｂ）や図３（Ｃ）に示すように他のリンク２０Ｌ_１～２０Ｌ_６の姿勢を変更することができる。このような「７軸」のロボットアーム２０Ａを採用することにより、先端のリンク２０Ｌ_７の位置（先端座標）を被検査体Ｔである人体の形状に沿って連続的に移動させる際に、他のリンク２０Ｌ_１～２０Ｌ_６の姿勢を最適なものに変化させることができる。従って、例えば人体の脇腹を検査プローブ１０で走査する際に、ベース部２０Ｂと先端のリンク２０Ｌ_７の間に医療用電子機器や各種医療具（点滴用具、カテーテル、心電図ハーネス等）の障害物が存在しても、その障害物を回避する（跨ぐ）ように他のリンク２０Ｌ_１～２０Ｌ_６の姿勢を変化させることが可能となる。

ロボットアーム２０Ａの先端のリンク２０Ｌ_７には、検査プローブ１０を保持するための保持機構が設けられている。保持機構は、例えば、検査プローブ１０をねじによって固定するための雌ねじが形成された雌ねじ部から構成される。但し、検査プローブ１０を保持するための保持機構は、様々な構成を採用することが可能であり、例えば、検査プローブ１０を保持するための複数の吸着パッドと、制御装置１００から送信される制御信号に基づいて吸着パッドに負圧を発生させるアクチュエータと、を備えるものや、或いは、金属等の磁性体材料から構成される検査プローブ１０を磁力により保持するための磁場を電磁的に発生させるためのコイルを備えるものであってもよい。また、先端のリンク２０Ｌ_７に、アクチュエータによって開閉する一対の可動プレート（グリッパと呼ばれる場合もある）を備えるエンドエフェクタを更に取り付け、可動プレート等によって、検査プローブ１０を挟持可能な保持機構を採用することも可能である。なお、検査プローブ１０の配線（ハーネス）１１は、ロボットアーム２０Ａに這わせるか、又は、ロボットアーム２０Ａの内部に埋設させるようにする。

本実施形態に係る検査システム１の走査機構２０のロボットアーム２０Ａは、複数のリンク２０Ｌをそれぞれ回転駆動するための複数の駆動軸として機能する直列弾性アクチュエータ２０Ｄ（「柔軟性を備えた駆動機構」の一例：図２参照）を備えている。

直列弾性アクチュエータ２０Ｄは、ＳＥＡ（Serial Elastic Actuators）とも呼ばれる駆動機構である。直列弾性アクチュエータ２０Ｄは、駆動部２０ＤＡと、駆動部２０ＤＡに接続される弾性体２０ＤＥと、から構成されている。駆動部２０ＤＡは、例えばサーボモータから構成されており、弾性体２０ＤＥは、例えば機械ばねから構成されている。直列弾性アクチュエータ２０Ｄにおいて駆動部２０ＤＡから出力される動力は、弾性体２０ＤＥを介して出力側のリンク２０Ｌ（但し先端のリンク２０Ｌの場合には検査プローブ１０を含む）に伝達され、これを回動させる。

さらに、直列弾性アクチュエータ２０Ｄは、負荷の大きさを取得するためのトルクセンサと、弾性体２０ＤＥの変位量を取得するためのセンサと、サーボモータの変位量を取得するためのセンサを含む複数のセンサと、を備えている。これらセンサは、ロボットアーム２０Ａの関節（ジョイント２０Ｊ）に作用する力を検出する検出手段として機能する。これらセンサで検出された力に関する情報は、制御装置１００に送られて、ロボットアーム２０Ａの駆動制御に使用されることとなる。なお、負荷の大きさは、例えば、駆動部２０ＤＡを構成するサーボモータに流れる電流量を取得する電流センサから取得することが可能であるが、弾性体２０ＤＥの変形量から算出することも可能である。また、弾性体２０ＤＥを保持する軸受けやモータ減速機等、全ての駆動系を１つの弾性ユニットとして見なし、エンコーダ等による入力軸位置情報と同じくエンコーダ等による出力軸位置情報の差異から算出することも可能である。

弾性体２０ＤＥの変位量は、弾性体２０ＤＥの両端の変位量（回転角度）を取得するために弾性体２０ＤＥの両端にそれぞれ設けられた光学的センサ、弾性体２０ＤＥに磁石等を取り付けこの磁石等から発生する磁場を検出する磁気センサ、又は、弾性体２０ＤＥに設けられた歪センサ、等から取得することが可能である。弾性体２０ＤＥの変位量及び弾性体２０ＤＥの弾性定数に基づいて発生するトルクを取得することも可能となる。なお、上記と同様に、サーボモータの変位量は、エンコーダ等の光学的センサ、ホール素子等の磁気センサ、又は、歪センサ等から取得することが可能である。

以上のような構成の下、柔軟性を備えた駆動機構に相当する直列弾性アクチュエータ２０Ｄによって駆動される部分の慣性、質量及び長さ、外力並びに弾性体２０ＤＥである機械ばねの弾性率をパラメータとする運動方程式が成立する。このため、制御装置１００は、機械ばねの弾性率及び変位量等に基づいて、インピーダンスを制御するメカニカル・コンプライアンス制御を行うように構成される。

なお、直列弾性アクチュエータ２０Ｄは、駆動部２０ＤＡであるサーボモータの駆動軸に接続され、動力を機械ばね等の弾性体２０ＤＥに伝達するギヤを備えていてもよい。さらに、直列弾性アクチュエータ２０Ｄは、粘性に基づいて衝撃を緩和させるダンパ機構及び動力の伝達をスイッチするためのクラッチ機構を備えてもよい。粘性を有するダンパ機構等の粘性体を付与する場合、又は、ギヤの歯車間の摩擦等から生じる減衰を加味する場合、運動方程式には、粘性定数がパラメータとして加えられた運動方程式が成立する。

例えば、サーボモータの駆動軸にギヤが接続され、ギヤの出力軸に弾性体を介して負荷（下流側のリンク等）が接続される直列弾性アクチュエータ２０Ｄの場合、ギヤの出力軸に生じるトルクは、サーボモータに流れる電流及びギヤ比に比例し、このトルクが、ギヤの出力軸の角加速度に慣性を乗じた値と、ギヤの出力軸の角加速度にギヤの粘性を乗じた値と、弾性体の変位量に弾性率を乗じた値と、の和と等しくなる運動方程式が成立する。かかる運動方程式に基づいて、直列弾性アクチュエータ２０Ｄの伝達関数を導くことにより、インピーダンスを制御するメカニカル・コンプライアンス制御が可能となる。

以上のような構成により、本実施形態におけるロボットアーム２０Ａの複数のリンク２０Ｌを回動させることが可能になるため、リンク２０Ｌの先端に取り付けられる検査プローブ１０の位置及び姿勢を自由に変化させることが可能となる。なお、本実施形態において、位置を示す情報は、合理的に必要と考えられる場合、姿勢を示す情報を含む場合がある。

かかるロボットアーム２０Ａにより、被検査体Ｔの表面の特定部位に対して検査プローブ１０を倣わせながら（さらには、検査プローブ１０を被検査体Ｔの表面に一定圧力で押し付けながら）走査させることができる。被検査体Ｔの表面の特定部位に対して検査プローブ１０を「倣わせる」とは、当該特定部位に対して検査プローブ１０を（媒体Ｍを介して）当接させながら、検査プローブ１０を当該特定部位に対して相対的に移動させることをいう。相対的に移動させることは、並進移動に限られず、相対的に回転移動させることを含む。

図５は、速度７５０mm/secで衝突した場合の衝突力を、本実施形態における直列弾性アクチュエータ２０Ｄを搭載したロボットアーム２０Ａを採用した場合（Ｇ１：実線）と、直列弾性アクチュエータを搭載していない通常のロボットアームを採用した場合（Ｇ２：破線）と、で比較したグラフである。通常のロボットアームでは、衝撃を検知して動作停止するまで０．０２秒（２０msec）必要であり、その間に４５０Ｎもの衝突力を与えてしまうことが分かる。これは自動車を例にすると、バンパーの無い自動車が歩行者に衝突し、衝突を検知してから自動ブレーキを掛けることに等しい。これに対し、本実施形態で使用した「７軸」全てに直列弾性アクチュエータ２０Ｄを搭載したロボットアーム２０Ａでは、衝突から数msecで弾性部が撓んで衝突を和らげていることが分かる。また、最大衝突力も通常ロボットアームと比較すると半分以下である。これは自動車を例にすると、柔らかいクッションを有するバンパーの付いた自動車が歩行者に衝突することに等しい。

＜媒体吐出ノズル＞
本実施形態におけるロボットアーム２０Ａのうち検査プローブ１０に接続される先端のリンク２０Ｌ_７には、図１に示すように、媒体Ｍを吐出する媒体吐出ノズル３０が設けられている。媒体吐出ノズル３０は、チューブ３１を介して図示されていない媒体貯留部に接続されており、媒体貯留部から供給される媒体Ｍを一定期間毎に定量吐出したり、連続的に吐出したりすることができるように構成されている。また、本実施形態においては、媒体吐出ノズル３０から吐出される媒体の量をエコーの検出状況に応じて調整する吐出量調整部１１０が制御装置１００に設けられており、エコーの検出レベルが所定の閾値以下になった場合に媒体Ｍの吐出量を増加させることができるようになっている。なお、媒体吐出ノズル３０に接続されるチューブ３１は、ロボットアーム２０Ａに這わせるように装着するか、又は、ロボットアーム２０Ａの内部に埋設させるようにする。

媒体Ｍは、図１に示すように媒体吐出ノズル３０から被検査体Ｔの表面に吐出され、検査プローブ１０と被検査体Ｔの表面との間に介在して両者の間に形成される間隙をなくすように機能する。これにより、検査プローブ１０から発射される超音波パルスを被検査体Ｔの内部に良好に入射させることができ、かつ、被検査体Ｔの内部で反射したエコーを検査プローブ１０に良好に戻すことができる。媒体Ｍとしては、人体に無害なゼリー状、ゲル状の高粘度流体等を採用することができる。

＜操作部・情報出力部＞
本実施形態に係る検査システム１はさらに、図２に示すように、オペレータによって操作される操作部４０と、各種情報を出力する情報出力部５０と、を備えている。

操作部４０は、オペレータによる各種操作入力を受け付けるものであり、例えば、複数の操作キーやレバーのほか、ディスプレイを押圧して入力を行うタッチパネル等から構成することができる。操作部４０によって入力された情報は、制御装置１００に送られて各種制御に使用される。

情報出力部５０は、制御装置１００のエコー画像生成部１２０（後述）で生成したエコー画像を表示するとともに、制御装置１００の判定部１９０（後述）において検査対象部位Ｐに異状が存在するものと判定された場合に所定の警告情報を出力（例えば想定される異状を文字情報等で表記）するように機能する。また、情報出力部５０は、検査プローブ１０の移動が妨げられることにより検査プローブ１０からの超音波パルスが検査対象部位Ｐに届かず検査が不能になっているような場合に、所定の検査不能情報を出力することもできる。警告情報や検査不能情報としては、音声情報、画像情報、音声情報と画像情報の組み合わせ、等が挙げられる。情報出力部５０としては、音声情報を出力するスピーカ、画像情報を出力するディスプレイ、スピーカとディスプレイの組み合わせ、等を採用することができる。

＜制御装置＞
制御装置１００は、本実施形態に係る検査システム１の各種構成要素を統合制御するものであり、既に述べた吐出量調整部１１０を有することに加え、エコー画像生成部１２０、押付力調整部１３０、走査調整部１４０、プローブ退避部１５０、接触調整部１６０、速度調整部１７０、データベース１８０、判定部１９０、等を有している。

エコー画像生成部１２０は、検査プローブ１０で検出された時間（送信パルスからエコーまでの超音波伝播距離）やエコー強度に基づいて、エコー画像を生成するように機能するものであり、本発明における画像生成装置に対応する。エコー画像生成部１２０は、検査プローブ１０で検出された情報に、ラッチ処理、コントラスト処理、エッジ抽出処理等を適宜施してノイズ成分（輪郭の曖昧な部位、超音波信号に重畳した各種ノイズ、体格や皮下脂肪等の影響、信号の強弱等）を除去して視認し易いエコー画像を生成する。エコー画像生成部１２０は、例えば図１に示すように、他の機能部を有する「検査コントローラ」から分離した「ＡＩエンジン」に搭載されることができ、生成した画像を引き延ばしたり回転させたりする等の画像を水増しするデータオーグメンテーション等を行うこともできる。生成されたエコー画像は、図１に示すように、情報出力部５０としてのディスプレイに表示されるとともに、判定部１９０においてデータベース１８０内の参照情報と比較されて異常判定に用いられる。

押付力調整部１３０は、検査プローブ１０で検出されるエコーのレベルが所定の閾値以下となった場合に、ロボットアーム２０Ａの直列弾性アクチュエータ２０Ｄを制御して、検査プローブ１０を被検査体Ｔに押し付ける押付力を、被検査体Ｔである人体に苦痛を与えない上限以下（例えば５０Ｎ以下）で増加させるように機能する。押付力を増加させるか否かの判定基準となるエコーレベルの閾値は、被検査体Ｔである人体の特性（例えば体脂肪率や体形等）や検査プローブ１０及びロボットアーム２０Ａの規模及び仕様に応じて適宜設定することができる。

走査調整部１４０は、検査プローブ１０を被検査体Ｔに押し付ける押付力が突発的に上昇して所定の閾値（例えば１００Ｎ）を超えた場合に、ロボットアーム２０Ａを制御して、検査プローブ１０の走査を停止させるか又は走査速度を低下させるように機能する。検査プローブ１０の走査を停止（又は走査速度を低下）させるか否かの基準となる押付力の閾値は、被検査体Ｔの特性や検査プローブ１０及びロボットアーム２０Ａの規模及び仕様に応じて適宜設定することができる。

押付力調整部１３０及び走査調整部１４０は、例えば図１に示すように、他の機能部を有する「検査コントローラ」から分離した「ＡＩエンジン」に搭載されることができ、ＡＩ機能によって押付力と走査速度との最適化を図ることもできる。例えば、図６（Ａ）に示すように被検査体Ｔである人体の腹部の皮下脂肪Ｆが比較的少ない場合には、被検査体Ｔの表面に対して検査プローブ１０を倣わせる際の接触抵抗はそれほど大きく変化しない（図６（Ｂ）参照）。これに対し、図７（Ａ）に示すように被検査体Ｔである人体の腹部の皮下脂肪Ｆが比較的多い場合には、当該脂肪を変形させながら検査プローブ１０を走査させることになる（図７（Ｂ）参照）ため、接触抵抗が大きくなり、この接触抵抗に打ち勝つだけの駆動トルクが必要となる。但し、印加するトルクを増大させることは押付力をも増大させることとなるため、皮下脂肪Ｆの少ない部位に大きなトルクを印加することは苦痛をもたらすこととなる。そこで、機械学習を用いて接触トルク（押付力）と走査速度とを最適化することにより、被検査体Ｔである被験者に与える苦痛を少なくし、かつ、検査プローブ１０の浮き上がり等に起因する検査不良を未然に防止することができる。

プローブ退避部１５０は、検査プローブ１０を被検査体Ｔに押し付ける押付力が突発的に上昇して所定の閾値（例えば１００Ｎ）を超えた後に、再度上昇して所定の閾値を超えた場合に、ロボットアーム２０Ａを制御して、検査プローブ１０を被検査体Ｔから離隔させるように移動（すなわち退避）させるように機能する。検査プローブ１０を退避させるか否かの基準となる押付力の閾値は、被検査体Ｔの特性や検査プローブ１０及びロボットアーム２０Ａの規模及び仕様に応じて適宜設定することができる。例えば、プローブ退避部１５０における押付力の閾値を、走査調整部１４０における押付力の閾値（検査プローブ１０の走査を停止させるか否かの基準となる閾値）よりも大きい値に設定することができる。

接触調整部１６０は、オペレータによって操作部４０に所定の操作がなされた場合に、ロボットアーム２０Ａを制御して、被検査体Ｔに対する検査プローブ１０の接触角度、接触圧力及び接触座標の少なくとも何れか一つを変更するように機能する。速度調整部１７０は、オペレータによって操作部４０に所定の操作がなされた場合に、ロボットアーム２０Ａを制御して、被検査体Ｔに対する検査プローブ１０の走査速度を変更するように機能する。操作部４０の操作としては、例えば特定のキーの連続的な押圧操作、特定のレバーの操作、タッチパネルの特定部位の押圧操作、等を挙げることができる。

データベース１８０は、本実施形態に示される各処理を実行するためのコンピュータプログラム及び必要なデータその他の各種情報を格納するように機能する。本実施形態におけるデータベース１８０は、エコー画像生成部１２０で生成された画像と比較される検査対象部位Ｐの参照画像情報（いわば「正解」となる画像情報）を記録する。参照画像情報としては、過去に得られた被検査体Ｔ（患者等の被験者）毎の個人履歴情報に加えて、それに対して機械学習で追加された情報を挙げることができる。データベース１８０は、例えば図１に示すように、他の機能部を有する「検査コントローラ」から分離した「ＡＩエンジン」に搭載されることができる。

判定部１９０は、エコー画像生成部１２０で生成した画像を、データベース１８０に記録した参照画像情報と照合して、検査対象部位Ｐに異状が存在するか否かを判定するように機能するものであり、本発明における判定装置に対応する。判定部１９０は、例えば図１に示すように、他の機能部を有する「検査コントローラ」から分離した「ＡＩエンジン」に搭載されることができ、データオーグメンテーション等の取得データの最適化・水増し処理や転位学習と呼ばれる深層部の学習のみを行う等、様々な処理を得てＡＩモデルに送り込まれ自動学習やクラウド等に登録されているデータベースとのパターンマッチング等を経て、特異な画像が認識された場合に警報を出すようにプログラムされている。

例えば、判定部１９０は、エコー画像生成部１２０で生成されて情報出力部５０に表示された「肝臓」（検査対象部位Ｐ）のエコー画像が図８（Ａ）に示すようなものであるとすると、判定部１９０は、過去に得られた被験者（被検査体Ｔ）の「肝臓」の参照画像情報をデータベース１８０から読み込み、参照画像情報における「肝臓」の面積に対する図８（Ａ）に示すエコー画像の「肝臓」の面積の比が所定の閾値（例えば１．２５）を超えている場合に、検査対象部位Ｐである「肝臓」に異状が存在する（脂肪肝である）と判定することができる。判定部１９０は、このような判定を行った場合に、図８（Ａ）に示すように情報出力部５０としてのディスプレイに「警告（脂肪肝の可能性）」という文字情報を警告情報として表示することができる。

また、判定部１９０は、エコー画像生成部１２０で生成されて情報出力部５０に表示された「肝臓」（検査対象部位Ｐ）のエコー画像が図８（Ｂ）に示すようなものであるとすると、判定部１９０は、過去に得られた被験者（被検査体Ｔ）の「肝臓」の参照画像情報をデータベース１８０から読み込み、参照画像情報における「肝臓」には存在しなかった影が図８（Ａ）に示すエコー画像の「肝臓」に存在している場合に、検査対象部位Ｐである「肝臓」に異状が存在する（肝臓ガンの可能性が高い）と判定することができる。判定部１９０は、このような判定を行った場合に、図８（Ｂ）に示すように情報出力部５０としてのディスプレイに「警告（肝ガン）」という文字情報を警告情報として表示することができる。

或いは、判定部１９０は、エコー画像生成部１２０で生成されて情報出力部５０に表示された「肝臓」（検査対象部位Ｐ）のエコー画像が図８（Ｃ）に示すようなものであるとすると、判定部１９０は、過去に得られた被験者（被検査体Ｔ）の「肝臓」の参照画像情報をデータベース１８０から読み込み、参照画像情報における「肝臓」の面積に対する図８（Ｃ）に示すエコー画像の「肝臓」の面積の比が所定の閾値（例えば０．７）以下である場合に、検査対象部位Ｐである「肝臓」に異状が存在する（５年後に肝臓ガンが発生する確率が１５％以上ある）と判定することができる。判定部１９０は、このような判定を行った場合に、図８（Ｃ）に示すように情報出力部５０としてのディスプレイに「５年後発がん発生確率１５％」という文字情報を警告情報として表示することができる。

制御装置１００のハードウェア構成に関し、制御装置１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphical Processing Unit）等のプロセッサである演算素子と、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の揮発性記憶素子と、ＮＯＲフラッシュメモリ、ＮＡＮＤフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の不揮発性記憶素子と、これらを接続するバス等の通信手段と、を備えるコンピュータから構成することが可能である。不揮発性記憶素子は、非一時的（Non-transitory）に情報を記憶する記憶媒体である。揮発性記憶素子は、これらコンピュータプログラムの少なくとも一部及び演算処理結果等を一時的に記憶する。データベース１８０は、これら記憶素子により構成される。また、データベース１８０に格納されるコンピュータプログラムを演算素子が実行することにより、吐出量調整部１１０、エコー画像生成部１２０、押付力調整部１３０、走査調整部１４０、プローブ退避部１５０、接触調整部１６０、速度調整部１７０及び判定部１９０として機能する。但し、これら演算素子、不揮発性記憶素子等の少なくとも一部は、インターネット等の通信ネットワークに接続された遠隔地に設置されていてもよい。例えば、演算素子は、通信ネットワークを介して、コンピュータプログラム又は必要なデータを取得するように構成されてもよい。また、制御装置１００は、図１に示すように「検査コントローラ」と「ＡＩエンジン」とに分離されていてもよい。また、ＡＩエンジンや参照するデータベースをクラウドサーバに設置することにより、現場のコンピュータ性能を大幅に低下させることができ、バッテリ駆動で制御装置１００を運用することも可能になる。

制御装置１００及びロボットアーム２０Ａは、無線又は有線による通信手段によって情報の送受信が可能に構成されている。

なお、制御装置１００には、本実施形態に係る検査システム１に動作教示するための教示装置が接続されたり一体的に設けられたりしてもよい。また、教示装置は、ロボットアーム２０Ａに設けられてもよく、ディスプレイを含む入出力手段を教示装置の一部として利用してもよい。教示装置は、例えば、オンラインティーチングを行うための携帯型の教示ペンダントを備えることができる。教示装置は、制御装置１００と同様に、演算素子、揮発性記憶素子、不揮発性記憶素子を備えることができ、さらに、ディスプレイを有する表示手段及び複数の操作キー並びにレバーを有する入力手段を備えることもできる。入力手段は、ディスプレイを押圧して入力を行うタッチパネル式の入力手段から構成されてもよい。

続いて、図９のフローチャート等を用いて、本実施形態に係る検査システム１によるエコー診断方法（検査装置の操作方法）を説明する。

まず、制御装置１００は、被検査体Ｔの形状に関する情報に基づいて、ロボットアーム２０Ａの動作に関する各種情報（基準部位の始点及び終点の位置を示す情報、始点と終点とを結ぶ経路に関する情報、基準部位が経路から離れることができる許容範囲の情報等）を設定する（動作設定工程：Ｓ１）。制御装置１００は、これら情報を予め記憶するデータベース１８０から読み出すことにより設定してもよい。或いは、制御装置１００は、教示装置からこれら情報を取得して設定してもよい。さらに、制御装置１００は、始点及び終点の位置を示す情報に基づいて経路を演算により設定する際に、被検査体Ｔの表面と基準部位との距離が許容範囲内となるような経路生成アルゴリズムを読み出し、これに基づいて経路を設定することにより、許容範囲を示す情報を設定してもよい。

次いで、制御装置１００の吐出量調整部１１０は、媒体吐出ノズル３０から吐出される媒体Ｍの量を、被検査体Ｔの特性や形状に関する情報に基づいて設定する（媒体吐出量調整工程：Ｓ２）。なお、媒体吐出量設定工程Ｓ２で設定された媒体Ｍの吐出量は、その後の検査状況に応じて調整することができることは既に述べたとおりである。すなわち、吐出量調整部１１０は、反射されるエコーレベルが所定の閾値よりも低くなったときに媒体Ｍの吐出量を増加させることにより、検査プローブ１０と被検査体Ｔの表面との間に形成される間隙をなくすように制御する。

続いて、制御装置１００は、動作設定工程Ｓ１で設定した経路情報に基づいて、直列弾性アクチュエータ２０Ｄへの制御命令を取得するとともに、取得した制御命令をロボットアーム２０Ａに供給する（制御命令供給工程：Ｓ３）。なお、一連の動作を実現するための制御命令が予めデータベース１８０に格納されている場合、制御装置１００は、データベース１８０から制御命令を読み出すことにより、これら情報を取得してもよい。制御装置１００から制御命令を受け取ったロボットアーム２０Ａの基準部位は、始点の位置に移動する。この動作により、検査プローブ１０は、被検査体Ｔの検査対象部位Ｐの端部近傍に配置される（プローブ配置工程：Ｓ４）。なお、プローブ配置工程Ｓ４が完了した時点では、検査プローブ１０が被検査体Ｔの表面に接触していない。

次いで、制御装置１００は、媒体吐出ノズル３０を開操作することにより、媒体吐出量調整工程Ｓ２で設定した量の媒体Ｍを被検査体Ｔの表面に向けて吐出する（媒体吐出工程：Ｓ５）。この際、検査プローブ１０の進行方向の前方部分（検査プローブ１０が通過する部分）に向けて媒体Ｍが吐出されるように、予め媒体吐出ノズル３０の吐出方向を調整しておくようにする。

媒体吐出工程Ｓ５に続いて、制御装置１００は、検査プローブ１０を被検査体Ｔの表面（媒体Ｍが吐出された箇所）に配置した後、動作設定工程Ｓ１で設定された経路に沿ってロボットアーム２０Ａの基準部位を移動させながら、検査プローブ１０から超音波パルスを発射させ、検査対象部位Ｐで反射したエコーを検査プローブ１０で検出してエコー画像を生成する（エコー画像生成工程：Ｓ６）。

エコー画像生成工程Ｓ６では、検査システム１の走査機構２０により、媒体Ｍを介して検査プローブ１０を被検査体Ｔに間接的に接触させながら走査させる。また、エコー画像生成工程Ｓ６において、検査プローブ１０は、超音波パルスが発射されてからエコーが検出されるまでの時間やエコー強度を検出し、この検出した時間やエコー強度に関する情報を制御装置１００のエコー画像生成部１２０に送る。制御装置１００のエコー画像生成部１２０は、検査プローブ１０で検出された時間やエコー強度に基づいてエコー画像を生成する。エコー画像生成部１２０は、既に述べたように、検査プローブ１０で検出された情報に各種画像処理を施しノイズ成分を除去して視認し易いエコー画像を生成するとともに、生成した画像を引き延ばしたり回転させたりするデータオーグメンテーション等を行うことができる。

次いで、制御装置１００の判定部１９０は、エコー画像生成部１２０で生成した画像を、データベース１８０に記録した参照画像情報と照合して、検査対象部位Ｐに異状が存在するか否かを判定する（判定工程：Ｓ７）。そして、制御装置１００は、検査対象部位Ｐに異状が存在すると判定した場合に、所定の警告情報を出力して（警告工程：Ｓ８）、制御を終了する。一方、制御装置１００は、検査対象部位Ｐに異状が存在しないと判定した場合には、所定の警告情報を出力することなく制御を終了する。制御装置１００は、制御終了時に、媒体吐出ノズル３０を閉操作すると同時に、走査機構２０を停止させるようにする。

以上述べた実施形態に係る検査システム１によれば、柔軟性を有する関節機構を備えるロボットアーム２０Ａを含む走査機構２０によって検査プローブ１０の走査を実現させることができ、この走査機構２０により、媒体Ｍを介して検査プローブ１０を被検査体（人体の腹部等）Ｔに略一定圧力で押し付けながら走査させることができるので、検査プローブ１０を被検査体Ｔの形状に追従させることができる。従って、万が一の状態変化（患者の急激な動きや地震等の外乱要素）があった場合においても、検査対象部位（人体内の特定の臓器等）Ｐで反射したエコーを検査プローブ１０で確実に検出することができ、正確なエコー検査を実現させることが可能となる。また、本実施形態に係る検査システム１の構成を採用することにより、半自動的に（又は完全自動で）エコー検査を行うことができるため、検査技師の労力を低減させたり検査技師の技量差を解消したりすることが可能となる。

＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態に係る検査システム１Ａの構成について説明する。本実施形態に係る検査システム１Ａは、第一実施形態に係る検査システム１に「撮像部」６０を追加するとともに制御装置１００の機能的構成を変更したものであり、その他の構成については第一実施形態と実質的に共通である。従って、本実施形態においては、第一実施形態と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については詳細な説明を省略することとする。

本願実施形態に係る検査システム１Ａは、図１０及び図１１に示すように、検査プローブ１０、検査プローブ１０の走査を実現させる走査機構２０、媒体吐出ノズル３０、操作部４０、情報出力部５０、被検査体Ｔの画像情報を取得する撮像部６０、各種構成を統合制御する制御装置１００Ａ、等を備えている。検査プローブ１０、走査機構２０、媒体吐出ノズル３０、操作部４０及び情報出力部５０については、第一実施形態と実質的に同一であるため詳細な説明を省略する。

＜撮像部＞
本実施形態に係る検査システム１Ａは、図１０及び図１１に示すように、被検査体Ｔの画像情報を取得する撮像部６０を備えている。撮像部６０は、検査プローブ１０の走査範囲を特定するために、検査プローブ１０の走査前に被検査体Ｔの画像情報を取得するように機能する。撮像部６０としては、ＣＣＤ素子やＣＭＯＳ素子を有するカメラ等を採用することができる。

例えば、撮像部６０は、図１２（Ａ）に示すように、被検査体Ｔである人体の腹部の画像情報を取得することにより、その幅ｘ及び高さｙを測定するとともに、腹部の幅方向及び高さ方向における端部の座標を取得し、検査プローブ１０の幅方向及び高さ方向における走査範囲を特定することができる。これにより被検査体Ｔのサイズに差があっても対応することが可能となる。例えば、図１２（Ａ）で測定した幅ｘよりも小さいｘ１を有する腹部にも対応することができる（図１２（Ｂ）参照）。また、撮像部６０で被検査体Ｔの画像情報を取得することにより、被検査体Ｔの形状を特定することができる。このような被検査体Ｔの形状に関する情報は、制御装置１００Ａに送られて、ロボットアーム２０Ａの動作の始点・終点の設定や経路の設定に用いられることができる。

また、撮像部６０で被検査体Ｔである人体の腹部の画像情報を取得することにより、腹部の脇腹Ｓのような他の部位よりも相対的に柔らかい部位を特定することができる。このような部位情報を含む画像情報は、制御装置１００Ａに送られて、ロボットアーム２０Ａによる押付力の調整や検査プローブ１０の走査速度の調整に用いられることができる。例えば、本実施形態における押付力調整部１３０Ａ及び走査調整部１４０Ａは、このような柔らかい部位の情報を含む画像情報に基づき、ＡＩ機能（画像の機械学習や深層学習）によって押付力と走査速度との最適化を図ることもできる。

以上述べた実施形態に係る検査システム１Ａによれば、第一実施形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、柔軟性を有する関節機構を備えるロボットアーム２０Ａを含む走査機構２０によって検査プローブ１０の走査を実現させることができ、この走査機構２０により、媒体Ｍを介して検査プローブ１０を被検査体（人体の腹部等）Ｔに略一定圧力で押し付けながら走査させることができるので、検査プローブ１０を被検査体Ｔの形状に追従させることができる。従って、万が一の状態変化（患者の急激な動きや地震等の外乱要素）があった場合においても、検査対象部位（人体内の特定の臓器等）Ｐで反射したエコーを検査プローブ１０で確実に検出することができ、正確なエコー検査を実現させることが可能となる。また、本実施形態に係る検査システム１Ａの構成を採用することにより、半自動的に（又は完全自動で）エコー検査を行うことができるため、検査技師の労力を低減させたり検査技師の技量差を解消したりすることが可能となる。

なお、第二実施形態においては、撮像部６０を用いて検査プローブ１０の走査範囲を特定した例を示したが、他の手法を用いて検査プローブ１０の走査範囲を特定することもできる。例えば、ロボットアーム２０Ａを人手で自由に動かすことができるように構成し、図１３に示すように被検査体Ｔの表面上でロボットアーム２０Ａの先端のリンク２０Ｌ_７及び検査プローブ１０を移動させ、複数の点の座標を取得して記録する「ダイレクトティーチ」を行うことができる。この際、図１３に示すように、重力補正を行うスイッチ４１と、座標を記録するスイッチ４２と、を先端のリンク２０Ｌ_７に設けておくことができる。このように取得された座標情報は、制御装置１００Ａに送られて、検査プローブ１０の走査制御に利用され得る。例えば、図１３に示すような５点（ｐ１～ｐ５）の座標を通る軌跡を描くように検査プローブ１０を走査させることができる。

また、制御装置１００Ａは、このように取得した座標情報を利用して、検査プローブ１０の走査態様をアレンジすることもできる。例えば、制御装置１００Ａは、ロボットアーム２０Ａに保持される検査プローブ１０を被検査体Ｔに向けて移動させるときに検査プローブ１０が被検査体Ｔに接触することが想定される想定接触位置よりも、検査プローブ１０から遠い位置にある移動目標位置を設定し（目標位置設定工程）、検査プローブ１０を移動目標位置に向けて移動させつつ検査プローブ１０を被検査体Ｔに対して倣わせながら走査させる（倣い走査工程）ことができる。

目標位置設定工程は、検査プローブ１０の予備走査（例えば既に述べたダイレクトティーチ）により、想定接触位置に対応する被検査体Ｔの複数の表面座標（例えば既に述べた５点：ｐ１～ｐ５）を取得する座標取得工程と、表面座標取得工程で取得した複数の表面座標を、移動目標位置に対応する目標座標に変換する座標変換工程と、を有することができる。移動目標位置に対応する目標座標は、想定接触位置に対応する表面座標よりも、検査プローブ１０から１～３０ｍｍ程度遠い位置に設定することができる。

また、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。たとえば、当業者の通常の創作能力の範囲内で、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態に追加することができる。また、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態の対応する構成要素と置換することができる。

本発明は、万が一の状態変化（患者の急激な動きや地震等の外乱要素）があった場合においても正確なエコー検査を実現させることができる検査装置を提供する際に有用である。本発明におけるエコー検査は、人体を対象としたものに限られるものではなく、例えば家畜等の動物を対象としたものも含まれる。また、本発明は、オペレータがロボットアーム２０Ａの近くで操作部４０を操作する態様のみならず、ロボットアーム２０Ａと離れた場所に設置された操作部４０から遠隔的にロボットアーム２０Ａを操作する態様（テレラジオロジー）をも含むものである。

１・１Ａ…検査システム
１０…検査プローブ
２０…走査機構
２０Ａ…ロボットアーム
２０Ｄ…直列弾性アクチュエータ（駆動軸、柔軟性を有する関節機構）
２０Ｌ_７…先端のリンク（先端部）
３０…媒体吐出ノズル
４０…操作部
５０…情報出力部
６０…撮像部
１００・１００Ａ…制御装置
１１０…吐出量調整部
１２０…エコー画像生成部（画像生成装置）
１３０・１３０Ａ…押付力調整部
１４０・１４０Ａ…走査調整部
１５０…プローブ退避部
１６０…接触調整部
１７０…速度調整部
１８０…データベース
１９０…判定部（判定装置）
Ｍ…媒体
Ｐ…検査対象部位
Ｔ…被検査体
Ｓ６…エコー画像生成工程

Claims (17)

1. 検査対象部位を含む被検査体に対して超音波パルスを発するとともに前記検査対象部位で反射したエコーを検出する検査プローブと、前記検査プローブの走査を実現させる走査機構と、を備える検査装置であって、
   前記走査機構は、柔軟性を有する関節機構を備えるロボットアームを含み、
   前記走査機構により、媒体を介して前記検査プローブを前記被検査体に押し付けながら走査させるように構成されている、検査装置。
2. 前記走査機構により、前記媒体を介して前記検査プローブを前記被検査体に略一定圧力で押し付けながら走査させるように構成されている、請求項１に記載の検査装置。
3. 前記ロボットアームを制御する制御装置をさらに備え、
   前記制御装置は、
   前記ロボットアームに保持される前記検査プローブを前記被検査体に向けて移動させるときに前記検査プローブが前記被検査体に接触することが想定される想定接触位置よりも、前記検査プローブから遠い位置にある移動目標位置を設定する目標位置設定工程と、
   前記検査プローブを前記移動目標位置に向けて移動させつつ前記検査プローブを前記被検査体に対して倣わせながら走査させる倣い走査工程と、
   を実行する、請求項１又は２に記載の検査装置。
4. 前記目標位置設定工程は、
   前記検査プローブの予備走査により、前記想定接触位置に対応する前記被検査体の複数の表面座標を取得する座標取得工程と、
   前記表面座標取得工程で取得した前記複数の表面座標を、前記移動目標位置に対応する目標座標に変換する座標変換工程と、
   を有する、請求項３に記載の検査装置。
5. 前記ロボットアームは、複数の駆動軸を有し、
   前記複数の駆動軸の各々は、前記柔軟性を有する関節機構として直列弾性アクチュエータを有する、請求項１から４の何れか一項に記載の検査装置。
6. 前記ロボットアームは、前記駆動軸を７つ以上有する、請求項５に記載の検査装置。
7. 前記ロボットアームの先端部には、前記媒体を吐出するノズルが設けられている、請求項１から６の何れか一項に記載の検査装置。
8. 前記エコーの検出状況に応じて、前記ノズルから吐出される前記媒体の量を調整する吐出量調整部を備える、請求項７に記載の検査装置。
9. 前記吐出量調整部は、前記エコーの検出レベルが所定の閾値以下になった場合に前記ノズルから吐出される前記媒体の量を増加させる、請求項８に記載の検査装置。
10. 前記エコーの検出レベルが所定の閾値以下となった場合に、前記検査プローブを前記被検査体に押し付ける押付力を増加させる押付力調整部を備える、請求項１から９の何れか一項に記載の検査装置。
11. 前記検査プローブを前記被検査体に押し付ける押付力が所定の閾値を超えた場合に、前記検査プローブの走査を停止させるか又は走査速度を低下させる走査調整部を備える、請求項１から１０の何れか一項に記載の検査装置。
12. 前記検査プローブを前記被検査体に押し付ける押付力が所定の閾値を超えた場合に、前記検査プローブを前記被検査体から離隔させるように移動させるプローブ退避部を備える、請求項１から１１の何れか一項に記載の検査装置。
13. 前記被検査体の画像情報を取得する撮像部を備える、請求項１から１２の何れか一項に記載の検査装置。
14. オペレータによって操作部に所定の操作がなされた場合に、前記被検査体に対する前記検査プローブの接触角度、接触圧力及び接触座標の少なくとも何れか一つを変更する接触調整部を備える、請求項１から１３の何れか一項に記載の検査装置。
15. オペレータによって操作部に所定の操作がなされた場合に、前記被検査体に対する前記検査プローブの走査速度を変更する速度調整部を備える、請求項１から１４の何れか一項に記載の検査装置。
16. 検査対象部位を含む被検査体に対して超音波パルスを発するとともに前記検査対象部位で反射したエコーを検出する検査プローブと、柔軟性を有する関節機構を備えるロボットアームを含む走査機構と、を備える検査装置の操作方法であって、
    前記走査機構により、媒体を介して前記検査プローブを前記被検査体に押し付けながら走査させる工程を含む、検査装置の操作方法。
17. 請求項１から１５の何れか一項に記載の検査装置と、
    前記検査装置の前記検査プローブによって検出したエコーの情報に基づいて前記検査対象部位の画像を生成する画像生成装置と、
    前記検査対象部位の参照情報を記録するデータベースと、
    前記画像生成装置で生成した画像と前記データベースに記録した前記参照情報とに基づいて前記検査対象部位に異状が存在するか否かを判定する判定装置と、
    を備える、検査システム。
    
    

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