JP4886291B2 - 超音波プローブ、超音波診断装置及び超音波診断装置の制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、超音波トランスジューサを移動させることによって異なる被検体像を取得す
るための超音波プローブ、超音波診断装置及び超音波診断装置の制御プログラムに関する
。

被検体内を超音波で走査し、被検体内からの反射波から生成した受信信号を基に、当該
被検体の内部を画像化する超音波診断装置が知られている。この超音波診断装置は、超音
波プローブから被検体内に超音波を送信し、被検体内部で音響インピーダンスの不整合に
より生じる反射波を超音波プローブで受信して受信信号を生成する。

このような超音波診断装置に用いられる超音波プローブの一例として、食道、胃等の上
部消化管に経口的に挿入され、心臓等を撮影するマルチプレーンＴＥＥ（ｔｒａｎｓｅｓ
ｏｐｈａｇｅａｌ ｅｃｈｏｃａｒｉｏｇｒａｐｈｙ） 超音波プローブがある。この超
音波プローブは、内視鏡の体腔内導中部の先端、あるいは途中に超音波振動子が配設され
て超音波トランスジューサが形成されており、体腔内から断層像を撮影することができる
。また、１次元的に超音波振動子の配列された超音波トランスジューサは所定の方向の断
面の走査が可能である。しかし、マルチプレーンＴＥＥ超音波プローブでは、超音波トラ
ンスジューサをアレイの中心を通り超音波振動子面に直交する軸を中心に回転可能となっ
ている。これにより、所望の方向の多数の断層面の超音波断層像を撮影することができる
。また、体腔内から撮影するので、骨、あるいは皮下脂肪の影響をうけずに自由な方向の
断層面を撮影できる。

このような回転動作は、体腔内に導中部が挿入されても把持可能であるように配置され
た操作部から、操作を行うことが可能である。この操作部への操作に伴って、超音波トラ
ンスジューサを回転させるモータが駆動する。操作者はこのような操作により、所望の被
検体断面を撮像できるように超音波トランスジューサの位置を調整することができる。

ここで、このような位置調整のための超音波トランスジューサの回転動作の制御方法と
して、特許文献１に記載される方法が知られている。これは、操作部からの操作によって
超音波トランスジューサの回転速度を選択する方法である。この方法によれば、高速で所
望の位置の近傍までトランスジューサを回転するよう操作を行い、低速に切り換えてさら
に微調整を行うことができる。
米国特許第５，４０２，７９３号公報

しかしながら、従来の技術では、超音波トランスジューサの回転角度を所望の位置に正
確にあわせることが容易ではないという課題があった。上述のような方法では、超音波ト
ランスジューサの回転角度の変化が連続的であるため、その位置決めは微妙な差や、煩雑
な操作を生じてしまう。このような課題について以下に詳しく説明する。

マルチプレーンＴＥＥ超音波プローブの回転の角度は、通常、所定の位置を基準として
所定単位でモニタ等によって表示される。所定単位とは、現状では１°単位で表示されれ
ば十分であるとされている。つまり、連続的に回転動作を行った場合でも、表示のうえで
は、１°→２°→３°・・・と表示され、１．５°、２．５°等とは表示されない。した
がって、操作者はこの単位にしたがって超音波トランスジューサの位置の調節を行う。

ここで、従来の技術では、超音波トランスジューサの回転は、その速度は変化させるこ
とができるものの、連続的な回転であった。つまり、回転の指示を出している間はずっと
回転しつづけるのである。ここで例えば、操作者が、以前に超音波画像の観察を１５°の
回転角度の表示のもとで行ったとし、この超音波画像を再現させるため、異なった角度か
ら上述の角度へと超音波トランスジューサを調節しようとしているとする。１５°の回転
角度を再現するためには、回転を指示する操作をしながら変化する角度表示を注意深く目
視する必要がある。そして、表示された角度が１５°に差し掛かった瞬間に停止の指示を
与えなければならない。このような操作は著しく煩雑であり、操作者に過度の負担を強い
ることとなる。

また、操作者は、１５°が表示されるまで超音波トランスジューサを回転させたとして
も、これが正確に１５°の位置であるか否かは操作者には認識できない。実際には１４．
６°や１５．４°であるかもしれない。また、目標としていた位置も正確に１５°であっ
たかは操作者には認識できない。つまり、表示上では同じ１５°であっても最大で１°近
くの誤差を生じる可能性があり、以前の超音波トランスジューサの位置を正確に再現でき
ない。

一方、超音波トランスジューサの回転角度の表示の精度を上げたとしても、操作が著し
く煩雑となる。例えば、１５．３７°の回転角度を再現するためには、この４桁の数字を
暗記等したうえで、回転を指示する操作をしながら変化する角度表示を注意深く目視する
必要がある。そして、表示された角度が１５．３７°に差し掛かった瞬間に停止の指示を
与えなければならない。このような操作はさらに著しく煩雑であり、操作者に過度の負担
を強いることとなる。

さらに、操作者は被検体の体腔内に挿入された超音波プローブを保持しつつ、表示され
ている画像、操作部や患者の様子に常に注意を払わなければならないのであるから、角度
の表示を目視すること自体も十分に煩雑な動作であると言わざるを得ない。

本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、超音波トランス
ジューサの位置を所望の位置に正確かつ容易に合わせることができる超音波プローブ、超
音波診断装置及び超音波診断装置の制御プログラムを提供することにある。

上記課題を解決するため、実施形態に係る超音波診断装置は、被検体に超音波の送受信を行うように配列された複数の超音波振動子を含む超音波トランスジューサと、駆動信号の入力に応じて前記超音波トランスジューサを所定量だけ移動させる移動機構と、前記移動機構の移動を指示する入力を行うための操作部と、前記操作部による入力を検出する検出部とを備え、前記操作部による入力を検出したことに応じて前記駆動信号を出力するとともに、第3の時間間隔の間、前記入力が継続されて行われているか否かを判断する第1のモードと、前記操作部による入力の種類に応じて前記検出の時間間隔を第1の時間間隔あるいは第2の時間間隔で行い、前記検出に応じて前記駆動信号を出力する第2のモードとを備え、前記入力が継続されていないと判断した場合に第1のモードに、前記入力が継続されていると判断した場合に第2のモードに切り替えるよう制御する移動制御手段と、を含むことを特徴とする。

さらに、実施形態に係る超音波プローブは、被検体に超音波の送受信を行うように配列された複数の超音波振動子を含む超音波トランスジューサと、駆動信号の入力に応じて前記超音波トランスジューサを所定量だけ移動させる移動機構と、前記移動機構の移動を指示する入力を行うための操作部と、前記操作部による入力を検出する検出部とを備え、前記操作部による入力を検出したことに応じて前記駆動信号を出力するとともに、第3の時間間隔の間、前記入力が継続されて行われているか否かを判断する第1のモードと、前記操作部による入力の種類に応じて前記検出の時間間隔を第1の時間間隔あるいは第2の時間間隔で行い、前記検出に応じて前記駆動信号を出力する第2のモードとを備え、前記入力が継続されていないと判断した場合に第1のモードに、前記入力が継続されていると判断した場合に第2のモードに切り替えるよう制御する移動制御手段と、を含むことを特徴とする。

さらに、実施形態に係る超音波診断装置の制御プログラムは、被検体に超音波の送受信を行うように配列された複数の超音波振動子を含む超音波トランスジューサと、駆動信号の入力に応じて前記超音波トランスジューサを所定量だけ移動させる移動機構と、前記移動機構の移動を指示する入力を行うための操作部と、前記操作部による入力を検出する検出部とを有する超音波診断装置に対し、前記操作部による入力を検出したことに応じて前記駆動信号を出力するとともに、第3の時間間隔の間、前記入力が継続されて行われているか否かを判断する第1のモードと、前記操作部による入力の種類に応じて前記検出の時間間隔を第1の時間間隔あるいは第2の時間間隔で行い、前記検出に応じて前記駆動信号を出力する第2のモードとで、前記入力が継続されていないと判断した場合に第1のモードに、前記入力が継続されていると判断した場合に第2のモードに切り替えるよう制御させることを特徴とする。

本発明によれば、超音波トランスジューサの位置を所望の位置に正確かつ容易に合わせ
ることができる超音波プローブ、超音波診断装置及び超音波診断装置の制御プログラムを
提供することができる。

（全体の構成)
図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１のブロック構成図を示している。同図に示
すように、本超音波診断装置１は、超音波プローブ１００、装置本体２１１、入力装置２
１３、モニタ２１４からなる。超音波プローブ１００は超音波トランスジューサ１１１、
モータ１１２、角度検出器１１３、回転スイッチ１１４を具備し、装置本体２１１は、超
音波送信ユニット２２１、超音波受信ユニット２２２、Ｂモード処理ユニット２２３、ド
プラ処理ユニット２２４、スキャンコンバータ２２５、シネメモリ２２６、画像合成部２
２７、制御プロセッサ（ＣＰＵ）２２８、内部記憶部２２９、インターフェース部２３０
、回転コントローラ２３１、回転ドライバ２３２を具備している。以下、個々の構成要素
の機能について説明する。

まず、超音波プローブ１００について説明する。以下では、超音波プローブ１００の機
能的特徴部分を中心に説明し、機械的な構成についてはさらに後述する。

超音波トランスジューサ１１１は、超音波送受信ユニット２２１からの駆動信号に基づ
き超音波を発生する。当該超音波トランスジューサ１１１から被検体に超音波が送信され
ると、当該送信超音波は、体内組織の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、
エコー信号として超音波プローブ１に受信される。このエコー信号の振幅は、反射するこ
とになった不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音
波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合のエコーは、ドプラ効
果により移動体の超音波送信方向の速度成分を依存して、周波数偏移をうける。

モータ１１２は、超音波トランスジューサ１１１に機械的に接続され、超音波トランス
ジューサ１１１を回転させる。この回転により、超音波トランスジューサ１１１はその振
動子面と垂直な方向を軸として回転し、超音波トランスジューサ１１１の被検体に対する
位置が変更される。

角度検出器１１３は、モータ１１２に機械的に接続され、モータの回転状況から超音波
トランスジューサ１１１の位置の、回転運動に係る角度情報を検出する。検出された角度
情報は、装置本体２１１の回転コントローラ２３１に送信され、制御プロセッサ２２８で
適切な表示態様に変換された後、モニタ２１４に表示される。ここでの適切な表示態様と
は、超音波トランスジューサ１１１が、所定の位置からのどれだけの角度回転した位置に
あるかを角度で示すものとする。本実施形態では、角度は１°単位で表示されるものとす
るがこれに限られるものではなく、例えば、０．５°、２°、５°を単位として表示して
も良い。

回転スイッチ１１４は、超音波トランスジューサ１１１の角度を変更する指示を入力す
るためのスイッチである。回転スイッチ１１４は２つのスイッチとして設けられ、それぞ
れは２段スイッチの機構を有する。２段スイッチの機構とは、操作者の押下量に応じて異
なる信号を出力するものであり、いわゆる半押し、全押しによって異なる操作指示を行う
ことのできるスイッチの機構である。また、２つのスイッチは超音波トランスジューサ１
１１の回転方向に対応するものであり、一方が右回りだとすれば、他方が左回りを指示す
るためのスイッチとなる。このスイッチから出力された操作情報は、回転コントローラ２
３１に送信され、操作情報に応じた操作者所望の回転動作をモータ１１２が行うように制
御される。

次に装置本体２１１、入力装置２１３、モニタ２１４について説明する。以下では、
超音波診断装置の全体的な特徴部分の構成、動作を説明し、超音波トランスジューサ１１
１の回転にかかわる構成、動作についてはさらに後述する。

入力装置２１３は、装置本体２１１に接続され、オペレータからの各種指示、条件、関
心領域（ＲＯＩ）の設定指示、種々の画質条件設定指示等を装置本体２１１にとりこむた
めの各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を有している。例え
ば、操作者が入力装置２１３の終了ボタンやＦＲＥＥＺＥボタンを操作すると、超音波の
送受信は終了し、当該超音波診断装置は一時停止状態となる。

モニタ２１４は、スキャンコンバータ２２５からのビデオ信号に基づいて、生体内の形
態学的情報や、血流情報を画像として表示する。

超音波送信ユニット２２１は、電圧生成回路、パルサ回路等を有している。パルサ回路
では、所定のレート周波数ｆｒ Ｈｚ（周期；１／ｆｒ秒）で、送信超音波を形成するた
めのレートパルスが繰り返し発生される。

超音波受信ユニット２２２は、図示していないアンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器等を
有している。アンプ回路では、プローブ１を介してとりこまれたエコー信号をチャンネル
毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器では、増幅されたエコー信号に対し受信指向性を決定するの
に必要な遅延時間を与え、その後加算器において加算処理を行う。この加算により、エコ
ー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性と
により超音波送受信の総合的なビームが形成される。

Ｂモード処理ユニット２２３は、送受信ユニット２２１からエコー信号を受け取り、対
数増幅、包絡線検波処理などを施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータを生成
する。このデータは、スキャンコンバータ２２５に送信され、反射波の強度を輝度にて表
したＢモード画像としてモニタ２１４に表示される。

ドプラ処理ユニット２２４は、送受信ユニット２２１から受け取ったエコー信号から速
度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均
速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。得られた血流情報はスキャンコ
ンバータ２２５に送られ、平均速度画像、分散画像、パワー画像、これらの組み合わせ画
像としてモニタ２１４にカラー表示される。

スキャンコンバータ２２５は、超音波スキャンの走査線信号列を、テレビなどに代表さ
れる一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換し、表示画像としての超音波診断
画像を生成する。スキャンコンバータ２２５は、画像データを格納する記憶メモリを搭載
しており、例えば診断の後に操作者が検査中に記録された画像を呼び出すことが可能とな
っている。

シネメモリ２２６は、例えばフリーズする直前の複数フレームに対応する超音波画像を
保存するメモリである。このシネメモリ２２６に記憶されている画像を連続表示（シネ表
示）することで、超音波動画像を表示することも可能である。

画像合成部２２７は、スキャンコンバータ２２５から受け取った画像を種々のパラメー
タの文字情報や目盛り等と共に合成し、ビデオ信号としてモニタ２１４に出力する。

制御プロセッサ２２８は、情報処理装置（計算機）としての機能を持ち、本超音波診断
装置本体の動作を制御する制御手段である。制御プロセッサ２２８は、記憶媒体２２９か
ら画像生成・表示等を実行するための制御プログラムを読み出して自身が有するメモリ上
に展開し、各種処理に関する演算・制御等を実行する。

記憶媒体２２９は、後述のスキャンシーケンス、画像生成。表示処理を実行するための
制御プログラムや、診断情報（患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコル、送受信条件
その他のデータ群が保管されている。

インターフェース部２３０は、入力装置２１３、ネットワーク、新たな外部記憶装置（
図示せず）に関するインターフェースである。

回転コントローラ２３１は、角度スイッチ１１４から出力された操作情報を取り込み、
当該操作情報に対応した超音波トランスジューサの回転動作が行われるように、回転ドラ
イバ２３２に指示する。また、回転コントローラ２３１は角度検出器１１３からの角度情
報も受け付ける。回転コントローラ２３１は、この角度情報を制御プロセッサ２２８に渡
し、モニタ２１４に超音波トランスジューサ１１１の角度情報が表示される。

回転ドライバ２３２は、回転コントローラ２３１から送信される超音波トランスジュー
サ１１１の回転動作に関する情報をうけ、この回転動作を行うようにモータ１１２に対し
パルスを送信する。モータ１１２はこのパルスに従って動作し、超音波トランスジューサ
１１１が回転することとなる。

（超音波プローブの構成）
以下、本実施形態に係る超音波プローブ１００の機械的な構成を図２、図３を参照して
説明する。本実施形態では、食道、胃等の上部消化管に経口的に挿入され、心臓等を撮影
するマルチプレーンＴＥＥ超音波プローブの実施形態を説明する。

図２は超音波プローブ１００の全体を示す概略図である。このプローブは内視鏡と同様な形状を有し、食道、胃等の上部消化管に挿入される可撓性の導中部１２０を有する。導中部１２０の先端部１３０は超音波トランスジューサ１１１を内蔵する。超音波トランスジューサ１１１は１次元的に配列された多数の超音波振動子１２６を含み、素子と直交する平面内で超音波ビームを電子的にセクタ走査する。各振動子は矩形の長辺どうしが接するように配列され、かつ各振動子の長辺はアレイの周辺になるにつれて徐々に短くなり、結果として円形の平面形状を有する。なお、図２では説明の便宜上、各振動子（の境界線）を示したが、実際には各振動子は肉眼では認識できない。このトランスジューサの回転により超音波ビームの走査面も回転し、１つの超音波トランスジューサ１１１を用いて種々の角度の断層像がプローブの先端の向きを変えることなく得られる。これにより、例えば心臓のあらゆる角度の断層像を撮影することができ、診断上有用である短軸に沿った断層像と長軸に沿った断層像とを得るなどすることができる。

導中部１２０には先端部の向きを変える、および先端部を消化管の壁に密着させるため
に上下左右に湾曲可能なアングル部１２１が設けられる。アングル部１２１の湾曲は導中
部内に設けられた２対のワイヤ（図示せず）の各一方を引っ張ることにより行われる。

導中部１２０の手元には消化管内に挿入されずに、医師等により操作される操作部１４
０が接続される。操作部１４０はアングル操作のための操作ノブ１４１、及びトランスジ
ューサの走査面の回転操作のための回転スイッチ１１４を有する。操作ノブ１４１は上下
湾曲、左右湾曲のための２枚のノブ（径が異なる）が重ねられてなる。操作部１４０はケ
ーブル部１５０、コネクタ部１６０を介して超音波診断装置本体２１１の回転コントロー
ラ２３１に接続される。

先端部１３０の断面構造を図３に示す。トランスジューサ１１１は、超音波振動子１２６、音響整合層１２２、音響レンズ１２３、バッキング材１３１からなる。円形の超音波振動子１２６の上には音響整合層１２２を介して球形もしくは円筒形状の音響レンズ１２３が配置される。レンズ１２３はケース１３４に取り付けられる。レンズ１２３の上には音響伝播液１２４を介して音響窓１２５が設けられる。音響窓１２５はプラスチック等の透明度の高い材質により形成されている。

超音波振動子１２６の下側には円筒状のバッキング材１３１が設けられ、バッキング材
１３１はプーリ１３２上に固定される。プーリ１３２は先端部の構成要素を収納するケー
ス１３４に回転自在に取り付けられる。

プーリ１３２の円周面には図に示されるように溝が設けられギア状になっている。この
ギア１３３に、モータ１１２のギア１３５が係合されることにより、モータ１１２の駆動
がプーリ１３２に伝達され、トランスジューサ１１１の回転動作が実現される。モータ１
１２には角度検出器１１３が同軸に設けられる。この角度検出器１１３は周知のロータリ
ーエンコーダなどの機構を用いて構成される。

（動作）
次に、本実施形態に係る超音波診断装置の動作について、図を参照して説明する。操作
者は本超音波診断装置の使用にあたり、まず、被検体の口腔から食道に先端部１３０と導
中部１２０を挿入する。被検体の心臓近くの位置に先端部がきたところで、操作ノブ１４
１を操作してアングル操作を行うなどして、トランスジューサ１１１からの超音波が被検
体の心臓に照射されるように、先端部１３０の位置調整を行う。さらに、操作者は回転ス
イッチ１１４を操作し、被検体の所望の断面の形態像が表されるように回転スイッチ１１
４を操作してトランスジューサ１１１を回転させる。

通常、マルチプレーンＴＥＥプローブを用いた診断においては、角度を変えて複数の異
なる超音波断層像を取得する。このとき操作者は様々にトランスジューサ１１１の角度を
変化させつつ、リアルタイムで表示される超音波断層像を観察しながら、最も適した像が
得られるように調整を行う。ここで、角度の微調整を行って最適像を微調整する場合に、
操作者はモニタ２１４の角度表示も観察しながら、診断に良好と思われる角度をいくつか
記憶しておき、最終的に最適と判断した角度に戻って画像保存や詳細な診断を行う。また
、被検体の心臓の長軸像の取得を終え、さらに短軸像での画像の取得を目指すときなどに
、操作者は、トランスジューサ１１１の角度を大きく変化させる。

このようなトランスジューサ１１１の回転を行うときの本実施形態に係る超音波診断装
置の動作について、図４を用いて以下に詳細に説明する。まず、ステップＳ１として、操
作者が回転スイッチ１１４の操作を行う。前述したように回転スイッチ１１４は回転方向
に対応した２つのスイッチとして設けられ、それぞれが２段スイッチの機構を有するので
、操作者は所望の回転動作に対応する態様のスイッチ動作を行う。角度の微調整を行いた
いときは回転スイッチ１１４を押してすぐ離す動作を繰り返したり、大きく早く連続的に
角度を変化させたい時は回転スイッチ１１４を連続的に長押しする。さらにゆっくりと連
続的に動かしたい時は回転スイッチ１１４を連続的に半押しする。

次に、ステップＳ２として、操作された回転スイッチ１１４から電流信号が発せられて
、回転コントローラ２３１に入力される。回転スイッチ１１４は２つのスイッチのそれぞ
れから、半押し、全押しの２つの態様での入力が可能なので、それぞれに対応する経路で
送信される。これにより回転コントローラ２３１はどのスイッチがどのような態様で操作
されたかを識別することができる。また、回転スイッチ１１４の押下中は連続して電流信
号が発生するものとする。これにより、回転コントローラ２３１はスイッチ押下の継続を
識別することができる。

ステップＳ３として、回転コントローラ２３１が回転ドライバ２３２に回転を行うよう
に指示する。回転コントローラ２３１は回転スイッチ１１４からの入力があると、半押し
、全押し、押下の継続にかかわらず、即座にトランスジューサ１１１の回転の指示を行う
。具体的には回転コントローラ２３１は回転ドライバ２３２に対し、モータ１１２にパル
ス電流を一回だけ送信する旨の指示を行う。

ステップＳ４として、回転ドライバ２３２は１°の回転を行うためのパルス電流をモー
タ１１２に発する。回転ドライバ２３２は上述の指示をうけて、モータ１１２に対しパル
ス電流を一回だけ送信する。この一回のパルス電流は、モータを１°だけ回転させる電流
である。

ステップＳ５として、モータ１１２が駆動し、超音波トランスジューサ１１１が回転す
る。上記のパルス電流をうけたモータが駆動すると上述のギア機構により、プーリ１３２
に駆動力が伝達され、超音波トランスジューサ１１１が１°だけ回転することになる。

ステップＳ６として、スイッチ１１４からの電流が０．５秒以上継続しているか否かを
回転コントローラ２３１が判断する。回転コントローラ２３１は回転スイッチ１１４から
の入力を常に監視ししている。回転スイッチ１１４からの入力が０．５秒未満で途絶えれ
ば、操作は終了するが０．５秒以上であるときにはステップＳ７へと移行する。

ステップＳ７、Ｓ８では、ステップＳ４、Ｓ５と同様に、回転ドライバ２３２が１°の
回転を行うためのパルス電流をモータ１１２に発し、モータ１１２が駆動してトランスジ
ューサ１１１が１°回転する。なお、ここで、回転コントローラ２３１からのパルス電流
は、スイッチ１１４の押下が０．５秒継続した時点で即座に発せられる。したがって回転
動作の途中にスイッチ１１４の押下が中止された場合であっても必ず１°回転する。

ステップ９では、回転コントローラ２３１が、スイッチ１１４からの電流が前回のモー
タ駆動からさらに０．０１秒継続しているか否かを判断する。スイッチ１１４の押下がす
でに解除されている場合は操作終了となる。

押下が継続されていた場合、つまりスイッチ１１４からの電流がさらに０．０１秒継続
していた場合はステップＳ１０にうつり、回転コントローラ２３１が、スイッチ１１４が
半押しか全押しかを判断する。全押しの場合はステップＳ７にもどり、トランスジューサ
１１１が１°回転することとなる。つまり、スイッチ１１４が継続して全押しされている
限り、トランスジューサ１１１は０．０１秒間隔で１°ずつ回転することとなる。

回転スイッチが半押しされていた場合はステップＳ１１にうつり、スイッチ１１４から
の電流が前回のモータ駆動からさらに０．０３秒継続しているか否かを判断する。スイッ
チ１１４の押下がすでに解除されている場合は操作終了となる。押下が継続されていた場
合は、ステップＳ７にもどり、トランスジューサ１１１が１°回転することとなる。つま
り、スイッチ１１４が継続して半押しされている限り、トランスジューサ１１１は０．０
３秒間隔で１°ずつ回転することとなる。

このような動作結果を図５に示される表を用いてまとめて説明する。まず、操作者がス
イッチ１１４を押下すると、トランスジューサ１１１は１°回転し、押下が０．５秒以上
継続しない限り、それ以上回転しない。したがって操作者が０．５秒以下の押下を複数回
繰り返すと、その回数分の角度トランスジューサ１１１が回転することになる。

操作者がさらに押下を続けた場合は短い間隔で１°ずつの回転が繰り返されることとなる。半押しの場合は０．０３秒毎に１°ずつ回転し、全押しの場合は０．０１秒毎に１°ずつ回転する。

つまり、長押しのほうが半押しよりも所望の角度まで早く移動する。

（効果）
上述した従来の技術に比べ、本実施形態によれば下記のような効果がある。本実施形態
によれば、０．５秒未満のスイッチの押下であれば、必ずトランスジューサ１１１は１°
回転する。０．５秒の押下時間は操作者が特段の注意をしなくても操作可能と思われる時
間であり、操作者にとっては１回押すごとに１°回転すると認識される。つまり、５°ト
ランスジューサ１１１を回転させたい場合は、回転スイッチ１１４を５回押せばよいこと
になる。したがって、本実施形態によれば、押す回数によって所望の回転を指示できるの
で、トランスジューサの位置を所望の位置に正確かつ容易に合わせることができる。これ
は、従来のような連続的な回転において俊敏にスイッチの解除をしなければならなかった
事情に比べて格段な効果である。

また、本実施例によれば、押す回数によって所望の回転をトランスジューサ１１１に指
示できるので、モニタの角度表示を目視せずとも所望の回転を指示することができ、トラ
ンスジューサの位置を所望の位置に正確かつ容易に合わせることができる。操作者は被検
体の体腔内に挿入された超音波プローブを保持しつつ、表示されている画像、操作部や患
者の様子に常に注意を払わなければならないのであるから、これは格段な効果であるとい
える。また、状来のような連続的な回転では、モニタの角度表示を注意深く目視しながら
調整しなければならなかった事情と比べてもこの効果は明らかである。

さらに本実施形態によれば、回転スイッチ１１４を０．５秒以上押下しつづけることに
よって、半押しで０．０１秒、全押しで０．０３秒間隔で１°のトランスジューサの回転
が行われる。このような動作態様は操作者にとっては連続的な回転と認知される。したが
って、本実施形態によれば上述の正確な角度調整が可能であると同時に、素早いトランス
ジューサの回転も可能となる。

さらに、手元のスイッチの押下位置を変えずとも、押下時間、半押し、長押しの切り換
えによって回転動作の間隔を切り換えることができる。したがって本実施形態によれば、
容易かつ短時間に回転動作の態様を変更させることができる。

また、本実施形態によれば、所定時間の経過を契機として所定角度のトランスジューサ
の回転が指令されるので、トランスジューサの回転は必ず所定角度単位で行われる。した
がって、モニタへの角度表示もこの所定単位で行えば、トランスジューサ１１１の実際の
角度と、表示角度の誤差は殆どなくなるため、トランスジューサの位置を所望の位置に正
確かつ容易に合わせることができる。

（変形例）
本実施形態は、上述の他にも種々に応用、変形が可能である。以下に、本実施形態の変
形例を列挙する。

本実施形態では、トランスジューサの回転の間隔を０．５秒、０．０３秒、０．０１秒
、１回の回転角度を１°としたがこれに限られない。これらの数字は適宜容易に変更可能
である。なお、これらの数値は入力装置２１３によって操作者が適宜変更できるものとし
てもよい。

本実施形態では、トランスジューサ１１１の回転の間隔は０．５秒、０．０３秒、０．
０１秒の３段階で調節可能であるが、これに限られない。スイッチ１１４の押下量によっ
てさらに多数の段階に調節可能としてもよいし、連続的に変化させるものとしてもよい。
このような変形例を図６を用いてさらに説明する。図６の変形例では、スイッチ１１４は
２段スイッチではないものとする。図６（ａ）では４段スイッチを用いた場合のスイッチ
押下量と回転間隔の関係を表している。また、図６（ｂ）では押下量をさらに細かく検出
する無段スイッチを用いた場合のスイッチ押下量と回転間隔の関係を表している。双方と
もより深く押すほど、回転間隔が短くなっている。

さらに本実施形態では回転スイッチ１１４の押下の継続時間によって２段階にトランスジューサ１１１の回転の間隔が切り替わるがこれに限られない。回転スイッチ１１４の押下の継続時間によってさらに多数の段階に調節可能としてもよいし、連続的に変化させるものとしてもよい。例えば最初の回転間隔０．５秒を経過した後、０．３秒、０．１秒、０．０５秒、０．０３秒と除々に回転間隔を短くしていってもよい。さらに、この場合においても、一定時間押下が継続された後は回転間隔を不変としてもよい。

また、本実施形態においては回転コントローラ２３１と回転ドライバ２３２を装置本体
２１１に組み込まれるものとしたがこれに限られない。回転コントローラ２３１及び回転
ドライバ２１１はコネクタ部１６０や操作部１４０に設けられてもよい。また、回転コン
トローラ２３１はハードウェア的に基板として装置２１１に組み込むことも可能であり、
ソフトウェアとして組み込まれることも可能である。ソフトウェアとして組み込まれる場
合、回転コントローラの機能を実現するためのプログラムが記憶媒体２２９に格納され、
随時制御プロセッサ２２８上に展開、動作させることで上述の実施例と同様の機能が達成
される。

本実施形態では、モータ１１２、角度検出器１１３を先端部１３０に組み込まれたもの
として説明したが、これに限られない。モータ１１２、角度検出器１１３は操作部１４０
やコネクタ部１６０に設けられてもよい。この場合のトランスジューサ１１１の回転駆動
機構は、プーリ１３２にワイヤを巻き付けて操作部１４０等に延伸し、このワイヤにモー
タ１１２の駆動力を作用させるものでもよい。また、操作部１４０等から先端部１３０ま
でトルクチューブを延伸し、このトルクチューブをモータの駆動力によって、導中部の長
手方向に垂直な方向に回転させ、この駆動力を図３と同様のギア機構でプーリ１３２に伝
えることによってトランスジューサ１１１を回転させるものでもよい。また、角度検出器
１１３もモータ１１２と同軸のものでなくてもよく、プーリ１３２から直接角度を検知す
るものでもあっても良いし、モータ以外の動作部からトランスジューサの角度を検知する
ものであってもよい。モータ１１２や角度検出器１１３を先端部１３０以外に配置した変
形例によれば先端部１３０をより小さくすることができるので、先端部１３０を飲み込ま
なければならない患者への負担を軽減することができる。

また、本実施形態では、超音波プローブ１００はマルチプレーンＴＥＥプローブである
としたがこれに限られない。トランスジューサが機械的に移動する機構を有するプローブ
であれば本実施例が応用可能である。例えば、主に被検体外から表皮に接触させて画像を
得ることを目的とするプローブでも機械揺動式のものがある。これは、一列に配列された
振動子を、その配列方向と垂直な方向へ機械的に揺動可能なプローブである。この揺動機
構を調節する場合にも本実施形態の応用が可能である。また、体腔内プローブとしても棒
状の導中部側面にトランスジューサを配し、これが導中部の長手方向を軸として回転する
ものや、先端部にトランスジューサを配したものでも様々な方向に回転、移動するものが
考えられる。これらのプローブにも本実施形態は応用可能である。

また、本実施形態において、回転スイッチ１１４は押下によって操作可能な機構である
としたがこれに限られない。回転スイッチ１１４は操作ノブ１４１のような形状を有し、
その回動量によってトランスジューサ１１１の回転の態様が変化するものとしてもよい。
また、スライド式のノブを有するものでもよいし、棒状のつまみを２方向に傾斜させるよ
うなものでもよいし、種々変形が可能であることは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係る超音波診断装置を説明するためのブロック図。 図１の実施形態に係る超音波プローブを説明するための外観図。 図２の超音波プローブの先端部の機構を示すための断面図。 図１の実施形態に係る超音波診断装置の動作を説明するためのフローチャート。 図１の実施形態に係る超音波診断装置の動作の概略を説明するための図。 図１の実施形態に係る超音波診断装置の一変形例を説明するための図。

符号の説明

１００ 超音波プローブ
１１１ 超音波トランスジューサ
１１２ モータ
１１３ 角度検出器
１１４ 回転スイッチ
１２０ 導中部
１２１ アングル部
１２２ 音響整合層
１２３ レンズ
１２４ 音響伝播液
１２５ 音響窓
１２６ 超音波振動子
１３０ 先端部
１３１ バッキング材
１３２ プーリ
１３４ ケース
１４０ 操作部
１４１ 操作ノブ
１５０ ケーブル部
１６０ コネクタ部
２１１ 装置本体
２１３ 入力装置
２１４ モニタ
２２１ 超音波送信ユニット
２２２ 超音波受信ユニット
２２３ Ｂモード処理ユニット
２２４ ドプラ処理ユニット
２２５ スキャンコンバータ
２２６ シネメモリ
２２７ 画像合成部
２２８ 制御プロセッサ（ＣＰＵ）
２２９ 記憶媒体
２３０ その他のインターフェース
２３１ 回転コントローラ
２３２ 回転ドライバ

Claims (9)

1. 被検体に超音波の送受信を行うように配列された複数の超音波振動子を含む超音波トランスジューサと、
   駆動信号の入力に応じて前記超音波トランスジューサを所定量だけ移動させる移動機構と、
   前記移動機構の移動を指示する入力を行うための操作部と、
   前記操作部による入力を検出する検出部とを備え、
   前記操作部による入力を検出したことに応じて前記駆動信号を出力するとともに、第3の時間間隔の間、前記入力が継続されて行われているか否かを判断する第1のモードと、
   前記操作部による入力の種類に応じて前記検出の時間間隔を第1の時間間隔あるいは第2の時間間隔で行い、前記検出に応じて前記駆動信号を出力する第2のモードとを備え、
   前記入力が継続されていないと判断した場合に第1のモードに、前記入力が継続されていると判断した場合に第2のモードに切り替えるよう制御する移動制御手段と、
   を含むことを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記被検体の体腔内に挿入される前記超音波トランスジューサと前記操作部を接続するための導中部を更に備え、
   前記移動機構は、
   前記超音波トランスジューサを、前記複数の超音波振動子によって形成される超音波振動子面とほぼ垂直な方向を軸として回動させることにより前記移動を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記移動機構は、
   前記超音波トランスジューサを、所定方向を軸として回動させることにより前記移動を行うものであって、
   前記移動制御手段は、前記超音波トランスジューサが０．５°、１°、２°、３°、５°及び１０°の少なくともともいずれかずつの角度の回動を伴なう移動を行うよう前記移動機構を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
4. 前記移動機構は、
   前記第1の時間間隔で出力された駆動信号に基づく移動と、前記第2の時間間隔で出力された駆動信号に基づく移動とで、前記移動機構による所定量の移動の時間間隔が変化する
   ことを特徴とする請求項１乃至３に記載の超音波診断装置。
5. 前記移動制御手段は、
   前記操作部への操作の態様を検知する機能を有し、前記操作部への操作の態様に応じて前記入力の種類を判別する
   ことを特徴とする請求項１乃至４に記載の超音波診断装置。
6. 前記移動制御手段は、
   前記入力が継続されて行われた時間を検知する機能を有し、前記継続された時間の長さに応じて前記入力の種類を判別する
   ことを特徴とする請求項１乃至４に記載の超音波診断装置。
7. 前記移動制御手段は、
   前記操作部への操作量を検知する機能を有し、前記操作量に応じて前記入力の種類を判別する
   ことを特徴とする請求項１乃至４に記載の超音波診断装置。
8. 被検体に超音波の送受信を行うように配列された複数の超音波振動子を含む超音波トランスジューサと、
   駆動信号の入力に応じて前記超音波トランスジューサを所定量だけ移動させる移動機構と、
   前記移動機構の移動を指示する入力を行うための操作部と、
   前記操作部による入力を検出する検出部とを備え、
   前記操作部による入力を検出したことに応じて前記駆動信号を出力するとともに、第3の時間間隔の間、前記入力が継続されて行われているか否かを判断する第1のモードと、
   前記操作部による入力の種類に応じて前記検出の時間間隔を第1の時間間隔あるいは第2の時間間隔で行い、前記検出に応じて前記駆動信号を出力する第2のモードとを備え、
   前記入力が継続されていないと判断した場合に第1のモードに、前記入力が継続されていると判断した場合に第2のモードに切り替えるよう制御する移動制御手段と、
   を含むことを特徴とする超音波プローブ。
9. 被検体に超音波の送受信を行うように配列された複数の超音波振動子を含む超音波トランスジューサと、
   駆動信号の入力に応じて前記超音波トランスジューサを所定量だけ移動させる移動機構と、
   前記移動機構の移動を指示する入力を行うための操作部と、
   前記操作部による入力を検出する検出部とを有する超音波診断装置に対し、
   前記操作部による入力を検出したことに応じて前記駆動信号を出力するとともに、第3の時間間隔の間、前記入力が継続されて行われているか否かを判断する第1のモードと、
   前記操作部による入力の種類に応じて前記検出の時間間隔を第1の時間間隔あるいは第2の時間間隔で行い、前記検出に応じて前記駆動信号を出力する第2のモードとで、
   前記入力が継続されていないと判断した場合に第1のモードに、前記入力が継続されていると判断した場合に第2のモードに切り替えるよう制御させる
   ことを特徴とする超音波診断装置の制御プログラム。

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