特許 7256289 超音波プローブの位置ずれ量測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-03

(45)【発行日】2023-04-11

(54)【発明の名称】超音波プローブの位置ずれ量測定装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/00 20060101AFI20230404BHJP

【ＦＩ】

A61B8/00

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021554458

(86)(22)【出願日】2019-11-06

(86)【国際出願番号】 JP2019043425

(87)【国際公開番号】W WO2021090390

(87)【国際公開日】2021-05-14

【審査請求日】2022-04-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】株式会社ＦＵＪＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山下 泰弘

(72)【発明者】

【氏名】吉田 直史

【審査官】森口 正治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１９８８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５９０２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２３８８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－５５３４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ８／００－８／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波プローブを保持するためにアームの先端部に設けられた保持具を備えるロボットに用いられ、前記保持具に対する超音波プローブの位置ずれ量を測定する超音波プローブの位置ずれ量測定装置であって、
前記アームを駆動する駆動装置と、
前記アームの位置を検出する位置センサと、
前記アームの可動エリア内の予め定められた位置に設置された被当接部材と、
前記保持具に保持された超音波プローブが前記被当接部材に当接するように前記駆動装置を制御し、前記超音波プローブが前記被当接部材に当接したときに前記位置センサにより検出されるアームの位置と予め取得した基準位置とに基づいて前記保持具に対する前記超音波プローブの位置ずれ量を推定する制御装置と、
を備える超音波プローブの位置ずれ量測定装置。

【請求項2】

請求項１に記載の超音波プローブの位置ずれ量測定装置であって、
前記制御装置は、前記超音波プローブのヘッド先端が前記被当接部材に当接するように前記駆動装置を制御する、
超音波プローブの位置ずれ量測定装置。

【請求項3】

超音波プローブを保持するためにアームの先端部に設けられた保持具を備えるロボットに用いられ、前記保持具に対する超音波プローブの位置ずれ量を測定する超音波プローブの位置ずれ量測定装置であって、
前記アームを駆動する駆動装置と、
前記アームの可動エリア内の対象物を撮像可能に設置されたカメラと、
前記保持具に保持された超音波プローブが前記カメラの視野に入るように前記駆動装置を制御すると共に前記超音波プローブが撮像されるように前記カメラを制御し、撮像により得られた画像と予め取得した基準画像とに基づいて前記保持具に対する前記超音波プローブの位置ずれ量を推定する制御装置と、
を備える超音波プローブの位置ずれ量測定装置。

【請求項4】

請求項３に記載の超音波プローブの位置ずれ量測定装置であって、
前記制御装置は、前記保持具に保持された超音波プローブのヘッド先端が前記カメラの視野に入るように前記駆動装置を制御すると共に前記ヘッド先端が撮像されるように前記カメラを制御する、
超音波プローブの位置ずれ量測定装置。

【請求項5】

超音波プローブを保持するためにアームの先端部に設けられた保持具を備えるロボットに用いられ、前記保持具に対する超音波プローブの位置ずれ量を測定する超音波プローブの位置ずれ量測定装置であって、
前記アームを駆動する駆動装置と、
前記保持具に対する前記超音波プローブの位置ずれ量を推定する制御装置と、
を備える超音波プローブの位置ずれ量測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、超音波プローブの位置ずれ量測定装置について開示する。

【背景技術】

【0002】

従来より、超音波スキャンのための超音波トランスジューサ（超音波プローブ）を支持する支持アームが提案されている（例えば、特許文献１参照）。支持アームは、超音波トランスジューサと連結された第１の支持アーム（先端リンク）を含む複数のリンクと、各リンクに設けられた抵抗装置（ばね）とを備える。超音波トランスジューサは、抵抗装置の抵抗力により、抵抗装置なしで重力によりスキャン対象物に押し当てられる際の圧力よりも小さな圧力で押し当てられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－１９４３０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、超音波診断において、ロボットアームに超音波プローブを保持して当該ロボットアームを駆動することにより、人間の手によることなく、超音波プローブを診断対象物に押し当てるものを考えることができる。この場合、ロボットアームに対して超音波プローブに位置ずれが生じていると、ロボットアームを正確に位置決めしても、超音波プローブを適正な荷重で診断対象物に押し当てることができない。このため、超音波プローブの位置ずれ量を補正するために、事前に位置ずれ量を測定する必要がある。

【0005】

本開示は、アームの先端部に設けられ超音波プローブを保持する保持具を備えるロボットにおいて、簡易な構成により保持具に対する超音波プローブの位置ずれ量を測定することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

【0007】

本開示の第１の超音波プローブの位置ずれ量測定装置は、
超音波プローブを保持するためにアームの先端部に設けられた保持具を備えるロボットに用いられ、前記保持具に対する超音波プローブの位置ずれ量を測定する超音波プローブの位置ずれ量測定装置であって、
前記アームを駆動する駆動装置と、
前記アームの位置を検出する位置センサと、
前記アームの可動エリア内の予め定められた位置に設置された被当接部材と、
前記保持具に保持された超音波プローブが前記被当接部材に当接するように前記駆動装置を制御し、前記超音波プローブが前記被当接部材に当接したときに前記位置センサにより検出されるアームの位置と予め取得した基準位置とに基づいて前記保持具に対する前記超音波プローブの位置ずれ量を推定する制御装置と、
を備えることを要旨とする。

【0008】

この本開示の第１の超音波プローブの位置ずれ量測定装置によれば、被当接部材を備える簡易な構成により保持具に対する超音波プローブの位置ずれ量を測定することができる。

【0009】

本開示の第２の超音波プローブの位置ずれ量測定装置は、
超音波プローブを保持するためにアームの先端部に設けられた保持具を備えるロボットに用いられ、前記保持具に対する超音波プローブの位置ずれ量を測定する超音波プローブの位置ずれ量測定装置であって、
前記アームを駆動する駆動装置と、
前記アームの可動エリア内の対象物を撮像可能に設置されたカメラと、
前記保持具に保持された超音波プローブが前記カメラの視野に入るように前記駆動装置を制御すると共に前記超音波プローブが撮像されるように前記カメラを制御し、撮像により得られた画像と予め取得した基準画像とに基づいて前記保持具に対する前記超音波プローブの位置ずれ量を推定する制御装置と、
を備えることを要旨とする。

【0010】

この本開示の第２の超音波プローブの位置ずれ量測定装置によれば、カメラを備える簡易な構成により保持具に対する超音波プローブの位置ずれ量を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】診断システム１０の外観斜視図である。

【図2】診断システム１０の側面図である。

【図3】保持具６０の構成の概略を示す構成図である。

【図4】ロボット２０と制御装置７０と超音波診断装置１００との電気的な接続関係を示すブロック図である。

【図5】ロボット２０による超音波プローブ１０１の動作方向を示す説明図である。

【図6】超音波プローブ１０１のＺ軸方向における位置ずれを示す説明図である。

【図7】ステーション１１０の設置例を示す説明図である。

【図8】制御装置７０により実行される位置ずれ量計測処理の一例を示すフローチャートである。

【図9】超音波プローブ１０１をステーション１１０に突き当てて位置ずれ量Ｚｄｉｆｆを測定する様子を示す説明図である。

【図10】カメラ１２０の設置例を示す説明図である。

【図11】位置ずれ量計測処理を示すフローチャートである。

【図12】超音波プローブ１０１をカメラ１２０で撮像して得られた画像に基づいて位置ずれ量Ｚｄｉｆｆを測定する様子を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

次に、本開示を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図１は、診断システム１０の外観斜視図である。図２は、診断システム１０の側面図である。図３は、保持具６０の構成の概略を示す構成図である。図４は、ロボット２０と制御装置７０と超音波診断装置１００との電気的な接続関係を示すブロック図である。なお、図１中、左右方向がＸ軸であり、前後方向がＹ軸方向であり、上下方向がＺ軸方向である。

【0013】

診断システム１０は、ロボット２０に超音波プローブ１０１を保持し、超音波プローブ１０１が被験者の皮膚に押し当てられるようにロボット２０を駆動することにより超音波診断を行なうものである。診断システム１０は、図１，図２に示すように、ロボット２０と、ロボット２０を制御する制御装置７０（図４参照）と、超音波診断装置１００（図４参照）とを備える。

【0014】

ロボット２０は、第１アーム２１と、第２アーム２２と、ベース２５と、基台２９と、第１アーム駆動装置３５と、第２アーム駆動装置３６と、姿勢保持装置３７と、昇降装置４０と、回転３軸機構５０と、保持具６０とを備える。なお、第１アーム２１と第２アーム２２と回転３軸機構５０とは、単にアームと呼ぶ場合がある。

【0015】

第１アーム２１の基端部は、上下方向（Ｚ軸方向）に延在する第１関節軸３１を介してベース２５に連結されている。第１アーム駆動装置３５は、モータ３５ａと、エンコーダ３５ｂとを備える。モータ３５ａの回転軸は、図示しない減速機を介して第１関節軸３１に接続されている。第１アーム駆動装置３５は、モータ３５ａにより第１関節軸３１を回転駆動することにより、第１関節軸３１を支点に第１アーム２１を水平面（ＸＹ平面）に沿って回動（旋回）させる。エンコーダ３５ｂは、モータ３５ａの回転軸に取り付けられ、モータ３５ａの回転変位量を検出するロータリエンコーダとして構成される。

【0016】

第２アーム２２の基端部は、上下方向に延在する第２関節軸３２を介して第１アーム２１の先端部に連結されている。第２アーム駆動装置３６は、モータ３６ａと、エンコーダ３６ｂとを備える。モータ３６ａの回転軸は、図示しない減速機を介して第２関節軸３２に接続されている。第２アーム駆動装置３６は、モータ３６ａにより第２関節軸３２を回転駆動することにより、第２関節軸３２を支点に第２アーム２２を水平面に沿って回動（旋回）させる。エンコーダ３６ｂは、モータ３６ａの回転軸に取り付けられ、モータ３６ａの回転変位量を検出するロータリエンコーダとして構成される。

【0017】

ベース２５は、基台２９上に設置された昇降装置４０により、基台２９に対して昇降可能に設けられている。昇降装置４０は、図１，図２に示すように、ベース２５に固定されたスライダ４１と、基台２９に固定されると共に上下方向に延出してスライダ４１の移動をガイドするガイド部材４２と、上下方向に延出すると共にスライダ４１に固定されたボールねじナット（図示せず）に螺合されるボールねじ軸４３（昇降軸）と、ボールねじ軸４３を回転駆動するモータ４４と、エンコーダ４５（図４参照）とを備える。昇降装置４０は、モータ４４によりボールねじ軸４３を回転駆動することにより、スライダ４１に固定されたベース２５をガイド部材４２に沿って上下に移動させる。エンコーダ４５は、スライダ４１（ベース２５）の上下方向における位置（昇降位置）を検出するリニアエンコーダとして構成される。

【0018】

回転３軸機構５０は、上下方向に延在する姿勢保持用軸３３を介して第２アーム２２の先端部に連結されている。回転３軸機構５０は、互いに直交する第１回転軸５１，第２回転軸５２および第３回転軸５３を備える。第１回転軸５１は、姿勢保持用軸３３に対して直交姿勢で支持されている。第２回転軸５２は、第１回転軸５１に対して直交姿勢で支持されている。第３回転軸５３は、第２回転軸５２に対して直交姿勢で支持される。また、第３回転軸５３には、保持具６０が取り付けられている。本実施形態では、保持具６０は、第３回転軸５３から径方向に離間した位置に固定されている。保持具６０に保持された超音波プローブ１０１は、第３回転軸５３の回転により、第３回転軸５３を中心とした円弧状の軌跡をもって移動する。なお、保持具６０は、超音波プローブ１０１が第３回転軸５３と同軸上に位置するように取り付けられてもよい。

【0019】

本実施形態のロボット２０は、図５に示すように、第１アーム駆動装置３５と第２アーム駆動装置３６と昇降装置４０とによるＸ軸方向，Ｙ軸方向およびＺ軸方向の３方向の並進運動と、回転３軸機構５０によるＸ軸回り（ピッチング），Ｙ軸回り（ローリング）およびＺ軸回り（ヨーイング）の３方向の回転運動との組み合わせにより、超音波プローブ１０１を任意の姿勢で任意の位置へ移動させることができる。

【0020】

姿勢保持装置３７は、第１アーム２１および第２アーム２２の姿勢によらず回転３軸機構５０の姿勢（第１回転軸５１の向き）を一定の向きに保持するものである。姿勢保持装置３７は、モータ３７ａと、エンコーダ３７ｂとを備える。モータ３７ａの回転軸は、図示しない減速機を介して姿勢保持用軸３３に接続されている。姿勢保持装置３７は、第１回転軸５１の軸方向が常時、左右方向（Ｘ軸方向）となるように第１関節軸３１の回転角度と第２関節軸３２の回転角度とに基づいて姿勢保持用軸３３の目標回転角度を設定し、姿勢保持用軸３３が目標回転角度となるようにモータ３７ａを駆動制御する。これにより、３方向の並進運動の制御と３方向の回転運動の制御とをそれぞれ独立して行なうことが可能となり、制御が容易となる。

【0021】

保持具６０は、市販の超音波プローブ１０１を保持可能なものである。保持具６０は、図３に示すように、平板状の本体６１と、ガイド部６２と、固定部６５とを備える。ガイド部６２は、本体６１から所定の間隔を隔てて立設する２つの柱状部材である。２つの柱状部材の間隔は、超音波プローブ１０１の幅よりも狭く、超音波プローブ１０１の基端部と超音波診断装置１００（図４参照）とをつなぐケーブル１０２の外径よりも広い。固定部６５は、超音波プローブ１０１の幅よりも広い間隔で本体６１から立設する２つの側壁部６６と、一方の側壁部６６にヒンジ６７を介して開閉可能に連結された蓋６８と、他方の側壁部６６に設けられ蓋６８を閉鎖状態でロックするロック部材６９とを有する。保持具６０への超音波プローブ１０１の保持は、蓋６８を開放した状態で超音波プローブ１０１の基端部がガイド部６２に突き当たるように超音波プローブ１０１をセットした後、蓋６８を閉じてロック部材６９により蓋６８をロックすることにより行なうことができる。

【0022】

制御装置７０は、図４に示すように、ＣＰＵ７１を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７１の他に、ＲＯＭ７２やＲＡＭ７３、入出力ポート（図示せず）を備える。制御装置７０には、各エンコーダ３５ｂ，３６ｂ，３７ｂ，４５，５５ｂ，５６ｂ，５７ｂからの検出信号が入力ポートを介して入力されている。また、制御装置７０からは、各モータ３５ａ，３６ａ，３７ａ，４４，５５ａ，５６ａ，５７ａへの駆動信号が出力ポートを介して出力されている。

【0023】

こうして構成された本実施形態の診断システム１０では、制御装置７０のＣＰＵ７１は、超音波診断装置１００を用いた超音波診断に際して、まず、超音波プローブ１０１を保持するアームの目標位置および目標姿勢を決定する。続いて、ＣＰＵ７１は、アームを目標姿勢で目標位置へ移動させるための第１関節軸３１の目標回転角度と第２関節軸３２の目標回転角度と姿勢保持用軸３３の目標回転角度とベース２５の目標昇降位置と第１回転軸５１の目標回転角度と第２回転軸５２の目標回転角度と第３回転軸５３の目標回転角度とをそれぞれ設定する。そして、ＣＰＵ７１は、エンコーダ３５ｂ，３６ｂ，３７ｂ，４５，５５ｂ，５６ｂ，５７ｂにより検出される回転角度あるいは昇降位置が対応する目標回転角度あるいは目標昇降位置と一致するように対応するモータを制御する。

【0024】

ここで、制御装置７０は、超音波診断に際して、アーム（保持具６０）に保持された超音波プローブ１０１が被験者の皮膚に押し当てられるようにアームの目標位置および目標姿勢を設定してアームを移動させる。この場合、超音波プローブ１０１が保持具６０の正常な位置に保持されていれば、制御装置７０は、ロボット２０を適切に位置決めすることで、超音波プローブ１０１を被験者に適切な荷重で押し当てることが可能である。しかし、超音波プローブ１０１が正常な位置よりもＺ軸方向（上下方向）にＺｄｉｆｆだけずれた異常な位置で保持されていると、図６に示すように、ロボット２０を位置決めしても、超音波プローブ１０１は、Ｚ軸方向にＺｄｉｆｆだけずれた位置で被験者に押し当てられ、正常な診断を行なうことが困難となる。そこで、本実施形態では、位置ずれ量測定装置により超音波プローブ１０１の位置ずれ量を予め求めておき、超音波診断の際にロボット２０を位置ずれ量だけ逆方向にオフセットすることにより超音波プローブ１０１の位置ずれを修正するものとした。

【0025】

本実施形態の超音波プローブの位置ずれ量測定装置は、ロボット２０と、制御装置７０と、ステーション１１０とが該当する。図７は、ステーション１１０の設置例を示す説明図である。図示するように、ステーション１１０は、アームの可動エリア内の予め定められた位置に設置されている。位置ずれ量測定装置は、ロボット２０を駆動してアーム（保持具６０）に保持された超音波プローブ１０１をステーション１１０に突き当て、超音波プローブ１０１が停止したときのアーム先端の位置を各エンコーダ３５ｂ，３６ｂ，３７ｂ，４５，５５ｂ，５６ｂ，５７ｂにより検出することにより、超音波プローブ１０１の位置ずれ量を測定する。以下、位置ずれ量測定装置の制御装置７０により実行される位置ずれ量測定処理の詳細について更に説明する。

【0026】

図８は、制御装置７０により実行される位置ずれ量計測処理の一例を示すフローチャートである。位置ずれ量計測処理では、制御装置７０のＣＰＵ７１は、まず、位置ずれ量の測定対象方向を設定する（ステップＳ１００）。上述したように、本実施形態のロボット２０は、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向およびＺ軸方向の３方向の並進運動と、Ｘ軸回り（ピッチング），Ｙ軸回り（ローリング）およびＺ軸回り（ヨーイング）の３方向の回転運動とが可能である。したがって、ステップＳ１００の処理では、これら６つの方向のいずれかが設定される。本実施形態では、超音波プローブ１０１は、超音波診断の際にアームに保持されて被験者の皮膚に対して下向きに押し当てられるため、測定対象方向としてＺ軸方向（上下方向）が設定される。続いて、ＣＰＵ７１は、対応するモータを制御してステーション１１０に対して超音波プローブ１０１の先端（ヘッド）が突き当たるように超音波プローブ１０１をステーション１１０に向かって測定対象方向に移動させる（ステップＳ１１０）。なお、ステーション１１０には、超音波プローブ１０１の先端が突き当てられるのが望ましいが、突き当て可能な部位であれば、如何なる部位が突き当てられてもよい。そして、ＣＰＵ７１は、超音波プローブ１０１がステーション１１０に突き当たって停止したか否かを判定する（ステップＳ１２０）。この処理は、例えば、対応するモータに印加される電流を検出し、検出した電流に基づいてモータのロック状態を判定することにより行なうことができる。

【0027】

ＣＰＵ７１は、超音波プローブ１０１が停止したと判定すると、エンコーダ３５ｂ，３６ｂ，３７ｂ，４５，５５ｂ，５６ｂ，５７ｂにより検出される回転角度あるいは昇降位置を入力し（ステップＳ１３０）、順運動学によりアーム先端の位置（アーム位置Ｐ）を算出する（ステップＳ１４０）。次に、ＣＰＵ７１は、基準アーム位置ＰｓｅｔをＲＯＭ７２から読み出す（ステップＳ１５０）。ここで、基準アーム位置Ｐｓｅｔは、保持具６０に正常に保持された超音波プローブ１０１をステーション１１０に突き当てたときの測定対象方向におけるアーム先端の位置であり、予め実験または計算により導出されてＲＯＭ７２に記憶されている。そして、ＣＰＵ７１は、算出したアーム位置Ｐと基準アーム位置Ｐｓｅｔとの差分により位置ずれ量Ｐｄｉｆｆを算出する（ステップＳ１６０）。

【0028】

ＣＰＵ７１は、こうして測定対象方向における位置ずれ量Ｐｄｉｆｆを算出すると、他に位置ずれ量を計測すべき方向があるか否かを判定する（ステップＳ１７０）。ＣＰＵ７１は、他に位置ずれ量を計測すべき方向があると判定すると、ステップＳ１００に戻って、次の測定対象方向を設定して処理を繰り返す。一方、ＣＰＵ７１は、他に位置ずれ量を計測すべき方向がないと判定すると、これで位置ずれ量計測処理を終了する。

【0029】

図９は、超音波プローブ１０１をステーション１１０に突き当ててＺ軸方向の位置ずれ量Ｚｄｉｆｆを測定する様子を示す説明図である。保持具６０の正常な位置に保持された超音波プローブ１０１と異常な位置に保持された超音波プローブ１０１とがステーション１１０の同じ位置に突き当てられたとき、図９に示すように、アーム先端の位置にずれが生じる。このアーム先端の位置ずれ量は、保持具６０に対する超音波プローブ１０１の位置ずれ量（Ｚｄｉｆｆ）に応じたものとなるため、アーム位置と基準アーム位置とを比較することで超音波プローブ１０１の位置ずれ量（Ｚｄｉｆｆ）を算出することができる。

【0030】

ここで、実施形態の主要な要素と請求の範囲に記載した本開示の主要な要素との対応関係について説明する。即ち、本実施形態の超音波プローブ１０１が本開示の超音波プローブに相当し、第１アーム駆動装置３５，第２アーム駆動装置３６，姿勢保持装置３７，昇降装置４０および回転３軸機構５０が駆動装置に相当し、エンコーダ３５ｂ，３６ｂ，３７ｂ，４５，５５ｂ，５６ｂ，５７ｂが位置センサに相当し、ステーション１１０が非当接部材に相当し、制御装置７０が制御装置に相当する。

【0031】

なお、本開示は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

【0032】

例えば、上述した実施形態では、制御装置７０は、保持具６０に保持された超音波プローブ１０１をステーション１１０に突き当てたときに位置センサ（エンコーダ）により検出されるアーム位置Ｐと予め取得した基準アーム位置Ｐｓｅｔとの差分により超音波プローブ１０１の位置ずれ量Ｐｄｉｆｆを求めるものとした。しかし、制御装置７０は、保持具６０に保持された超音波プローブ１０１を予め定められた位置に設置されたカメラ１２０で撮像し、得られた画像と予め取得した基準画像とに基づいて超音波プローブ１０１の位置ずれ量Ｐｄｉｆｆを求めてもよい。図１０は、カメラ１２０の設置例を示す説明図である。図示するように、カメラ１２０は、その光軸が超音波プローブ１０１の位置ずれ量の測定対象方向（例えば、Ｚ軸方向）に直交するように設置されている。

【0033】

この実施形態に係る位置ずれ量計測処理は、図１１に示すフローチャートを実行することにより行われる。図１１に示す位置ずれ量計測処理では、制御装置７０のＣＰＵ７１は、まず、位置ずれ量の測定対象方向を設定する（ステップＳ２００）。測定対象方向については前述した。続いて、ＣＰＵ７１は、対応するモータを制御して超音波プローブ１０１の先端（ヘッド）がカメラ１２０の撮像位置に来るように超音波プローブ１０１を移動させる（ステップＳ２１０）。そして、ＣＰＵ７１は、超音波プローブ１０１の先端（ヘッド）が撮像されるようカメラ１２０を制御する（ステップＳ２２０）。ステップＳ２２０の処理では、カメラ１２０の視野を考慮し、超音波プローブ１０１の先端（ヘッド）が撮像されることが望ましいが、超音波プローブ１０１の全体が撮像されてもよいし、他の部位が撮像されてもよい。ＣＰＵ７１は、超音波プローブ１０１を撮像すると、基準画像をＲＯＭ７２から読み出す（ステップＳ２３０）。ここで、基準画像は、保持具６０に正常に保持された超音波プローブ１０１をステップＳ２１０と同一の撮像位置でカメラ１２０により撮像して得られたものであり、予め撮像されてＲＯＭ７２に記憶されている。そして、ＣＰＵ７１は、ステップＳ２２０で撮像して得られた撮像画像とステップＳ２３０で読み出した基準画像とを比較することにより測定対象方向における超音波プローブ１０１の位置ずれ量Ｐｄｉｆｆを算出する（ステップＳ２４０）。保持具６０の正常な位置に保持された超音波プローブ１０１と異常な位置に保持された超音波プローブ１０１とを同じ撮像位置で撮像した場合、図１２に示すように、それぞれの撮像画像内において超音波プローブ１０１の像にずれが生じる。この超音波プローブ１０１の像のずれは、正常な位置と異常な位置との間の位置ずれ量に応じたものになるため、撮像画像と基準画像とを比較することで超音波プローブ１０１の位置ずれ量を算出することができる。ＣＰＵ７１は、測定対象方向における位置ずれ量Ｐｄｉｆｆを算出すると、他に位置ずれ量を計測すべき方向があるか否かを判定する（ステップＳ２５０）。ＣＰＵ７１は、他に位置ずれ量を計測すべき方向があると判定すると、ステップＳ２００に戻って、次の測定対象方向を設定して処理を繰り返す。一方、ＣＰＵ７１は、他に位置ずれ量を計測すべき方向がないと判定すると、これで位置ずれ量計測処理を終了する。

【0034】

上述した実施形態では、診断システム１０は、３方向の並進運動と３方向の回転運動とが可能な７軸の多関節ロボットとして構成されるものとした。しかし、軸の数はいくつであっても構わない。また、診断システム１０は、いわゆる垂直多関節ロボットや水平多関節ロボットなどにより構成されてもよい。

【0035】

以上説明したように、本開示の第１の超音波プローブの位置ずれ量測定装置は、超音波プローブを保持するためにアームの先端部に設けられた保持具を備えるロボットに用いられ、前記保持具に対する超音波プローブの位置ずれ量を測定する超音波プローブの位置ずれ量測定装置であって、前記アームを駆動する駆動装置と、前記アームの位置を検出する位置センサと、前記アームの可動エリア内の予め定められた位置に設置された被当接部材と、前記保持具に保持された超音波プローブが前記被当接部材に当接するように前記駆動装置を制御し、前記超音波プローブが前記被当接部材に当接したときに前記位置センサにより検出されるアームの位置と予め取得した基準位置とに基づいて前記保持具に対する前記超音波プローブの位置ずれ量を推定する制御装置と、を備えることを要旨とする。

【0036】

この本開示の第１の超音波プローブの位置ずれ量測定装置によれば、被当接部材を備える簡易な構成により保持具に対する超音波プローブの位置ずれ量を測定することができる。

【0037】

こうした本開示の第１の超音波プローブの位置ずれ量測定装置において、前記制御装置は、前記超音波プローブのヘッド先端が前記被当接部材に当接するように前記駆動装置を制御するものとしてもよい。

【0038】

本開示の第２の超音波プローブの位置ずれ量測定装置は、超音波プローブを保持するためにアームの先端部に設けられた保持具を備えるロボットに用いられ、前記保持具に対する超音波プローブの位置ずれ量を測定する超音波プローブの位置ずれ量測定装置であって、前記アームを駆動する駆動装置と、前記アームの可動エリア内の対象物を撮像可能に設置されたカメラと、前記保持具に保持された超音波プローブが前記カメラの視野に入るように前記駆動装置を制御すると共に前記超音波プローブが撮像されるように前記カメラを制御し、撮像により得られた画像と予め取得した基準画像とに基づいて前記保持具に対する前記超音波プローブの位置ずれ量を推定する制御装置と、を備えることを要旨とする。

【0039】

この本開示の第２の超音波プローブの位置ずれ量測定装置によれば、カメラを備える簡易な構成により保持具に対する超音波プローブの位置ずれ量を測定することができる。

【0040】

こうした本開示の第２の超音波プローブの位置ずれ量測定装置において、前記制御装置は、前記保持具に保持された超音波プローブのヘッド先端が前記カメラの視野に入るように前記駆動装置を制御すると共に前記ヘッド先端が撮像されるように前記カメラを制御するものとしてもよい。

【0041】

なお、本開示の超音波プローブの位置ずれ量測定装置は、以下の構成を採用してもよい。すなわち、第３の超音波プローブの位置ずれ量測定装置は、超音波プローブを保持するためにアームの先端部に設けられた保持具を備えるロボットに用いられ、前記保持具に対する超音波プローブの位置ずれ量を測定する超音波プローブの位置ずれ量測定装置であって、前記アームを駆動する駆動装置と、前記保持具に対する前記超音波プローブの位置ずれ量を推定する制御装置と、を備えることを要旨とする。

【産業上の利用可能性】

【0042】

本開示は、超音波プローブの位置ずれ量測定装置の製造産業などに利用可能である。

【符号の説明】

【0043】

１０ 診断システム、２０ ロボット、２１ 第１アーム、２２ 第２アーム、２５ ベース、２６ 基台、３１ 第１関節軸、３２ 第２関節軸、３３ 第３関節軸、３５ 第１アーム駆動装置、３５ａ モータ、３５ｂ エンコーダ、３６ 第２アーム駆動装置、３６ａ モータ、３６ｂ エンコーダ、３７ 姿勢保持装置、３７ａ モータ、３７ｂ エンコーダ、４０ 昇降装置、４１ スライダ、４２ ガイド部材、４３ ボールねじ軸、４４ モータ、４５ エンコーダ、５０ 回転３軸機構、５１ 第１回転軸、５２ 第２回転軸、５３ 第３回転軸、５５ 第１回転装置、５５ａ モータ、５５ｂ エンコーダ、５６ 第２回転装置、５６ａ モータ、５６ｂ エンコーダ、５７ 第３回転装置、５７ａ モータ、５７ｂ エンコーダ、６０ 保持具、６１ 本体、６２ ガイド部、６５ 固定部、６６ 側壁部、６７ ヒンジ、６８ 蓋、６９ ロック部材、７０ 制御装置、７１ ＣＰＵ、７２ ＲＯＭ、７３ ＲＡＭ、１００ 超音波診断装置、１０１ 超音波プローブ、１１０ ステーション、１２０ カメラ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】