JP3513296B2

JP3513296B2 - 超音波骨評価装置

Info

Publication number: JP3513296B2
Application number: JP01270096A
Authority: JP
Inventors: 直樹大友
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-01-29
Filing date: 1996-01-29
Publication date: 2004-03-31
Anticipated expiration: 2016-01-29
Also published as: JPH09201355A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波を利用した骨
評価装置に関し、特に、超音波ビームの横断面積の制御
に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波を利用して骨の評価を行う骨評価
装置としては、従来から各種のタイプの装置が提案され
ている。例えば、米国特許第３，８４７，１４１号に開
示された骨評価装置では、足の踵が一対の振動子で挟ま
れ、その状態で超音波を放射することにより、骨評価が
なされている。この従来装置では、各振動子の前面に柔
らかいラバーパットが設けられている。超音波の伝搬経
路上に、音響インピーダンスが極端に異なる空気層が存
在していると、その空気層によって、超音波が減衰・反
射されてしまう。上記のラバーパットは、その問題を解
消するものである。

【０００３】他のタイプの骨評価装置としては、特開平
６−２２９６０号公報（米国特許番号５，３４８，００
９号）、特開平６−２５４０９９号公報などに開示され
た装置が挙げられる。このタイプの骨評価装置では、音
響整合のためのカップリング液体が満たされた水槽の中
に、一定の距離を隔てて一対の超音波振動子が配置され
ている。そして、水槽内に足を入れた状態で、一対の超
音波振動子の間で超音波の送受波が行われ、これにより
骨評価が行われている。しかし、水槽の管理が面倒であ
るなどの問題が指摘されている。

【０００４】水槽を利用しない他のタイプの骨評価装置
としては、特開平７−２０４２０５号公報で開示された
装置が挙げられる。この従来装置では、生体の両側に、
超音波振動子を備えた一対の振動子アセンブリが設けら
れている。各振動子アセンブリは、超音波振動子の前面
側に、カップリング液体を収納した液体バックを有す
る。液体バックは比較的大型であり、その生体接触面は
四角形で形成され、また、その生体接触面はやや外側
（生体側）に膨らんでいる。なお、この液体バックはそ
れ全体として変形自在であるが、液体バックの形状変化
に際し、その生体接触面の面積が変化するものではな
い。この従来装置では、液体バックにより、超音波振動
子と生体表面との間にカップリング液体を常に介在させ
ることができる。

【０００５】特開平７−３０３６４３号公報には、上記
骨評価装置と同様のタイプの骨評価装置が開示されてい
る。この装置では、液体バック内に、振動子アセンブリ
の生体への押圧力を検出する圧力センサが設けられてい
る。そして、一定の押圧力が維持されつつ、超音波の送
受波が行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
いずれの骨評価装置においても、生体に放射する超音波
ビームの横断面積（換言すれば、骨表面上の超音波ビー
ムのスポット面積）を可変することはできなかった。す
なわち、従来において、超音波ビームの太さの制御は行
われていない。

【０００７】現在普及しつつある骨評価装置は、もとも
と骨粗鬆症などの骨の疾患が生じやすい比較的年をとっ
た人々（すなわち、大人）を診断対象とするものであ
る。このため、従来の骨評価装置では、超音波ビームの
横断面積が大人の骨（例えば、踵骨）に対応する大きさ
に設定されていた。

【０００８】その一方、近年、比較的若い人々（子供）
についても、その骨疾患の予防、診断のために、骨評価
を行う必要性が高まっている。骨の疾患の予防や早期治
療のためには、より早い時期から骨評価を行うのが望ま
しい。

【０００９】しかし、従来の骨評価装置では、上述した
ように大人の計測を前提としていたため、従来の骨評価
装置を用いて、子供の骨評価を行った場合には以下のよ
うな問題があった。これを図１０を用いて説明する。

【００１０】図１０（Ａ）には、大人の足（踵の骨）が
示されており、１０は踵骨、１２は距骨、１４は舟状
骨、１６は立方骨である。踵骨１０は、海綿骨を多く含
むため、骨粗鬆症などの骨の疾患による変化が現れやす
い。そこで、骨評価を行う際には、踵骨１０が診断対象
とされる場合が多い。図１０（Ａ）に示すように、従来
において、超音波ビームのスポット１８（すなわち、踵
骨上の超音波ビームの横断面積）は、一般的な大人の踵
骨１０の大きさを考慮して設定されている。

【００１１】しかし、（Ｂ）に示すように、スポットの
直径を切り替えることなく、子供の踵骨１０に対して超
音波を送波すると、第１に、符号２０で示すように踵骨
１０からビームスポット１８がはみ出る問題が生じ、第
２に、骨の接合部２２に超音波が送波されてしまうとい
う問題が生じる。

【００１２】上記の第１の問題が生じると、骨の評価を
行いたいにもかかわらず、骨以外の部分の計測データも
取り込んでしまうことになり、骨評価結果の信頼性が低
下する。また、上記の第２の問題が生じると、骨の接合
部が構造的に特殊であり、音速が異常に早くなるなどの
特殊性を有することから、音速を利用して骨評価を行う
場合に骨評価結果の信頼性が低下してしまう。なお、こ
の問題は、子供の超音波計測に限られず、足の大きさが
小さい人に対する超音波計測においても生じる。

【００１３】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、計測対象の大きさに合わせ
て、超音波ビームのスポット面積を可変することがで
き、計測の信頼性が高められる骨評価装置を提供するこ
とにある。

【００１４】また、本発明の目的は、簡易な構成によっ
て超音波ビームのスポット面積の調整を行うことをにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、生体へ超音波を送受波し、骨の評価を行
う超音波骨評価装置において、超音波振動子とその前面
に設けられたカップリングドームとを有する少なくとも
１つの振動子アセンブリと、前記振動子アセンブリを駆
動して、前記カップリングドームを生体に接触させるア
センブリ駆動機構と、前記カップリングドームが生体に
接触する面積が所定値に到達した時点で、前記振動子ア
センブリの駆動を停止させる駆動制御手段と、を含み、
前記カップリングドームが生体に接触する面積を調整す
ることによって、超音波ビームの横断面積を調整するこ
とを特徴とする。

【００１６】上記構成によれば、振動子アセンブリにお
いて、超音波振動子に前面には音響的な整合を図るカッ
プリングドームが設けられ、振動子アセンブリを生体に
近付けると、カップリングドームの頂点部分がまず最初
に生体に接触する。そして、生体への押圧力を増大させ
れば、それに従ってカップリングドームの変形度合いが
高まり、生体に接触する面積が徐々に増大する。このカ
ップリングドームが生体に接触する領域は実質的に超音
波の通過開口に相当するので、カップリングドームの接
触面積を変えれば、超音波ビームの横断面積を調整でき
る。

【００１７】すなわち、本発明によれば、送信信号や受
信信号の特別な制御を必要とすることなく、簡易な構成
によって、ビームスポットの大きさの調整を行うことが
できる。

【００１８】本発明の好適は態様では、前記カップリン
グドームは、弾性変形可能なメンブレンと、そのメンブ
レンの内部に充填されたカップリング液体と、で構成さ
れ、前記カップリングドームは、生体への押圧力に従っ
て生体に接触する面積が変化する形状を有し、例えば、
前記カップリングドームは、円錐形状を有する。

【００１９】また、望ましくは、前記カップリングドー
ムが生体に接触する面積は、前記生体への押圧力の増大
に従って最小面積から最大面積まで変化し、前記最大面
積は、前記超音波振動子の振動面の面積と同等又はそれ
以上である。

【００２０】本発明の好適な態様では、前記駆動制御手
段は、互いに異なるリミット値を有し、互いに並列的に
設けられ、前記振動子アセンブリを駆動するための駆動
トルクがリミット値に到達した時点で駆動力の伝達を切
る複数のトルクリミッタと、前記複数のトルクリミッタ
のいずれか１つを選択して機能させるリミッタ選択手段
と、を含む。

【００２１】すなわち、リミッタ選択手段により選択さ
れたトルクリミッタが機能して、生体への押圧力が所望
の値に設定される。すなわち、トルクリミッタの切り替
えにより、超音波ビームの横断面積を切り替えることが
できる。望ましくは、前記選択手段は、前記各トルクリ
ミッタに対応して設けられた複数のクラッチである。ま
た、望ましくは、前記複数のトルクリミッタは、大形の
超音波ビーム横断面積を設定するための第１のトルクリ
ミッタと、小形の超音波ビーム横断面積を設定するため
の第２のトルクリミッタと、で構成される。すなわち、
第１のトルクリミッタが機能して、大人計測用の超音波
ビーム横断面積が設定され、第２のトルクリミッタが機
能して、子供計測用の超音波ビーム横断面積が設定され
る。

【００２２】本発明の好適な態様では、前記駆動制御手
段は、前記カップリングドームの生体への押圧力を検出
する押圧力検出手段と、複数のリミット値の中から選択
されたリミット値に前記押圧力が到達した時点で、前記
振動子アセンブリの駆動を停止させる停止制御手段と、
を含む。すなわち、駆動制御手段としては、上記のトル
クリミッタを利用して間接的に圧力を検出する方法の
他、カップリングドーム内の圧力自体を直接的に検出す
る方法を採用できる。後者の場合、押圧力検出手段は、
望ましくは、前記カップリングドーム内の前記カップリ
ング液体の圧力を検出する圧力センサである。

【００２３】また、上記目的を達成するために、本発明
は、生体へ超音波を送受波し、骨の評価を行う超音波骨
評価装置において、生体の両側に設けられ、超音波振動
子とその前面に設けられたカップリングドームとを有す
る一対の振動子アセンブリと、前記一対の振動子アセン
ブリを駆動して、前記各カップリングドームを生体に接
触させるアセンブリ駆動機構と、前記各カップリングド
ームが生体に接触する面積が所定値に到達した時点で、
前記一対の振動子アセンブリの駆動を停止させる駆動制
御手段と、を含み、前記カップリングドームが生体に接
触する面積を調整することによって、生体の両側で超音
波ビームの横断面積を調整することを特徴とする。

【００２４】この場合、望ましくは、前記一対の振動子
アセンブリの内で、一方の振動子アセンブリは送信用で
あり、他方の振動子アセンブリは受信用である。

【００２５】本発明の好適な態様では、さらに足台を有
し、前記一対の振動子アセンブリは、前記足台に置かれ
た足の踵の両側に設けられ、踵骨の骨評価を行う。ま
た、さらに前記足台上の足のサイズを判定するサイズ判
定器を有し、前記判定された足のサイズに基づいて、前
記カップリングドームが生体に接触する面積が調整され
る。これにより、超音波ビーム横断面積の設定が自動化
される。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。

【００２７】図１には、本発明に係る超音波骨評価装置
の全体構成が示されている。この超音波骨評価装置は、
超音波を利用して計測を行う計測ユニット２００と、そ
の計測ユニットの計測結果を解析して骨評価値を演算す
る解析ユニット２０２と、で構成される。解析ユニット
２０２は例えばコンピュータで構成される。

【００２８】図２には、計測ユニット２００の外観が示
されている。ユニット本体２４の上面２４Ａは傾斜して
おり、その上面２４Ａには交換自在に足台２６が配置さ
れる。足の大きさに合わせて複数種類の足台２６が用意
されており、いずれかの足台２６が選択されて使用され
る。各足台２６は、超音波ビームの中心と踵骨の中心と
を一致させるために、厚さなどの形状が互いに異なって
いる。

【００２９】上面２４Ａにセットされた足台２６の両側
には、突出部２４Ｂ，２４Ｃが起立形成されており、各
突出部２４Ｂ，２４Ｃには、それぞれ振動子アセンブリ
２８、３０が可動自在に設けられている。この一対の振
動子アセンブリ２８、３０は図示されていない駆動機構
により駆動され、両者を近接させたり、離したりするこ
とができる。足台２６上に足を置いた後に、一対の振動
子アセンブリ２８、３０を互いに近付ければ、一対の振
動子アセンブリ２８、３０で踵を両側から挟むことがで
きる。その状態で一方の振動子アセンブリから超音波が
送波され、踵を通過した超音波が他方の振動子アセンブ
リで受波される。

【００３０】図３には、振動子アセンブリ２８の外観が
示されている。なお、２つの振動子アセンブリ２８、３
０は同一の形態及び構造を有する。振動子アセンブリ２
８は、比較的大型の単一の超音波振動子を内蔵した本体
３２と、本体の前面側に設けられたおよそ円錐形状（断
面は台形）のカップリングドーム３４と、で構成され
る。カップリングドーム３４は、本来的には、超音波振
動子と生体との間の超音波伝搬を良好にするために設け
られたものである。

【００３１】カップリングドーム３４は、良好な超音波
伝搬を達成できる限りにおいて各種の構造をもって構成
できるが、生体への接触性を良好にするために、及び、
後述する超音波ビームの横断面積の調整のために、弾性
変形を生じる部材で構成されている。

【００３２】図４に示すように、本実施形態では、カッ
プリングドーム３４はその外形をなすメンブレン３４Ａ
と、その内部に充填されたカップリング液３４Ｂ（例え
ば、ひまし油）と、で構成される。よって、カップリン
グドーム３４は生体への接触圧力に応じて弾性変形す
る。これにより、振動子アセンブリ２８と生体との密着
性が確保され、また、その弾性変形度合いにより超音波
ビームの横断面積を調整することができる。

【００３３】図５（Ａ）には、振動子アセンブリの生体
への押圧力を大きくすることによって、カップリングド
ーム３４の変形度合いを大きくした状態が示され、図５
（Ｂ）には、振動子アセンブリの生体への押圧力を小さ
くすることによって、カップリングドーム３４の変形度
合いを小さくした状態が示されている。図５（Ａ）に示
すように、カップリングドーム３４を大きく変形させれ
ば、カップリングドーム３４と生体３９の間の接触面積
Ａ１を増大できる。この場合、接触面積Ａ１は、超音波
振動子３５の前面（振動面）の大きさと同等かそれ以上
の大きさに設定される。

【００３４】その一方、図５（Ｂ）に示すように、カッ
プリングドーム３４の変形量を小さくし、カップリング
ドーム３４と生体３９の間の接触面積Ａ２を小さくすれ
ば、超音波の通過開口を絞ることができる。すなわち、
接触面の面積は超音波の通過開口の面積に相当し、接触
面積を増減させれば、超音波ビームの横断面積（換言す
れば、ビームスポットの面積）を増減できる。

【００３５】本実施形態において、カップリングドーム
３４は、上述したように音響整合の機能（本来的機能）
と超音波の通過開口の調整を行う機能（付加的機能）と
を有し、カップリングドーム３４は、少なくとも押圧力
の増大に従って生体に接触する面積が増大するような形
状に形成する必要がある。例えば、カップリングドーム
３４は錐形状で形成され、望ましくは水平断面が円形の
円錐形状で形成される。図３及び図４に示したカップリ
ングドーム３４の先端面の直径は例えば１ｃｍであり、
その振動子側の直径は例えば２．５ｃｍであり、その長
さ（高さ）は例えば２〜３ｃｍ位である。

【００３６】図１に戻って、コントローラ３６からのト
リガ信号に基づいて、送信回路３８が振動子アセンブリ
３０に送信駆動信号を供給する。これにより振動子アセ
ンブリ３０から超音波（超音波パルス）が生体３９へ向
けて送波される。生体３９を通過して減衰などの特性変
化を受けた超音波は、振動子アセンブリ２８にて受波さ
れる。その振動子アセンブリ２８から出力された受信信
号は受信回路４０に供給されている。受信回路４０で
は、受信信号に対し所定の処理（増幅、検波、Ａ／Ｄ変
換など）を行って、その受信信号をコントローラ３６を
介して解析ユニット２０２へ出力する。解析ユニット２
０２では、従来と同様に、超音波の音速又は減衰率など
に基づいて、骨評価値を演算する。この骨評価値は、図
示されていない表示器に表示される。

【００３７】コントローラ３６は、超音波の送受信制御
及び搬送機構４２の制御を行っている。特に、本実施形
態のコントローラ３６は、搬送機構４２に含まれる開口
調整機構４４の制御を行っている。開口調整機構４４
は、駆動トルクが所定値に到達した時点で、すなわち、
カップリングドームが生体に接触する面積が所定面積に
到達した時点で、搬送機構４２による一対の振動子アセ
ンブリ２８、３０の搬送を停止させる機能を有する。

【００３８】コントローラ３６には、足のサイズを判定
するサイズ判定器４５が接続されており、足台上にある
足が大きいか又は小さいかが直接的に又は間接的に検出
される。このサイズ判定器４５は、例えば光学的センサ
により足の大きさを計測する装置であり、あるいは機械
的センサにより足台の種類を判定する装置であり、いず
れにしても足のサイズが自動判定される。コントローラ
３６は、判定された足の大きさに応じて、超音波ビーム
の横断面積を自動的に切り替える。

【００３９】図６には、搬送機構４２の全体構成が示さ
れている。駆動モータ４６の駆動力は、タイミングベル
ト及びプーリを介して、開口調整機構４４に伝達されて
いる。その開口調整機構４４を介して伝達された駆動力
は、タイミングベルト及びプーリなどを介して、送りね
じ４８に伝達される。送りねじ４８には、振動子アセン
ブリ２８を備えた可動体５０と振動子アセンブリ３０を
備えた可動体５２とが連結されている。送りねじ４８に
は、互いに逆向きのスパイラル溝が形成されており、可
動体５０及び可動体５２は、それぞれ向きが異なるスパ
イラル溝と係合している。よって、送りねじ４８を順方
向へ回転させれば、一対の振動子アセンブリ２８、３０
が近接移動し、送りねじ４８を逆方向へ回転させれば、
一対の振動子アセンブリ２８、３０が互いに離れる。

【００４０】本実施形態において、開口調整機構４４
は、並列的に設けられた２つのトルクリミッタ５４、５
６と、各トルクリミッタに直列的に連結された電磁クラ
ッチ５８、６０と、で構成される。２つのトルクリミッ
タ５４、５６は、互いに異なるリミット値（スリップに
より駆動力伝達が切られるトルク値）を有する。例え
ば、トルクリミッタ５４が有するリミット値は２００ｇ
・ｃｍであり、トルクリミッタ５６が有するリミット値
は１００ｇ・ｃｍである。

【００４１】電磁クラッチ５８、６０は、コントローラ
３６によりいずれか一方のみが選択される。大人（又は
足の大きい人）の足に対する超音波計測を行う際には、
電磁クラッチ５８が選択され、すなわちリミット値が大
きいトルクリミッタ５４が選択される。トルクリミッタ
５４は駆動トルクが上記の所定値（２００ｇ・ｃｍ）に
到達した時点で、駆動力の伝達を切る。すると、図５
（Ａ）に示したように、一対の振動子アセンブリのカッ
プリングドーム３４が最大に潰れた状態が築かれ、超音
波ビームの通過開口が最大となる。

【００４２】その一方、子供（又は足の小さい人）の足
に対する超音波計測を行う際には、電磁クラッチ６０が
選択され、すなわちリミット値が小さいトルクリミッタ
５６が機能する。トルクリミッタ５６は駆動トルクが上
記の所定値（１００ｇ・ｃｍ）に到達した時点で、駆動
力の伝達を切る。すると、図５（Ｂ）に示したように、
一対の振動子アセンブリのカップリングドームが少しだ
け潰れた状態が築かれ、超音波ビームの通過開口が小さ
くなる。

【００４３】このようにして超音波ビームの太さを調整
できるので、図１０（Ｂ）の１８Ａで示すように、子供
の踵骨１０に対しても適切な直径のビームスポットを形
成することができる。以上の実施形態では、２つのトル
クリミッタが切り替え使用されていたが、もちろん３つ
以上のトルクリミッタを設け、開口面積を多段階に切り
替えてもよい。

【００４４】次に、本発明に係る超音波骨評価装置の全
体動作について図７を用いて説明する。

【００４５】まず、Ｓ１０１において、足台上に置かれ
た足のサイズが判定される。これは図１に示したサイズ
判定器４５により自動的に行われるが、人為的に判定し
てもよい。Ｓ１０２において、コントローラ３６は、大
人用の計測すなわち超音波ビームの太さを大きくして計
測を行うか、あるいは子供用の計測すなわち超音波ビー
ムの太さを小さくして計測を行うか、を選択する。

【００４６】Ｓ１０２において、足のサイズが大きいと
判定された場合には、Ｓ１０３において電磁クラッチ５
８が選択され、すなわちトルクリミッタ５４が選択され
て、その上で、一対の振動子アセンブリ２８、３０が互
いに近接するように搬送される。カップリングドーム３
４が図５（Ａ）のように変形した時点で、トルクリミッ
タ５４が動作し、動力伝達が切られ、図５（Ａ）の状態
が築かれる。その状態が維持され、超音波の送受波が行
われる。

【００４７】一方、Ｓ１０２において、足のサイズが小
さいと判定された場合には、Ｓ１０４において電磁クラ
ッチ６０が選択され、すなわちトルクリミッタ５６が選
択されて、一対の振動子アセンブリ２８、３０が互いに
近接するように搬送される。カップリングドーム３４が
図５（Ｂ）のように変形した時点で、トルクリミッタ５
６が動作して、動力伝達が切られ、図５（Ｂ）の状態が
築かれる。その状態が維持され、超音波の送受波が行わ
れる。

【００４８】Ｓ１０５においては、計測データが解析さ
れて骨評価値が演算され、Ｓ１０６においてその骨評価
値が表示される。

【００４９】図８には、本発明に係る他の実施形態が示
されている。なお、図１に示した実施形態と同様の構成
には同一符号を付し、その説明を省略する。図８におい
て、圧力センサ６２はカップリングドーム内のカップリ
ング液の圧力を検出するものである。図９には、その圧
力センサ６２が例示されており、この圧力センサ６２は
アセンブリ本体に配置され、圧力センサ６２には、メン
ブレン３４Ａ内のカップリング液３４Ｂがチューブ６３
を介して導かれている。メンブレン３４Ａ内のカップリ
ング液３４Ｂの圧力は生体への押圧力を表すものと考え
られるので、カップリング液３４Ｂの圧力を検出するこ
とにより、間接的に、生体への押圧力が検出される。

【００５０】図８において、コントローラ３６内の開口
調整部６４は、互いに異なる複数の基準圧力値を有して
おり、その中から選択された基準圧力値に圧力センサ６
２が示す圧力値が到達した時点で、開口調整部６４は、
電磁クラッチ６６に対して動力伝達を切る指令を出す。
通常は、モータ４６の動力を電磁クラッチ６６を介して
機構６８に伝達することにより、送りねじ４８の回転駆
動がなされているが、電磁クラッチ６６により動力伝達
が切られると、送りねじ４８の回転は停止し、その結
果、各振動子アセンブリ２８、３０の生体への押圧力が
所望の値に設定・維持される。これにより超音波ビーム
の横断面積が設定される。なお、各振動子アセンブリ２
８、３０ごとに圧力センサを設けることもできる。

【００５１】上述した各実施形態では、一対の振動子ア
センブリ２８、３０の両方とも変形自在なカップリング
ドームを備え、超音波ビームの通過開口が調整されてい
たが、少なくとも送信側の振動子アセンブリに対し、通
過開口を調整する機能を付与すれば、ビームスポットの
調整を行うことができる。ただし、送信側及び受信側の
両方で、超音波ビームの通過開口を制御すればより効果
的にビーム形状を制御することができる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
計測対象の大きさに合わせて、超音波ビームのスポット
面積を可変することができ、計測の信頼性が高められ
る。また、簡単な構成によって超音波ビームのスポット
面積の調整を行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波骨評価装置の第１の実施
形態を示す図である。

【図２】本発明に係る超音波骨評価装置の外観図であ
る。

【図３】本発明に係る振動子アセンブリの外観図であ
る。

【図４】本発明に係る振動子アセンブリの断面図であ
る。

【図５】カップリングドームの潰れ度合いにより超音
波ビームの通過開口が制御されることを示す図である。

【図６】搬送機構を示す図である。

【図７】本発明に係る超音波骨評価装置の動作を示す
フローチャートである。

【図８】本発明に係る超音波骨評価装置の第２の実施
形態を示す図である。

【図９】第２の実施形態で利用される圧力センサを示
す図である。

【図１０】超音波ビームのスポット面積を変えずに、
子供の踵骨の骨評価を行う場合における問題点を示す図
である。

【符号の説明】

２６足台、２８，３０振動子アセンブリ、３４カ
ップリングドーム、３６コントローラ、４２搬送機
構、４４開口調整機構、２００計測ユニット、２０
２解析ユニット。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】生体へ超音波を送受波し、骨の評価を行
う超音波骨評価装置において、超音波振動子とその前面に設けられたカップリングドー
ムとを有する少なくとも１つの振動子アセンブリと、前記振動子アセンブリを駆動して、前記カップリングド
ームを生体に接触させるアセンブリ駆動機構と、前記カップリングドームが生体に接触する面積が所定値
に到達した時点で、前記振動子アセンブリの駆動を停止
させる駆動制御手段と、を含み、前記カップリングドームが生体に接触する面積を調整す
ることによって、超音波ビームの横断面積を調整するこ
とを特徴とする超音波骨評価装置。
【請求項２】請求項１記載の装置において、前記カップリングドームは、弾性変形可能なメンブレン
と、そのメンブレンの内部に充填されたカップリング液
体と、で構成され、前記カップリングドームは、生体への押圧力に従って生
体に接触する面積が変化する形状を有することを特徴と
する骨評価装置。
【請求項３】請求項２記載の装置において、前記カップリングドームが生体に接触する面積は、前記
生体への押圧力の増大に従って最小面積から最大面積ま
で変化し、前記最大面積は、前記超音波振動子の振動面の面積と同
等又はそれ以上であることを特徴とする骨評価装置。
【請求項４】請求項２記載の装置において、前記カップリングドームは、円錐形状を有することを特
徴とする骨評価装置。
【請求項５】請求項１記載の装置において、前記駆動制御手段は、互いに異なるリミット値を有し、互いに並列的に設けら
れ、前記振動子アセンブリを駆動するための駆動トルク
がリミット値に到達した時点で駆動力の伝達を切る複数
のトルクリミッタと、前記複数のトルクリミッタのいずれか１つを選択して機
能させるリミッタ選択手段と、を含むことを特徴とする骨評価装置。
【請求項６】請求項５記載の装置において、前記リミッタ選択手段は、前記各トルクリミッタに対応
して設けられた複数のクラッチであることを特徴とする
骨評価装置。
【請求項７】請求項５記載の装置において、前記複数のトルクリミッタは、大形の超音波ビーム横断面積を設定するための第１のト
ルクリミッタと、小形の超音波ビーム横断面積を設定するための第２のト
ルクリミッタと、で構成されたことを特徴とする骨評価装置。
【請求項８】請求項１記載の装置において、前記駆動制御手段は、前記カップリングドームの生体への押圧力を検出する押
圧力検出手段と、複数のリミット値の中から選択されたリミット値に前記
押圧力が到達した時点で、前記振動子アセンブリの駆動
を停止させる停止制御手段と、を含むことを特徴とする骨評価装置。
【請求項９】請求項８記載の装置において、前記押圧力検出手段は、前記カップリングドーム内の前
記カップリング液体の圧力を検出する圧力センサである
ことを特徴とする骨評価装置。
【請求項１０】生体へ超音波を送受波し、骨の評価を
行う超音波骨評価装置において、生体の両側に設けられ、超音波振動子とその前面に設け
られたカップリングドームとを有する一対の振動子アセ
ンブリと、前記一対の振動子アセンブリを駆動して、前記各カップ
リングドームを生体に接触させるアセンブリ駆動機構
と、前記各カップリングドームが生体に接触する面積が所定
値に到達した時点で、前記一対の振動子アセンブリの駆
動を停止させる駆動制御手段と、を含み、前記カップリングドームが生体に接触する面積を調整す
ることによって、生体の両側で超音波ビームの横断面積
を調整することを特徴とする超音波骨評価装置。
【請求項１１】請求項１０記載の装置において、前記一対の振動子アセンブリの内で、一方の振動子アセ
ンブリは送信用であり、他方の振動子アセンブリは受信
用であることを特徴とする超音波骨評価装置。
【請求項１２】請求項１０記載の装置において、さらに足台を有し、前記一対の振動子アセンブリは、前記足台に置かれた足
の踵の両側に設けられ、踵骨の骨評価を行うことを特徴
とする骨評価装置。
【請求項１３】請求項１２記載の装置において、さらに前記足台上の足のサイズを判定するサイズ判定器
を有し、前記判定された足のサイズに基づいて、前記カップリン
グドームが生体に接触する面積が調整されることを特徴
とする骨評価装置。