(57)【要約】【課題】メカニカル３Ｄプローブ内の振動子の位置をプローブ外から視覚的に確認できるようにする。【解決手段】超音波プローブ１０は、アレイ振動子３０による電子的走査とモータによる機械的走査の組み合わせにより三次元的に超音波を走査させるメカニカル３Ｄプローブである。超音波プローブ１０は、アレイ振動子３０の位置（角度）を変化させて超音波を送受波することができる。ケース２０には、モータによって駆動されるアレイ振動子３０の位置をユーザに視覚的に確認させるための窓２２が設けられている。ユーザは、窓２２からアレイ振動子３０に設けられたマーカ３２を見ることができ、そのマーカ３２の位置からアレイ振動子３０の位置（角度）を確認することができる。【選択図】図１
2008278932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受波する複数の振動素子を備え電子的に制御されて走査面を形成するアレイ振動子と、
アレイ振動子を機械的に駆動して前記走査面を移動させるモータと、
アレイ振動子およびモータを収容してプローブの外形を形成するケースと、
を有し、
アレイ振動子による電子的走査とモータによる機械的走査の組み合わせにより三次元的に超音波を走査させる超音波プローブであって、
前記ケースには、モータによって駆動されるアレイ振動子の位置をユーザに視覚的に確認させるための窓が設けられ、
前記ケースに設けられた窓を介して確認された位置においてアレイ振動子により断層画像用の走査面が電子的に形成される、
ことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波プローブにおいて、
前記ケースに設けられた窓は、モータによって駆動されるアレイ振動子の移動方向に沿って伸長された形状である、
ことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波プローブにおいて、
前記アレイ振動子に対して固定的に設けられてアレイ振動子と共に駆動される指針をさらに有し、
前記ケースに設けられた窓から見える指針の位置によりアレイ振動子の位置が確認される、
ことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波プローブにおいて、
前記アレイ振動子は、超音波の送受波面を超音波プローブの先端側に向けて回転軸を中心として駆動され、
前記指針は、その回転軸の位置から送受波面の向きとは逆向きに伸長されてその回転軸を中心としてアレイ振動子とは逆向きに駆動される、
ことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項５】
請求項３に記載の超音波プローブにおいて、
前記アレイ振動子は、超音波の送受波面を超音波プローブの先端側に向けて回転軸を中心として駆動され、
前記指針は、その回転軸の位置から送受波面の向きと同じ向きに伸長されてその回転軸を中心としてアレイ振動子と同じ向きに駆動される、
ことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項６】
請求項３に記載の超音波プローブにおいて、
前記アレイ振動子には、前記指針として機能するマーカが設けられる、
ことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項７】
請求項４から６のいずれか１項に記載の超音波プローブを備えた超音波診断装置において、
前記超音波プローブを模式化したプローブ表示態様上に前記アレイ振動子の位置を示すカーソルを設けた画像をモニタに表示させる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子的走査と機械的走査の組み合わせにより三次元的に超音波を走査させる超音波プローブと超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子的走査と機械的走査の組み合わせにより三次元的に超音波を走査させる超音波プローブが知られている。このタイプの超音波プローブ（メカニカル３Ｄプローブ）を利用することにより、生体内から三次元的に情報を収集することが可能になる。例えば、心臓や胎児などを三次元的に映し出した超音波画像を形成することが可能になる。
【０００３】
一方、メカニカル３Ｄプローブを利用することにより、生体内の組織などを二次元的に映し出した断層画像を形成することもできる。例えば、メカニカル３Ｄプローブ内の１Ｄアレイ振動子をプローブの中央に固定させ、ユーザがメカニカル３Ｄプローブの傾きを調整することにより、所望の傾き（位置）の断層画像を得ることができる。
【０００４】
また、メカニカル３Ｄプローブ内の１Ｄアレイ振動子をモータなどによって駆動することにより、断層画像の傾き（位置）をプローブ内で調整することもできる。ところが、メカニカル３Ｄプローブ内で１Ｄアレイ振動子を移動させた場合、移動させた１Ｄアレイ振動子の位置をプローブ外から確認できなければ、ユーザが断層画像の傾き（位置）を知ることができない。
【０００５】
ちなみに、特許文献１には、操作つまみを回転することにより操作ワイヤを介して振動子アレイを回転させる超音波プローブにおいて、振動子アレイの回転量を認識するためのマークが形成され、透明な窓を通してそのマークを確認する技術が記載されている。しかし、特許文献１に記載された超音波プローブは、メカニカル３Ｄプローブではない。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２６１９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記背景において成されたものであり、その目的は、メカニカル３Ｄプローブ内の振動子の位置をプローブ外から視覚的に確認できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波プローブは、超音波を送受波する複数の振動素子を備え電子的に制御されて走査面を形成するアレイ振動子と、アレイ振動子を機械的に駆動して前記走査面を移動させるモータと、アレイ振動子およびモータを収容してプローブの外形を形成するケースと、を有し、アレイ振動子による電子的走査とモータによる機械的走査の組み合わせにより三次元的に超音波を走査させる超音波プローブであって、前記ケースには、モータによって駆動されるアレイ振動子の位置をユーザに視覚的に確認させるための窓が設けられ、前記ケースに設けられた窓を介して確認された位置においてアレイ振動子により断層画像用の走査面が電子的に形成されることを特徴とする。
【０００９】
望ましい態様において、前記ケースに設けられた窓は、モータによって駆動されるアレイ振動子の移動方向に沿って伸長された形状であることを特徴とする。
【００１０】
望ましい態様において、前記超音波プローブは、前記アレイ振動子に対して固定的に設けられてアレイ振動子と共に駆動される指針をさらに有し、前記ケースに設けられた窓から見える指針の位置によりアレイ振動子の位置が確認されることを特徴とする。
【００１１】
望ましい態様において、前記アレイ振動子は、超音波の送受波面を超音波プローブの先端側に向けて回転軸を中心として駆動され、前記指針は、その回転軸の位置から送受波面の向きとは逆向きに伸長されてその回転軸を中心としてアレイ振動子とは逆向きに駆動されることを特徴とする。
【００１２】
望ましい態様において、前記アレイ振動子は、超音波の送受波面を超音波プローブの先端側に向けて回転軸を中心として駆動され、前記指針は、その回転軸の位置から送受波面の向きと同じ向きに伸長されてその回転軸を中心としてアレイ振動子と同じ向きに駆動されることを特徴とする。
【００１３】
望ましい態様において、前記アレイ振動子には、前記指針として機能するマーカが設けられることを特徴とする。
【００１４】
また上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波診断装置は、前記超音波プローブを模式化したプローブ表示態様上に前記アレイ振動子の位置を示すカーソルを設けた画像をモニタに表示させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、メカニカル３Ｄプローブ内の振動子の位置をプローブ外から視覚的に確認することが可能になる。例えば、本発明の好適な態様によれば、断層画像用の走査面の位置をユーザが視覚的に確認することができるため操作性が向上する。また、本発明の好適な態様によれば、超音波プローブを固定したまま内部のアレイ振動子を駆動させて断層画像用の走査面の位置を変更することができるため患者などへの負担が軽減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
図１は、本発明に係る超音波プローブの好適な実施形態を説明するための図である。図１（Ａ）には、アレイ振動子３０を真下に向けた状態が示されており、図１（Ｂ）には、アレイ振動子３０を駆動して傾けた状態が示されている。
【００１８】
超音波プローブ１０は、超音波を送受波する複数の振動素子を一次元的に配列したアレイ振動子３０を備えている。アレイ振動子３０の送受波面は、超音波プローブ１０の先端側（図１の下側）に向けられており、複数の振動素子が電子的に制御され、生体等に向けて超音波の走査面が形成される。アレイ振動子３０は、回転軸４０を中心としてモータによって機械的に駆動される。そのため、アレイ振動子３０の先端にある送受波面が円弧に沿って移動する。アレイ振動子３０とモータは、超音波プローブ１０の外形を形成するケース２０内に収容される。ケース２０は、全体として、丸みを帯びた角柱あるいは円筒状に形成される。
【００１９】
超音波プローブ１０は、アレイ振動子３０による電子的走査とモータによる機械的走査の組み合わせにより三次元的に超音波を走査させるメカニカル３Ｄプローブである。つまり、アレイ振動子３０がモータによって段階的にあるいは徐々に動かされて位置（角度）を変化させ、アレイ振動子３０の各位置（角度）ごとに電子的に走査面が形成されることにより、複数の走査面が形成されて三次元的に超音波の送受波が行われる。
【００２０】
また、超音波プローブ１０は、アレイ振動子３０を所望の位置（角度）に固定し、その位置において電子的な走査を行うことにより、所望の位置（角度）に対応した断層画像用の走査面を形成することができる。
【００２１】
上記のとおり、超音波プローブ１０は、アレイ振動子３０の位置（角度）を変化させて超音波を送受波することができる。そこで、ケース２０には、モータによって駆動されるアレイ振動子３０の位置をユーザに視覚的に確認させるための窓２２が設けられている。超音波プローブ１０を利用するユーザは、窓２２からアレイ振動子３０に設けられたマーカ３２を見ることができ、そのマーカ３２の位置からアレイ振動子３０の位置（角度）を確認することができる。
【００２２】
そのため、例えば、超音波プローブ１０または装置本体に設けられたユーザインターフェースを利用し、窓２２から見えるマーカ３２の位置を確認しながらアレイ振動子３０の位置を調整することにより、所望の位置（角度）に走査面を形成して所望の断層画像を得ることが可能になる。また、超音波プローブ１０を固定したまま内部のアレイ振動子３０を駆動させて断層画像用の走査面の位置を変更することができるため患者の体表などへの負担が軽減される。
【００２３】
図２は、アレイ振動子にマーカを設けた実施形態を説明するための図であり、図２に示す超音波プローブ１０は図１の超音波プローブ１０に相当する。図２（ａ）は、超音波プローブ１０の側面図である。超音波プローブ１０のケース２０には窓２２が設けられおり、ケース２０の内部に収容されたアレイ振動子３０を窓２２から確認することができる。
【００２４】
図２（ｂ）は、超音波プローブ１０の側面の部分断面図であり、図２（ｂ）には、超音波プローブ１０の先端側の内部構造が示されている。アレイ振動子３０は、回転軸４０を中心としてモータによって機械的に駆動される。そのため、アレイ振動子３０の先端にある送受波面が図２（ｂ）に示す円弧状の矢印に沿って機械的に駆動される。アレイ振動子３０にはマーカ３２が設けられており、超音波プローブ１０を利用するユーザは、窓２２からアレイ振動子３０に設けられたマーカ３２を見ることができ、そのマーカ３２の位置からアレイ振動子３０の位置（角度）を確認する。
【００２５】
なお、超音波プローブ１０の先端側の内部にはオイルが充満されており、アレイ振動子３０はそのオイル内に浸されて機械的に動かされる。ケース２０に設けられた窓２２からそのオイルの状態を見ることができる。例えば、仮にオイル内に気泡などが入り込んだ場合に、その気泡の量や大きさなどを窓２２から確認することもできる。
【００２６】
図２（ｃ）は、超音波プローブ１０の正面の部分断面図である。アレイ振動子３０は、図２（ｃ）に示す円弧状の矢印に沿って一次元的に配列された複数の振動素子を備えている。そして、これら複数の振動素子が電子的に制御されて超音波ビームが電子的に走査される。超音波ビームは、図２（ｃ）に示す円弧状の矢印に沿って走査される。
【００２７】
図３は、アレイ振動子に指針を設けた実施形態を説明するための図である。図３（ａ）は、指針３４を備えた超音波プローブ１０の側面図である。超音波プローブ１０のケース２０には窓２２が設けられおり、その窓２２からケース２０の内部に設けられた指針３４を確認することができる。
【００２８】
図３（ｂ）は、指針３４を備えた超音波プローブ１０の側面の部分断面図であり、図３（ｂ）には、その超音波プローブ１０の先端側の内部構造が示されている。アレイ振動子３０は、回転軸４０を中心としてモータによって機械的に駆動される。アレイ振動子３０は、超音波の送受波面を超音波プローブ１０の先端側に向けている。これに対し、指針３４は、回転軸４０の位置から送受波面の向きとは逆向きに伸長され、回転軸４０を中心としてアレイ振動子３０とは逆向きに駆動される。
【００２９】
図３（ｂ）に示すように、側面側から見て、アレイ振動子３０と指針３４は同一直線上に沿って接続されて、共に同じ回転軸４０を中心として回転駆動される。そのため、窓２２から見える指針３４の位置から、その反対方向に向けられたアレイ振動子３０の位置（角度）を確認することができる。
【００３０】
図３（ｃ）は、超音波プローブ１０の斜視図である。超音波プローブ１０は、丸みを帯びた角柱あるいは円筒状に形成され、先端側（図の下側）がやや膨らんだ形状となっている。そして、超音波プローブ１０の一方の側面に窓２２が設けられている。なお、両方の側面に窓２２が設けられてもよい。
【００３１】
なお、図３に示した超音波プローブ１０は、指針３４が回転軸４０の位置から送受波面の向きとは逆向きに伸長されている。これに換えて、指針３４を回転軸４０の位置から送受波面の向きと同じ向きに伸長させてもよい。この場合には、指針３４の先端が見えるように、窓２２が超音波プローブ１０の先端側（例えば、図２に示す窓２２の位置）に設けられる。
【００３２】
ちなみに、図１から図３を利用して説明した超音波プローブ１０は、アレイ振動子３０の送受波面が円弧状に沿って動かされるため、比較的広い範囲の観察を必要とする腹部や産科などの診断に好適である。
【００３３】
これに対し、図４には、循環器系の診断に好適な超音波プローブ１０が示されている。図４（ａ）は、その超音波プローブ１０の側面の部分断面図であり、図４（ａ）には、超音波プローブ１０の先端側の内部構造が示されている。アレイ振動子３０は、回転軸４０を中心としてモータによって機械的に駆動される。アレイ振動子３０は、超音波の送受波面を超音波プローブ１０の先端側に向けている。
【００３４】
図１から図３に示した超音波プローブ１０の場合とは異なり、図４に示す超音波プローブ１０においては、アレイ振動子３０の送受波面が回転軸４０に近接している。そのため、回転軸４０を中心としてアレイ振動子３０を回転させることにより、アレイ振動子３０によって形成される走査面の位置（角度）をほぼ放射状に変化させることが可能になる。また、指針３４は、回転軸４０の位置から送受波面の向きとは逆向きに伸長され、回転軸４０を中心としてアレイ振動子３０とは逆向きに駆動される。
【００３５】
図４（ｂ）は、超音波プローブ１０の側面図である。図４（ｂ）に示すように、ケース２０の側面に窓２２が設けられており、その窓２２からケース２０の内部の指針３４の先端を見ることができる。そのため、窓２２から見える指針３４の位置から、その反対方向に向けられたアレイ振動子３０の角度を確認することができる。
【００３６】
図４の超音波プローブ１０は、走査面の角度をほぼ放射状に変化させることが可能であるため、例えば、肋骨と肋骨の間から心臓の所望の断層画像を診断する場合などに適している。
【００３７】
図５は、本発明に係る超音波プローブを利用した超音波診断装置の好適な実施形態を説明するための図である。その超音波診断装置は、例えば、図１から図４を利用して説明した超音波プローブ１０と装置本体とによって構成される。図５には、装置本体のモニタなどに表示される表示画像５０が示されている。
【００３８】
表示画像５０は、断層画像５２と位置確認画像６０とを含んでいる。断層画像５２は、走査面内で超音波を送受波することにより得られたエコーデータに基づいて形成される超音波画像である。断層画像５２は、例えばＢモード画像などである。
【００３９】
位置確認画像６０は、超音波プローブ内におけるアレイ振動子の位置（角度）を示す画像であり、超音波プローブを模式化したプローブ画像６２内にアレイ振動子の位置を示すカーソル６４を設けたものである。図１から図４を利用して説明したように、超音波プローブ１０内においてアレイ振動子３０は機械的に駆動される。そのアレイ振動子３０の位置（角度）に、図５に示すプローブ画像６２内のカーソル６４の位置（角度）が対応付けられている。
【００４０】
例えば、アレイ振動子の位置（角度）を検出するエンコーダが超音波プローブ内に設けられ、そのエンコーダからのデータに基づいて装置本体においてアレイ振動子の位置（角度）が確認され、装置本体の画像形成部がカーソル６４の位置（角度）を決定してプローブ画像６２内に表示させる。
【００４１】
プローブ画像６２内におけるカーソル６４の位置（角度）が超音波プローブ内のアレイ振動子の位置（角度）に対応付けられているため、ユーザは、モニタに表示される位置確認画像６０から超音波プローブ内の実際のアレイ振動子の位置（角度）を確認することができる。
【００４２】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る超音波プローブの好適な実施形態を説明するための図である。
【図２】アレイ振動子にマーカを設けた実施形態を説明するための図である。
【図３】アレイ振動子に指針を設けた実施形態を説明するための図である。
【図４】循環器系の診断に好適な超音波プローブを説明するための図である。
【図５】本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  超音波プローブ、２０  ケース、２２  窓、３０  アレイ振動子。
【図１】
2008278932.tif 000003
【図２】
2008278932.tif 000004
【図３】
2008278932.tif 000005
【図４】
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【図５】
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