JP4981023B2 - 自動圧迫装置及び同装置を用いた超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波診断における被検体の弾性情報取得用の被検体自動圧迫装置及び同装置を用いた超音波診断装置に関する。

超音波診断においては、被検体の生体組織に圧迫（加圧、減圧）を加えて組織内部に生じた変位、歪み、あるいはそれらに基づく弾性率等の弾性情報を演算し、それらの弾性情報を画像化した弾性画像を表示して、組織内部の、例えば、腫瘍の良性、悪性の診断に供することが行われている。

圧迫を加えて得られる生体組織の弾性情報は、圧迫に対する生体組織の非線形性などに起因して、圧迫の加え方によって異なってくることから、客観的に評価できる安定した弾性画像を得るためには、探触子により加える圧迫の大きさ、圧迫速度及び圧迫の繰返し周期等の圧迫条件を一定の範囲に調整する必要があり、熟練が要求される。そこで、生体組織に探触子を介して圧迫を加える機構を自動化することが提案されている。

例えば、特開２００５−１３２８３号公報（特許文献１）に記載された自動圧迫装置では、探触子をその振動子の超音波送受面が探触子把持部の軸方向に進退可能となるように装着し、把持部に収納したモータによりラック・アンド・ピニオンを介して超音波振動子を進退させて被検体に圧迫を加えるように構成されている。これによれば、モータを制御することにより、超音波送受面を介して生体組織に加える圧迫条件を一定の範囲に保持することができる。

しかしながら、特許文献１に記載の従来技術によれば、モータを探触子の把持部のケーシング内側に収納していることから、探触子自体が大きくなり、かつ重くなるから、診断時の引き回し操作がやりにくいという問題がある。また、モータが発する電磁波あるいはモータへの制御信号が発する電磁波によって、振動子の受信信号にノイズが乗ると、画質に悪影響を及ぼすおそれがある。また、検者及び被検者がモータに接近した環境に置かれることになるので、モータに供給される高電圧に対する安全性に十分に配慮した設計を行う必要がある。

また、モータなどの駆動系をユニット式にして探触子の外側に装着することも開示されているが、実質的に探触子自体が大きくなり、かつ、重くなるのを避けることができない。また、モータ等が発する電磁波による悪影響も回避できない。

なお、モータとラック・アンド・ピニオンによる駆動系に代えて、同様に開示されている油圧シリンダとポンプによる駆動系を採用すれば、モータ式の問題を解決することができる。しかし、探触子の把持部に油圧シリンダを装着し、油圧シリンダをパイプでポンプに接続しなければならないから、油漏れなどが懸念されるだけでなく、扱いづらく、かつ診断時の操作もやりにくいという問題がある。

また、空気圧シリンダと空気ポンプによる駆動系を採用すれば、モータ式や油圧ポンプ式の問題を解決することができる。しかし、探触子の把持部に空気圧シリンダを装着するとともに、空気圧シリンダをパイプでポンプに接続しなければならないから、圧縮性流体である空気を流通する空気圧パイプの収縮又は拡張による動力伝達の遅れを無視できない。そのため、例えば、０．５ｍｍ程度の振幅の圧迫動作を実現することや、十分な圧迫力を得ることが困難である。

本発明は、探触子を着脱可能にして、使い勝手をよくする自動圧迫装置を実現することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の自動圧迫装置の第一の態様は、探触子が着脱自在に装着される装着部と、該装着部がその装着された前記探触子と共に前記探触子の超音波送受方向に進退可能となるように装着される把持部とを有する探触子保持具と、前記探触子保持具の前記把持部に一端が固定された筒体と該筒体に挿通され前記装着部に一端が連結された連結部材とを有する動力伝達手段と、前記動力伝達手段の前記筒体の他端が固定され前記連結部材の他端を進退させる圧迫動力手段を備えて構成できる。

すなわち、本発明の第一の態様によれば、圧迫動力手段により連結部材の進退を繰り返させると、連結部材に連結された装着部が把持部に対して進退する。これにより、装着部に装着された探触子が把持部に対して超音波送受方向に進退される。したがって、検者が把持部をしっかり保持して探触子を被検体に当接させると、探触子が被検体方向に進退して被検体に圧迫を繰り返し加えることができる。

特に、探触子を進退駆動する圧迫動力手段と探触子保持具とを分離して別に設けて、両者を動力伝達手段で連結するようにしたことから、手で把持して操作する探触子及び探触子保持具の形状の大型化を阻止でき、かつ軽量化でき、使い勝手をよくすることができる。また、圧迫動力手段を探触子から離れた場所に設置できるから、圧迫動力手段に制御性の優れたモータを用いても、超音波受信信号への電磁波ノイズの影響を排除できる。また、モータに供給される電源からの感電を回避できる。

なお、本発明の第一の態様によれば、探触子を進退させる駆動力が動力伝達手段の連結部材を介して伝達されるから、連結部材に押し出し及び引張の両方向に対する力を伝達するための強度及び硬さが必要である。

しかし、本発明の自動圧迫装置は、連結部材として押し出し方向の強度及び硬さがないインナーワイヤを用いた動力伝達ワイヤによっても実現できる。すなわち、本発明の自動圧迫装置の第二の態様は、第一の態様において、前記把持部に対して前記装着部を引き離す方向に付勢する弾性部材を設ける。これによれば、インナーワイヤの引張力を緩めることにより、弾性部材が伸張して探触子が進出し、被検体を圧迫することができる。また、インナーワイヤの引張力を強めることにより、弾性部材を圧縮して探触子が後退し、圧迫を弱めることができる。また、この場合、押し出し及び引張方向に力を伝達できる硬いインナーワイヤを用いた動力伝達ワイヤにも適用できる。特に、本発明の第二の態様によれば、被検体への圧迫力は、弾性部材によって決まるから、圧迫力の最大値を一定に保持できる。

さらに、本発明の第一及び第二の態様では、探触子保持具に探触子を着脱自在に装着するようにしたが、本発明はこれに限らず、探触子保持具の機能を探触子に一体に組み付けることができる。すなわち、本発明の自動圧迫装置の第三の態様は、探触子の把持部を形成するケーシングと、該ケーシングの内面に形成されたスライドレールと、該スライドレールに沿って摺動可能に前記ケーシング内に収納された摺動部材と、探触子の超音波送受面を前記ケーシングから突出させて前記摺動部材に固定された振動子部と、該振動子部を前記スライドレールに沿って前記ケーシングから進出させる方向に付勢する弾性部材と、前記ケーシングに一端が固定された可撓性の筒体と該筒体に挿通され前記摺動部材に一端が連結されたインナーワイヤとを有する動力伝達ワイヤと、該動力伝達ワイヤの前記筒体の他端が固定され、前記インナーワイヤの他端を連結して進退させる圧迫動力手段とを備えて構成することができる。これにより、本発明の第三の態様によれば、自動圧迫機能を備えた探触子を小型、軽量に実現できる。

また、第一乃至第三の態様のように、動力伝達ワイヤのインナーワイヤを進退させて圧迫を加えることに代えて、インナーワイヤにより回転力を伝達させて探触子を進退させることができる。すなわち、本発明の自動圧迫装置の第四の態様は、探触子が着脱自在に装着される装着部と、前記装着部がその装着された前記探触子と共に前記探触子の超音波送受信方向に進退可能となるように摺動自由に装着される把持部と、前記把持部と前記装着部とを接離させる方向に延在させて前記装着部に螺合されたねじとを有してなる探触子保持具と、前記探触子保持具の把持部に一端が固定された可撓性の筒体と該筒体に挿通され前記ねじに一端が連結されたインナーワイヤとを有する動力伝達ワイヤと、前記動力伝達ワイヤの前記筒体の他端が固定され、前記インナーワイヤの他端が連結され該インナーワイヤを回転駆動する駆動手段を備えて構成することができる。

この第四の態様によれば、インナーワイヤを進退させて動力を伝達していないため、インナーワイヤの進退動作の振動が探触子に伝わることを回避でき、計測断面が探触子を中心に前後にぶれる等の問題を効果的に回避できる。

本発明によれば、探触子を着脱可能にし、使い勝手のよい自動圧迫装置が実現できる。さらに本発明によれば、使い勝手がよく、超音波受信信号への電磁波ノイズの影響を排除でき、かつ安定した圧迫を被検体に加えることができる自動圧迫装置が実現でき、さらに本発明によれば、探触子部を軽量化して操作しやすいようにして、安定した圧迫を行うことができる自動圧迫装置が実現できる。

本発明の実施例１の自動圧迫装置の構成図である。 実施例１の自動圧迫装置を用いた超音波診断装置の全体構成図である。 実施例１に適用可能な探触子の一例の外観図である。 実施例１の構成部品の組み付け手順を説明する図である。 実施例１の自動圧迫装置中の圧迫駆動制御部のブロック構成図である。 本発明の自動圧迫装置の実施例２の構成図である。 本発明の自動圧迫装置の実施例３の構成図である。 実施例３の構成部品の組み付け手順を説明する図である。 本発明の自動圧迫装置の実施例４の構成図である。 実施例４の構成部品の組み付け手順を説明する図である。 本発明の自動圧迫装置の実施例５の構成図及び組み付け手順を説明する図である。 実施例５の動力伝達ワイヤと探触子ケーブルの敷設の構成図である。 実施例５の動力伝達ワイヤと探触子ケーブルの敷設の他の実施例の構成図である。 本発明の自動圧迫装置の実施例６の探触子保持具の構成図である。 本発明自動圧迫装置の実施例９の構成図である。

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

図１に、本発明の一実施例の自動圧迫装置の構成図を示す。図２に、本実施例の自動圧迫装置を用いた超音波診断装置の全体構成図を示す。図３に、本実施例に適用可能な探触子の一例の外観図を示す。図４に、本実施例の自動圧迫装置の構成部品の組み付け手順を示す。図５に、本実施例の圧迫駆動制御部のブロック構成図を示す。

図２に示すように、超音波の探触子２は、被検体１との間で超音波を送信及び受信する複数の振動子が整列された超音波送受面を有して形成されている。探触子２は、本発明の特徴に係る自動圧迫装置３に装着して用いられ、被検体１を自動で圧迫可能になっている。探触子２は、送受信制御回路４によって制御される送信回路５から出力される超音波パルスによって駆動され、被検体１内に設定される焦点に向けて超音波ビームを照射するとともに、超音波ビームを走査するようになっている。また、探触子２により受信された反射エコー信号は、送受信制御回路４によって制御される受信回路６によって振動子の配列方向に電子的に走査されて受信され、増幅などの受信処理が行われる。受信回路６により受信処理された反射エコー信号は、整相加算回路７において複数の振動子により受信された複数の反射エコー信号の位相を合わせて加算される。

信号処理部８は、整相加算回路７から出力される反射エコー信号に対し、ゲイン補正、ログ圧縮、検波、輪郭強調、フィルタ処理等の信号処理を行い白黒スキャンコンバータ９に出力する。白黒スキャンコンバータ９は、反射エコー信号をディジタル信号に変換し、超音波ビームの走査面に対応した２次元の断層像（Ｂモード像）データに変換する。白黒スキャンコンバータ９から出力される断層像データは、切替加算部１０を介して画像表示器１１にＢモード像として表示されるようになっている。

一方、整相加算回路７から出力される反射エコー信号は、フレームデータ取得部１２にも導かれ、ここにおいて超音波ビームの走査面（断層面）に対応する反射エコー信号群をフレームデータとして、複数フレーム分を取得してメモリなどに格納される。変位計測部１３は、フレームデータ取得部１２に格納されている取得時刻が異なる複数対のフレームデータを順次取り込み、取り込んだ一対のフレームデータを1次元もしくは２次元相関処理し、走査面における各計測点の変位ベクトルを求めて変位フレームデータを生成する。

弾性情報演算部１４は、変位フレームデータに基づいて各計測点の生体組織の歪みフレームデータを求める歪み演算部と、歪みフレームデータに基づいて各計測点の生体組織の弾性率を求めて弾性率フレームデータを生成する弾性率演算部を有して構成されている。この弾性情報演算部１４は、弾性率を求めるにあたって、圧力計測部１８により計測された圧力の計測値を取り込み、これに基づいて各計測点における応力を演算し、この応力と歪みとから生体組織の弾性率を求めるようになっている。なお、圧力計側部１８は、探触子２の超音波送受面と被検体１との間に設けられた圧力センサ１９により検出された圧力に基づいて、被検体１内部の計測点における応力を演算するようになっている。

次に、本実施例の特徴である自動圧迫装置３の詳細構成を図１を用いて説明する。図示のように、本実施例の自動圧迫装置３は、探触子２が着脱自在に装着される探触子保持具２１と、圧迫駆動制御部２２（図５に示す。）を構成する圧迫動力部２４と、探触子保持具２１と圧迫動力部２４を連結する動力伝達ワイヤ２３を含んで構成されている。本実施例の探触子２は、図３（Ａ）の正面図及び同図（Ｂ）の側面図に示すように、扁平な容器状に形成されたケーシング２５と、ケーシング２５の図において下端に設けられた振動子部２６を有して形成されている。振動子部２６の図において下面が超音波送受面２７となっている。ケーシング２５の表裏面には、探触子２を手で把持するときの滑り止め用に複数の突条２８が設けられている。また、ケーシング２５の頂部からケーブル２９が引出され、図１に示した送信回路５及び受信回路６に接続可能になっている。

探触子保持具２１は、図１に示すように、探触子２が着脱自在に装着される装着部３１と、装着部３１が摺動自由に装着される把持部３２を有して形成されている。装着部３１は、図４（Ａ）に示すように、平板状のステージ部３３と、ステージ部３３の上面に起立させて対向して設けられた一対の挟持部材３４を有して形成されている。２つの挟持部材３４は、図４（Ｂ）に示すように、探触子２のケーシング２５を挟み込んで保持するものであり、対向する内面にはケーシング２５の複数の突条２８に係合するための複数の突条３５が形成されている。一対の挟持部材３４に挟まれた部分のステージ部３３には、図に表れていないが、探触子２を挿入可能な貫通孔が設けられている。そして、その貫通孔に探触子２を貫通させて装着部３１に装着したとき、振動子部２６の超音波送受面２７がステージ部３３の下面から所定量突き出すように形成されている。また、一対の挟持部材３４の外面には、それぞれスライドレール３６が形成されている。

一方、把持部３２は、一対の挟持部材３４に探触子２が装着された状態で挿入可能な孔が設けられ、その孔の内面に装着部３１のスライドレール３６が摺動する溝が形成されている。これにより、探触子２は、超音波送受面２７が装着部３１の摺動方向（図１の矢印３７）に進退可能に配設される。なお、検者が把持部３２を把持したとき、その手が内側の装着部３１のスライドレール３６等に触れるのを阻止するため、把持部３２は装着部３１の外側をカバーするように延びていることが望ましい。この点は以下の実施例にも当てはまる。

また、動力伝達ワイヤ２３は、図１に示すように、可撓性の筒体４１に挿通されたインナーワイヤ４２を有して形成されている。筒体４１は、例えば鋼線をらせん状に巻いて形成され、外表面に樹脂を被覆して形成されている。一方、インナーワイヤ４２は複数の細い鋼線を撚り合わせて形成され、本実施例の場合は、押し出し及び引張の両方向に力を伝達可能に形成されている。

このような動力伝達ワイヤ２３の筒体４１の一端は、探触子保持具２１の把持部３２に固定されている。つまり、スライドレール３６が伸びる方向と平行な方向に把持部３２に穿設された貫通孔３８に筒体４１の一端を挿通し、貫通孔３８の両側でナットなどの締結具３９により筒体４１を把持部３２に固定するようになっている。そして、インナーワイヤ４２の一端は、連結具４３によってステージ３３の上面に固定されるようになっている。

また、動力伝達ワイヤ２３の筒体４１の他端は、圧迫動力部２４に固定されている。つまり、圧迫動力部２４は、モータ５２と、モータ５２の回転軸に一端が連結された送りねじ５３と、送りねじ５３の他端を回転自由に支持する支持部材５４と、送りねじ５３に螺合された送りナット５５と、送りナット５５の回転を拘束するとともに摺動自由に支持するスライドレール５６とを備えて構成されている。支持部材５４には、送りナット５５の摺動方向に平行な軸孔を有する貫通孔５７が穿設され、この貫通孔５７に動力伝達ワイヤ２３の筒体４１の他端部が挿通され、貫通孔５７の両側でナットなどの締結具５８により筒体４１が支持部材５４に固定されている。動力伝達ワイヤ２３のインナーワイヤ４２の他端部は、固定金具５９によって送りナット５５に連結されている。

このように構成される圧迫動力部２４は、図５に示す圧迫駆動制御部２２に組み込まれている。つまり、圧迫動力部２４のモータ５２は、電源線６２を介して電源７１に接続され、また、制御線６３を介して動作制御回路７２に接続されている。動作制御回路７２は、例えば、マイコンなどにより形成され、動作切替インターフェイス７４から入力される圧迫動作指令を取り込み、モータ５２を制御するようになっている。また、動作制御回路７２には、外部制御インターフェイス７３を介して装置制御インターフェイス部１７から入力される圧迫動作に関する指令を取り込み、モータ５２を制御するようにもなっている。

動作切替インターフェイス７４から入力される圧迫動作指令には、圧迫開始及び停止指令の他に、乳腺用設定、甲状腺用設定、前立腺用設定などに対応させて予め設定され圧迫条件を切り替える指令が含まれている。動作制御回路７２は、入力される圧迫動作指令に従って、モータ５２の回転動作を制御することにより、探触子２の上下方向の振幅（ストローク）や動作速度（圧迫周期）や、動作速度の変化波形（正弦波、方形波）などを切り替えるようになっている。また、モータ５２には、その原点位置などモータ軸の回転状態を把握するエンコーダを設けることができる。

このように構成される実施例１の動作について説明する。まず、本実施例の自動圧迫装置３の動作について説明する。図１に記載の探触子保持具２１に探触子２を装着し、把持部３２を手で把持して振動子部２６の超音波送受面２７を被検体１の診断対象部位の体表面に当てる。そして、動作切替インターフェイス７４から圧迫開始指令を入力すると、圧迫モードごとに予め定められた圧迫強度、圧迫ストローク、圧迫周期などの圧迫条件に従って、動作制御回路７２から圧迫動力部２４のモータ５２に制御指令が出力される。ここで、圧迫モードと圧迫条件は、例えば、乳腺、甲状腺、等の診断対象の病変部の種類ごとに設定されている。例えば、乳癌などの検査では、圧迫ストローク１〜３ｍｍ、圧迫周期２Ｈｚ、甲状腺癌の検査では圧迫ストロークはもっと短く、圧迫周期は４〜６Ｈｚとされているが、これらの条件の範囲等は今後の臨床データにより変更される。

モータ５２は制御指令が入力されると、モータ５２と送りねじ５３が図１の矢印６０の方向に回転され、送りねじ５３に螺合している送りナット５５がスライドレール５６上を図１の矢印６１の方向に進退駆動される。このナット５５の進退によってインナーワイヤ４２が筒体４１内を進退し、把持部３２に対してステージ３３を図１の矢印３７方向に進退させる。ここで、被検体１に対する把持部３２の位置をしっかりと固定すれば、ステージ３３に形成された一対の挟持部材３４を介して探触子２が図１の矢印３７方向に進退し、超音波送受面２７を介して被検体１の圧迫を繰り返す。

このようにして、自動圧迫装置３により探触子２を介して被検体１に加える圧迫を制御しながら、被検体１に超音波ビームを照射、走査して反射エコー信号を連続的に受信する。フレームデータ取得部１２は、整相加算回路７から出力される反射エコー信号をフレームレートに同期させて繰り返し取得し、フレームメモリ内に時系列順に保存する。変位計測部１３は、フレームデータ取得部１２により選択されて連続的に出力される取得時刻が異なる一対のフレームデータを単位として被検体１の各計測点の変位ベクトルを求めて変位フレームデータを弾性情報演算部１４に出力する。

弾性情報演算部１４は、変位フレームデータに基づいて各計測点の生体組織の歪みフレームデータを求め、さらに歪みフレームデータに基づいて各計測点の生体組織の弾性率を求めて弾性率フレームデータを生成する。この弾性率を求める際、圧力計測部１８から圧力の計測値を取り込んで各計測点における応力を演算し、周知のように生体組織の弾性率を求める。弾性率フレームデータは弾性情報処理部１５において、スムージング処理等の様々な画像処理が施されて、カラースキャンコンバータ１６に送出される。カラースキャンコンバータ１６は、予め設定されたカラーマップに従って、入力される弾性率フレームデータの画素ごとに色調コードを付与してカラー弾性像を生成し、切替加算部１０を介して画像表示器１１に表示させる。このとき、切替加算部１０は、装置制御インターフェイス部１７から入力される指令に応じて、白黒スキャンコンバータ９から出力される白黒の断層像と、カラースキャンコンバータ１６から出力されるカラー弾性像とを入力し、両画像を切り替えていずれか一方を表示させる機能と、両画像の一方を半透明にして加算合成して画像表示器１１に重ねて表示させる機能と、両画像を並べて表示させる機能等を切り替える。なお、図示していないが、切替加算部１０から出力される画像データを格納するシネメモリ部を設け、装置制御インターフェイス部１７からの指令に従って、過去の画像データを呼び出して画像表示器１１に表示させることができる。

このようにして、本実施例の自動圧迫装置３により被検体１に周期的な圧迫を加えて得られる弾性率のカラー弾性像が画像表示器１１に表示される。検者は、そのカラー弾性像を観察して弾性率が大きい部位を色により識別して、癌などの病変部について良性又は悪性を判断する。なお、上記の説明では、弾性情報として弾性率を用いた例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、弾性率以外の組織の硬さに関する弾性情報（例えば、粘弾性率、変位、歪みなど、組織弾性に係る物理量）を適用できる。また、例えば、歪みを基にした歪み画像を用いる場合であれば、圧力計測部１８は必要ではない。

特に、本実施例によれば、自動圧迫装置３により探触子２を上下方向に駆動する操作を、圧迫駆動制御部２２により自動的に一定して行うことができるから、計測対象の組織の圧迫（加圧、減圧）を所望の圧迫条件の範囲に安定して保持できる。その結果、熟練度の影響を受けることなく、客観的に評価できる信頼度の高い弾性画像を得ることができる。

また、本実施例によれば、送りねじ５３によって探触子２を進退駆動できるから、探触子２の動作速度の微調整が可能であり、かつストロークの大きさも容易に変更できるから、種々の診断対象に対応することができる。また、モータ５２の回転速度を調整することにより、動作周期を自由に可変できる。

また、本実施例によれば、探触子２を探触子保持具２１に、特別な工具なしで容易に着脱できるという効果がある。具体的には、突条３５に変えてネジ機構やバネ機構を適用することで、探触子２の上面と下面を押さえつけ、挟持部材３４に探触子２を固定することができる、また、探触子保持具２１の挟持部材３４は、探触子２の異なる形状に合わせて、例えばプラスチック製や、ゴム製の弾性部材や、スポンジ製の部材で形成することにより、ワンタッチで探触子２に固定できる。また、把持部３２は、探触子２の形状に拘わらず共通の形態に形成することができる。これにより、探触子２の付け替え作業を効率よく行うことができる。

また、電源７１は、外部から供給する形態でもよく、充電式を含むバッテリを用いた形態で実現していてもよい。さらに、動力伝達ワイヤ２３は、細くて可撓性に優れたものを採用することにより、探触子２及び探触子保持具２１の引き回しを容易にすることができる。また、押し引きの振動が探触子に伝わりにくくなる。この場合、探触子保持具２１に連結する根元部分のみを細くして可撓性に優れたものにすることができる。

図６に、本発明の自動圧迫装置３の実施例２の構成を示す。本実施例が実施例１と相違する点は、動力伝達ワイヤ２３に柔らかいインナーワイヤを適用できる例である。つまり、実施例１のインナーワイヤ４２は硬い鋼線等で形成されていたから、押し出し及び引張の両方向に力を伝達できた。しかし、柔らかい鋼線あるいは細い鋼線を用いた場合には、引張方向には力を伝達できるが、押し出し方向にはワイヤが弛んでしまうから力を伝達できない。このような場合には、本実施例のように構成することにより、圧迫動作をさせることができる。なお、図６において、実施例１と同一構成を有する部品には、同一符号を付して説明を省略する。

図６に示すように、本実施例は、ステージ３３の上面の連結具４３と、把持部３２の下面の締結具３９との間に、圧縮方向に付勢されたスプリング４０を介装したことを特徴とする。つまり、スプリング４０によりステージ３３は把持部３２に対して引き離される方向に付勢されているから、探触子２により被検体１が圧迫される方向に付勢されている。また、本実施例の圧迫動力部２４は、図１に示したものを適用することができるが、後述する図７の圧迫動力部９０を適用することもできる。

このように構成されることから、本実施例の自動圧迫装置３によれば、実施例１と同様に、装置制御インターフェイス部１７から入力される圧迫開始指令の圧迫条件に従って、インナーワイヤが筒体４１内を進退し、把持部３２に対してステージ３３を図６の矢印３７方向に進退させる。ここで、本実施例のインナーワイヤ８６は、柔らかい鋼線あるいは細い鋼線を用いているから、引張方向には力を伝達できるが、押し出し方向にはワイヤが弛んでしまうから力を伝達できない。本実施例では、モータ５２を駆動してインナーワイヤ８６を図１の左方向に進出させて引張力を緩めると、探触子保持具２１のスプリング４０が伸張されて、把持部３２に対してステージ３３が図６の下方に引き離される。これにより、探触子２が下方に進出して超音波送受面２７を介して被検体１に圧迫を加えるように動作する。

逆に、インナーワイヤ８６を図１の右方向に引張った場合は、探触子保持具２１のスプリング４０が圧縮されて、把持部３２に対してステージ３３が図６の上方に引き寄せられる。これにより、探触子２が上方に後退して被検体１の圧迫を解放することができる。

以上説明したように、本実施例２によれば、柔らかいインナーワイヤ８６を用いても、スプリング４０により、探触子２を介して被検体１に圧迫を加えるとともに、圧迫条件を変化させることができる。

また、本実施例によれば、スプリング４０のばね定数によって被検体１に加わる圧迫力を決定できるから、適切なばね定数を有するスプリング４０を用いれば、過剰な圧迫力を被検体１に加えるおそれを回避できる。

図７と図８に、本発明の自動圧迫装置３の実施例３の構成を示す。本実施例は実施例２の変形例であり、実施例２の探触子保持具２１のステージ３３と把持部３２との位置関係を逆にしたものである。図７、図８において、実施例１、２と同一構成を有する部品には、同一符号を付して説明を省略する。

本実施例の探触子保持具８０の装着部８１は、図８（Ａ）に示すように、平板状のステージ８２の両面に起立させて一対の挟持部材８３がそれぞれ形成されている。そして、図８（Ｂ）に示すように、一対の挟持部材８３に挟持させて探触子２が装着されるようになっている。ステージ８２には、実施例１と同様に、探触子２が挿通可能な孔が設けられている。そして、本実施例の動力伝達ワイヤ２３の筒体４１の一端は、図８（Ｃ）に示すように、ステージ８２に穿設された貫通孔８４に挿通され、ナットなどの締結具３９によりステージ８２に固定されるようになっている。

一方、把持部８５には、一対の挟持部材８３に探触子２が装着された状態で挿入可能な孔が設けられ、その孔の内面に装着部８１のスライドレール３６が摺動する溝が形成されている。ただし、実施例１とは異なり、ステージ８２の反対側に、つまり、探触子２の振動子部２６側に把持部８５が、配置されている。これにより、探触子２は、超音波送受面２７が装着部８１の摺動方向（図７、図８（Ｃ）の矢印３７）に進退可能に装着されている。

そして、インナーワイヤ８６の一端は、連結部４３によって把持部８５に固定され、さらに、ステージ８２の下面の締結具３９と、把持部８５の上面の連結具４３との間に、圧縮方向に付勢されたスプリング８７が介装されている。つまり、スプリング８７によりステージ８２は把持部８５に対して引き離されるようになっている。

一方、本実施例の圧迫動力部９０は、図７に示すように、モータ５２と、モータ５２の回転軸に取り付けられた偏心カム９１と、偏心カム９１のカム面９２に当接され、偏心カム９１の軸心方向にスライドレール９３に沿って移動自由に支持された中間部材９４と、中間部材９４をカム面９２に押圧する弾性部材であるスプリング９５とを備えて構成されている。スプリング９５の他端は、支持部材９６に固定されている。支持部材９６には、中間部材９４の摺動方向に平行な軸孔を有する貫通孔５７が穿設され、この貫通孔５７に動力伝達ワイヤ２３の筒体４１の端部が挿通され、貫通孔５７の両側でナットなどの締結具５８により支持部材５４に固定されている。インナーワイヤ８６の端部は、固定金具５９によって中間部材９４に連結されている。また、モータ５２は電源線６２と制御線６３を介して図５に示した圧迫駆動制御部２２の電源７１と動作制御回路７２に接続されている。

このように構成されていることから、本実施例の自動圧迫装置３によれば、図７に示すように、探触子保持具８０に探触子２を装着し、把持部８５を手で把持して超音波送受面２７を被検体１の診断対象部位の体表面に当てる。そして、装置制御インターフェイス部１７から圧迫開始指令を入力すると、圧迫条件に従って圧迫駆動制御部２２の動作制御回路７２からモータ５２に制御指令が出力される。これによりモータ５２が回転して偏心カム９１が矢印の方向に回転される。偏心カム９１が回転すると、カム面９２に当接されている中間部材９４が図示矢印６１の方向に進退駆動される。この中間部材９４の進退によってインナーワイヤ８６が筒体４１内を進退する。

しかし、本実施例のインナーワイヤ８６は、柔らかい鋼線あるいは細い鋼線を用いているから、引張方向には力を伝達できるが、圧縮方向にはワイヤが弛んでしまうから力を伝達できない。本実施例の場合は、インナーワイヤ８６が図７の右方向に引張られると、その両端が固定された筒体４１を介して力が伝わり探触子保持具８０のスプリング８７が圧縮されて、把持部８５に対してステージ８４が図７の下方に引き寄せられる。これにより、探触子２が下方に進出して超音波送受面２７を介して被検体１を圧迫条件に従って圧迫する。一方、偏心カム９１によって中間部材９４が図７の左方向に移動してインナーワイヤ８６の引張力を緩めると、探触子保持具８０のスプリング８７が伸張されて、把持部８５に対してステージ８４が図７の上方に引き離される。これにより、探触子２が上方に後退して超音波送受面２７を介して被検体１に加えていた圧迫を解放するように動作する。

以上説明したように、本実施例によれば、柔らかいインナーワイヤ８６を用いても、モータ５２により偏心カム９１を回転させることによって、自動圧迫装置３により探触子２を介して被検体１に加える圧迫条件を変化させることができる。

また、本実施例によれば、スプリング８７のばね定数によって被検体１に加わる圧迫力を決定できるから、適切なばね定数を有するスプリング８７を用いれば、過剰な圧迫力を被検体１に加えるおそれを回避できる。

なお、本実施例によれば、偏心カム９１の回転速度を調整することによって、圧迫の周期を調整可能である。しかし、圧迫の振幅は偏心カム９１の偏心量で決まってくるから、圧迫の振幅を変更したい場合は、実施例１が好ましい。

また、本実施例の偏心カム９１に代えて、特許文献１に記載のラック・アンド・ピニオン、クランク、あるいは回転斜板により回転運動を直線運動に変換する機構を適用することができる。具体的には、回転斜板により回転運動を直線運動に変換する機構は、斜板カムをモータの回転軸に固定し、その斜板カムの回転軸心から離れたカム面に当接させた中間部材を軸方向に移動自由に支持する。そして、中間部材を斜面に弾性部材で押圧し、中間部材にインナーワイヤの端部を連結して構成する。さらに、モータを用いずに直線運動するピストンシリンダなどを適用することができる。

図９、図１０に、本発明の自動圧迫装置３の実施例４の構成を示す。本実施例が、実施例１〜３と相違する点は、動力伝達ワイヤ２３のインナーワイヤ４２を進退駆動して動力を伝達するのではなく、回転して動力を伝達するようにしたことにある。

すなわち、本実施例の探触子保持具１０１の装着部１０２は、図９に示すように、図１の実施例１と同様に構成されているが、平板状のステージ３３に送りナットに相当する内ねじが切られた筒状ナット１０３が埋め込まれている。そして、筒状ナット１０３に螺合させて設けられたねじに、インナーワイヤ４２が連結されている。その他の点は、図１の実施例１と同様であるから、同一の符号を付して説明を省略する。

一方、本実施例の圧迫動力部１１０は、図９に示すように、モータ５２と、モータ５２の回転軸に連結具１１１を介してインナーワイヤ４２を同軸に連結して構成されている。実施例１、２と類似の構成部品には、同一の符号を付して説明を省略する。また、モータ５２は電源線６２と制御線６３を介して図５に示した圧迫駆動制御部２２の電源７１と動作制御回路７２に接続されている。

このように構成されることから、本実施例によれば、モータ５２に制御指令が入力されると、モータ５２とインナーワイヤ４２が回転され、その回転力がインナーワイヤ４２を介してステージ３３の筒状ナット１０３に螺合されたねじを回転させる。これによりインナーワイヤ４２の先端位置が筒状ナット１０３に対して図９の矢印３７方向に進退する。これによって、ステージ３３と把持部３２の離間距離が変化し、被検体１に対する把持部３２の位置をしっかりと固定すれば、ステージ３３に形成された一対の挟持部材３４を介して探触子２が矢印３７方向に進退し、超音波送受面２７を介して被検体１を圧迫条件に従って圧迫する。その他の動作は、実施例１、２と同一であるから説明を省略する。

本実施例によれば、インナーワイヤ４２を進退させて動力を伝達していないため、インナーワイヤ４２の進退動作に伴う振動が探触子２に伝わることを回避でき、計測断面が探触子２を中心に前後にぶれる等の問題を効果的に回避できる。

図１１に、本発明の自動圧迫装置３の実施例５の構成図を示す。本実施例が、他の実施例と相違する点は、実施例１〜４の探触子保持具２１の機能を探触子自体に組み込んだことにある。

すなわち、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、探触子２を、探触子２の把持部を構成するプラスチック製のケーシング１２０と、振動子部２６及び振動子を駆動する回路基板部１２２に分離する。そして、ケーシング１２０の内面に、圧迫方向に延在させて溝状の２本のスライドレール１２１を形成し、スライドレール１２１と摺動可能に係合する溝を回路基板部１２２に設ける。そして、図１１（Ｃ）に示すように、振動子部２６及び回路基板部１２２からなる探触子本体部１２３を、スライドレール１２１に沿ってケーシング１２０に対して進退可能に装着する。

一方、ケーシング１２０の頂部に、動力伝達ワイヤ２３及び探触子ケーブル２９の支持固定部１２５を設ける。動力伝達ワイヤ２３は、筒体４１の端部を支持固定部１２５に穿設された貫通孔内に挿通して固定され、インナーワイヤ４２の先端が回路基板部１２２に連結具１２６により連結されている。また、連結具１２６は、スプリング８７によって支持固定部１２５から離れる方向に圧縮方向に付勢されている。一方、探触子ケーブル２９は支持固定部１２５に穿設された貫通孔を通してケーシング１２０内に引き込まれ、回路基板部１２２に設けられた端子に接続されている。

このように構成されることから、例えば、インナーワイヤ２３を引っ張ると、スプリング８７が圧縮されて回路基板部１２２を介して振動子部２６を図示矢印３７の方向に引き上げられる。また、インナーワイヤ２３の引張を緩めると、スプリング８７が伸張して回路基板部１２２を介して振動子部２６を図示矢印３７の方向に押し下げる。したがって、ケーシング１２０を把持して超音波送受面２７を被検体に当接して保持し、インナーワイヤ２３を進退させることによって、被検体に超音波送受面２７を介して圧迫を繰返し加えることができる。なお、本実施例には、図１又は図７に示した圧迫動力部のいずれをも用いることができる。

本実施例によれば、探触子２の把持部を構成するケーシング１２０内に振動子部２６を進出及び後退可能に装着し、振動子部２６を動力伝達ワイヤを介して外部から進退させるようにしたことから、小型かつ軽量の圧迫機能を有する探触子を実現できる。

本実施例の場合、図１２に示すように、動力伝達ワイヤ２３及び探触子ケーブル２９を束ねて１本のケーブル１２７とすることができる。この場合、ケーブル１２７の途中に分岐部１２８を設けて動力伝達ワイヤ２３と探触子ケーブル２９を振り分け、動力伝達ワイヤ２３は圧迫駆動制御部２２に接続し、探触子ケーブル２９は探触子コネクタ１２９を介して超音波診断装置の送信回路５及び受信回路６に接続する。圧迫駆動制御部２２は、超音波診断装置の探触子コネクタ１２９の近傍に又は隣接して設置することができる。この場合、分岐部１２８は、圧迫駆動制御部２２の近傍に設置することが好ましい。あるいは、分岐部１２８をケーブル１２７の中間の任意の位置に設け、圧迫駆動制御部２２を分岐部１２８の近傍のケーブル１２７自身に支持させるようにすることもできる。

本実施例によれば、探触子２に連結される動力伝達ワイヤ２３と探触子ケーブル２９を１本のケーブル１２７にまとめることができるから、探触子２の引き回しが向上する。つまり、探触子２を把持して超音波診断及び圧迫操作を行うにあたって、検者は探触子２の動きに合わせて１本のケーブル１２７を引き回しすれば、動力伝達ワイヤ２３もその動きに合わせて引き回される。そして、超音波診断及び圧迫操作を実行する際は、ケーブル１２７の曲がり具合などの形状は概ね定められる。したがって、圧迫操作に実行時には、動力伝達ワイヤ２３の曲がり具合などの形状は固定された状態になるから、動力伝達ワイヤ２３の形状に依存する動力伝達の遅れなどを最小化することができ、安定した圧迫操作を実現できる。

また、図１２の本実施例では、圧迫駆動制御部２２を、超音波診断装置の送信回路５及び受信回路６とは別に設けた例を示したが、これに限らず、図１３に示すように、圧迫駆動制御部２２を超音波診断装置の内部に設けることができる。この場合、図１２の分岐部１２８と探触子コネクタ１２９を一体化した探触子コネクタ１３０として構成とすることができる。

上記の各実施例の圧迫駆動制御部２２は、図５に示したように、動作制御回路７２を動作切替インターフェイス７４から圧迫開始又は停止指令を入力する例を示した。しかし、圧迫開始又は停止指令は、検者の使い勝手を考慮すると、探触子２又は探触子保持具２１に設けて手元で操作できることが好ましい。

そこで、本実施例では、図１４に示すように、把持部３２に動作切替インターフェース７４の一態様であるスライド式のＯＮ／ＯＦＦスイッチ１３１を設け、制御線又は無線通信により圧迫駆動制御部２２の動作制御回路７２に接続して、圧迫開始及び停止指令を入力するようにしている。また、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１３１に限らず、回転ツマミ式や液晶などのタッチパネル式などの入力手段を用いることができる。また、現時点での動作設定が、動作切替インターフェイス回路７４において液晶画面などで表示されて確認できるようになっていてもよい。

上記の各実施例の圧迫駆動制御部２２は、図５に示したように、動作制御回路７２を、動作切替インターフェイス７４に制御線で接続する例を示した。また、外部制御インターフェイス７３を介して装置制御インターフェイス１７に制御線で接続する例を示したが、これらは赤外線等の無線で接続してもよい。

しかし、本願発明はこれに限られるものでなく、装置制御インターフェイス１７に動作制御回路７２の機能を組み込み、装置制御インターフェイス１７から圧迫動力部２４を直接制御する構成とすることができる。この場合も、装置制御インターフェイス１７と圧迫動力部２４を制御線又は赤外線等の無線で接続することができる。

さらに、動作制御回路７２に与える圧迫条件を超音波診断装置の画像表示器１１に表示するとともに、弾性画像に記録するようにすることができる。

また、圧迫動力部２４乃至ステージ３３の動きに基づいて実際の圧迫状態を検出し、画像表示器１１に表示したり、弾性画像に記録することができる。例えば、図１の把持部３２とステージ３３の離間間隔を、赤外線などの光学センサーにより計測し、把持部３２に対するステージ３３の位置変化に基づいて実際の圧迫状態を検出する。

本実施例によれば、インナーワイヤ４２等の伸び、あるいは計測中のインナーワイヤ４２等の撓みなどにより、指定した動作でステージ３３が駆動されない場合、ステージ３３の位置を直接的に検知することにより、実際の動作状況を確認することができ、所望の動作設定を実現すべく動作を調整することができる。

図１５（Ａ）（Ｂ）に示すように、把持部３２がステージ部３３と挟持部材３４などの内在部品を包括するように、把持部３２を他の実施例に比べて大きく形成してもよい。操作者は把持部３２を握り、探触子２を被検体１に接触させることにより、より安全に被検体１を圧迫することができる。なお、図１５において、実施例１、実施例２と同一の構成を有する部品には、同一符号を付して説明を省略する。

また、図１５（Ａ）に示すように、ステージ部３３と挟持部材３４などの内在部品が把持部３２からはみ出ないように、動力伝達ワイヤ２３の先端部に動力伝達ワイヤ２３による動きを抑制するストッパー３２１が設けられている。例えば、動力伝達ワイヤ２３を上方向に引くと、ストッパー３２１が貫通穴３８の端部に掛かり、動力伝達ワイヤ２３の動きを抑制することができる。

また、図１５（Ｂ）に示すように、ステージ部３３が把持部３２の下側からはみ出ないように、把持部３２の下端にストッパー３２２が設けられている。動力伝達ワイヤ２３を下方向に押し出すと、ステージ部３３がストッパー３２２に掛かり、ステージ部３３の動きを抑制することができる。さらに、挟持部材３４が把持部３２の上側からはみ出ないように、把持部３２の上端にストッパー３２２が設けられている。動力伝達ワイヤ２３を上方向に引くと、挟持部材３４がストッパー３２２に掛かり、挟持部材３４の動きを抑制することができる。本実施例を適用することにより、操作者の指をステージ部３３と挟持部材３４に挟まないようにすることができる。

Claims (17)

1. 探触子と、
   前記探触子と離間して配置されて該探触子を超音波送受信方向に進退させる駆動部と、
   前記駆動部の動力を前記探触子に伝達する動力伝達部と、
   を有して成る自動圧迫装置において、
   前記探触子を着脱可能に保持する第１の部材と、
   前記第１の部材を前記探触子の超音波送受信方向に進退可能に保持する第２の部材と、
   を有し、
   前記動力伝達部の一端は、前記駆動部に連結され、
   前記動力伝達部の他端は、前記第１の部材に連結されていることを特徴とする自動圧迫装置。
2. 請求項１に記載の自動圧迫装置において、
   前記動力伝達部は前記第２部材に一端が、他端が前記駆動部に固定された筒体と該筒体に挿通され前記第１部材に一端が連結された連結部材とを有することを特徴とする自動圧迫装置。
3. 請求項２に記載の自動圧迫装置において、
   前記動力伝達部の前記連結部材はインナーワイヤである動力伝達ワイヤであることを特徴とする自動圧迫装置。
4. 請求項１、２又は３に記載の自動圧迫装置において、
   前記第１の部材と前記第２の部材との間には両部を引き離す方向に付勢する弾性部材を設けてなる自動圧迫装置。
5. 請求項３に記載の自動圧迫装置において、
   前記第２の部材は前記探触子の把持部を形成するケーシングであり、さらに、該ケーシングの内面に形成されたスライドレールと、該スライドレールに沿って摺動可能に前記ケーシング内に収納される摺動部材と、前記探触子の超音波送受面を前記ケーシングから突出させて前記摺動部材に固定された振動子部と、該振動子部を前記スライドレールに沿って前記ケーシングから進出させる方向に付勢する弾性部材とを有し、前記筒体は可撓性を有しかつ前記ケーシングに一端が固定され、前記インナーワイヤを有する動力伝達ワイヤは該筒体に挿通され前記摺動部材に一端が連結され、前記駆動部には該動力伝達ワイヤの前記筒体の他端が固定され、前記インナーワイヤの他端を進退させることを特徴とする自動圧迫装置。
6. 請求項３乃至５のいずれか１項に記載の自動圧迫装置において、
   前記駆動部は、モータの回転軸に連結され回転自由に支持された送りねじと、該送りねじに螺合された送りナットとを備えてなり、該送りナットに前記インナーワイヤの他端を連結してなることを特徴とする自動圧迫装置。
7. 請求項３乃至５のいずれか１項に記載の自動圧迫装置において、
   前記駆動部は、モータの回転軸に固定された偏心カムと、該偏心カムのカム面に当接され該偏心カム軸心方向に移動自由に支持された中間部材と、該中間部材を前記カム面に押圧する弾性部材とを備えてなり、前記中間部材に前記インナーワイヤの他端を連結してなることを特徴とする自動圧迫装置。
8. 請求項３乃至５のいずれか１項に記載の自動圧迫装置において、
   前記駆動部は、モータの回転軸に固定された斜板カムと該斜板カムの回転軸心から離れたカム面に当接され軸方向に移動自由に支持された中間部材と、該中間部材を前記カム面に押圧する弾性部材とを備えてなり、前記中間部材に前記インナーワイヤの他端が連結されてなることを特徴とする自動圧迫装置。
9. 請求項１に記載の自動圧迫装置において、
   前記第１の部材は、前記第２の部材と前記第１の部材とを接離させる方向に延在させて前記第１の部材に螺合されたねじとを有し、前記動力伝達部は動力伝達ワイヤであり、前記第２の部材に一端が固定された可撓性の筒体と該筒体に挿通され前記ねじに一端が連結されたインナーワイヤとを有し、前記駆動部には前記動力伝達ワイヤの前記筒体の他端が固定され、前記インナーワイヤの他端が連結され該インナーワイヤを回転駆動することを特徴とする自動圧迫装置。
10. 前記駆動部は、前記動力伝達ワイヤのインナーワイヤを介して周期的に引張りあるいはその引張力を解除することによって前記第１部材に装着された探触子を進退させることを特徴とする請求項４または５に記載の自動圧迫装置。
11. 前記駆動部による前記動力伝達ワイヤのインナーワイヤを介した引張力が解除されると弾性部材によるばね力によって前記第１部材に装着された探触子が進出することを特徴とする請求項１０に記載の自動圧迫装置。
12. 前記第１部材は、その内側に前記探触子の着脱自在な装着を可能とする少なくとも一対の挟持部材を有し、その外側には前記第２部材との摺動を可能とする摺動部材を有することを特徴とする請求項４に記載の自動圧迫装置。
13. 前記第２部材は前記第１部材の少なくとも一部の外周を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の自動圧迫装置。
14. 前記第１部材の一対の挟持部材の形状は、装着すべき種々の探触子の形成に合わせて専用に形成され、前記第１部材の外側に形成される摺動部材は共通の第２部材と係合可能となるように形成されることを特徴とする請求項１２に記載の自動圧迫装置。
15. 前記第２の部材は前記第１の部材を包囲するように構成されると共に、前記第１の部材には前記第２の部材が前記第１の部材からはみ出すことを阻止するストッパーが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の自動圧迫装置。
16. 請求項１乃至１５のいずれかに記載の自動圧迫装置において、
    前記第２の部材又は前記探触子のケーシングに、前記駆動部への動作指令を入力する入力手段を設けたことを特徴とする自動圧迫装置。
17. 請求項１乃至１６のいずれかに記載の自動圧迫装置を備えてなる超音波診断装置。

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