JP4769054B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばプラズマディスプレイや液晶ディスプレイ等の薄型モニタを有する超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は超音波パルス反射法により、体表から生体内の軟組織の断層像を無侵襲に得る医療用画像機器である。この超音波診断装置は、他の医療用画像機器に比べ、小型で安価、Ｘ線などの被爆がなく安全性が高い、患者の近くまで手軽に移動・収納可能、血流イメージングが可能等の特長を有し、心臓、腹部、泌尿器、および産婦人科などで広く利用されている。

ところで、近年、超音波診断装置の表示部としてプラズマディスプレイや液晶ディスプレイ等の薄型モニタが採用されつつある。この様な薄型モニタは、その重さが比較的軽量であることからフリーアームに設けられる。ユーザは、フリーアームを回転、水平移動、上下移動させることにより、薄型モニタを所望する位置に配置することができる。

なお、本願に関連する公知文献としては、例えば次のようなものがある。
米国特許５，９２４，９８８号公報

しかしながら、従来の超音波診断装置には、例えば次に述べるような問題がある。

すなわち、超音波診断装置を運搬又は収納する場合、モニタが移動して壁等にぶつからないように、フリーアームの動きを禁止する必要がある。通常フリーアームは、回転、水平移動、上下移動を可能とするため多くの可動部から構成されている。従って、これら全ての可動部の動きを固定しなければならないため、装置の運搬時、収納時等における操作者の作業負担は多大なものとなる。また、可動部が複数あるため所定の可動部を固定し忘れることもあり、運搬中にその可動部の動きによってアームが移動しモニタを壁等にぶつけてしまう場合がある。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、従来に比して簡単にアームの動きを固定することができる超音波診断装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。

請求項１に記載の発明は、被検体に対する超音波走査に関する制御、及び前記超音波走査によって得られるエコー信号に基づく超音波画像生成を行う装置本体と、前記超音波画像を表示し且つその画面が上下又は左右に傾斜するように回動する表示ユニットと、前記表示ユニットを支持する第１の支持部と、前記装置本体に接続され前記第１の支持部を直接的又は間接的に支持する第２の支持部と、前記表示ユニットの画面を上方向に所定角度回動させた場合に、当該回転に連動して、前記第２の支持部と前記第１の支持部との間の相対的な移動を禁止する移動禁止ユニットと、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。

以上本発明によれば、薄型モニタの特性を生かした移動状態、収納状態、動作制御を実現可能な超音波診断装置を実現することができる。

以下、本発明の第１実施形態乃至第３実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

（第１実施形態）
図１（ａ）は、本実施形態に係る超音波診断装置１の正面図であり、図１（ｂ）は、本実施形態に係る超音波診断装置１の正面図である。また、図２は、本超音波診断装置１の機能構成を示したブロック図である。各図に示すように、本超音波診断１は、装置本体１０、超音波プローブ１２、操作パネル２０、モニタ３０、アーム４０を具備している。

超音波プローブ１２は、超音波送受信ユニット１００からの駆動信号に基づき超音波を発生し、被検体からの反射波を電気信号に変換する複数の圧電振動子、当該圧電振動子に設けられる整合層、当該圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有している。当該超音波プローブ１２から被検体Ｐに超音波が送信されると、当該送信超音波は、体内組織の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として超音波プローブ１２に受信される。このエコー信号の振幅は、反射することになった反射することになった不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合のエコーは、ドプラ効果により移動体の超音波送信方向の速度成分を依存して、周波数偏移を受ける。

装置本体１０は、送受信ユニット１００、Ｂモード処理ユニット１０１、ドプラ処理ユニット１０２、画像生成回路１０３、制御プロセッサ（ＣＰＵ）１０４、内部記憶装置１０５、画像メモリ１０６、ソフトウェア格納部１０７、インタフェース部１０８を有している。

送受信ユニット１００は、図示しないトリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路等を有している。パルサ回路では、所定のレート周波数（周期；１／ｆｒ秒）で、送信超音波を形成するためのレートパルスが繰り返し発生される。また、遅延回路では、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間が、各レートパルスに与えられる。トリガ発生回路は、このレートパルスに基づくタイミングで、プローブ１２に駆動パルスを印加する。

また、送受信ユニット１００は、図示していないアンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器等を有している。アンプ回路では、プローブ１２を介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器では、増幅されたエコー信号に対し受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、その後加算器において加算処理を行う。この加算により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。

Ｂモード処理ユニット１０１は、送受信ユニット１００からエコー信号を受け取り、対数増幅、包絡線検波処理などを施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータを生成する。このデータは、画像生成回路１０３に送信され、反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像としてモニタ３０に表示される。

ドプラ処理ユニット１０２は、送受信ユニット１００から受け取ったエコー信号から速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。得られた血流情報は画像生成回路２５に送られ、平均速度画像、分散画像、パワー画像、これらの組み合わせ画像としてモニタ３０にカラー表示される。

画像生成回路１０３は、超音波スキャンの走査線信号列を、テレビなどに代表される一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換し、表示画像としての超音波診断画像を生成する。画像生成回路１０３は、画像データを格納する記憶メモリを搭載しており、例えば診断の後に操作者が検査中に記録された画像を呼び出すことが可能となっている。なお、当該画像生成回路１０３に入る以前のデータは、「生データ」と呼ばれることがある。

制御プロセッサ１０４は、情報処理装置（計算機）としての機能を持ち、本超音波診断装置本体の動作を静的又は動的に制御する。特に、制御プロセッサ１０４は、所定の動作をトリガとして、本超音波診断装置の動作モードを制御する。

内部記憶装置１０５は、所定のスキャンシーケンス、画像生成、表示処理を実行するための制御プログラムや、診断情報（患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコル、送受信条件、その他のデータ群を保管する。また、必要に応じて、画像メモリ１０６中の画像の保管などにも使用される。内部記憶装置１０５のデータは、インタフェース部１０８を経由して外部周辺装置へ転送することも可能となっている。

画像メモリ１０６は、例えばフリーズする直前の複数フレームに対応する超音波画像を保存するメモリである。このシネメモリ１６に記憶されている画像を連続表示（シネ表示）することで、超音波動画像を表示することも可能である。

ソフトウェア格納部１０７は、所定のシーケンスや定量解析等を実行するためのプログラムを格納する。

インタフェース部１０８は、操作パネル２０、ネットワーク、新たな外部記憶装置（図示せず）に関するインタフェースである。当該装置によって得られた超音波画像等のデータや解析結果等は、インタフェース部１０８よって、ネットワークを介して他の装置に転送可能である。

操作パネル２０は、入力装置２００、ＴＣＳ（Touch Command Screen）２０１を有している。入力装置２００は、装置本体１０に接続され、オペレータからの各種指示、条件、関心領域（ＲＯＩ）の設定指示、種々の画質条件設定指示等を装置本体１１にとりこむための各トラックボール２００ａ、スイッチ・ボタン２００ｂ、マウス２００ｃ、キーボード２００ｄ等を有している。ＴＣＳ２０１は、所定の検査項目やボディマーク等を表示する画面接触式入力装置である。

モニタ３０は、例えばプラズマディスプレイや液晶ディスプレイ等の薄型モニタであり、画像生成回路１０３からのビデオ信号に基づいて、生体内の形態学的情報や血流情報を画像として表示する。

アーム４０は、操作パネル２０や装置本体１０に対して回動又は回転可能に設けられており、モニタ３０を支持する。

図３乃至図８は、アーム４０の構成を説明するため図である。図３に示すように、主軸４１、下アーム４２、支軸４３、上アーム４４、ジョイント４５から構成されている。モニタ３０はジョイント４５により従来に比してより大きな幅のチルト（例えば、±４０°の傾斜）およびスイベルが可能である。主軸４１は操作パネル３０に固定され、図４に示すように当該主軸４１を支軸として回動又は回転するように、下アーム４２が嵌合されている。

また、下アーム４２には支軸４３が嵌合されており、図５、図６に示すように当該支軸４３を経由して上アーム４４が支軸４３を支軸として回転・伸縮する。また支軸４３には上アーム４４が上下方向に回転する支軸も有している。さらに、図７、図８に示すように、主軸４１からアーム先端までの距離（Ｌ１）、モニタ先端までの距離（Ｌ２）は、下アーム４２および支軸４３がたたまれた状態でＤ１を支点に回転したとき装置幅Ｗ１およびＷ２からはみ出さないよう制限されている。

（モニタ傾斜機構・アーム移動禁止機構）
次に、本超音波診断装置１が有するモニタ傾斜機構・アーム移動禁止機構について説明する。ここで、モニタ傾斜機構（第１の移動機構）とは、従来に比してモニタを大きく傾斜し得る機構であり、アーム移動禁止機構とは、モニタの傾斜動作に連動してアームの移動機構（第２の移動機構）をロックすることで、アーム移動を禁止するものである。

図９は、モニタ傾斜機構及びアーム移動禁止機構を説明するための図である。同図に示すように、主軸４１に下アーム４２が水平回転可能に固定されている。下アーム４２には、弾性部材（例えば、スプリング）４６により付勢された第１スライダ４７がある。下アーム４２には支軸４３が水平回転可能に固定され、さらに支軸４８を介して上アーム４４が上下回転可能に結合されている。

上アーム４４には、前後にスライドする第２スライダ４９が嵌合され、第２スライダ４９上にはフック５０がある。さらに第２スライダ４９には軸５１を介して上下と左右に回転部を持つユニバーサルジョイント５５が結合される。ユニバーサルジョイント５５の上下回転軸を介してリンク５２がモニタ３０と上下回転可能に結合されている。

上アーム４４は、水平回転軸５３を介してジョイント４５が結合されさらに上下回転可能にモニタ３０に結合される。これによりモニタをチルトさせると第２スライダ９が前後にスライドする。

通常の診断時にはモニタのチルト角度は、一般的に±１０°程度以内であるため、第２スライダ９のスライド量はわずかである。しかし、最大にモニタを上側にチルトさせると、第１スライダ４７とフック５０とが係合するまで第２スライダ４９を大きくスライドする。フック５０はスプリング４６、第１スライダ４７によりスライドが停止する。この動作により上アームは上方への回転がロックされるとともに下アームと一体化される。本構造により、上アームと下アームが一体化されるため、下アームが回転しても上アーム部およびモニタは装置幅からはみ出すことはなくなる。

図１０は装置背面に運搬者が立ち装置を運搬する場合の前方視認性を例示した図である。同図に示すように、モニタの上部から前方の視界が確保され、モニタの下部から操作パネルの先端が確認できる。

以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。

本超音波診断装置によれば、従来に比してモニタの角度を大きく傾けることができる。従って、例えば装置運搬時において、モニタによって運搬者の視界が遮られることはなく、操作部等の突出部の位置を視認しながら安全に装置を運搬することができる。

また、本超音波診断装置によれは、モニタの傾斜動作に連動して、上アームと下アームとを一体化することができる。従って、ユーザは、モニタの傾斜という比較的簡単且つ一回の操作によってアームの移動機構を固定することができ、また、複数の移動機構の固定のし忘れを防止することができる。その結果、移動時や収納時において、モニタやアームを装置幅からはみ出さないような体勢を簡単に確保・維持することができる。

さらに、本超音波診断装置によれは、モニタの傾斜を解除するのみで、上アームと下アームとの一体化ロックを解除することができる。従って、ユーザは、収納状態や移動状態から従来に比して簡単な操作で撮影体勢を確保することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る超音波診断装置は、モニタの傾斜を必要としないでアームの回転、水平、上下の各移動を一度の操作によってロックするものである。

図１１は、本実施形態に係る超音波診断装置のアーム移動禁止機構を説明するための図である。

下アーム４２には、回転式のストッパ６０が取り付いており、下アーム４２には支軸４３が水平回転可能に固定され、さらに支軸５３を介して上第１サブアーム４４a、及び上第２サブアーム４４ｂが上下回転可能に結合されている。上第１サブアーム４４aには、ストッパ６０を嵌合させるための被嵌合部６１ある。さらに、主軸４１には、図１２に示すようにストッパ６０下部の突起部６０ａを挿入する溝４１ａがある。フリーアームは４２および上アーム４４がたたまれた状態（例えば、図３、図４参照）でストッパ６０を回転させる事により被嵌合部６１及び溝４１aに嵌合させることで、下アーム４２の水平回転がロックされ、かつ上アーム４４は上方への回転がロックされるとともに、図１３に示すように下アーム４２と一体化される。本構造により、下アームの水平回転が固定されるとともに上アームと下アームが一体化されるため、モニタ及びフリーアームは装置幅からはみ出すことはなくなる。

また、ストッパ６０は、誤動作防止の観点から、例えば図１４に示すようなストッパロックレバー６０ｂを有している。このロックレバー６０ｂを押し込むことで、ストッパ６０の回転をロック／解除することができる。

以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。

本超音波診断装置によれば、ストッパと被嵌合部及び溝との嵌合という一回の操作で、フリーアームの回転機構、水平移動機構、上下移動機構を固定することができる。従って、運搬時、収納時等におけるユーザの作業負担を軽減することができると共に、複数の移動機構の固定のし忘れを防止することができる。その結果、アームの人や壁等への接触、衝突を防止でき安全な状態で装置を移動させることができる。

また、ストッパよるアーム固定は、当該ストッパに設けられたロックレバーを操作するまで解除することができないため、運搬時、収納時等における不本意なアーム固定解除等を防止することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態に係る超音波診断装置は、例えば薄型モニタ等が所定の体勢・形態となった場合に、動作モードを自動的に制御するものである。

図１５は、本実施形態に係る超音波診断装置１の側面図を示している。同図に示すように、本装置のモニタ３０は、画面を内側に向けるように折り畳むことで収納可能なものとなっている。この様な装置において、制御プロセッサ１０４は、超音波診断装置のモニタ３０の折り畳み、既述の運搬・収納等のためのモニタの傾斜、既述のアーム固定、モニタ３０を覆い隠すカバーを移動させること、操作パネル２０のキーボード等を格納すること等をトリガとして、当該超音波診断装置の動作モードを休止モード（例えば、現在の設定内容をセーブしたまま、装置の動作を休止させる動作様式）に移行させる。

また、制御プロセッサ１０４は、モニタ３０の折り畳み解除、既述の運搬・収納等のためのモニタの傾斜解除、既述のアーム固定解除、モニタ３０を覆い隠すカバーを移動させること、操作パネル２０のキーボード等の引き出し等をトリガとして、当該超音波診断装置の動作モードを復元モード（例えば、休止モードにおいてセーブした設定内容により、装置を再度動作させる動作様式）に移行させる。

なお、動作モードを休止モード又は復元モードに移行させる場合に限らず、上記モニタ３０の折り畳み等をトリガとして、例えばログオフ／ログオン機能、メディアへのデータの保存開始、サーバへのデータ保存開始、未保存データの一次保存への退避、記録装置の電源OFF／ON、記録装置のStop／Start、プローブへの通電OFF／ON、装置のShutdown／Startupを制御するようにしてもよい。係る場合、所望する制御を設定するGUIを備えるようにし、その内容をHDDなどの記憶領域に保持しておき、トリガ発生時に各制御を実行するようにすればよい。

以上述べた構成によれば、モニタの折り畳み等の所定の動作に応答して動作モードを制御するため、検査を終わったあとの手順が少なくなる。従って、操作者の作業負担を軽減させることができる。また、検査終了時において、検査データの保存、周辺機器などへの記録停止、プローブの通電OFF等の操作を、モニタの折り畳み等の所定の動作に応答して自動的に実行させることができる。従って、いずれかの操作を忘れた場合であっても、安全に検査を実行することができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。具体的な変形例としては、例えば次のようなものがある。

（１）上記第１の実施形態においては、モニタ画面が上下に傾斜する動きに連動したアーム移動禁止機構を例に説明した。しかしながら、本発明はこれに拘泥されず、モニタ画面が左右に傾斜する動きに連動してアーム移動を禁止する機構にも採用することができる。

（２）上記各実施形態においては、アーム４０が二つのサブアーム（すなわち、下アーム４２と上アーム４４）とから構成される場合を例として説明した。しかしながら、これに拘泥されず、アーム４０をさらに多くのサブアームから構成するようにしてもよい。係る場合においても、各実施形態において説明した機構により、モニタを支持する上アームと本体に接続され当該上アームを他のサブアームを介して間接的に支持する下アームとの間の相対的な移動を禁止することができる。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

以上本発明によれば、薄型モニタの特性を生かした移動状態、収納状態、制御を実現可能な超音波診断装置を実現することができる。

図１（ａ）は、本実施形態に係る超音波診断装置１の正面図であり、図１（ｂ）は、本実施形態に係る超音波診断装置１の正面図である。 図２は、本超音波診断装置１の機能構成を示したブロック図である。 図３は、本超音波診断装置が有するアームの構成を説明するため図である。 図４は、本超音波診断装置が有するアームの構成を説明するため図である。 図５は、本超音波診断装置が有するアームの構成、動きを説明するため図である。 図６は、本超音波診断装置が有するアームの構成、動きを説明するため図である。 図７は、本超音波診断装置が有するアームの構成を説明するため図である。 図８は、本超音波診断装置が有するアームの構成、動きを説明するため図である。 図９は、第１の実施形態に係るモニタ傾斜機構及びアーム移動禁止機構を説明するための図である。 図１０は装置背面に運搬者が立ち装置を運搬する場合の前方視認性を例示した図である。 図１１は、第２の実施形態に係る超音波診断装置のアーム移動禁止機構を説明するための図である。 図１２は、第２の実施形態に係る超音波診断装置のアーム移動禁止機構を説明するための図である。 図１３は、第２の実施形態に係る超音波診断装置のアーム移動禁止機構を説明するための図である。 図１４は、第２の実施形態に係る超音波診断装置のアーム移動禁止機構を説明するための図である。 図１５は、第３の実施形態に係る超音波診断装置１の側面図を示している。

符号の説明

１…超音波診断、１０…装置本体、１２…超音波プローブ、２０…操作パネル、３０…モニタ、４０…アーム、４１…主軸、４１ａ…溝、４２…下アーム、４３…支軸、４４…上アーム、４５ジョイント、１００…送受信ユニット、１０１…Ｂモード処理ユニット、１０２…ドプラ処理ユニット、１０３…画像生成回路、１０４…制御プロセッサ（ＣＰＵ）、１０５…内部記憶装置、１０６…画像メモリ、１０７…ソフトウェア格納部、１０８…インタフェース部、６０…ストッパ、６０ａ…突起部

Claims (11)

1. 被検体に対する超音波走査に関する制御、及び前記超音波走査によって得られるエコー信号に基づく超音波画像生成を行う装置本体と、
   前記超音波画像を表示し且つその画面が上下又は左右に傾斜するように回動する表示ユニットと、
   前記表示ユニットを支持する第１の支持部と、
   前記装置本体に接続され前記第１の支持部を直接的又は間接的に支持する第２の支持部と、
   前記表示ユニットの画面を上方向に所定角度回動させた場合に、当該回転に連動して、前記第２の支持部と前記第１の支持部との間の相対的な移動を禁止する移動禁止ユニットと、
   を具備することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記表示ユニットは、その画面が上下又は左右に４０度以上傾斜するように回動することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
3. 前記移動禁止ユニットは、
   前記第１の支持部に設けられた受け部と、
   前記第２の支持部に設けられ前記表示ユニットの回動に連動して移動し、前記受け部と係合するフックと、
   を具備することを特徴とする請求項１又は２記載の超音波診断装置。
4. 前記移動禁止ユニットは、
   前記第２の支持部に設けられた受け部と、
   前記第１の支持部に設けられ前記表示ユニットの回動に連動して移動し、前記受け部と係合するフックと、
   を具備することを特徴とする請求項１又は２記載の超音波診断装置。
5. 前記第２の支持部は、前記本体に設けられた軸を中心として回動又は回転し、前記第１の支持部を直接的又は間接的に支持し、
   前記移動禁止ユニットは、前記第２の支持部と前記第１の支持部との間の相対的な移動に加えて、前記第２の支持部の前記軸を中心とする回動又は回転を同時に禁止することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
6. 前記移動禁止ユニットは、前記第２の支持部に設けられており、
   前記第１の支持部の部位と嵌合する第１の部位と、当該嵌合をさせた場合に前記軸の部
   位と嵌合する第２の部位と、を有すること、
   を特徴とする請求項５記載の超音波診断装置。
7. 前記移動禁止ユニットは、前記第１の支持部に設けられており、
   前記第２の支持部の部位と嵌合する第１の部位と、当該嵌合をさせた場合に前記軸の部位と嵌合する第２の部位と、を有すること、
   を特徴とする請求項５記載の超音波診断装置。
8. 前記移動禁止ユニットによる禁止の解除を防止する防止ユニットをさらに具備することを特徴とする請求項５乃至７のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
9. 前記表示ユニットを所定角度以上回動させた場合に、前記超音波診断装置の動作モードを変更する制御を実行する制御ユニットをさらに具備することを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
10. 前記移動禁止ユニットによる禁止を解除した場合に、前記超音波診断装置の動作モードを変更する制御を実行する制御ユニットをさらに具備することを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
11. 前記表示ユニットの画面を上方向に前記所定角度回動させた場合に、当該表示ユニットと前記装置本体に設けられた操作ユニットとの間に、前記装置本体の背面から前記操作ユニットの端部を視認するためのクリアランスが形成されることを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。

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