センサ保持装置
【課題】 センサを被検出体に対して軽く接触させた状態で保持し、センサを被検出体上において容易に移動させることができるセンサ保持装置を提供する。
【解決手段】 センサ保持装置１０において、垂直な回動軸心Ｃまわりに回動可能に設けられた回動部材４６に第１リンク機構４８が設けられ、その第１リンク機構４８の第１可動リンク４８ｂに設けられた第２リンク機構５０の第２可動リンク５０ｂに超音波プローブ（センサ）１２が支持されていることから、その超音波プローブ１２は、三次元空間のいずれの位置へも容易に移動することができる。また、第１コイルスプリング４９によって第１可動リンク４８ｂに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させられ、第２コイルスプリング５１によって第２可動リンク５０ｂに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させられることから、生体１４に対して軽く接触させた状態で保持される。
【解決手段】 センサ保持装置１０において、垂直な回動軸心Ｃまわりに回動可能に設けられた回動部材４６に第１リンク機構４８が設けられ、その第１リンク機構４８の第１可動リンク４８ｂに設けられた第２リンク機構５０の第２可動リンク５０ｂに超音波プローブ（センサ）１２が支持されていることから、その超音波プローブ１２は、三次元空間のいずれの位置へも容易に移動することができる。また、第１コイルスプリング４９によって第１可動リンク４８ｂに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させられ、第２コイルスプリング５１によって第２可動リンク５０ｂに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させられることから、生体１４に対して軽く接触させた状態で保持される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元空間内の所定の位置においてセンサを被検出体に軽く接触させる状態で保持するためのセンサ保持装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、皮膚に軽く接触して皮膚下の画像を検出するための超音波センサ、皮膚に軽く接触して光電脈波を検出するための光電センサ、動脈真上の皮膚に軽く接触して血管内の圧脈波を検出するための圧脈波センサなどのように、所定の位置においてセンサを被検出体に軽く接触させる状態で保持することが要請されている。
【０００３】
上記の要請に対して、たとえば特許文献１に記載されているように、生体の皮膚上の特定の位置に対してセンサを接触状態で保持するセンサ保持装置が提案されている。しかし、この特許文献１に記載されているセンサ保持装置は、腕に巻き着けられたベルトによってセンサを保持して皮膚に押圧するものであるため、接触圧力が強すぎて血管の断面形状が変形するという欠点があった。また、検出部位を探すためにセンサを皮膚上において容易に移動させることができなかった。
【０００４】
これに対し、たとえば特許文献２に記載されているように、ベルトを用いないでセンサを保持し、生体の皮膚上の特定の位置に対してセンサを非接触状態で保持するセンサ保持装置が提案されている。これによれば、センサを皮膚に対して軽く接触させた状態で保持することが可能となる。
【特許文献１】特開２０００−２５４１０５号公報
【特許文献２】特開平１−１５５８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献２に記載されているセンサ保持装置を用いれば、センサを皮膚に対して軽く接触させた状態で保持することが可能かもしれないが、そのセンサを保持するアームの動きの自由度が１方向であることから、検出部位を探すためにセンサを皮膚上において容易に移動させることができなかった。
【０００６】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、センサを被検出体に対して軽く接触させた状態で保持することができ、しかも検出部位を探すためにセンサを被検出体上において容易に移動させることができるセンサ保持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための請求項１に係る発明の要旨とするところは、三次元空間内の所定の位置においてセンサを被検出体に軽く接触させる状態で保持するためのセンサ保持装置であって、(a) 基台と、(b) その基台に対して垂直な回動軸心まわりに回動可能に設けられた回動部材と、(c) １対の第１固定リンクおよび第１可動リンクと、４辺形を構成するようにその１対の第１固定リンクおよび第１可動リンクの両端部にそれぞれ回動可能に連結された１対の第１回動リンクとを備え、その第１可動リンクが前記回動軸心を含む面内で移動するようにその第１固定リンクが前記回動部材に固定された第１リンク機構と、(d) １対の第２回動リンクと、４辺形を構成するようにその第２回動リンクの両端部にそれぞれ回動可能に連結された１対の第２固定リンクおよび第２可動リンクとを備え、その第２可動リンクが前記回動軸心を含む面内で移動するようにその第２固定リンクが前記第１可動リンクに固定され、前記センサをその第２可動リンクにより支持する第２リンク機構と、(e) 前記第１リンク機構に設けられ、前記第１可動リンクに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる第１付勢装置と、(f) 前記第２リンク機構に設けられ、前記第２可動リンクに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる第２付勢装置とを、含むことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、三次元空間内の所定の位置においてセンサを被検出体に軽く接触させる状態で保持するためのセンサ保持装置であって、(a) 基台と、(b) その基台に対して垂直な方向に移動可能に設けられた上下方向移動部材と、(c) その上下方向移動部材の荷重を相殺する方向の推力をその上下方向移動部材に付与する荷重平衡装置と、(d) 前記センサを支持する先端部と前記基台に対して垂直な回動軸心まわりに回動可能となるように前記上下方向移動部材の先端部に取り付けられた基端部とを備え、長手寸法が可変の伸縮アームとを、含むことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、三次元空間内の所定の位置においてセンサを被検出体に軽く接触させる状態で保持するためのセンサ保持装置であって、(a) 基台と、(b) その基台に対して垂直な回動軸心まわりに回動可能に取り付けられた基端アーム部と、その基端アーム部に対して長手方向の相対移動可能に取り付けられた先端アーム部とを備えた長手寸法が可変の伸縮アームと、(c) １対の回動リンクと、４辺形を構成するようにその回動リンクの両端部にそれぞれ回動可能に連結された１対の固定リンクおよび可動リンクとを備え、その可動リンクが前記回動軸心を含む面内で移動するようにその固定リンクが前記先端アーム部に取り付けられて前記センサをその可動リンクにより支持するリンク機構と、(d) そのリンク機構に設けられて前記可動リンクに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる付勢装置とを、含むことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に係る発明は、上記請求項１乃至３のいずれかに係る発明において、前記センサは、回曲自在な自在継手を介して前記伸縮アームの先端部に連結されたものであることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に係る発明は、上記請求項４に係る発明において、操作体の非操作によって前記自在継手の回曲を常時固定し、その操作体の操作にしたがってその回曲の固定を解放するストッパ装置を備えたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
前記請求項１に係る発明のセンサ保持装置によれば、基台に対して垂直な回動軸心まわりに回動可能に設けられた回動部材に第１リンク機構が設けられ、その第１リンク機構の第１可動リンクに設けられた第２リンク機構の第２可動リンクにセンサが支持されていることから、そのセンサは、三次元空間のいずれの位置へも容易に移動することができる。また、第１付勢装置によって第１可動リンクに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させられ、第２付勢装置によって第２可動リンクに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させられることから、その第２可動リンクに支持されたセンサは、その荷重が大幅に軽減されるので、被検出体に対して軽く接触させた状態で保持される。したがって、センサを被検出体に対して軽く接触させた状態で保持することができ、しかも検出部位を探すためにセンサを被検出体上において容易に移動させることができるセンサ保持装置が得られる。
【００１３】
また、請求項２に係る発明のセンサ保持装置によれば、基台に対して垂直な方向に移動可能に設けられた上下方向移動部材と、その上下方向移動部材の荷重を相殺する方向の推力をその上下方向移動部材に付与する荷重平衡装置と、前記センサを支持する先端部、前記基台に対して垂直な回動軸心まわりに回動可能となるように前記上下方向移動部材の先端部に取り付けられた基端部とを備え、長手寸法が可変の伸縮アームとを、含んで構成されることから、そのセンサは三次元空間のいずれの位置へも容易に移動することができる。また、荷重平衡装置によって上下方向移動部材の荷重を相殺する方向の推力がその上下方向移動部材に付与されることから、上記伸縮アームの先端部に取り付けられたセンサはその荷重が大幅に軽減されるので、被検出体に対して軽く接触させた状態で保持される。したがって、センサを被検出体に対して軽く接触させた状態で保持することができ、しかも検出部位を探すためにセンサを被検出体上において容易に移動させることができるセンサ保持装置が得られる。
【００１４】
また、請求項３に係る発明のセンサ保持装置によれば、基台に対して垂直な回動軸心まわりに回動可能に取り付けられた基端アーム部と、その基端アーム部に対して長手方向の相対移動可能に取り付けられた先端アーム部とを備えた長手寸法が可変の伸縮アームと、１対の回動リンクと、４辺形を構成するようにその回動リンクの両端部にそれぞれ回動可能に連結された１対の固定リンクおよび可動リンクとを備え、その可動リンクが前記回動軸心を含む面内で移動するようにその固定リンクが前記先端アーム部に取り付けられて、前記センサをその可動リンクにより支持するリンク機構と、そのリンク機構に設けられて前記可動リンクに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる付勢装置とを、含んで構成されることから、そのセンサは三次元空間のいずれの位置へも容易に移動することができる。また、付勢装置によって可動リンクに負荷される荷重を相殺する方向の推力がその可動リンクに付与されることから、上記可動リンクに取り付けられたセンサは、その荷重が大幅に軽減されるので、被検出体に対して軽く接触させた状態で保持される。したがって、センサを被検出体に対して軽く接触させた状態で保持することができ、しかも検出部位を探すためにセンサを被検出体上において容易に移動させることができるセンサ保持装置が得られる。
【００１５】
また、請求項４に係る発明のセンサ保持装置によれば、前記センサは、回曲自在な自在継手を介して前記第２可動リンクに連結されたものであるので、生体の皮膚等の被検出体の表面に対向する姿勢の自由度が高められる。
【００１６】
また、請求項５に係る発明のセンサ保持装置によれば、操作体の非操作によって前記自在継手の回曲が常時固定され、その操作体が操作されることによってその固定を解放するストッパ装置が備えられていることから、操作体が操作されることによってセンサの被検出体の表面に対向する姿勢が容易に変更され、その操作体の非操作によりセンサの最適な姿勢が保持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例のセンサ保持装置１０に保持された超音波プローブ（超音波探触子）１２を用いて被検出体である生体１４の上腕１６の皮膚１８の上からその皮膚１８直下に位置する血管２０の横断面画像（短軸画像）或いは縦断面画像（長軸画像）を測定する血管画像測定装置２２を説明する正面図である。
【００１８】
上記超音波プローブ１２は、生体情報を検出するためのセンサとして機能するものであって、たとえば圧電セラミックスから構成された多数個の超音波振動子が一列に配列されることにより構成された１列または互いに平行な２列の超音波アレイを含む先端部２４が、３軸位置決め機構２６を介してプローブ本体２８に備えられている。
【００１９】
超音波画像測定装置２２は、所謂マイクロコンピュータから構成された電子制御装置３２と、モニタ画面表示装置３４と、キーボード３６と、超音波駆動制御回路３８とを備えており、電子制御装置３２は、超音波駆動制御回路３８から駆動信号を供給して超音波プローブ１２の先端部２４にある超音波アレイから超音波を放射させ、その先端部２４の超音波アレイにより検知された超音波反射信号を受けてその超音波反射信号の処理を行うことによって、皮膚１８下の超音波画像を発生させ、モニタ画面表示装置３４に表示させる。また、電子制御装置３２は、血管２０の横断面画像（短軸画像）を生成させるに際しては、上記超音波アレイを血管２０に対して直交する位置となるように３軸位置決め機構２６を駆動することによりに位置決めさせ、血管２０の縦断面画像（長軸画像）を生成させるに際しては、上記超音波アレイを血管２０に対して平行となるように３軸位置決め機構２６に位置決めさせる。
【００２０】
上記超音波駆動制御回路３８は、電子制御装置３２からの指令に従って、上記超音波アレイを構成する一列に配列された多数個の超音波振動子のうち、その端から、一定数の超音波振動子群毎に所定の位相差を付与しつつ１０ＭＨｚ程度の周波数で同時駆動するビームフォーミング駆動することにより超音波振動子の配列方向において収束性の超音波ビームを血管２０に向かって順次放射させ、その放射毎の反射波を受信して電子制御装置３２へ入力させる。また、上記超音波アレイの放射面には、その超音波振動子の配列方向に直交する方向に超音波ビームを収束させるための音響レンズが設けられている。
【００２１】
電子制御装置３２は、上記反射波に基づいて画像を合成し、皮膚１８下における血管２０の横断面画像（短軸画像）を生成させ、或いは血管２０の縦断面画像（長軸画像）を生成させて、モニタ画面表示装置３４に表示させる。また、その画像から、血管２０の径或いは内皮径（内膜径）が算出される。また、血管内皮機能を評価するために、虚血反応性充血後のＦＭＤ（血流依存性血管拡張反応）を表す血管径の変化率（％）［＝１００×（ｄmax −ｄ）／ｄ］（但し、ｄは安静時の血管径、ｄmax は阻血解放後の最大血管径）を算出する。
【００２２】
上記超音波プローブ１２は、三次元空間内の所望の位置すなわち所定の位置において被検出体である生体１４の上腕１６の皮膚１８の上からその皮膚１８直下に位置する血管２０を変形させない程度に軽く接触させる状態でセンサ保持装置１０に所望の姿勢で保持されるようになっている。上記超音波プローブ１２の先端部２４の端面と皮膚１８との間には、通常、超音波の減衰、境界面における反射や散乱を抑制して超音波画像を明瞭とするためのよく知られたゼリー等のカップリング剤が介在させられる。このゼリーは、たとえば寒天等の高い割合で水を含むゲル状の吸水性高分子であって、空気よりは固有インピーダンス（＝音速×密度）が十分に高く大きく超音波送受信信号の減衰を抑制するものである。また、そのゼリーに換えて、水を樹脂製袋内に閉じ込めた水袋、オリーブ油、グリセリン等が用いられ得る。
【００２３】
上記センサ保持装置１０は、机、台座等に位置固定に設けられ、垂直な回動軸心Ｃ方向に形成された嵌合穴４０を備えた基台４２と、その嵌合穴４０内に相対回転可能に嵌合された嵌合軸４４を備え、基台４２に対して垂直な回動軸心Ｃまわりに回動可能に設けられた回動部材４６と、その回動部材４６に固定された第１固定リンク４８ａとして含む４つのリンク４８ａ乃至４８ｄから成る第１リンク機構４８と、第１リンク機構４８の先端部に固定された第２固定リンク５０ａとして含む４つのリンク５０ａ乃至５０ｄから成る第２リンク機構５０と、この第２リンク機構５０の先端部において固定されて超音波プローブ１２を回曲自在に連結してそれを支持する自在継手５２と、操作レバー５４の非操作によって前記自在継手５２の回曲を常時固定し、操作レバー５４の操作にしたがって常時固定されていた回曲を許容すなわち回曲の固定を解放するストッパ装置５６とを備えている。
【００２４】
上記第１リンク機構４８は、互いに平行な１対の第１固定リンク４８ａおよび第１可動リンク４８ｂと、平行４辺形を構成するようにそれら１対の第１固定リンク４８ａおよび第１可動リンク４８ｂの両端部にそれぞれ回動可能に連結された互いに平行な１対の第１回動リンク４８ｃおよび４８ｄとを備え、その第１可動リンク４８ｂが前記回動軸心Ｃを含む面内で移動するように第１固定リンク４８ａが前記回動部材４６に固定されている。そして、この第１リンク機構４８には、上記第１可動リンク４８ｂに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる第１付勢装置として機能する第１コイルスプリング４９が設けられている。この第１コイルスプリング４９は、第１回動リンク４８ｃと第１固定リンク４８ａとの連結点と、第１回動リンク４８ｄと第１可動リンク４８ｂとの連結点との間に張設されており、この第１コイルスプリング４９により発生させられている第１可動リンク４８ｂを上方へ引き上げる方向のモーメントと、第１可動リンク４８ｂに負荷される荷重により発生させられている第１可動リンク４８ｂを下方へ引き下げる方向のモーメントとが略相殺されるようになっている。
【００２５】
上記第２リンク機構５０は、互いに平行な１対の第２回動リンク５０ｃおよび５０ｄと、平行４辺形を構成するようにそれら一対の第２回動リンク５０ｃおよび５０ｄの両端部にそれぞれ回動可能に連結された１対の第２固定リンク５０ａおよび第２可動リンク５０ｂとを備え、その第２可動リンク５０ｂが前記回動軸心Ｃを含む面内で移動するようにその第２固定リンク５０ａが第１可動リンク４８ｂに略直交する姿勢で固定されている。そして、この第２リンク機構５０には、第２可動リンク５０ｂに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる第２付勢装置として機能する第２コイルスプリング５１が設けられている。この第２コイルスプリング５１は、第２回動リンク５０ｃと第２固定リンク５０ａとの連結点と、第２回動リンク５０ｄと第１可動リンク５０ｂとの連結点との間に張設されており、この第２コイルスプリング５１により発生させられている第２可動リンク５０ｂを上方へ引き上げる方向のモーメントと、第２可動リンク５０ｂに負荷される荷重により発生させられている第２可動リンク５０ｂを下方へ引き下げる方向のモーメントとが略相殺されるようになっている。このような第１コイルスプリング４９および第２コイルスプリング５１の相殺作用により、超音波プローブ１２が三次元空間内の所望の位置に停止するか或いはゆっくりと下降する程度に保持され、血管２０を変形させない程度で超音波プローブ１２の先端部２４がゼリー等のカップリング剤を介して面接触状態で軽く密着させられるようになっている。
【００２６】
上記自在継手５２は、図２に拡大して示すように、基端部が第２可動リンク５０ｂに固定され且つ球状に形成された先端部５８を備えた第１連結部材５２ａと、その第１連結部材５２ａの球状の先端部５８が摺動可能に嵌め入れられた嵌合穴６０を備え、その球状の先端部５８の球心Ｂまわりに相対回曲可能に連結された第２連結部材５２ｂとを備え、超音波プローブ１２が所望の姿勢で保持されるようになっている。
【００２７】
前記ストッパ装置５６は、第２連結部材５２ｂに設けられた一対の案内穴６２、６４によって球状の先端部５４に対して接近離隔可能に案内された操作レバー５４と、その操作レバー５４を球状の先端部５８に対して押圧する押圧スプリング６６とを備え、常時は、操作レバー５４の非操作状態ではその操作レバー５４が押圧スプリング６６によって球状の先端部５８に対して押圧されることにより前記自在継手５２の回曲が阻止されて常時固定されるが、その操作レバー５４が押圧スプリング６６の付勢力に抗して操作されることによりその操作レバー５４が球状の先端部５８から離隔されると、前記自在継手５２の固定が解放され、その回曲が許容されるようになっている。図１の１点鎖線は、超音波プローブ１２が上昇させられた状態を示している。
【００２８】
上述のように、本実施例のセンサ保持装置１０によれば、基台４２に対して垂直な回動軸心Ｃまわりに回動可能に設けられた回動部材４６に第１リンク機構４８が設けられ、その第１リンク機構４８の第１可動リンク４８ｂに設けられた第２リンク機構５０の第２可動リンク５０ｂに超音波プローブ（センサ）１２が支持されていることから、その超音波プローブ１２は、三次元空間のいずれの位置へも容易に移動することができる。また、第１コイルスプリング（第１付勢装置）４９によって第１可動リンク４８ｂに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させられ、第２コイルスプリング（第２付勢装置）５１によって第２可動リンク５０ｂに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させられることから、その第２可動リンク５０ｂに支持された超音波プローブ１２は、その荷重が大幅に軽減されるので、生体（被検出体）１４に対して軽く接触させた状態で保持される。したがって、超音波プローブ１２を生体１４に対して軽く接触させた状態で保持することができ、しかも検出部位を探すために超音波プローブ１２を生体１４上において容易に移動させることができるセンサ保持装置１０が得られる。
【００２９】
また、本実施例のセンサ保持装置１０によれば、超音波プローブ（センサ）１２は、回曲自在な自在継手５２を介して第２可動リンク５０ｂに連結されたものであるので、生体１４の皮膚１８等の被検出体の表面に対向する姿勢の自由度が高められる。
【００３０】
また、本実施例のセンサ保持装置１０によれば、操作レバー（操作体）５４の非操作によって自在継手５２の回曲を常時固定し、その操作レバー５４が操作されることによってその固定を解放するストッパ装置５６が備えられていることから、操作レバー５４が操作されることによって超音波プローブ（センサ）１２の生体１４の皮膚１８（被検出体の表面）に対向する姿勢が容易に変更され、その操作レバー５４の非操作により超音波プローブ１２の最適な姿勢が常時保持される。
【００３１】
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において実施例相互に共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３２】
図３は、本発明の他の実施例のセンサ保持装置７０に保持された超音波プローブ１２を用いて被検出体である生体１４の上腕１６の皮膚１８の上からその皮膚１８直下に位置する血管２０の横断面画像（短軸画像）或いは縦断面画像（長軸画像）を測定する血管画像測定装置２２を説明する正面図である。本実施例においては、センサ保持装置７０が前述のセンサ保持装置１０と相違しているので、以下、その相違点を中心に説明する。
【００３３】
本実施例においても、超音波プローブ１２は、三次元空間内の所望の位置すなわち所定の位置において被検出体である生体１４の上腕１６の皮膚１８の上からその皮膚１８直下に位置する血管２０を変形させない程度に軽く接触させる状態でセンサ保持装置７０に所望の姿勢で保持されるようになっている。
【００３４】
上記センサ保持装置７０は、垂直軸心Ｃ方向に案内穴７２が形成された基台７４と、その基台７４の案内穴７２に摺動可能に嵌合されることによりその基台７４に対して垂直な方向に移動可能に設けられた上下方向移動部材７６と、その上下方向移動部材７６の荷重を相殺する方向の推力をその上下方向移動部材７６に付与する荷重平衡装置７８と、超音波プローブ１２を自在継手５２およびストッパ装置５６を介して支持する先端アーム部８０と前記基台７４に対して垂直な回動軸心Ｃまわりに回動可能となるように前記上下方向移動部材７６の上端部に取り付けられた基端アーム部８２とを備え、長手寸法が可変の伸縮アーム８４とを備えている。
【００３５】
上記伸縮アーム８４において、先端アーム部８０は、その基端部において基端アーム部８２の長手方向に沿って所定の移動抵抗を以て移動させられるスライド装置８６を備え、全長が伸縮可能とされている。
【００３６】
上記荷重平衡装置７８は、位置固定の支持軸８８によって回転可能に支持されたプーリ９０と、そのプーリ９０に巻き掛けられ、一端部が上下方向移動部材７６の下端部に連結され、他端部が錘９２に連結されたケーブル９４とを備えている。上記錘９２の荷重は、上下方向移動部材７６、伸縮アーム８４、超音波プローブ１２、自在継手５２、およびストッパ装置５６を加えた荷重と略同等に設定されており、伸縮アーム８４の先端部８０に支持された超音波プローブ１２が三次元空間内の所望の位置に停止するか或いはゆっくりと下降するように、保持され、血管２０を変形させない程度で超音波プローブ１２の先端部２４がゼリー等のカップリング剤を介して面接触状態で軽く密着させられるようになっている。図３の１点鎖線は、伸縮アーム８４に支持された超音波プローブ１２が上昇させられた状態を示している。
【００３７】
本実施例のセンサ保持装置７０によれば、基台７４に対して垂直な方向に移動可能に設けられた上下方向移動部材７６と、その上下方向移動部材７６の荷重を相殺する方向の推力をその上下方向移動部材７６に付与する荷重平衡装置７８と、超音波プローブ１２を支持する先端アーム部８０と前記基台７４に対して垂直な回動軸心Ｃまわりに回動可能となるように上下方向移動部材７６の先端部に取り付けられた基端アーム部８２とを備え、長手寸法が可変の伸縮アーム８４とを、含んで構成されることから、その超音波プローブ１２は三次元空間のいずれの位置へも容易に移動することができる。また、荷重平衡装置７８によって上下方向移動部材７６の荷重を相殺する方向の推力がその上下方向移動部材７６に付与されるので、上記伸縮アーム８４の先端部に取り付けられた超音波プローブ１２は、その荷重が大幅に軽減されるので、被検出体である生体に対して軽く接触させた状態で保持される。したがって、超音波プローブ１２を生体１４に対して軽く接触させた状態で保持することができ、しかも検出部位を探すために超音波プローブ１２を生体１４上において容易に移動させることができるセンサ保持装置７０が得られる。
【００３８】
また、本実施例のセンサ保持装置７０においても、超音波プローブ（センサ）１２は、回曲自在な自在継手５２を介して第２可動リンク５０ａに連結されたものであるので、生体１４の皮膚１８等の被検出体の表面に対向する姿勢の自由度が高められる。
【００３９】
また、本実施例のセンサ保持装置７０においても、操作レバー（操作体）５４の非操作によって自在継手５２の回曲を常時固定し、その操作レバー５４が操作されることによってその固定を解放するストッパ装置５６が備えられていることから、操作レバー５４が操作されることによって超音波プローブ（センサ）１２の生体１４の皮膚１８（被検出体の表面）に対向する姿勢が容易に変更され、その操作レバー５４の非操作により超音波プローブ１２の最適な姿勢が常時保持される。
【００４０】
図４は、本発明の他の実施例のセンサ保持装置９６を示している。センサ保持装置９６は、柱状の基台９８の先端部において基端アーム部８２が垂直軸心Ｃまわりに回動可能に取り付けられた伸縮アーム８４と、この伸縮アーム８４の先端アーム部８０に固定リンク５０ａが取り付けられた第２リンク機構５０とから構成されている。
【００４１】
本実施例のセンサ保持装置９６によれば、基台９８に対して垂直な回動軸心Ｃまわりに回動可能に取り付けられた基端アーム部８２と、その基端アーム部８２に対して長手方向の相対移動可能に取り付けられた先端アーム部８０とを備えた長手寸法が可変の伸縮アーム８４と、１対の第２回動リンク５０ｃ、５０ｄと、４辺形を構成するようにその第２回動リンク５０ｃ、５０ｄの両端部にそれぞれ回動可能に連結された１対の第２固定リンク５０ａおよび第２可動リンク５０ｂとを備え、その第２可動リンク５０ｂが回動軸心Ｃを含む面内で移動するようにその第２固定リンク５０ａが先端アーム部８０に取り付けられ、超音波プローブ１２を支持する第２リンク機構５０と、(d) その第２リンク機構５０に設けられて第２可動リンク５０ｂに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる第２コイルスプリング５１とを、含んで構成されることから、その超音波プローブ１２は三次元空間のいずれの位置へも容易に移動することができる。また、第２コイルスプリング５１によって第２可動リンク５０ｂに負荷される荷重を相殺する方向の推力がその第２可動リンク５０ｂに付与されるので、上記第２可動リンク５０ｂに取り付けられた超音波プローブ１２は、その荷重が大幅に軽減されるので、生体１４に対して軽く接触させた状態で保持される。したがって、超音波プローブ１２を生体１４に対して軽く接触させた状態で保持することができ、しかも検出部位を探すために超音波プローブ１２を被検出体上において容易に移動させることができるセンサ保持装置９６が得られる。
【００４２】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用され得る。
【００４３】
たとえば、前述の図１の実施例において、第１コイルスプリング４９および第２コイルスプリングは、合成ゴム等の弾性体であってもよいし、空気室が負圧とされた空気シリンダ等であっても差し支えない。
【００４４】
また、前述の図１の実施例において、超音波プローブ１２は自在継手５２を介して第２リンク機構５０の第２可動リンク５０ｂに設けられていたが、その自在継手５２は必ずしも設けられていなくてもよい。
【００４５】
また、前述の実施例において、自在継手５２の回曲を常時固定するためのストッパ装置５６が設けられていたが、自在継手５２が一定の回曲抵抗を以て回曲させられる場合は必ずしも設けられていなくてもよい。
【００４６】
また、前述の図３のセンサ保持装置７０において、伸縮アーム８４は基端アーム部８２の長手方向に沿って移動させられる先端アーム部８０を備えた２段構成であったが、３段構成であってもよい。
【００４７】
また、前述の図３の実施例において、伸縮アーム８４が上下方向移動部材７６に対して回動軸心Ｃまわりに回動可能に設けられていたが、伸縮アーム８４が上下方向移動部材７６に固定され、その上下方向移動部材７６が回動軸心Ｃまわりに回動可能に設けられていてもよい。
【００４８】
また、前述の図１或いは図３の実施例において、生体１４の皮膚１８に超音波プローブ１２が軽く接触するように当てられていたが、生体１４内の被検出体たとえば臓器であってよい。
【００４９】
また、前述の実施例の基台４２、７４、９８は、その高さ形状等において種々の変形が加えられ得る。
【００５０】
なお、上述したのは、あくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施例のセンサ保持装置を含む血管画像測定装置を説明する図である。
【図２】図１の実施例において、センサ保持装置の先端部の構成を拡大して説明する図である。
【図３】本発明の他の実施例のセンサ保持装置を含む血管画像測定装置を説明する図であって、図１に相当する図である。
【図４】本発明の他の実施例のセンサ保持装置を含む血管画像測定装置を説明する図であって、図１に相当する図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０、７０、９６：センサ保持装置
１２：超音波プローブ（センサ）
１４：生体（被検出体）
１８：皮膚
２０：血管
４８：第１リンク機構
４８ａ：第１固定リンク
４８ｂ：第１可動リンク
４８ｃ、４８ｄ：第１回動リンク
４９：第１コイルスプリング（第１付勢装置）
５０：第２リンク機構
５０ａ：第２固定リンク
５０ｂ：第２可動リンク
５０ｃ、５０ｄ：第２回動リンク
５１：第２コイルスプリング（第２付勢装置）
５２：自在継手
５４：操作レバー（操作体）
５６：ストッパ装置
７４：基台
７６：上下方向移動部材
７８：荷重平行装置
８４：伸縮アーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元空間内の所定の位置においてセンサを被検出体に軽く接触させる状態で保持するためのセンサ保持装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、皮膚に軽く接触して皮膚下の画像を検出するための超音波センサ、皮膚に軽く接触して光電脈波を検出するための光電センサ、動脈真上の皮膚に軽く接触して血管内の圧脈波を検出するための圧脈波センサなどのように、所定の位置においてセンサを被検出体に軽く接触させる状態で保持することが要請されている。
【０００３】
上記の要請に対して、たとえば特許文献１に記載されているように、生体の皮膚上の特定の位置に対してセンサを接触状態で保持するセンサ保持装置が提案されている。しかし、この特許文献１に記載されているセンサ保持装置は、腕に巻き着けられたベルトによってセンサを保持して皮膚に押圧するものであるため、接触圧力が強すぎて血管の断面形状が変形するという欠点があった。また、検出部位を探すためにセンサを皮膚上において容易に移動させることができなかった。
【０００４】
これに対し、たとえば特許文献２に記載されているように、ベルトを用いないでセンサを保持し、生体の皮膚上の特定の位置に対してセンサを非接触状態で保持するセンサ保持装置が提案されている。これによれば、センサを皮膚に対して軽く接触させた状態で保持することが可能となる。
【特許文献１】特開２０００−２５４１０５号公報
【特許文献２】特開平１−１５５８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献２に記載されているセンサ保持装置を用いれば、センサを皮膚に対して軽く接触させた状態で保持することが可能かもしれないが、そのセンサを保持するアームの動きの自由度が１方向であることから、検出部位を探すためにセンサを皮膚上において容易に移動させることができなかった。
【０００６】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、センサを被検出体に対して軽く接触させた状態で保持することができ、しかも検出部位を探すためにセンサを被検出体上において容易に移動させることができるセンサ保持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための請求項１に係る発明の要旨とするところは、三次元空間内の所定の位置においてセンサを被検出体に軽く接触させる状態で保持するためのセンサ保持装置であって、(a) 基台と、(b) その基台に対して垂直な回動軸心まわりに回動可能に設けられた回動部材と、(c) １対の第１固定リンクおよび第１可動リンクと、４辺形を構成するようにその１対の第１固定リンクおよび第１可動リンクの両端部にそれぞれ回動可能に連結された１対の第１回動リンクとを備え、その第１可動リンクが前記回動軸心を含む面内で移動するようにその第１固定リンクが前記回動部材に固定された第１リンク機構と、(d) １対の第２回動リンクと、４辺形を構成するようにその第２回動リンクの両端部にそれぞれ回動可能に連結された１対の第２固定リンクおよび第２可動リンクとを備え、その第２可動リンクが前記回動軸心を含む面内で移動するようにその第２固定リンクが前記第１可動リンクに固定され、前記センサをその第２可動リンクにより支持する第２リンク機構と、(e) 前記第１リンク機構に設けられ、前記第１可動リンクに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる第１付勢装置と、(f) 前記第２リンク機構に設けられ、前記第２可動リンクに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる第２付勢装置とを、含むことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、三次元空間内の所定の位置においてセンサを被検出体に軽く接触させる状態で保持するためのセンサ保持装置であって、(a) 基台と、(b) その基台に対して垂直な方向に移動可能に設けられた上下方向移動部材と、(c) その上下方向移動部材の荷重を相殺する方向の推力をその上下方向移動部材に付与する荷重平衡装置と、(d) 前記センサを支持する先端部と前記基台に対して垂直な回動軸心まわりに回動可能となるように前記上下方向移動部材の先端部に取り付けられた基端部とを備え、長手寸法が可変の伸縮アームとを、含むことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、三次元空間内の所定の位置においてセンサを被検出体に軽く接触させる状態で保持するためのセンサ保持装置であって、(a) 基台と、(b) その基台に対して垂直な回動軸心まわりに回動可能に取り付けられた基端アーム部と、その基端アーム部に対して長手方向の相対移動可能に取り付けられた先端アーム部とを備えた長手寸法が可変の伸縮アームと、(c) １対の回動リンクと、４辺形を構成するようにその回動リンクの両端部にそれぞれ回動可能に連結された１対の固定リンクおよび可動リンクとを備え、その可動リンクが前記回動軸心を含む面内で移動するようにその固定リンクが前記先端アーム部に取り付けられて前記センサをその可動リンクにより支持するリンク機構と、(d) そのリンク機構に設けられて前記可動リンクに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる付勢装置とを、含むことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に係る発明は、上記請求項１乃至３のいずれかに係る発明において、前記センサは、回曲自在な自在継手を介して前記伸縮アームの先端部に連結されたものであることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に係る発明は、上記請求項４に係る発明において、操作体の非操作によって前記自在継手の回曲を常時固定し、その操作体の操作にしたがってその回曲の固定を解放するストッパ装置を備えたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
前記請求項１に係る発明のセンサ保持装置によれば、基台に対して垂直な回動軸心まわりに回動可能に設けられた回動部材に第１リンク機構が設けられ、その第１リンク機構の第１可動リンクに設けられた第２リンク機構の第２可動リンクにセンサが支持されていることから、そのセンサは、三次元空間のいずれの位置へも容易に移動することができる。また、第１付勢装置によって第１可動リンクに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させられ、第２付勢装置によって第２可動リンクに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させられることから、その第２可動リンクに支持されたセンサは、その荷重が大幅に軽減されるので、被検出体に対して軽く接触させた状態で保持される。したがって、センサを被検出体に対して軽く接触させた状態で保持することができ、しかも検出部位を探すためにセンサを被検出体上において容易に移動させることができるセンサ保持装置が得られる。
【００１３】
また、請求項２に係る発明のセンサ保持装置によれば、基台に対して垂直な方向に移動可能に設けられた上下方向移動部材と、その上下方向移動部材の荷重を相殺する方向の推力をその上下方向移動部材に付与する荷重平衡装置と、前記センサを支持する先端部、前記基台に対して垂直な回動軸心まわりに回動可能となるように前記上下方向移動部材の先端部に取り付けられた基端部とを備え、長手寸法が可変の伸縮アームとを、含んで構成されることから、そのセンサは三次元空間のいずれの位置へも容易に移動することができる。また、荷重平衡装置によって上下方向移動部材の荷重を相殺する方向の推力がその上下方向移動部材に付与されることから、上記伸縮アームの先端部に取り付けられたセンサはその荷重が大幅に軽減されるので、被検出体に対して軽く接触させた状態で保持される。したがって、センサを被検出体に対して軽く接触させた状態で保持することができ、しかも検出部位を探すためにセンサを被検出体上において容易に移動させることができるセンサ保持装置が得られる。
【００１４】
また、請求項３に係る発明のセンサ保持装置によれば、基台に対して垂直な回動軸心まわりに回動可能に取り付けられた基端アーム部と、その基端アーム部に対して長手方向の相対移動可能に取り付けられた先端アーム部とを備えた長手寸法が可変の伸縮アームと、１対の回動リンクと、４辺形を構成するようにその回動リンクの両端部にそれぞれ回動可能に連結された１対の固定リンクおよび可動リンクとを備え、その可動リンクが前記回動軸心を含む面内で移動するようにその固定リンクが前記先端アーム部に取り付けられて、前記センサをその可動リンクにより支持するリンク機構と、そのリンク機構に設けられて前記可動リンクに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる付勢装置とを、含んで構成されることから、そのセンサは三次元空間のいずれの位置へも容易に移動することができる。また、付勢装置によって可動リンクに負荷される荷重を相殺する方向の推力がその可動リンクに付与されることから、上記可動リンクに取り付けられたセンサは、その荷重が大幅に軽減されるので、被検出体に対して軽く接触させた状態で保持される。したがって、センサを被検出体に対して軽く接触させた状態で保持することができ、しかも検出部位を探すためにセンサを被検出体上において容易に移動させることができるセンサ保持装置が得られる。
【００１５】
また、請求項４に係る発明のセンサ保持装置によれば、前記センサは、回曲自在な自在継手を介して前記第２可動リンクに連結されたものであるので、生体の皮膚等の被検出体の表面に対向する姿勢の自由度が高められる。
【００１６】
また、請求項５に係る発明のセンサ保持装置によれば、操作体の非操作によって前記自在継手の回曲が常時固定され、その操作体が操作されることによってその固定を解放するストッパ装置が備えられていることから、操作体が操作されることによってセンサの被検出体の表面に対向する姿勢が容易に変更され、その操作体の非操作によりセンサの最適な姿勢が保持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例のセンサ保持装置１０に保持された超音波プローブ（超音波探触子）１２を用いて被検出体である生体１４の上腕１６の皮膚１８の上からその皮膚１８直下に位置する血管２０の横断面画像（短軸画像）或いは縦断面画像（長軸画像）を測定する血管画像測定装置２２を説明する正面図である。
【００１８】
上記超音波プローブ１２は、生体情報を検出するためのセンサとして機能するものであって、たとえば圧電セラミックスから構成された多数個の超音波振動子が一列に配列されることにより構成された１列または互いに平行な２列の超音波アレイを含む先端部２４が、３軸位置決め機構２６を介してプローブ本体２８に備えられている。
【００１９】
超音波画像測定装置２２は、所謂マイクロコンピュータから構成された電子制御装置３２と、モニタ画面表示装置３４と、キーボード３６と、超音波駆動制御回路３８とを備えており、電子制御装置３２は、超音波駆動制御回路３８から駆動信号を供給して超音波プローブ１２の先端部２４にある超音波アレイから超音波を放射させ、その先端部２４の超音波アレイにより検知された超音波反射信号を受けてその超音波反射信号の処理を行うことによって、皮膚１８下の超音波画像を発生させ、モニタ画面表示装置３４に表示させる。また、電子制御装置３２は、血管２０の横断面画像（短軸画像）を生成させるに際しては、上記超音波アレイを血管２０に対して直交する位置となるように３軸位置決め機構２６を駆動することによりに位置決めさせ、血管２０の縦断面画像（長軸画像）を生成させるに際しては、上記超音波アレイを血管２０に対して平行となるように３軸位置決め機構２６に位置決めさせる。
【００２０】
上記超音波駆動制御回路３８は、電子制御装置３２からの指令に従って、上記超音波アレイを構成する一列に配列された多数個の超音波振動子のうち、その端から、一定数の超音波振動子群毎に所定の位相差を付与しつつ１０ＭＨｚ程度の周波数で同時駆動するビームフォーミング駆動することにより超音波振動子の配列方向において収束性の超音波ビームを血管２０に向かって順次放射させ、その放射毎の反射波を受信して電子制御装置３２へ入力させる。また、上記超音波アレイの放射面には、その超音波振動子の配列方向に直交する方向に超音波ビームを収束させるための音響レンズが設けられている。
【００２１】
電子制御装置３２は、上記反射波に基づいて画像を合成し、皮膚１８下における血管２０の横断面画像（短軸画像）を生成させ、或いは血管２０の縦断面画像（長軸画像）を生成させて、モニタ画面表示装置３４に表示させる。また、その画像から、血管２０の径或いは内皮径（内膜径）が算出される。また、血管内皮機能を評価するために、虚血反応性充血後のＦＭＤ（血流依存性血管拡張反応）を表す血管径の変化率（％）［＝１００×（ｄmax −ｄ）／ｄ］（但し、ｄは安静時の血管径、ｄmax は阻血解放後の最大血管径）を算出する。
【００２２】
上記超音波プローブ１２は、三次元空間内の所望の位置すなわち所定の位置において被検出体である生体１４の上腕１６の皮膚１８の上からその皮膚１８直下に位置する血管２０を変形させない程度に軽く接触させる状態でセンサ保持装置１０に所望の姿勢で保持されるようになっている。上記超音波プローブ１２の先端部２４の端面と皮膚１８との間には、通常、超音波の減衰、境界面における反射や散乱を抑制して超音波画像を明瞭とするためのよく知られたゼリー等のカップリング剤が介在させられる。このゼリーは、たとえば寒天等の高い割合で水を含むゲル状の吸水性高分子であって、空気よりは固有インピーダンス（＝音速×密度）が十分に高く大きく超音波送受信信号の減衰を抑制するものである。また、そのゼリーに換えて、水を樹脂製袋内に閉じ込めた水袋、オリーブ油、グリセリン等が用いられ得る。
【００２３】
上記センサ保持装置１０は、机、台座等に位置固定に設けられ、垂直な回動軸心Ｃ方向に形成された嵌合穴４０を備えた基台４２と、その嵌合穴４０内に相対回転可能に嵌合された嵌合軸４４を備え、基台４２に対して垂直な回動軸心Ｃまわりに回動可能に設けられた回動部材４６と、その回動部材４６に固定された第１固定リンク４８ａとして含む４つのリンク４８ａ乃至４８ｄから成る第１リンク機構４８と、第１リンク機構４８の先端部に固定された第２固定リンク５０ａとして含む４つのリンク５０ａ乃至５０ｄから成る第２リンク機構５０と、この第２リンク機構５０の先端部において固定されて超音波プローブ１２を回曲自在に連結してそれを支持する自在継手５２と、操作レバー５４の非操作によって前記自在継手５２の回曲を常時固定し、操作レバー５４の操作にしたがって常時固定されていた回曲を許容すなわち回曲の固定を解放するストッパ装置５６とを備えている。
【００２４】
上記第１リンク機構４８は、互いに平行な１対の第１固定リンク４８ａおよび第１可動リンク４８ｂと、平行４辺形を構成するようにそれら１対の第１固定リンク４８ａおよび第１可動リンク４８ｂの両端部にそれぞれ回動可能に連結された互いに平行な１対の第１回動リンク４８ｃおよび４８ｄとを備え、その第１可動リンク４８ｂが前記回動軸心Ｃを含む面内で移動するように第１固定リンク４８ａが前記回動部材４６に固定されている。そして、この第１リンク機構４８には、上記第１可動リンク４８ｂに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる第１付勢装置として機能する第１コイルスプリング４９が設けられている。この第１コイルスプリング４９は、第１回動リンク４８ｃと第１固定リンク４８ａとの連結点と、第１回動リンク４８ｄと第１可動リンク４８ｂとの連結点との間に張設されており、この第１コイルスプリング４９により発生させられている第１可動リンク４８ｂを上方へ引き上げる方向のモーメントと、第１可動リンク４８ｂに負荷される荷重により発生させられている第１可動リンク４８ｂを下方へ引き下げる方向のモーメントとが略相殺されるようになっている。
【００２５】
上記第２リンク機構５０は、互いに平行な１対の第２回動リンク５０ｃおよび５０ｄと、平行４辺形を構成するようにそれら一対の第２回動リンク５０ｃおよび５０ｄの両端部にそれぞれ回動可能に連結された１対の第２固定リンク５０ａおよび第２可動リンク５０ｂとを備え、その第２可動リンク５０ｂが前記回動軸心Ｃを含む面内で移動するようにその第２固定リンク５０ａが第１可動リンク４８ｂに略直交する姿勢で固定されている。そして、この第２リンク機構５０には、第２可動リンク５０ｂに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる第２付勢装置として機能する第２コイルスプリング５１が設けられている。この第２コイルスプリング５１は、第２回動リンク５０ｃと第２固定リンク５０ａとの連結点と、第２回動リンク５０ｄと第１可動リンク５０ｂとの連結点との間に張設されており、この第２コイルスプリング５１により発生させられている第２可動リンク５０ｂを上方へ引き上げる方向のモーメントと、第２可動リンク５０ｂに負荷される荷重により発生させられている第２可動リンク５０ｂを下方へ引き下げる方向のモーメントとが略相殺されるようになっている。このような第１コイルスプリング４９および第２コイルスプリング５１の相殺作用により、超音波プローブ１２が三次元空間内の所望の位置に停止するか或いはゆっくりと下降する程度に保持され、血管２０を変形させない程度で超音波プローブ１２の先端部２４がゼリー等のカップリング剤を介して面接触状態で軽く密着させられるようになっている。
【００２６】
上記自在継手５２は、図２に拡大して示すように、基端部が第２可動リンク５０ｂに固定され且つ球状に形成された先端部５８を備えた第１連結部材５２ａと、その第１連結部材５２ａの球状の先端部５８が摺動可能に嵌め入れられた嵌合穴６０を備え、その球状の先端部５８の球心Ｂまわりに相対回曲可能に連結された第２連結部材５２ｂとを備え、超音波プローブ１２が所望の姿勢で保持されるようになっている。
【００２７】
前記ストッパ装置５６は、第２連結部材５２ｂに設けられた一対の案内穴６２、６４によって球状の先端部５４に対して接近離隔可能に案内された操作レバー５４と、その操作レバー５４を球状の先端部５８に対して押圧する押圧スプリング６６とを備え、常時は、操作レバー５４の非操作状態ではその操作レバー５４が押圧スプリング６６によって球状の先端部５８に対して押圧されることにより前記自在継手５２の回曲が阻止されて常時固定されるが、その操作レバー５４が押圧スプリング６６の付勢力に抗して操作されることによりその操作レバー５４が球状の先端部５８から離隔されると、前記自在継手５２の固定が解放され、その回曲が許容されるようになっている。図１の１点鎖線は、超音波プローブ１２が上昇させられた状態を示している。
【００２８】
上述のように、本実施例のセンサ保持装置１０によれば、基台４２に対して垂直な回動軸心Ｃまわりに回動可能に設けられた回動部材４６に第１リンク機構４８が設けられ、その第１リンク機構４８の第１可動リンク４８ｂに設けられた第２リンク機構５０の第２可動リンク５０ｂに超音波プローブ（センサ）１２が支持されていることから、その超音波プローブ１２は、三次元空間のいずれの位置へも容易に移動することができる。また、第１コイルスプリング（第１付勢装置）４９によって第１可動リンク４８ｂに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させられ、第２コイルスプリング（第２付勢装置）５１によって第２可動リンク５０ｂに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させられることから、その第２可動リンク５０ｂに支持された超音波プローブ１２は、その荷重が大幅に軽減されるので、生体（被検出体）１４に対して軽く接触させた状態で保持される。したがって、超音波プローブ１２を生体１４に対して軽く接触させた状態で保持することができ、しかも検出部位を探すために超音波プローブ１２を生体１４上において容易に移動させることができるセンサ保持装置１０が得られる。
【００２９】
また、本実施例のセンサ保持装置１０によれば、超音波プローブ（センサ）１２は、回曲自在な自在継手５２を介して第２可動リンク５０ｂに連結されたものであるので、生体１４の皮膚１８等の被検出体の表面に対向する姿勢の自由度が高められる。
【００３０】
また、本実施例のセンサ保持装置１０によれば、操作レバー（操作体）５４の非操作によって自在継手５２の回曲を常時固定し、その操作レバー５４が操作されることによってその固定を解放するストッパ装置５６が備えられていることから、操作レバー５４が操作されることによって超音波プローブ（センサ）１２の生体１４の皮膚１８（被検出体の表面）に対向する姿勢が容易に変更され、その操作レバー５４の非操作により超音波プローブ１２の最適な姿勢が常時保持される。
【００３１】
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において実施例相互に共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３２】
図３は、本発明の他の実施例のセンサ保持装置７０に保持された超音波プローブ１２を用いて被検出体である生体１４の上腕１６の皮膚１８の上からその皮膚１８直下に位置する血管２０の横断面画像（短軸画像）或いは縦断面画像（長軸画像）を測定する血管画像測定装置２２を説明する正面図である。本実施例においては、センサ保持装置７０が前述のセンサ保持装置１０と相違しているので、以下、その相違点を中心に説明する。
【００３３】
本実施例においても、超音波プローブ１２は、三次元空間内の所望の位置すなわち所定の位置において被検出体である生体１４の上腕１６の皮膚１８の上からその皮膚１８直下に位置する血管２０を変形させない程度に軽く接触させる状態でセンサ保持装置７０に所望の姿勢で保持されるようになっている。
【００３４】
上記センサ保持装置７０は、垂直軸心Ｃ方向に案内穴７２が形成された基台７４と、その基台７４の案内穴７２に摺動可能に嵌合されることによりその基台７４に対して垂直な方向に移動可能に設けられた上下方向移動部材７６と、その上下方向移動部材７６の荷重を相殺する方向の推力をその上下方向移動部材７６に付与する荷重平衡装置７８と、超音波プローブ１２を自在継手５２およびストッパ装置５６を介して支持する先端アーム部８０と前記基台７４に対して垂直な回動軸心Ｃまわりに回動可能となるように前記上下方向移動部材７６の上端部に取り付けられた基端アーム部８２とを備え、長手寸法が可変の伸縮アーム８４とを備えている。
【００３５】
上記伸縮アーム８４において、先端アーム部８０は、その基端部において基端アーム部８２の長手方向に沿って所定の移動抵抗を以て移動させられるスライド装置８６を備え、全長が伸縮可能とされている。
【００３６】
上記荷重平衡装置７８は、位置固定の支持軸８８によって回転可能に支持されたプーリ９０と、そのプーリ９０に巻き掛けられ、一端部が上下方向移動部材７６の下端部に連結され、他端部が錘９２に連結されたケーブル９４とを備えている。上記錘９２の荷重は、上下方向移動部材７６、伸縮アーム８４、超音波プローブ１２、自在継手５２、およびストッパ装置５６を加えた荷重と略同等に設定されており、伸縮アーム８４の先端部８０に支持された超音波プローブ１２が三次元空間内の所望の位置に停止するか或いはゆっくりと下降するように、保持され、血管２０を変形させない程度で超音波プローブ１２の先端部２４がゼリー等のカップリング剤を介して面接触状態で軽く密着させられるようになっている。図３の１点鎖線は、伸縮アーム８４に支持された超音波プローブ１２が上昇させられた状態を示している。
【００３７】
本実施例のセンサ保持装置７０によれば、基台７４に対して垂直な方向に移動可能に設けられた上下方向移動部材７６と、その上下方向移動部材７６の荷重を相殺する方向の推力をその上下方向移動部材７６に付与する荷重平衡装置７８と、超音波プローブ１２を支持する先端アーム部８０と前記基台７４に対して垂直な回動軸心Ｃまわりに回動可能となるように上下方向移動部材７６の先端部に取り付けられた基端アーム部８２とを備え、長手寸法が可変の伸縮アーム８４とを、含んで構成されることから、その超音波プローブ１２は三次元空間のいずれの位置へも容易に移動することができる。また、荷重平衡装置７８によって上下方向移動部材７６の荷重を相殺する方向の推力がその上下方向移動部材７６に付与されるので、上記伸縮アーム８４の先端部に取り付けられた超音波プローブ１２は、その荷重が大幅に軽減されるので、被検出体である生体に対して軽く接触させた状態で保持される。したがって、超音波プローブ１２を生体１４に対して軽く接触させた状態で保持することができ、しかも検出部位を探すために超音波プローブ１２を生体１４上において容易に移動させることができるセンサ保持装置７０が得られる。
【００３８】
また、本実施例のセンサ保持装置７０においても、超音波プローブ（センサ）１２は、回曲自在な自在継手５２を介して第２可動リンク５０ａに連結されたものであるので、生体１４の皮膚１８等の被検出体の表面に対向する姿勢の自由度が高められる。
【００３９】
また、本実施例のセンサ保持装置７０においても、操作レバー（操作体）５４の非操作によって自在継手５２の回曲を常時固定し、その操作レバー５４が操作されることによってその固定を解放するストッパ装置５６が備えられていることから、操作レバー５４が操作されることによって超音波プローブ（センサ）１２の生体１４の皮膚１８（被検出体の表面）に対向する姿勢が容易に変更され、その操作レバー５４の非操作により超音波プローブ１２の最適な姿勢が常時保持される。
【００４０】
図４は、本発明の他の実施例のセンサ保持装置９６を示している。センサ保持装置９６は、柱状の基台９８の先端部において基端アーム部８２が垂直軸心Ｃまわりに回動可能に取り付けられた伸縮アーム８４と、この伸縮アーム８４の先端アーム部８０に固定リンク５０ａが取り付けられた第２リンク機構５０とから構成されている。
【００４１】
本実施例のセンサ保持装置９６によれば、基台９８に対して垂直な回動軸心Ｃまわりに回動可能に取り付けられた基端アーム部８２と、その基端アーム部８２に対して長手方向の相対移動可能に取り付けられた先端アーム部８０とを備えた長手寸法が可変の伸縮アーム８４と、１対の第２回動リンク５０ｃ、５０ｄと、４辺形を構成するようにその第２回動リンク５０ｃ、５０ｄの両端部にそれぞれ回動可能に連結された１対の第２固定リンク５０ａおよび第２可動リンク５０ｂとを備え、その第２可動リンク５０ｂが回動軸心Ｃを含む面内で移動するようにその第２固定リンク５０ａが先端アーム部８０に取り付けられ、超音波プローブ１２を支持する第２リンク機構５０と、(d) その第２リンク機構５０に設けられて第２可動リンク５０ｂに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる第２コイルスプリング５１とを、含んで構成されることから、その超音波プローブ１２は三次元空間のいずれの位置へも容易に移動することができる。また、第２コイルスプリング５１によって第２可動リンク５０ｂに負荷される荷重を相殺する方向の推力がその第２可動リンク５０ｂに付与されるので、上記第２可動リンク５０ｂに取り付けられた超音波プローブ１２は、その荷重が大幅に軽減されるので、生体１４に対して軽く接触させた状態で保持される。したがって、超音波プローブ１２を生体１４に対して軽く接触させた状態で保持することができ、しかも検出部位を探すために超音波プローブ１２を被検出体上において容易に移動させることができるセンサ保持装置９６が得られる。
【００４２】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用され得る。
【００４３】
たとえば、前述の図１の実施例において、第１コイルスプリング４９および第２コイルスプリングは、合成ゴム等の弾性体であってもよいし、空気室が負圧とされた空気シリンダ等であっても差し支えない。
【００４４】
また、前述の図１の実施例において、超音波プローブ１２は自在継手５２を介して第２リンク機構５０の第２可動リンク５０ｂに設けられていたが、その自在継手５２は必ずしも設けられていなくてもよい。
【００４５】
また、前述の実施例において、自在継手５２の回曲を常時固定するためのストッパ装置５６が設けられていたが、自在継手５２が一定の回曲抵抗を以て回曲させられる場合は必ずしも設けられていなくてもよい。
【００４６】
また、前述の図３のセンサ保持装置７０において、伸縮アーム８４は基端アーム部８２の長手方向に沿って移動させられる先端アーム部８０を備えた２段構成であったが、３段構成であってもよい。
【００４７】
また、前述の図３の実施例において、伸縮アーム８４が上下方向移動部材７６に対して回動軸心Ｃまわりに回動可能に設けられていたが、伸縮アーム８４が上下方向移動部材７６に固定され、その上下方向移動部材７６が回動軸心Ｃまわりに回動可能に設けられていてもよい。
【００４８】
また、前述の図１或いは図３の実施例において、生体１４の皮膚１８に超音波プローブ１２が軽く接触するように当てられていたが、生体１４内の被検出体たとえば臓器であってよい。
【００４９】
また、前述の実施例の基台４２、７４、９８は、その高さ形状等において種々の変形が加えられ得る。
【００５０】
なお、上述したのは、あくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施例のセンサ保持装置を含む血管画像測定装置を説明する図である。
【図２】図１の実施例において、センサ保持装置の先端部の構成を拡大して説明する図である。
【図３】本発明の他の実施例のセンサ保持装置を含む血管画像測定装置を説明する図であって、図１に相当する図である。
【図４】本発明の他の実施例のセンサ保持装置を含む血管画像測定装置を説明する図であって、図１に相当する図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０、７０、９６：センサ保持装置
１２：超音波プローブ（センサ）
１４：生体（被検出体）
１８：皮膚
２０：血管
４８：第１リンク機構
４８ａ：第１固定リンク
４８ｂ：第１可動リンク
４８ｃ、４８ｄ：第１回動リンク
４９：第１コイルスプリング（第１付勢装置）
５０：第２リンク機構
５０ａ：第２固定リンク
５０ｂ：第２可動リンク
５０ｃ、５０ｄ：第２回動リンク
５１：第２コイルスプリング（第２付勢装置）
５２：自在継手
５４：操作レバー（操作体）
５６：ストッパ装置
７４：基台
７６：上下方向移動部材
７８：荷重平行装置
８４：伸縮アーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元空間内の所定の位置においてセンサを被検出体に軽く接触させる状態で保持するためのセンサ保持装置であって、
基台と、
該基台に対して垂直な回動軸心まわりに回動可能に設けられた回動部材と、
１対の第１固定リンクおよび第１可動リンクと、４辺形を構成するように該１対の第１固定リンクおよび第１可動リンクの両端部にそれぞれ回動可能に連結された１対の第１回動リンクとを備え、該第１可動リンクが前記回動軸心を含む面内で移動するように該第１固定リンクが前記回動部材に固定された第１リンク機構と、
１対の第２回動リンクと、４辺形を構成するように該第２回動リンクの両端部にそれぞれ回動可能に連結された１対の第２固定リンクおよび第２可動リンクとを備え、該第２可動リンクが前記回動軸心を含む面内で移動するように該第２固定リンクが前記第１可動リンクに固定され、前記センサを該第２可動リンクにより支持する第２リンク機構と、
前記第１リンク機構に設けられ、前記第１可動リンクに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる第１付勢装置と、
前記第２リンク機構に設けられ、前記第２可動リンクに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる第２付勢装置と
を、含むことを特徴とするセンサ保持装置。
【請求項２】
三次元空間内の所定の位置においてセンサを被検出体に軽く接触させる状態で保持するためのセンサ保持装置であって、
基台と、
該基台に対して垂直な方向に移動可能に設けられた上下方向移動部材と、
該上下方向移動部材の荷重を相殺する方向の推力を該上下方向移動部材に付与する荷重平衡装置と、
前記センサを支持する先端部と前記基台に対して垂直な回動軸心まわりに回動可能となるように前記上下方向移動部材の先端部に取り付けられた基端部とを備え、長手寸法が可変の伸縮アームと
を、含むことを特徴とするセンサ保持装置。
【請求項３】
三次元空間内の所定の位置においてセンサを被検出体に軽く接触させる状態で保持するためのセンサ保持装置であって、
基台と、
該基台に対して垂直な回動軸心まわりに回動可能に取り付けられた基端アーム部と、該基端アーム部に対して長手方向の相対移動可能に取り付けられた先端アーム部とを備えた長手寸法が可変の伸縮アームと、
１対の回動リンクと、４辺形を構成するように該回動リンクの両端部にそれぞれ回動可能に連結された１対の固定リンクおよび可動リンクとを備え、該可動リンクが前記回動軸心を含む面内で移動するように該固定リンクが前記先端アーム部に取り付けられて前記センサを該可動リンクにより支持するリンク機構と、
該リンク機構に設けられて前記可動リンクに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる付勢装置と
を、含むことを特徴とするセンサ保持装置。
【請求項４】
前記センサは、回曲自在な自在継手を介して前記伸縮アームの先端部に連結されたものである請求項１乃至３のいずれかのセンサ保持装置。
【請求項５】
操作体の非操作によって前記自在継手の回曲を常時固定し、該操作体の操作にしたがって該回曲の固定を解放するストッパ装置を備えたものである請求項４のセンサ保持装置。
【請求項１】
三次元空間内の所定の位置においてセンサを被検出体に軽く接触させる状態で保持するためのセンサ保持装置であって、
基台と、
該基台に対して垂直な回動軸心まわりに回動可能に設けられた回動部材と、
１対の第１固定リンクおよび第１可動リンクと、４辺形を構成するように該１対の第１固定リンクおよび第１可動リンクの両端部にそれぞれ回動可能に連結された１対の第１回動リンクとを備え、該第１可動リンクが前記回動軸心を含む面内で移動するように該第１固定リンクが前記回動部材に固定された第１リンク機構と、
１対の第２回動リンクと、４辺形を構成するように該第２回動リンクの両端部にそれぞれ回動可能に連結された１対の第２固定リンクおよび第２可動リンクとを備え、該第２可動リンクが前記回動軸心を含む面内で移動するように該第２固定リンクが前記第１可動リンクに固定され、前記センサを該第２可動リンクにより支持する第２リンク機構と、
前記第１リンク機構に設けられ、前記第１可動リンクに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる第１付勢装置と、
前記第２リンク機構に設けられ、前記第２可動リンクに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる第２付勢装置と
を、含むことを特徴とするセンサ保持装置。
【請求項２】
三次元空間内の所定の位置においてセンサを被検出体に軽く接触させる状態で保持するためのセンサ保持装置であって、
基台と、
該基台に対して垂直な方向に移動可能に設けられた上下方向移動部材と、
該上下方向移動部材の荷重を相殺する方向の推力を該上下方向移動部材に付与する荷重平衡装置と、
前記センサを支持する先端部と前記基台に対して垂直な回動軸心まわりに回動可能となるように前記上下方向移動部材の先端部に取り付けられた基端部とを備え、長手寸法が可変の伸縮アームと
を、含むことを特徴とするセンサ保持装置。
【請求項３】
三次元空間内の所定の位置においてセンサを被検出体に軽く接触させる状態で保持するためのセンサ保持装置であって、
基台と、
該基台に対して垂直な回動軸心まわりに回動可能に取り付けられた基端アーム部と、該基端アーム部に対して長手方向の相対移動可能に取り付けられた先端アーム部とを備えた長手寸法が可変の伸縮アームと、
１対の回動リンクと、４辺形を構成するように該回動リンクの両端部にそれぞれ回動可能に連結された１対の固定リンクおよび可動リンクとを備え、該可動リンクが前記回動軸心を含む面内で移動するように該固定リンクが前記先端アーム部に取り付けられて前記センサを該可動リンクにより支持するリンク機構と、
該リンク機構に設けられて前記可動リンクに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる付勢装置と
を、含むことを特徴とするセンサ保持装置。
【請求項４】
前記センサは、回曲自在な自在継手を介して前記伸縮アームの先端部に連結されたものである請求項１乃至３のいずれかのセンサ保持装置。
【請求項５】
操作体の非操作によって前記自在継手の回曲を常時固定し、該操作体の操作にしたがって該回曲の固定を解放するストッパ装置を備えたものである請求項４のセンサ保持装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−５４４４８（Ｐ２００７−５４４４８Ａ）
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４５１６９（Ｐ２００５−２４５１６９）
【出願日】平成１７年８月２６日（２００５．８．２６）
【出願人】（３０４００８１７５）株式会社ユネクス (16)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２６日（２００５．８．２６）
【出願人】（３０４００８１７５）株式会社ユネクス (16)
【Ｆターム（参考）】
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