(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
手元操作部内に設けられたモータの動力をワイヤを介して導中部先端の振動子に伝達して前記振動子を回転駆動することによりマルチプレーン走査を実現する機能と、前記振動子が所定角度回転する毎にパルスを発生する機能とを装備した超音波内視鏡プローブと、
前記超音波内視鏡プローブの振動子を介して被検体内部を超音波で走査する手段と、
前記走査により得られた信号に基づいて断層像を生成する手段と、
前記振動子が初期位置から最大角度まで回転する間に前記パルスを繰り返し入力し、前記パルスの周期の平均時間を求め、この平均時間が所定時間よりも長いとき、エラーメッセージを出力する手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
手元操作部内に設けられたモータの動力をワイヤを介して導中部先端の振動子に伝達して前記振動子を回転駆動することによりマルチプレーン走査を実現する機能と、前記振動子が所定角度回転する毎にパルスを発生する機能とを装備した超音波内視鏡プローブと、
前記超音波内視鏡プローブの振動子を介して被検体内部を超音波で走査する手段と、
前記走査により得られた信号に基づいて断層像を生成する手段と、
前記振動子が第１の基準位置から第２の基準位置まで回転する間に入力する前記パルスの数を計数し、この計数したパルス数が所定数と不一致のとき、エラーメッセージを出力する手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道中部先端に内蔵された振動子をモータで回転することにより断面位置を任意に変えることのできるいわゆるマルチプレーン型の超音波内視鏡プローブを装備する超音波診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
超音波振動子をモータで回転駆動して、任意の角度で超音波走査をすることのできるいわゆるマルチプレーン型の超音波内視鏡プローブにおいて、モータを駆動する電圧を一定にすると、
（１）トルク不足によりモータが駆動しない、
（２）トルクオーバーにより振動子の位置決めが収束しない、
などの問題が発生する。
【０００３】
そこで、これらを解決するために、図９に示すように、モータ駆動電圧の初期値を低めに設定しておき、振動子回転命令を与えても、振動子が回転しない場合、モータ駆動電圧を段階的に高めていくことが考えられている。
【０００４】
しかし、先端部分を曲げた状態（アングルを掛けた状態）では、振動子を回転するためには、先端部分を曲げていない真っ直ぐ状態（アングルを掛けていない状態）より大きいモータトルクを必要とするため、振動子が回転し始めるまでの時間が長くなるという問題があった。
【０００５】
また、次のような問題もある。超音波振動子の回転角度を検出するために、振動子と一体となったプーリーに、磁性体が一定の幅且つ一定の間隔でゼブラ模様状に塗布されている。この磁性体の近傍に磁気感知センサー（ＭＲ素子）が配置されていて、磁性体が着磁されているところを通過する毎にパルスが出力されるようになっている。このパルスを初期位置から計数しておき、この計数値（パルスの数）から振動子の向き（回転角度）を検出するようになってる。従って、パルスの数を正確に計数していなければ、振動子を誤った向きに設定しまいかねない。
【０００６】
しかし、ＭＲ素子の故障等でパルスが全く発生しないという事態ならいざ知らず、例えばある磁性体が剥げ落ちているいったパルスが部分的に発生していないような事態が起こったとき、それを検知することはできなかったので、操作者の思惑とは実際には違う位置に振動子が設定されその誤った位置で診断を行ってしまうということが起こりかねない。例えば、操作者としては、基準位置（原点）から数えてパルスが１１ヶ目となる位置に振動子を移動してその位置で画像診断を行いたい場合でも、実は１０ケ目の磁性体が剥げ落ちていたときには、振動子は実際にはパルスが１２ケ目となる位置に設定されてしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、振動子の回転角度エラーを検知できる超音波内視鏡プローブを備えた超音波診断装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の第２の目的は、振動子の回転角度エラーを検知できる超音波内視鏡プローブ及び超音波診断装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の局面に係る超音波診断装置は、手元操作部内に設けられたモータの動力をワイヤを介して導中部先端の振動子に伝達して前記振動子を回転駆動することによりマルチプレーン走査を実現する機能と、前記振動子が所定角度回転する毎にパルスを発生する機能とを装備した超音波内視鏡プローブと、前記超音波内視鏡プローブの振動子を介して被検体内部を超音波で走査する手段と、前記走査により得られた信号に基づいて断層像を生成する手段と、前記振動子が初期位置から最大角度まで回転する間に前記パルスを繰り返し入力し、前記パルスの周期の平均時間を求め、この平均時間が所定時間よりも長いとき、エラーメッセージを出力する手段とを具備したことを特徴とする。
本発明の第２の局面に係る超音波診断装置は、手元操作部内に設けられたモータの動力をワイヤを介して導中部先端の振動子に伝達して前記振動子を回転駆動することによりマルチプレーン走査を実現する機能と、前記振動子が所定角度回転する毎にパルスを発生する機能とを装備した超音波内視鏡プローブと、前記超音波内視鏡プローブの振動子を介して被検体内部を超音波で走査する手段と、前記走査により得られた信号に基づいて断層像を生成する手段と、前記振動子が第１の基準位置から第２の基準位置まで回転する間に入力する前記パルスの数を計数し、この計数したパルス数が所定数と不一致のとき、エラーメッセージを出力する手段とを具備したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の超音波内視鏡プローブ及び超音波診断装置を好ましい実施形態により説明する。図１に本実施形態に係る超音波内視鏡プローブの構造を外観図により示している。図２に、図１の先端部の内部構造を示している。超音波内視鏡プローブは、外観上は、手元操作部１４と道中部１３と屈曲部１２と先端部１１とから構成されている。先端部１１には、複数の圧電素子が配列されてなる振動子１７がプーリー１８に取り付けられた状態で収められている。このプーリー１８と手元操作部１４内のモータのドライブシャフトとの間はワイヤ２２で連結されている。操作者が手元操作部１４に取付けられた振動子回転用スイッチ１６を押すと、モータが回転し、このモータの回転に従ってプーリー１８が振動子１７を伴って回転するようになっている。なお、ここでは、プーリー１８及び振動子１７は、原点を０゜として、最大で略１８０゜まで回転可能になっているものとする。
【００１２】
このプーリー１８の外周には、図３（ａ）に示すように、磁性体１９が一定の幅で且つ一定の間隔でゼブラ模様状に塗布されている。この磁性体１９の近傍には、磁気を感知するセンサであるＭＲ（磁気抵抗）素子２０がホルダ２１により保持されている。プーリー１８が回転すると、磁性体１９の塗布パターンに従ってＭＲ素子２０からパルスが列状に出力されるようになっている。例えば、プーリー１８が５゜回転すると、ＭＲ素子２０から１０個のパルスが発生するように、磁性体１９が塗布されているとする。
【００１３】
手元操作部１４には、ダイヤル状のアングル用ノブ１５が設けられている。操作者がアングル用ノブ１５を回すと、その操作量（回転角）に応じて屈曲部１２が図４（ａ）に示すように曲がるようになっている。なお、道中部１３の軸と屈曲部１２の軸とが一直線上に揃った状態を０゜として、道中部１３の軸に対する屈曲部１２の軸の角度を曲げ角と称する。アングル用ノブ１５のシャフトには、ポテンショメータ２３が取り付けられていて、アングル用ノブ１５の操作量（回転角）、つまり屈曲部１２の曲げ角を検出するようになっている。
【００１４】
図５には、本実施形態の振動子回転に関わる主要部の構成を示している。振動子回転用スイッチ１６が押されている間、振動子回転用コントローラ３０から振動子回転用電源３２に制御信号が継続的に供給され、この制御信号に応じて振動子回転用電源３２から振動子回転用モータ３４に駆動電圧が継続的に印加され、これによりプーリー１８及び振動子１７が継続的に回転するようになっている。
【００１５】
プーリー１８及び振動子１７が継続的に回転している間、ＭＲ素子２０から振動子回転用コントローラ３０にパルスが次々と供給される。振動子回転用コントローラ３０では、このパルスを計数し、プーリー１８及び振動子１７の初期位置（原点）からのパルスの数に基づいて現在位置（現在の回転角度）を計算する。そして、振動子回転用コントローラ３０は、この計算した現在の回転角度をディスプレイ３３に表示するために必要な信号をディスプレイ３３に出力する。
【００１６】
なお、電圧印加しているにも関わらず、プーリー１８及び振動子１７の回転が始動しないことがある。これは主に屈曲部１２の曲がりによるワイヤ２２の摩擦抵抗の増加に伴うものである。このような不具合に対処するために、振動子回転用コントローラ３０は、電圧印加しているにも関わらず、プーリー１８及び振動子１７の回転が始動しないで、この結果、ＭＲ素子２０からパルスを入力しないときには、回転が始動して回転が安定するまで振動子回転用電源３２から振動子回転用モータ３４への駆動電圧を所定レベルずつ昇圧させるように振動子回転用電源３２を制御するという機能を有している。
【００１７】
また、プーリー１８及び振動子１７が安定的に回転させるために要する電圧は、屈曲部１２の曲げ角によって相違する。このためプーリー１８及び振動子１７の回転が始動して、角速度が安定するまでに要する時間は、屈曲部１２の曲げ角によって変動してしまうということがあった。このような不具合に対処して、図６に示すように、プーリー１８及び振動子１７の回転が始動して、角速度が安定するまでに要する時間を屈曲部１２の曲げ角に依らず略一定にするために、振動子回転用コントローラ３０は、ポテンショメータ２３の出力、つまり屈曲部１２の曲げ角に従って、振動子回転用電源３２から振動子回転用モータ３４に印加される駆動電圧の初期値を変えるように、振動子回転用電源３２を制御するという機能も有している。なお、ポテンショメータ２３の出力、つまり屈曲部１２の曲げ角と、振動子回転用電源３２から振動子回転用モータ３４に印加される駆動電圧の初期値との対応表（図７）が初期電圧用メモリ３１に予め記憶されている。
【００１８】
さらに、上述したように、プーリー１８及び振動子１７の原点からの回転角度は、振動子回転用コントローラ３０のもとでディスプレイ３３に表示されるようになっている。この回転角度は診断の信頼性の点で非常に重要である。つまり、表示される回転角度が、実際の回転角度と異なっていると、操作者（観察者）が想定している場所と違う場所を観て診断を下してしまうからである。このような不具合が起こる主な原因としては、図８（ａ）に示すように、プーリー１８の外周に一定の幅で且つ一定の間隔でゼブラ模様状に塗布されているはずの磁性体１９が何らかの原因で部分的に塗布されていなかったり、あるいは剥げ落ちてしまっているといった欠損によって、図８（ｂ）に示すように、パルスが正常に発生しないことによって起こると考えられる。
【００１９】
本実施形態では、このようなエラーの事態を検知して、エラーメッセージをディスプレイ３３に表示する等の手段で、操作者に注意を促すための機能を、振動子回転用コントローラ３０に装備させている。このエラー検知の手法としては、様々考えられるが、最も信頼性が高いと考えられる次のような手法を本実施形態では採用している。なお、この検知動作は、装置起動時に必ず実施するようにしてもよいし、インストールしてから現在までの総動作時間に従って定期的に実施してもよいし、また、操作者が指示した時点で実施するようにしてもよいし、さらにはこれらを任意に組み合わせるようにしてもよい。
【００２０】
上述したように、プーリー１８及び振動子１７は、原点を０゜として、最大で略１８０゜まで回転可能になっている。まず、振動子回転用コントローラ３０は、プーリー１８及び振動子１７を原点に戻し、そしてプーリー１８及び振動子１７を最大回転角の１８０゜まで回転させる。この間に、ＭＲ素子２０から振動子回転用コントローラ３０にパルスが次々と供給される。この間のパルスの合計数Ｎを計数し、また１８０゜回転に要した時間Ｔとを測り、（Ｔ／Ｎ）によってパルス周期の平均時間を計算する。このパルス周期の平均時間を、しきい値と比較し、パルス周期の平均時間がしきい値よりも長い場合、少なくとも１つの磁性体１９が欠損していると判断して、エラーメッセージを出力する。
【００２１】
また、原点から最大角の１８０゜まで回転させることなく、この範囲内に基準点を２ヶ所設け、この基準点間を回転する間に発せられるパルスの合計数を計数し、このパルスの合計数をしきい値と比較し、パルスの合計数がしきい値と不一致のときに、少なくとも１つの磁性体１９が欠損していると判断して、エラーメッセージを出力するようにしてもよい。
【００２２】
以上のように本実施形態によれば、屈曲部１２の曲げ角に応じてモータの駆動電圧の初期値を調整するので、曲げ角に依らず、一定の時間で振動子回転を始動し、安定回転まで達することができる。また、磁性体１９の欠損があることを検出できるので、計算した振動子１７の回転角度が実際と異なっているというエラーを検知して、そのエラーメッセージを出力するので、そのエラーによる誤診を未然に防ぐことができる。
【００２３】
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々変形して実施可能である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明では、曲げ角に応じてモータの駆動電圧の初期値を調整するので、曲げ角に依らず、一定の時間で振動子回転を始動することができる。
【００２５】
また、本発明では、磁性体パルスの欠損があることを検出できるので、振動子の回転角度エラーを検知して、それによる誤診を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る超音波内視鏡プローブの外観図。
【図２】図１の先端部の内部構造を示す図。
【図３】（ａ）は磁性体の着磁パターンを示す図、（ｂ）は（ａ）に対応するＭＲ素子からのパルス列を示す図。
【図４】（ａ）は図１の屈曲部の曲げ角を示す図、（ｂ）は図１のアングル用ノブの構造図。
【図５】本実施形態による振動子回転に関わる主要部の構成を示すブロック図。
【図６】図５の振動子回転用コントローラによるモータ駆動電圧の時間変化を示す図。
【図７】図５の初期電圧用メモリに記憶されている屈曲部の曲げ角とモータ駆動電圧の初期値との関係を示す図。
【図８】（ａ）は磁性体欠損を示す図、（ｂ）は（ａ）に対応するＭＲ素子からのパルス列を示す図。
【図９】従来のモータ駆動電圧の時間変化を示す図。
【符号の説明】
１１…先端部、
１２…屈曲部、
１３…導中部、
１４…手元操作部、
１５…アングル用ノブ、
１６…振動子回転用スイッチ、
１７…振動子、
１８…プーリー、
１９…磁性体、
２０…ＭＲ素子、
２１…ホルダ、
２２…ワイヤ、
２３…ポテンショメータ。
【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】
0004282129.tif 000007
【図７】
0004282129.tif 000008
【図８】
0004282129.tif 000009
【図９】
0004282129.tif 000010