WO2016152927A1

WO2016152927A1 - 超音波診断システム

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Publication number: WO2016152927A1
Application number: PCT/JP2016/059220
Authority: WO
Inventors: 隆也宇野
Original assignee: 株式会社日立製作所
Priority date: 2015-03-25
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2016-09-29
Also published as: CN107530058A; US20180042579A1; JP6184435B2; JP2016179142A

Abstract

超音波診断装置はフロントエンド（ＦＥ）装置とバックエンド（ＢＥ）装置（１４－１）とにより構成される。ＢＥ装置には、２つのセンサペア（１３２、１３４）が設けられている。各センサペアは、光センサ（１３６、１４０）と物体検出センサ（１３８、１４２）とにより構成される。制御部は、物体が検出されていない場合における光検出値に基づいて、バックライトレベルを適応的に設定する。いずれかの物体センサで物体が検知された場合、それに隣接する光検出センサからの光検出値が棄却される。

Description

超音波診断システム

　本発明は超音波診断システムに関し、特に、環境光レベルに応じて表示輝度レベル等を自動調整する技術に関する。

　一般的な超音波診断システムは、複数のキャスタを備えた本体（カート）を有する。本体によって操作パネル及び表示器が支持される。操作パネルは複数のボタンを有する。各ボタンには発光器が内蔵されている。表示器には超音波画像が表示される。表示器は例えば液晶表示器（ＬＣＤ）で構成される。そのバックライトの明るさを可変することも可能である。カート式の超音波診断システムの他、互いに独立した複数の装置で構成される超音波診断システムも実用化されている。かかるシステムでは、複数の装置の一部又は全部が可搬型装置として構成される。

　例えば、特許文献１には、第１筐体と第２筐体とを有する超音波診断システムが開示されている。特許文献２には、フロントエンド装置とバックエンド装置とからなる超音波診断システムが開示されている。特許文献３に開示された超音波診断システムにおいては、装置本体と超音波探触子とが無線で接続されている。

　通常、超音波検査の際には、超音波画像を詳しく観察するために、検査室の電気が消され、あるいは、検査室が暗い状態とされる。一方、明るい一般診療室の中、窓を有する病室の中、屋外、等で超音波診断システムが利用されることもある。そこで、環境光レベルに応じて、表示器の明るさや各ボタンの明るさを適応的に可変することが望まれる。

　特許文献４には、環境の明るさに応じて操作キーの発光を低減又は停止させることが可能な超音波診断装置が記載されている。特許文献５には、光センサの検出値に応じて超音波画像形成条件（オパシティ（opacity）、ゲイン等）を自動調整する機能を有する超音波診断装置が開示されている。特許文献６には、環境光レベルに応じて表示条件を自動調整する機能を備えた超音波診断装置が開示されている。

特開２０１１－５２４１号公報特開２００８－１１４０６５号公報特開２０１１－８７８４１号公報特開２００６－３０５３０３号公報特開２００６－２０７７７号公報特開２００８－２７２４７３号公報

　超音波診断システムにおいて、環境光レベルに応じて表示輝度レベル等を適応的に設定する場合、超音波診断システムにおけるいずれかの位置にに環境光レベルを検出する光検出器が配置される。光検出器が検査者の手や頭部等によって覆われると、環境光レベルを正確に検出できなくなる。その場合、表示輝度レベル等の制御が不適切なものになってしまう。

　例えば、表示器と入力器とが一体化されたタブレット端末を超音波診断システムの全部又は一部として利用し、そのタブレット端末に光検出器を設けることが考えられる。その場合、操作のために表示面の上方に手を伸ばした時に、光検出器が手で覆われてしまうことが生じ得る。ジェスチャー（gesture）あるいは手の動き(motion)によって入力を行う場合、表示面の手前側の空間内において手が動かされる。その場合にも、光検出器が手で覆われてしまうことが生じ得る。タブレット端末を利用する場合、その枠部分が手で把持される。その場合に光検出器が手で隠蔽されてしまうことが生じ得る。この他、検査者がタブレット端末に近付いて覗き込んだ場合、その頭部の陰の中に光検出器が入ってしまうことも考えられる。それらの外乱（disturbance）の影響を受けて、表示輝度レベル等が不必要に変動してしまわないようにすることが求められる。

　本発明の目的は、超音波診断システムにおいて、環境光レベルに応じて表示輝度レベル等の表示条件を適応的に設定する場合に、外乱による影響を受け難くすることにある。あるいは、超音波診断システムにおいて、タブレット端末を利用する場合に、タブレット端末の操作性を低下させることなく、その視認性を向上させることにある。

　本発明に係る超音波診断システムは、超音波の送受波により得られた受信信号に基づいて形成された超音波画像を表示する表示器と、環境光を検出する第１光検出器と、前記第１光検出器の光検出視野に対して全体的に又は部分的に重複した関係にある物体検出視野を有する第１物体検出器と、前記第１物体検出器において物体が検出されていない場合における前記第１光検出器の第１光検出値に基づいて、前記表示器における輝度レベルを適応的に設定する制御部と、を含むことを特徴とするものである。

　上記構成においては、第１光検出器と共に第１物体検出器が設けられている。第１光検出器の光検出視野と第１物体検出器の物体検出視野とは全体的に又は部分的に重複している。ここで、各視野は立体的な指向範囲（検知領域）を意味する。よって、例えば、操作者の手によって第１光検出器が覆われた状態（外乱発生）を第１物体検出器によって検知することが可能となる。光検出視野と物体検出視野との一致度（重複度）を高めれば、外乱発生検出確率を高められる（同時に誤検出又は無検出の確率を低減できる）。第１物体検出器によって物体が検出された場合には、制御部によって第１光検出値が棄却され、つまり、その場合における第１光検出値は輝度レベル制御に際しては参照されない。第１物体検出器によって物体が検出されていない場合には、第１光検出値が外乱の影響を受けていない正しい値である可能性が高いので、第１光検出値に基づく輝度レベルの適応的設定が実行される。なお、輝度レベル制御に代えて又はそれと共に、ボタンの発光量等を適応的に可変するようにしてもよい。第１物体検出器の検出値に基づいて物体の有無を判定するのではなく、物体の存在可能性（度合い）を判定し、それに基づいて制御を行うようにしてもよい。

　望ましくは、前記第１光検出器及び前記第１物体検出器が第１検出器ペアを構成し、前記環境光を検出する第２光検出器と、前記第２光検出器の光検出視野に対して全体的に又は部分的に重複した関係にある物体検出視野を有する第２物体検出器と、により構成された第２検出ペアが設けられ、前記制御部は、前記第１物体検出器において物体が検出されていない場合における前記第１光検出器の第１光検出値と、前記第２物体検出器において物体が検出されていない場合における前記第２光検出器の第２光検出値と、に基づいて、前記輝度レベルを適応的に設定する。複数の検出器ペアを設ければ、外乱が部分的に又は局所的に生じている場合において、外乱の影響を受けていない光検出値を取得できる可能性を高められる。なお、外乱が生じていない場合においても複数の光検出値を参照すればより環境光レベルを的確に認識することができる。検出される環境光レベルは個々のセンサの向きや位置に応じて変動するからである。例えば、複数の光検出値の平均値に基づいて輝度レベルを決定するようにしてもよい。なお、輝度レベルの適応的可変に関しては、応答性を調整できるようにしておくのが望ましい。

　望ましくは、前記制御部は、前記第１物体検出器において物体が検出されている場合には前記第１光検出値を棄却し、前記第２物体検出器において物体が検出されている場合には前記第２光検出値を棄却する。これにより、外乱の影響を受けていない光検出値に基づいて輝度レベルを決定することが可能となる。例えば、２つの光検出値とも外乱の影響を受けていると判定された場合、両光検出値が棄却される。その場合においては、過去の１又は複数の検出値に基づいて輝度レベルを決定するようにしてもよいし、それまでの輝度レベルをそのまま維持するようにしてもよい。

　望ましくは、前記第１検出器ペア及び前記第２検出器ペアは互いに異なる向きをもって設置される。これにより、互いに異なる複数の光検出条件の下で複数の光検出値が得られるので、個々の検出器の指向性や設置位置にあまり依存せずに、より一般的な環境光レベルを特定することが可能である。

　望ましくは、当該超音波診断システムは、送受信回路を備えたフロントエンド装置と、前記表示器を備えたタブレット端末としてのバックエンド装置と、を含み、前記バックエンド装置は、前記表示器が有する表示画面の周囲に設けられた枠体を有し、前記第１検出器ペア及び前記第２検出器ペアは前記枠体に設けられる。望ましくは、前記第１検出器ペアは前記枠体の右上隅部分又はその近傍に正面向きで設けられ、前記第２検出器ペアは前記枠体の右上隅部分又はその近傍に非正面向きで設けられる。超音波診断に際して、枠体の右上隅部分又はその近傍は手で保持される可能性が比較的に低い部分である。そこに２つの検出器ペアを設ければ、それらが手で隠蔽されてしまう可能性を低減できる。同時に、それらが手や頭部等の陰に入ってしまう可能性も低減できる。

　望ましくは、前記第１物体検出器は検査者の手の動きを検出するモーション検出器であり、前記制御部は前記第１物体検出器において前記手の動きが検出されている場合に前記第１光検出器の第１光検出値を棄却する。表示画面前方の空間において、非接触で手の動きにより画面操作を行うジェスチャー入力を行う場合、個々の光検出器が手の陰になってしまう可能性が高くなる。そこで、ジェスチャー入力中は光検出値を参照せずそのような入力がなされていない非ジェスチャー入力状態において光検出値を参照するのが望ましい。

　本発明に係る装置は、超音波診断システムの一部を構成するタブレット端末としてのバックエンド装置であって、環境光を検出する第１光検出器と、前記第１光検出器の光検出視野に対して全体的に又は部分的に重複した関係にある物体検出視野を有する第１物体検出器と、前記環境光を検出する第２光検出器と、前記第２光検出器の光検出視野に対して全体的に又は部分的に重複した関係にある物体検出視野を有する第２物体検出器と、前記第１物体検出器において物体が検出されていない場合における前記第１光検出器の第１光検出値と、前記第２物体検出器において物体が検出されていない場合における前記第２光検出器の第２光検出値と、に基づいて、前記表示器の表示条件を適応的に設定する制御部と、を含むことを特徴とするものである。

　上記構成において、バックエンド装置は、フロントエンド装置と連携又は協働して超音波診断を実行するものである。バックエンド装置がセパレート状態にある場合の他、ドッキング状態にある場合にも、上記制御を実行させるのが望ましい。セパレート状態とドッキング状態とで判定条件等を異ならせるようにしてもよい。

　本発明によれば、超音波診断システムにおいて、環境光レベルに応じて表示輝度レベル等の表示条件を適応的に可変する場合に、外乱による影響を受け難くなる。あるいは、超音波診断システムにおいて、タブレット端末を利用する場合に、タブレット端末の操作性を低下させることなく、その視認性を向上させることができる。

本発明に係る超音波診断システムの好適な実施形態を示す概念図である。セパレート状態にある超音波診断システムの斜視図である。ドッキング状態にある超音波診断システムの斜視図である。フロントエンド装置のブロック図である。バックエンド装置のブロック図である。ドッキング状態での通信方式とセパレート状態での通信方式を示す図である。２つのセンサペアの第１の設置例を示す図である。２つのセンサペアの第２の設置例を示す図である。２つのセンサペアの第３の設置例を示す図である。バックライト値の適応的制御を行う構成の一例を示す図である。図１０に示したコントローラによる第１の制御例を示す図である。図１０に示したコントローラによる第２の制御例を示す図である。

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。
（１）超音波診断システム
　図１には、本発明に係る超音波診断システムの概略的構成が示されている。超音波診断システム１０は、病院等の医療機関で使用される医療機器であり、被検者（生体）に対して超音波診断を行うためのものである。超音波診断システム１０は、大別して、フロントエンド（ＦＥ）装置１２、バックエンド（ＢＥ）装置１４、及び、プローブ１６により構成されている。ＦＥ装置１２は生体から見て近い装置であり、ＢＥ装置１４は生体から見て遠い装置である。ＦＥ装置１２及びＢＥ装置１４は、別体化されており、それぞれが可搬型装置を構成している。ＦＥ装置１２及びＢＥ装置１４は、それらが離れたセパレート状態において動作可能であり、また、それらが結合したドッキング状態で動作可能である。なお、図１はセパレート状態を示している。

　プローブ１６は、生体表面に当接された状態において超音波の送受波を行う送受波器である。プローブ１６は、直線状又は円弧状に配列された複数の振動素子からなる１Ｄアレイ振動子を備えている。アレイ振動子によって超音波ビームが形成され、それが繰り返し電子走査される。電子走査ごとに生体内にビーム走査面が形成される。電子走査方式として、電子リニア走査方式、電子セクタ走査方式、等が知られている。１Ｄアレイ振動子に代えて三次元エコーデータ取込空間を形成可能な２Ｄアレイ振動子を設けることも可能である。図１に示す構成例では、プローブ１６はケーブル２８を介してＦＥ装置１２に接続されている。プローブ１６が無線通信によってＦＥ装置１２に接続されてもよい。その場合にはワイヤレスプローブが利用される。複数のプローブがＦＥ装置１２に接続された状態において、それらの中から実際に使用するプローブ１６が選択されてもよい。体腔内に挿入されるプローブ１６がＦＥ装置１２に接続されてもよい。

　ＦＥ装置１２とＢＥ装置１４は、図１に示すセパレート状態において、無線通信方式により電気的に相互に接続される。本実施形態では、それらの装置は第１無線通信方式及び第２無線通信方式により相互に接続されている。図１においては、第１無線通信方式による無線通信経路１８及び第２無線通信方式による無線通信経路２０が明示されている。第１無線通信方式は第２無線通信方式に比べて高速であり、本実施形態では、その方式を利用してＦＥ装置１２からＢＥ装置１４へ超音波受信データが伝送される。すなわち、第１無線通信方式がデータ伝送用として利用されている。第２無線通信方式は第１無線伝送方式よりも低速、簡易な通信方式であり、本実施形態では、その方式を利用してＢＥ装置１４からＦＥ装置１２へ制御信号が伝送される。すなわち、第２無線通信方式が制御用として利用されている。

　ＦＥ装置１２とＢＥ装置１４とが物理的に結合されたドッキング状態においては、ＦＥ装置１２とＢＥ装置１４とが有線通信方式により電気的に接続される。上記２つの無線通信方式に比べて、有線通信方式はかなり高速である。図１においては、２つの装置間の有線通信経路２２が示されている。電源経路２６は、ドッキング状態において、ＦＥ装置１２からＢＥ装置１４内へ直流電力を供給するためのものである。その電力がＢＥ装置１４の稼働で用いられ、また、ＢＥ装置１４内のバッテリの充電で用いられる。

　符号２４はＡＣアダプタ（ＡＣ／ＤＣコンバータ）から供給されるＤＣ電源ラインを示している。ＡＣアダプタは必要に応じてＦＥ装置１２に接続される。ＦＥ装置１２もバッテリを内蔵しており、バッテリを電源としつつ稼働することが可能である。ＦＥ装置１２は後に示すようにボックス状の形態を有している。ＦＥ装置１２の構成及び動作については後に詳述する。

　一方、ＢＥ装置１４は、本実施形態においてタブレット形態あるいは平板状の形態を有している。それは基本的には一般的なタブレットコンピュータと同様の構成を備えている。もっとも、ＢＥ装置１４には、超音波診断用の各種の専用ソフトウエアが搭載されている。それには、動作制御プログラム、画像処理プログラム、等が含まれる。ＢＥ装置１４は、タッチセンサ付きの表示パネル３０を有している。それは入力器及び表示器を兼ねたユーザーインターフェイスとして機能する。図１においては、表示パネル３０上に超音波画像としてのＢモード断層画像が表示されている。ユーザーは、表示パネル３０上に表示されたアイコン群を利用して各種の入力を行う。表示パネル３０上において、スライド操作や拡大操作等を行うことも可能である。

　診断用途、検査者の嗜好等に応じて、セパレート状態及びドッキング状態の内で選択された使用態様で、超音波診断システム１０を動作させることが可能である。よって、使い勝手の良好な超音波診断システムを提供できる。

　状態変更に際して超音波診断システム１０の動作が不安定あるいは不適正にならないように、本実施形態では、状態変更に際して超音波診断システム１０を強制的にフリーズ状態とする制御が実行される。具体的には、セパレート状態からドッキング状態へ移行する過程で、両装置間の距離を指標する電波強度あるいは受信状態に基づいて、ＦＥ装置１２及びＢＥ装置１４のそれぞれにおいてドッキング直前が判定され、その判定に従って個々の装置１２，１４において動作状態をフリーズ状態へ遷移させる制御が実行される。ドッキング状態の形成後かつ検査者によるフリーズ解除の操作後に、それらの装置１２，１４のフリーズ状態が解除される。ちなみに、ドッキング状態からセパレート状態へ移行する過程では、セパレート状態になったことが抜線検出その他の手法によりＦＥ装置１２及びＢＥ装置１４で個別的に検出され、それらがフリーズ状態となる。その後のフリーズ解除の操作後に、それらの装置１２，１４のフリーズ状態が解除される。

　なお、ＢＥ装置１４は、病院内ＬＡＮに対して無線通信方式及び有線通信方式によって別途接続され得る。それらの通信経路については図示省略されている。ＢＥ装置１４（又はＦＥ装置１２）が、超音波診断のために機能する他の専用装置（例えばリモートコントローラ）に無線通信方式又は有線通信方式により、別途接続されてもよい。

　図２にはセパレート状態が示されている。ＦＥ装置１２は、例えば机の上に載置されている。ＦＥ装置１２は、差込口（スロット）を有するホルダ３４を有している。ホルダ３４はヒンジ機構を有しており、水平軸周りにおいて回転可能である。ＦＥ装置１２の特定側面には、プローブケーブルの端部に設けられているコネクタが装着されている。ＦＥ装置１２の内部にプローブ等を収容する部屋を形成してもよい。そのような構成によれば、超音波診断システムの運搬時において便利であり、またプローブを保護できる。図２において、ＢＥ装置１４は、ＦＥ装置１２から分離されており、無線通信を行える限りにおいて、ＢＥ装置１４をＦＥ装置１２から更に大きく離すことが可能である。

　図３にはドッキング状態が示されている。ホルダ３４の差込口に対してＢＥ装置１４の下端部が差し込まれている。その差込状態において、ＦＥ装置１２とＢＥ装置１４とが有線接続状態となる。つまり、両者が有線ＬＡＮで接続され、また両者が有線電源ラインで接続される。ドッキング状態においては、ＢＥ装置１４の角度を任意に可変して、その姿勢を変えることが可能である。ＢＥ装置１４を完全にその背面側（ＦＥ装置１２の上面側）に倒すことも可能である。

　（２）フロントエンド装置
　図４はＦＥ装置１２のブロック図である。図中の個々のブロックは、プロセッサ、電子回路等のハードウエアによって構成される。送信信号生成回路３８は、ブローブ接続回路４０を介して、プローブ内の複数の振動素子に対して並列的に複数の送信信号を供給する回路である。この供給によりプローブにおいて送信ビームが形成される。生体内からの反射波が複数の振動素子で受波されると、それらから複数の受信信号が出力され、複数の受信信号がプローブ接続回路４０を介して受信信号処理回路４２に入力される。受信信号処理回路４２は、複数のプリアンプ、複数のアンプ、複数のＡ／Ｄ変換器、等を備える。受信信号処理回路４２から出力された複数のデジタル受信信号が受信ビームフォーマ４６に送られる。受信ビームフォーマ４６は、複数のデジタル受信信号に対して整相加算処理を適用し、整相加算後の信号としてビームデータを出力する。そのビームデータは受信ビームに対応する深さ方向に並ぶ複数のエコーデータからなるものである。なお、１つの電子走査で得られた複数のビームデータによって受信フレームデータが構成される。

　送受信コントローラ４４は、ＢＥ装置から送られてきた送受信制御データに基づいて、送信信号生成及び受信信号処理を制御するものである。ビームプロセッサ５０は、時系列順で入力される個々のビームデータに対して、検波処理、対数変換処理、相関処理等の各種のデータ処理を施す回路である。制御部５２は、ＦＥ装置１２の全体動作を制御している。この他、ビームプロセッサ５０から順次送られてくるビームデータをＢＥ装置へ有線伝送又は無線伝送するための制御を実行している。本実施形態では、制御部５２は、有線通信器としても機能している。無線通信器５４は第１無線通信方式で通信を行うためのモジュールである。無線通信器５６は第２無線通信方式で通信を行うためのモジュールである。符号１８は第１無線通信方式に従う無線通信経路を示しており、符号２０は第２無線通信方式に従う無線通信経路を示している。それぞれは双方向伝送経路であるが、本実施形態では、前者を利用してＦＥ装置１２からＢＥ装置へ大量の受信データが伝送され、後者を利用してＢＥ装置からＦＥ装置１２へ制御信号が伝送される。符号６４は有線通信用端子を示しており、そこには有線通信経路２２が接続される。符号６６は電源用端子を示しており、そこには電源ライン２６が接続される。電源ライン２６は上記のようにＦＥ装置１２からＢＥ装置へ直流電力を供給するためのラインである。

　バッテリ６０は例えばリチウムイオン型のバッテリであり、そこにおける充放電は電源コントローラ５８によって制御される。バッテリ駆動時において、バッテリ６０からの電力が電源コントローラ５８を介して、ＦＥ装置１２内の各回路へ供給される。符号６２はＡＣアダプタ接続時における電源ラインを示している。ＡＣアダプタ接続時には電源コントローラ５８の作用によって、外部電力がＦＥ装置１２内の各回路へ供給される。その際、バッテリ６０の充電量が１００％未満であれば、外部電力を用いてバッテリ６０が充電される。

　超音波診断動作時（送受信時）において、ＦＥ装置１２は、ＢＥ装置側での制御に従い、プローブに対する複数の送信信号の供給と、その後に得られる複数の受信信号の処理と、を繰り返し実行する。これにより得られる時系列順のビームデータが、セパレート状態では無線通信により、ドッキング状態では有線通信により、ＢＥ装置へ順次伝送される。その際においては個々のビームデータが複数のパケットに変換され、いわゆるパケット伝送方式により、個々のビームデータが伝送される。

　なお、動作モードとしては、Ｂモードの他、ＣＦＭモード、Ｍモード、Ｄモード（ＰＷモード、ＣＷモード）等の各種のモードが知られている。高調波イメージングや弾性情報イメージング用の送受信処理が実行されてもよい。図１においては生体信号入力回路等の回路が図示省略されている。

　（３）バックエンド装置
　図５はＢＥ装置１４のブロック図である。図中、各ブロックはプロセッサ、回路、メモリ等のハードウエアを示している。ＣＰＵブロック６８は、ＣＰＵ７０、内部メモリ７２等を備えている。内部メモリ７２はワーキングメモリ、あるいは、キャッシュメモリとして機能する。ＣＰＵブロック６８に接続された外部メモリ８０には、ＯＳ、各種の制御プログラム、各種の処理プログラム等が格納されている。後者にはスキャンコンバート処理プログラムが含まれる。その外部メモリ８０は、リングバッファ構造を有するシネメモリとしても機能する。内部メモリ７２上にシネメモリが構成されてもよい。

　ＣＰＵブロック６８は、複数のビームデータに基づくスキャンコンバート処理により表示フレームデータを生成する。それは超音波画像（例えば断層画像）を構成するものである。その処理が順次実行され、動画像が生成される。ＣＰＵブロック６８は、超音波画像表示のための各種の処理をビームデータ又は画像に施す。その他、ＢＥ装置１４の動作を制御し、また、超音波診断システム全体を制御している。

　タッチパネルモニタ（表示パネル）７８は、入力デバイス及び表示デバイスとして機能する。具体的には、タッチパネルモニタ７８は、液晶表示器及びタッチセンサを備え、ユーザーインターフェイスとして機能する。タッチパネルモニタ７８には超音波画像を含む表示画像が表示され、また、操作用の各種ボタン（アイコン）が表示される。

　無線通信器７４は、第１無線通信方式に従って無線通信を行うためのモジュールである。その際の無線通信経路が符号１８で示されている。無線通信器７６は、第２無線通信方式に従って無線通信を行うためのモジュールである。その際の無線通信経路が符号２０で示されている。ＣＰＵブロック６８は有線通信方式に従って有線通信を行う機能も備えている。ドッキング状態においては、有線通信端子９２に有線通信ラインが接続される。また、電源端子９４に電源ライン２６が接続される。

　ＣＰＵブロック６８には、Ｉ／Ｆ回路８２を介して、複数の検出器８４～９０が接続されている。それには照度センサ（光検出器）、近接センサ（物体検出器）、温度センサ等が含まれる。ＧＰＳ等のモジュールが接続されてもよい。Ｉ／Ｆ回路８２はセンサコントローラとして機能する。

　バッテリ１０２はリチウムセラミック型のバッテリであり、その充放電は電源コントローラ１００によって制御されている。電源コントローラ１００は、バッテリ動作時においてバッテリ１０２からの電力をＢＥ装置１４内の各回路に供給する。非バッテリ動作時において、ＦＥ装置から供給された電力、又は、ＡＣアダプタから供給された電力をＢＥ装置１４内の各回路に供給する。符号１０４はＡＣアダプタを経由した電源ラインを示している。

　ＢＥ装置１４は、ＦＥ装置を制御しつつ、ＦＥ装置から送られてくるビームデータを順次処理して超音波画像を生成し、それをタッチパネルモニタ７８に表示する。その際においては超音波画像と共に操作用グラフィック画像も表示される。通常のリアルタイム動作においては、ＢＥ装置１４とＦＥ装置とが無線又は有線で電気的に接続され、両者の同期が図られつつ、超音波診断動作が継続的に実行される。フリーズ状態においては、ＢＥ装置１４において送信信号生成回路、受信信号生成回路の動作が停止され、電源コントローラ１００における昇圧回路の動作も停止する。ＢＥ装置においては、フリーズ時点で静止画像表示となり、その内容が維持される。ＢＥ装置に外部表示器を接続できるように構成してもよい。

　（４）通信方式
　図６には、ドッキング状態１１８及びセパレート状態１２０で利用される通信方式が整理されている。符号１１０は第１無線通信方式を示しており、符号１１２は第２無線通信方式を示している。符号１１４は有線通信方式を示している。符号１１６は無線通信方式の内容を示している。ドッキング状態１１８においては、有線通信が選択され、ＦＥ装置及びＢＥ装置において、第１無線通信器及び第２無線通信器は動作休止状態となる。これにより省電力が図られる。一方、セパレート状態１２０においては、無線通信が選択され、ＦＥ装置及びＢＥ装置において、第１無線通信器及び第２無線通信器が動作する。その際、有線通信系統は動作休止状態となる。なお、第１無線通信方式１１０は第２無線通信方式１１２に比べて高速である。逆に言えば、第２無線通信方式１１２は第１無線通信方式１１０に比べて低速であるが、簡易かつ安価であり、消費電力が低い。有線通信方式としてはEthernet（登録商標）上のTCP/IPプロトコルがあげられる。第１有線通信方式としてはIEEE802.11があげられ、第２無線通信方式としてはIEEE802.15.1があげられる。それらは例示であり、他の通信方式を利用可能である。いずれにしてもセキュアな通信方式を利用するのが望ましい。

　本実施形態において、第２無線通信方式１１２に従う無線通信器は、受信強度（つまり距離）に応じて送信パワーを自動的に可変する機能を備えている。つまり、ＢＥ装置へＦＥ装置が近接した場合に両装置それぞれ送信パワーを下げる制御が自動的に実行される。よって、設定されている送信パワーから、両装置が近接したことを判定することが可能である。それに代えて、受信強度、受信エラーレート等から２つの装置が近接したことを判定することも可能である。更には近接センサを利用することも可能である。

　（５）バックエンド装置における表示輝度レベルの適応的調整
　図７には、２つのセンサペアについての第１の設置例が示されている。ＢＥ装置１４－１は、図１等に示したＢＥ装置１４に対応するものである。すなわち、ＢＥ装置１４－１はタブレット端末を構成するものである。ＢＥ装置１４－１は表示画面３０ａを有している。その表示画面３０ａは表示部を構成すると共に入力部を構成している。すなわち、図５において示したように、ＢＥ装置１４－１はタッチパネルモニタを備えている。表示画面３０ａの周囲すなわち外側が枠体１３０である。枠体１３０はベゼル(bezel)を構成するものである。なお、図７においては、直交関係にあるＸ方向及びＹ方向が定義されている。表示画面３０ａはＸ方向及びＹ方向で定義される面と平行である。Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向がＺ方向であり、そのＺ方向は表示画面３０ａを貫く方向である。Ｘ方向は左右方向であり、Ｙ方向は上下方向である。

　枠体１３０における下部すなわち表示画面３０ａの下側１３０Ａには第１センサペア１３２が埋設されている。一方、枠体１３０における右上隅部分又はその付近には第２センサペア１３４が埋設されている。第１センサペア１３２は第１光センサ１３６と第１物体センサ１３８とにより構成される。符号１３６ａは第１光センサ１３６が有する検出視野を示している。符号１３８ａは第１物体センサ１３８が有する検出視野を示している。図７において、それらの検出視野の形態は例示である。

　ペア関係を有する検出視野１３６ａ，１３８ａは互いに実質的に重複している。少なくとも一部において両者が重複するように、第１光センサ１３６及び第１物体センサ１３８が設けられる。なお、図７において、検出視野１３６ａ，１３８ａとして示された２つの円は、それぞれ、ＸＹ平面における視野の広がりを表している。ただし、各円の大きさは例示である。

　ＢＥ装置１４とＦＥ装置とがドッキング状態にある場合、ホルダ３４（図２及び図３参照）によって隠されないように、第１センサペア１３２が設けられる。すなわち、ドッキング状態において、ホルダ３４の上辺よりも上側に第１センサペア１３２が露出するように、第１センサペア１３２がＢＥ装置１４－１に配置される。図７に示した例では、下部１３０ＡにおけるＸ方向中央に第１センサペア１３２が設けられている。第１センサペア１３２の機能を発揮できる限りにおいて、第1センサペア１３２を他の位置に設けてもよい。

　検出視野１３６ａ，１３８ａが実質的に見て半球状の形態を有するものであってもよい。より立体的に絞り込まれた指向性を有するものであってもよい。更には、表示画面３０ａの前側全体を覆うような検出視野を有していてもよい。

　第１光センサ１３６は、環境光レベルを検出するセンサである。例えば、そのようなセンサとして照度センサを用いることができる。第１物体センサ１３８は、検出視野１３８ａ内における物体の有無を検出するためのセンサである。そのようなセンサとして、光学的センサ、超音波センサ等を用いることが可能である。物体センサ１３８ａとして、いわゆるモーションセンサあるいはジェスチャーセンサを設けるようにしてもよい。その場合においては、ＣＣＤ等の二次元センサを設けるようにしてもよい。本実施形態においては、第１センサペア１３２を構成する２つのセンサ１３６，１３８が互いに隣接して配置されている。ただし、それらを離間して配置するようにしてもよい。センサペアを構成する２つのセンサの検出視野が上述したように実質的にオーバーラップするようにそれぞれのセンサの位置や向きを設定するのが望ましい。図７に示す例において、２つのセンサ１３６，１３８はＺ方向を向いている。すなわち、それらの中心軸が前方を向いている。

　図７に示す第１の設置例においては、第１センサペア１３２に加えて、第２センサペア１３４が設けられている。第２センサペア１３４は、上述したように、枠体１３０における右上隅部分あるいはその近傍に設けられている。

　第２センサペア１３４は、第２光センサ１４０と第２物体センサ１４２とからなるものである。それらのセンサ１４０，１４２は隣接して設けられている。それらの検出視野が１４０ａ，１４２ａで示されている。図示された検出視野１４０ａ，１４２ａは便宜上のものであり、そのサイズとしては様々なものが想定され得る。

　図７に示す構成例において、第２センサペア１３４は、第１センサペア１３２と基本的に同一の構成及び機能を示している。両者間においては配置位置だけが異なっている。よって、各センサ１４０，１４２についてのここでの説明を省略する。ちなみに、第１センサペア１３２及び第２センサペア１３４を枠体１３０に設置する場合、枠体に別途設けられている各種のスイッチや発光器等を避けて、それらが設置される。センサペア１３２，１３４はそれぞれ小さな形態を有するため、枠体１３０の厚みあるいは幅がセンサペアの配置によって増大することはない。第２センサペア１３４の機能を発揮できる限りにおいて、第２センサペア１３４を他の位置に配置してもよい。

　後に図１０等を用いて説明するように、２つのセンサペア１３２，１３４から出力される信号群に基づいて、制御部すなわちコントローラが表示画面３０ａにおける輝度レベルを適応的に設定する。その場合、第１物体センサ１３８により物体が検出された場合には第１光センサ１３６の検出値は棄却され、また、第２物体センサ１４２により物体が検出された場合には第２光センサ１４０の検出値が棄却される。すなわち、物体が検出されない場合における光検出値に基づいて輝度レベルが適応的に設定される。これにより外乱の影響を除外あるいは軽減したところでの的確な輝度レベル制御が実現される。本実施形態においては、表示器としてＬＣＤが利用されており、輝度レベルの調整は具体的にはバックライトレベルの調整である。ただし、輝度調整の手法はそれに限定されるものではない。

　図８には、２つのセンサペアについての第２の設置例が示されている。この第２の設置例において、第１センサペア１３２は図７に示したものと同一であり、それについての説明は省略する。

　図８に示す第２の設置例においては、第２センサペア１４４が斜め上方を向いている。具体的には、枠体１３０における右上隅部分１３０Ｂの内部に第２センサペア１４４が設置されており、それは第２光センサ１４６と第２物体センサ１４８とからなるものである。各センサ１４６及び１４８の中心軸方向は斜め上方であり、具体的には、ＸＹ平面内における右上４５度方向である。符号１４６ａは第２光センサ１４６の検出視野を示しており、符号１４８ａは第２物体センサ１４８の検出視野を示している。それらの検出視野１４６ａ，１４８ａはそれら全体にわたってオーバーラップしている。

　したがって、図８に示すＢＥ装置１４－２においては、２つのセンサペア１４２，１４４がそれぞれ異なる向きを有しており、具体的には、第１センサペア１４２が前方を向いており、第２センサペア１４４が右上方向を向いている。このような構成によれば、局所的な光の強弱によらずに、より一般的な環境光レベルを特定することが可能である。なお、超音波診断時においては、一般に、右利きの検査者における左手によって枠体１３０の左側が握られ、同時に、検査者の右手によりプローブが保持され、あるいは、表示画面上への入力操作が実行される。それを前提とし、各センサが手で覆われてしまう可能性を低減することを狙って、第１センサペア１４２及び第２センサペア１４４の設置位置を定めるのが望ましい。

　図９には、２つのセンサペアについての第３の設置例が示されている。ＢＥ装置１４－３においては、枠体における右上隅部分及びその近傍に第１センサペア１５０及び第２センサペア１５２が設けられている。表示画面内の下部には、一般に、左右方向に並んで複数の操作ボタン（アイコン）が表示される場合が多く、それらの操作により表示画面の下部においては手の影がかかり易くなる。これに対し、枠体における上部においては、検査者の手の影がかかり難く、また検査者の頭部の影もかかり難い。そのような事情を考慮して、ＢＥ装置１４－３の上部に２つのセンサペア１５０，１５２が設けられている。それらの向き互いに相違している。

　第１センサペア１５０は第１光センサ１５２と第１物体センサ１５４とからなるものであり、それらの検出視野が符号１５２ａ及び１５４ａで示されている。第２センサペア１５２は、第２光センサ１５６と第２物体センサ１５８とからなり、それらの検出視野が符号１５６ａ及び１５８ａで示されている。

　図示されるように、第１センサペア１５０はＺ方向すなわち前方向きで配置されており、第２センサペア１５２はＹ方向すなわち上方向きで配置されている。そのような直交関係により、より標準的な環境光レベルを検出することが可能となる。しかも、上述したようにそれらのセンサペア１５０，１５２がＢＥ装置１４－３の上部に設けられているため、それらに対して外乱が及ぶ可能性を低減できる。なお、各センサペア１５０，１５２を構成するセンサ構成は図７及び図８に示したものと同様である。

　次に、図１０を用いて輝度レベルの適応的制御について説明する。

　図１０において、第１センサペア１３２は、図示の例において、第１光センサ１３６と、第１物体センサ１３８と、で構成される。第２センサペア１３４は、第２光センサ１４０と、第２物体センサ１４２と、で構成される。それらのセンサ１３２，１３４，１４０，１４２は、図５に示した検出器８４，８６，８８，９０に対応するものである。図１０に示す制御部７０Ａは、図５に示したＣＰＵ７０に相当するものである。制御部７０Ａの有する機能が、図１０において、第１外乱判定器１６０、第２外乱判定器１６２及びコントローラ１６４として示されている。

　第１外乱判定器１６０は、第１物体センサ１３８の出力信号に基づいて外乱が発生しているか否かを判定するものである。第１物体センサ１３８の出力信号が一定値以上の場合、外乱が発生したと判定する。第２外乱判定器１６２は、第２物体センサ１４２の出力信号に基づいて外乱の有無を判定するものである。その判定原理は第１外乱判定器１６０の判定原理と同じである。

　コントローラ１６４は、第１光センサ１３６の検出信号及び第２光センサ１４０の検出信号に基づいて、表示器における輝度レベル、具体的にはバックライトレベルを適応的に設定するものである。本実施形態においては、第１外乱判定器１６０が外乱を判定した場合、すなわち物体を検出した場合、第１光センサ１３６の検出信号が棄却され、また、第２外乱判定器１６２が外乱を判定した場合、すなわち物体が検出された場合、第２物体センサ１４２の検出信号が棄却されている。逆に言えば、コントローラ１６４は、外乱が判定されていない場合における第１光センサ検出信号及び第２光センサ検出信号に基づいて、輝度レベルの設定を行っている。これに関しては、後に図１１及び図１２を用いて詳述する。コントローラ１６４から出力されるバックライト値を示す信号に基づいて、表示器におけるバックライトレベルが実際に設定される。もちろん、バックライトレベルではなく輝度信号レベルが直接的に制御されてもよい。あるいは、コントラスト、色相等の表示条件が設定されてもよい。

　図１１には、図１０に示したコントローラの動作内容がテーブルとして示されている。符号１７０で示された行には、第１外乱判定器の判定結果が表されている。符号１７２で示された行には、第２外乱判定器の判定結果が示されている。符号１７４で示された行には、制御にあたって参照する信号が表されている。符号１７６で示された行には、コントローラにおける制御方法が示されている。状態１７８Ａにおいては、すなわち、第１外乱判定器が外乱無しを判定し、且つ、第２外乱判定器も外乱無しを判定した場合、コントローラは、第１光検出信号及び第２光検出信号に基づく平均値に応じて、バックライト値を可変設定する。すなわち、いずれも外乱の影響を受けていないため、２つの光センサからの光信号がともに参照され、それらの平均値に基づきバックライト値が決定される。この場合において、それぞれの検出値に対して重みを付与するようにしてもよい。

　状態１７８Ｂの場合、すなわち第１外乱判定器が外乱無しを判定したが、第２外乱判定器が外乱有りを判定した場合には、コントローラは第１光検出信号に基づいてバックライト値を可変設定する。すなわち、第２光検出信号が棄却される。外乱により、その値を信用しない方がよいからである。

　状態１７８Ｃの場合、すなわち第１外乱判定器が外乱有りを判定し且つ第２外乱判定器が外乱無しを判定した場合、コントローラは、第２光検出信号に基づいて、バックライト値を可変設定する。すなわち、第１光検出信号は外乱の影響を受けているものと推認され、それは棄却されることになる。

　状態１７８Ｄの場合、すなわち第１外乱判定器が外乱有りを判定し、且つ、第２外乱判定器が外乱有りを判定した場合、いずれの光検出信号も信頼できないものであるために、コントローラは、過去のバックライト値を維持する制御を実行する。この場合において、外乱がない状態における光検出信号に基づいて、現在のバックライト値を算出するようにしてもよい。いずれにしても、外乱の影響を受けた光検出信号を棄却することにより、予想外のバックライト値が設定されてしまう問題を回避することが可能となる。これにより操作性の低下あるいは視認性の低下が防止される。

　図１２にはコントローラの第２の制御例が示されている。なお、図１１に示した内容と同一のものについては同一符号を付しその説明を省略する。

　図１２に示す例においては、状態１７８Ｅ及び状態１７８Ｆにおける制御内容が図１１に示したものと異なっている。状態１７８Ｅの場合、つまり第１外乱判定器が外乱無しを判定し、且つ、第２外乱判定器が外乱有りを判定した場合、この第２の制御例においては、コントローラが第１光検出値及び過去の第２光検出値に応じてバックライト値を可変設定している。すなわち、外乱の影響を受けていない過去の第２光検出値も考慮することにより、より的確にバックライト値を設定することが可能となる。同じく、状態１７８Ｆの場合、すなわち第１外乱判定器において外乱有りが判定され、且つ、第２外乱判定器において外乱無しが判定された場合、コントローラは、過去の第１光検出値及び現在の第２光検出値に応じてバックライト値を決定する。上記同様に、外乱が及んでいない過去の第１光検出器も考慮することにより、より適切にバックライト値を演算することが可能となる。図１１及び図１２に示した制御例あるいは演算方法は一例に過ぎないものである。

　ＢＥ装置に対してジェスチャー入力を行う場合、上述したように、手の動きを検出するモーションセンサを上記の光検出器として機能させればよい。すなわち、ジェスチャー入力を行っている最中は光検出信号を棄却し、そのような入力が行われていない場合における光検出信号に基づいて表示輝度レベルの設定が行われる。

　本実施形態においては、セパレート状態においてもまたドッキング状態においても上述した輝度レベルの調整が実行されている。その場合、状態に応じて制御条件を異ならせるようにしてもよい。各センサペアを構成する２つのセンサについてはそれらを離して配置することも可能であるが、２つのセンサを隣接配置すれば、それぞれの検出視野を自然にしかもそれらの大部分にわたって重複させることが容易である。特に、光センサの受光面が指や手で覆われる場合に検出値の大きな変動が生じるため、そのような状態を的確に検出するためには、光センサに隣接して物体センサを設けるのが望ましい。

Claims

　超音波の送受波により得られた受信信号に基づいて形成された超音波画像を表示する表示器と、
　環境光を検出する第１光検出器と、
　前記第１光検出器の光検出視野に対して全体的に又は部分的に重複した関係にある物体検出視野を有する第１物体検出器と、
　前記第１物体検出器において物体が検出されていない場合における前記第１光検出器の第１光検出値に基づいて、前記表示器における輝度レベルを適応的に設定する制御部と、
　を含むことを特徴とする超音波診断システム。
　請求項１記載のシステムにおいて、
　前記第１光検出器及び前記第１物体検出器が第１検出器ペアを構成し、
　前記環境光を検出する第２光検出器と、前記第２光検出器の光検出視野に対して全体的に又は部分的に重複した関係にある物体検出視野を有する第２物体検出器と、により構成された第２検出ペアが設けられ、
　前記制御部は、前記第１物体検出器において物体が検出されていない場合における前記第１光検出器の第１光検出値と、前記第２物体検出器において物体が検出されていない場合における前記第２光検出器の第２光検出値と、に基づいて、前記輝度レベルを適応的に設定する、
　ことを特徴とする超音波診断システム。
　請求項２記載のシステムにおいて、
　前記制御部は、前記第１物体検出器において物体が検出されている場合には前記第１光検出値を棄却し、前記第２物体検出器において物体が検出されている場合には前記第２光検出値を棄却する、
　ことを特徴とする超音波診断システム。
　請求項２記載のシステムにおいて、
　前記第１検出器ペア及び前記第２検出器ペアは互いに異なる向きをもって設置されている、
　ことを特徴とする超音波診断システム。
　請求項２記載のシステムにおいて、
　当該超音波診断システムは、送受信回路を備えたフロントエンド装置と、前記表示器を備えたタブレット端末としてのバックエンド装置と、を含み、
　前記バックエンド装置は、前記表示器が有する表示画面の周囲に設けられた枠体を有し、
　前記第１検出器ペア及び前記第２検出器ペアが前記枠体に設けられた、
　ことを特徴とする超音波診断システム。
　請求項５記載のシステムにおいて、
　前記第１検出器ペアは前記枠体の右上隅部分又はその近傍に正面向きで設けられ、
　前記第２検出器ペアは前記枠体の右上隅部分又はその近傍に非正面向きで設けられた、
　ことを特徴とする超音波診断システム。
　請求項１記載のシステムにおいて、
　前記第１物体検出器は検査者の手の動きを検出するモーション検出器であり、
　前記制御部は前記第１物体検出器において前記手の動きが検出されている場合に前記第１光検出器の第１光検出値を棄却する、
　ことを特徴とする超音波診断システム。
　超音波診断システムの一部を構成するタブレット端末としてのバックエンド装置であって、
　環境光を検出する第１光検出器と、
　前記第１光検出器の光検出視野に対して全体的に又は部分的に重複した関係にある物体検出視野を有する第１物体検出器と、
　前記環境光を検出する第２光検出器と、
　前記第２光検出器の光検出視野に対して全体的に又は部分的に重複した関係にある物体検出視野を有する第２物体検出器と、
　前記第１物体検出器において物体が検出されていない場合における前記第１光検出器の第１光検出値と、前記第２物体検出器において物体が検出されていない場合における前記第２光検出器の第２光検出値と、に基づいて、超音波画像の表示条件を適応的に設定する制御部と、
　を含むことを特徴とするバックエンド装置。
　請求項８記載のバックエンド装置において、
　前記第１検出器ペア及び前記第２検出器ペアは互いに異なる向きをもって設置されている、
　ことを特徴とするバックエンド装置。