(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波システム用のベースであって、前記ベースは、前記ベースおよびスマートデバイス、または前記ベースおよびディスプレイデバイスを単一ユニットとして移動させることができるように、スマートデバイスまたはディスプレイデバイスのうちの１つを前記ベースに接続するように適合された素子と、１ＭＨｚ〜１５ＭＨｚの範囲内の周波数を有する信号を生成することが可能な少なくとも１つの素子を有する超音波アレイと、ジンバルシステムと、を備え、
前記ジンバルシステムは、前記ベースに対して２次元で前記超音波アレイを傾斜させるように構成され、それにより、前記ベースを移動させることなく、前記アレイの送信／受信角度を変更させることができ、
前記超音波アレイは、前記ベースの底部外面に配置される、超音波システム用のベース。
【請求項２】
前記ジンバルシステムは、前記ベースの内側に強固に接続されたジンバル支持体と、前記ジンバル支持体に回転可能に取り付けられた内側ジンバルリングと、前記内側ジンバルリングに回転可能に取り付けられた外側ジンバルリングと、を備え、前記超音波アレイは、前記外側ジンバルリングに固定して取り付けられているＰＣＢに取り付けられる、請求項１に記載のベース。
【請求項３】
前記内側ジンバルリングおよび前記外側ジンバルリングのそれぞれの回転は、別個のモータおよびマイクロギヤアセンブリによって引き起こされる、請求項２に記載のベース。
【請求項４】
前記モータは、遠隔地から作動および制御される、請求項３に記載のベース。
【請求項５】
前記モータは、遠隔地に配置された実もしくは仮想ジョイスティックによって、または実もしくは仮想キーボード上のキーによって、作動および制御される、請求項４に記載のベース。
【請求項６】
前記モータは、電気モータ、磁気モータ、およびピエゾモータから選択される、請求項３に記載のベース。
【請求項７】
前記ベース、前記超音波アレイＰＣＢ、前記内側ジンバルリング、および前記外側ジンバルリングのうちの少なくとも１つの上に少なくとも１つの３次元加速度計を備える、請求項２に記載のベース。
【請求項８】
前記ベースおよび前記超音波アレイのうちの少なくとも１つの上に配置された少なくとも１つの圧力センサを備える、請求項１に記載のベース。
【請求項９】
請求項１に記載のベースと、スマートデバイスまたはディスプレイデバイスのうちの１つと、を備える、超音波撮像のためのシステム。
【請求項１０】
前記システムは、前記ベースの内側に強固に接続されたジンバル支持体と、前記ジンバル支持体に回転可能に取り付けられた内側ジンバルリングと、前記内側ジンバルリングに回転可能に取り付けられた外側ジンバルリングと、を備える、ジンバルシステムによって、前記ベースに対して２次元で前記超音波アレイを傾斜させるように構成され、前記超音波アレイは、前記外側ジンバルリングに固定して取り付けられているＰＣＢに取り付けられる、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記内側ジンバルリングおよび前記外側ジンバルリングのそれぞれの回転は、別個のモータおよびマイクロギヤアセンブリによって引き起こされる、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記モータは、遠隔地から作動および制御される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記モータは、遠隔地に配置された実もしくは仮想ジョイスティックによって、または実もしくは仮想キーボード上のキーによって、作動および制御される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記モータは、電気モータ、磁気モータ、およびピエゾモータから選択される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ベース、前記超音波アレイＰＣＢ、前記内側ジンバルリング、および前記外側ジンバルリングのうちの少なくとも１つの上に少なくとも１つの３次元加速度計を備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ベースおよび前記超音波アレイのうちの少なくとも１つに配置された少なくとも１つの圧力センサを備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１７】
超音波システム用のベースであって、前記ベースは、前記ベースおよびスマートデバイスを単一のユニットとして移動させることができるように、スマートデバイスを前記ベースに接続するように適合された素子と、１ＭＨｚ〜１５ＭＨｚの範囲内の周波数を有する信号を生成することが可能な少なくとも１つの素子を有し且つ前記ベースの底部外面に配置される超音波アレイと、前記ベースの内部に強固に接続されたジンバル支持体を備えるジンバルシステムと、を備え、前記ジンバルシステムは、前記ジンバル支持体に回転可能に取り付けられた内側ジンバルリングと、前記内側ジンバルリングに回転可能に取り付けられた外側ジンバルリングと、を備え、前記超音波アレイは、前記外側ジンバルリングに固定して取り付けられているＰＣＢに取り付けられ、前記ジンバルシステムは、前記ベースに対して２次元で前記超音波アレイを傾斜させるように構成される、超音波システム用のベース。
【請求項１８】
超音波システム用のベースであって、前記ベースは、前記ベースおよびスマートデバイスを単一のユニットとして移動させることができるように、スマートデバイスを前記ベースに接続するように適合された素子と、１ＭＨｚ〜１５ＭＨｚの範囲内の周波数を有する信号を生成することが可能な少なくとも１つの素子を有し且つ前記ベースの底部外面に配置される超音波アレイと、前記ベースの内部に強固に接続されたジンバル支持体、前記ジンバル支持体に回転可能に取り付けられた内側ジンバルリング、および前記内側ジンバルリングに回転可能に取り付けられた外側ジンバルリングからなるジンバルシステムと、を備え、前記超音波アレイは、前記外側ジンバルリングに固定して取り付けられているＰＣＢに取り付けられ、前記ジンバルシステムは、前記内側ジンバルリングおよび前記外側ジンバルリングのそれぞれのための別個のモータおよびマイクロギヤアセンブリを備え、前記モータおよびマイクロギヤアセンブリは、前記ベースに対して２次元で前記超音波アレイを傾斜させるように構成される、超音波システム用のベース。
【請求項１９】
前記モータは、単一ステップで０．１度〜１０度の可変ステップで４５度までの傾斜を生成するように構成されたステップモータである、請求項６、請求項１４、または請求項１８のいずれか１項に記載のベース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療デバイスの分野に関する。特に、本発明は、人および動物の内臓ならびに超音波と組み合わせた治療を監視するためのデバイスおよびシステムの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願の出願人は、同時係属中のイスラエル特許出願第ＩＬ２３６４８４号に、民間の訓練されていない個人ならびに医師および訓練された医療関係者およびヘルスケア提供者によって所有され、動作され得る、ハンドヘルド超音波走査システムを記載している。
【０００３】
このシステムは、スマートデバイス用のドッキングステーションとして機能するベースを備える。ベースは、その上面にスマートデバイスを挿入することができるソケットと、本質的に追加の電子機器と一体化しており、以下でより十分に説明されるように、その底部に配置される超音波トランスデューサ素子とを備える。ベースには、それをスマートデバイスに接続するのに好適な接続素子が設けられている。
【０００４】
例えば胎児の活動を監視するために超音波スキャンを行うことが望ましい場合、スマートフォンがオンにされ、超音波ソフトウェアアプリケーションがベースからもしくはスマートデバイスから起動されるか、または、いくつかの実施形態では、ソフトウェアの一部がベース上に、そして一部はスマートデバイス上に存在する。他の実施形態では、アプリケーションはクラウドからダウンロードされるか、またはモバイルサービスプロバイダもしくは衛星のような通信局から送信される。
【０００５】
次にベースは妊婦の腹部に沿って移動され、超音波システムによって生成された画像またはビデオは、場合により、検視するために、および／または医師もしくは病院へ送信するためにベースもしくはスマートデバイス内のメモリに保存される。本発明の実施形態では、システムとの通信は、ベースに割り当てられた一意のＩＰアドレスを介して、またはスマートデバイスのモバイル番号を使用して行うことができる。したがって、例えば、医師は、患者に聞いてもらう音声指示を送信するために、もしくはデバイス内のカメラを介して患者を見るために、もしくは異なる位置の画像を取得するためにある方向にベースを移動させるように患者に指示するために、（安全が保証されている、または安全保障されていない）通信チャネルを使用して、任意のＩＰ通信を介してベースにコンタクトすることができ、または医師は、ベースもしくは患者のスマートデバイスから医師によって制御されるデバイス、例えばＰＣまたはモバイルデバイスなどに静止画像またはビデオムービーを送信することができる。
【０００６】
第ＩＬ２３６４８４号によるベースの例示的実施形態が図１に示されており、矢印１００によって全体として指し示されている。この実施形態では、ベースは、所与の寸法のスマートデバイスを収容するのに好適であるキャビティ１０１が設けられている。しかしながら、このキャビティは、他の実施形態では、前記ベースおよび前記スマートデバイスを単一のユニットとして移動させることができるようにするために、スマートデバイスおよびベースを好都合に、可逆的に、物理的に接続した状態を保つのに好適な、任意の他の接続および位置決め素子と置き換えることができ、例えば、ベースにはスマートデバイス全体を収容するためのエンクロージャを設けることができる。図１の例示的実施形態では、ソケット１０２がベースの下部に設けられ、そこにはコネクタ（図示せず）が配置されている。コネクタは、ベース上に配置された超音波アレイの電子機器を電気的に接続するように構成することができる。コネクタは、例えばＡｐｐｌｅ  ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）、Ｓａｍｓｕｎｇ  Ｇａｌａｘｙ、Ｓｏｎｙ  Ｅｘｐｅｒｉａなどで使用されるようなＵＳＢコネクタ、またはＨｕａｗｉ、Ｎｏｋｉａなどの他の電話機で使用されているような異なるタイプのコネクタ、または少なくとも１秒あたり１０枚の画像、もしくは１秒あたり最低１０枚のＶＧＡ解像度の画像の転送を提供することができるスマートデバイス上の他のコネクタ、例えばオーディオジャックまたはＭｏｂｉｌｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＭＩＰＩ）とすることができる。コネクタは、機械的アライメントデバイスとして使用することもできる。
【０００７】
ここで図２を参照すると、図１のデバイス１００の底部が見える。デバイス１００の底部外面には、超音波トランスデューサ１０３が配置されている。超音波トランスデューサ１０３、ならびに超音波トランスデューサ１０３とソケット１０２内の、またはスマートデバイス自体内のコネクタとの間に配置された超音波システムを動作させる電子機器の実施形態が第ＩＬ２３６４８４号に記載されている。
【０００８】
図３Ａは、ベース３００のキャビティに嵌め込まれたスマートデバイス３０１、この例ではスマートフォンを示す。キャビティの底部にあるソケットのコネクタは、ベース３００の電子機器とスマートフォン３０１との間の電気的接続、および／またはスマートデバイスとベースとの間のアライメントを提供することができる。スマートデバイスとソケットとの間で、例えば患者番号、時間、医療記録などのデータを交換することが可能である。加えて、コネクタおよびキャビティの側面は、単一のユニットとして、表面、例えば人間の腹部または胸部上を一緒に移動させることができるようにスマートデバイスをベースに機械的に接続する。
【０００９】
上記の超音波トランスデューサ１０３は、すべての場合において、単一素子群、素子のアレイ、リニアアレイ、焦点アレイ、多次元アレイ、すなわち１．５Ｄ、２Ｄおよび３Ｄアレイなどのような、励起されて圧力波を生成する好適な素子によって置き換えることができる。素子は、異なる形状の直線状または曲線状であってもよく、平面、凸面、または凹面上に構築することができる。トランスデューサ素子は、例えば、ピエゾ、ピエゾ複合材、およびシリコンベースの基板上に既知の技術で作られたアレイ、例えばＣＭＵＴ（容量性マイクロマシン超音波トランスデューサ）、ＰＭＵＴ（圧電マイクロマシン超音波トランスデューサ）、ＭＥＭＳ（マイクロ電気機械システム）、およびＮＥＭＳ（ナノ電気機械システム）などの異なる材料で作製することができ、素子はスマートデバイスに直接接続される。
【００１０】
第ＩＬ２３６４８４号の超音波システムは、あらゆるタイプの「スマートデバイス」を含むように適合させることができる。「スマートデバイス」の例には、スマートフォン、タブレット、ならびにマイクロおよびミニコンピュータが含まれるが、「スマートデバイス」という用語は、入力を受信し、ソフトウェアを走らせ、オプションとして、Ｗｉ−Ｆｉ、ＷＩ−ＧＩＧ、ＬＴＥ、Ｓ−ＵＭＴＳ、ＨＳＰＡ＋、高度な無線通信、有線通信、４Ｇ、４．５Ｇ、５Ｇ、６Ｇといった世代のモバイル通信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、セルラーネットワーク、および２つの独立したデバイスを接続する任意の通信プロトコルを備えるなどの通信能力を備える能力を有するそれぞれかつすべてのデバイスを含む最も広い意味で解釈されるべきである。
【００１１】
上記のように、本システムの実施形態では、医師は、例えば、異なる位置で画像を取得するためにある方向にベースを移動させるように患者に指示するために、または、スマートフォンの一体部品であるカメラを介して指示するために、メッセージまたは患者に聞いてもらう音声指示を送信するためにＩＰ通信を介してベースにコンタクトすることができる。この配設は、多くの用途、例えば胎児モニタリングでは、必要とする画像を医師に提供するのに適切である一方で、他の用途、例えば心臓モニタリング、または肺モニタリングでは、調べる臓器に超音波が向けられる角度、ならびにトランスデューサが患者の皮膚に対して押し付けられる圧力および配向のより細かい制御が、画像から有用な情報を得るための医師の能力にとってきわめて重要である。そのような細かい制御は、医師から患者への音声指示を使用して達成することは困難である。
【００１２】
したがって、患者によって手で保持される超音波走査システムの超音波トランスデューサアレイの皮膚に対して働く送信角度および圧力を遠隔制御する方法を医師に提供することが本発明の目的である。
【００１３】
本発明の更なる目的および利点は、説明が進むにつれて明らかになるであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の態様において、本発明は、超音波システム用のベースである。ベースは、ベースおよびスマートデバイスを単一ユニットとして移動させることができるようにスマートデバイスまたはディスプレイデバイスのうちの１つをベースに接続するように適合された素子、１ＭＨｚ〜１５ＭＨｚの範囲内の周波数を有する信号を生成することが可能な少なくとも１つの素子を有する超音波アレイ、およびベースに対して超音波アレイを傾斜させることができるように構成されたシステムを備える。
【００１５】
ベースに対して超音波アレイを傾斜させることができるように構成されたシステムを例証するために、ジンバルシステムの特定の設計が本明細書に記載されているが、当業者は、本発明の目標を達成するために使用することができる他の配設を工夫することができる。例示的なジンバルシステムは、ベースの内側に強固に接続されたジンバル支持体と、ジンバル支持体に回転可能に取り付けられた内側ジンバルリングと、内側ジンバルリングに回転可能に取り付けられた外側ジンバルリングとを備える。超音波アレイは、外側ジンバルリングに固定して取り付けられたＰＣＢに取り付けられる。内側ジンバルリングおよび外側ジンバルリングのそれぞれの回転は、別個のモータおよびマイクロギヤアセンブリによって引き起こされる。
【００１６】
本発明の第１の態様のベースの実施形態において、ジンバルシステムのモータは、遠隔地から作動および制御される。
【００１７】
本発明の第１の態様のベースの実施形態において、ジンバルシステムのモータは、遠隔地に配置された実もしくは仮想ジョイスティックによって、または実もしくは仮想キーボード上のキーによって、作動および制御される。
【００１８】
本発明の第１の態様のベースの実施形態において、ジンバルシステムのモータは、電気モータ、磁気モータ、およびピエゾモータから選択される。
【００１９】
本発明の第１の態様のベースの実施形態は、ベース、超音波アレイＰＣＢ、内側ジンバルリング、および外側ジンバルリングのうちの少なくとも１つの上に少なくとも１つの３次元加速度計を備える。
【００２０】
本発明の第１の態様のベースの実施形態は、ベースおよび超音波アレイのうちの少なくとも１つに配置された少なくとも１つの圧力センサを備える。
【００２１】
第２の態様において、本発明は、本発明の第１の態様によるベースおよびスマートデバイスまたはディスプレイデバイスのいずれかを備える超音波撮像のためのシステムである。
【００２２】
本発明のシステムの実施形態において、ジンバルシステムは、ベースの内側に強固に接続されたジンバル支持体、ジンバル支持体に回転可能に取り付けられた内側ジンバルリング、および内側ジンバルリングに回転可能に取り付けられた外側ジンバルリングを備え、超音波アレイは、外側ジンバルリングに固定して取り付けられたＰＣＢに取り付けられる。
【００２３】
本発明のシステムの実施形態において、内側ジンバルリングおよび外側ジンバルリングのそれぞれの回転は、別個のモータおよびマイクロギヤアセンブリによって引き起こされる。
【００２４】
本発明のシステムの実施形態において、ジンバルシステムのモータは、遠隔地から作動および制御される。本発明のシステムの実施形態では、ジンバルシステムのモータは、遠隔地に配置された実もしくは仮想ジョイスティックによって、または実もしくは仮想キーボード上のキーによって、作動および制御される。
【００２５】
本発明のシステムの実施形態において、ジンバルシステムのモータは、電気モータ、磁気モータおよびピエゾモータから選択される。
【００２６】
本発明のシステムの実施形態は、ベース、超音波アレイＰＣＢ、内側ジンバルリング、および外側ジンバルリングのうちの少なくとも１つの上に少なくとも１つの３次元加速度計を備える。
【００２７】
本発明のシステムの実施形態は、ベースおよび超音波アレイのうちの少なくとも１つに配置された少なくとも１つの圧力センサを備える。
【００２８】
第３の態様において、本発明は、超音波システム用のベースである。ベースは、ベースおよびスマートデバイスを単一のユニットとして移動させることができるようにスマートデバイスをベースに接続するように適合された素子と、１ＭＨｚ〜１５ＭＨｚの範囲内の周波数を有する信号を生成することが可能な少なくとも１つの素子を有する超音波アレイと、ベースの内側に接続されたジンバルシステムとを備える。ジンバルシステムは、ジンバル支持体に回転可能に取り付けられた内側ジンバルリングと、内側ジンバルリングに回転可能に取り付けられた外側ジンバルリングとを備える。超音波アレイは、外側ジンバルリングに固定して取り付けられたＰＣＢに取り付けられ、ジンバルシステムは、ベースに対して超音波アレイを傾斜させるように構成される。
【００２９】
第４の態様において、本発明は、超音波システム用のベースである。ベースは、ベースおよびスマートデバイスを単一のユニットとして移動させることができるようにスマートデバイスをベースに接続するように適合された素子と、１ＭＨｚ〜１５ＭＨｚの範囲内の周波数を有する信号を生成することが可能な少なくとも１つの素子を有する超音波アレイと、ベースの内部に強固に接続されたジンバル支持体、ジンバル支持体に回転可能に取り付けられた内側ジンバルリング、および内側ジンバルリングに回転可能に取り付けられた外側ジンバルリングからなるジンバルシステムとを備える。超音波アレイは、外側ジンバルリングに固定して取り付けられたＰＣＢに取り付けられ、ジンバルシステムは内側ジンバルリングおよび外側ジンバルリングのそれぞれのための別個のモータおよびマイクロギヤアセンブリを備える。モータおよびマイクロギヤアセンブリは、ベースに対して超音波アレイを傾斜させるように構成される。
【００３０】
本発明の第１、第３および第４の態様のベースの実施形態において、モータは、単一ステップで０．１度〜１０度の可変ステップで４５度までの傾斜を生成するように構成されたステップモータである。
【００３１】
本発明の上記すべておよび他の特徴と利点は、添付の図面を参照して、その実施形態の以下の図解および非限定的な説明を通してさらに理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】先行技術のハンドヘルド超音波走査システムのベースの概略斜視図である。
【図２】図１のベースの底部の図である。
【図３Ａ】スマートデバイスが接続された図１のベースの図である。
【図３Ｂ】本発明の超音波走査システムを象徴的に示す。
【図４Ａ】本発明のジンバルシステムの一実施形態の等角図である。
【図４Ｂ】外側ジンバルリングが除去された図１の等角図である。
【図５】本発明のジンバルシステムの底面図である。
【図６Ａ】平坦位置および有角度位置のジンバルシステムをそれぞれ示した本発明のジンバルシステムの正面図である。
【図６Ｂ】図６Ａに対応し、外側のジンバルリングが図６Ｂにおいては除去されている。
【図７Ａ】平坦位置および有角度位置のジンバルシステムをそれぞれ示した本発明のジンバルシステムの正面図である。
【図７Ｂ】図７Ａに対応し、外側のジンバルリングが図７Ｂにおいては除去されている。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図３Ｂは、本発明の超音波走査システムを象徴的に示す。このシステムは、第ＩＬ２３６４８４号に記載されているシステムと本質的に同じであり、以下に説明する追加を伴う。ベース４００は、一体型平面垂直背面壁４０２と、スマートデバイス４０４を挿入することができるキャビティとを含む。ベース４０４の底部には、超音波アレイ２８がある。
図３Ｂに示す実施形態では、スマートデバイス４０４のすべての能力、例えばソフトウェアを受信し走らせる処理能力および通信能力は、スマートデバイスをディスプレイに置き換えることを可能にするベース内に存在することができる。ベース４００の底部には２つの圧力センサ３６が示されている。圧力センサ３６は、ソケットがどれくらい皮膚に押し付けられているかを測定するために使用される。圧力センサからのフィードバックは、ベースの配向、および超音波アレイ２８がどれだけ皮膚に押し付けられるかについてのより良い理解を与える。皮膚に対する圧力の測定値から超音波アレイの配向を決定することは可能であるが、この方法は以下に記載する方法よりも精度が低い。ベースの実施形態は、ただ１つまたは２超の圧力センサを備えることができる。実施形態おいては、ベース上のものに加えて、またはその代わりに超音波アレイ２８に圧力センサ３６を設けることができる。
【００３４】
第ＩＬ２３６４８４号の先行技術の超音波走査システムでは、ベース全体の移動によりアレイの送信／受信角度が変えられるように超音波アレイはベース１００内に強固に取り付けられている。本発明は、ベースの本体と超音波アレイとの間に電動ジンバルシステムを介在させることにより、本明細書の上記の目的を達成する。
【００３５】
図４Ａは、本発明のジンバルシステムの一実施形態の等角図である。ジンバルシステム１０は、内側ジンバルリング１４と外側ジンバルリング１２からなる。図４Ｂは、外側ジンバルリング１２が除去された図１の等角図である。ジンバル支持体１６は、ベース４００の内側に強固に接続されている。ジンバル支持体１６の頂部は、以下の図のジンバルリングの動きを見るために使用することができる基準平面であるｘ−ｚ平面内にある。超音波アレイ（図４Ａまたは図４Ｂには図示せず）が取り付けられるＰＣＢ１８が、外側ジンバルリング１２にしっかりと取り付けられている。
【００３６】
ジンバルシステム１０は、それぞれが時計方向および反時計方向の両方向に駆動させることができるモータ２０ａ、２２ａと、シャフト２０ｃ、２２ｃに動力を伝達するマイクロギヤ２０ｂ、２２ｂのアセンブリと、からなる、２つのマイクロギヤモータアセンブリを備える。モータ２０ａ、２２ａは、例えば、電気モータ、磁気モータ、またはピエゾモータであることができる。
【００３７】
モータ２０ａおよびマイクロギヤアセンブリ２０ｂは、内側ジンバルリング１４に固定して取り付けられる。内側ジンバルリング１４は、一方の側が、ジンバル支持体１６に埋め込まれたシャフト２０ｃによってジンバル支持体１６に取り付けられ、他方の側が、内部ジンバルリング１４のブロック３０ｂに埋め込まれたピン３２ｂによってジンバル支持体１６に取り付けられ、ジンバル支持体１６内の穴を自由に回転することができる。外側ジンバルリング１２は、内部ジンバルリング上のブロック３０ａに埋め込まれ、外側リングのブロック３４ａ内の穿孔に入るピン３２ａによって内側ジンバルリング１４に接続される。こうして、モータ２０ａが作動されると、内側ジンバルリング１４および外側ジンバルリング１２は、固定ジンバル支持体１６に対してｘ−ｙ平面内でｚ軸周りに回転する。
【００３８】
モータ２２ａおよびマイクロギヤアセンブリ２２ｂは、外側ジンバルリング１６に固定して取り付けられる。シャフト２２ｃは、ジンバルリングの一方の側で外側のジンバルリング１２に埋め込まれる。外側ジンバルリング１２の他方の側にピン３２ａが配置され、ピン３２ａは内側ジンバルリング１４上のブロック３０ａに埋め込まれ、外側ジンバルリング１２上のブロック３４ａ内の穿孔内を自由に回転できる。こうして、モータ２２ａを作動させると、外側ジンバルリング１２および取り付けられたＰＣＢ１８は、固定ジンバル支持体１６に対してｙ−ｚ平面内で、内側ジンバルリング１４とは独立してｘ軸周りに回転する。
【００３９】
図４Ａおよび図４Ｂには、ベース上のまたはスマートフォン内のソフトウェアで読み取ることができるデジタル出力を有する３Ｄ加速度計３８が示されている。内側ジンバルリング１４および外側ジンバルリング１２上の加速度計は、ベースに対する超音波アレイ２８の配向を決定するために、ジンバル運動に関する情報を提供する。ベースに対する超音波アレイ２８の配向は、マイクロギヤアセンブリ２０ｂ、２０ｃまたはシャフト２０ｃ、２２ｃにデジタルカウンタを取り付けることによっても知ることができる。超音波アレイＰＣＢ１８上の加速度計３８は、ベースがあまりにも速く移動して画像のスミアリングを生じさせないことを保証するためにベースの移動中の速度および加速度を測定する。このシステムの実施形態は、図４Ａおよび図４Ｂに示すより多いまたは少ない加速度計３８を備えることができる。加速度計３８は、超音波アレイＰＣＢ１８に加えてまたはそれに代えてベース４００に設けることもできる。
【００４０】
図５は、ジンバルシステム１０の底面図であり、１ＭＨｚ〜１５ＭＨｚの範囲内の信号を生成することが可能な少なくとも１つの素子を有する超音波アレイを備える超音波アレイ２８を示している。図５には、トランスデューサ素子２４とトランスデューサ素子２４をＰＣＢ１８上の電気回路に電気的に接続する電気接点２６とが見られる。
【００４１】
図６Ａおよび図７Ａは、ジンバルシステム１０の正面図であり、平坦位置およびモータ２０ａ、２２ｂを作動させることによって達成された有角度位置のジンバルシステムをそれぞれ示している。この図では、モータは角度を４５度近く変化している。ステップモータの使用により、望み通りに段階的に角度を遠隔制御することが可能であり、そのステップは、例えば０．１度、０．５度、１度、３度、５度、または１０度ごとにすることができる。外側ジンバルリングが図６Ｂおよび図７Ｂにおいて除去されていることを除いて、図６Ｂは図６Ａに対応し、図７Ｂは図７Ａに対応する。
【００４２】
平坦位置（図６Ａおよび図６Ｂ）では、内側ジンバルリング１４および外側ジンバルリング１２は、ジンバル支持体１６のｘ−ｚ平面に平行な平面内にある。有角度位置では、内側ジンバルリングと外側ジンバルリングがある平面は互いに平行ではなく、またジンバル支持体の平面にも平行ではない。平面間の角度は、モータ２０ａおよび２０ｂのそれぞれが作動される方向および時間によって決定される。
【００４３】
モータ２０ａおよび２２ａを作動させる効果は、図７Ｂと図６Ｂとを比較することによって最もよく見ることができる。これらの図において、モータ２０ａは、内側リング１４およびＰＣＢ１８の左側を右側に対して上に傾けるように作動されており、超音波アレイ２８の右側を効果的に下方に押しやっている。モータ２２ａは、ＰＣＢ１８の前縁を内側ジンバルリング１４に対して下方に回転させるように作動されている。
【００４４】
モータの電力は、ＤＣ−ＤＣコンバータの有無にかかわらず、超音波アレイを作動させるのに使用されるのと同じ電力源から供給することができる。さまざまなオプションの中には、時にはベースに配置することができるＤＣ−ＤＣコンバータを使用することが可能である再充電バッテリ、再充電バッテリとベースに配置されたパワー段と制御回路からなるスイッチング電源、およびスマートデバイス内のバッテリがある。
【００４５】
動作において医師は、数千マイル離れて位置することができ、患者または助手、例えば診療補助者に、（通常はゲルまたは水を適用した後に）トランスデューサを身体の特定の位置に置き、それをしっかりと所定の位置に保持するように指示する。これが行われると、医師は、必要な画像を取得するためにジンバルシステムのモータを遠隔制御する。患者が誤ってトランスデューサを移動させるか、または医師が新しい場所に移動させたい場合、超音波走査システムのベース内の患者のスマートデバイスと医師自身のスマートデバイスとの間の双方向の音声および／または視覚通信を使用して、医師は患者または診療補助者に指図することができる。
【００４６】
ジンバルシステムの制御は、患者のベースもしくはスマートデバイスまたは医師のスマートデバイスもしくはマイクロ／ミニコンピュータに部分的にまたは全体的に配置された専用ソフトウェアによって達成される。本システムは、ジンバルシステム上のモータを制御するためのソフトウェアへの入力を提供するために、医師が当該技術分野において知られている任意の手段、例えば実もしくは仮想ジョイスティック、または実もしくは仮想キーボード上のキー、例えばデカルト座標系での移動のための４つの矢印キー、または別の座標系、例えば円筒座標系または球面座標系、で移動するためのキーのいくつかの他の組み合わせを使用することを可能にするように適合させることができる。
【００４７】
本発明の用途の別の具体例は、事故によって引き起こされる外傷時である。心臓や他の重要な臓器の周りの内出血や出血が懸念されることがある。救急室（ＥＲ）の共通した処置は、外科医、救急医、特定の救急医療士が、外傷後の心臓周辺の血液（心膜液貯留）または腹部臓器周囲の血液（腹腔内出血）のスクリーニング検査として行われる迅速ベッドサイド超音波検査を実施することである。ＥＲでは、通常、処置を実施するための高価で大型の超音波装置があり、それはＦＡＳＴ（外傷に対する超音波による集中評価（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｗｉｔｈ  Ｓｏｎｏｇｒａｐｈｙ  ｆｏｒ  Ｔｒａｕｍａ））またはｅＦＡＳＴ（外傷に対する超音波による拡張集中評価（ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｗｉｔｈ  Ｓｏｎｏｇｒａｐｈｙ  ｆｏｒ  Ｔｒａｕｍａ））として知られている。本発明の超音波走査システムは、野外での外傷時、または高価な超音波装置を持たない小規模の病院または診療所でこのような処置が必要な場合、低資格者によって使用することができる。ビデオまたは画像は、本発明のハンドヘルドシステムからそれらを再検討し、超音波アレイが取り付けられているジンバルシステムのモータを遠隔制御することによってシステムを制御し、外傷時の治療の次のステップの分野の人員に助言することができる専門医師にすぐに送信することができる。
【００４８】
本発明の実施形態を例証として説明してきたが、本発明は、特許請求の範囲を超えることなく、多くの変形、修正、および適応を伴って実施されてもよいことが理解されるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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