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技術 超音波診断装置

出願人 日立アロカメディカル株式会社
発明者 糸永研二
出願日 2007年7月26日 (12年8ヶ月経過) 出願番号 2007-194652
公開日 2007年11月22日 (12年4ヶ月経過) 公開番号 2007-301398
状態 特許登録済
技術分野 超音波診断装置
主要キーワード バイモルフ振動子 指定タイミング 体位変化 ラスタースキャン方式 Bモード 各候補画像 拍動周期 要求画質
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年11月22日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

従来の超音波診断装置においては、フリーズ操作が行われたタイミングに対応する超音波画像フリーズ画像として表示されていたが、その超音波画像の画質が良好でない場合には再度フリーズ操作を行う必要があった。

解決手段

記憶部26上には時系列順で複数の画像データが格納される。各画像データには参照情報対応付けられる。参照情報は例えばプローブ10の動きを表した情報である。フリーズ操作が行われると、その操作タイミングの前後にわたる複数の超音波画像が候補画像とされ、参照情報に基づいて複数の候補画像の中から最適な画質を有するフリーズ画像が決定される。参照情報はセンサ12の出力信号によるものの他、超音波画像自体から得ることも可能である。

概要

背景

超音波診断装置においては、超音波ビームが繰り返し走査され、各走査ごとに超音波画像が形成される。すなわち、時系列順で各フレームの超音波画像が形成され、それらの超音波画像が順番に表示される。なお、送受波フレームレート表示フレームレート相違から、送受波フレームレートに従って形成された一連の超音波画像に対してフレーム間引き処理が行われる場合もある。いずれにしても、表示画面上には、各フレームの超音波画像が表示され、つまり動画像が表示される。

超音波診断装置には、一般に、フリーズ機能が搭載されている。これは、動画像表示リアルタイム動画像表示、シネメモリからの再生動画像表示)の最中において、ユーザーフリーズ操作を行うと、そのフリーズ操作タイミングで形成あるいは表示された超音波画像をそのまま静止画像フリーズ画像)として表示するものである。フリーズ画像の選択は、ユーザーのフリーズ操作タイミングに依存し、このためユーザーは、例えば心臓拍動周期に合わせて、所望のタイミングでフリーズスイッチを操作する。下記の各特許文献には本願に関連する技術が開示されている。

特開平4−49956号公報
特開平4−35653号公報
特開2001−257925号公報
特開平11−308524号公報
特開平2−45046号公報

概要

従来の超音波診断装置においては、フリーズ操作が行われたタイミングに対応する超音波画像がフリーズ画像として表示されていたが、その超音波画像の画質が良好でない場合には再度フリーズ操作を行う必要があった。 記憶部26上には時系列順で複数の画像データが格納される。各画像データには参照情報対応付けられる。参照情報は例えばプローブ10の動きを表した情報である。フリーズ操作が行われると、その操作タイミングの前後にわたる複数の超音波画像が候補画像とされ、参照情報に基づいて複数の候補画像の中から最適な画質を有するフリーズ画像が決定される。参照情報はセンサ12の出力信号によるものの他、超音波画像自体から得ることも可能である。

目的

本発明の目的は、良好なフリーズ画像を表示できるようにすることにある。

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
4件

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請求項1

音波送受波する超音波探触子と、前記超音波の送受波により得られた受信信号に基づいて、時系列順で複数の超音波画像を形成する画像形成手段と、ユーザーによりフリーズを指示するためのフリーズ指示手段と、前記画像形成手段によって形成された時系列順の複数の超音波画像の中から、前記フリーズの指示タイミングに基づいて複数の候補画像を選択する選択手段と、前記複数の候補画像を一覧表示し、前記一覧表示された複数の候補画像の中からユーザー選択された画像をフリーズ画像として拡大表示する表示手段と、を含むことを特徴とする超音波診断装置

請求項2

請求項1記載の装置において、前記選択手段は、前記フリーズの指定タイミングの前後にわたる所定フレーム数分の超音波画像を前記複数の候補画像として選択することを特徴とする超音波診断装置。

請求項3

請求項2記載の装置において、前記所定フレーム数は送受波フレームレートに依存して定められることを特徴とする超音波診断装置。

請求項4

請求項1〜3のいずれか1項に記載の装置において、前記複数の候補画像の一覧表示においては前記各候補画像にその属性情報が付加されることを特徴とする超音波診断装置。

請求項5

請求項1〜4のいずれか1項に記載の装置において、前記表示手段は、前記複数の候補画像が一覧表示される第1表示部と、前記ユーザー選択されたフリーズ画像が拡大表示される第2表示部と、を含むことを特徴とする超音波診断装置。

技術分野

0001

本発明は超音波診断装置に関し、特に超音波画像フリーズ制御に関する。

背景技術

0002

超音波診断装置においては、超音波ビームが繰り返し走査され、各走査ごとに超音波画像が形成される。すなわち、時系列順で各フレームの超音波画像が形成され、それらの超音波画像が順番に表示される。なお、送受波フレームレート表示フレームレート相違から、送受波フレームレートに従って形成された一連の超音波画像に対してフレーム間引き処理が行われる場合もある。いずれにしても、表示画面上には、各フレームの超音波画像が表示され、つまり動画像が表示される。

0003

超音波診断装置には、一般に、フリーズ機能が搭載されている。これは、動画像表示リアルタイム動画像表示、シネメモリからの再生動画像表示)の最中において、ユーザーフリーズ操作を行うと、そのフリーズ操作タイミングで形成あるいは表示された超音波画像をそのまま静止画像フリーズ画像)として表示するものである。フリーズ画像の選択は、ユーザーのフリーズ操作タイミングに依存し、このためユーザーは、例えば心臓拍動周期に合わせて、所望のタイミングでフリーズスイッチを操作する。下記の各特許文献には本願に関連する技術が開示されている。

0004

特開平4−49956号公報
特開平4−35653号公報
特開2001−257925号公報
特開平11−308524号公報
特開平2−45046号公報

発明が解決しようとする課題

0005

超音波ビームの走査中に、超音波探触子姿勢が変化すると、その姿勢変化が超音波画像上において画質低下(ぶれぼけ、不鮮明さ)として現れる。一般に、超音波探触子は、診断者の手によって保持されているために、その姿勢変化は生じやすい。また、呼吸体位変化その他の要因によっても画像の画質低下が生じうる。フリーズ表示されたフリーズ画像が満足できる画質を有していない場合、フリーズを解除して、動画像表示を再開させ、再びフリーズ操作を行う必要がある。したがって、良好なフリーズ画像を選択して表示する際に、ユーザーの操作が煩雑であるという問題がある。

0006

本発明の目的は、良好なフリーズ画像を表示できるようにすることにある。

課題を解決するための手段

0007

(1)望ましくは、超音波診断装置が、超音波を送受波する超音波探触子と、前記超音波の送受波により得られた受信信号に基づいて、時系列順で複数の超音波画像を形成する画像形成手段と、ユーザーによりフリーズを指示するためのフリーズ指示手段と、前記画像形成手段によって形成された時系列順の複数の超音波画像の中から、前記フリーズの指示タイミングに基づいて複数の候補画像を選択する選択手段と、前記複数の候補画像の中から、前記表示手段に表示するフリーズ画像を決定する決定手段と、を含む。

0008

上記構成によれば、ユーザーがフリーズの指示を入力すると、時系列順の複数の超音波画像の中から、フリーズの指示タイミングに基づいて複数の候補画像が選択され、その中から、フリーズ画像が決定される。つまり、従来においては、フリーズ操作により、即座に、1つの超音波画像が選択されていたが(1対1)、上記構成によれば、フリーズ操作により、まず複数の候補画像が選択され(1対多)、その中から最終的に良好なフリーズ画像が自動的に決定される。このように、本発明によれば、選択の自由度を広げることができる。複数の候補画像の選択に当たっては、それら全体としての時間幅を一定時間に制限すれば、操作タイミング画像タイミングとのずれは事実上無視できる。但し、そのタイミングのずれを計算し、それを示す時間情報をフリーズ画像と一緒に表示してもよい。いずれにしても、時間的同一性及び要求画質などを考慮し、候補画像の個数などの諸条件を定めるのが望ましい。

0009

望ましくは、前記決定手段は、前記各候補画像対応付けられた参照情報に基づいて、前記フリーズ画像を決定する。参照情報は、複数の候補画像の中から最終的にフリーズ画像を決定する際の指標となるものである。

0010

望ましくは、前記参照情報は、超音波画像の画質の良否を表す情報であり、前記複数の候補画像の中で最良の画質を有する候補画像が前記フリーズ画像として決定される。望ましくは、前記超音波探触子の動きを検出する動き検出手段を含み、前記動き検出手段の検出値が前記参照情報として用いられる。望ましくは、前記超音波画像に対する画像解析により前記参照情報を取得する画像解析手段を含む。

0011

以上のように、参照情報は、画質の優劣表明する情報として、超音波画像自体から取得され、あるいは、それとは別に検出される。

0012

望ましくは、前記選択手段は、前記フリーズの指定タイミングを基準とした所定の時間幅内で前記複数の候補画像を選択する。望ましくは、前記所定の時間幅を可変設定する手段を含む。

0013

望ましくは、前記選択手段は、前記フリーズの指定タイミングの前後にわたる所定フレーム数分の超音波画像を前記複数の候補画像として選択する。望ましくは、前記所定フレーム数は送受波フレームレートに依存して定められる。

0014

望ましくは、前記フリーズの指示タイミングから所定時間だけ遅れたタイミングで超音波の送信を停止する制御手段を含む。従来においては、フリーズ操作の直後に送信が停止されていたが、上記構成によれば、少なくとも候補画像が全部取得できるまで送信が継続される。但し、シネメモリからの動画再生時には、送信自体が行われていないために、上記制御は不要となる。

0015

(2)望ましくは、超音波診断装置が、超音波を送受波する超音波探触子と、前記超音波の送受波により得られた受信信号に基づいて、時系列順で複数の超音波画像を形成する画像形成手段と、前記時系列順の複数の超音波画像を格納する画像記憶部と、ユーザーによりフリーズを指示するためのフリーズ指示手段と、前記時系列順の複数の超音波画像の中から、前記フリーズの指示タイミングに時間的に近接する関係にある複数の候補画像を選択する選択手段と、前記複数の候補画像の中から、各候補画像に対応付けられた参照情報に基づいて、前記表示手段に表示するフリーズ画像を決定する決定手段と、を含む。

0016

(3)本発明は、超音波を送受波する超音波探触子と、前記超音波の送受波により得られた受信信号に基づいて、時系列順で複数の超音波画像を形成する画像形成手段と、ユーザーによりフリーズを指示するためのフリーズ指示手段と、前記画像形成手段によって形成された時系列順の複数の超音波画像の中から、前記フリーズの指示タイミングに基づいて複数の候補画像を選択する選択手段と、前記複数の候補画像を一覧表示し、前記一覧表示された複数の候補画像の中からユーザー選択された画像をフリーズ画像として拡大表示する表示手段と、を含むことを特徴とする超音波診断装置に関する。

0017

上記構成によれば、複数の候補画像の中から自動的にフリーズ画像を決定するのではなく、その決定をユーザーに行わせることができる。その場合には、表示された複数の候補画像の中からフリーズ画像をユーザー選択させるための手段を設ける。上記構成においても、フリーズの指示タイミングに基づいて、自動的に複数の候補画像が自動選択され(1対多)、これによりユーザーの負担を軽減できる。なお、各候補画像はそれぞれ静止画像として表示されるので、それらをフリーズ画像とみなすこともできる。

発明の効果

0018

以上説明したように、本発明によれば、良好なフリーズ画像を表示することが可能となる。

発明を実施するための最良の形態

0019

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

0020

図1には、超音波診断装置の構成が示されており、図1ブロック図である。

0021

プローブ10は、本実施形態において体表面上に当接して用いられる超音波探触子である。ただし、体腔内に挿入される超音波探触子に対して本発明を適用することもできる。プローブ10内には、複数の振動素子からなるアレイ振動子が設けられている。そのアレイ振動子によって超音波ビームBが形成され、その超音波ビームBが電子走査されると、走査面Sが形成される。図においては電子セクタ走査が行われた場合の様子が示されているが、電子走査方式としては、その他に電子リニア走査などをあげることができる。

0022

図1に示す構成においては、プローブ10の外表面上あるいは内部にセンサ12が設けられている。このセンサ12は例えば公知のセラミックバイモルフ振動子などを用いた小型の角速度センサなどであり、このセンサ12によってプローブ12に生ずる動きを検知することが可能である。すなわち、物体回転角速度が加わるとコリオリ力が発生するという原理に基づいて角速度を検知するものであり、そのようなセンサ12としては少なくとも1つ設けられ、あるいは必要に応じて複数設けられる。いずれにしても、走査面Sを繰り返し形成する場合において、手ぶれあるいは呼吸などの原因によりプローブ10が運動すると、超音波画像に歪みなどが生じ、その結果、画質が低下するが、その場合においてはそのような画質低下が要因となるプローブ10の動きをセンサ12によって検知することができる。センサ12からの出力信号センサ信号処理部24に入力される。センサ信号処理部24はセンサ12からの出力信号に対して増幅、A/D変換などを実行し、各フレームごとのプローブ10の動きを表す参照情報として記憶部26へ出力している。

0023

送受信部14は、送信ビームフォーマー及び受信ビームフォーマーとして機能する。すなわち、送受信部14はプローブ10内における複数の振動素子に対して送信信号を供給する。また、複数の振動素子からの受信信号に対して整相加算処理などを実行する。整相加算後の受信信号は受信信号処理部16へ出力される。受信信号処理部16は、Bモード画像(断層画像)形成のための信号処理ドプラ画像形成のための信号処理などを実行している。例えばBモード断層画像を表示する場合には、受信信号に対して検波対数圧縮ノイズ除去などの各処理が実行される。

0024

受信信号処理部16から出力される信号(画像データ)はデジタルスキャンコンバータDSC)18へ出力され、また、記憶部26へ出力されている。ここで、記憶部26について説明する。記憶部26は、少なくともフリーズ処理を行うために必要な記憶容量を有し、具体的にはフリーズ操作がなされた場合においてそのフリーズ操作タイミングの前後にわたって所定の時間幅内における複数の超音波画像を格納する記憶容量を有している。記憶部26は例えばリングバッファとして構成されており、常に一定数の超音波画像のデータを格納することができる。この記憶部26は、従来の超音波診断装置に設けられているいわゆるシネメモリなどの記憶装置であってもよい。いずれにしても、フリーズ操作にあたって複数の超音波画像を候補画像として特定し、その中から画質の最も良好な超音波画像をフリーズ画像として選択できる限りにおいて記憶部26の構成としては各種のものを採用することができる。記憶部26に格納される各超音波画像ごとにセンサ信号処理部24から出力される参照情報が対応付けて格納されている。すなわち各超音波画像ごとにその画質の良否の程度を表す情報が格納されている。

0025

DSC18は座標変換機能や補間機能などを有している。DSC18は表示メモリとしてのフレームメモリ20を有しており、座標変換後の画像データはこのフレームメモリ20上にマッピングされ、フレームメモリ20上には例えば断層画像などの超音波画像が構成される。その画像データはラスタースキャン方式に従って読み出され表示部22へ表示される。

0026

DSC18の前段に記憶部26が設けられているが、記憶部26をDSC18の後段に設けることも可能である。あるいはDSC18の内部に記憶部26を設けることも可能である。

0027

制御部28は図1に示される各構成の動作制御を行っており、制御部28が特にフリーズ制御部としての機能を有している。制御部28にはキーボードトラックボールなどを含む操作パネル30が接続されている。操作パネル30を利用してユーザーはフリーズの指示入力フリーズ解除の入力を行うことができる。

0028

制御部28は、後に詳述するように、フリーズの指示が入力されると、その入力タイミングの前後にわたる複数の超音波画像を候補画像として選択し、その複数の候補画像の中から参照情報に従って最も良好な候補画像を決定し、それをフリーズ画像としている。そのようなフリーズ画像の画像データは記憶部26からDSC18に送られ、座標変換後のデータがフレームメモリ20上に格納される。その画像データは読み出されてフリーズ画像として表示部22に表示される。

0029

図2には、フリーズ制御の内容が概念的に示されている。上述したように超音波ビームBの電子走査により送受波フレームレートに従って各フレームの画像データが取得される。この場合において、Tで示すようにフリーズの指示がなされると、そのタイミングをまたいだ時間幅Wの期間内に存在する複数のフレームが候補画像とされる。図2においてはi番目からi+(n−1)番目までのn個のフレームが候補画像として選択されている。それらの候補画像は図2に示す例においては時間的に連続した画像であるが、必要に応じて候補画像間における時間間隔すなわちピッチユーザー指定などできるようにしてもよい。

0030

図2に示される時間幅Wは自動的に決定されあるいはユーザーにより指定される。ユーザーにより指定される場合には時間幅Wとして例えば0.5秒といった時間が指定されることになる。このような時間幅Wの指定がなされると、フリーズ操作のタイミングTをまたいで例えば0.5秒の時間的誤差範囲においてフリーズ画像を選択することが可能となる。また、時間幅Wによらずに、フレーム数nを自動的あるいはマニュアルにより設定するようにしてもよい。その場合において、自動的に設定する場合には例えばフレームレートに連動させてパラメータnを可変設定するようにしてもよい。この場合においては例えばフレームレートが高い場合にはフレーム数nを増大し、フレームレートが低いような場合にはフレーム数nを低減するようにしてもよい。このような自動設定によればフリーズ画像の時間的な誤差を一定範囲内に納めることが可能となる。

0031

あるいは、装置上に、時間同一性優先するモードと画質を優先するモードとを設け、モード選択に応じて時間幅Wあるいはフレーム数nの値を増減させるようにしてもよい。

0032

また、図2に示す例では、フリーズ操作のタイミングTを含む時間幅Wが設定されているが、そのタイミングTが基準となればよく、例えばTを時間幅の終点あるいは始点とすることも可能である。ただし、時間幅Wにおけるほぼ中央部にタイミングTが設定されるようにすれば、ユーザーのフリーズによる画像選択の期待にあまり逆らわない自然なフリーズ画像選択を行えるという利点がある。

0033

図3には、図1に示した記憶部26の構成例が概念的に示されている。上述したように、記憶部26上には、各時刻において取得された画像データに対応づけて参照情報が格納されている。図3に示す例ではN個の画像データが記憶部26上に格納されており、この場合において、そのNは図2に示したnに一致していてもよいし、あるいはnよりもNが大きくてもよい。

0034

図4には、図1に示した制御部28のフリーズ制御動作が示されている。S101では、まずユーザーによりあるいは自動的な処理により複数の候補画像の選択条件が設定される。具体的には、図2に示した時間幅Wあるいはフレーム数nなどのパラメータが設定されることになる。

0035

S102では、操作パネル30を利用してユーザーがフリーズ操作を行ったか否かが判断される。そのフリーズ操作が行なわれた場合には、S103において、S101で設定された選択条件に従ってフリーズ操作が行われたタイミングを基準として複数の候補画像が選択される。具体的には、記憶部26上に格納された複数の超音波画像データの中から複数の候補画像が選択されることになる。そして、S104では、上記のS103と同時あるいはそれに遅れて送信停止(及びメモリ上書き禁止)の制御が実行される。ただし、その送信停止は少なくとも図2に示した時間幅Wの最後の画像データが取得された後に実行される。ちなみに、記憶部26がシネメモリとして構成され、そのシネメモリ上から各超音波画像のデータをいわゆるループ再生によって動画像表示するような場合にはS104の工程を省略することができる。

0036

S105では、S103によって選択された複数の候補画像の中から、上述した参照情報に基づいて最も画質が良好な候補画像がフリーズ画像として決定される。そのフリーズ画像として決定された画像の画像データは記憶部26からDSC18へ転送され、それに対する座標変換などが行われた後にその画像データがフレームメモリ20上に格納される。そしてその画像データがラスタースキャン方式に従って表示部22へ送られることになる。これによりS106ではフリーズ画像が表示部22上に表示される。

0037

S107においては、操作パネル30を利用してユーザーがフリーズ解除の操作を行ったか否かが判断されており、フリーズ解除の操作がなされた場合には、上記のS102以降の各工程が繰り返し実行されることになる。

0038

図5には、他の超音波診断装置の全体構成がブロック図として示されている。なお、図1に示した構成と同様の構成には同一符号を付しその説明を省略する。

0039

図5においては、受信信号処理部16から出力されるエコーデータすなわち画像データを解析する画像解析部32が設けられている。この画像解析部32は各フレームの画像データごとに例えば画素値の統計的な処理を実行して画像の鮮明さなどを表す参照情報を出力している。そしてその参照情報は図3に示したように各画像データに対応付けられて記憶部26上に格納される。

0040

したがって、図5に示す構成によれば、プローブ10に対して特別な部材を設けることなく超音波の送受波により得られた受信信号それ自体を利用して適切なフリーズ画像の選択を行えるという利点がある。

0041

この場合において、座標変換後の画像データを解析することにより参照情報を得るようにしてもよい。また、フレームの全体に対して画像解析を行うのではなく、フレーム内における特定の関心領域についてだけ画像解析を実行して画像の画質を評価するための参照情報を得るようにしてもよい。

0042

図6には、表示部22に表示されるフリーズ画像102が示されている。この図6に示す例では、表示画面100上にフリーズ画像102と共にフリーズ画像が得られたタイミングとユーザーのフリーズ操作のタイミングとの間の時間的なずれを表す情報104が表示されている。したがって、ユーザーはその情報104を参照することにより自己が行ったフリーズ操作のタイミングと実際に表示されているフリーズ画像のタイミングとの時間差を確認することができる。

0043

上記構成においては、複数の候補画像を自動選択した後に、その中からフリーズ画像を自動選択したが、後者の選択についてはそれをユーザーに委ねることも可能である。その場合においては、複数の候補画像が選択された段階において、図7に示すように表示画面100上にそれらの候補画像106A〜106Dを実際に表示し、その中から実際に拡大表示するフリーズ画像をユーザー選択させるようにしてもよい。あるいはそれぞれの候補画像106A〜106Dは静止画像であり、それらをフリーズ画像とみなすこともできる。この場合においては、1回のフリーズ操作でそのタイミングに応じた複数のフリーズ画像が画面上に同時表示されることになる。この場合においては各画像106A〜106Dごとにその識別番号、フレーム番号あるいは取得時間の情報などを属性情報として付加するのが望ましい。

0044

また、第1表示部及び第2表示部を含む超音波診断装置においては、一方の表示部に候補画像を一覧表示し、他方の表示部にフリーズ画像を表示するようにしてもよい。

図面の簡単な説明

0045

超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
フリーズ制御の制御を説明するための概念図である。
記憶部内データ構造を説明するための概念図である。
フリーズ制御における動作例を示すフローチャートである。
他の超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
フリーズ画像の表示例を示す概念図である。
複数の候補画像の一覧表示を示す概念図である。

符号の説明

0046

10プローブ、12センサ、14送受信部、16受信信号処理部、18デジタルスキャンコンバータ(DSC)、22 表示部、24センサ信号処理部、26 記憶部、28 制御部、30操作パネル。

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