JP3590686B2

JP3590686B2 - 超音波骨評価装置

Info

Publication number: JP3590686B2
Application number: JP01524396A
Authority: JP
Inventors: 直樹大友
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: JPH09206300A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は骨評価装置、特に、振動子アセンブリを生体に接触させて骨の評価を行う骨評価装置における保護機構に関する。
【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（振動子アセンブリ）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。この装置における振動子アセンブリは、超音波振動子と、それと生体との間に介在配置されるラバーパットと、で構成されている。また、特開平７−２０４２０５号に記載された骨評価装置では、カップリング液が充填されたカップリング部を有する振動子アセンブリが使用されている。
【０００３】
ところで、計測の再現性や骨評価結果の信頼性を向上させるためには、各計測時における生体への振動子アセンブリの押圧力を一定にする必要がある。
【０００４】
そこで、特願平６−９７３３８号に記載された骨評価装置では、振動子アセンブリのカップリング部内に、カップリング液の圧力を検出する圧力センサが設けられ、そのカップリング液の圧力を検出することにより、間接的に押圧力が検出されている。そして、この従来装置では、検出された押圧力が適正値に到達した時点で振動子アセンブリの搬送を停止させる制御が行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特願平６−９７３３８号の従来装置では、圧力センサがカップリング部の壁材内に埋設されて一体形成されており、カップリング部の交換あるいは振動子アセンブリの交換の際に、圧力センサも交換しなければならないという問題があった。また同時に圧力センサのみを交換することも困難であった。さらに、従来においては、計測時における生体の予期し得ない動きに対処する制御は行われていなかった。
【０００６】
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、振動子アセンブリから圧力検出器を分離して、それぞれ独自に交換可能とすることにある。また、本発明の目的は、圧力センサの検出値に基づいて、計測時における生体の予期し得ない動きに対処する制御を実現することにある。
【０００７】
また、本発明の目的は、圧力センサを振動子アセンブリから取り外し可能とし、その場合においても、カップリング液の液量を適正量に調整することにある。
【０００８】
【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、超音波振動子とその前面に設けられたカップリング部とからなる少なくとも１つの振動子アセンブリと、前記振動子アセンブリを搬送し生体へ接触させる搬送機構と、前記振動子アセンブリとは別体に構成され、前記カップリング部内のカップリング液の圧力を検出する圧力センサと、前記搬送機構を制御する手段であって、前記カップリング液の圧力に基づいて前記振動子アセンブリの生体への押圧力を制御する制御部と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、振動子アセンブリと圧力センサが別体で構成され、すなわち振動子アセンブリに対し圧力センサが容易に着脱できるので、振動子アセンブリあるいはカップリング部を交換する場合でも、圧力センサの使用を継続して行うことができる。よって、廃棄量が削減でき、またコスト面で有利であるという利点がある。
【００１０】
本発明の好適な態様では、前記カップリング部内部に連通した引き出し管と、前記引き出し管の端に一方端が着脱自在に連結され、他方端が前記圧力センサに導かれたセンサチューブと、を含み、前記引き出し管の端と前記センサチューブの一方端がジョイント部を構成する。すなわち、ジョイント部によって、振動子アセンブリあるいはカップリング部と圧力センサとの間を着脱自在にできる。
【００１１】
本発明の好適な態様では、前記制御部は、前記カップリング液の圧力に基づいて計測中においても前記押圧力を所定値に維持する制御を行う。つまり、最初の当接時のみならず、その後の計測時においても圧力値を基準にして接触圧のフィードバック制御を行うことができる。よって、かかる構成によれば、例えば、被検体としての足が若干ながら引き抜かれて接触圧が変動したような場合に、接触圧の維持を行って、計測結果の信頼性を高められる。
【００１２】
本発明の好適な態様では、生体の両側に設けられる一対の前記振動子アセンブリを含み、前記各振動子アセンブリの前記カップリング部内を連通する連通チューブが設けられる。この構成によれば、一対の振動子アセンブリ間において２つのカップリング部内のカップリング液の圧力を常に同じにできるので、圧力センサを各振動子アセンブリごとに設ける必要がなくなる。また、被検体の左又は右への動きに起因して押圧力のバランスが崩れるいわゆる片ぎき状態を吸収・軽減する作用もある。
【００１３】
本発明の好適な態様では、前記センサチューブの途中に、前記カップリング液を補充するための補充手段を有する。この補充手段を利用して、圧力センサを振動子アセンブリから取り外した際に漏れ出たカップリング液の液量に相当するカップリング液を補充することが可能となる。なお、上記の連通チューブとこの補充手段との組み合わせによれば、一対のカップリング部のそれぞれに対するカップリング液の補充を一括して行えるという利点がある。
【００１４】
【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。
【００１５】
図１には、本発明に係る超音波骨評価装置の要部構成が示されている。この超音波骨評価装置は、被検体である生体（足）１０に対して超音波の送受波を行い、それにより踵骨の骨評価を行うものである。
【００１６】
図１において、生体１０の両側には、一対の振動子アセンブリ１２及び１４が設けられる。これらの振動子アセンブリ１２及び１４は、互いにほぼ同一の構造を有し、以下の説明では振動子アセンブリ１２を代表としてその構造の説明を行なう。
【００１７】
振動子アセンブリ１２の内部には単一の超音波振動子１６が設けられている。この超音波振動子１６は、超音波の送波を行なうものであり、その超音波振動子１６には図示されていない送信回路から送信信号が供給される。超音波振動子１６の前面側すなわち超音波放射側には、振動子１６と生体１０との間における良好な超音波伝搬を確保するためのカップリング部１８が設けられている。このカップリング部１８はドーム型をした可撓膜としてのメンブレン２０と、その内部に充填されたカップリング液２２と、で構成される。カップリング液２２は例えばひまし油などの液体で構成される。振動子アセンブリ１２を生体１０に接触した状態では、カップリング部１８が弾性変形を生じ、その結果、メンブレン２０が生体１０に密着する。これにより空気層を介在させない良好な超音波伝搬経路が確保される。
【００１８】
振動子アセンブリ１２のケース２４には、カップリング部１８の内部と外部とを連通するための引き出し管２６が設けられている。その引き出し管２６の一方端はカップリング部１８の内部に臨んでおり、その引き出し管２６の他方端はケース２４の外部に導かれている。
【００１９】
次に、振動子アセンブリ１４について説明する。上述したように、振動子アセンブリ１４は振動子アセンブリ１２とほぼ同一の構造を有する。すなわち、この振動子アセンブリは単一の超音波振動子２８とカップリング部３０とを有する。カップリング部３０はメンブレン３２とその内部に充填されたカップリング液３４とで構成される。なお、超音波振動子２８は、受波用振動子として機能しており、生体１０を通過した超音波がこの超音波振動子２８にて受波される。これによる受信信号は図示されていない受信回路へ送出される。
【００２０】
この振動子アセンブリ１４においても、ケース３６には、カップリング部３０の内部とケース３６の外部とを連通させるための引き出し管３８が設けられている。すなわちこの引き出し管３８の一方端はカップリング部３０の内部に臨んでおり、その他方端は２つに分岐されてケース３６の外部に導かれている。引き出し管２６と引き出し管３８とは連通チューブ４０によって接続されており、すなわちカップリング部１８の内部とカップリング部３０の内部とが相互に連通している。従ってカップリング液２２の圧力とカップリング液３４の圧力は基本的に同一である。なお、連通チューブ４０は、フレキシブルな柔らかいチューブで構成され、またその経路長も一対の振動子アセンブリ１２及び１４の間の距離よりも十分長いものとされているので、それらの振動子アセンブリ１２及び１４の搬送を妨げることはない。このように連通チューブ４０によって、一対の振動子アセンブリ１２及び１４の間において相互にカップリング液は流通できることになり、互いに接触圧の均衡を図ることができる。また、後述するようにカップリング液が一部失われた場合にその補充を一括して行なうことができるという利点もある。
【００２１】
搬送機構４２は、駆動力を発生するモータ４４と、そのモータの回転力が伝達される送りネジ４６と、その送りネジ４６に係合する２つの可動体４８及び５０と、で構成される。可動体４８は振動子アセンブリ１２を備えており、可動体５０は振動子アセンブリ１４を備えている。送りネジ４６には、互いに逆向きのスパイラル溝が形成されており、その送りネジ４６を回転させることにより、可動体４８及び５０すなわち振動子アセンブリ１２及び１４を互いに近接したりあるいは離したりすることができる。
【００２２】
振動子アセンブリ１４の引き出し管３８には、図１に示すようにセンサチューブ５２の一方端が接続されている。センサチューブ５２の他方端には圧力センサ５４が連結されている。すなわち、この圧力センサ５４は、センサチューブ５２を介してカップリング部３０（及びカップリング部１８）の内部に充填されたカップリング液の圧力を検出するものであり、センサチューブ５２によりカップリング部３０内部のカップリング液が外部に引き出され、その圧力が圧力センサ５４によって検出されている。図１に示すように、この圧力センサ５４によれば、この骨評価装置におけるカップリング液全体としての圧力を検出することができ、換言すれば、各振動子アセンブリ１２または１４ごとに圧力センサを設ける必要はない。しかしながら、必要に応じて各振動子アセンブリ１２及び１４ごとに圧力センサを設けることもできる。圧力センサ５４は、超音波骨評価装置の非可動部分に着脱自在に配置されるものである。
【００２３】
センサチューブ５２の一方端と引き出し管３８の端は着脱自在であり、すなわちジョイント部５６を構成している。また、その引き出し管３８の分岐されたもう一方の端と連通チューブ４０の一方端もジョイント部５８を構成している。さらに、その連通チューブ４０の他方端と引き出し管２６の端はジョイント部６０を構成している。
【００２４】
従って、例えば一方の振動子アセンブリあるいは両方の振動子アセンブリを交換する必要が生じた場合、引き出し管２６や３８からセンサチューブ５２や連通チューブ４０を取り外せば、その部分について廃棄を行なうことなく振動子アセンブリの交換を行なうことができる。なお、特に、振動子アセンブリにおけるカップリング部は生体に接触する部分であるため被検体ごとにあるいは定期的に交換するのが望ましい。
【００２５】
図１に示すように、各ジョイント部５６，５８，６０における管とチューブとの接続は、管に対してチューブを差し込むだけでよく、極めて容易に行なうことができる。なお、必要であればそのジョイント部におけるチューブと管との結合関係をより強固にするためにリング状のクリップなどを用いてもよい。
【００２６】
本実施例形態の超音波骨評価装置においては、図１に示されるように、センサチューブ５２の途中に三方弁６２を介してシリンジ６４が連結されている。三方弁６２は、引き出し管３８に対し、圧力センサ５４またはシリンジ６４のいずれかを接続するための手段である。シリンジ６４内には補充液としてのカップリング液が収納されており、例えば振動子アセンブリの交換などに起因していずれかのカップリング部１８または３０におけるカップリング液の充填量が不足した場合には、三方弁６２をシリンジ６４側に切り換えて、そのシリンジ６４を用いて不足したカップリング液をカップリング部１８及び３０内に注入することができる。そのような注入後、三方弁６２が圧力センサ５４側に切り換えられる。
【００２７】
図２には、この超音波骨評価装置における電気的な制御を行なうための構成が示されている。圧力センサ５４にて検出された圧力値は制御部６６に入力されており、制御部６６はその圧力値に基づいてモータ４４を正転または逆転動作させる。これにより搬送機構４２がモータ４４の回転に応じて一対の振動子アセンブリ１２及び１４を互いに近付けたりあるいは互いに引き離したりする。
【００２８】
図３には、この超音波骨評価装置の動作を示すフローチャートが示されている。一対の振動子アセンブリ１２及び１４が互いに引き離された状態においてそれらの間に例えば足１０を挿入させると、以下の各工程が実行される。まずＳ１０１において、制御部６６の制御により、モータ４４の正転が開始され、一対の振動子アセンブリ１２及び１４が互いに近付く方向に搬送される。この際、Ｓ１０１においてそのようなモータの動作開始と共に圧力センサ５４によるカップリング液の圧力の検出が開始される。
【００２９】
Ｓ１０２では、計測が終了したか否かが判断される。そして、Ｓ１０３では、圧力センサ５４によって検出されている圧力Ｐが適正値αと比較される。圧力Ｐが適正値αと一致した場合にはＳ１０４においてモータ４４の回転が停止される。一方、圧力Ｐが適正値αよりも小さいと判断された場合には、Ｓ１０６においてモータ４４の正転動作が続行される。あるいは停止状態にあるモータ４４がＳ１０６において正転動作を開始する。他方、Ｓ１０３において測定された圧力Ｐが適正値αよりも大きいと判断された場合には、Ｓ１０５において正転動作にあるまたは停止状態にあるモータ４４に対してそれを逆転動作させる制御が行なわれる。そして、以上の各工程が計測の終了まで連続して行なわれ、最終的にＳ１０２において計測の終了が判定されると、一対の振動子アセンブリ１２及び１４が互いに最後尾まで引き離され同時に圧力センサのモニタが停止される。
【００３０】
以上のような制御によれば、最初に振動子アセンブリ１２及び１４を生体１０に接触する際の押圧力を適正値に合わせることができ、さらに、その後における超音波による計測中においても押圧力を適正値に維持させることができる。従って、例えば生体としての足１０が上方に若干引き上げられてカップリング液の圧力に変動が生じるような場合、その変動を吸収するような振動子アセンブリの搬送制御が行なわれる。これにより、常に適正な一定の押圧力で超音波計測を行なうことができるので、計測結果の精度が向上できひいては計測の信頼性を向上することができる。
【００３１】
また以上のような超音波計測終了後、振動子アセンブリあるいはカップリング部の交換が必要となる場合がある。例えば振動アセンブリの交換が必要となった場合には、引き出し管３８からセンサチューブ５２を取り外し、新しい振動子アセンブリをセットした後にその引き出し管にセンサチューブ５２を装着すれば、圧力センサ５４自体を交換することなく引き続いて超音波による骨評価を行なうことができる。勿論、そのような振動子アセンブリなどの交換時に、例えばカップリング液の液漏れが生じ、その圧力が所定の初期圧よりも減少するような場合には、シリンジ６４を用いて不足したカップリング液の液量を補充することが可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、振動子アセンブリから圧力検出器を分離して、それぞれ独自に交換可能にすることができ、これによって例えば振動子アセンブリを交換する場合にも圧力検出器は共用することができるので、交換する物量が減り、装置のコストダウンを図ることができるという利点がある。また、本発明によれば、カップリング液の液量の補充などを適切に行なうことができ、さらに単一の圧力センサによって一対の振動子アセンブリ双方のカップリング液の圧力を検出できるという利点がある。
【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要部構成を示す図である。
【図２】電気的な制御系の構成を示す図である。
【図３】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。
【符号の説明】
１０生体（足）、１２，１４振動子アセンブリ、１６，２８超音波振動子、１８，３０カップリング部、２２，３４カップリング液、２６，３８引き出し管、４０連通チューブ、５２センサチューブ、５４圧力センサ、５６，５８，６０ジョイント部、６４シリンジ。

Claims

超音波振動子とその前面に設けられたカップリング部とからなる少なくとも１つの振動子アセンブリと、
前記振動子アセンブリを搬送し生体へ接触させる搬送機構と、
前記振動子アセンブリとは別体に構成され、前記カップリング部内のカップリング液の圧力を検出する圧力センサと、
前記搬送機構を制御する手段であって、前記カップリング液の圧力に基づいて前記振動子アセンブリの生体への押圧力を制御する制御部と、
を含むことを特徴とする超音波骨評価装置。
請求項１記載の装置において、
前記カップリング部内部に連通した引き出し管と、
前記引き出し管の端に一方端が着脱自在に連結され、他方端が前記圧力センサに導かれたセンサチューブと、
を含み、
前記引き出し管の端と前記センサチューブの一方端がジョイント部を構成することを特徴とする超音波骨評価装置。
請求項１記載の装置において、
前記制御部は、前記カップリング液の圧力に基づいて計測中においても前記押圧力を所定値に維持する制御を行うことを特徴とする超音波骨評価装置。
請求項１記載の装置において、
生体の両側に設けられる一対の前記振動子アセンブリを含み、
前記各振動子アセンブリの前記カップリング部内を連通する連通チューブが設けられたことを特徴とする超音波骨評価装置。
請求項２記載の装置において、
前記センサチューブの途中に、前記カップリング液を補充するための補充手段を有することを特徴とする超音波骨評価装置。