JPH10201760A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 探触子の接触面と測定対象との接触、非接触
を迅速かつ正確に検出することができない。 【解決手段】 探触子１６の接触面１６ａと異なる面
で、測定対象表面２８に対向する位置に発光部３０ａと
受光部３０ｂとからなる赤外線センサを配置し、発光部
３０ａから照射され測定対象表面２８で反射した赤外線
を受光部３０ｂで受光できない場合に、判定部３６が探
触子１６の非接触を検出し、ゲート回路３８を介して駆
動回路４２に供給される送信信号の入力を遮断し、振動
子４０の駆動を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波診断装置、特
に探触子が測定対象に接触していない時の当該探触子と
測定対象との接触面の加熱防止に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波診断装置は、Ｘ線などの人体にあ
まり好ましくない放射線の放射を行う必要なく、また装
置も比較的小型で安価なものであるという利点から今日
広く普及するに至っている。

【０００３】この超音波診断装置は超音波を送信し、そ
の反射波を受信し、該反射波に基づき超音波画像を得る
ものである。この超音波の送受信を行うのが探触子であ
る。探触子の内部には超音波振動（超音波ビーム）を発
生する圧電振動素子が配置され、その上面には圧電振動
素子の音響インピーダンスを生体の音響インピーダンス
に合わせるための音響整合層や超音波ビームのフォーカ
スを行うための音響レンズ等が積層配置されている。超
音波画像を得る場合、生体とほぼ同じ音響インピーダン
スを有する音響レンズを生体に接触させ、超音波ビーム
の送受信が行われる。

【０００４】ところで、前述のような探触子が超音波ビ
ームの送信を行っている状態で、測定対象である生体に
接触することなく空気中に放置されると、音響レンズと
空気層との境界面で超音波ビームの反射が発生する。つ
まり、音響レンズの音響インピーダンスは接触する生体
の音響インピーダンス（１．５〜１．６×１０⁶ｋｇ／
ｍ²・ｓ）に合わせて設定されているが、空気の音響イ
ンピーダンスはほぼ０に近い。そのため音響レンズが空
気中に放置されていると両者の境界面で超音波ビームが
反射して、接触面で発熱現象が発生すると共に、探触子
内部に超音波ビームがこもり探触子自体の温度も上昇す
る。極端な温度上昇は生体に接触させる探触子の使用条
件として好ましくない。また探触子の性能維持において
も好ましくない。

【０００５】そこで、探触子と測定対象との非接触、つ
まり空気中に放置されていることを検出して、超音波ビ
ームの送信を停止して発熱防止を行う等の対策が施され
ている。非接触の検出方法としては、探触子に設けた温
度センサによって温度上昇を検出して逆に探触子の非接
触状態を検出する方法や超音波の反射波形から探触子の
非接触状態を検出する方法が知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、温度センサ
は、当該温度センサの周囲の温度の上昇を検出するため
温度センサから離れた位置で発熱現象が起こった場合、
熱伝導に時間がかかり、温度センサは迅速に温度の変化
を検出できず、非接触検出の即応性に欠けるという問題
がある。

【０００７】また、超音波の反射波の波形を利用する場
合、探触子の表面には音響整合剤（液体やゼリー状の物
質）が付着している場合が多く、探触子が空気中に放置
された状態でも非接触を認識するための反射波形が得ら
れない場合があり、検出状態が安定しないため信頼性の
ある非接触検出を行うことができないという問題があ
る。

【０００８】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、迅速かつ信頼性の
ある探触子の非接触検出を容易に行うことのできる超音
波診断装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本発明の構成は、測定対象に対して超音波
の送受波を行う振動子を含む探触子と、前記測定対象と
探触子の接触面との接触の有無を検出する光学的検出手
段と、前記測定対象と接触面とが非接触であると判定さ
れた場合に、前記振動子の駆動を制限する駆動制限手段
と、を含むことを特徴とする。

【００１０】ここで、振動子の駆動制限は、駆動の完全
停止状態と、通常駆動状態から所定値（例えば、１／３
や１／１０等）までのパワーダウン等を含む。この構成
のよれば、光学的検出手段によって、迅速な非接触検出
が行われ振動子の駆動制限が行われる。

【００１１】上記のような目的を達成するために、本発
明の構成は、前記光学的検出手段は、発光部と受光部と
からなるセンサ部と、受光の有無に基づいて接触の有無
を判定する判定部とを有し、前記発光部と受光部は前記
接触面と異なり、かつ測定対象の対向面に配置され、当
該発光部と受光部とは測定対象と非接触であることを特
徴とする。

【００１２】この構成によれば、発光部と受光部とは測
定対象と非接触であるため常に安定した発光受光動作を
行うことが可能になり安定した非接触検出を行うことが
できる。

【００１３】上記のような目的を達成するために、本発
明の構成は、前記センサ部は赤外線センサであることを
特徴とする。

【００１４】この構成によれば、赤外線の受光感度の調
整が容易であり、受光の有無のみで非接触検出を行うこ
とができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。図
１には、本実施形態の超音波診断装置１０（以下、装置
１０という）の概念図が示されている。前記装置１０に
は、コネクタ１２によって着脱自在な複数の超音波プロ
ーブ１４が接続されて、該超音波プローブ１４の先端に
は探触子１６が設けられれている。そして、診断者は測
定対象（例えば、胎児、胆のう、肝臓、心臓等）に応じ
た形状や機能の探触子１６を選択し測定を行う。なお、
装置１０には前記探触子１６で得られた超音波ビームの
反射波に基づいて形成された超音波画像を表示するディ
スプレイ１８や装置１０や探触子１６の設定や操作を行
うためのコントロールパネル２０等を有している。

【００１６】本実施形態の特徴的事項は、測定対象に対
する前記探触子１６の接触面１６ａが前記測定対象に対
して非接触の場合、例えば使用後に超音波ビームの照射
が継続した状態で探触子１６が空気中に放置された場合
等、この非接触状態を検出して探触子１６に内蔵された
振動子の駆動を制限するところである。

【００１７】図２（ａ），（ｂ）にはリニア型の探触子
１６の拡大斜視図及び側面図が示されている。なお、図
２（ａ），（ｂ）は概念図であり実際の形状とは異な
る。この探触子１６は、測定対象の表面を当該探触子１
６を移動するために把持するグリップ２２と、図示しな
い振動子、整合層、音響レンズ、バッキング材等を内蔵
する本体ケース２４とから構成され、グリップ２２の後
端部からは電源ラインや信号ライン等が一括して束ねら
れた柔軟なケーブル２６が延び、前記コネクタ１２を介
して装置１０に接続されている。そして、超音波画像を
得る場合、図２（ｂ）に示しように測定対象表面２８に
接触面１６ａを押し当て超音波ビームの送受波を行う。

【００１８】本実施形態の探触子１６は本体ケース２４
の側面に光学的検出手段として、赤外線センサ３０の発
光部３０ａと受光部３０ｂが配置されている。この発光
部３０ａと受光部３０ｂは接触面１６ａ以外の面で、か
つ測定対象表面２８の対向面である位置に配置されてい
る。本実施形態の場合、例えば本体ケース２４の側壁２
４ａに配置され、前記探触子１６の接触面１６ａと測定
対象表面２８とが接触状態にある時、発光部３０ａから
照射され、測定対象表面２８で反射した赤外線光を受光
部３０ｂが受光できるように位置調整や感度調整が行わ
れている。そして、前記赤外線センサ３０の受光部３０
ｂの受光の有無が、装置１０（図１参照）内部の図示し
ない判定部によって検出されると、探触子１６内部の図
示しない振動子の駆動制限が行われる。なお、発光部３
０ａ及び受光部３０ｂは接触面１６ａ以外の部分に配置
されているので、探触子１６の使用に際して、超音波ビ
ームの伝達を良好に行うために使用する音響整合剤（液
体やゼリー状の物質等）が発光部３０ａや受光部３０ｂ
の送受光面に付着することがなく良好な送受光動作を行
うことができる。

【００１９】図３には、前記赤外線センサ３０の検出結
果に基づき振動子の駆動制限を行うための概略ブロック
図が示されている。図３は、駆動制限の一例として探触
子１６の非接触時に振動子の駆動を停止する例である。
前記本体ケース２４の側壁２４ａ表面に形成された発光
部３０ａには装置１０の例えば主電源のＯＮ・ＯＦＦに
連動して開閉するスイッチ３２を介して電源３４が接続
され、装置１０が動作可能状態にある場合は、常に発光
部３０ａが発光するようになっている。なお、前記電源
３４は発光部３０ａの専用として設けてもよいし、装置
１０の主電源と共用してもよい。前記発光部３０ａから
照射された赤外線は測定対象表面２８で反射する。

【００２０】この時、本体ケース２４の接触面１６ａが
測定対象表面２８に接触している場合、受光部３０ｂ
（フォトトランジスタ）によって、反射した赤外線が受
光される。この結果、受光部３０ｂの接点がＯＮとな
り、その信号が判定部３６に入力され、接触検出信号が
判定部３６から出力される。そして、接触検出信号は駆
動制限手段としてのゲート回路３８に入力され、ゲート
を開く。このゲート回路３８には、装置１０の図示しな
い制御部から振動子４０を駆動するための送信信号が供
給されているため、当該送信信号は駆動回路４２に供給
され、個々の振動子４０を所定のタイミングで駆動して
超音波を発生させる。

【００２１】一方、本体ケース２４の接触面１６ａが測
定対象表面２８から離れている場合、例えば探触子１６
が空気中に放置されている場合、発光部３０ａから照射
された赤外線は測定対象表面２８に到達しないか、測定
対象表面２８に到達したもののその反射光が受光部３０
ｂに到達しなかったり、所定光量の受光ができない等し
た場合、判定部３６から接触検出信号は出力されない。
その結果、送信信号はゲート回路３８で遮断され、駆動
回路４２には供給されず、振動子４０は停止し、超音波
の照射がストップする。

【００２２】つまり、探触子１６の接触面１６ａが測定
対象表面２８と非接触になると同時に超音波の照射が停
止し、探触子１６の非接触の検出を迅速かつ正確に行う
ことができる。その結果、探触子１６の放置による発熱
を確実かつ迅速に防止することができる。なお、受光部
３０ｂの赤外線の受光感度調節は厳密に行うことが望ま
しいが、診断中、探触子１６を移動する時に発生するわ
ずかな浮きや測定対象表面２８の凹凸に対応するため
に、２〜３ｍｍ程度測定対象表面２８から探触子１６の
接触面１６ａが離れた場合でも接触と認識するように適
宜感度調節を行うようにしてもよい。

【００２３】図４には、前記赤外線センサ３０の検出結
果に基づき振動子の駆動制限を行うための他の実施形態
の概略ブロック図が示されている。図４は駆動制限の一
例として、探触子１６の非接触時に振動子の駆動パワー
を低減する例である。なお、図３と同じ構成に関しては
同一の符号を付しその説明を省略する。

【００２４】発光部３０ａから照射され、測定対象表面
２８で反射した赤外線光が受光部３０ｂで受光される
と、判定部３６から接触検出信号が駆動制限手段として
の制御回路４４に対して出力される。前記制御回路４４
には振動子４０の駆動用の高圧電源の制御を行う電源回
路４６と送信信号の生成を行う送信回路４８が接続され
ている。前記制御回路４４に接触検出信号が入力される
と、電源回路４６及び送信回路４８に対して、振動子４
０の通常動作のための信号が供給され、駆動回路４２を
介して個々の振動子４０を所定のタイミングで駆動して
超音波を発生させる。

【００２５】一方、受光部３０ｂで反射赤外線の受光が
行われず、判定部３６からの接触検出信号が制御回路４
４に入力されない場合、当該制御回路４４からは振動子
４０の駆動制限信号が電源回路４６及び送信回路４８に
供給される。前記駆動制限信号が電源回路４６に供給さ
れると振動子４０の駆動電圧が、例えば１／３や１／１
０等に制限される。また、送信回路４８は制限された電
圧に対応する送信信号を発生し、駆動回路４２を介して
振動子４０を駆動する。このように、探触子１６の非接
触が検出されると、振動子４０はローパワー状態で駆動
することになり、探触子１６の放置時の発熱を低減また
は、ローパワーの度合いによっては発熱を防止すること
ができる。この場合、超音波ビームの発生が完全に停止
しないため、受光部３０ｂの受光感度調整を厳密に行い
接触の有無を正確に検出するようにしても装置１０のデ
ィスプレイ１８に表示されている超音波画像が消えるこ
とがない。そのため、診断中、探触子１６を移動する時
に発生するわずかな浮きや測定対象表面の凹凸のために
探触子１６が一瞬非接触状態になった場合でもディスプ
レイ１８の超音波画像が消えることがなく、装置故障等
の誤認識を防止することができると共に、ローパワー状
態でディスプレイ１８の表示が行われているので装置１
０の使用後の電源切り忘れ等を確実に防止することがで
きる。

【００２６】このように、光学的検出手段を用いること
によって、探触子の接触面と測定対象との接触、非接触
を迅速に検出することができると共に、音響整合剤等の
影響を受けることなく信頼性のある接触、非接触検出を
行うことができる。

【００２７】なお、本実施形態においては、リニア型の
探触子を例にとって説明したが、コンベックス型やセク
タ型やラジアル型でも同様の構成により同様の効果を得
ることができる。また、光学検出手段として、赤外線を
用いたセンサを例にとって説明したが、他のタイプの光
学センサでもよい。

【００２８】また、本実施形態では光学的検出手段とし
てのセンサ部を１セット配置する構成を示している。こ
の場合、例えば、コンベックス型探触子のように、傾け
て使用する場合がある探触子の場合、赤外線センサ側の
接触面の一部が非接触であると認識して、振動子の駆動
制限を行ってしまう場合がある。そこで、赤外線センサ
を複数セット配置し、いずれかの赤外線センサが接触を
認識すれば当該探触子が使用状態であるとすることによ
って、前述のような誤認識を防止することができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、光学的検出手段によっ
て探触子の接触面と測定対象との接触、非接触検出を簡
単な構成により迅速かつ高い信頼性で行うことが可能に
なり、探触子放置時等の発熱を確実に防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る超音波診断装置の構
成概念図である。

【図２】 本発明の実施形態に係る超音波診断装置の探
触子の一例を示す斜視図及び側面図である。

【図３】 本発明の実施形態に係る超音波診断装置の振
動子の駆動制限を実現するための構成ブロック図であ
る。

【図４】 本発明の実施形態に係る超音波診断装置の振
動子の駆動制限を実現する他の例の構成ブロック図であ
る。

【符号の説明】

１０ 超音波診断装置、１６ 探触子、１６ａ 接触
面、２２ グリップ、２４ 本体ケース、２８ 測定対
象表面、３０ 赤外線センサ、３０ａ 発光部、３０ｂ
受光部、３６ 判定部、３８ ゲート回路、４０ 振
動子、４２ 駆動回路、４４ 制御回路、４６ 電源回
路、４８ 送信回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象に対して超音波の送受波を行う
   振動子を含む探触子と、 前記測定対象と探触子の接触面との接触の有無を検出す
   る光学的検出手段と、 前記測定対象と接触面とが非接触であると判定された場
   合に、前記振動子の駆動を制限する駆動制限手段と、 を含むことを特徴とする超音波診断装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 前記光学的検出手段は、発光部と受光部とからなるセン
   サ部と、受光の有無に基づいて接触の有無を判定する判
   定部とを有し、 前記発光部と受光部は前記接触面と異なり、かつ測定対
   象の対向面に配置され、当該発光部と受光部とは測定対
   象と非接触であることを特徴とする超音波診断装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の装置において、 前記センサ部は赤外線センサであることを特徴とする超
   音波診断装置。