JP3337657B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
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Description
し、特に超音波振動子が超音波探触子内部で機械的に走
査される超音波診断装置に関する。
査方式及び機械走査方式が知られている。前者の方式で
は、アレイ振動子が電子走査され、これによって超音波
ビームが走査される。後者の方式では、通常、単振動子
が機械走査され、これによって超音波ビームが走査され
る。そのような方式に対応した超音波探触子はメカニカ
ルスキャン型探触子とも呼ばれている。
して使用されるメカニカルセクタスキャン探触子や体腔
内に挿入して用いられるカテーテル型探触子などが知ら
れている。メカニカルセクタスキャン探触子では、単振
動子が媒体槽内で揺動走査される。媒体槽には生理食塩
水やオイルなどの超音波伝搬液体が注入され、これによ
り超音波伝搬が確保されている。一方、カテーテル型探
触子では、カテーテルが例えば血管内などに挿入され、
その内部で超音波振動子が回転走査(ラジアル走査)さ
れる。
うな機械走査方式の探触子を用いて超音波診断を行う場
合、振動子の走査位置や速度は走査制御部によって制御
される。走査位置はエンコーダなどの検出器によって検
出され、その検出された位置やそれから求まる速度に従
って、駆動用モータへの駆動信号の電圧や電流などが制
御される。よって、若干の位置ずれは上記のサーボ制御
によって補償される。ただし、一定以上の負荷変動が生
じると、サーボ制御では対処できなくなり、最終的には
モータが停止する。
要因として、内部負荷変動及び外部負荷変動をあげるこ
とができる。内部負荷変動は探触子内の負荷の変動であ
って、例えば媒体の温度変化に起因する粘性の変化であ
る。そのような粘性の変化による一定範囲内の負荷変動
は上記のサーボ制御によって補償されている。外部変動
は生体との物理的な接触関係により生じる負荷の変動で
ある。例えば、カテーテルが屈曲して回転ワイヤのトル
クが大きくなった場合などである。
れに追従させて機械走査を行わせるのが望ましいが、外
部負荷変動に対してそのような制御を行うと安全性の面
で問題が生じる可能性がある。
ものであり、その目的は、負荷変動の要因に応じて、的
確な機械走査制御を行えるようにすることにある。
てはできる限りそれに追従させ、外部負荷変動に対して
は安全性を最優先に制御を行うことができるようにする
ことにある。
に、本発明は、超音波の送受波を行う超音波振動子を有
する超音波探触子と、前記超音波探触子内において前記
超音波振動子を機械走査する走査機構と、前記超音波振
動子の機械走査における負荷変動を検出する負荷変動検
出手段と、前記超音波探触子の種別を表す種別情報と前
記検出された負荷変動とに基づいて前記走査機構の制御
を行う手段であって、前記種別情報が体表面に当接して
用いられるメカニカルセクタ超音波探触子を示す場合に
は負荷変動追従優先モードを選択し、前記負荷変動追従
優先モードに従って前記負荷変動に対して機械走査を追
従させる補償制御を優先的に実行し、前記種別情報がカ
テーテル状の体腔内挿入型超音波探触子を示す場合には
安全優先モードを選択し、前記安全優先モードに従って
前記負荷変動に対して機械走査を停止させる安全制御を
優先的に実行する制御部と、を含み、前記制御部は、前
記負荷変動追従優先モードにおいて前記負荷変動が上限
界値を上回った場合の他に下限界値を下回った場合にも
前記機械走査を停止させ、且つ、前記安全優先モードに
おいて前記負荷変動が上限界値を上回った場合の他に下
限界値を下回った場合にも前記機械走査を停止させるこ
とを特徴とする。望ましくは、前記安全優先モードにお
いては、前記負荷変動が前記下限界値と所定値との間に
ある場合には追従制御が実行され、前記負荷変動が前記
所定値と前記上限界値との間にある場合には前記走査機
構に対するサーボゲインが固定されてアラーム表示がな
される。
波探触子において、カップリング材の粘性変化などの内
部負荷変動に対しては機械走査を追従させて安定した走
査を確保できる。カテーテル状の体腔内挿入型超音波探
触子において、生体組織による押圧などの外部負荷変動
に対しては機械走査を停止させて安全性を高めることが
可能となる。
の電圧及び電流の少なくとも一方に基づいて負荷変動を
検出する負荷変動検出手段を含む。望ましくは、前記超
音波振動子について実測された走査位置及び走査速度の
少なくとも一方に基づいて負荷変動を検出する負荷変動
検出手段を含む。
図面に基づいて説明する。
好適な実施形態の要部構成が示されている。
探触子あるいは体表面に当接して用いられる超音波探触
子である。振動子12は、超音波の送受波を行うもので
あり、その振動子12はモータ14により回転又は揺動
駆動される。その回転角度は、現在位置としてエンコー
ダ16によって検出される。たとえば、体腔内挿入型超
音波探触子の場合、カテーテル状のチューブ内にトルク
ワイヤが挿通され、そのトルクワイヤの先端部に振動子
12が取り付けられる。そして、カテーテルチューブの
基端側に設けられたモータ14によってトルクワイヤが
回転駆動され、これによって振動子12が回転走査され
る。また、体表面上に当接して用いられる探触子の場
合、バルーン内において、モータ14を含む機械走査機
構によって振動子12が往復動される。
は駆動信号発生器18に入力されている。駆動信号発生
器18は、速度信号に基づいて駆動信号を生成してい
る。この場合、その駆動信号は、例えば速度信号を積分
した信号に相当する。比較器20においては、エンコー
ダ16から出力される現在位置と、速度信号によって表
される目標位置と差分を演算し、その差分結果をドライ
バ22に出力する。ドライバ22は、設定されたゲイン
Gに基づきその差分結果に基づくドライバ信号をモータ
14に供給している。ここで、目標位置と現在位置との
差分が生じればその差分を解消するようにドライバ22
が制御され、これによって負荷変動に応じた追従駆動が
なされることになる。
ると共に、エンコーダ16から出力された現在位置も入
力されている。そして、その現在位置を微分することに
より現在の速度が演算され、その現在の速度と速度信号
によって表される目標速度との差分が演算されている。
その差分結果は負荷変動コントローラ26に入力されて
いる。その差分は基準負荷からの実際の負荷の変動分を
表すものである。
バ信号の電圧又は電流が、電圧/電流検出器28によっ
てモニタリングされており、その検出結果が負荷変動コ
ントローラ26に出力されている。その電圧値又は電流
値も負荷変動分を表すものとして利用される。
24から出力される差分結果及び電圧/電流検出器28
から出力される電圧値又は電流値に基づき、負荷変動分
を演算し、その負荷変動に応じてドライバ22のサーボ
ゲインGあるいは制御条件を設定する回路である。この
場合、探触子の種類に関する情報が入力されており、負
荷変動コントローラ26は、その情報に基づき制御モー
ドを決定し、その決定された制御モードに従った制御を
実行している。負荷変動コントローラ26は、所定の条
件が満たされた場合に外部にアラームメッセージを出力
する。
する2つの制御モードが示されている。(A)には追従
優先モードが示され、(B)には安全優先モードが示さ
れている。たとえば、負荷変動が内部負荷の変動に起因
するものであるような場合、(A)に示す追従優先モー
ドが選択され、一方、その負荷変動が外部の負荷変動に
起因するようなものである場合には、(B)に示す安全
優先モードが選択される。これにより、例えば体表面上
に当接されるメカニカルセクタ探触子においては、例え
ばカップリング媒体などの粘性変化によって負荷変動が
生じると、追従優先モードに従ってその負荷変動に最大
限追従した制御が実行されることになる。一方、例えば
体腔内挿入型の超音波探触子において、カテーテルチュ
ーブの屈曲や組織による押圧などによって外部による負
荷変動が増大したような場合には安全優先モードに従っ
て一定の範囲内においてのみ追従制御が行われ、所定値
以上の負荷変動に対しては振動子の駆動を停止させる制
御が実行される。
に、追従優先モードにおいては、負荷変動の割合がマイ
ナス側のAからプラス側のBの範囲内である場合には追
従制御が実行され、それらの限界値を下回ったりあるい
は上回ったりした場合には探触子の機械走査が停止され
る。この場合、負荷変動が小さくなった場合においても
停止制御を行わせるのは探触子の機構に何らかの不具合
が生じている場合もあるからである。これは、(B)に
示す安全優先モードにおいても同様である。この追従優
先モードにおいては、負荷変動の増大に十分に追従し
て、サーボゲインGが設定され、これによりドライバ2
2からモータ14へ十分な駆動電力が供給される。これ
により大きな負荷トルクに対抗できることになる。
ては、負荷変動がマイナス側のCからプラス側のDまで
の狭い間において追従制御が実行され、それ以上のプラ
ス側のDからEまでの範囲内においてはドライバ22の
ゲインが固定されつつ外部の表示器に所定のアラーム表
示がなされる。この場合に、例えば「負荷変動につきス
キャニングを停止させ、探触子周囲の安全をご確認願い
ます。」などのメッセージが表示される。そして、限界
値Eを負荷変動が超えたような場合には振動子の走査が
強制的に停止される。よって、この安全優先モードにお
いては、負荷変動が上昇しても過大にサーボゲインが設
定されることはなく、この結果、安全性を常に確保でき
るという利点がある。すなわち、生体組織の押圧などに
よる負荷が生じていてもそれに対して無理矢理抵抗して
振動子の回転駆動を続行させることなく停止させること
ができる。
速度の差分あるいはドライバ信号の電圧値ないし電流値
に基づいて負荷変動を検出したが、これには限られず、
負荷変動を検出できる限りにおいて各種の方式を適用す
ることが当然可能である。また、上記の実施形態では探
触子の種類に基づいて制御モードの選択を行ったが、他
の情報に基づいてそのモード切り替えを行ってもよい。
いずれにしても、内部の負荷変動と外部の負荷変動とに
対応したサーボ制御を実現することにより、安全性を高
めつつ装置の信頼性を高めることが可能となる。
負荷変動の要因に合わせた的確な走査制御を実現でき
る。
すブロック図である。
す図である。
ンコーダ、18 駆動信号発生器、20 比較器、22
ドライバ、24 速度比較器、26 負荷変動コント
ローラ、28 電圧/電流検出器。
Claims (4)
- 【請求項1】 超音波の送受波を行う超音波振動子を有
する超音波探触子と、前記超音波探触子内において 前記超音波振動子を機械走
査する走査機構と、前記超音波振動子の機械走査における負荷変動を検出す
る負荷変動検出手段と、 前記超音波探触子の種別を表す種別情報と前記検出され
た負荷変動とに基づいて前記走査機構の制御を行う手段
であって、前記種別情報が体表面に当接して用いられる
メカニカルセクタ超音波探触子を示す場合には負荷変動
追従優先モードを選択し、前記負荷変動追従優先モード
に従って前記 負荷変動に対して機械走査を追従させる補
償制御を優先的に実行し、前記種別情報がカテーテル状
の体腔内挿入型超音波探触子を示す場合には安全優先モ
ードを選択し、前記安全優先モードに従って前記負荷変
動に対して機械走査を停止させる安全制御を優先的に実
行する制御部と、 を含み、 前記制御部は、前記負荷変動追従優先モードにおいて前
記負荷変動が上限界値を上回った場合の他に下限界値を
下回った場合にも前記機械走査を停止させ、且つ、前記
安全優先モードにおいて前記負荷変動が上限界値を上回
った場合の他に下限界値を下回った場合にも前記機械走
査を停止させる ことを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の装置において、前記安全優先モードにおいては、前記負荷変動が前記下
限界値と所定値との間にある場合には追従制御が実行さ
れ、前記負荷変動が前記所定値と前記上限界値との間に
ある場合には前記走査機構に対するサーボゲインが固定
されてアラーム表示がなされる ことを特徴とする超音波
診断装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の装置において、前記負荷変動検出手段は、前記走査機構が有する モータ
へ供給される駆動信号の電圧及び電流の少なくとも一方
に基づいて負荷変動を検出することを特徴とする超音波
診断装置。 - 【請求項4】 請求項1記載の装置において、前記負荷変動検出手段は、 前記超音波振動子について実
測された走査位置及び走査速度の少なくとも一方に基づ
いて負荷変動を検出することを特徴とする超音波診断装
置。
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Family
ID=11720129
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JP00943099A Expired - Fee Related JP3337657B2 (ja) | 1999-01-18 | 1999-01-18 | 超音波診断装置 |
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