JP2002143165A - 超音波生体組織評価装置の校正用器具および超音波生体組織評価システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】超音波生体組織評価装置の品質管理や校正の精
度を向上させることができる超音波生体組織評価装置の
校正用器具および超音波生体組織評価システムを提供す
る。 【解決手段】超音波骨評価システムは、超音波骨評価装
置と、その校正（品質管理）に用いる校正用器具（ファ
ントム）３とを有している。校正用器具３は、テスト用
の被測定部（テストピース）１２の特性情報（超音波の
音速、減衰度合い等）を取得する機能を持つものであ
り、その被測定部１２および振動子２０で構成されたブ
ロック体１１と、表示部１６を備えたコントローラ１４
とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波により生体
組織の評価を行う超音波生体組織評価装置の校正用器具
および超音波生体組織評価システムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】超音波生体組織評価装置として、例えば
人間の踵骨を関心部位とした超音波骨評価装置等が知ら
れている。この超音波骨評価装置では、人間の踵骨に対
して超音波を照射し、骨を通過した超音波の音速や減衰
度合いの測定値を骨の健常さの評価値としている。

【０００３】しかしながら、超音波骨評価装置では、各
計測機構の経時変化等により測定結果に誤差が生じる可
能性がある。

【０００４】このため、被測定者を測定する前に、測定
結果に誤差が生じていないかをチェックしたり、誤差が
生じている場合には、誤差を修正するように校正が行わ
れている。

【０００５】このような超音波骨評価装置の品質管理や
校正には、通常、ファントムと呼ばれるテスト用の被測
定部材が用いられ、このファントムに対して測定を行
う。

【０００６】しかしながら、どのような構成材料で形成
されたファントムであっても、その温度が変化すると、
超音波の音速や減衰度合いが変化してしまうという問題
がある。

【０００７】例えば、ファントムをアクリル樹脂で形成
した場合、その温度が１０℃の時と４０℃の時とでは、
超音波の音速が８０ｍ／ｓも異なる。これは、アクリル
樹脂を通過する超音波の音速が約２７００ｍ／ｓ程度で
あるとすると、約３％の誤差となる。

【０００８】また、超音波の減衰度合いについても、音
速ほどではないにしろ、温度差による誤差が生じる。

【０００９】ファントムを用いて超音波骨評価装置の品
質管理や校正を行う場合、操作者は、ファントムを測定
し、その測定結果を“本来得られるべき値”と比較して
測定精度を確認し、また、測定誤差が認められた場合は
その誤差を修正するような校正を行う。

【００１０】しかしながら、前述したように、温度環境
の変化によりファントムにおける音速や減衰度合い（フ
ァントムの特性）が変化してしまうので、基準となる
“本来得られるべき値”の正確な値がわからないまま超
音波骨評価装置の品質管理や校正を行う。また、音速に
ついての許容範囲を例えば「２７００ｍ／ｓ〜２７８０
ｍ／ｓ」というように、かなりの幅を持たせる必要があ
る。これらのことは、超音波骨評価装置の測定精度の向
上を阻害する要因となっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、超音
波生体組織評価装置の品質管理や校正の精度を向上させ
ることができる超音波生体組織評価装置の校正用器具お
よび超音波生体組織評価システムを提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（２０）の本発明により達成される。

【００１３】（１） 被検体に対し超音波の送受信を行
って生体組織の評価を行う超音波生体組織評価装置の校
正に用いる校正用器具であって、前記超音波生体組織評
価装置により測定されるテスト用の被測定部と、前記被
測定部の特性情報を取得する特性情報取得手段とを有す
ることを特徴とする超音波生体組織評価装置の校正用器
具。

【００１４】（２） 前記特性情報は、前記被測定部内
における超音波の音速および／または波動伝導特性に関
する情報である上記（１）に記載の超音波生体組織評価
装置の校正用器具。

【００１５】（３） 前記特性情報取得手段は、前記被
測定部に対し超音波の送受信を行って前記特性情報を取
得するよう構成されている上記（１）または（２）に記
載の超音波生体組織評価装置の校正用器具。

【００１６】（４） 前記特性情報取得手段は、前記被
測定部に対し超音波の送受信を行う少なくとも１つの振
動子を有し、前記被測定部に対し超音波の送受信を行っ
て前記特性情報を取得するよう構成されている上記
（１）または（２）に記載の超音波生体組織評価装置の
校正用器具。

【００１７】（５） 前記特性情報取得手段により取得
した前記特性情報を報知する報知手段を有する上記
（１）ないし（４）のいずれかに記載の超音波生体組織
評価装置の校正用器具。

【００１８】（６） 前記被測定部の状態を変化させる
状態変化手段を有する上記（１）ないし（５）のいずれ
かに記載の超音波生体組織評価装置の校正用器具。

【００１９】（７） 前記状態変化手段は、前記被測定
部を加熱する加熱手段と、前記被測定部を冷却する冷却
手段との少なくとも一方を有する上記（６）に記載の超
音波生体組織評価装置の校正用器具。

【００２０】（８） 前記状態変化手段は、ぺルチェ素
子を有し、該ぺルチェ素子により、前記被測定部を加熱
または冷却するよう構成されている上記（６）に記載の
超音波生体組織評価装置の校正用器具。

【００２１】（９） 前記特性情報取得手段により取得
した前記特性情報に基づいて前記状態変化手段の駆動を
制御するよう構成されている上記（６）ないし（８）の
いずれかに記載の超音波生体組織評価装置の校正用器
具。

【００２２】（１０） 前記特性情報取得手段により取
得した前記特性情報に基づいて、前記被測定部が規定状
態となるように前記状態変化手段の駆動を制御するよう
構成されている上記（６）ないし（８）のいずれかに記
載の超音波生体組織評価装置の校正用器具。

【００２３】（１１） 前記被測定部が規定状態である
場合、その旨を報知する報知手段を有する上記（１０）
に記載の超音波生体組織評価装置の校正用器具。

【００２４】（１２） 被検体に対し超音波の送受信を
行って生体組織の評価を行う超音波生体組織評価装置
と、前記超音波生体組織評価装置の校正に用いる上記
（１）ないし（１１）のいずれかに記載の校正用器具と
を有し、前記超音波生体組織評価装置により前記校正用
器具の被測定部を測定して該超音波生体組織評価装置の
校正を行うよう構成されていることを特徴とする超音波
生体組織評価システム。

【００２５】（１３） 前記特性情報取得手段により取
得した前記特性情報と、前記超音波生体組織評価装置に
より測定された前記被測定部の測定値とに基づいて、前
記超音波生体組織評価装置の校正を行うよう構成されて
いる上記（１２）に記載の超音波生体組織評価システ
ム。

【００２６】（１４） 前記特性情報取得手段により取
得した前記特性情報から得られる値と、前記超音波生体
組織評価装置により測定された前記被測定部の測定値と
を比較し、その比較結果に基づいて、前記超音波生体組
織評価装置の校正を行うよう構成されている上記（１
２）に記載の超音波生体組織評価システム。

【００２７】（１５） 前記特性情報は、前記被測定部
が規定状態のときの情報であり、前記被測定部の測定値
は、前記被測定部が規定状態のときの測定値である上記
（１３）または（１４）に記載の超音波生体組織評価シ
ステム。

【００２８】（１６） 前記被測定部を複数の状態と
し、前記各状態において前記特性情報取得手段により取
得した前記特性情報から得られる値と、前記各状態にお
いて前記超音波生体組織評価装置により測定された前記
被測定部の測定値とをそれぞれ比較し、その比較結果に
基づいて、前記超音波生体組織評価装置の校正を行うよ
う構成されている上記（１２）に記載の超音波生体組織
評価システム。

【００２９】（１７） 前記超音波生体組織評価装置の
校正結果は、前記複数の状態での誤差を補正する関数で
ある上記（１６）に記載の超音波生体組織評価システ
ム。

【００３０】（１８） 前記超音波生体組織評価装置の
校正を行う際、前記特性情報取得手段により取得した前
記特性情報に基づいて前記校正を開始するよう構成され
ている上記（１２）ないし（１７）のいずれかに記載の
超音波生体組織評価システム。

【００３１】（１９） 前記超音波生体組織評価装置の
校正を行う際、前記被測定部が規定状態である場合に、
前記校正を開始するよう構成されている上記（１０）な
いし（１８）のいずれかに記載の超音波生体組織評価シ
ステム。

【００３２】（２０） 前記超音波生体組織評価装置
は、該超音波生体組織評価装置の校正結果を記憶する記
憶手段を有する上記（１２）ないし（１９）のいずれか
に記載の超音波生体組織評価システム。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の超音波生体組織評
価装置の校正用器具および超音波生体組織評価システム
を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明
する。

【００３４】図１は、本発明の超音波生体組織評価シス
テムを超音波骨評価システムに適用した場合の第１実施
形態を示す斜視図、図２は、図１に示す超音波骨評価装
置の校正用器具を示す斜視図、図３は、図１および図２
に示す校正用器具の回路構成を示すブロック図、図４
は、図１に示す超音波骨評価装置の回路構成を示すブロ
ック図である。

【００３５】これらの図に示す超音波骨評価システム
（超音波生体組織評価システム）１は、被測定者の踵
（かかと）の部分（被検体）に対して超音波の送受信を
行い、踵骨（生体組織）を伝搬（通過）する超音波の音
速および減衰度合い（波動伝導特性）を測定し、その測
定値に基づいて骨評価（生体組織の評価）を行うもので
ある。

【００３６】超音波骨評価システム（超音波生体組織評
価システム）１は、超音波骨評価装置（超音波生体組織
評価装置）２と、その校正（品質管理）に用いる校正用
器具（ファントム）３とを有している。

【００３７】図２に示すように、校正用器具３は、テス
ト用の被測定部（テストピース）１２の特性情報を取得
する機能を持つものであり、その被測定部１２および振
動子２０で構成されたブロック体１１と、コントローラ
１４とを有している。

【００３８】前記特性情報としては、例えば、被測定部
１２内における超音波の音速、減衰度合い（波動伝導特
性）等が挙げられる。

【００３９】被測定部１２は、後述する超音波骨評価装
置２の測定部に装着され、テスト測定される部位であ
り、中実の立方体形状をなしている。この被測定部１２
の構成材料としては、例えば、アクリル樹脂等の各種樹
脂等が挙げられる。

【００４０】被測定部１２の図１および図２中上面には
振動子２０が貼り付けられている。この振動子２０は、
ケーブル２２を介してコントローラ１４に接続されてい
る。

【００４１】コントローラ１４は、中空の直方体形状の
筺体（ケーシング）２４を有している。

【００４２】コントローラ１４の筺体２４の図２中上面
には電源スイッチ２６および表示部（報知手段）１６が
設置されている。この表示部１６としては、例えば、液
晶（ＬＣＤ）表示パネル、ＥＬ表示パネル等が挙げられ
る。

【００４３】また、図３に示すように、コントローラ１
４には電源ケーブル３０が接続されている。

【００４４】また、コントローラ１４は、電源スイッチ
２６を介して電源ケーブル３０に接続された電源部３２
と、振動子２０に接続された送受信ユニット２８と、制
御部３６と、演算部３８とを有している。

【００４５】コントローラ１４の制御部３６には、表示
部１６、演算部３８、送受信ユニット２８およびペルチ
ェ素子ドライブ部３４が接続されている。ブロック体１
１の振動子２０は、ケーブル２２を介してコントローラ
１４の送受信ユニット２８に接続されている。なお、図
示を省略しているが、電源部３２からは、校正用器具３
を構成する各部位に電力が供給される。

【００４６】ここで、前記振動子２０、送受信ユニット
２８、制御部３６および演算部３８により、被測定部１
２の特性情報を取得する特性情報取得手段が構成され
る。

【００４７】図１は、超音波骨評価装置２に、校正用器
具３のブロック体１１の被測定部１２を装着した状態を
示す。

【００４８】超音波骨評価装置２は、前述したように、
被測定者の踵の部分（被検体）に対して超音波の送受信
を行い、踵骨（生体組織）を伝搬（通過）する超音波の
音速および減衰度合いを測定し、その測定値に基づいて
骨評価（生体組織の評価）を行うものである。

【００４９】図１に示すように、超音波骨評価装置２
は、直方体形状の筺体４０を有し、この筺体４０の図１
中上面には、被測定者の足を載置するための載置台４２
となる凹部が形成され、この載置台４２の奥側の両側面
には、超音波を送受信するための一対の振動子（測定
部）４４が設置されている。

【００５０】また、筺体４０の図１中上面には、一対の
振動子４４の間の間隔を調整するためのハンドル４６が
設置されている。

【００５１】また、図４に示すように、超音波骨評価装
置２は、送信用の振動子４４に接続された送信ユニット
５８と、受信用の振動子４４に接続された受信ユニット
６０と、ＭＰＵ部６２と、校正結果等が記憶される記憶
部（記憶手段）６４と、超音波骨評価装置２を操作する
操作部６５と、電源スイッチ６８を介して電源ケーブル
７０に接続された電源部７２とを有している。なお、図
示を省略しているが、電源部７２からは、超音波骨評価
装置２を構成する各部位に電力が供給される。

【００５２】超音波骨評価装置２のＭＰＵ部６２には、
送信ユニット５８、受信ユニット６０、記憶部６４およ
び操作部６５が接続されている。

【００５３】次に、超音波骨評価システム１の作用（使
用方法）について説明する。

【００５４】まず、校正用器具３の被測定部１２のテス
ト測定の場合について説明する。図１に示すように、ま
ず、一対の振動子４４の間の載置台４２の上に校正用器
具３のブロック体１１を載置し、ハンドル４６を回し
て、一対の振動子４４の先端を被測定部１２の両側面に
当接させる。

【００５５】次に、この状態で校正用器具３および超音
波骨評価装置２の電源を入れる。校正用器具３の電源を
入れると、振動子２０から超音波パルス（送信波）が送
出され、その超音波パルスは、被測定部１２の図１およ
び図２中底面で反射し、振動子２０で受信される。

【００５６】振動子２０で受信された信号は、制御部３
６を介して演算部３８へ送信される。そして演算部３８
は、この受信された信号に基づいて超音波の伝搬時間や
減衰度合い等の測定値を算出する。

【００５７】さらに、演算部３８は、既知である被測定
部１２の図１および図２中上下方向の長さをも利用して
所定の演算を行い、被測定部１２内を伝搬した超音波の
音速を算出する。

【００５８】校正用器具３は、このようにして、パルス
エコー法により、被測定部１２内を伝搬した超音波の音
速および減衰度合いを求める（測定する）。これによ
り、被測定部１２の現在の状態における特性データが得
られる。

【００５９】前記特性データ、すなわち、測定された超
音波の音速および減衰度合いは、表示部１６に表示され
る。これにより、使用者は、被測定部１２内における超
音波の音速および減衰度合いを把握することができる。

【００６０】次に、超音波骨評価装置２の操作部６５を
操作してテスト測定を行う。この場合、送信側の振動子
４４から超音波パルス（送信波）が送出され、その超音
波パルスは、被測定部１２を通過した後、受信側の振動
子４４で受信される。

【００６１】受信側の振動子４４で受信された信号は、
ＭＰＵ６２へ送信される。そしてＭＰＵ６２は、この受
信された信号に基づいて超音波の伝搬時間や減衰度合い
等の測定値を算出する。

【００６２】さらに、ＭＰＵ６２は、別途に求められた
被測定部１２の幅（両振動子４４、４４間の距離）をも
利用して所定の演算を行い、被測定部１２内を伝搬した
超音波の音速を算出する。

【００６３】超音波骨評価装置２は、このようにして、
被測定部１２内を伝搬した超音波の音速および減衰度合
いを測定する。これにより、テストデータが得られる。

【００６４】得られたテストデータと、前記特性データ
とを比較することにより、超音波骨評価装置２の測定結
果の正確性を判断することができ、また、測定結果に誤
差が含まれていると判断された場合、テストデータと特
性データとに基づいて、超音波骨評価装置２の校正を行
うこともできる。

【００６５】前記校正結果（例えば、誤差補正関数等）
は、記憶部６４に記憶され、被測定者の踵骨の測定の際
に、利用される。これにより、被測定者の測定、評価を
正確に行うことができる。

【００６６】この校正用器具３では、校正用器具３が自
ら被測定部１２を測定して被測定部１２の特性データ、
すなわち、被測定部１２内における超音波の音速および
減衰度合いを求めることができるので、超音波骨評価装
置２の測定結果の正確性について高い精度で判定するこ
とができ、超音波骨評価装置２の校正を行う場合には、
その校正を適正かつ正確に行うことができる。

【００６７】次に、被測定者の踵骨の状態の測定（検
査）の場合について説明する。まず、一対の振動子４４
の間の載置台４２の上に被測定者の足を載置し、ハンド
ル４６を操作して、一対の振動子４４の先端を被測定者
の足の踵部に当接させる。

【００６８】次いで、操作部６５を操作して測定を行
う。この場合、送信側の振動子４４から超音波パルス
（送信波）が送出され、その超音波パルスは、被測定者
の踵部を通過した後、受信側の振動子４４で受信され
る。

【００６９】受信側の振動子４４で受信された信号は、
ＭＰＵ６２へ送信される。そしてＭＰＵ６２は、この受
信された信号に基づいて超音波の伝搬時間や減衰度合い
等の測定値を算出する。

【００７０】さらに、ＭＰＵ６２は、別途に求められた
踵部の幅（両振動子４４、４４間の距離）をも利用して
所定の演算を行い、被測定者の踵部内を伝搬した超音波
の音速を算出する。

【００７１】超音波骨評価装置２は、このようにして、
被測定者の踵部内を伝搬した超音波の音速および減衰度
合いを測定する。この音速が速いほど、骨密度が高いと
考えられる。また、減衰度合いによって、骨量の多少が
推定できる。

【００７２】すなわち、超音波骨評価装置２は、音速お
よび減衰度合いの測定値（測定データ）を評価指標とし
て、被験者の骨評価を行う。

【００７３】また、評価指標とするものは、音速または
減衰度合いの測定値そのものに限らず、音速の測定値と
減衰度合いの測定値とに対して所定の演算を施して得ら
れた演算値であってもよい。このような演算値によれ
ば、音響的に骨を診た場合の総合的な評価指標が得られ
る。

【００７４】なお、本実施形態では、単一の振動子２０
を被測定部１２の１面に設定し、パルスエコー法を用い
て音速や減衰度合いを求めているが、本発明では、これ
に限らず、例えば、被測定部１２の対向する２面にそれ
ぞれ振動子２０を設置し、透過法を用いて被測定部１２
の音速や減衰度合い等の特性情報を求めるように構成し
てもよい。

【００７５】次に、本発明の超音波生体組織評価システ
ムの第２実施形態について説明する。

【００７６】図５は、本発明の超音波生体組織評価シス
テムを超音波骨評価システムに適用した場合の第２実施
形態であって、その回路構成を示すブロック図である。

【００７７】以下、第２実施形態の超音波骨評価システ
ム１について、前述した第１実施形態との相違点を中心
に説明し、同様の事項については、その説明を省略す
る。

【００７８】同図に示す超音波骨評価システム（超音波
生体組織評価システム）１は、測定されたテストデータ
および測定された特性データを使用して自動的に、超音
波骨評価装置２の校正を行うものであり、さらに、パー
ソナルコンピューター（以下、パソコンという）５０を
有している。なお、本発明では、パソコン５０に限ら
ず、同等の機能を備える他の制御手段を用いてもよい。

【００７９】第２実施形態における校正用器具３のコン
トローラ１４は、前述した第１実施形態における制御部
３６および演算部３８の代わりに、ＭＰＵ部５２、記憶
部（記憶手段）５４およびインターフェース部５６を有
している。なお、ＭＰＵ部５２は、制御部３６および演
算部３８に相当する。

【００８０】ＭＰＵ部５２には、表示部１６、送受信ユ
ニット２８、記憶部５４およびインターフェース部５６
が接続されている。

【００８１】また、第２実施形態における超音波骨評価
装置２は、ＭＰＵ部６２に接続されたインターフェース
部６６を有している。

【００８２】また、校正用器具３は、インターフェース
部５６を介して、超音波骨評価装置２は、インターフェ
ース部６６を介して、いずれもパソコン５０に接続され
ている。

【００８３】次に、第２実施形態の超音波骨評価システ
ム１の作用（使用方法）について説明する。

【００８４】まず、超音波骨評価装置２の校正を行う場
合について説明する。図１に示すように、まず、一対の
振動子４４の間の載置台４２の上に校正用器具３のブロ
ック体１１を載置し、ハンドル４６を回して、一対の振
動子４４の先端を被測定部１２の両側面に当接させる。

【００８５】次に、この状態で校正用器具３および超音
波骨評価装置２の電源を入れ、パソコン５０からコント
ローラ１４へ校正開始の指示を与える。

【００８６】コントローラ１４では、パソコン５０から
の校正開始の指示を受け取ると、前述したように、被測
定部１２が測定され、得られた超音波の音速や減衰度合
い（特性データ）は、記憶部５４に記憶される。

【００８７】続いて、パソコン５０は、超音波骨評価装
置２に対して、被測定部１２のテスト測定開始の指示を
与える。

【００８８】超音波骨評価装置２では、パソコン５０か
らのテスト測定開始の指示を受け取ると、前述したよう
に、被測定部１２が測定され、得られた超音波の音速や
減衰度合いのテストデータは、ＭＰＵ部６２からインタ
ーフェース部６６を介してパソコン５０へ送信される。

【００８９】パソコン５０では、超音波骨評価装置２か
らテストデータを受け取ると、校正用器具３の記憶部５
４に記憶されている特性データと、超音波骨評価装置２
から送信されたテストデータとが比較され、その差（誤
差）を補正（是正）するための誤差補正関数が作成され
る。パソコン５０で作成された誤差補正関数は、校正結
果として、超音波骨評価装置２へ送信され、そのインタ
ーフェース部６６およびＭＰＵ部６２を介して記憶部６
４に記憶される。

【００９０】次に、被測定者の踵骨の状態の測定（検
査）の場合について説明する。超音波骨評価装置２で
は、前述した第１実施形態の場合と同じようにして、被
測定者の踵部内を伝搬した超音波の音速および減衰度合
いの測定値（測定データ）を得た後、記憶部６４に記憶
されている誤差補正関数を使用して、測定値が補正さ
れ、その補正後の測定値を評価指標として、被験者の骨
評価を行う。

【００９１】この第２実施形態の超音波骨評価システム
１によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得ら
れる。

【００９２】そして、この超音波骨評価システム１で
は、校正の際の操作が容易、すなわち、使用者の手を煩
わせることなく、超音波骨評価装置２の校正を高い精度
で行うことができる。

【００９３】次に、本発明の超音波生体組織評価システ
ムの第３実施形態について説明する。

【００９４】図６は、本発明の超音波生体組織評価シス
テムを超音波骨評価システムに適用した場合の第３実施
形態における校正用器具を示す斜視図、図７は、図６に
示す校正用器具の回路構成を示すブロック図である。

【００９５】以下、第３実施形態の超音波骨評価システ
ム１について、前述した第１実施形態との相違点を中心
に説明し、同様の事項については、その説明を省略す
る。

【００９６】これらの図に示す超音波骨評価システム
（超音波生体組織評価システム）１の校正用器具３は、
被測定部１２の特性情報を取得する機能（特性情報取得
手段）の他に、さらに、被測定部１２の状態を変化させ
る機能（状態変化手段）を有している。

【００９７】すなわち、図６に示すように、校正用器具
３の被測定部１２の１つの側面には凹部が設けられ、こ
の凹部の表面に、状態変化手段としてペルチェ素子（加
熱手段および冷却手段）１８が貼り付けられている。

【００９８】また、図７に示すように、コントローラ１
４は、ペルチェ素子１８を制御するペルチェ素子ドライ
ブ部３４を有している。

【００９９】コントローラ１４の制御部３６には、表示
部１６、演算部３８、送受信ユニット２８およびペルチ
ェ素子ドライブ部３４が接続されている。ブロック体１
１の振動子２０は、ケーブル２２を介してコントローラ
１４の送受信ユニット２８に接続され、ペルチェ素子１
８は、同じくケーブル２２を介してコントローラ１４の
ペルチェ素子ドライブ部３４に接続されている。

【０１００】次に、第３実施形態の超音波骨評価システ
ム１の作用（使用方法）について説明する。

【０１０１】まず、超音波骨評価装置２の校正を行う場
合について説明する。まず、一対の振動子４４の間の載
置台４２の上に校正用器具３のブロック体１１を載置
し、ハンドル４６を回して、一対の振動子４４の先端を
被測定部１２の両側面に当接させる（図１参照）。

【０１０２】次に、この状態で校正用器具３および超音
波骨評価装置２の電源を入れる。校正用器具３の電源を
入れると、図８に示すフローチャートに従って、被測定
部１２の状態が規定状態、すなわち、被測定部１２内に
おける超音波の音速が既知である規定の値（規定速度）
Ｖとなるように、校正用器具３において制御が行われ
る。

【０１０３】すなわち、図８のフローチャートに示すよ
うに、まず、被測定部１２内における超音波の音速を測
定する（ステップＳ１０１）。

【０１０４】次いで、ステップＳ１０１で測定した被測
定部１２内における超音波の音速と、規定速度Ｖとが等
しいか否かを判断する（ステップＳ１０２）。

【０１０５】ステップＳ１０２において等しくないと判
断した場合には、ステップＳ１０１で測定した被測定部
１２内における超音波の音速は、規定速度Ｖより速いか
否かを判断する（ステップＳ１０３）。

【０１０６】ステップＳ１０３において速いと判断した
場合には、ペルチェ素子ドライブ部３４を介して、被測
定部１２を加熱するようにペルチェ素子１８を制御する
（ステップＳ１０４）。これにより、ペルチェ素子１８
で被測定部１２が加熱され、被測定部１２の温度が上昇
し、被測定部１２内における超音波の音速が低下する。

【０１０７】一方、ステップＳ１０３において遅いと判
断した場合には、ペルチェ素子ドライブ部３４を介し
て、被測定部１２を冷却するようにペルチェ素子１８を
制御する（ステップＳ１０５）。これにより、ペルチェ
素子１８で被測定部１２が冷却され、被測定部１２の温
度が低下し、被測定部１２内における超音波の音速が増
大する。

【０１０８】前記ステップＳ１０４またはステップＳ１
０５の後、ステップＳ１０１に戻り、再度、ステップＳ
１０１以降を実行する。

【０１０９】前記ステップＳ１０４またはステップＳ１
０５が実行されることにより、被測定部１２内における
超音波の音速が規定速度Ｖと等しくなる。

【０１１０】ステップＳ１０２において等しいと判断し
た場合には、ペルチェ素子１８の駆動を停止、すなわ
ち、被測定部１２の加熱、冷却を中止する（ステップＳ
１０６）。

【０１１１】次いで、表示部１６に、“準備完了”と表
示する（ステップＳ１０７）。これにより、使用者は、
被測定部１２の状態が規定状態、すなわち、被測定部１
２内における超音波の音速が規定速度Ｖとなり、準備が
完了したことを把握することができる。

【０１１２】次に、超音波骨評価装置２の操作部６５を
操作してテスト測定を行う。超音波骨評価装置２では、
前述したように、被測定部１２が測定され、超音波の音
速のテストデータが得られる。

【０１１３】このテストデータと、規定速度（規定デー
タ）Ｖ（または校正用器具３が自ら測定した被測定部１
２内における超音波の音速）とを比較することにより、
超音波骨評価装置２の測定結果の正確性を判断すること
ができ、また、測定結果に誤差が含まれていると判断さ
れた場合、規定データとテストデータとに基づいて、超
音波骨評価装置２の校正を行うこともできる。

【０１１４】なお、被測定者の踵骨の状態の測定（検
査）の場合の作用については、前述した第１実施形態と
同様であるので、その説明を省略する。

【０１１５】この第３実施形態の超音波骨評価システム
１によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得ら
れる。

【０１１６】なお、この第３実施形態においても、前述
した第２実施形態と同様に、自動的に校正を行うように
構成してもよい。この場合は、校正用器具３の被測定部
１２が規定状態のときに測定（校正）を開始するように
構成する。これにより、使用者の手を煩わせることな
く、超音波骨評価装置２の校正を高い精度で行うことが
できる。

【０１１７】また、第３実施形態では、被測定部１２内
における超音波の音速が規定速度Ｖとなるように制御を
行う場合を説明したが、本発明では、これに限らず、例
えば、被測定部１２内における超音波の減衰度合い（波
動伝導特性）が規定の値となるように制御を行うよう構
成してもよい。

【０１１８】次に、本発明の超音波生体組織評価システ
ムの第４実施形態について説明する。

【０１１９】図９は、本発明の超音波生体組織評価シス
テムを超音波骨評価システムに適用した場合の第４実施
形態であって、その回路構成を示すブロック図である。

【０１２０】以下、第４実施形態の超音波骨評価システ
ム１について、前述した第３実施形態との相違点を中心
に説明し、同様の事項については、その説明を省略す
る。

【０１２１】同図に示す超音波骨評価システム（超音波
生体組織評価システム）１は、超音波骨評価装置２の校
正を複数の条件下で自動的に行うもの、すなわち、自動
的に、校正用器具３の被測定部１２の状態を複数の状態
とし、各状態において、それぞれ、測定されたテストデ
ータと、既知の規定データ（または校正用器具３が自ら
測定した被測定部１２の特性データ）とを比較し、その
比較結果に基づいて、超音波骨評価装置２の校正を行う
ものであり、さらに、パーソナルコンピューター（以
下、パソコンという）５０を有している。なお、本発明
では、パソコン５０に限らず、同等の機能を備える他の
制御手段を用いてもよい。

【０１２２】第４実施形態における校正用器具３のコン
トローラ１４は、前述した第３実施形態における制御部
３６および演算部３８の代わりに、ＭＰＵ部５２、記憶
部（記憶手段）５４およびインターフェース部５６を有
している。なお、ＭＰＵ部５２は、制御部３６および演
算部３８に相当する。

【０１２３】ＭＰＵ部５２には、表示部１６、送受信ユ
ニット２８、ぺルチェ素子ドライブ部３４、記憶部５４
およびインターフェース部５６が接続されている。

【０１２４】また、第４実施形態における超音波骨評価
装置２は、ＭＰＵ部６２に接続されたインターフェース
部６６を有している。

【０１２５】また、校正用器具３は、インターフェース
部５６を介して、超音波骨評価装置２は、インターフェ
ース部６６を介して、いずれもパソコン５０に接続され
ている。

【０１２６】次に、第４実施形態の超音波骨評価システ
ム１の作用（使用方法）について説明する。

【０１２７】まず、超音波骨評価装置２の校正を行う場
合について説明する。まず、一対の振動子４４の間の載
置台４２の上に校正用器具３のブロック体１１を載置
し、ハンドル４６を回して、一対の振動子４４の先端を
被測定部１２の両側面に当接させる（図１参照）。

【０１２８】次に、この状態で校正用器具３および超音
波骨評価装置２の電源を入れ、パソコン５０に対し校正
開始の指示を与えると、パソコン５０により、図１０に
示すフローチャートに従って、２７００〜２７８０ｍ／
Ｓの間で１０ｍ／Ｓずつ校正用器具３の被測定部１２内
における超音波の音速（規定測定Ｖ）を変化させ、誤差
補正関数が作成される。

【０１２９】すなわち、図１０のフローチャートに示す
ように、まず、規定速度Ｖを２７００ｍ／Ｓに設定する
（ステップＳ２０１）。

【０１３０】次いで、被測定部１２内における超音波の
音速がＶｍ／Ｓになるように調節する（ステップＳ２０
２）。

【０１３１】このステップＳ２０２では、前述した第３
実施形態の図８に示すフローチャートに従って、被測定
部１２内における超音波の音速がＶｍ／Ｓとなるよう
に、校正用器具３において制御が行われる。

【０１３２】次いで、被測定部１２内における超音波の
音速がＶｍ／Ｓであるか否かを判断する（ステップＳ２
０３）。

【０１３３】ステップＳ２０３において、被測定部１２
内における超音波の音速がＶｍ／Ｓであると判断した場
合には、被測定部１２内における超音波の音速がＶｍ／
Ｓに制御された状態で、超音波骨評価装置２により超音
波の送受信を行って被測定部１２の音速を測定し、その
音速のテストデータを収集する（ステップＳ２０４）。

【０１３４】次いで、ステップＳ２０４で測定された音
速のテストデータ（音速測定結果）をパソコン５０の図
示しない記憶部に記憶する（ステップＳ２０５）。

【０１３５】次いで、規定速度Ｖが２７８０ｍ／Ｓであ
るか否かを判断する（ステップＳ２０６）。

【０１３６】ステップＳ２０６において、規定速度Ｖが
２７８０ｍ／Ｓではないと判断した場合には、規定速度
Ｖを１０ｍ／Ｓ増大させ（Ｖ＝Ｖ＋１０ｍ／Ｓ）（ステ
ップＳ２０７）、前記ステップＳ２０２に戻り、再度、
ステップＳ２０２以降を実行する。

【０１３７】そして、ステップＳ２０６において、規定
速度Ｖが２７８０ｍ／Ｓであると判断した場合、すなわ
ち、規定速度Ｖ＝２７８０ｍ／Ｓでのテストデータの収
集、記憶が終了すると、各規定速度でのテストデータと
各規定速度とに基づいて、誤差補正関数を作成する（ス
テップＳ２０８）。

【０１３８】このステップＳ２０８では、各規定速度で
のテストデータと、対応する各規定速度とが、それぞれ
比較され、その差（誤差）を補正（是正）するための誤
差補正関数が作成される。

【０１３９】次いで、超音波骨評価装置２の記憶部６４
に誤差補正関数を記憶する（ステップＳ２０９）。以上
で、超音波骨評価装置２の校正を終了する。

【０１４０】次に、被測定者の踵骨の状態の測定（検
査）の場合について説明する。超音波骨評価装置２で
は、被測定者の踵部内を伝搬した超音波の音速の測定値
（測定データ）を得た後、記憶部６４に記憶されている
誤差補正関数を使用して、測定値が補正され、その補正
後の測定値を評価指標として、被験者の骨評価を行う。

【０１４１】この第４実施形態の超音波骨評価システム
１によれば、前述した第３実施形態と同様の効果が得ら
れる。

【０１４２】そして、この超音波骨評価システム１で
は、被測定部１２の複数の状態（被測定部１２内におけ
る超音波の音速の異なる複数の状態）で正確な校正を行
うことができる。これにより、被測定者の測定、評価を
正確に行うことができる。

【０１４３】また、使用者の手を煩わせることなく、超
音波骨評価装置２の校正を高い精度で行うことができ
る。

【０１４４】以上、本発明を、図示の各実施形態に基づ
いて説明したが、本発明はこれらに限定されるものでは
なく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成の
ものに置換することができる。

【０１４５】例えば、本発明では、前記各実施形態の任
意の２以上の構成を適宜組み合わせてもよい。

【０１４６】また、本発明の超音波生体組織評価システ
ムは、前述した骨評価を行う超音波骨評価システムに限
らず、骨以外の生体組織の評価を行うシステム（装置）
に適用してもよい。

【０１４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超音波生体組織評価装置による被測定者の生体組織の測
定結果の正確性について高い精度で判定することでき、
また、超音波生体組織評価装置の校正を高い精度で行う
ことができる。すなわち、超音波生体組織評価装置の品
質管理を高い精度で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波生体組織評価システムを超音波
骨評価システムに適用した場合の第１実施形態を示す斜
視図である。

【図２】図１に示す超音波骨評価装置の校正用器具を示
す斜視図である。

【図３】図１および図２に示す校正用器具の回路構成を
示すブロック図である。

【図４】図１に示す超音波骨評価装置の回路構成を示す
ブロック図である。

【図５】本発明の超音波生体組織評価システムを超音波
骨評価システムに適用した場合の第２実施形態であっ
て、その回路構成を示すブロック図である。

【図６】本発明の超音波生体組織評価システムを超音波
骨評価システムに適用した場合の第３実施形態における
校正用器具を示す斜視図である。

【図７】図６に示す校正用器具の回路構成を示すブロッ
ク図である。

【図８】図６に示す校正用器具の制御動作を示すフロー
チャートである。

【図９】本発明の超音波生体組織評価システムを超音波
骨評価システムに適用した場合の第４実施形態であっ
て、その回路構成を示すブロック図である。

【図１０】図９に示す超音波骨評価システムの制御動作
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 超音波骨評価システム ２ 超音波骨評価装置 ３ 校正用器具（ファントム） １１ ブロック体 １２ 被測定部 １４ コントローラ １６ 表示部 １８ ペルチェ素子 ２０ 振動子 ２２ ケーブル ２４、４０ 筺体 ２６、６８ 電源スイッチ ２８ 送受信ユニット ３０、７０ 電源ケーブル ３２、７２ 電源部 ３４ ペルチェ素子ドライブ部 ３６ 制御部 ３８ 演算部 ４２ 載置台 ４４ 振動子 ４６ ハンドル ５０ パーソナルコンピューター ５２、６２ ＭＰＵ部 ５４、６４ 記憶部 ５６、６６ インターフェース部 ５８ 送信ユニット ６０ 受信ユニット ６５ 操作部 Ｓ１０１〜Ｓ１０７ ステップ Ｓ２０１〜Ｓ２０９ ステップ

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体に対し超音波の送受信を行って生
   体組織の評価を行う超音波生体組織評価装置の校正に用
   いる校正用器具であって、 前記超音波生体組織評価装置により測定されるテスト用
   の被測定部と、 前記被測定部の特性情報を取得する特性情報取得手段と
   を有することを特徴とする超音波生体組織評価装置の校
   正用器具。
2. 【請求項２】 前記特性情報は、前記被測定部内におけ
   る超音波の音速および／または波動伝導特性に関する情
   報である請求項１に記載の超音波生体組織評価装置の校
   正用器具。
3. 【請求項３】 前記特性情報取得手段は、前記被測定部
   に対し超音波の送受信を行って前記特性情報を取得する
   よう構成されている請求項１または２に記載の超音波生
   体組織評価装置の校正用器具。
4. 【請求項４】 前記特性情報取得手段は、前記被測定部
   に対し超音波の送受信を行う少なくとも１つの振動子を
   有し、前記被測定部に対し超音波の送受信を行って前記
   特性情報を取得するよう構成されている請求項１または
   ２に記載の超音波生体組織評価装置の校正用器具。
5. 【請求項５】 前記特性情報取得手段により取得した前
   記特性情報を報知する報知手段を有する請求項１ないし
   ４のいずれかに記載の超音波生体組織評価装置の校正用
   器具。
6. 【請求項６】 前記被測定部の状態を変化させる状態変
   化手段を有する請求項１ないし５のいずれかに記載の超
   音波生体組織評価装置の校正用器具。
7. 【請求項７】 前記状態変化手段は、前記被測定部を加
   熱する加熱手段と、前記被測定部を冷却する冷却手段と
   の少なくとも一方を有する請求項６に記載の超音波生体
   組織評価装置の校正用器具。
8. 【請求項８】 前記状態変化手段は、ぺルチェ素子を有
   し、該ぺルチェ素子により、前記被測定部を加熱または
   冷却するよう構成されている請求項６に記載の超音波生
   体組織評価装置の校正用器具。
9. 【請求項９】 前記特性情報取得手段により取得した前
   記特性情報に基づいて前記状態変化手段の駆動を制御す
   るよう構成されている請求項６ないし８のいずれかに記
   載の超音波生体組織評価装置の校正用器具。
10. 【請求項１０】 前記特性情報取得手段により取得した
    前記特性情報に基づいて、前記被測定部が規定状態とな
    るように前記状態変化手段の駆動を制御するよう構成さ
    れている請求項６ないし８のいずれかに記載の超音波生
    体組織評価装置の校正用器具。
11. 【請求項１１】 前記被測定部が規定状態である場合、
    その旨を報知する報知手段を有する請求項１０に記載の
    超音波生体組織評価装置の校正用器具。
12. 【請求項１２】 被検体に対し超音波の送受信を行って
    生体組織の評価を行う超音波生体組織評価装置と、 前記超音波生体組織評価装置の校正に用いる請求項１な
    いし１１のいずれかに記載の校正用器具とを有し、 前記超音波生体組織評価装置により前記校正用器具の被
    測定部を測定して該超音波生体組織評価装置の校正を行
    うよう構成されていることを特徴とする超音波生体組織
    評価システム。
13. 【請求項１３】 前記特性情報取得手段により取得した
    前記特性情報と、前記超音波生体組織評価装置により測
    定された前記被測定部の測定値とに基づいて、前記超音
    波生体組織評価装置の校正を行うよう構成されている請
    求項１２に記載の超音波生体組織評価システム。
14. 【請求項１４】 前記特性情報取得手段により取得した
    前記特性情報から得られる値と、前記超音波生体組織評
    価装置により測定された前記被測定部の測定値とを比較
    し、その比較結果に基づいて、前記超音波生体組織評価
    装置の校正を行うよう構成されている請求項１２に記載
    の超音波生体組織評価システム。
15. 【請求項１５】 前記特性情報は、前記被測定部が規定
    状態のときの情報であり、前記被測定部の測定値は、前
    記被測定部が規定状態のときの測定値である請求項１３
    または１４に記載の超音波生体組織評価システム。
16. 【請求項１６】 前記被測定部を複数の状態とし、前記
    各状態において前記特性情報取得手段により取得した前
    記特性情報から得られる値と、前記各状態において前記
    超音波生体組織評価装置により測定された前記被測定部
    の測定値とをそれぞれ比較し、その比較結果に基づい
    て、前記超音波生体組織評価装置の校正を行うよう構成
    されている請求項１２に記載の超音波生体組織評価シス
    テム。
17. 【請求項１７】 前記超音波生体組織評価装置の校正結
    果は、前記複数の状態での誤差を補正する関数である請
    求項１６に記載の超音波生体組織評価システム。
18. 【請求項１８】 前記超音波生体組織評価装置の校正を
    行う際、前記特性情報取得手段により取得した前記特性
    情報に基づいて前記校正を開始するよう構成されている
    請求項１２ないし１７のいずれかに記載の超音波生体組
    織評価システム。
19. 【請求項１９】 前記超音波生体組織評価装置の校正を
    行う際、前記被測定部が規定状態である場合に、前記校
    正を開始するよう構成されている請求項１０ないし１８
    のいずれかに記載の超音波生体組織評価システム。
20. 【請求項２０】 前記超音波生体組織評価装置は、該超
    音波生体組織評価装置の校正結果を記憶する記憶手段を
    有する請求項１２ないし１９のいずれかに記載の超音波
    生体組織評価システム。