(57)【要約】【課題】患者に負担をかけずに超音波を利用して生体内の診断を行う。【解決手段】モータ２６が第一回転伝達部２８を回転駆動して、第二回転伝達部３０を介して、リング形状の回転部１６に回転力を与えることにより、回転部１６は保持部３４に半径方向位置を規制して保持されるため、その中心位置を変えずに回転される。また、モータ２６が第一回転伝達部２８を回転駆動して、第二回転伝達部３０を回転させると、第二回転伝達部３０は第一柱状部材３２とネジ係合しているため、第二回転伝達部３０は上下に移動する。このように、回転部１６の回転及び上下動が制御されることにより、超音波探触子２０の軸方向の位置、及びそれに垂直な面内での位置が制御される。【選択図】        図２
2004290446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の略円柱状の診断部位に対して超音波を送受信する超音波探触子と、
前記超音波探触子を前記診断部位の軸方向に移動させる第一の駆動機構と、
前記超音波探触子を前記軸方向に垂直な面内で移動させる第二の駆動機構と、
を備えることを特徴とする超音波探触子走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波探触子走査装置であって、
前記第二の駆動機構は、前記超音波探触子を、前記診断部位から所定半径の位置で移動させることを特徴とする超音波探触子走査装置。
【請求項３】
請求項１に記載の超音波探触子走査装置であって、
前記第一の駆動機構及び前記第二の駆動機構は、前記超音波探触子を診断部位に対して螺旋状に移動させることを特徴とする超音波探触子走査装置。
【請求項４】
請求項１に記載の超音波探触子走査装置であって、
前記第二の駆動機構は、前記診断部位が挿通され、前記超音波探触子が固定されたリング形状の回転部と、前記回転部を回転駆動する駆動部と、前記リング形状の回転部の半径方向位置を規制して保持する保持部と、
を備えることを特徴とする超音波探触子走査装置。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波探触子走査装置であって、
前記第一の駆動機構は、前記リング形状の回転部を、前記軸方向に移動させることを特徴とする超音波探触子走査装置。
【請求項６】
請求項５に記載の超音波探触子走査装置であって、
前記第一の駆動機構は、前記駆動部の回転駆動により、前記リング形状の回転部を前記軸方向に移動させることを特徴とする超音波探触子走査装置。
【請求項７】
請求項１に記載の超音波探触子走査装置であって、
音響伝達媒体で満たされた容器を備え、
前記超音波探触子は、前記容器内において、前記第一，第二の駆動機構により移動されることを特徴とする超音波探触子走査装置。
【請求項８】
請求項１に記載の超音波探触子走査装置であって、
前記超音波探触子の傾斜を調節する傾斜調節機構を備えることを特徴とする超音波探触子走査装置。
【請求項９】
請求項８に記載の超音波探触子走査装置であって、
前記傾斜調節機構は、前記超音波探触子の前記診断部位に対する傾斜を調節することを特徴とする超音波探触子走査装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の超音波探触子走査装置であって、
前記傾斜調節機構は、前記超音波探触子の移動方向に対する傾斜を調節することを特徴とする超音波探触子走査装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１に記載の超音波探触子走査装置であって、
前記略円柱状の診断部位は、腕又は脚であることを特徴とする超音波探触子走査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置、特に超音波探触子を機械的に走査して診断を行う超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、血液透析に先立ってあるいは定期的に、血液を体外に取り出すための特定の血管（シャント形成術によって形成されたシャント血管）について、その状態を診断しておくのが望ましい。すなわち、そのようなシャント血管に狭窄や閉塞等の不具合が起きていないかを確認しておく必要がある。従来から、かかる血管診断に当たっては、必要に応じて、血管内にＸ線造影剤を導入してＸ線撮影するＸ線造影法が用いられている。しかしながら、そのような血管造影は透析患者にとって身体的負担が著しく大きい。
これに関し、上記のＸ線造影に代わる手法として、超音波を利用し血管の超音波画像診断を行うことが考えられる。このような超音波診断装置の一例が、特開２００２−２３８８９９号公報に示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２３８８９９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記文献の超音波診断装置では、超音波探触子は装置により直線的に移動されるのみであり、超音波が送受信される方向は固定されていた。このため、患者は診断部位（腕や脚など）の測定面が超音波探触子の方向に向くような体勢をとらなければならなかった。特に、透析患者のように診断部位に異常をもつ患者にあっては、このような無理な体勢をとることは困難であり、患者に負担をかけてしまうという問題があった。なお、以上の問題は、腕や脚以外の診断部位を診断する場合にも指摘することができる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、患者に自然な体勢で、超音波診断を受けてもらうことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の問題を解決するために、本発明に係る超音波探触子走査装置は、生体の略円柱状の診断部位に対して超音波を送受信する超音波探触子と、前記超音波探触子を前記診断部位の軸方向に移動させる第一の駆動機構と、前記超音波探触子を前記軸方向に垂直な面内で移動させる第二の駆動機構と、を備えるものである。これにより、超音波探触子が軸方向に垂直な面内で移動されるため、患者は自然な体勢で超音波診断を受けることができる。
【０００７】
ここで、前記第二の駆動機構は、前記超音波探触子を、前記診断部位から所定半径の位置で移動させることが好ましい。また、前記第一の駆動機構及び前記第二の駆動機構は、前記超音波探触子を診断部位に対して螺旋状に移動させることも好ましい。
【０００８】
超音波探触子が診断部位から所定半径の位置で移動されるよう超音波探触子走査装置を構成する場合には、前記第二の駆動機構は、前記診断部位が挿通され、前記超音波探触子が固定されたリング形状の回転部と、前記回転部を回転駆動する駆動部と、前記リング形状の回転部の半径方向位置を規制して保持する保持部と、を備えることが好ましい。また、前記第一の駆動機構は、前記リング形状の回転部を、前記軸方向に移動させることが好ましい。さらに、前記第一の駆動機構は、前記駆動部の回転駆動により、前記リング形状の回転部を前記軸方向に移動させることが好ましい。
【０００９】
また、音響伝達媒体で満たされた容器を備え、前記超音波探触子は、前記容器内において、前記第一，第二の駆動機構により移動されることが好ましい。このように構成にすることにより、患者は診断部位を容器に入れるだけでよく、自然な体勢で診断を受けることができる。
【００１０】
また、前記超音波探触子の傾斜を調節する傾斜調節機構を備えることが好ましい。ここで、前記傾斜調節機構としては、前記超音波探触子の前記診断部位に対する傾斜を調節する機構、前記超音波探触子の移動方向に対する傾斜を調節する機構がある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、第一の実施形態に係る超音波探触子走査装置１２の外観を示す斜視図である。図示されるように、超音波探触子走査装置１２は箱形の筐体１３を有しており、その上面には腕や脚などの略円柱状の診断部位７０を筐体１３内部に挿入するのに適当な大きさの開口１４を有している。この筐体１３内部には、超音波探触子やこれを走査する機構が配置され、探触子走査ユニット１２となっている。なお、患者の腕を診断する際には、この筐体１３をテーブル上に設置すればよい。また、患者の脚を診断する際には、この筐体１３を床上に設置すればよい。このように設置することで、患者は無理な体勢をとる必要がなく、負担が少ない。なお、超音波診断装置１０は、測定の制御を行ったり、測定結果の表示を行う超音波診断装置本体５０を、この筐体１３とは別体として含んで構成される。
【００１３】
図２は、超音波探触子走査装置１２の内部構造を示す斜視図である。図２では、図１に示される筐体１３の上面及び二側面が取り外された状態が示されている。診断時には、この筐体１３を容器として音響伝達媒体（水、ひまし油など）が満たされる。筐体１３内部には、筐体１３上面の開口１４と中心を合わせて配置されたリング形状の回転部１６がある。回転部１６は、外周に多数の歯を有する歯車である。筐体１３上面の開口１４から、腕又は脚などの診断部位が挿入された際には、診断部位がリング形状のほぼ中心に挿通される状態となる。この回転部１６の一部から下方に延設された取付部１８に、超音波探触子２０が取り付けられている。この超音波探触子２０は、複数の振動子が一次元的に配列されて構成されたアレイ振動子を備えており、このアレイ振動子から生体内部に超音波を送受信することで、生体内部の情報を得ている。超音波探触子２０は筐体１３外部に引き出されるケーブル２２と接続しており、このケーブル２２を介して、アレイ振動子から超音波を送信させるための送信信号と、アレイ振動子からの受信信号が送受信される。なお、振動子は、上記のものに限らず、複数の振動子を二次元的に配列したアレイ振動子や、一つの振動子からなる単振動子などを採用してもよい。超音波探触子２０は、何らかの防水処理が施され、音響伝達媒体に浸漬可能となっている。
【００１４】
回転部１６の横方向に設けられたケース２４内部には、モータ２６が固定されて収納されており、モータ２６の回転軸はケース２４外部に突出して第一回転伝達部２８に固定されている。第一回転伝達部２８は、円板形状の部材であり、外周に多数の歯を有した歯車である。モータ２６、第一回転伝達部２８により第一の駆動機構が構成される。また、第二回転伝達部３０は、外周に多数の歯を有した円板形状の歯車を、この歯車より直径の大きな２枚の円板形状の部材で挟んで形成されている。このように形成されるため、第二回転伝達部３０は、外周の溝に多数の歯を有し、これら多数の歯の上下に径方向に突出した２つの鍔を有する形状となっている。第一回転伝達部２８が有する歯と第二回転伝達部３０が有する歯は係合している。また、第二回転伝達部３０が有する２つの鍔の間隔は回転部１６及び第一回転伝達部２８の厚さよりわずかに大きく、極く小さな間隙をもって回転部１６及び第一回転伝達部２８を挟み込んでいる。したがって、回転部１６の上下方向の位置は第二回転伝達部３０により規制される。また、第二回転伝達部３０の中心は内ネジ加工された貫通穴となっている。この貫通穴の内ネジは、筐体１３内部に立設された第一柱状部材３２に加工された外ネジと係合している。第二回転伝達部３０、第一柱状部材３２、回転部１６により第二の駆動機構が構成される。
【００１５】
筐体１３内部には、回転部１６の回りに、複数の保持部３４と第二柱状部材３６が配置されている。保持部３４は第二回転伝達部３０と１２０度位相を変えた２箇所、または第二回転伝達部３０と９０度位相を変えた３箇所に設けられるのが望ましい。図２では、保持部３４を２箇所に設けた場合を示している。保持部３４は、第二回転伝達部３０と同形状の円板であり、上下に径方向に突出した２つの鍔を有する形状となっている。保持部３４は、２つの鍔で回転部１６を上下方向に保持して回転部１６を水平方向に保持している。このように回転部１６は、保持部３４により保持されて、安定した位置を保っている。保持部３４には貫通穴が設けられており、保持部３４は回転部１６から回転力をうけると、第二柱状部材３６に沿って上下に移動する。すなわち、回転部１６の上下動に伴って、保持部３４が上下に移動する。
【００１６】
上述したように構成されるため、モータ２６が駆動されると、第二回転伝達部３０は、第一回転伝達部２８から回転力をうけ回転し、上下方向に移動する。同時に、回転部１６も、第二回転伝達部３０により上下方向の位置が規制されているため、上下方向に移動する。このようにして、超音波探触子２０は上下方向に移動される。以上に説明した機構が、超音波探触子２０を診断部位の軸方向に移動させる第一の駆動機構である。なお、モータ２６はエンコーダを内蔵しており、回転部１６の上下方向の位置は監視されている。
【００１７】
また、モータ２６が駆動されると、第二回転伝達部３０は、第一回転伝達部２８から回転力をうけ回転する。さらに、回転部１６は、保持部３４によりその半径方向位置を規制して保持するようになっている。これにより、回転部１６は中心を変化させることなく回転し、超音波探触子２０は診断部位から所定半径の位置で移動される。以上に説明した機構が、超音波探触子２０を診断部位の軸方向に垂直な面内で移動させる第二の駆動機構である。本実施形態では、超音波探触子２０の軸方向の移動、垂直面内での移動が１つのモータ２６で制御されるため、超音波探触子走査装置１２の構造が簡略化されている。
【００１８】
第一回転伝達部２８は回転部１６と同様に２つの鍔により上下方向の位置が規制されているため、第二回転伝達部３０が上下に移動すると、第一回転伝達部２８はケース２４と共に第二回転伝達部３０に伴って上下に移動する。ケース２４は、貫通穴４０に第一柱状部材３２が挿通されることにより、また、摺動溝４２にガイドレール３８が嵌装されることにより、二点で支持され位置決めされる。これにより、第一回転伝達部２８が第二回転伝達部３０に回転力を与えるときにも、ケース２４は回転することがない。なお、ケース２４内部のモータ２６が収納される空間は、オイルシールなどにより密閉されるため、音響伝達媒体がこの空間内部に侵入することがない。また、モータ２６には筐体１３外部に引き出される電力供給線２３に接続される。この電力供給線２３は、螺旋状に巻かれた可撓性のプラスチックにより被覆されており、上下方向に伸縮可能である。
【００１９】
また、回転部１６に固定された取付部１８内には２つのモータが配置されており、これらを制御することにより超音波探触子２０の傾斜が調節される。図３に、傾斜が調節されるときの超音波探触子２０の動作を示す。図３（ａ）に示すように、一方のモータは、超音波探触子２０の移動方向に対する傾斜を調節する。これにより、超音波探触子２０の形状に合わせて、超音波探触子２０を最適な傾斜に調節することができる。例えば、アレイ振動子の振動子が一次元的に配列された方向を、超音波探触子２０の移動方向と垂直とすれば、一回の走査でより広い範囲のデータを得ることができる。このような効果は、振動子が二次元的に配列された超音波探触子でも、同様に得ることができる。また、図３（ｂ）に示すように、他方のモータは、診断部位に対する傾斜を調節する。特に図３（ｂ）に示すように超音波探触子２０の傾斜を調節し、棒状の診断部位に対して斜め方向に超音波を送信した場合には、診断部位の内部を流れる血流のドプラ情報を得ることができる。
【００２０】
なお、モータを駆動するための電流はケーブル２２を介して供給されている。また、超音波探触子２０の傾斜の調節は、モータを設けずに手動により行ってもよい。また、筐体１３の下面には円錐形状の凸部４４が設けられ、この凸部４４により、筐体１３下面に存在するケーブル２２は整理された状態となり、ケーブル２２同士のからみ合いが防止されている。ここで、回転部１６を上昇させたときに、ケーブル２２を回転部１６の下部に巻き取るようにしてもよい。円錐形状の凸部４４の頂部には、グリップ４６が設けられ、例えば腕を診断する場合には患者がグリップ４６を握り、診断部位を固定する。
【００２１】
次に、超音波診断装置１０の全体構成を、上述のモータ２６等を制御するための超音波診断装置本体５０を含めて説明する。図４は、超音波診断装置１０の全体構成を示すブロック図である。装置本体５０における走査制御部５２は、超音波探触子２０の位置制御用モータ２６のエンコーダから出力された位置信号１５を受けて、超音波探触子２０の位置を制御するための位置制御信号１７を位置制御用モータ２６に対して出力する。また、傾斜制御部５６は、超音波探触子２０の傾斜を制御するための傾斜制御信号２１を傾斜調節用モータ１９に対して出力する。
【００２２】
超音波送受信部５８は、超音波探触子２０の各振動素子に対して送信信号２５を供給して超音波ビームを形成する送信ビームフォーマーとしての機能と、超音波探触子２０内の各振動素子からの受信信号２５に対して整相加算処理を行って受信ビームを形成する受信ビームフォーマーとしての機能とを有する。また、必要に応じて、検波回路、ドプラ演算回路などの各種の公知の信号処理回路が設けられる。
【００２３】
画像形成部６０は、超音波送受信部５８から出力された受信信号に基づいて、生体内組織の三次元画像や血流の三次元画像などを形成する。その際、主制御部５４を介して入力される位置信号が利用される。このように形成された超音波画像は、表示器６２で表示される。なお、上記の画像処理に当たっては、ボリュームレンダリング法を適用するようにしてもよいし、ドプラ情報を利用して血流の三次元画像を構築し、それをカラー表示するようにしてもよい。
【００２４】
次に、超音波探触子走査装置１２の動作について説明する。図５及び図６は、筐体１３の側面を取り外した状態を示す図である。これらの図には、走査制御部５２の制御により、回転部１６が上昇するときの動作が示されている。
【００２５】
モータ２６は、走査制御部５２から駆動電流の供給をうけて回転駆動される。このとき、回転部１６は、第一回転伝達部２８及び第二回転伝達部３０を介して回転力をうけ、保持部３４により半径方向位置を規制して保持されているので、中心位置を変えずに回転する。同時に、第二回転伝達部３０は、その内ネジが第一柱状部材３２の外ネジと係合するため、上方向に移動する。このように回転部１６は回転すると同時に上下に移動するため、超音波探触子２０は略円柱状の診断部位７０の周囲を螺旋状に移動する。超音波探触子２０は螺旋移動しながら超音波を送受信するため、診断部位７０全体のデータを効率的に取得することができる。ここで、患者がグリップ４６を握り、診断部位を固定することは前説のとおりである。
【００２６】
なお、図５に示すように、この螺旋移動に前もって、取付部１８内部のモータを制御することにより、超音波探触子２０の振動子配列方向を超音波探触子２０移動方向に対して直角とすることが好ましい。このように、超音波探触子２０の移動方向に対する傾斜を調節することにより、超音波探触子２０は診断部位７０の広い範囲に超音波を送受信することが可能となり、一回の超音波の走査で広い範囲のデータを取得することが可能となる。図６には、超音波探触子２０の位置が図５の位置から２７０度回転（上から見て回転部１６が時計回りに２７０度回転）された状況が示されている。超音波探触子２０の移動に伴って、筐体１３下面の凸部４４に巻かれたケーブル２２は引き出される。また、モータ２６に駆動電流を供給するための電力供給線２３は引き延ばされる。
【００２７】
上述した本実施形態の超音波探触子走査装置１２の特徴的事項は、超音波探触子走査装置１２が、超音波探触子２０を診断部位の軸方向に移動させる第一の駆動機構と、超音波探触子２０をその軸方向に垂直な面内で移動させる第二の駆動機構と、を備えたことである。特に、本実施形態では、第二の駆動機構は超音波探触子を診断部位から所定半径の位置で移動させている。このような構成により、超音波探触子２０は診断部位の周囲を移動することができ、診断部位に対して様々な位置から超音波を送受信して、データを取得することができる。一方、患者の立場からすると、様々な位置からのデータを取得するために、腕や脚を捻ったりする必要がなく、診断部位である患部への負担が少ない。
【００２８】
また、本実施形態の超音波探触子走査装置１２は、筐体１３が音響伝達媒体で満たされた容器となっており、超音波探触子２０はこの容器内において、第一，第二の駆動機構により移動される。これにより、患者は診断を受けるために、腕、脚などの診断部位を容器内に入れるだけでよく、ごく自然な体勢で診断をうけることができる。ここで、筐体１３内に音響伝達媒体を満たす場合は、第一、第二の駆動機構に防錆処理を施しておくことは言うまでもない。また、筐体１３内に音響伝達媒体を満たすのではなく、腕や脚などの診断部位を入れる回転部１６の内側にのみ音響伝達媒体を満たすようにしてもよい。
【００２９】
次に、第二の実施形態に係る超音波探触子走査装置について説明する。図７には、第二の実施形態に係る超音波探触子走査装置８０が示されている。第二の実施形態に係る超音波探触子走査装置８０が、第一の実施形態と異なる点は、超音波探触子２０の軸方向の位置と、超音波探触子２０の回転位置とが個別に制御される点である。その他の構成は、第一の実施形態とほぼ同じである。
【００３０】
ケース２４内には、２つのモータ９０，９２が収納されており、このうち一方のモータ９０は、超音波探触子２０の軸方向の位置を制御するためのモータである。モータ９０が第一回転伝達部９４を回転駆動すると、第一回転伝達部９４の歯と第二回転伝達部９６の歯は係合しているため、第二回転伝達部９６は回転する。そして、第二回転伝達部９６の内ネジと第一柱状部材３２の外ネジは係合しているため、第二回転伝達部９６が回転されることにより、第二回転伝達部９６は上下に移動する。このようにして第二回転伝達部９６の上下に移動されることにより、第二回転伝達部９６に接続するケース２４、第三回転伝達部９８、回転部１６等が連動して上下に移動される。すなわち、超音波探触子２０の軸方向の位置が制御される。以上に説明した機構が、超音波探触子２０を診断部位７０の軸方向に移動させる第一の駆動機構である。
【００３１】
また、他方のモータ９２は、超音波探触子２０の診断部位に対する回転位置を制御するためのモータである。モータ９２が第三回転伝達部９８を回転駆動すると、第三回転伝達部９８の歯と回転部１６の歯は係合しているため、回転部１６が中心位置を変えずに回転される。これにより、超音波探触子２０を診断部位の周囲における回転位置が制御される。以上に説明した機構が、超音波探触子２０を軸方向に垂直な面内で移動させる第二の駆動機構である。
【００３２】
本実施形態では、超音波探触子２０の軸方向の位置と、軸に垂直な面内での位置とを、独立して制御することができる。これにより、例えば、超音波探触子２０を、軸方向の位置を変えることなく、単に診断部位７０の周囲で移動させたり、第一の実施形態と同様に螺旋状に移動させるなど、様々な制御が可能となる。
【００３３】
なお、保持部３４を一つ設けただけでは回転部１６は横方向に保持されないこととなってしまうが、本実施形態も、２組の保持部３４と柱状部材３７を設けることにより、これに対処している。図７では、保持部３４及び柱状部材３７は一組だけ示されているが、図示される保持部３４及び柱状部材３７の奥行き方向の隠れた位置に残る一組が配置されている。
【００３４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、等価な範囲で様々な変形が可能である。例えば、保持部３４、第二柱状部材３６に代わり、筐体１３に複数の案内部材を設け、回転部１６の上下動及び回転を案内するようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明に係る超音波探触子走査装置は、超音波探触子を棒状の診断部位の軸方向に垂直な面内で移動させる第二の駆動機構を備えるため、診断部位に対して様々な位置から超音波を送受信して、データを取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】超音波探触子走査装置の外観を示す斜視図である。
【図２】超音波探触子走査装置の内部構造を示す斜視図である。
【図３】超音波探触子の傾斜調節機構を説明するための説明図である。
【図４】超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。
【図５】超音波探触子走査装置の動作を説明するための説明図である。
【図６】超音波探触子走査装置の動作を説明するための説明図である。
【図７】第二の実施形態に係る超音波探触子走査装置を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  超音波診断装置、１２  探触子走査装置（ユニット）、１３  筐体、１４  開口、１６  回転部、１８  取付部、２０  超音波探触子、２２  ケーブル、２３  電力供給線、２４  ケース、２６  モータ、２８  第一回転伝達部、３０  第二回転伝達部、３２  第一柱状部材、３４  保持部、３６  第二柱状部材、３８  ガイドレール、４４  凸部、４６  グリップ。
【図１】
2004290446.tif 000003
【図２】
2004290446.tif 000004
【図３】
2004290446.tif 000005
【図４】
2004290446.tif 000006
【図５】
2004290446.tif 000007
【図６】
2004290446.tif 000008
【図７】
2004290446.tif 000009