(57)【要約】【課題】超音波計測の計測対象の位置を検出する補助機能を、より安価に実現する。【解決手段】超音波計測用の超音波素子部５３を有する超音波プローブ５０は、超音波計測範囲に重なるようにして赤色光を照射する第１発光部５４および近赤外光を照射する第２発光部５６と、生体４の皮下からの当該赤色光および近赤外光の反射光を受光する受光部５７とを備える。受光した反射光の強度から超音波計測範囲に計測対象とする組織を検出し、検出されたことを報知部５８で報知する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内の計測対象組織を超音波計測するための超音波素子部と、
光学計測によって前記計測対象組織を検出するための計測光の生体内の伝搬範囲が前記超音波素子部の測定範囲と重なるように設けられた前記計測光の発光部および受光部と、
を備えた超音波プローブ。
【請求項２】
前記超音波素子部は、超音波素子列を有し、
前記発光部と受光部との間に、前記超音波素子列が配置された、
請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項３】
前記光学計測によって前記計測対象組織が検出された旨を報知するための報知部を更に備えた請求項１又は２に記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記報知部は、前記発光部の光を前記超音波プローブの側方に漏光あるいは導光する構造部でなり、
前記発光部の発光パターンが制御されることで前記報知がなされる請求項３に記載の超音波プローブ。
【請求項５】
前記計測対象組織は血管である、
請求項１〜４の何れか一項に記載の超音波プローブ。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の超音波プローブと、
前記発光部および受光部を制御して前記光学計測を行い、前記計測対象組織を検出する検出制御部と、
を備えた超音波計測装置。
【請求項７】
請求項４に記載の超音波プローブと、
前記発光部および受光部を制御して前記光学計測を行い、前記計測対象組織を検出する検出制御部と、
前記検出制御部により検出された場合に、所定の発光パターンで前記発光部を発光させる報知制御部と、
を備えた超音波計測装置。
【請求項８】
前記報知部は表示部でなる請求項３に記載の超音波プローブと、
前記発光部および受光部を制御して前記光学計測を行い、前記計測対象組織を検出する水準を示す指標値を算出して、当該計測対象組織を検出する検出制御部と、
前記検出制御部により算出された指標値に応じて前記報知部を表示制御する報知制御部と、
を備えた超音波計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内の組織を超音波計測するための超音波素子を備えた超音波プローブ等に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波計測装置により生体内の生体情報を非侵襲に計測する技術が周知である。
例えば、動脈硬化の指標となる頸動脈のＩＭＴ（Intima Media Thickness：内膜中膜複合体厚）を計測することもその１つである。
頸動脈の測定では頸動脈を見つけ、測定ポイントを適切に決定しなければならない。通常は、オペレーターが医学的知識に基づいて計測対象とする頸動脈のおおよその位置に超音波プローブを当て、モニターに表示されるＢモード画像を見ながら測定対象とする頸動脈を詳細に探し出し、探し出した頸動脈を計測ポイントとして手動で設定する。こうした超音波プローブを当てる適切な位置や姿勢を速やかに見つける操作には熟練が必要とされる。近年では、こうした準備操作を補助する機能が考案されるようになった。例えば、特許文献１には、超音波ビームの反射波の受信信号強度を利用して自動で血管を検出する方法が開示されている。
【０００３】
また、非侵襲に生体情報を得る技術としては、動脈血の酸素飽和度を計測する技術が知られている。例えば、特許文献２および特許文献３では、生体組織に異なる波長の光を照射しその反射光や透過光を計測することで、動脈血流による吸光度の脈動成分比を算出し、吸光度の比から動脈血の酸素飽和度を算出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１００８号公報
【特許文献２】特開平６−９８８８１号公報
【特許文献３】特開２００５−９５５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている検出方法では、血管位置検出用の超音波振動子列（超音波トランスデューサー列）と血流計測用の超音波振動子列とを備えた２次元配列型の超音波アレイを必要とするため、超音波プローブが高価になってしまう問題がある。
【０００６】
本発明は、超音波計測の計測対象の位置を検出する補助機能を、より安価に実現することを目的として考案されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するための第１の発明は、生体内の計測対象組織を超音波計測するための超音波素子部と、光学計測によって前記計測対象組織を検出するための計測光の生体内の伝搬範囲が前記超音波素子部の測定範囲と重なるように設けられた前記計測光の発光部および受光部と、を備えた超音波プローブである。
【０００８】
第１の発明によれば、生体内を伝搬する計測光を照射して、生体内組織からの反射光を受光・計測して超音波計測の対象とする組織（計測対象組織）を検出できる。従来のように、比較的高価な２次元配列型の超音波アレイを用意する必要はなく、より安価に計測対象を検出する補助機能を超音波プローブに付与することができる。
【０００９】
第２の発明は、前記超音波素子部が、超音波素子列を有し、前記発光部と受光部との間に、前記超音波素子列が配置された、第１の発明の超音波プローブである。
【００１０】
第２の発明によれば、発光部と受光部とを結ぶ線分が、超音波素子列と交差することになる。よって、計測対象組織の長手方向に対して適切な位置関係で計測対象組織の存在を検出することができる。
特に、計測対象組織が血管である場合、発光部と受光部とが血管方向に沿って配置されると計測光が血管内をより長く伝搬してから受光部に至るので、より精度良く計測対象組織の存在を検知できる。そして、血管を対象とする超音波計測では、例えば血管の断面（血管の走行方向と直交する断面）を計測するので、計測対象組織の存在検出にとってもその後につづく超音波計測にとっても都合がよい。
【００１１】
第３の発明は、前記光学計測によって前記計測対象組織が検出された旨を報知するための報知部を更に備えた第１又は第２の発明の超音波プローブである。
【００１２】
従来の技術、特に特許文献１の技術では、オペレーターは超音波プローブを操る手元とは別のモニター画面に映し出される超音波画像に注視し、そこから計測対象組織の存在を読み解かねばならず、超音波プローブの位置調整に熟練と集中力とが要求された。
しかし、第３の発明によれば、計測対象組織を検出すると報知が行われるので、オペレーターは超音波プローブを操る手元に注目しさえすれば、超音波画像を読み解く必要もなく、そのための集中力も要求されない。オペレーターの操作負担を大幅に減らすことができる。
【００１３】
第４の発明は、前記報知部が、前記発光部の光を前記超音波プローブの側方に漏光あるいは導光する構造部でなり、前記発光部の発光パターンが制御されることで前記報知がなされる第３の発明の超音波プローブである。
【００１４】
第４の発明によれば、報知部として、独立した専用の発光部などを設けなくてよいので製造コストをより低減できる。
【００１５】
第５の発明は、前記計測対象組織は血管である、第１〜第４の何れかの発明の超音波プローブである。
【００１６】
第５の発明は、第１〜第４の発明の特徴を全て有するので、血管を超音波計測するのに極めて有効である。
【００１７】
第６の発明は、第１〜第５の何れかの発明の超音波プローブと、前記発光部および受光部を制御して前記光学計測を行い、前記計測対象組織を検出する検出制御部と、を備えた超音波計測装置である。
【００１８】
第６の発明によれば、第１〜第５の何れかの発明と同様の効果が得られる。
【００１９】
第７の発明は、第４の発明の超音波プローブと、前記発光部および受光部を制御して前記光学計測を行い、前記計測対象組織を検出する検出制御部と、前記検出制御部により検出された場合に、所定の発光パターンで前記発光部を発光させる報知制御部と、を備えた超音波計測装置である。
【００２０】
第７の発明によれば、第４の発明と同様の効果が得られる。
【００２１】
第８の発明は、前記報知部は表示部でなる第３の発明の超音波プローブと、前記発光部および受光部を制御して前記光学計測を行い、前記計測対象組織を検出する水準を示す指標値を算出して、当該計測対象組織を検出する検出制御部と、前記検出制御部により算出された指標値に応じて前記報知部を表示制御する報知制御部と、を備えた超音波計測装置である。
【００２２】
第８の発明によれば、計測対象組織の判定に用いる指標値の状態を報知部による表示を使ってオペレーターに知らせることができる。よって、オペレーターはこの表示をたよりとすることでより素早く効率的に計測対象組織のある場所を探し出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】超音波計測装置のシステム構成例を示す図。
【図２】第１実施形態における超音波プローブの構成例を示す三面図。
【図３】計測対象組織の検出原理について説明する図。
【図４】超音波計測の流れについて説明する図。
【図５】第１実施形態の超音波計測装置の機能構成例を示すブロック図。
【図６】第１実施形態における計測対象組織の存在検出並びに超音波計測に係る処理の流れを説明するためのフローチャート。
【図７】第２実施形態における超音波プローブの構成例を示す三面図。
【図８】第２実施形態の超音波計測装置の機能構成例を示すブロック図。
【図９】第２実施形態における計測対象組織の存在検出並びに超音波計測に係る処理の流れを説明するためのフローチャート。
【図１０】図９より続くフローチャート。
【図１１】超音波プローブの構成の変形例を示す図。
【図１２】超音波プローブの構成の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
〔第１実施形態〕
図１は、本実施形態における超音波計測装置１０のシステム構成例を示す図である。超音波計測装置１０は、生体４の内部の所定の計測対象組織を超音波計測して生体情報を得るための装置である。
本実施形態における計測対象組織は、血管、より具体的には動脈とするが、それ以外の組織であってもよい。また、計測する生体情報は、適宜設定可能である。例えば、血管径や、動脈硬化指標値、弾性指標値、血圧、血管年齢、ＩＭＴ（Intima Media Thickness：血管の内膜中膜複合体厚）などである。
【００２５】
超音波計測装置１０は、計測結果や操作情報等を画像表示するための表示部および操作入力部を兼ねるタッチパネル１２と、操作入力をするためのキーボード１４と、超音波プローブ５０（深触子）と、処理装置３０とを備える。処理装置３０には、制御基板３１が搭載されており、タッチパネル１２，キーボード１４，超音波プローブ５０などの装置各部と信号送受可能に接続されている。
【００２６】
制御基板３１には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２や、ＡＳＩＣ（Application Apecific Integrated Circuit）、各種ＬＳＩ（Large Scale Integration）の他、ＩＣメモリーやハードディスク等による記憶媒体３３と、外部装置とのデータ通信を実現する通信ＩＣ３４とが搭載されている。処理装置３０は、記憶媒体３３に記憶されている測定プログラムをＣＰＵ３２等が実行することにより本実施形態に係る各種機能を実現する。
【００２７】
具体的には、処理装置３０の制御により、超音波計測装置１０は超音波プローブ５０から生体４へ超音波パルスを発信・照射し、その反射波を受信する。そして受信した反射波を増幅・信号処理することにより、生体４の血管６などの生体内構造の位置情報や経時変化などを計測し、目的とする生体情報を逐次算出し記憶することができる。反射波信号には、いわゆるＡモード、Ｂモード、Ｍモード、カラードップラーの各モードの画像が含まれる。勿論、これら以外の形式のデータでもよい。超音波を用いた測定（サンプリング）は所定周期で繰り返し実行される。測定単位を「フレーム」と呼称する。本実施形態のサンプリングは２０ｆｐｓ（Frames Per Second）以上で行われる。
【００２８】
図２は、本実施形態における超音波プローブ５０の構成例を示す三面図である。図２（１）が正面図、図２（２）が側面図、図２（３）が下面図すなわち生体４の皮膚面に押し当てる側から見た図である。
【００２９】
本実施形態の超音波プローブ５０は、基本的には公知の超音波プローブと同様に実現されるが次の点で異なる特徴を有する。
すなわち、本体ケース５１と一体にして、超音波照射する計測面５２側に、超音波素子部５３と、第１発光部５４と、第２発光部５６と、受光部５７とを備える。また、本体ケース５１の上部には、報知部５８を備える。本実施形態の超音波計測装置１０は、第１発光部５４と第２発光部５６から照射された計測光の生体４からの反射光を受光部５７で受光・計測して超音波計測の対象となる組織の存在を検知し、計測対象組織の存在が検出された旨を報知部５８でオペレーターへ報知することができる。
【００３０】
超音波素子部５３は、複数の超音波振動子（超音波トランスデューサー）を列状に配列した素子群、例えば、超音波振動子を１列に配置した公知のリニア型アレイにより実現できる。なお、超音波振動子の並びは、１列に限らず超音波計測の目的に応じて配列数は適宜設定可能である。
【００３１】
第１発光部５４および第２発光部５６は、本体ケース５１の下面から下方へ向けて計測光を照射する。より具体的には、計測光の伝搬範囲Ａｒが、超音波素子部５３による超音波の計測範囲Ａｓと重なるように第１発光部５４および第２発光部５６が配置されている。
【００３２】
第１発光部５４は、６６０ｎｍ付近の光と赤色可視光を発する発光素子であって、超音波計測の計測対象組織を光学計測で検出するための２種類の計測光のうち一方を照射する。例えば、赤色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）により実現されるが、その他の発光素子により実現するとしてもよい。本実施形態の第１発光部５４は、超音波素子部５３による超音波の発信方向すなわち計測面５２の法線方向へ向けて計測光を発するように設けられている。
【００３３】
第２発光部５６は、８８０ｎｍ付近の近赤外光を発する発光素子であって、２種類の計測光のうち他方を照射する。例えば、赤外線ＬＥＤにより実現されるが、その他の発光素子により実現するとしてもよい。本実施形態の第２発光部５６も、超音波素子部５３による超音波の発信方向すなわち計測面５２の法線方向へ向けて計測光を発するように設けられている。
【００３４】
もし、第１発光部５４と第２発光部５６の何れか一方が他方に要求される発光特性をも満たすならば、当該他方の発光部を省略し、第１発光部５４と第２発光部５６とをまとめて１つの発光素子で実現するとしてもよい。
【００３５】
受光部５７は、第１発光部５４および第２発光部５６から照射された探査光の反射光を受光し、受光強度に応じた信号を出力する素子である。例えば、フォトダイオードなどの光センサーにより実現できる。本実施形態では、計測面５２の法線方向からの光を受光可能に設けられている。
【００３６】
そして、本実施形態では、第１発光部５４および第２発光部５６と、受光部５７とは、超音波素子列を挟む位置に配置されている。具体的には、第１発光部５４と第２発光部５６は、超音波素子部５３の素子列の左右（図２（３）では上下）の一方側にあたる計測面５２の外縁部に互いに近接して設けられている。一方、受光部５７は、超音波素子部５３の素子列の左右（図２（３）では上下）の他方側にあたる計測面５２の外縁部に互いに近接して設けられている。
【００３７】
なお、計測面５２の外縁部には、第１発光部５４が発した光が、本体ケース５１の側方に漏れるように構造部５９が設けられている。構造部５９は、本体ケース５１に設けた切り欠きや貫通孔、窓によって実現することができる。あるいは、第１発光部５４から光を導く導光材を設けることで実現してもよい。勿論、第１発光部５４が側面に露出する構成であってもよい。
【００３８】
報知部５８は、光でオペレーターへ超音波計測装置１０の計測に係る状態（計測ステータス）を報知する表示部であって、小型のフラットパネルディスプレイやＬＥＤなどの発光素子により実現される。本実施形態では複数のＬＥＤの配列により構成される。
【００３９】
報知部５８は、報知パターン（本実施形態では、明滅パターンや色、明暗などの組み合わせからなる発光パターンと言い換えできる）によって、単数又は複数種類の報知を行う。本実施形態における報知は、１）計測対象組織の存在の確からしさ（計測対象組織を検出する水準）を示す指標値の大きさ、すなわち確からしさの程度を発光するＬＥＤの数に置き換えて表示する“組織検出判定中”と、２）計測対象組織が検出されたこと告げる“組織検出”と、３）超音波計測が実施されていることを告げる“超音波計測中”とを含む。
【００４０】
なお、報知内容は、これら３つの状態以外にも適宜含めることができる。逆に“組織検出判定中”や“超音波計測中”を省略することもできる。また、本実施形態では光で報知する構成としているが音で報知する構成としてもよい。その場合は、適宜、報知部５８にスピーカーを含めるとよい。
【００４１】
図３は、第１発光部５４および第２発光部５６と、受光部５７とによる計測対象組織の検出原理について説明する図である。
超音波プローブ５０の計測面５２を生体４の皮膚に軽く当て、第１発光部５４および第２発光部５６から計測光を皮下へ向けて照射すると、計測面５２の下にある組織に応じた反射光を受光部５７で計測することができる。
【００４２】
公知の反射型パルスオキシメーターの技術から明らかなように、第１発光部５４が照射する赤色光および第２発光部５６が照射する近赤外光は、血中のオキシヘモグロビンによる吸光度と、デオキシヘモグロビンによる吸光度とが異なる。また、血管６の吸光度は心臓の拍動により変動・脈動する。
血管６とその周辺組織について着目すれば、血管６による反射光の変動率（受光強度の変動率）は、血管６の周辺組織による反射光の変動率よりも大きいことになる。
つまり、反射光の変動率により、受光部５７で受光している反射光が血管６によるものなのか周辺組織によるものであるか、言い換えれば、その時点で超音波プローブ５０を当てている位置の皮下に血管６があるか皮下組織があるかを判定することができる。
【００４３】
具体的には、赤色光の波形変動幅（Ｖac）を波形平均電圧（Ｖdc）で除した赤色反射光変動率（Ｖac／Ｖdc）Ｒと、近赤外光の波形変動幅（Ｖac）を波形平均電圧（Ｖdc）で除した近赤外反射光変動率（Ｖac／Ｖdc）ＩＲとを算出する。そして、変動率を表す値として“検出判定パラメーター値｛（Ｖac／Ｖdc）Ｒ＋（Ｖac／Ｖdc）ＩＲ｝”を算出し、この検出判定パラメーター値を所定の検出判定閾値と比較する。そして、当該閾値以上であれば、血管６の反射光を受光していると判断し、閾値未満であれば血管６の周辺組織による反射光を受光していると判断する。
【００４４】
ちなみに、公知の反射型パルスオキシメーターでも、赤色光反射変動率（Ｖac／Ｖdc）Ｒと、近赤外反射光変動率（Ｖac／Ｖdc）ＩＲとを算出するが、動脈酸素飽和度を求める際には、前者を後者で割った値｛（Ｖac／Ｖdc）Ｒ÷（Ｖac／Ｖdc）ＩＲ｝を用いる。
これに対して、本実施形態では、赤色反射光変動率と近赤外反射光変動率との２種類の変動率の和を血管の検出判定に用いる点が大きく異なる。赤色反射光変動率と近赤外反射光変動率との２種類の変動率の和を用いることにより、公知の反射型パルスオキシメーターをそのまま血管検出に用いる場合よりも、格段に判定精度を高めることが可能となっている。
【００４５】
図４は、本実施形態における超音波計測の流れについて説明する図である。
オペレーターが所定の準備操作を実行すると、図４（１）に示すように、超音波計測装置１０は第１発光部５４と第２発光部５６とから計測対象組織検出用に計測光の照射を開始し、更に受光部５７による受光結果に基づく検出判定を開始する。また、報知部５８をその検出判定に用いる検出判定パラメーター値（計測対象組織の存在の確からしさを示す指標値）の大きさをレベル表示させる。
【００４６】
オペレーターは、構造部５９から第１発光部５４が発している赤色光や、報知部５８の“組織検出判定中”を示す報知パターンにより検出準備が整ったことを理解し、超音波プローブ５０を生体４に押し当てる。なお、第１発光部５４と第２発光部５６の発光開始と合わせて、タッチパネル１２にて、計測対象組織があると推測される大凡の位置に超音波プローブ５０が当たるように促す表示をするとしてもよい。
【００４７】
オペレーターは、計測対象組織（血管６）を探すように超音波プローブ５０を当てる位置を調整する。報知部５８のレベル表示が位置調整の頼りとなる。
やがて、図４（２）に示すように、超音波プローブ５０が血管６の上に至ると、超音波計測装置１０は図３で説明したようにしてこれを検出し、計測ステータスは“組織検出”となる。超音波計測装置１０は、第１発光部５４と第２発光部５６と報知部５８とを、検出した旨を報知するための所定検出報知パターン（例えば、１Ｈｚで明滅する発光パターン）で制御する。報知部５８については、発光色を制御できるのであれば、所定色に変更するように制御するのもよいであろう。
【００４８】
オペレーターは、第１発光部５４や第２発光部５６、報知部５８の発光パターンが変わったことで、位置調整が完了し、血管が検出されて、超音波計測に適した位置にあることを理解して超音波プローブ５０をその位置と姿勢を維持するように努める。
【００４９】
計測対象組織が検出されると、続いて図４（３）に示すように、計測ステータスが“超音波計測中”となる。超音波計測装置１０は、報知部５８を超音波計測の開始を報知する超音波計測報知パターン（例えば、長点灯と短点灯の繰り返し発光パターン）で発光させ、更に自動的に超音波素子部５３を用いた超音波計測を開始する。勿論、超音波計測を開始する前に、適宜タッチパネル１２にて超音波計測が開始される旨を告げる表示をしてもよい。
【００５０】
超音波計測は、所定の終了条件を満たすまで継続される。終了条件は、例えば計測時間が所定時間経過したことであったり、オペレーターによる計測終了操作などとすることができる。超音波計測装置１０は、終了条件を満たしたことを検出すると、超音波計測を終了し、報知部５８を消灯制御する。
【００５１】
［機能構成の説明］
次に、本実施形態を実現するための機能構成について説明する。
図５は、本実施形態の超音波計測装置１０の機能構成例を示すブロック図である。超音波計測装置１０は、操作入力部１００と、送信部１０２と、受信部１０４と、計測光照射部１１０と、受光部１１２と、報知出力部１１４と、処理部２００と、画像表示部３６０と、記憶部５００とを備える。
【００５２】
操作入力部１００は、オペレーターによる各種操作入力を受け付け、操作入力に応じた操作入力信号を処理部２００へ出力する。ボタンスイッチやレバースイッチ、ダイヤルスイッチ、トラックパッド、マウス、などにより実現できる。図１のタッチパネル１２やキーボード１４がこれに該当する。
【００５３】
送信部１０２は、パルス電圧に基づいて超音波を照射する。
受信部１０４は、送信部１０２によって照射された超音波が生体４の生体内で反射した反射波信号を受信し、電気信号に変換して出力する。図２の超音波素子部５３が、送信部１０２および受信部１０４に該当する。
【００５４】
計測光照射部１１０は、超音波計測の対象となる組織（計測対象組織）の存在を検出するための計測光を、送信部１０２による超音波照射範囲すなわち超音波計測の測定範囲と重なるように照射する。発光素子や、光学素子、光学フィルターなどにより実現される。図２の第１発光部５４および第２発光部５６がこれに該当する。
【００５５】
受光部１１２は、計測光の反射光を受光して電気信号に変換し出力する。公知の光センサーや、光学素子、光学フィルターなどにより実現される。図２の受光部５７がこれに該当する。
【００５６】
報知出力部１１４は、計測に係る各種進行状況（計測ステータス）を報知する出力をする。例えば、液晶パネルディスプレイ等の画像表示装置や、ＬＥＤ、スピーカー、バイブレーター、などにより実現することができるが、本実施形態では図１のタッチパネル１２や図２の報知部５８がこれに該当する。
【００５７】
処理部２００は、例えば、ＣＰＵやＧＰＵ等のマイクロプロセッサーや、ＡＳＩＣ、ＩＣメモリーなどの電子部品によって実現される。そして、処理部２００は、各機能部との間でデータの入出力制御を行い、所定のプログラムや各種データに基づいて各種の演算処理を実行して、血管位置を判定し、生体４の生体情報を算出する。図１の処理装置３０および制御基板３１がこれに該当する。
【００５８】
本実施形態では、処理部２００は、超音波計測制御部２１０と、検出制御部２２０と、報知制御部２４０と、生体情報算出部２５０と、画像生成部２６０とを有する。
【００５９】
超音波計測制御部２１０は、照射制御部２１２と、送受信制御部２１４と、受信合成部２１６とを有し、超音波計測を統合的に制御する。本実施形態でのサンプリングレートは２０回／秒以上のサンプリング速度とし、その一例として２０ｆｐｓで測定するものとする。
【００６０】
照射制御部２１２は、超音波プローブ５０から発信する超音波パルスのタイミングを制御し、送信制御信号を送受信制御部２１４へ出力する。
【００６１】
送受信制御部２１４は、照射制御部２１２からの送信制御信号に従ってパルス電圧を発生させて送信部１０２へ出力する。その際、送信遅延処理を行って各超音波振動子へのパルス電圧の出力タイミングの調整を行うことができる。また、送受信制御部２１４は、受信部１０４から出力された反射波信号の増幅やフィルター処理を行って、その結果を受信合成部２１６へ出力することができる。
【００６２】
受信合成部２１６は、必要に応じて遅延処理等を行っていわゆる受信信号のフォーカスに係る処理等を実行して反射波信号を生成する。
【００６３】
検出制御部２２０は、光学計測により超音波計測の対象とする組織の検出に係る制御を行う。本実施形態では、計測光照射部１１０の発光を制御する計測光発光制御部２２２と、受光部１１２からの出力信号を受信して光学計測に係る各種パラメーター値を算出し計測対象組織を検出する検出判定部２２４とを含む。
【００６４】
計測対象組織の存在を検出する光学計測に係る各種パラメーター値は、記憶部５００に記憶される。例えば、赤色光波形平均値５１１と、赤色光波形変動幅５１２と、赤色反射光変動率５１３と、近赤外光波形平均値５２１と、近赤外光波形変動幅５２２と、近赤外反射光変動率５２３と、検出判定パラメーター値５３０と、が算出されて記憶される。
【００６５】
報知制御部２４０は、報知出力部１１４の出力を制御する。本実施形態では、検出制御部２２０により計測対象組織の存在が検出された場合に、計測光照射部１１０や報知出力部１１４を所定の発光パターンで発光させる制御を行うことができる。
【００６６】
生体情報算出部２５０は、受信合成部２１６が生成した反射波信号に基づいて、計測対象組織に関する生体情報を算出する。例えば、血管径や、動脈硬化指標値、弾性指標値、血圧、血管年齢、ＩＭＴ（Intima Media Thickness：血管の内膜中膜複合体厚）などである。算出結果は、記憶部５００に生体情報計測結果５４０として記憶する。なお、生体情報計測結果５４０には、算出結果の基になった反射波信号のデータも適宜含めることができる。
【００６７】
画像生成部２６０は、各種操作画面や、計測対象組織の存在検出に関する画像、超音波計測および生体情報測定の計測結果を表示するための画像、計測ステータスを通知する画像などを生成し画像表示部３６０へ出力する。
【００６８】
画像表示部３６０は、画像生成部２６０から入力される画像データを表示する。図１のタッチパネル１２がこれに該当する。
【００６９】
記憶部５００は、ＩＣメモリーやハードディスク、光学ディスクなどの記憶媒体により実現され、各種プログラムや、処理部２００の演算過程のデータなどの各種データを記憶する。図１では、処理装置３０の制御基板３１に搭載されている記憶媒体３３がこれに該当する。なお、処理部２００と記憶部５００の接続は、装置内の内部バス回路による接続に限らず、ＬＡＮ（Local Area Network）やインターネットなどの通信回線で実現しても良い。その場合、記憶部５００は超音波計測装置１０とは別の外部記憶装置により実現されるとしてもよい。
【００７０】
記憶部５００は、計測プログラム５０１と、反射波信号５１０と、赤色光波形平均値５１１と、赤色光波形変動幅５１２と、赤色反射光変動率５１３と、近赤外光波形平均値５２１と、近赤外光波形変動幅５２２と、近赤外反射光変動率５２３と、検出判定パラメーター値５３０と、生体情報計測結果５４０とを記憶する。
【００７１】
処理部２００は、計測プログラム５０１を読み出して実行することにより、超音波計測制御部２１０や、検出制御部２２０、報知制御部２４０、生体情報算出部２５０、画像生成部２６０等の機能を実現する。
なお、これらの機能部を電子回路等のハードウェアで実現する場合には、当該機能を実現させるためのプログラムの一部を省略することができる。例えば、検出制御部２２０をＬＳＩ等で実現するならば、検出制御部２２０の機能を実現させるためのプログラム部分、すなわち検出判定プログラム５０２を省略できる。
【００７２】
反射波信号５１０は、超音波計測により得られた反射波信号のデータであって、超音波計測制御部２１０によってフレーム毎に生成される。例えば、１つの反射波信号５１０には、超音波振動子の識別情報（Ｔｒ）と測定されたフレーム識別情報（ｆｒ）とが対応づけて格納される。
【００７３】
なお、記憶部５００は、これら以外にも、各種フラグ、計時用のカウンター値など、血管位置の判定並びに生体情報の算出に必要なデータを適宜記憶することができる。
【００７４】
［処理の流れの説明］
次に、超音波計測装置１０の動作について説明する。
図６は、超音波計測装置１０の計測対象組織の存在検出並びに超音波計測に係る処理の流れを説明するためのフローチャートである。
処理部２００は、先ず、計測対象組織の検出量の発光パターン（例えば、常時点灯状態）で第１発光部５４および第２発光部５６の発光を開始する（ステップＳ１０）。そして、受光部５７による受光結果に基づいて検出判定パラメーター値５３０の逐次算出を開始し（ステップＳ１２）、報知部５８による検出判定パラメーター値５３０のレベル表示を開始する（ステップＳ１４）。また、計測対象組織の存在検出の準備が整ったので超音波プローブ５０を、皮下に計測対象組織（本実施形態では血管６，より具体的には動脈）が位置していそうな大体の皮膚面位置に当てて、位置調整するようにオペレーターに促す案内画像を生成し、タッチパネル１２にて表示させる（ステップＳ１６）。
【００７５】
逐次算出される検出判定パラメーター値５３０が所定の検出判定閾値に達すると（ステップＳ２０のＹＥＳ）、処理部２００は報知部５８を検出報知パターンで制御し（ステップＳ２２）、第１発光部５４を検出報知パターンで発光制御する（ステップＳ２４）。そして、タッチパネル１２に、計測対象組織が検出された旨を告げる画面を表示させる（ステップＳ２６）。
【００７６】
次いで、処理部２００は、報知部５８を超音波計測パターンによる制御を開始し（ステップＳ２８）、第１発光部５４を超音波計測パターンにより発光させる制御を開始する（ステップＳ３０）。そして、タッチパネル１２に超音波計測を開始する旨を告げる画面を表示させる（ステップＳ４４）。
【００７７】
そして、処理部２００は超音波計測を開始し（ステップＳ５０）。超音波計測結果に基づく生体情報の算出と記録を開始する（ステップＳ５２）。なお、開始前には適宜カウントダウン処理すると好適であろう。また、第１発光部５４および第２発光部５６からの発光を適宜停止してもよい。
【００７８】
超音波計測を開始した後、所定の終了条件を満たしたことを検出すると（ステップＳ５４のＹＥＳ ）、処理部２００は計測終了処理を実行し（ステップＳ６０）一連の処理を終了する。
【００７９】
以上、本実施形態によれば、超音波計測の計測対象の位置を検出する補助機能を実現することができる。しかも、補助機能を実現するために従来のような２次元配列型の超音波アレイを必要とせず、第１発光部５４と第２発光部５６とを用意すれば済むのでより安価に補充機能を実現することができる。計測ステータスの報知についても、構造部５９からの漏光で十分とするならば報知部５８も省略可能であり、更に安価に補助機能を実現できる。
【００８０】
また、従来、特に特許文献１の技術では、オペレーターは超音波プローブを操る手元とは別のモニター画面に映し出される超音波画像に注視し、そこから計測対象組織の存在を読み解かねばならず、超音波プローブの位置調整に熟練や集中力が要求された。しかし、本実施形態では、計測対象組織を検出すると超音波プローブで検出を告げる報知が行われるので、オペレーターは超音波プローブを操る手元に注目しさえすれば、超音波画像を読み解く必要もなく、そのための集中力も要求されない。オペレーターの操作負担を大幅に減らすことができる。
【００８１】
なお、本実施形態では、第１発光部５４と第２発光部５６とからそれぞれ異なる波長の計測光を照射する構成としたが、何れか一方を省略することもできる。
【００８２】
また、超音波計測と並行して、あるいは超音波計測とは別に、第１発光部５４と第２発光部５６と受光部５７とを公知の反射型パルスオキシメーターとして機能させることもできる。
【００８３】
〔第２実施形態〕
次に、本発明を適用した第２実施形態について説明する。
本実施形態は、基本的には第１実施形態と同様に実現されるが、計測対象組織の存在を検出するための光学計測に係る制御を、処理装置３０ではなく超音波プローブにて行う点が異なる。なお、以降では第１実施形態との差異について主に述べることとし、第１実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付与して重複する説明は省略する。
【００８４】
図７は、本実施形態における超音波プローブ５０Ｂの構成例を示す三面図である。本実施形態の超音波プローブ５０Ｂは、本体ケース５１の内部にプローブ制御基板６０を備える。当該基板は、ＣＰＵ６１と、ＩＣメモリー６２と、第１発光部５４や第２発光部５６、報知部５８を制御する信号を入出力するインターフェースＩＣ６３と、処理装置３０とデータ通信するための通信ＩＣ６４とを搭載する。
【００８５】
ＣＰＵ６１は、ＩＣメモリー６２に記憶されているプログラムを読み込んで、第１発光部５４や第２発光部５６、報知部５８を制御するための各種演算処理を実行する。
【００８６】
図８は、本実施形態における機能構成例示す機能ブロック図である。
本実施形態では、第１実施形態と比べると、検出制御部２２０と報知制御部２４０は、処理部２００ではなく超音波プローブ５０Ｂのプローブ処理部２００Ｐ（図７のプローブ制御基板６０に該当）に含まれる。
【００８７】
また、プローブ処理部２００Ｐは、プローブ側通信部２４２（図７の通信ＩＣ６４に該当）を有し、処理部２００の本機側通信部２４４との間でデータ通信を行う。
【００８８】
プローブ処理部２００Ｐは、プローブ記憶部５００Ｐ（図７のＩＣメモリー６２に該当）に記憶されている検出判定プログラム５０２を読み出して実行することで、検出制御部２２０および報知制御部２４０としての機能を実現する。勿論、検出制御部２２０および報知制御部２４０をＩＣチップ等のハードウェアで実現する場合には、この限りではない。
【００８９】
図９〜図１０は、本実施形態における超音波計測装置１０の計測対象組織の存在検出並びに超音波計測に係る処理の流れを説明するためのフローチャートである。
本実施形態の処理の流れは、基本的には第１実施形態と同様であるが、次の点が異なる。すなわち、処理部２００が計測準備リクエストをプローブ処理部２００Ｐへ送信すると（ステップＳ２）、プローブ処理部２００Ｐは当該リクエストを受信して（ステップＳ４のＹＥＳ）、ステップＳ１０〜ステップＳ３０を実行し、準備完了報知を処理部２００へ送信する（ステップＳ４０）。
【００９０】
図１０のフローチャートに移って、準備完了報知を受信すると（ステップＳ４２のＹＥＳ）、処理部２００はステップＳ４４〜ステップＳ５４を実行する。そして、終了条件を満たすと（ステップＳ５４のＹＥＳ）、計測完了報知をプローブ処理部２００Ｐへ送信して（ステップＳ５６）、計測終了処理を実行する（ステップＳ６０）。
【００９１】
一方、プローブ処理部２００Ｐは、終了報知を受信すると（ステップＳ６２のＹＥＳ）、第１発光部５４や第２発光部５６の発光の停止、並びに報知部５８での報知を終了するなどの計測終了処理を実行する（ステップＳ６４）。
【００９２】
〔変形例〕
以上、本発明を適用した実施形態について説明したが、上記実施形態に限るものではなく適宜構成要素の追加・省略・変更を施すことができる。
【００９３】
例えば、上記実施形態では報知部５８を独立して設けているが、これを省略し、第１発光部５４の発光パターンの制御と構造部５９とで計測ステータスの報知機能をまかなう構成としてもよい。
【００９４】
例えば、図１１に示す超音波プローブ５０Ｃのように、第１発光部５４と第２発光部５６と受光部５７とを、超音波素子部５３の配列の一方側に寄せて設ける構成も可能である。また、第１実施形態又は第２実施形態の構造部５９に代えて、第１発光部５４からの光を導き適当に拡散放光する導光材５９Ｃを設けるとしてもよい。
【００９５】
また、超音波プローブ５０〜５０Ｃの形状もスティック状に限らず、図１２に示す超音波プローブ５０Ｄのように、生体４の皮膚面にジェル等で貼り付け可能なシート状あるいは板状とすることもできる。この構成の場合、本体ケース５１の上面（オペレーター側の面）に、超音波素子部５３の配列を示す配列方向マーカー７１と、第１発光部５４および第２発光部５６と、受光部５７とを結ぶ方向を示す光学計測方向マーカー７２を設けると好適である。配列方向マーカー７１や光学計測方向マーカー７２をＬＥＤなどで実現し、報知部５８として機能させるとしてもよい。
【符号の説明】
【００９６】
４…生体、６…血管、１０…超音波計測装置、１２…タッチパネル、１４…キーボード、３０…処理装置、３１…制御基板、３２…ＣＰＵ、３３…記憶媒体、３４…通信ＩＣ、５０…超音波プローブ、５１…本体ケース、５２…計測面、５３…超音波素子部、５４…第１発光部、５６…第２発光部、５７…受光部、５８…報知部、５９…構造部、５９Ｃ…導光材、６０…プローブ制御基板、６２…ＩＣメモリー、６３…インターフェースＩＣ、６４…通信ＩＣ、７１…配列方向マーカー、７２…光学計測方向マーカー、１００…操作入力部、１０２…送信部、１０４…受信部、１１０…計測光照射部、１１２…受光部、１１４…報知出力部、２００…処理部、２００Ｐ…プローブ処理部、２１０…超音波計測制御部、２１２…照射制御部、２１４…送受信制御部、２１６…受信合成部、２２０…検出制御部、２２２…計測光発光制御部、２２４…検出判定部、２４０…報知制御部、２４２…プローブ側通信部、２４４…本機側通信部、２５０…生体情報算出部、２６０…画像生成部、３６０…画像表示部、５００…記憶部、５００Ｐ…プローブ記憶部、５０１…計測プログラム、５０２…検出判定プログラム、５１０…反射波信号、５１１…赤色光波形平均値、５１２…赤色光波形変動幅、５１３…赤色反射光変動率、５２１…近赤外光波形平均値、５２２…近赤外光波形変動幅、５２３…近赤外反射光変動率、５３０…検出判定パラメーター値、５４０…生体情報計測結果
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015089383.tif 000008
【図７】
2015089383.tif 000009
【図８】
2015089383.tif 000010
【図９】
2015089383.tif 000011
【図１０】
2015089383.tif 000012
【図１１】
2015089383.tif 000013
【図１２】
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