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発明の名称 超音波診断装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−30939
公開日 平成6年(1994)2月8日
出願番号 特願平4−190938
出願日 平成4年(1992)7月17日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 暁秀 (外5名)
発明者 市川 純一 / 松崎 正明
要約 目的
超音波プローブと駆動部との着脱を簡単かつ確実にし、走査開始位置へ速やかにプローブを移動させるように構成した超音波診断装置を提供する。

構成
動力伝達手段に連結された超音波振動子を先端に有する超音波プローブと、この超音波プローブが着脱自在に連結され、前記動力伝達手段を介して超音波振動子を移動させる駆動部と、前記超音波プローブの超音波振動子に電気的に接続され、被検体の超音波像を表示する観測装置と、前記超音波プローブが着脱可能位置にあることを検出する検出装置と、前記超音波プローブの着脱が必要となる状態を判断する判断回路と、前記検出装置からの信号を判別して前記超音波プローブの着脱位置でプローブを停止させるとともに、超音波画像取り込み開始信号を受けて前記超音波プローブを高速で取り込み開始位置に移動させる位置制御回路とを具える事を特徴とする超音波診断装置。
特許請求の範囲
【請求項1】 動力伝達手段に連結された超音波振動子を先端に有する超音波プローブと、この超音波プローブが着脱自在に連結され、前記動力伝達手段を介して超音波振動子を移動させる駆動部と、前記超音波プローブの超音波振動子に電気的に接続され、被検体の超音波像を表示する観測装置と、前記超音波プローブが着脱可能位置にあることを検出する検出装置と、前記超音波プローブの着脱が必要となる状態を判断する判断回路と、前記検出装置からの信号を判別して前記超音波プローブの着脱位置でプローブを停止させる位置制御回路とを具える事を特徴とする超音波診断装置。
【請求項2】 動力伝達手段に連結された超音波振動子を先端に有する超音波プローブと、この超音波プローブが着脱自在に連結され、前記動力伝達手段を介して超音波振動子を移動させる駆動部と、前記超音波プローブの超音波振動子に電気的に接続され、被検体の超音波像を表示する観測装置と、超音波画像取り込み開始信号を受けて前記超音波プローブを高速で取り込み開始位置に移動させる位置制御回路とを具えることを特徴とする超音波診断装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置、特に先端に超音波振動子を設けた超音波プローブを体腔内等に挿入して、超音波パルスエコー法によって被検物体の超音波断層像を得る超音波診断装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、体腔内等の細い管状の腔内を超音波走査して、その周辺の断層像を得る装置として超音波プローブが開発されている。従来の超音波プローブでは、リニア像、ラジアル像がそれぞれ単独にしか得られなかったが、近年は、被検体にできている腫瘍等の形状を把握したり、体積を計測したりできるように3次元像が得られる超音波プローブの開発の必要性が高まってきている。
【0003】このような3次元像を得られる超音波プローブとしては、本願人は例えば特開平2−265536号公報に、ラジアル走査をしながらプローブを軸方向に移動させて、スパイラル状に3次元スキャンを行う超音波プローブを提案している。
【0004】また、本願人は特開平2−289239号公報において、スィッチ手段を用いてプローブ内に延在する動力伝達手段の停止位置を設定して、軸方向に移動可能に構成された超音波プローブと手元側に設けた駆動部とを簡単に着脱できるようにした超音波診断装置を開示している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平2−289239号公報に開示されている超音波診断装置では、超音波プローブを駆動部に着脱するためには、使用者がスィッチが正しく設定されているか否かを確認する必要があり、面倒である。この確認をしないで、スィッチが正しく設定されていないのにプローブの着脱を行おうとすると、着脱ができないばかりかプローブを破損してしまう可能性もある。
【0006】本願の第1の目的は、軸方向に移動可能に構成された超音波プローブにおいて、プローブの着脱機構を改良して、従来の装置より簡単かつ確実に超音波プローブと駆動部とを着脱できるように構成した超音波診断装置を提供することである。
【0007】また、特開平2−265536号公報に開示されているような3次元スキャンを行う超音波プローブにおいては、3次元画像を取り込む場合、画像取り込み開始原点を定め、そこから取り込みを開始する必要がある。従来の超音波プローブでは、この画像取り込み開始位置までプローブを移動させるときの移動速度は、通常の走査時と同じスピードで行なわれている。そのため、画像取り込み開始の操作を行ってから、実際に取り込みを開始するまでの時間、すなわちプローブが取り込み開始位置に到達するまでの時間がかかることになる。この時間は、最大でプローブが軸方向の移動距離を往復するだけの時間がかかることがあり、したがって、その間に被検体が動いてしまうこともある。このような場合は走査しようとした部分と別の部分を走査してしまう可能性がある。
【0008】本願の第2の目的は、走査開始位置へのプローブの移動を速やかに行えるようにして、より正確に走査を行うことができるように構成した超音波診断装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段及び作用】上記第1の課題を解決するために、本願第1発明にかかる超音波診断装置は、動力伝達手段に連結された超音波振動子を先端に有する超音波プローブと、この超音波プローブが着脱自在に連結され、前記動力伝達手段を介して超音波振動子を移動させる駆動部と、前記超音波プローブの超音波振動子に電気的に接続され、被検体の超音波像を表示する観測装置と、前記超音波プローブが着脱可能位置にあることを検出する検出装置と、前記超音波プローブの着脱が必要となる状態を判断する判断回路と、前記検出装置からの信号を判別して前記超音波プローブの着脱位置でプローブを停止させる位置制御回路とを具える事を特徴とするものである。
【0010】このように、本願第1発明にかかる超音波診断装置では、超音波プローブが着脱可能な位置にあることを検出する検出装置と、超音波プローブの着脱が必要となる状態を判断する判断回路と、前記検出装置からの信号を判別して超音波プローブの着脱位置でプローブの動きを停止させる位置制御回路とを具えているため、プローブの着脱が必要となった場合に、超音波プローブが着脱位置で停止するように自動的に制御され、簡単かつ確実に超音波プローブと駆動部とを着脱することができる。
【0011】また、上記第2の課題を解決するために、本願第2発明にかかる超音波診断装置は、動力伝達手段に連結された超音波振動子を先端に有する超音波プローブと、この超音波プローブが着脱自在に連結され、前記動力伝達手段を介して超音波振動子を移動させる駆動部と、前記超音波プローブの超音波振動子に電気的に接続され、被検体の超音波像を表示する観測装置と、超音波画像取り込み開始信号を受けて前記超音波プローブを高速で取り込み開始位置に移動させる位置制御回路とを具えることを特徴とするものである。
【0012】このように、本願第2発明にかかる超音波診断装置においては、超音波画像取り込み開始信号を受けてから、超音波プローブを取り込み開始位置まで高速で移動させるようにしているため、移動期間中に被検体が動いてしまうといった問題が生じにくく、所望の部分を適確に走査することが可能となる。
【0013】
【実施例】図1乃至図4は、本願の第1発明の構成を示す図である。図1は、本願第1発明の超音波診断装置の全体の構成を示す図、図2はこの超音波診断装置の制御回路の構成を示す図、図3はこの超音波診断装置のプローブと駆動部との接続部分の構成を示す図、図4は駆動部側の駆動伝達軸内のケーブルの構成を示す図である。
【0014】図1に示すように、超音波プローブ1の先端には超音波振動子2が配設されており、この超音波振動子2はプローブ1の挿入部を構成するシース3内に延在するシャフト4の先端に固着されている。シャフト4の他端は、プローブ1の手元側端部に設けたコネクタ5を介して駆動部6に連結されており、駆動部6に設けたモータ13の回転を受けて超音波振動子2が回転駆動されるように構成されている。コネクタ5は、プローブ1の外枠8の内壁と突き当たる第1の突き当て部34と、プローブ1と手元側駆動部6とを連結して止める止めピン10に突き当たる第2の突き当て部35とを具える。止めピン10にはテーパ部37が設けられており、このテーパ部37が駆動部6に設けられている解除パイプ12に突き当たるように構成されている。
【0015】コネクタ5は、駆動部6内に設けられているコネクタ7と着脱自在に連結されている。また駆動部6は、その挿入側端部に設けられているCリング9とプローブ1の外枠8の手元側端部に設けられている溝8aとが嵌合して、外枠8と着脱自在に連結されている。外枠8に設けられている止めピン10は内部にコイルバネ11が配設されており、このコイルバネ11によって止めピン10に当接する解除パイプ12を内側に付勢している。
【0016】駆動部6内には、モータ13が設けられており、このモータ13は制御回路15に接続されている。また、モータ13は駆動伝達軸16を介してコネクタ7に連結されている。コネクタ7の手元側外周部にはフランジ17が固定されており、このフランジ17は更にボールネジ18に螺合している。ボールネジ18の手元側端部は、ステッピングモータ19に連結されており、ステッピングモータ19は制御回路15に接続されている。
【0017】超音波振動子2にはケーブル(図示せず)が接続されており、このケーブルはシャフト4内を経てコネクタ5に設けた接点(図示せず)まで延在しており、更にコネクタ7に設けた接点(図示せず)を介して駆動伝達軸16内にコイル状に延在するケーブル21(図4参照)に接続されている。ケーブル21は、更に、駆動伝達軸16に連結されているスリップリング36に接続されている。スリップリング36は観測装置22に接続されており、この観測装置22は制御回路15に接続されている。また、駆動部6の内部には、プローブ1の軸方向の動きを検出するフォトインタラプタ24、29が設けられていると共に、外装部にはLED30が設けられており、それぞれ制御回路15に接続されている。
【0018】図2は、本実施例の超音波プローブの制御回路15の構成を示す図である。制御回路15内には、モータ制御部26及びモータドライバ27が設けられており、モータ制御部26はモータドライバ27を介してステッピングモータ19に接続されており、ステッピングモータ19の回転を制御する。
【0019】モータ制御部26には、第1のセレクタ31及び第2のセレクタ32が接続されており、第1のセレクタ31からはクロック信号Lが第2のセレクタ32からはモータの駆動方向信号Mが供給されている。第1のセレクタ31には、通常のクロックCと高速クロックDとが供給されており、後述する判断回路40から供給される制御信号EあるいはORゲート41を介して画像取り込み開始スイッチ39から供給される信号Fに応じてモータ制御部26へ供給するクロック信号Lを切り替えるようにする。また、第2のセレクタ32には、往復信号G、強制前進信号H、強制後進信号Iが供給されており、判断回路40から供給される信号JあるいはORゲート41を介して画像取り込み開始スイッチ39から供給される信号Kに応じてモータ制御部26へ供給する駆動方向信号Mを切り替える。
【0020】制御回路15内には、更に判断回路40、制御スィッチ33、パワーオンリセット回路38、画像取り込み開始スィッチ39が更に設けられている。制御スィッチ33及びパワーオンリセット回路38の出力はそれぞれ判断回路40に供給され、画像取り込み開始スィッチ39の出力と、フォトインタラプタ24の出力とはORゲート41を介して第2のセレクタ32に供給されている。
【0021】上述のように構成された超音波診断装置においては、観測装置22に設けた発信器(図示せず)からの信号を受けて、プローブ1の先端に配置した超音波振動子2から超音波を被検体に向けて送波し、被検体から反射された超音波を超音波振動子2で受信してエコー信号に変換して、このエコー信号を観測装置22に供給し、このエコー信号を処理して、被検体の超音波像を図示しないモニタスクリーン上に描出する。
【0022】本実施例の超音波診断装置では、駆動部6に配置したモータ13の回転が駆動伝達軸16に伝達されて、この駆動伝達軸16にコネクタ7、コネクタ5、シャフト4を介して連結されている超音波振動子2を回転させるとともに、ステッピングモータ19の回転がボールネジ18に伝達され、このボールネジ19にフランジ17を介して連結されているコネクタ7を軸方向に進退させ、超音波振動子2をリニア方向に往復駆動させて、いわゆるスパイラル走査を行う。通常の状態では、制御回路15内の第1のセレクタ31では、通常のクロックCが、第2のセレクタ32では往復信号Gが選択されており、超音波振動子2を所定の速度で軸方向に往復移動させるようにしている。
【0023】制御回路15内の、プローブ1の制御スイッチ33には、プローブ1を軸方向に駆動する制御スイッチ33aと、ラジアル方向に駆動する制御スイッチ33bとが配置されており、これらのスィッチのそれぞれの出力が判断回路40に設けられているANDゲート40aの入力端子に接続されている。また、パワーオンリセット回路38の出力及び前記ANDゲート40aの出力は、判断回路40のORゲート40bの入力端子に接続されている。プローブ1を軸方向に駆動する制御スイッチ33aとラジアル方向に駆動する制御スイッチ33bの双方がOFFの状態に設定されると、判断回路40から第1のセレクタ31へ供給される信号E、第2のセレクタ32へ供給される信号Jがアクティブになり、第1のセレクタ31では高速クロックDが、第2のセレクタ32では強制前進信号Hが選択される。第1のセレクタ31及び第2のセレクタ32から供給されるこれらの信号に対応して、モータ制御部26ではモータドライバ27を介してステッピングモータ19を制御し、プローブ1を着脱可能な状態にするべくコネクタ7を高速で前進させる。次いで、このコネクタ7がプローブ1の着脱可能な位置まで前進したことをフォトインタラプタ24で検知して、フォトインタラプタ24からモータ制御部26へ供給するストップ信号Oをアクティブにして、ステッピングモータ19を停止させる。また、このストップ信号Oを受けてLED30を点灯させて、プローブが着脱可能な状態にあることを使用者に知らせるようにする。
【0024】また、制御回路15のパワースイッチ(図示せず)をONしたときには、パワーオンリセット回路38の出力Pがアクティブになり、判断回路40の出力E及びJをアクティブにして、上記と同様にコネクタ7を高速で強制的に前進させてプローブ1を着脱可能な状態にする。
【0025】一方、画像取り込みスィッチ39がONになると、第1及び第2のセレクタ31、32へ供給される制御信号F及びKがアクティブになり、第1のセレクタ31では高速クロックDが、第2のセレクタ32では強制後退信号Iが選択される。モータ制御部26では第1及び第2のセレクタ31、32から供給される信号L及びMを受けてコネクタ7を高速で強制的に後進させて、コネクタ7にコネクタ5及びシャフト4を介して結合されている超音波振動子2を画像取り込み位置へ強制的に移動させる。超音波振動子2が画像取り込み位置まで後進したことをフォトインタラプタ29で検知して、ORゲート41を介して信号F及びKをインアクティブにする。これを受けて第1のセレクタ31では通常のクロックCを、第2のセレクタ32では往復信号Gが選択されて、通常の走査に戻る。
【0026】次いで、図3を参照してプローブ1の着脱方法を説明する。図3(a)はプローブ1を駆動部6に装着した状態を示す図である。この状態からプローブ1を脱着させる場合、まず、プローブの外枠8を保持して矢印Aの方向へ移動させる。この移動によって、外枠8とCリング9の嵌合がはずれ、図3(b)に示すような状態になる。このとき、コイルバネ11で内側に付勢されている止めピン10が下降して、コネクタ5とコネクタ7との間に入り、コネクタ5の後側の突き当て部35に当接する。このとき、コネクタ5に矢印Bで示す方向の力を与え、コネクタ5とコネクタ7との嵌合を外す。
【0027】いったん外したプローブ1を再度装着する場合には、外枠8を保持して、図3(c)に示す矢印Cの方向に外枠8を移動させて、コネクタ5の前側の突き当て部34を外枠8の内壁に突き当てて、矢印Cで示す方向の力をコネクタ5に与えコネクタ5とコネクタ7とを嵌合させる。このとき止めピン10のテーパ部37が解除パイプ12の先端に突き当たり、ピン10が解除パイプ12の上に乗り上げて、図3(a)に示す状態になり、再度装着が実現される。この解除パイプ12によって、ピン10は押し上げられ、プローブ1の装着後にピン10が軸方向の動きの邪魔にならないように構成されている。
【0028】図4(a)及び(b)は、コネクタ7とモータ13とを連結する駆動伝達軸16の内部の構成を示す図である。図4(a)及び(b)に示すように、駆動伝達軸16の内部にはコイル状にした同軸ケーブル21が配設されている。このように構成することによって、プローブの軸方向に進退によるケーブルの断線を防止することができる。
【0029】図5は、本発明の第2実施例の構成を示す図である。第2実施例では、第1実施例のフォトインタラプタ29に代えて、ポテンショメータ42を設けたものであり、他の構成は第1実施例と同様である。ポテンショメータ42によって、プローブの位置を検出して位置制御を行うようにしている。
【0030】なお、フォトインタラプタ24とポテンショメータ42とを置き換えるようにしても良い。
【0031】
【発明の効果】リニア制御スイッチ33aとラジアル制御スイッチ33bとの双方がOFFの場合、あるいはパワーオンリセット回路38がONの場合、プローブを強制的に着脱位置に移動させるように構成したので、使用者が特に意識しなくとも簡単かつ確実にプローブを着脱させることができる。また、画像取り込み開始スィッチ39がON状態にあるときに、プローブを画像取り込み開始位置まで高速で移動させるように構成しているため、使用者はより正確に超音波走査を行うことが可能となる。




 

 


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