JPH1043180A

JPH1043180A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH1043180A
Application number: JP8223134A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Iino; 博司飯野; Yasushi Hiraoka; 康平岡; Masahiro Takase; 正広高瀬; Mitsuhiro Takeda; 光弘武田; Kozo Tokuyama; 浩三徳山; Atsushi Kajiwara; 厚梶原; Kazuhiko Nobunaga; 一彦信長
Original assignee: Furuno Electric Co Ltd
Current assignee: Furuno Electric Co Ltd
Priority date: 1996-08-05
Filing date: 1996-08-05
Publication date: 1998-02-17
Anticipated expiration: 2016-08-05
Also published as: CN1198088A; KR100709023B1; JP3390607B2; EP0870467B1; EP0870467A4; EP0870467A1; US5944665A; DE69735422D1; CN100488458C; KR19990063708A; DE69735422T2; WO1998005258A1

Abstract

(57)【要約】【課題】耐久性、安全性に優れており、信頼性の高い
診断結果を得ることができる超音波診断装置を提供す
る。【解決手段】被検体が載る基台９に、前記被検体の大
きさに応じて相互の間隔を可変にするため少なくとも一
方が可動とされ、前記被検体に対して超音波透過可能且
つ押し付け可能な一対の測定体２，３を有し、可動とさ
れた測定体２の中に超音波透過性液体を溜め、この液体
内に超音波送受波器４を収納して前記基台９の側に支持
し、前記測定体２，３の超音波送受波器４，５の間隔を
一定としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、骨粗鬆症（こつそ
しょうしょう）の診断等に利用される超音波診断装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】骨粗鬆症はカルシウム不足等により骨組
織の密度が低下する症状であるが、その診断のため、骨
中に超音波を透過させ、骨中における伝播速度（ＳＯ
Ｓ：Speed Of Sound) を測定することにより、骨の特性
（骨塩密度等）を定量測定するという方法が既に提案さ
れている。このような超音波検査は通常、軟組織の薄い
足の踵（かかと）に対して行われる。

【０００３】上記のように骨の特性を測定するための従
来の装置（超音波骨塩定量装置とよばれる）は、基台上
に可動自在にされ、各々の内壁に超音波発生と超音波検
出器とを対向するように取付けられた一対の可動片を使
用する。そして、この各可動片間に、踵が超音波発生・
検出器間を遮るように挿入し、さらに、超音波の伝播を
可能とするために各可動片の可動を介して超音波発生・
検出器を踵に密着する。その状態で発生器から超音波を
発射すると、超音波は踵骨を透過する際に、その骨塩量
に応じた速度で伝播する。従って、検出器により超音波
の伝播速度（ＳＯＳ）を測定することにより、被検体で
ある踵の骨塩量に相当する量を測定することができる。

【０００４】すなわち、上記のように超音波を被検体
（踵）に透過することで得られる超音波発生・検出器間
の距離Ｌと、踵を伝播した音波信号の到達時間Ｔから、
被検体（踵）の伝播速度（ＳＯＳ）〔ＳＯＳ＝Ｌ／Ｔ
（ｍ／ｓ）〕を求め、この伝播速度（ＳＯＳ）に相当す
る被検体（踵）の骨塩量に変換して、上記骨粗鬆症の有
無を診断するものである。以下、このように診断するも
のを乾燥式の超音波診断装置という。

【０００５】しかしながら、上記乾燥式の超音波診断装
置では、被検体（踵）に超音波発生・検出器を密着させ
る必要性から一対の可動片を使用するが、このようにす
ると被検体（踵）に超音波を透過して測定する毎に上記
距離Ｌ（超音波発生・検出器間の距離Ｌ）を測る必要が
あった。また、上記距離Ｌを高精度に測るには、各可動
片を丈夫で精密な機構で可動させると共に、直線性がよ
く高分解能の電気信号処理系が必要であり、実際は精度
良く測ることが困難で、装置自体のコストの上昇も招い
ていた。従って、上記のように超音波発生・検出器間の
距離Ｌを精度良く測ることが困難なため、求めるべき伝
播速度（ＳＯＳ）は測定毎にばらついたり、大きな誤差
を含んだりして、信頼性に欠け易いものであった。

【０００６】上記のような問題を解決するものとして、
特開平５−２２８１４８号公報に記載した超音波診断装
置が提案されている。この種の装置は、内側に超音波発
生・検出器とが対向するように取り付けられた枠と、枠
の内側に設けられた液包体（ボーラス）を使用する。そ
して、このポーラス内に整合液を満たして被検体（踵）
の周囲を隙間なく整合液で囲むようにする。この状態
で、発生器から超音波を発射すると、超音波は踵骨を透
過する際に、その骨塩量に応じた速度で伝播する。従っ
て、検出器により超音波の伝播速度（ＳＯＳ）を測定す
ることにより、被検体である踵の骨塩量に相当する量を
測定して、上記骨粗鬆症の有無を診断するものである。
以下、このように診断するものをボーラス式の超音波診
断装置という。

【０００７】このように、枠の内側に超音波発生・検出
器を取り付けて、各超音波発生・検出器間の上記距離Ｌ
を一定とすることで、上記の乾燥式の超音波診断装置で
示したような、求めるべき伝播速度（ＳＯＳ）の測定毎
にばらついたり、大きな誤差を解消できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ボーラス式の超音波診断装置では、液包体（ボーラス）
に整合液を供給してその容積を増大させることで、被検
体（踵）までの超音波の透過を確保するようにしている
ので、この液包体（ボーラス）の弾性疲労は測定・診断
の回数（液包体の容積を増減する回数）に比例して著し
くなり耐久性に問題があると考えられる。特に、液包体
は、被検体（踵）の大きさに係わらずに包含する必要性
から、その材質を柔軟なものとして大きな自由度をもた
し、また超音波の透過の可容性も必須なのでそれだけ薄
くする必要がある。

【０００９】従って、短期間で液包体（ボーラス）が劣
化して破裂するようなものでは、利用価値がないばかり
か、液包体（ボーラス）内から整合液がこぼれて被検体
（踵）に付いてしまう。このとき、整合液が水であるな
らば、人体の踵についても問題ないが、超音波の音速の
温度特性を変えたり、物質変化を防ぐために水以外の薬
品等を混ぜる可能性もあって、危険性がある。

【００１０】また、液包体（ボーラス）は柔軟且つ丈夫
な材質で形成されるため、使用時に必然的にしわがよる
可能性がある。被検体（踵）との接触面に、このような
しわがよると、超音波の透過や反射が極端に不正常にな
り、測定が出来なくなる。

【００１１】そこで、本発明は、耐久性、安全性に優れ
ており、且つ信頼性の高い診断結果を得る超音波診断装
置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため、本発明のうちで請求項１の発明は、被検体に超音
波を透過させ、この被検体の特性を診断する超音波診断
装置であって、前記被検体が載る基台と、前記基台に設
けられ、前記被検体の大きさに応じて相互の間隔を可変
するため少なくとも一方が可動とされ、前記被検体に対
して超音波透過可能且つ押し付け可能な一対の測定体
と、前記一対の測定体のうち可動とされたものの中に溜
められた超音波透過性流体と、前記一対の測定体のそれ
ぞれに設けられ、可動とされた前記測定体にあっては前
記超音波透過性流体内に収納されるとともに前記基台側
に支持され、相互の間隔が固定された一対の超音波送受
波器とを備えてなるものである。これにより、各測定体
を被検体の大きさに応じて可変させて、この被検体に押
し付けることで、各超音波送受波器から発生されて被検
体を透過する超音波、被検体で反射される超音波の伝播
時間を測定し、この伝播時間と透過流体の温度などに基
づく超音波の音速により、被検体を透過する超音波の伝
播速度を検出することができる。また、各測定体の可動
により各超音波送受波器の相互の間隔も変動されること
がない。

【００１３】また請求項２の発明は、請求項１におい
て、前記可動された測定体は、前記被検体に押し付けら
れる超音波透過性固体のスタンドオフと、このスタンド
オフを先端に有し、前記超音波透過性流体を溜めるとと
もに前記超音波送受波器が収納される可動タンクとから
なり、前記スタンドオフの前記可動タンク側の面が、前
記超音波送受波器からの超音波の反射面に形成されてい
るものである。

【００１４】これにより、超音波透過性流体中に超音波
送受波器を固定すると、この超音波透過性流体、超音波
透過性固体のスタンドオフを介して被検体に超音波を確
実、且つ精度良く透過、又は反射させることができる。

【００１５】請求項３の発明は、請求項２において、前
記基台に前記可動タンクの可動方向に延在するガイド機
構を設け、このガイド機構が、前記可動タンクを可動に
支持するとともに前記超音波送受波器を固定的に支持す
るものである。ガイド機構が可動タンクの可動自在な支
持と超音波送受波器の固定的な支持との兼用になる。

【００１６】請求項４の発明は、請求項３において、前
記ガイド機構は前記可動タンクの少なくとも２か所の支
持部にシール部材を有し、このシール部材で密封された
空間内に前記超音波送受波器の支持点があり、前記可動
タンク内の前記超音波透過性流体が外気に対して密封さ
れているものである。可動タンク内の超音波透過性液体
が封じ込められる。

【００１７】請求項５の発明は、請求項４において、前
記シール部材で密封された前記空間内に前記超音波透過
性流体が充満しているものである。前記ガイド機構を超
音波透過性流体の液面位置に関係なく配置できる。

【００１８】請求項６の発明は、請求項２において、前
記可動タンクの後端に、第３の超音波送受波器が、前記
スタンドオフの反射面に向かって送受波可能に取り付け
られているものである。これにより、可動側の測定体内
の超音波透過性流体の温度に基づいて導き出される超音
波の音速を用いることなく、第３の各超音波送受波器と
前記反射面との送受波と可動タンクとの位置関係が変わ
る超音波送受波器と前記反射面との送受波の比較によっ
て、可動タンクと超音波送受波器の位置関係が算出でき
る。

【００１９】請求項７の発明は、請求項１又は２におい
て、前記一対の測定体のうち、一方が固定され、他方が
可動とされているものである。これにより、固定側の測
定体に対して可動側の測定体を可動させるだけで、被検
体に測定体を押しつけることができる。

【００２０】請求項８の発明は、請求項７において、前
記固定される測定体は、前記被検体に押し付けられる超
音波透過性固体のスタンドオフで形成され、このスタン
ドオフに前記超音波送受波器が固定されているものであ
る。これにより、スタンドオフと超音波送受波器を密着
させることができる。

【００２１】請求項９の発明は、請求項１において、前
記一対の超音波送受波器を制御する制御部が備えられ、
前記制御部は、前記被検体を通過する超音波の時間と前
記被検体の幅とから前記被検体のを透過する超音波の伝
播速度を求める測定モードの他に、前記被検体に対する
伝播速度の検出前に、この被検体に透過される超音波の
良否の判定する判定モードと、前記一対の測定体の間に
間隔が既知の超音波透過体を挟むか、又は前記一対の測
定体同士を当接させ、可動とされた測定体とその内部の
超音波送受波器の位置関係を測定する較正モードとの少
なくとも一つを有するものである。判定モードを自動又
は手動により選定して実行すると、被検体に透過される
超音波を、少なくとも強度、波形および時間的安定度の
物理量と比較することで、測定体と被検体との接触異常
などを検出して知らせることができる。また、較正モー
ドを手動により選択して実行すると、被検体の幅が既知
の超音波透過体との比較により算出できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の超音波診断装置の
具体的な実施形態における超音波診断方法について、図
１ないし図８を参照して説明する。

【００２３】先ず、図１ないし図３に基づいて、本実施
形態の超音波診断装置について説明する。尚、図１は本
実施形態の超音波診断装置を示す一部断面正面図、図２
は図１のＡ−Ａ矢視図、図３は図１のＢ−Ｂ矢視図であ
る。

【００２４】図１ないし図３において、１は超音波診断
装置であって、一対の測定体２，３と、各測定体２，３
内に配される一対の超音波送受波器４，５および後述す
る制御部６（図４に示す）とを主要部として構成されて
いる。

【００２５】測定体２は、相対される測定体３との間隔
を可変するために可動自在にされた円筒状の可動タンク
７を有している。可動タンク７は、相対する測定体３側
に後述する被検体となる踵に押し付けられるスタンドオ
フ８を先端に圧入して密閉状態にされている。測定体３
の密閉された内部に各超音波送受波器４，５から発生さ
れる超音波信号を透過するに優れた超音波透過物質とな
る超音波透過性流体（例えば、水）が注入されている。
スタンドオフ８は測定体３に向かって段々に縮径突出す
る断面台形を呈しており、可動タンク７の軸方向に直交
する２つの反射平面８Ａ，８Ｂを有している。また、ス
タンドオフ８は、超音波信号を透過させるに優れ、超音
波透過性流体（水）と異なる音響インピーダンスを有す
るアクリル、エポキシ、ウレタンおよびシリコン等の各
種樹脂で成形されるが、上記被検体（踵）への押し付け
に際して各反射平面８Ａ，８Ｂの変形が少ない硬質材料
たるアクリル樹脂で成形することが好ましい。

【００２６】そして、測定体２の可動タンク７は、被検
体（以下、単に被検体を「踵」という）が載せられる診
断台９に可動機構１０を介して可動自在にされて、診断
台９との間に配されＶ溝を形成する一対のタンク支え１
１で支持されている。この可動機構１０は、可動タンク
６に固設されたラック１０Ａに噛み合うピニオン１０Ｂ
を有し、ラック１０Ａは可動タンク７の軸方向に延びて
いる。ピニオン１０Ｂは可動ダイヤル１２に配置されて
いる。可動ダイヤル１２は、診断台９に立設された支持
部材１３のオイルレスブッシュ内に回転自在に嵌合され
たダイヤルシャフト１２Ａを有し、ダイヤルシャフト１
２Ａにピニオン１０Ｂがラック１０Ａに噛み合うように
固設されている。また、可動機構１０にはピニオン１０
Ｂの回転を規制する固定ピン（図示しない）を備えてい
る。これにより、可動ダイヤル１２を正逆回転すると、
ピニオン１０Ｂの回転がラック１０Ａに伝達されて可動
タンク７（スタンドオフ８を含む）が相対する測定体３
に近接、又は離間するように直線可動されて測定体３と
の間隔を可変できるとともに、上記固定ピンによるピニ
オン１０Ｂの回転規制で各測定体２，３の上記間隔を保
持できるようになっている。

【００２７】上記の可動タンク７には、図２および図３
に示すように、その軸方向に並行して延びるタンクガイ
ド（ガイド機構）１５を有している。タンクガイド１５
は、基台（診察台）９に固設されたガイドシャフト１６
と、このガイドシャフト１６に案内されたガイド蓋１８
と、ダイド蓋１８の両端のシール１６，１９を主要部分
として構成される。ガイドシャフト１６は両端側で基台
（診断台）９に立設された一対の固定台に軸支されてい
る。また、ガイド蓋１８は、可動タンク７の外周に固設
されたガイド板１７に対してシール材を介して気密に一
体化され、全体としてガイド筒体を構成するものであ
る。上記ガイド筒体は、上記ガイド板１７とガイド蓋１
８とで区画するガイド孔Ｃ内に上記ガイドシャフト１６
を貫通させ、ガイド蓋１８の両端の軸受部でガイドシャ
フト１６に軸方向摺動自在に支持されている。このガイ
ド孔Ｃは、ガイドシャフト１６の軸方向に延びると共に
各部材１８，１７の側面を貫通しておる。またガイド孔
Ｃの軸方向の両端部にシール１９，密閉板２０とをこの
順にガイドシャフト１６に摺動自在に外嵌することで、
外気と密閉されている。また、ガイド孔Ｃは、ガイド板
１７に形成された連絡長孔２１を通して可動タンク７内
に連通しており、連絡長孔２１はガイドシャフト１６の
軸方向に延びている。したがって、ガイド孔Ｃ内には超
音波透過性液体が充満する構造になっている。これによ
り、上記のように可動機構１０（ラック１０Ａとピニオ
ン１０Ｂ）により可動タンク７を可動すると、ガイドシ
ャフト１６をオイルシール１９，密閉部材２０が摺動し
て案内されながら安定して、測定体３に近接、又は離間
されるようになっている。また、各オイルシール１９，
密閉板２０とで、可動タンク７内から透過性流体（水）
が漏れないようになっている。

【００２８】尚、可動タンク７を案内するタンクガイド
１５において、可動タンク７内に注入された超音波透過
性流体（水）が、連通孔２１を介してガイド筒体のガイ
ド孔Ｃに達しない程度の注入量であれば、このガイド孔
Ｃの両端側をオイルシール１９，密閉板２０で密閉しな
くても、透過性流体が装置１の外部に漏れることもな
い。また、タンクガイド１５の構成は、図１ないし図３
に示されるものに限定されない。例えば、図４に示すよ
うに、可動タンク７の上側にその可動方向に延びるガイ
ド長孔２４を形成し、このガイド長孔２４から可動タン
ク７内に挿入される連結部材２６に超音波送受波器４を
連結する。そして、ガイド長孔２４から可動タンク７の
外部に突出する連結部材２６を図示しない固定部材に固
定することで、超音波送受波器４は、可動タンク７の可
動を許容しつつこの超音波透過性流体（水）の中に配置
（固定）される。なお、超音波透過性流体は可動タンク
７内の全てに充満されておらず、可動タンク７の上側の
液面を有する。

【００２９】また、測定体３は、可動タンク７のスタン
ドオフ８に相対して配され、各超音波送受波器４，５か
ら発生される超音波信号を透過するに優れた超音波透過
性固体からなるスタンドオフ２５である。スタンドオフ
２５は可動タンク７のスタンドオフ８側に向かって段々
に縮径突出する断面台形を呈しており、スタンドオフ８
端側の反射面８Ａに並行する反射面２５Ａを有してい
る。また、スタンドオフ２５は、可動タンク７のスタン
ドオフ８と同様に、上記超音波を透過するに優れた、ア
クリル、エポキシ、ウレタンおよびシリコン等の各種樹
脂で成形されるが、踵への押し付けに際して反射平面２
５Ａの変形が少ない硬質材料たるアクリル樹脂で成形す
ることが好ましい。そして、測定体３は、スタンドオフ
２５の軸心を可動タンク７のスタンドオフ８の軸心に一
致させて、且つ各反射面２５Ａを並行にして、上記基台
（診断台）９に立設された固定台２８に固設されてい
る。これにより、上記のように可動機構１０による可動
タンク７の直線可動で、踵の大きさに応じて（幅寸法の
違いに応じて）、各スタンドオフ８，２５を押し付けて
踵を診断台９上に挟持して固定することができる。

【００３０】ところで、上記のように可動タンク７のス
タンドオフ８および、固定タンク２６のスタンドオフ２
５の形状を先端側に向かって縮径する断面台形としたの
は、各スタンドオフ８，２５で局部的に踵を挟持して固
定するためにである。従って、踵等の形状が一定となら
ない被検体であっても、各スタンドオフ８，２５を被検
体に密着させて固定することが容易となる。

【００３１】一方、各超音波送受波器４，５は、通常、
超音波トランスデユーサと呼ばれる（以下、「トランス
デユーサ４，５」という。）、超音波信号の発生および
検出を１台で行うことができる装置が用いられ、相互間
の距離Ｌ０を固定されて各測定体２，３内に配置されて
いる。

【００３２】トランスデユーサ４はスタンドオフ８に向
かって超音波信号を送信可能且つ受信可能に可動タンク
８内の透過流体（水）中に固定されている。このトラン
スデユーサ４の固定は、上記ガイドシャフト１６に固定
された連結部材２７により行われる。連結部材２７はガ
イドシャフト１６の軸方向に直交して連絡長孔２１を通
して可動タンク７内に突出して、トランスデユーサ４に
固定されている。そして、トランスデユーサ４をガイド
シャフト１６に固定した状態で、上記のように可動タン
ク７（スタンドオフ８を含む）の直線可動が許容される
ようになっている。また、トランスデユーサ５は、スタ
ンドオフ２５の反射平面２５Ａ側に向かって、超音波信
号を送信可能且つ受信可能にスタンドオフ２５内に気密
に配置されている。そして、トランスデユーサ５の一端
側は固定台に固定されている。上記のように各トランス
デユーサ４，５を配置すると、各々に発せられ、超音波
透過性流体（水）および各スタンドオフ８，２５を透過
する超音波信号を各トランスデユーサ４，５の各々で検
出できると共に、各スタンドオフ８，２５の反射面８
Ａ，８Ｂおよび２５Ａで反射される超音波信号の受信も
可能となる。

【００３３】つぎに、図５により、各トランスデユーサ
４，５に対する制御部を説明する。制御部３０は中央演
算装置（ＣＰＵ）３１を有しており、トランスデユーサ
４，５の作動を制御するとともに、後述する測定モー
ド、判定モード、較正モードを所定のプログラムに基づ
いて実行する機能を有する。トランスデユーサ４，５を
送信又は受信に切り換えるために、送信回路３２と受信
回路３３が設けられている。送信回路３３は、分周器３
４、所望の信号波形に整形するフィルタ３５および増幅
させるアンプ３６を介して、各トランスデユーサ４，５
の各々に出力するものである。これにより、ＣＰＵ３１
で選択されたトランスデユーサ４，５は、超音波信号を
発信する。

【００３４】また、各トランスデユーサ４，５は、受信
回路３６に切換え可能に接続されている。受信回路３６
は、各トランスデユーサ４，５から選択的に入力される
超音波検出信号を増幅するアンプ３７、ノイズを除去す
るフィルタ３８および増幅させるアンプ３９を介してコ
ンバータ４４に接続されている。コンバータ４４は、受
信回路３６から出力される超音波検出信号をデジタル化
して、超音波検出データとしてＣＰＵ３１に取り込ませ
るＡ／Ｄコンバータ４４ａと、受信回路３６のアンプ３
９の増幅率を補正する信号を出力するＤ／Ａコンバータ
４４ｂとを備えている。

【００３５】ＣＰＵ３１はそれ自体がマイコンとして機
能するように、コントロールバス４１を介して、フラッ
シュメモリ４２、ＲＡＭ４３、コンバータ４４、コンバ
ータ４５、プリンタ４６及びリアルタイムクロック４７
が接続されている。フラッシュメモリ４２には、被検体
を透過する超音波の伝播速度を求めるための手順に関す
るプログラムが格納されている。ＲＡＭ４３は必要なデ
ータを一時的に記憶し、伝搬速度の演算時等に必要に応
じて読み出し可能とするものである。コンバータ４４は
必要な超音波検出データを得るためのものであり、特に
伝搬時間は時間設定器４８を用いて計られる。コンバー
タ４５は超音波送受波器４，５の超音波透過物質の温度
を測定する温度センサ４９，５０からのセンサ出力をＡ
／Ｄ変換するものである。リアルタイムクロック４７は
プリンタ４６に日付等を入れるためのものである。

【００３６】また、ＣＰＵ３１は、オペレータによる測
定の開始を指令するスタートスィッチ５３、オペレータ
に測定可能を知らせる測定可能ランプ５４、オペレータ
に測定の実行中を知らせる測定ランプ５５、オペレータ
に測定終了、モード変更、異常などを知らせるブザー５
６と、前述した時間設定器４８、患者データの取り込み
等の付加的機能を果たすときに使用されるパソコン５２
に接続されている。

【００３７】つぎに、フラッシュメモリ４２に格納され
たプログラムであって、ＣＰＵ３１のコントロールによ
って実行される具体的手順を図６のフローチャート図に
基づいて説明する。まずフローの全体の考え方について
説明する。

【００３８】図６のフローには４つのモードが組み込ま
れている。第１のモードは、アイドル状態を保つスリー
ピングモードであり、第２のモードは、間隔が判ってい
る超音波透過体（ファントム）を挟んで経年変化し易い
スタンドオフ８，２５の合計距離を計るための較正モー
ドであり、第３のモードは、スタンドオフ８，２５が踵
に対して正しい状態で押しつけられたかどうかを判定す
る判定モードであり、第４のモードは、ＳＯＳ算出の測
定モードである。

【００３９】第２モードでの較正モードは必要に応じて
実行されるが、その他のモードは普通の測定で繰り返さ
れるモードである。そこで、第１モードのスリーピング
モードと第３モードの判定モードと、第４モードの測定
モードとの間には、自動遷移機能が組み込まれている。
各モードの状態を検知することで、スリーピングモード
から判定モードへ測定モードへと自動的に遷移する。

【００４０】つぎに、図６のフローに基づいて手順の詳
細を説明する。まず、人の操作によってモードを決定す
る（Ｓ１）。第２モードの較正モードを選定する場合は
人の入力によって較正モードの選択が決定される。通常
は、ハンドル１０が測定体の間隔を狭める方向に操作
されたことをセンサで検知するか、可動タンク７のス
タンドオフ８の移動を反射波到達時間でモニタし、スタ
ンドオフ８，２５の間隔が所定になったことを検知する
か、基台（診察台）９の上に足が載ったことを検知す
るかで、前述した自動遷移機能が働き判定モード選択さ
れる。

【００４１】較正モードが選定されるか、又は上述した
〜の状態を検知してモードの自動遷移が選定される
と、スリーピングモードが自動的に解除される（Ｓ２，
ＮＯ）。そして、較正モードを実行するかどうかの判断
が行われる（Ｓ３）。較正モードを実行する場合には
（Ｓ３，ＹＥＳ）、スタンドオフ８，２５の合計距離に
相当するデータを取得するため、図８（ａ）の如くファ
ントムを挟んでｔ１時間が計測される（Ｓ４）、ＴＯＰ
へ戻る。

【００４２】較正モードを実行しない場合には（Ｓ３，
ＮＯ）、判定モードの実行に移る（Ｓ５，ＹＥＳ）。そ
して、波形判定モジュールで波形の良否が判定される
（Ｓ６）。通常、踵にはゼリーが塗布され、スタンドオ
フ８，２５を介しての超音波の透過が確保される。しか
し、ゼリー塗布が不十分であったり、踵に対するスタン
ドオフ８，２５の当たり具合が不十分であると、波形異
常が発生する。この波形異常を、図７に示されるよう
に、少なくとも超音波信号の信号強度、信号波形および
信号の時間的安定度等の判定項目で検出する。超音波信
号サンプルの振幅の極大値が一定のレベル以上にあると
きは信号強度が良好、この振幅の極大値が一定のレベル
より小さいときは信号強度が不足と判定する。また、
上記超音波サンプルの振幅の極大値の周期や間隔が一定
の基準を満たすときは信号波形が良好、この振幅の極大
値の周期や間隔が一定の基準を満たさないときは信号波
形が不良と判定する。更に、上記超音波サンプルの電
圧３つに対して、それを与える時刻の列が一定の安定を
示しておれば信号が安定（良好）、変動する場合には信
号が不良と判定する。

【００４３】波形の良否の結果は、プリンタ４６に記録
して表示するか、ブザー５６で報知するか、測定可能ラ
ンプ５４で報知するかの少なくとも一つ以上で報知を行
い（Ｓ７）、続いてモード遷移モジュールへと進む（Ｓ
８）。このモード遷移モジュールでは、図７の項目の全
てをクリアすると、次の測定モードを移ること許容し
（Ｓ５，ＮＯ）、一定時間内に図７の項目の全てをクリ
アすることに失敗したら、異常を報知しスリーピングモ
ードに復帰する（Ｓ２，ＹＥＳ）。そして、操作者は、
異常の原因を追求し再びフローをやり直すことになる。

【００４４】信号波形が良好であると、自動的に測定モ
ードに移る（Ｓ９，ＹＥＳ）。なお、モード遷移モジュ
ール（Ｓ８）が組み込まれていない場合には、人の操作
で測定モード（Ｓ９）が選定される。測定モードでは、
踵を挟んだ状態での反射時間や透過時間等のデータのサ
ンプリングが行われ（Ｓ１１）、このデータに基づいて
足幅計算が行われ（Ｓ１２）、続いてＳＯＳ算出が行わ
れる（Ｓ１３）。このＳＯＳ算出が終了すると、その結
果をプリンタ４６に記録して表示するとともに、測定の
終了をブザー５６又は測定可能ランプ５４で報知し（Ｓ
１５）、続いてモード遷移モジュールへと進む（Ｓ１
６）。このモード遷移モジュールにより自動的にスリー
ピングモードに戻る。

【００４５】つぎに、較正モード（Ｓ３）と測定モード
（Ｓ９）における、ＳＯＳ算出の具体例を図８により説
明する。図８（ａ）は較正モードでの状態を示し、同図
（ｂ）は測定モードでの状態を示している。図８（ａ）
のように、スタンドオフ８，２５の間に間隔Ｆが既知の
ファントム（超音波透過体）６１をゼリーを介して挟み
込み、可動側の超音波送受波器４によってスタンドオフ
８の内側の反射面８Ｂにおける反射波の反射時間ｔ１を
計測する。図８（ｂ）のように、スタンドオフ８，２５
の間にゼリーを塗った踵６２を挟み、可動側の超音波送
受波器４によってスタンドオフ８の内外の反射面８Ｂ，
８Ａにおける反射波の反射時間ｔ３，ｔ５と、固定側の
超音波送受波器５によってスタンドオフ２５の外側の反
射面２５Ａにおける反射波の反射時間ｔ４と、超音波送
受波器４，５による透過波の透過時間ｔ２を計測する。

【００４６】ＳＯＳ（ｓｐｅｅｄｏｆｓｏｕｎｄ）＝足幅／通過時間＝較正時のスタンドオフの位置−測定時のスタンドオフ位置＋較正ファントムの幅）／（透過時間−両側の反射時間／２）＝（Ｆ＋Ｖ（Ｃ_r）・ｔ₁−Ｖ（Ｃ）・ｔ₃）／（ｔ₂−（ｔ₄＋ｔ₅）／２）・・・（１）式但し、Ｆ：ファントムの距離Ｖ（Ｃ）：温度Ｃに対する液体中音速Ｃ：測定時の温度Ｃ_r：較正時の温度によって算出できる。ファントムを使ってスタンドオフ
８，２５の合計幅を知る較正モードを組み込むと、検査
手順が面倒になるものの、スタンドオフ８，２５の経年
変化によって幅が変化した場合であっても正確に検査を
行うことができる。なお、ファントムを使わずスタンド
オフ８，２５の先端同志をゼリーを介して密着させる場
合でも、（１）式のＦがゼロになるだけで較正可能であ
る。ただし、可動タンク７の移動距離が長くなる。

【００４７】しかし、温度Ｃに対する液体中音速Ｖ
（Ｃ）を必要とするため、超音波透過性液体の温度を正
確に測定するとともに、温度で音速が正確に計算できる
特性を有する液体を使用する必要がある。そこで、液体
中音速Ｖ（Ｃ）を必要としない測定方法を図９により説
明する。図９（ａ）は較正モードでの状態を示し、同図
（ｂ）は測定モードでの状態を示している。図８と異な
る点は、可動タンク７の後端に第３の超音波送受波器２
９が取り付けられた点である。図８（ａ）の如くスタン
ドオフ８，２５の間に間隔Ｆが既知のファントム６１を
ゼリーを介して挟み込み、可動側の超音波送受波器４に
よってスタンドオフ８の内側の反射面８Ｂにおける反射
波の反射時間ｔ１を計測する。図８（ｂ）の如くスタン
ドオフ８，２５の間にゼリーを塗った踵６２を挟み、可
動側の超音波送受波器４によってスタンドオフ８の内外
の反射面８Ｂ，８Ａにおける反射波の反射時間ｔ６，ｔ
１０と、固定側の超音波送受波器５によってスタンドオ
フ２５の外側の反射面２５Ａにおける反射波の反射時間
ｔ９と、超音波送受波器４，５による透過波の透過時間
ｔ８と、超音波送受波器２９によってスタンドオフ８の
内側の反射面８Ｂにおける反射波の反射時間ｔ７を計測
する。前述の（１）式と同様に、ＳＯＳ（ｓｐｅｅｄｏｆｓｏｕｎｄ）＝足幅／通過時間＝較正時のスタンドオフの位置−測定時のスタンドオフ位置＋較正ファントムの幅）／（透過時間−両側の反射時間／２）＝（Ｆ＋Ｌ・ｔ₁／ｔ₇₀−Ｌ・ｔ₆／ｔ₇）／（ｔ₈−（ｔ₉＋ｔ₁₀）／２）・・・（２）式但し、Ｆ：ファントムの距離（既知）Ｌ：可動タンク（シリンダ）の長さ（既知）によって算出できる。このように、可動タンク７の長さ
Ｌを厳密に製作しておき、第３の超音波送受波器２９を
設けると、回路が多少複雑になるものの、超音波透過性
液体の温度測定の必要がなく、正確な検査が可能にな
る。

【００４８】以上の実施形態の説明では、較正モード
（Ｓ３）を必須とするものを説明したが、スタンドオフ
８，２５の幅が測定できると、較正モード（Ｓ３）を省
略できる。その場合の測定手順を図１０及び図１１によ
り説明する。図１１は図１０に第３の超音波送受波器２
９が付加されたものである。図１０，１１において、ス
タンドオフ８，２５のウレタン等の温度特性を知ること
ができると、スタンドオフ８，２５の幅Ｄ２，Ｄ１は下
記の式で理論的に求めることができる。Ｄ１＝Ｕ（Ｃ）・ｔ４／２・・・・（３）式Ｄ２＝Ｕ（Ｃ）・（ｔ５−ｔ３）／２・・・・（４）式但し、Ｕ（Ｃ）：温度Ｃに対するスタンドオフ内音速Ｃ：温度センサで求めたり、第３の超音波送受波器２９
があるときは、Ｌ／ｔ７で求めるもの

【００４９】図１０の場合、スタンドオフ８，２５の間
にゼリーを塗った踵６２を挟み、可動側の超音波送受波
器４によってスタンドオフ８の内外の反射面８Ｂ，８Ａ
における反射波の反射時間ｔ３，ｔ５と、固定側の超音
波送受波器５によってスタンドオフ２５の外側の反射面
２５Ａにおける反射波の反射時間ｔ４と、超音波送受波
器４，５による透過波の透過時間ｔ２とを計測する。す
ると下記の式でＳＯＳが算出可能である。ＳＯＳ（ｓｐｅｅｄｏｆｓｏｕｎｄ）＝足幅／通過時間＝（プローブ間距離−スタンドオフの幅−液体通過分の距離）／（透過時間−両側の反射時間／２）＝ＳＯＳ＝（Ｄ_ist−Ｄ₁−Ｄ₂− Ｖ（Ｃ）・ｔ₃／２）／（ｔ₂−（ｔ₄＋ｔ₅）／２）・・・・（５）式但し、Ｄ_ist：プローブ間距離Ｄ₁：スタンドオフ２５の幅Ｄ₂：スタンドオフ８の幅Ｖ（Ｃ）：温度Ｃに対する液体中音速Ｃ：測定時の温度

【００５０】図１１の場合、スタンドオフ８，２５の間
にゼリーを塗った踵６２を挟み、可動側の超音波送受波
器４によってスタンドオフ８の内側の反射面８Ｂにおけ
る反射波の反射時間ｔ６と、固定側の超音波送受波器５
によってスタンドオフ２５の外側の反射面２５Ａにおけ
る反射波の反射時間ｔ９と、超音波送受波器４，５によ
る透過波の透過時間ｔ８と、超音波送受波器２９によっ
てスタンドオフ８の内側の反射面８Ｂにおける反射波の
反射時間ｔ７を計測する。すると（５）式と同様にＳＯ
Ｓが下記の式で算出可能である。ＳＯＳ＝（Ｄ_ist−Ｄ₁−Ｄ₂− Ｌ・ｔ₆／ｔ₇）／（ｔ₈−（ｔ₉＋ｔ₁₀ ）／２）・・・・（６）式但し、Ｄ_ist：プローブ間距離（既知）Ｌ：可動タンク（シリンダ）の長さ（既知）

【００５１】前述のＳＯＳは、ヤング率と物質の密度に
よって規定されるから、一般に骨密度の増加に伴ってヤ
ング率が増加し、音波は弾性の低い骨ではより速い伝播
速度を示す。このことから、より骨量の多い骨ではより
高いＳＯＳを得ることになる。従って、ＳＯＳは骨の密
度と弾性力の両方を加味した指標になる。なお、以上の
実施の形態ではＳＯＳから骨量を測定する場合について
以下の説明したが、透過スペクトルのスロープの傾きか
ら定める超音波減衰係数（ＢＵＡ（ＢｒｏａｄＵｌｔｒ
ａｓｏｕｎｄＡｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ））から骨量を
求めても良いし、或いはＳＯＳとＢＵＡの組み合わせか
ら求められる数学的指標であるＬｕｎａｒＳｔｉｔｔ
ｎｅｓｓＩｎｄｅｘから骨量を求めても良い。

【００５２】尚、本実施形態における超音波診断方法で
は、各トランスデユーサ４，２９から照射され、スタン
ドオフ８の内側の反射面８Ｂで反射され超音波信号の送
受信時間の伝播時間データを測定するようにしたが、こ
れは踵に押し付けられる各スタンドオフ８の変形を考慮
して、その影響を受けにくい部分で反射させるようにし
たからである。従って、各トランスデユーサ４，５０か
ら照射される超音波信号をスタンドオフ８の外側の反射
面８Ａで反射させるようにしてもよい。また、本実施形
態における超音波診断装置では、測定体３を固定したも
のとしたが、これに限定されるものでなく、測定体３も
測定体２の如く、スタンドオフ８と可動タンク７とで構
成して可動自在にしたものであってもよい。さらに、可
動側の測定体に溜められる超音波透過性液体は、一種類
に限らず、透過方向に複数槽に仕切られた多層構造にす
ることもできる。この場合、温度変化に係わらず、音速
を一定にする液体の組み合わせを採用することができ
る。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よると、測定体の間隔を被検体の大きさに応じて可変さ
せて、被検体に押し付けることができ、しかも測定体の
可動により各超音波送受波器の相互の間隔も変動される
ことがない。この結果、従来技術のように、被検体の特
性を検出する毎に、各超音波送受波器の間の距離を測定
する必要もなく、被検体に接触する部分を柔軟なものと
する必要がないので、各測定体が破損して超音波透過性
の流体がこぼれる危険性もない。また、被検体と超音波
透過性の流体の整合を必要としないので、被検体の特性
の検出時間が短時間で済み、且つメインテナンスが容易
で、小型化を図ることが可能となる。

【００５４】請求項２発明によると、前記スタンドオフ
の前記可動タンク側の面が、前記超音波送受波器からの
超音波の反射面に形成され、スタンドオフと超音波送受
波器との位置関係が正確に測定できる。

【００５５】請求項３の発明によると、ガイド機構が可
動タンクの可動自在な支持と超音波送受波器の固定的な
支持との兼用になるので、ガイド機構が簡単になる。

【００５６】請求項４の発明によると、可動タンク内の
超音波透過性液体が封じ込められるので、装置全体が取
り扱いやすくなり、且つ液体の劣化などを防止すること
ができる。

【００５７】請求項５の発明によると、ガイド機構を超
音波透過性流体の液面位置に関係なく配置できるので、
可動タンクにガイド機構を並設する構造が可能になり、
装置全体を小型化できる

【００５８】請求項６の発明によると、第３の各超音波
送受波器によって、超音波透過性流体の温度を計る必要
がなくなり、可動タンク側のスタンドオフと超音波送受
波器の位置関係が正確に算出でき、検査結果の精度を高
めることができる。

【００５９】請求項７の発明によると、固定側の測定体
に対して可動側の測定体を可動させるだけで、被検体に
測定体を押しつけることができ、装置の小型化と簡略化
を可能にする。

【００６０】請求項８の発明によると、スタンドオフと
超音波送受波器を密着させることができ、固定側のスタ
ンドオフの構造が簡単になる。

【００６１】請求項９の発明によると、種々のモードの
選択により適切な検査が可能になる。例えば判定モード
により、測定体と被検体との正しい接触が確認され、信
頼できる測定結果を得ることができる。また、較正モー
ドにより、被検体の幅が間隔が既知の超音波透過体との
比較により算出でき、被検体に押し当てられるスタンド
オフの経年変化に係わらず正確な測定ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】超音波診断装置の全体構成を示す側面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ矢視図である。

【図４】超音波診断装置の変形例を示す要部拡大側面図
である。

【図５】超音波診断装置の制御の構成を示すブロック図
である。

【図６】超音波診断装置の測定手順を示すフローチャー
ト図である。

【図７】被検体への測定体の押しつけの良否を判定する
項目を示す表図である。

【図８】較正モードと測定モードでの測定状態を示す模
式図である。

【図９】第３の超音波送受波器を用いた場合における較
正モードと測定モードでの測定状態を示す模式図であ
る。

【図１０】較正モードを用いない測定モードでの測定状
態を示す模式図である。

【図１１】第３の超音波送受波器を用いた場合であって
較正モードを用いない測定モードでの測定状態を示す模
式図である。

【符号の説明】

１超音波診断装置２，３測定体４，５超音波送受波器８スタンドオフ（超音波透過体）８Ａ，８Ｂ反射面１０可動機構１５タンクガイド（ガイド機構）１９シール２０密閉板２５スタンドオフ（超音波透過体）２５Ａ反射面２７連結部材２９第３の超音波送受波器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者武田光弘兵庫県西宮市芦原町９番52号古野電気株式会社内 (72)発明者徳山浩三兵庫県西宮市芦原町９番52号古野電気株式会社内 (72)発明者梶原厚兵庫県西宮市芦原町９番52号古野電気株式会社内 (72)発明者信長一彦兵庫県西宮市芦原町９番52号古野電気株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体に超音波を透過させ、この被検体
の特性を診断する超音波診断装置であって、前記被検体が載る基台と、前記基台に設けられ、前記被検体の大きさに応じて相互
の間隔を可変するため少なくとも一方が可動とされ、前
記被検体に対して超音波透過可能且つ押し付け可能な一
対の測定体と、前記一対の測定体のうち可動とされたものの中に溜めら
れた超音波透過性流体と、前記一対の測定体のそれぞれに設けられ、可動とされた
前記測定体にあっては前記超音波透過性流体内に収納さ
れるとともに前記基台側に支持され、相互の間隔が固定
された一対の超音波送受波器とを備えてなる超音波診断
装置。
【請求項２】請求項１において、前記可動された測定
体は、前記被検体に押し付けられる超音波透過性固体の
スタンドオフと、このスタンドオフを先端に有し、前記
超音波透過性流体を溜めるとともに前記超音波送受波器
が収納される可動タンクとからなり、前記スタンドオフの前記可動タンク側の面が、前記超音
波送受波器からの超音波の反射面になるように形成され
ている超音波診断装置。
【請求項３】請求項２において、前記基台に前記可動
タンクの可動方向に延在するガイド機構を設け、このガ
イド機構が、前記可動タンクを可動に支持するとともに
前記超音波送受波器を固定的に支持する超音波診断装
置。
【請求項４】請求項３において、前記ガイド機構は前
記可動タンクの少なくとも２か所の支持部にシール部材
を有し、このシール部材で密封された空間内に前記超音
波送受波器の支持点があり、前記可動タンク内の前記超
音波透過性流体が外気に対して密封されている超音波診
断装置。
【請求項５】請求項４において、前記シール部材で密
封された前記空間内に前記超音波透過性流体が充満して
いる超音波診断装置。
【請求項６】請求項２において、前記可動タンクの後
端に、第３の超音波送受波器が、前記スタンドオフの反
射面に向かって送受波可能に取り付けられている超音波
診断装置。
【請求項７】請求項１又は２において、前記一対の測
定体のうち、一方が固定され、他方が可動とされている
超音波診断装置。
【請求項８】請求項７において、前記固定される測定
体は、前記被検体に押し付けられる超音波透過性固体の
スタンドオフで形成され、このスタンドオフに前記超音
波送受波器が固定されている超音波診断装置。
【請求項９】請求項１において、前記一対の超音波送
受波器を制御する制御部が備えられ、前記制御部は、前記被検体を通過する超音波の時間と前記被検体の幅と
から前記被検体のを透過する超音波の伝播速度を求める
測定モードの他に、前記被検体に対する伝播速度の検出前に、この被検体に
透過される超音波の良否の判定する判定モードと、前記一対の測定体の間に間隔が既知の超音波透過体を挟
むか、又は前記一対の測定体同士を当接させ、可動とさ
れた測定体とその内部の超音波送受波器の位置関係を測
定する較正モードとの少なくとも一つを有する超音波診
断装置。