JP5205135B2 - 超音波プローブ及び超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波により被検体の体内を画像化し診断を行う超音波プローブ及び超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は、被検体に対して振動子から超音波を送波し、被検体内の組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる反射波を前記振動子で受信して生成した二次元の画像データを表示部に表示するものである。この超音波撮影による診断方法は、超音波プローブを体表に接触させるだけで、リアルタイムの二次元画像データによる観察を行うことができるため、心臓、血管、腹部、泌尿器、産婦人科領域等の各種器官の診断や治療に広く用いられている。

近年、超音波診断装置においては、一次元に配列された複数の振動子を有する振動子部と、この振動子部を振動子の配列方向に直交する方向に揺動する揺動機構とを備えた超音波プローブを用いて、三次元画像データを生成して表示部に表示する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

そして、超音波診断においては、表示部に表示された被検体の対象部位を含む三次元画像データは勿論のこと、その周辺の画像データも重要であるため、広い視野範囲の画像データの表示が可能な装置が求められている。
特開２００７―６９８３号公報

しかしながら、従来と同じ揺動半径で振動子部の揺動範囲を広角化しようとすると、超音波プローブの手にする部分が大型化し操作性が悪化する問題がある。また、従来よりも短い揺動半径で広角化しようとすると、振動子部を小型化する必要があるため振動子の数や面積が減少し画質が低下する問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、操作が容易で広い視野範囲の画像データを得ることができる超音波プローブ及び超音波診断装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、請求項１乃至請求項３に係る本発明の超音波プローブは、被検体に対して超音波の送受波を行うための振動子部を揺動する超音波プローブにおいて、前記振動子部を、第１の曲率を有する第１の軌道と、前記第１の軌道の第１の曲率を有する延長曲線の内側に位置し、前記第１の軌道に接続された前記第１の曲率よりも大きい第２の曲率を有する第２の軌道とにより構成される軌道を描いて揺動する揺動手段を備えたことを特徴とする。

また、請求項４に係る本発明の超音波プローブは、被検体に対して超音波の送受波を行うための振動子部を揺動する超音波プローブにおいて、前記振動子部を、直線の軌道及びこの軌道に接続された所定の曲率を有する軌道により構成される軌道を描いて揺動する揺動手段を備え、前記揺動手段は、前記直線の軌道を描くための第１のレール及びこの第１のレールに接続された前記所定の曲率を有する軌道を描くための第２のレールにより構成される、前記軌道に対して垂直方向に超音波の送受波が可能なように前記振動子部を保持するレールと、前記レールに保持された前記振動子部を揺動可能に保持する長手方向に伸縮自在なアームと、前記アームを揺動する駆動手段とを有することを特徴とする。

更に、請求項６に係る本発明の超音波診断装置は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の超音波プローブを用いて、前記軌道の範囲における三次元画像データを生成する装置本体を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、振動子部を第１の曲率を有する第１の軌道と、この第１の軌道の第１の曲率を有する延長曲線の内側に位置し、第１の曲率よりも大きい第２の曲率を有する第２の軌道とにより構成される軌道を描いて揺動することにより、超音波プローブの大型化を防ぎ、振動子部を広角に揺動することができる。また、前記軌道で超音波を走査することにより、広い視野範囲の画像データを得ることができる。これにより、超音波プローブの操作性を犠牲にすることなく、検査時間を短縮して検査の効率を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

以下に、本発明による超音波診断装置の実施例１を、図１乃至図６を参照して説明する。
図１は、実施例１に係る超音波診断装置の構成を示したブロック図である。この超音波診断装置１００は、被検体Ｐに対して超音波の送受波を行なう超音波プローブ１及びこの超音波プローブ１を制御する超音波診断装置本体２を備えている。

超音波プローブ１は、超音波の送受波を行なうプローブ部１０と、一端がこのプローブ部１０に接続されたケーブル部６０と、このケーブル部６０の他端に接続され、超音波診断装置本体２に対して信号の送受信を行うコネクタ部７０とを備えている。

プローブ部１０は、電気的に安全で、耐候性及び耐環境性等に優れた構造を有するプローブケース１９を備えている。このプローブケース１９は樹脂材料からなり、プローブ部１０の外殻を形成している。そして、プローブケース１９の内側には、超音波の送受波を行う振動子部１１及びこの振動子部１１を矢印Ｒ１及びＲ２方向に揺動する揺動部２０が設けられている。なお、被検体Ｐに対して超音波の送受波が行われるプローブケース１９の部分（音響窓）には超音波の伝播性に優れた材料が用いられる。また、プローブケース１９の音響窓と振動子部１１の間には超音波の伝播性に優れた音響媒体が封入されている。

超音波診断装置本体２は、超音波プローブ１に対して超音波駆動信号の送信と超音波受信信号の受信を行なう送受信部３と、送受信部３からの受信信号に基づき被検体Ｐの断面を表すＢモード画像データや血流を表すドプラ画像データ等の二次元画像データの生成や、超音波プローブ１のプローブ部１０における振動子部１１の揺動により複数の揺動角で生成した二次元画像データから三次元画像データの生成を行う画像データ生成部４とを備えている。

また、画像データ生成部４で生成した二次元画像データや三次元画像データを表示する表示部５と、各種コマンド信号の入力を行なう操作部６と、超音波プローブ１のプローブ部１０における揺動部２０、送受信部３、画像データ生成部４、及び表示部５を統括して制御するシステム制御部７とを備えている。

次に、図１乃至図５を参照して、超音波プローブ１におけるプローブ部１０の構成の詳細を説明する。図２は、振動子部１１の構造を示す図である。図３は、プローブ部１０の構造を示す図である。図４は、揺動部２０の一部のユニットの構造を示す図である。図５は、振動子部１１の揺動による軌道を示す図である。

図２おいて、プローブ部１０の振動子部１１は、被検体Ｐに対して超音波の送受波を行う振動子部本体１２と、一端部が振動子部本体１２の超音波の送受波を行う表面とは反対側の裏面に接合され、他端部が揺動部２０の一部に回動自在に保持された固定アーム１３と、この固定アーム１３に回転自在に保持された揺動部２０の一部に係合する２つのローラ１４（１４１，１４２）とを備えている。

振動子部本体１２は、この中心軸の方向である矢印Ｌ１方向に超音波の送受波を行なうものであり、表面近傍に例えば一次元に配列された複数個（Ｎ個）の圧電振動子を有している。この圧電振動子は、送波時に超音波診断装置本体２の送受信部３からの電気パルス（超音波駆動信号）を超音波パルス（送信超音波）に変換して、プローブケース１９内に封入された音響媒体及びプローブケース１９の音響窓を介して被検体Ｐの体内に送波する。また受波時に被検体Ｐ内から音響窓及び音響媒体を介して受波した超音波（受信超音波）を電気信号（超音波受信信号）に変換する機能を有している。

図３は、プローブ部１０の構造を示しており、揺動部２０の構造を説明するための図である。この揺動部２０は、振動子部１１を揺動可能に保持するレール３０と、このレール３０に保持された振動子部１１を矢印Ｒ１及びＲ２方向に揺動する長手方向に伸縮自在なアーム４０と、このアーム４０の一端部に配置された駆動部５０とを備えている。

レール３０は、第１のレール３１、この第１のレール３１の一端部に一端部が接続された第２のレール３２、及び第１のレール３１の他端部に一端部が接続された第３のレール３３により構成される。

第１のレール３１は、このレールの一端部と、アーム４０の一端部に位置しアーム４０の揺動中心である中心３１１の間の距離ｒ１を半径とし、中心角θａにより形成される円弧状をなしている。この円弧は、距離ｒ１の逆数で表される曲率（１／ｒ１）を有する。そして、第１のレール３１は、中心点３１１を揺動中心にして振動子部１１を揺動可能に保持している。

第２のレール３２は、このレールの一端部と、第１のレール３１の一端部と中心３１１を結ぶ直線上に位置する仮想の中心３２１の間の距離ｒ２（ｒ２＜ｒ１）を半径とし、中心角θｂにより形成される円弧状をなしている。この円弧は、距離ｒ２の逆数で表される第１のレール３１の曲率（１／ｒ１）よりも大きい曲率（１／ｒ２）を有する。そして、第２のレール３２は、中心点３２１を揺動中心にして振動子部１１を揺動可能に保持している。

更に、第３のレール３３は、このレールの一端部と、第１のレール３１の他端部と中心３１１を結ぶ直線上に位置する仮想の中心３３１の間の距離ｒ２を半径とし、中心角θｂにより形成される円弧状をなしている。この円弧は、距離ｒ２の逆数で表される曲率（１／ｒ２）を有する。そして、第３のレール３３は、中心３３１を揺動中心にして振動子部１１を揺動可能に保持している。

そして、各第１乃至第３のレール３１，３２，３３に振動子部１１の２つのローラ１４１，１４２が係合することにより、振動子部１１は各レールに対して垂直方向である矢印Ｌ１方向に超音波の送受波が可能なように各レールに保持される。

アーム４０は、図４に示すように、一端部が中心３１１で駆動部５０に固定され、他端部で回転自在に長手方向に配置された２つのローラ４１（４１１，４１２）を保持する第１のアーム４２と、一端部がローラ４１に係合して長手方向にスライド自在に第１のアーム４２に保持され、他端部で振動子部１１の固定アーム１３を保持する第２のアーム４３とを備えている。

そして、第２のアーム４３がレール３０側にスライドしながら、振動子部１１を第２又は第３のレール３２，３３の他端部の近傍にある基準位置又は折返し位置から、第２又は第３のレール３２，３３に沿って第１のレール３１の方向へ揺動する。また、第２のアーム４３がレール３０側にスライドした状態で、第１のレール３１に沿って揺動する。更に、第２のアーム４３が駆動部５０側にスライドしながら、第１のレール３１の端部から第２又は第３のレール３２，３３に沿って基準位置又は折返し位置まで揺動する。

駆動部５０は、回転軸が中心３１１に位置し、アーム４０の一端部に固定されたモータ、及びこのモータの回転によりアーム４０の揺動角を検出するロータリーエンコーダー等の回転角検出センサを備えている。そして、回転角度検出センサにより検出したアーム４０の揺動角の情報を超音波診断装置本体２のシステム制御部７に出力する。

システム制御部７では、駆動部５０から出力されたアーム４０の揺動角の情報に基づいて、振動子部１１の位置及び揺動角を算出する。次いで、算出した位置及び揺動角の情報に基づいて駆動部５０を制御する。

そして、振動子部１１を基準位置からＲ１方向へ第２のレール３２に沿って加速した後、第１のレール３１に沿って一定速で揺動し、更に第３のレール３３に沿って減速して折返し位置で停止させる。引き続き、折返し位置から第３のレール３３に沿ってＲ２方向へ加速した後、第１のレール３１に沿って一定速で揺動し、更に第２のレール３２に沿って減速して基準位置で停止させる。このようにして、基準位置と折返し位置の間を第１乃至第３のレール３１，３２，３３に沿ってＲ１及びＲ２方向に揺動させる。

これにより、図５に示すように、振動子部１１の表面と中心軸の交点である送受波中心点１６は、振動子部１１が第１のレール３１に沿って揺動するとき、中心３１１、中心角θａ、及び距離ｒ１に振動子部本体１２を加えた長さである半径Ｄ１により形成される円弧状の第１の軌道を描く。この第１の軌道は、半径Ｄ１の逆数により表される第１の曲率（１／Ｄ１）を有する。

また、振動子部１１が第２のレール３２に沿って揺動するとき、中心３２１、中心角θｂよりも小さい中心角θｂ１、及び距離ｒ２に振動子部本体１２を加えた長さである半径Ｄ２により形成される円弧状の第２の軌道を描く。この第２の軌道は、第１の軌道の第２の軌道方向への第１の曲率を有する図５に破線で示した延長曲線の内側に位置し、第１の曲率よりも大きい第２の曲率（１／Ｄ２）を有する。また、接点１７で第１の軌道に接続され、第１及び第２の軌道の接点１７における各軌道の接線は一致している。

更に、振動子部１１が第３のレール３３に沿って揺動するとき、中心３３１、中心角θｂ１、及び半径Ｄ２により形成される円弧状の第３の軌道を描く。この第３の軌道は、第１の軌道の第３の軌道方向への第１の曲率を有する延長曲線の内側に位置し、第２の曲率（１／Ｄ２）を有する。また、接点１８で第１の軌道に接続され、第１及び第３の軌道の接点１８における各軌道の接線は一致している。

なお、第１のレール３１を直線の軌道を描く第１のレールに置き換え、また第２及び第３のレール３２，３３を前記軌道の両端に接続された所定の曲率を有する軌道を描く第２及び第３のレールに置き換えて実施するようにしてもよい。

一方、振動子部１１を第１乃至第３の軌道に沿って揺動させながら、送受信部３を制御して、例えば所定の時間間隔で振動子部１１に第１乃至第３の軌道に対して垂直方向に超音波の送受波を行わせる。また、前記垂直方向及び揺動方向（Ｒ１又はＲ２方向）に直交する方向に超音波を電子走査させる。

このように、振動子部１１を第１乃至第３の軌道を描いて揺動させることにより、プローブケース１９の幅方向における大型化を防ぎ、振動子部１１を広角に揺動することができる。

以下、図１乃至図７を参照して、超音波診断装置１００の動作の一例を説明する。図６は、超音波診断装置１００の動作を示すフローチャートである。図７は、振動子部１１の揺動角及び超音波の送受波の方向を示す図である。

図６において、超音波診断装置１００の操作者により、操作部６から検査を行う被検体Ｐの被検体情報を入力する操作や、画像データ生成モードを例えば「三次元画像データ」に設定する操作が行われる。そして、操作者が超音波プローブ１の先端部を被検体Ｐの体表に当て、操作部６から検査開始の操作が行われると、超音波診断装置１００は、検査を開始する（ステップＳ１）。

超音波診断装置本体２のシステム制御部７は、超音波プローブ１、送受信部３、画像データ生成部４、及び表示部５を制御する。超音波プローブ１のプローブ部１０における揺動部２０の駆動部５０は、アーム４０の揺動角の情報をケーブル部６０及びコネクタ部７０を介してシステム制御部７に出力する。システム制御部７は、駆動部５０からの揺動角の情報に基づいて、駆動部５０の動作を制御する。

駆動部５０は、システム制御部７からコネクタ部７０及びケーブル部６０を介して出力される制御信号に基づいて、アーム４０を駆動して振動子部１１を例えば基準位置へ移動する。そして、基準位置と折り返し位置の間を、アーム４０を用いて振動子部１１をレール３０に沿って揺動する。

ここで、図７に示すように、振動子部１１の揺動範囲を第１乃至第３の軌道に対応する第１乃至第３の揺動範囲θｄ，θｅ，θｆに区分する。そして、第２の軌道に対応し、基準位置からアーム４０の中心軸と振動子部１１の中心軸が平行になるまでの振動子部１１の揺動角の範囲を第１の揺動範囲θｄとする。また、第１の軌道に対応し、第１の揺動範囲θｄに隣り合い、アーム４０の中心軸と振動子部１１の中心軸が平行である間の揺動角の範囲を第２の揺動範囲θｅとする。更に、第３の軌道に対応し、第２の揺動範囲θｅに隣り合い、アーム４０の中心軸と振動子部１１の中心軸が平行である揺動角からアーム４０の中心軸と振動子部１１の中心軸が平行でない折り返し位置までの揺動角の範囲を第３の揺動範囲θｆとする。

そして、第１の揺動範囲θｄでは、振動子部１１を基準位置から第２のレール３２に沿って加速して揺動する（ステップＳ２）。

また、第２の揺動範囲θｅでは、振動子部１１を第１のレール３１に沿って一定速で揺動する（ステップＳ３）。

更に、第３の揺動範囲θｆでは、振動子部１１を第３のレール３３に沿って減速して折り返し位置で停止する（ステップＳ４）。

一方、超音波診断装置本体２の送受信部３は、システム制御部７からの制御信号に基づいて、コネクタ部７０及びケーブル部６０を介して所定の時間間隔で超音波駆動信号を振動子部１１に出力する。振動子部１１は、送受信部３からコネクタ部７０及びケーブル部６０を介して出力された超音波駆動信号により、音響媒体及びプローブケース１９の音響窓を介して被検体Ｐの体内へ超音波を送波し、この送波に応じて受波した超音波を超音波受信信号に変換する。そして、変換した超音波受信信号をコネクタ部７０及びケーブル部６０を介して送受信部３に出力する。送受信部３は、振動子部１１から出力された超音波受信信号を処理して画像データ生成部４に出力する。

ここで、基準位置である第１の揺動角では、振動子部１１は被検体Ｐの深さ方向θ１に対して超音波の送受波を行う。また、深さ方向θ１及びＲ１方向に直交する方向に超音波を走査する。

画像データ生成部４は、深さ方向θ１における超音波の走査に応じて送受信部３から受信した受信信号に基づいて、第１の二次元画像データを生成する。そして、システム制御部７から供給される深さ方向θ１に関する超音波の走査情報を、生成した第１の二次元画像データに付加して保存する。

Ｒ１方向に加速した所定時間後の第２の揺動角では、深さ方向θ２に対して超音波の送受波及び走査が行われる。この超音波の送受波及び走査により送受信部３から出力される受信信号に基づいて、画像データ生成部４は第２の二次元画像データを生成し、生成した第２の二次元画像データに深さ方向θ２に関する超音波の走査情報を付加して保存する。

そして、第１の揺動範囲θｄでは、振動子部１１の加速による揺動により、例えば第１乃至第Ｋの揺動角において隣り合う深さ方向の各間隔が順に疎になる各深さ方向θ１乃至θＫに対する超音波の送受波及び走査に応じて、生成したＫ個のフレームからなる第１乃至第Ｋの二次元画像データを保存する。

また、第２の揺動範囲θｅでは、振動子部１１の一定速度による揺動により、第（Ｋ＋１）乃至第（Ｋ＋Ｌ）の揺動角において隣り合う深さ方向の間隔が第１の揺動範囲θｄよりも疎で同じ間隔からなる深さ方向θ（Ｋ＋１）乃至θ（Ｋ＋Ｌ）に対する超音波の送受波及び走査に応じて、生成したＬ個のフレームからなる第（Ｋ＋１）乃至第（Ｋ＋Ｌ）の二次元画像データを保存する。

更に、第３の揺動範囲θｆでは、振動子部１１の減速により、例えば第（Ｋ＋Ｌ＋１）乃至第（Ｋ＋Ｌ＋Ｋ）の揺動角において隣り合う深さ方向の各間隔が順に密になる深さ方向θ（Ｋ＋Ｌ＋１）乃至θ（Ｋ＋Ｌ＋Ｋ）に対する超音波の送受波及び走査に応じて、生成したＫ個のフレームからなる第（Ｋ＋Ｌ＋１）乃至第（Ｋ＋Ｌ＋Ｋ）の二次元画像データを保存する。

次に、画像データ生成部４は、生成した各二次元画像データに付加した走査情報に基づいて、第１乃至第（Ｋ＋Ｌ＋Ｋ）の二次元画像データから、第１乃至第３の揺動範囲θｄ，θｅ，θｆにおける第１の三次元画像データを生成する。そして生成した第１の三次元画像データを表示部５に表示する（ステップＳ５）。

ステップＳ４及びステップＳ５の後に、検査に有用な第１の三次元画像データが得られず引き続き検査が行われる場合（ステップＳ６のはい）、ステップＳ７及びステップＳ１０へ移行する。また、検査に有用な第１の三次元画像データが得られ、検査の終了操作が行われる場合（ステップＳ６のいいえ）、ステップＳ１２へ移行する。

このように、第１乃至第３の揺動範囲θｄ，θｅ，θｆで超音波の送受波を行うことにより、広い視野範囲の三次元画像データを生成して表示部５に表示することができるので、短い時間で被検体Ｐの関心部位を見つけ出すことができる。

ステップＳ６の「はい」の後に、駆動部５０は、アーム４０を用いて振動子部１１を折返し位置から基準位置へ揺動する。そして、第３の揺動範囲θｆでは加速して揺動する（ステップＳ７）。次いで、第２の揺動範囲θｅでは、一定速で揺動する（ステップＳ８）。更に、第１の揺動範囲θｄでは減速して基準位置で停止する（ステップＳ９）。

一方、送受信部３は、所定の時間間隔で超音波駆動信号を振動子部１１に出力する。振動子部１１は、送受信部３から出力された超音波駆動信号により、超音波を被検体Ｐの体内に対して超音波を送波し、この送波に応じて受波した超音波受信信号を送受信部３に出力する。送受信部３は、超音波駆動信号の送信に応じて振動子部１１から出力された超音波受信信号を処理して画像データ生成部４に出力する。

画像データ生成部４は、振動子部１１が折返し位置から基準位置までの揺動に応じて送受信部３から出力された受信信号に基づいて、ステップＳ５と同様にして第２の三次元画像データを生成して表示部５に表示する（ステップＳ１０）。

ステップＳ９及びステップＳ１０の後に、検査に有用な第２の三次元画像データが得られず引き続き検査が行われる場合（ステップＳ１１のはい）、ステップＳ２及びステップＳ５へ戻る。また、検査に有用な第２の三次元画像データが得られ、検査の終了操作が行われた場合（ステップＳ１１のいいえ）、ステップＳ１２へ移行する。

ステップＳ６の「いいえ」又はステップＳ１１の「いいえ」の後に、操作部６から検査終了操作が行われると、システム制御部７は、超音波プローブ１、送受信部３、画像データ生成部４、表示部５に停止を指示し、超音波診断装置１００は検査を終了する（ステップＳ１２）。

以上述べた本発明の実施例１によれば、２種類の異なる曲率により構成されるレール３０を設け、振動子部１１をレール３０に沿って揺動することにより、プローブケース１９の大型化を防ぎ、振動子部１１を第１乃至第３の軌道を描いて広角に揺動することができる。また、第１乃至第３の軌道の複数の揺動角において超音波を走査することにより、広い視野範囲の三次元画像データを生成して表示部５に表示することができる。

これにより、超音波プローブ１の操作性を犠牲にすることなく、検査時間を短縮し、検査の効率を図ることができる。

以下に、本発明による超音波診断装置の実施例２を、図８及び図９を参照して説明する。
図８は、実施例２に係る超音波診断装置１００ａの構成を示したブロック図である。図８に示した実施例２が、図１における実施例１の超音波診断装置１００と異なる点は、図１の超音波プローブ１におけるプローブ部１０を、超音波プローブ１ａのプローブ部１０ａに置き換えた点である。また、超音波診断装置本体２におけるシステム制御部７を超音波診断装置本体２ａのシステム制御部７ａに置き換えた点である。

次に、プローブ部１０ａの構成及びシステム制御部７ａの制御について説明する。なお、実施例２の超音波診断装置１００ａを構成しているユニットの内、実施例１と同じ機能を有するユニットには同じ符号を付与し説明を省略する。
図９は、実施例２に係るプローブ部１０ａの構成を示した図である。このプローブ部１０ａが、図３における実施例１のプローブ部１０と異なる点は、プローブ部１０の振動子部１１及び揺動部２０を、振動子部１１ａ及び揺動部２０ａに置き換えた点である。

振動子部１１ａは、振動子部本体１２、及び一端部が振動子部本体１２の裏面に接合され、他端部が揺動部２０ａに保持された固定アーム１３ａを備えている。

揺動部２０ａは、図３で説明したレール３０と同じ曲率により構成されるガイド３０ａと、このガイド３０ａに沿って振動子部１１ａを揺動可能に保持するベルト４０ａと、このベルト４０ａを駆動する駆動部５０ａとを備えている。

ガイド３０ａは、レール３０の第１のレール３１と同じ曲率を有する第１のガイド３１ａ、第１のガイド３１ａの一端部に一端部が接続された第２のレール３２と同じ曲率を有する第２のガイド３２ａ、及び第２のガイド３２ａの他端部に一端部が接続された第３のレール３３と同じ曲率を有する第３のガイド３３ａにより構成される。

ベルト４０ａは、ガイド３０ａ及び駆動部５０ａに巻回され、外面の一部に振動子部１１ａを保持している。

そして、第１のガイド３１ａは、この曲率を有する円弧の中心３１１を揺動中心として振動子部１１ａを揺動可能にしている。また、第２のガイド３２ａは、この曲率を有する円弧の中心３２１を揺動中心として振動子部１１ａを揺動可能にしている。更に、第３のガイド３３ａは、この曲率を有する円弧の中心３３１を揺動中心として振動子部１１ａを揺動可能にしている。これにより、振動子部１１ａは、各第１乃至第３のガイド３１ａ，３２ａ，３３ａに沿って揺動しながら、各ガイドに対して垂直方向に超音波の送受波を行う。

駆動部５０ａは、回転軸にプーリが固定されたモータ、及びこのモータの回転によるベルト４０ａの移動距離を検出するロータリーエンコーダー等の回転角検出センサを備えている。そして、回転角度検出センサにより検出したベルト４０ａの移動距離の情報を超音波診断装置本体２ａのシステム制御部７ａに出力する。

システム制御部７ａは、駆動部５０ａから出力された移動距離の情報に基づいて、振動子部１１ａの位置及び揺動角を算出する。そして、算出した位置及び揺動角の情報に基づいて、超音波プローブ１ａの駆動部５０ａ、送受信部３、画像データ生成部４、及び表示部５を制御する。

振動子部１１ａは、図５に示した振動子部１１と同様に、第１乃至第３の軌道を描いて揺動する。そして、揺動しながら第１乃至第３の軌道に対して垂直方向に超音波の送受波を行う。また、第１乃至第３の軌道、及びＲ１又はＲ２方向に対して直交する方向に超音波を走査する。

そして、駆動部５０ａ、送受信部３、画像データ生成部４、及び表示部５は、実施例１における図６と同様のステップで動作し、振動子部１１ａにおける超音波の送受波に基づいて画像データ生成部４で生成された第１の三次元画像データや第２の三次元画像データが表示部５に表示される。

以上述べた本発明の実施例２によれば、２種類の異なる曲率により構成されるガイド３０ａを設け、振動子部１１ａをガイド３０ａに沿って揺動することにより、プローブケース１９の大型化を防ぎ、振動子部１１ａを第１乃至第３の軌道を描いて広角に揺動することができる。また、第１乃至第３の軌道の複数の揺動角において超音波を走査することにより、広い視野範囲の三次元画像データを生成して表示部５に表示することができる。

これにより、超音波プローブ１ａの操作性を犠牲にすることなく、検査時間を短縮して検査の効率を図ることができる。

以下に、本発明による超音波診断装置の実施例３を、図１０及び図１１を参照して説明する。
図１０は、実施例３に係る超音波診断装置１００ｂの構成を示したブロック図である。図１０に示した実施例３が、図１における実施例１の超音波診断装置１００と異なる点は、図１の超音波プローブ１におけるプローブ部１０を、超音波プローブ１ｂのプローブ部１０ｂに置き換えた点である。また、超音波診断装置本体２におけるシステム制御部７を超音波診断装置本体２ｂのシステム制御部７ｂに置き換えた点である。

次に、プローブ部１０ｂの構成及びシステム制御部７ｂの制御について説明する。なお、実施例３の超音波診断装置１００ｂを構成しているユニットの内、実施例１と同じ機能を有するユニットには同じ符号を付与し説明を省略する。
図１１は、実施例３に係るプローブ部１０ｂの構成を示した図である。このプローブ部１０ｂが、図３における実施例１のプローブ部１０と異なる点は、プローブ部１０の振動子部１１及び揺動部２０を、振動子部１１ｂ及び揺動部２０ｂに置き換えた点である。

振動子部１１ｂは、振動子部本体１２と、一端部が振動子部本体１２の裏面に接合され、他端部が揺動部２０ｂに保持された固定アーム１３ｂと、この固定アーム１３ｂの揺動中心に固定されたプーリ１５ｂとを備えている。

揺動部２０ｂは、第２の揺動範囲θｅで振動子部１１ｂの揺動が可能なアーム４０ｂと、このアーム４０ｂを揺動する第１駆動部５１と、第１及び第３の揺動範囲θｄ，θｆで振動子部１１ｂを揺動するためのベルト４４と、このベルト４４を往復に移動して振動子部１１ｂを揺動する第２駆動部５２とを備えている。

アーム４０ｂは、一端部が中心３１１で第１駆動部５１に固定され、他端部が振動子部１１ｂの固定アーム１３ｂを揺動可能に保持している。また、ベルト４４は、振動子部１１ｂのプーリ１５ｂ及び第２駆動部５２に巻回されている。

第１駆動部５１は、アーム４０ｂの一端部に回転軸が固定された第１のモータ、及びこの第１のモータの回転によりアーム４０ｂの揺動角を検出する第１の回転角検出センサを備えている。そして、第１の回転角度検出センサにより検出したアーム４０ｂの揺動角の情報を超音波診断装置本体２ｂのシステム制御部７ｂに出力する。

第２駆動部５２は、ベルト４４が巻回された第２のプーリを回転する第２のモータ、及びこの第２のモータの回転によるベルト４４の移動距離を検出する第２の回転角検出センサを備えている。そして、第２の回転角度検出センサにより検出したベルト４４の移動距離の情報を超音波診断装置本体２ｂのシステム制御部７ｂに出力する。

システム制御部７ｂは、第１及び第２駆動部５１，５２から出力されたアーム４０ｂの揺動角及びベルト４４の移動距離の情報に基づいて、振動子部１１ｂの位置及び揺動角を算出する。そして、算出した位置及び揺動角の情報に基づいて超音波プローブ１ｂの第１及び第２駆動部５１，５２の各モータを制御する。

そして、第１の揺動範囲θｅでは、第１駆動部５１にアーム４０ｂを第Ｋの揺動角で停止させた状態で、第２駆動部５２にベルト４４ｂを駆動させて振動子部１１ｂを図５に示した第１の軌道を描いて揺動させる。

また、第２の揺動範囲θｆでは、アーム４０ｂの中心軸と振動子部１１ｂの中心軸が平行になるように第２駆動部５２にベルト４４ｂを保持させた状態で、第１駆動部５１にアーム４０ｂを揺動させて振動子部１１ｂを第２の軌道を描いて揺動させる。

更に、第３の揺動範囲θｆでは、第１駆動部５１にアーム４０ｂを第（Ｋ＋Ｌ＋１）の揺動角に停止させた状態で、第２駆動部５２にベルト４４ｂを駆動させて振動子部１１ｂを第３の軌道を描いて揺動させる。

振動子部１１ｂは、第１乃至第３の軌道を描いて揺動しながら、第１乃至第３の軌道に対して垂直方向に超音波の送受波を行う。また、第１乃至第３の軌道、及びＲ１又はＲ２方向に対して直交する方向に超音波を走査する。

そして、第１及び第２駆動部５１，５２、送受信部３、画像データ生成部４、及び表示部５は、システム制御部７ｂによる制御により、実施例１における図６と同様のステップで動作する。

ここで、振動子部１１ｂは、第１乃至第３の軌道を揺動しながら第１乃至第３の軌道に対して垂直方向に超音波の送受波を行う。また、第１乃至第３の軌道、及びＲ１又はＲ２方向に対して直交する方向に超音波を走査する。そして、振動子部１１ｂにおける超音波の送受波に基づいて画像データ生成部４で生成された第１の三次元画像データや第２の三次元画像データが表示部５に表示される。

以上述べた本発明の実施例３によれば、振動子部１１ｂを、第１の揺動範囲θｄでアーム４０ｂを第Ｋの揺動角で停止させた状態で第２の軌道を描いて揺動することができる。また、第２の揺動範囲θｅで振動子部１１ｂの中心軸とアーム４０ｂの中心軸を平行にした状態で第１の軌道を描いて揺動することができる。更に、第３の揺動範囲θｆでアーム４０ｂを第（Ｋ＋Ｌ＋１）の揺動角で停止させた状態で第３の軌道を描いて揺動することができる。これにより、プローブケース１９の大型化を防ぎ、振動子部１１ａを広角に揺動することができる。また、第１乃至第３の軌道の複数の揺動角において超音波を走査することにより、広い視野範囲の三次元画像データを生成して表示部５に表示することができる。

これにより、超音波プローブの操作性を犠牲にすることなく、検査時間を短縮して検査の効率を図ることができる。

本発明の実施例１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施例１に係る振動子部の構造を示す図。 本発明の実施例１に係るプローブ部の構造を示す図。 本発明の実施例１に係る揺動部のアームの構造を示す図。 本発明の実施例１に係る振動子部の軌道を示す図。 本発明の実施例１に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャート。 本発明の実施例１に係る振動子部の揺動角及び超音波の送受波の方向を示す図。 本発明の実施例２に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施例２に係るプローブ部の構造を示す図。 本発明の実施例３に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施例３に係るプローブ部の構造を示す図。

符号の説明

Ｐ 被検体
１ 超音波プローブ
１１ 振動子部
１６ 送受波中心点
１７，１８ 接点
３０ レール
３１ 第１のレール
３２ 第２のレール
３３ 第３のレール
４０ アーム
５０ 駆動部
３１１，３２１，３３１ 中心

Claims (7)

1. 被検体に対して超音波の送受波を行うための振動子部を揺動する超音波プローブにおいて、
   前記振動子部を、第１の曲率を有する第１の軌道と、前記第１の軌道の第１の曲率を有する延長曲線の内側に位置し、前記第１の軌道に接続された前記第１の曲率よりも大きい第２の曲率を有する第２の軌道とにより構成される軌道を描いて揺動する揺動手段を備え、
   前記揺動手段は、
   前記第１の軌道を描くための第３の曲率を有する第１のレール及びこの第１のレールに接続された前記第２の軌道を描くための前記第３の曲率よりも大きい第４の曲率を有する第２のレールにより構成される、前記軌道に対して垂直方向に超音波の送受波が可能なように前記振動子部を保持するレールと、
   前記レールに保持された前記振動子部を揺動可能に保持する長手方向に伸縮自在なアームと、
   前記アームを揺動する駆動手段とを
   有することを特徴とする超音波プローブ。
2. 被検体に対して超音波の送受波を行うための振動子部を揺動する超音波プローブにおいて、
   前記振動子部を、第１の曲率を有する第１の軌道と、前記第１の軌道の第１の曲率を有する延長曲線の内側に位置し、前記第１の軌道に接続された前記第１の曲率よりも大きい第２の曲率を有する第２の軌道とにより構成される軌道を描いて揺動する揺動手段を備え、
   前記揺動手段は、
   前記第１の軌道を描くための第３の曲率を有する第１のガイド及びこの第１のガイドに接続された前記第２の軌道を描くための前記第３の曲率よりも大きい第４の曲率を有する第２のガイドにより構成されるガイドと、
   前記ガイドに巻回され、前記軌道に対して垂直方向に超音波の送受波が可能なように前記振動子部を保持するベルトと、
   前記振動子部を前記ガイドに沿って揺動するように前記ベルトを駆動する駆動手段とを
   有することを特徴とする超音波プローブ。
3. 被検体に対して超音波の送受波を行うための振動子部を揺動する超音波プローブにおいて、
   前記振動子部を、第１の曲率を有する第１の軌道と、前記第１の軌道の第１の曲率を有する延長曲線の内側に位置し、前記第１の軌道に接続された前記第１の曲率よりも大きい第２の曲率を有する第２の軌道とにより構成される軌道を描いて揺動する揺動手段を備え、
   前記揺動手段は、
   前記振動子部を揺動可能に一端部に保持したアームと、
   前記アームの他端部を前記第１の軌道を形成している円弧の中心角内で揺動する第１駆動手段と、
   前記振動子部に固定されたプーリと、
   前記プーリに巻回されたベルトと、
   前記ベルトを停止して前記第１の軌道に対して垂直方向に超音波の送受波が可能なように前記振動子部を保持し、前記ベルトを駆動して前記第２の軌道に対して垂直方向に超音波の送受波が可能なように前記振動子部を揺動する第２駆動手段とを
   有することを特徴とする超音波プローブ。
4. 被検体に対して超音波の送受波を行うための振動子部を揺動する超音波プローブにおいて、
   前記振動子部を、直線の軌道及びこの軌道に接続された所定の曲率を有する軌道により構成される軌道を描いて揺動する揺動手段を備え、
   前記揺動手段は、
   前記直線の軌道を描くための第１のレール及びこの第１のレールに接続された前記所定の曲率を有する軌道を描くための第２のレールにより構成される、前記軌道に対して垂直方向に超音波の送受波が可能なように前記振動子部を保持するレールと、
   前記レールに保持された前記振動子部を揺動可能に保持する長手方向に伸縮自在なアームと、
   前記アームを揺動する駆動手段とを
   有することを特徴とする超音波プローブ。
5. 前記第１の軌道と前記第２の軌道の接点における前記第１の軌道の接線と、前記第２の軌道の接線が一致していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
6. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の超音波プローブを用いて、前記軌道の範囲における三次元画像データを生成する装置本体を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
7. 前記揺動手段は、前記振動子部を揺動可能に一端部に保持したアームの揺動角を検出する検出手段を有し、
   前記装置本体は、前記検出手段により検出された揺動角の情報から前記振動子部の揺動角を算出し、算出した揺動角に基づいて前記揺動手段を制御するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の超音波診断装置。

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