(57)【要約】【課題】部品点数の増大なく振動子体の揺動原点の位置ずれを検出可能な超音波診断装置を提供する。【解決手段】超音波診断装置は、超音波を送受する複数の超音波振動素子を含む振動子体と、振動子体が軸を中心に揺動するための動力を出力する駆動源と、振動子体の揺動を制御するための駆動源の制御信号を出力する駆動制御部と、振動子体の揺動によって位置が変化する第１所定点の通過を検出する第１通過検出部と、駆動源からの動力によって振動子体が揺動するとき、第１通過検出部が第１所定点の通過を検出した際の制御信号が示す指令値が基準指令値と比較して所定量以上異なる場合には、振動子体の揺動原点に位置ずれが生じたと判断する位置ずれ判断部とを備える。【選択図】図１
2015016025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受する複数の超音波振動素子を含む振動子体と前記振動子体が軸を中心に揺動するための動力を出力する駆動源とを含む超音波探触子と接続可能な超音波診断装置であって、
前記振動子体の揺動を制御するための前記駆動源の制御信号を出力する駆動制御部と、
前記振動子体の揺動によって位置が変化する第１所定点の通過を検出する第１通過検出部と、
前記駆動源からの動力によって前記振動子体が揺動するとき、前記第１通過検出部が前記第１所定点の通過を検出した際の前記制御信号が示す指令値が基準指令値と比較して所定量以上異なる場合には、前記振動子体の揺動原点に位置ずれが生じたと判断する位置ずれ判断部と、
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記第１所定点は、前記振動子体の動きに伴って揺動する、揺動方向上の揺動中間点を挟んだ２箇所であり、
前記駆動制御部は、前記振動子体の揺動に伴って前記第１通過検出部が前記２箇所の少なくとも１点の通過を検出するよう、前記駆動源を制御することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記駆動源の駆動によって位置が変化する第２所定点の通過を検出する第２通過検出部を備え、
前記位置ずれ判断部は、前記駆動源が駆動するとき、前記第２通過検出部が前記第２所定点の通過を検出した際の前記制御信号が示す指令値が基準指令値と比較して所定量以上異なる場合には、前記振動子体の揺動原点に位置ずれが生じたと判断することを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記振動子体の揺動軌道上の前記第２所定点に対応する点は、前記第１所定点である前記２箇所の揺動軌道上の間に位置し、
前記駆動制御部は、前記振動子体の揺動に伴って、前記第１通過検出部が前記２箇所の少なくとも１点の通過を検出するか、前記第２通過検出部が前記第２所定点の通過を検出するよう、前記駆動源を制御することを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記第１通過検出部は、
前記振動子体の揺動方向上に所定長さを有するマグネットと、
前記マグネットによる磁場強度を計測する磁気センサと、
を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
超音波を送受する複数の超音波振動素子を含む振動子体と、
外部からの制御信号に応じて、前記振動子体が軸を中心に揺動するための動力を出力する駆動源と、
前記振動子体の揺動によって位置が変化する第１所定点の通過を検出する第１通過検出部と、を備え、
前記駆動源からの動力によって前記振動子体が揺動するとき、前記第１通過検出部が前記第１所定点の通過を検出した際の前記制御信号が示す指令値が基準指令値と比較して所定量以上異なる場合には、前記振動子体の揺動原点に位置ずれが生じたと判断されることを特徴とする超音波探触子。
【請求項７】
前記第１所定点は、前記振動子体の動きに伴って揺動する、揺動方向上の揺動中間点を挟んだ２箇所であり、
前記振動子体の揺動に伴って前記第１通過検出部が前記２箇所の少なくとも１点の通過を検出するよう、前記駆動源が制御されることを特徴とする請求項６に記載の超音波探触子。
【請求項８】
前記駆動源の駆動によって位置が変化する第２所定点の通過を検出する第２通過検出部を備え、
前記駆動源が駆動するとき、前記第２通過検出部が前記第２所定点の通過を検出した際の前記制御信号が示す指令値が基準指令値と比較して所定量以上異なる場合には、前記振動子体の揺動原点に位置ずれが生じたと判断されることを特徴とする請求項６又は７に記載の超音波探触子。
【請求項９】
前記振動子体の揺動軌道上の前記第２所定点に対応する点は、前記第１所定点である前記２箇所の揺動軌道上の間に位置し、
前記振動子体の揺動に伴って、前記第１通過検出部が前記２箇所の少なくとも１点の通過を検出するか、前記第２通過検出部が前記第２所定点の通過を検出するよう、前記駆動源が制御されることを特徴とする請求項８に記載の超音波探触子。
【請求項１０】
前記第１通過検出部は、
前記振動子体の揺動方向上に所定長さを有するマグネットと、
前記マグネットによる磁場強度を計測する磁気センサと、
を有することを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いて被検体内の画像を得る超音波診断装置および超音波探触子に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置に使用される超音波探触子は、被検体に超音波を送波し、被検体内組織の音響インピーダンスの差異から生じる反射波を受波し、当該反射波を示す超音波受信信号を超音波診断装置に出力する。超音波診断装置は、超音波探触子からの超音波受信信号に対して信号処理を施すことで、超音波診断画像を生成し表示する。特許文献１には、超音波探触子内の超音波振動素子を含む振動子体を揺動させることで、被検体内組織の複数の断層画像の取得や三次元画像の構築を行う超音波診断装置に使用される三次元データ取り込み用超音波探触子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１８４５３２号公報
【特許文献２】特許第４７４０６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された超音波探触子のように、超音波を送受する超音波振動素子を含む振動子体とその揺動機構を内蔵する超音波探触子にあっては、揺動機構による振動子体の揺動原点の位置が予め設定される。しかし、ユーザが超音波探触子を落としてしまったとき等の衝撃によって、振動子体の実際の揺動原点が予め設定された位置からずれてしまう場合がある。揺動原点の位置ずれが生じた状態で超音波探触子が用いられると、ユーザが望む被検体内の領域とは異なる領域の画像が得られる。このように、超音波探触子における揺動原点の位置ずれは望ましくない。
【０００５】
揺動原点の位置ずれに対応可能な方法の一つは、電動機を備えた揺動機構による振動子体の移動量を検出するエンコーダの利用である。超音波探触子に設けられるエンコーダは、揺動原点の位置を示す原点位置信号と、揺動原点からの電動機による振動子体の移動量を示す移動距離信号とをコントローラに出力する。コントローラは、エンコーダから得られた移動距離信号を監視し、移動距離信号のカウント数が、電動機を駆動した移動距離に相当するカウント数と異なる場合、揺動原点の位置ずれが発生したと認識する。
【０００６】
しかし、上記説明したエンコーダの利用は、エンコーダに加えてその他関連部品等も必要であるため、超音波探触子の部品点数が増大する。部品点数の増大は、超音波探触子の製造コストが増加するため望ましくない。また、部品点数の増大によって、超音波探触子のサイズが大きくなってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、部品点数の増大なく振動子体の揺動原点の位置ずれを検出可能な超音波診断装置および超音波探触子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、超音波を送受する複数の超音波振動素子を含む振動子体と前記振動子体が軸を中心に揺動するための動力を出力する駆動源とを含む超音波探触子と接続可能な超音波診断装置であって、前記振動子体の揺動を制御するための前記駆動源の制御信号を出力する駆動制御部と、前記振動子体の揺動によって位置が変化する第１所定点の通過を検出する第１通過検出部と、前記駆動源からの動力によって前記振動子体が揺動するとき、前記第１通過検出部が前記第１所定点の通過を検出した際の前記制御信号が示す指令値が基準指令値と比較して所定量以上異なる場合には、前記振動子体の揺動原点に位置ずれが生じたと判断する位置ずれ判断部と、を備えた超音波診断装置を提供する。
【０００９】
また、本発明は、超音波を送受する複数の超音波振動素子を含む振動子体と、外部からの制御信号に応じて、前記振動子体が軸を中心に揺動するための動力を出力する駆動源と、前記振動子体の揺動によって位置が変化する第１所定点の通過を検出する第１通過検出部と、を備え、前記駆動源からの動力によって前記振動子体が揺動するとき、前記第１通過検出部が前記第１所定点の通過を検出した際の前記制御信号が示す指令値が基準指令値と比較して所定量以上異なる場合には、前記振動子体の揺動原点に位置ずれが生じたと判断される超音波探触子を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る超音波診断装置および超音波探触子によれば、部品点数の増大なく振動子体の位置ずれを検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態の超音波診断装置の全体構成および超音波探触子の内部構成を示す説明図
【図２】図１に示した超音波振動子アセンブリのＡ−Ａ’線断面図
【図３】振動子体が揺動時の第１の実施の形態の磁気センサによって計測された磁場強度の変化を示すグラフ
【図４】第１の実施の形態の超音波診断装置の本体装置および超音波探触子の各内部構成を示すブロック図
【図５】振動子体の揺動範囲に対応したローターの回動範囲と第１の実施の形態の磁気センサの位置との関係を示す図
【図６】振動子体の揺動範囲と第１の実施の形態の磁気センサが検出する磁場強度との関係を示す図
【図７】第２の実施の形態の超音波診断装置の全体構成および超音波探触子の内部構成を示す説明図
【図８】図７に示した超音波探触子の内部構成の一部を矢印Ｂの方向から見た図
【図９】ステッピングモータが回動駆動時の第２の実施の形態の磁気センサによって計測された磁場強度の変化を示すグラフ
【図１０】第２の実施の形態の超音波診断装置の本体装置および超音波探触子の各内部構成を示すブロック図
【図１１】振動子体の揺動範囲と第２の実施の形態の磁気センサが検出する磁場強度との関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明に係る超音波診断装置および超音波探触子の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。なお、以下説明する超音波診断装置および超音波探触子は、超音波を用いて被検体内の画像を得るために用いられる。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の超音波診断装置の全体構成および超音波探触子の内部構成を示す説明図である。図１に示す第１の実施の形態の超音波診断装置１は、その本体（以下「本体装置」という）１０と、超音波探触子２０と、表示器３０とを備える。超音波探触子２０および表示器３０は、それぞれ本体装置１０から取り外し可能であり、取り付け時には本体装置１０と電気的に接続される。
【００１４】
図１に示すように、超音波探触子２０は、駆動源の一例としてのステッピングモータ２１と、動力伝達機構２３と、超音波振動子アセンブリ２５と、磁気センサ２７とを有する。ステッピングモータ２１は、本体装置１０からパルス入力された指令値に応じて所定角度だけ駆動する。なお、ステッピングモータ２１は３６０度未満の範囲内で回動駆動する。ステッピングモータ２１からの動力は、動力伝達機構２３を介して超音波振動子アセンブリ２５に伝達される。なお、例えばステッピングモータ２１が２２５度の範囲で回動駆動する場合、ステッピングモータ２１から超音波振動子アセンブリ２５に伝達された動力によって、超音波振動子アセンブリ２５はギヤ比を１：２．５とすると９０度の範囲で回動する。他の一例として、ステッピングモータ２１が１８０度の範囲で回動駆動する場合、超音波振動子アセンブリ２５はギヤ比を１：１とすると１８０度の範囲で回動する。
【００１５】
動力伝達機構２３は、図１に示すように、駆動部プーリ２３１と、金属ベルト２３３と、従動部プーリ２３５とを有する。駆動部プーリ２３１は、ステッピングモータ２１と同軸上に取り付けられ、従動部プーリ２３５は、超音波振動子アセンブリ２５の後述する揺動軸と同軸上に取り付けられる。金属ベルト２３３は、駆動部プーリ２３１および従動部プーリ２３５にわたって巻掛けされている。
【００１６】
超音波振動子アセンブリ２５は、超音波を送受する複数の超音波振動素子を含む振動子体２５１と、揺動軸２５３と、ローター２５５と、第１のマグネット２５７とを有する。振動子体２５１は、本体装置１０から入力された超音波送波指示信号に応じて超音波を送波し、被検体からの反射波を受波する。振動子体２５１は、受波した反射波を示す超音波受信信号を本体装置１０に送る。図２は、図１に示した超音波振動子アセンブリ２５のＡ−Ａ’線断面図である。図２に示すように、ローター２５５は、揺動軸２５３と同軸上に取り付けられる。ローター２５５の上部には振動子体２５１が設けられ、ローター２５５の揺動軸２５３より下方の略中央には第１のマグネット２５７が設けられる。正逆回転方向に交互に回転するステッピングモータ２１からの動力が動力伝達機構２３を介して超音波振動子アセンブリ２５に伝達されると、ローター２５５は、図２に一点鎖線の矢印で示すよう揺動軸２５３を軸に回動し、振動子体２５１は、図２に二点鎖線の矢印で示すよう揺動軸２５３を軸に円心揺動する。以下、「円心揺動」を単に「揺動」という。磁気センサ２７は、ローター２５５より下方の、振動子体２５１が揺動しない状態のときに第１のマグネット２５７が対面する位置に設けられる。磁気センサ２７は、第１のマグネット２５７による磁場強度を計測し、計測した磁場強度を示す信号を本体装置１０に送る。
【００１７】
図３は、振動子体２５１が揺動時の磁気センサ２７によって計測された磁場強度の変化を示すグラフである。図３に示すように、磁気センサ２７が計測する磁場強度は、磁気センサ２７に対して第１のマグネット２５７が正面にあるとき高く、第１のマグネット２５７が磁気センサ２７から離れるにつれて低下し、逆に第１のマグネット２５７が磁気センサ２７に近づくにつれて高くなる。したがって、振動子体２５１が一往復すると、磁場強度が立ち上がる変化と立ち下がる変化が２回ずつ発生する。
【００１８】
図４は、第１の実施の形態の超音波診断装置１の本体装置１０および超音波探触子２０の各内部構成を示すブロック図である。図４に示すように、本体装置１０は、送信処理部１０１と、受信処理部１０３と、画像処理部１０５と、駆動制御部１０７と、磁場強度変化点判別部１０９と、記憶部１１１と、位置ずれ判断部１１３とを有する。送信処理部１０１は、本体装置１０に接続された超音波探触子２０の振動子体２５１に対して超音波の送波を指示する超音波送波指示信号を出力する。受信処理部１０３は、振動子体２５１が受波した反射波を示す、超音波探触子２０から送られた超音波受信信号を受信する。
【００１９】
駆動制御部１０７は、超音波探触子２０のステッピングモータ２１の回動駆動を制御するためのパルス信号を出力する。ステッピングモータ２１は、駆動制御部１０７から入力されたパルス信号が示す指令値に応じた角度だけ正回転方向又は逆回転方向に回転する。したがって、超音波探触子２０の振動子体２５１は、パルス信号の指令値に応じたステッピングモータ２１の回動駆動に従って揺動する。駆動制御部１０７から出力されたパルス信号は、ステッピングモータ２１だけでなく、画像処理部１０５および磁場強度変化点判別部１０９にも入力される。
【００２０】
なお、駆動制御部１０７から出力されるパルス信号の指令値はオフセットされた値であっても良い。この場合、ステッピングモータ２１の回動範囲が正回転方向又は逆回転方向にシフトするため、振動子体２５１の揺動中心が一方向にシフトする。振動子体２５１の揺動中心をどの方向にどの角度シフトするかは超音波診断装置１のユーザが設定することができる。駆動制御部１０７は、ユーザによる設定に応じてパルス信号の指令値をオフセットする。その結果、振動子体２５１の揺動角度を二等分する中間点（以下「揺動中間点」という）は、揺動方向のいずれかの方向にシフトする。
【００２１】
画像処理部１０５は、受信処理部１０３が受信した超音波受信信号を処理して、表示器３０に断層画像又は三次元画像を表示するよう処理する。なお、画像処理部１０５が三次元画像を表示するよう処理する場合、画像処理部１０５は、駆動制御部１０７が出力したパルス信号が示す指令値に応じた超音波探触子２０の振動子体２５１の揺動位置に基づいて、画像処理を行う。
【００２２】
磁場強度変化点判別部１０９は、超音波探触子２０の振動子体２５１が揺動する度に、磁気センサ２７が計測した磁場強度が立ち上がる変化点又は立ち下がる変化点を判別し、各判別時に駆動制御部１０７から出力されたステッピングモータ２１へのパルス信号が示す指令値を取得する。図３に示したように、磁場強度の変化は、振動子体２５１の揺動方向に対する第１のマグネット２５７の一端又は他端が磁気センサ２７を通過する際に生じる。このとき、磁場強度は、磁気センサ２７の正面に第１のマグネット２５７が位置する際の最大定常値から磁気センサ２７が第１のマグネット２５７の磁場を計測しない最小定常値に、又は最小定常値から最大定常値に変化する。したがって、磁場強度変化点判別部１０９は、磁気センサ２７からの信号が磁場強度の最大定常値と最小定常値の間のしきい値（図３に示すＢｔｈ１）を示す時を磁場強度の変化点として判別する。
【００２３】
図５は、振動子体２５１の揺動範囲に対応したローター２５５の回動範囲と磁気センサ２７の位置との関係を示す図である。また、図６は、振動子体２５１の揺動範囲と磁気センサ２７が検出する磁場強度との関係を示す図である。図５に示すように、振動子体２５１が所定の角度で揺動するとローター２５５も同じ角度で回動する。例えば、ローター２５５が図５に示す範囲Ｒ０で回動すると、振動子体２５１は図６に示す範囲Ｗ０で揺動する。振動子体２５１が範囲Ｗ０で揺動すると、磁場強度変化点判別部１０９によって磁場強度の変化点Ｃａ，Ｃｂが判別される。
【００２４】
記憶部１１１は、超音波診断装置１の電源が入れられた後に、本体装置１０に接続された超音波探触子２０の振動子体２５１が揺動可能範囲で揺動されたときの磁場強度の変化点Ｃａ，Ｃｂにおいて磁場強度変化点判別部１０９が取得した指令値を、基準指令値として記憶する。超音波診断装置１の電源が入れられたとき、駆動制御部１０７は、後述する磁場強度の変化点Ｃａ，Ｃｂの検出動作を行う。磁場強度変化点判別部１０９は、第１のマグネット２５７の一端が磁気センサ２７を通過した際の図６に示す磁場強度の変化点Ｃａを判別して、このときステッピングモータ２１に入力されたパルス信号の指令値Ｃ１ａを基準指令値として記憶部１１１に格納する。同様に、磁場強度変化点判別部１０９は、第１のマグネット２５７の他端が磁気センサ２７を通過した際の図６に示す磁場強度の変化点Ｃｂを判別して、このときのステッピングモータ２１に入力されたパルス信号の指令値Ｃ１ｂを基準指令値として記憶部１１１に格納する。なお、パルス信号の指令値が基準指令値Ｃ１ａと基準指令値Ｃ１ｂの中間値であるときの振動子体２５１の位置を「揺動原点」という。
【００２５】
上述した駆動制御部１０７による磁場強度の変化点Ｃａ，Ｃｂの検出動作では、以下の処理が行われる。すなわち、駆動制御部１０７が、一方向に振動子体２５１を一定角度ずつ振るパルス信号を出力し、このパルス信号のパルスごとに、磁場強度変化点判別部１０９が磁場強度の変化点の有無を判別し、変化点Ｃａがあれば記憶部１１１にそのときのパルス信号の指令値を基準指令値として格納する。続いて、駆動制御部１０７は、反対方向に振動子体２５１を一定角度ずつ振るパルス信号を出力し、このパルス信号のパルスごとに、磁場強度変化点判別部１０９が磁場強度の変化点の有無を判別し、変化点Ｃｂがあれば記憶部１１１にそのときのパルス信号の指令値を基準指令値として格納する。
【００２６】
なお、磁場強度変化点判別部１０９は、一方向へ移動しているときの変化点と、反対方向へ移動しているときの変化点を、パルス信号のパルスごとに、変化点Ｃａ，Ｃｂの有無を判別するために確認する。これは、磁気センサ２７がオンからオフへ変化する時及びオフからオンへ変化する時にはヒシテリスが発生するため、位置を分けて当該確認を行うためである。
【００２７】
位置ずれ判断部１１３は、振動子体２５１が揺動中に磁場強度変化点判別部１０９が取得した磁場強度の変化点におけるパルス信号の指令値を、記憶部１１１が記憶する基準指令値と比較する。記憶部１１１は、２つの基準指令値Ｃ１ａ，Ｃ１ｂを記憶する。位置ずれ判断部１１３は、磁場強度の変化点におけるパルス信号の指令値を基準指令値と比較する際、振動子体２５１の揺動中に通過すべき方の基準指令値と比較する。「通過すべき方の基準指令値」は、振動子体２５１が例えば揺動原点から一方向の向きに動いているときは基準指令値Ｃ１ａであり、揺動原点から反対方向の向きに動いているときは基準指令値Ｃ１ｂである。
【００２８】
振動子体２５１が例えば図６に示す範囲ＷＯで揺動するとき、磁場強度変化点判別部１０９は、磁場強度の変化点Ｃａにおけるパルス信号の指令値Ｃ２ａと、磁場強度の変化点Ｃｂにおけるパルス信号の指令値Ｃ２ｂとを取得する。このため、位置ずれ判断部１１３は、指令値Ｃ２ａと基準指令値Ｃ１ａを比較し、かつ、指令値Ｃ２ｂと基準指令値Ｃ１ｂを比較する。当該比較において、「Ｃ２ａ＜（Ｃ１ａ−Ｃｔｈ）若しくは（Ｃ１ａ＋Ｃｔｈ）＜Ｃ２ａ」又は「Ｃ２ｂ＜（Ｃ１ｂ−Ｃｔｈ）若しくは（Ｃ１ｂ＋Ｃｔｈ）＜Ｃ２ｂ」であれば、位置ずれ判断部１１３は、振動子体２５１の揺動原点に位置ずれが生じた状態であると判断する。なお、Ｃｔｈは、ステッピングモータ２１が駆動制御部１０７からのパルス信号の一パルス毎に回転する角度である。
【００２９】
また、パルス信号の指令値がオフセットされ、振動子体２５１が例えば図６に示す範囲Ｗ１で揺動するとき、磁場強度変化点判別部１０９は、磁場強度の変化点Ｃａにおけるパルス信号の指令値Ｃ２ａを取得する。このため、位置ずれ判断部１１３は、指令値Ｃ２ａと基準指令値Ｃ１ａを比較する。当該比較において、「Ｃ２ａ＜（Ｃ１ａ−Ｃｔｈ）又は（Ｃ１ａ＋Ｃｔｈ）＜Ｃ２ａ」であれば、位置ずれ判断部１１３は、振動子体２５１の揺動原点に位置ずれが生じた状態であると判断する。同様に、振動子体２５１が例えば図６に示す範囲Ｗ２で揺動するとき、磁場強度変化点判別部１０９は、磁場強度の変化点Ｃｂにおけるパルス信号の指令値Ｃ２ｂを取得する。このため、位置ずれ判断部１１３は、指令値Ｃ２ｂと基準指令値Ｃ１ｂを比較する。当該比較において、「Ｃ２ｂ＜（Ｃ１ｂ−Ｃｔｈ）又は（Ｃ１ｂ＋Ｃｔｈ）＜Ｃ２ｂ」であれば、位置ずれ判断部１１３は、振動子体２５１の揺動原点に位置ずれが生じた状態であると判断する。
【００３０】
位置ずれ判断部１１３は、振動子体２５１の揺動原点に位置ずれが生じた状態であると判断すると、位置ずれ信号を出力する。この位置ずれ信号は、駆動制御部１０７と画像処理部１０５とに入力される。位置ずれ信号が入力された駆動制御部１０７は、ステッピングモータ２１の駆動を停止する。また、位置ずれ信号が入力された画像処理部１０５は、位置ずれが発生した旨を表示器３０に表示するよう処理する。
【００３１】
なお、図６に示す揺動原点に対して磁場強度の各変化点Ｃａ，Ｃｂがどの程度離れるかは、磁気センサ２７に対する揺動方向上の第１のマグネット２５７の長さに応じて異なる。すなわち、第１のマグネット２５７の揺動方向上の長さが長い程、揺動原点に対する磁場強度の各変化点Ｃａ，Ｃｂの距離は長くなる。本実施の形態では、図６に示すように、振動子体２５１の揺動範囲がオフセットなく揺動するときには、磁場強度の変化点Ｃａ，Ｃｂの双方を含む範囲ＷＯで揺動し、振動子体２５１の揺動範囲がいずれかの方向にオフセットされたときであっても、磁場強度の変化点Ｃａ，Ｃｂのいずれか一方を含む範囲Ｗ１，Ｗ２で揺動するよう、第１のマグネット２５７の長さに応じた振動子体２５１の最小揺動範囲が予め決められている。すなわち、振動子体２５１の最小揺動範囲に応じた、ステッピングモータ２１に対するパルス信号の指令値の範囲が予め決められている。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態の超音波探触子２０は、振動子体２５１の揺動に連動して回動するローター２５５に設けられた第１のマグネット２５７と、第１のマグネット２５７による磁場強度を計測する磁気センサ２７とを備える。超音波探触子２０が接続された本体装置１０は、超音波探触子２０の振動子体２５１が揺動可能範囲で揺動されたときに得られる、磁場強度の変化点におけるステッピングモータ２１へのパルス信号の指令値を基準指令値として記憶する。さらに、本体装置１０は、超音波探触子２０において振動子体２５１が通常の揺動動作を行う際に、揺動の度に得られる磁場強度の変化点におけるパルス信号の指令値を基準指令値と比較した上で、当該指令値が基準指令値に対して所定値以上離れていれば、振動子体２５１の揺動原点に位置ずれが発生したと判断し、ステッピングモータ２１の駆動を中止した上で、位置ずれが発生した旨を表示器３０に表示するよう処理する。このように、超音波探触子２０は、振動子体２５１等の可動部の移動量を検出するエンコーダを備えていないが、第１のマグネット２５７および磁気センサ２７を用いることで、振動子体２５１の揺動原点の位置ずれを検出できる。
【００３３】
超音波探触子にエンコーダを設けると、エンコーダに加えてその他関連部品等も必要であるため、超音波探触子の部品点数が増大し、サイズおよび製造コストも増大する。しかし、本実施の形態の超音波探触子２０は、ローター２５５に第１のマグネット２５７が設けられ、第１のマグネット２５７と対面する位置に磁気センサ２７が設けられた簡単な構成である。このため、超音波探触子の部品点数を減らすことができ、超音波探触子のサイズおよび製造コストも小さくできる。
【００３４】
なお、本実施の形態では第１のマグネット２５７と磁気センサ２７を一対として用いた磁気検出方式によって振動子体２５１の揺動を検出するが、光学式のセンサーを用いて振動子体２５１の揺動を検出する光検出方式の構成であっても良い。但し、磁気検出方式で利用されるマグネットの方が簡便な構成で安価に実現できるため、磁気検出方式の方が好ましい。
【００３５】
（第２の実施の形態）
図７は、第２の実施の形態の超音波診断装置の全体構成および超音波探触子の内部構成を示す説明図である。図７に示す第２の実施の形態の超音波診断装置２は、その本体（以下「本体装置」という）１００と、超音波探触子２００と、表示器３０とを備える。第１の実施の形態と同様に、超音波探触子２００および表示器３０は、それぞれ本体装置１００から取り外し可能であり、取り付け時には本体装置１００と電気的に接続される。
【００３６】
図７に示すように、超音波探触子２００は、第１の実施の形態の超音波探触子２０が有する構成要素に加え、第２のマグネット２０１と、磁気センサ２０３とを有する。図７において、第１の実施の形態の超音波探触子２０が有する構成要素と同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。図８は、図７に示した超音波探触子２００の内部構成の一部を矢印Ｂの方向から見た図である。図７および図８に示すように、第２のマグネット２０１は、駆動部プーリ２３１の回転軸から離れた箇所に設けられ、駆動部プーリ２３１の回動と共に位置が変化する。また、磁気センサ２０３は、ステッピングモータ２１が回動駆動しない状態のときに第２のマグネット２０１の左右いずれかの半分の領域が対面する位置に設けられる。磁気センサ２０３は、第２のマグネット２０１による磁場強度を計測し、計測した磁場強度を示す信号を本体装置１００に送る。
【００３７】
図９は、ステッピングモータ２１が回動駆動時の磁気センサ２０３によって計測された磁場強度の変化を示すグラフである。図９に示すように、磁気センサ２０３が計測する磁場強度は、磁気センサ２０３に対して第２のマグネット２０１が正面にあるとき高く、第２のマグネット２０１が磁気センサ２０３から離れるにつれて低下し、逆に第２のマグネット２０１が磁気センサ２０３に近づくにつれて高くなる。したがって、振動子体２５１が一往復すべくステッピングモータ２１が回動駆動されると、磁場強度が立ち上がる変化と立ち下がる変化が１回ずつ発生する。
【００３８】
図１０は、第２の実施の形態の超音波診断装置２の本体装置１００および超音波探触子２００の各内部構成を示すブロック図である。なお、図１０において、第１の実施の形態の本体装置１０が有する構成要素と同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。図１０に示すように、本体装置１００は、第１の実施の形態の本体装置１０が有する磁場強度変化点判別部１０９、記憶部１１１および位置ずれ判断部１１３の代わりに磁場強度変化点判別部２０９、記憶部２１１および位置ずれ判断部２１３を有する。他の構成は、第１の実施の形態の本体装置１０と同様である。
【００３９】
第２の実施の形態の磁場強度変化点判別部２０９は、第１の実施の形態の磁場強度変化点判別部１０９が行う、磁気センサ２７が計測した磁場強度の変化点の判別に加え、磁気センサ２０３が計測した磁場強度の変化点の判別も行う。すなわち、磁場強度変化点判別部２０９は、ステッピングモータ２１が回動する度に、磁気センサ２０３が計測した磁場強度の変化点を判別し、当該判別時に駆動制御部１０７から出力されたステッピングモータ２１へのパルス信号が示す指令値を取得する。図９に示したように、磁場強度の変化は、ステッピングモータ２１の回動方向に対して第２のマグネット２０１が磁気センサ２０３を通過する際に生じる。このとき、磁場強度は、磁気センサ２０３の正面に第２のマグネット２０１が位置する際の最大定常値から磁気センサ２０３が第２のマグネット２０１の磁場を計測しない最小定常値に、又は最小定常値から最大定常値に変化する。したがって、磁場強度変化点判別部２０９は、磁気センサ２０３からの信号が磁場強度の最大定常値と最小定常値の間のしきい値（図９に示すＢｔｈ２）を示す時を磁場強度の変化点として判別する。
【００４０】
図１１は、振動子体２５１の揺動範囲と磁気センサ２０３が検出する磁場強度との関係を示す図である。図１１に示すように、ステッピングモータ２１の回動駆動に応じて振動子体２５１が範囲Ｖ０で揺動すると、磁場強度変化点判別部２０９によって磁場強度の変化点Ｃｃが判別される。なお、第１の実施の形態で説明した磁場強度の変化点Ｃａと変化点Ｃｂの中間点に変化点Ｃｃが位置するよう、第２のマグネット２０１と磁気センサ２０３とが予め位置合わせされている。
【００４１】
第２の実施の形態の記憶部２１１は、超音波診断装置２の電源が入れられた後に、本体装置１００に接続された超音波探触子２００の振動子体２５１が揺動可能範囲で揺動されたときの磁場強度の変化点Ｃｃにおいて磁場強度変化点判別部２０９が取得した指令値を、基準指令値として記憶する。磁場強度変化点判別部２０９は、第２のマグネット２０１が磁気センサ２０３を通過した際の図１１に示す磁場強度の変化点Ｃｃを判別して、このときステッピングモータ２１に入力されたパルス信号の指令値Ｃ１ｃを基準指令値として記憶部２１１に格納する。なお、第１の実施の形態と同様に、磁場強度変化点判別部２０９は、第１のマグネット２５７の端部が磁気センサ２７を通過した際の磁場強度の変化点Ｃａ，Ｃｂにおける各指令値も基準指令値Ｃ１ａ，Ｃ１ｂとして記憶部２１１に格納する。
【００４２】
第２の実施の形態の位置ずれ判断部２１３は、振動子体２５１が揺動中に磁場強度変化点判別部２０９が取得した磁場強度の変化点におけるパルス信号の指令値を、記憶部２１１が記憶する基準指令値と比較する。第２の実施の形態の記憶部２１１は、３つの基準指令値Ｃ１ａ，Ｃ１ｂ，Ｃ１ｃを記憶する。位置ずれ判断部２１３は、磁場強度の変化点におけるパルス信号の指令値を基準指令値と比較する際、振動子体２５１の揺動範囲における基準指令値と比較する。すなわち、振動子体２５１が例えば図１１に示す範囲Ｖ０で揺動するときは基準指令値Ｃ１ｃと比較し、範囲Ｖ１で揺動するときは基準指令値Ｃ１ａと比較し、範囲Ｖ２で揺動するときは基準指令値Ｃ１ｂと比較する。
【００４３】
振動子体２５１が例えば図１１に示す範囲ＶＯで揺動するとき、磁場強度変化点判別部２０９は、磁場強度の変化点Ｃｃにおけるパルス信号の指令値Ｃ２ｃを取得する。このため、位置ずれ判断部２１３は、指令値Ｃ２ｃと基準指令値Ｃ１ｃを比較する。当該比較において、「Ｃ２ｃ＜（Ｃ１ｃ−Ｃｔｈ）若しくは（Ｃ１ｃ＋Ｃｔｈ）＜Ｃ２ｃ」であれば、位置ずれ判断部２１３は、振動子体２５１の揺動原点に位置ずれが生じた状態であると判断する。なお、Ｃｔｈは、ステッピングモータ２１が駆動制御部１０７からのパルス信号の一パルス毎に回転する角度である。
【００４４】
また、パルス信号の指令値がオフセットされ、振動子体２５１が例えば図１１に示す範囲Ｖ１で揺動するとき、磁場強度変化点判別部２０９は、磁場強度の変化点Ｃａにおけるパルス信号の指令値Ｃ２ａを取得する。このため、位置ずれ判断部２１３は、指令値Ｃ２ａと基準指令値Ｃ１ａを比較する。当該比較において、「Ｃ２ａ＜（Ｃ１ａ−Ｃｔｈ）又は（Ｃ１ａ＋Ｃｔｈ）＜Ｃ２ａ」であれば、位置ずれ判断部２１３は、振動子体２５１の揺動原点に位置ずれが生じた状態であると判断する。同様に、振動子体２５１が例えば図１１に示す範囲Ｖ２で揺動するとき、磁場強度変化点判別部２０９は、磁場強度の変化点Ｃｂにおけるパルス信号の指令値Ｃ２ｂを取得する。このため、位置ずれ判断部２１３は、指令値Ｃ２ｂと基準指令値Ｃ１ｂを比較する。当該比較において、「Ｃ２ｂ＜（Ｃ１ｂ−Ｃｔｈ）又は（Ｃ１ｂ＋Ｃｔｈ）＜Ｃ２ｂ」であれば、位置ずれ判断部２１３は、振動子体２５１の揺動原点に位置ずれが生じた状態であると判断する。
【００４５】
図１１に範囲Ｖ０で示した振動子体２５１の揺動では、第１の実施の形態で説明した磁気センサ２７によって計測される磁場強度の変化点Ｃａ，Ｃｂが発生しない。すなわち、範囲Ｖ０が狭いため、磁気センサ２７が計測する磁場強度が図６に示すしきい値Ｂｔｈ１以下にはならない。したがって、第１の実施の形態の超音波診断装置１では、振動子体２５１が小さく揺動すると、振動子体２５１の揺動原点の位置ずれを検出できない。しかし、第２の実施の形態であれば、振動子体２５１が図１１に示す狭い範囲Ｖ０で揺動しても、磁気センサ２０３によって計測される磁場強度の変化点Ｃｃにおけるパルス信号の指令値Ｃ２ｃと基準指令値Ｃ１ｃの比較結果に基づいて、振動子体２５１の揺動原点の位置ずれを検出できる。なお、振動子体２５１の揺動範囲がオフセットされた場合であっても、第１の実施の形態と同様に、磁場強度の変化点Ｃａ，Ｃｂのいずれかにおけるパルス信号の指令値と基準指令値の比較結果に基づいて、振動子体２５１の揺動原点の位置ずれを検出できる。但し、最小の揺動幅で揺動する振動子体２５１の揺動範囲がオフセットされても磁場強度の変化点Ｃａ，Ｃｂのいずれかが発生するよう、第１のマグネット２５７の揺動方向上の長さが設計される。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明に係る超音波診断装置および超音波探触子は、部品点数の増大なく振動子体の揺動原点の位置ずれを検出する超音波診断装置および超音波探触子等として有用である。
【符号の説明】
【００４７】
１，２  超音波診断装置
１０，１００  本体装置
２０，２００  超音波探触子
３０  表示器
２１  ステッピングモータ
２３  動力伝達機構
２５  超音波振動子アセンブリ
２７  磁気センサ
２３１  駆動部プーリ
２３３  金属ベルト
２３５  従動部プーリ
２５１  振動子体
２５３  揺動軸
２５５  ローター
２５７  第１のマグネット
１０１  送信処理部
１０３  受信処理部
１０５  画像処理部
１０７  駆動制御部
１０９，２０９  磁場強度変化点判別部
１１１，２１１  記憶部
１１３，２１３  位置ずれ判断部
２０１  第２のマグネット
２０３  磁気センサ
【図１】
2015016025.tif 000003
【図２】
2015016025.tif 000004
【図３】
2015016025.tif 000005
【図４】
2015016025.tif 000006
【図５】
2015016025.tif 000007
【図６】
2015016025.tif 000008
【図７】
2015016025.tif 000009
【図８】
2015016025.tif 000010
【図９】
2015016025.tif 000011
【図１０】
2015016025.tif 000012
【図１１】
2015016025.tif 000013