JP2004209067A

JP2004209067A - メカニカル走査型超音波探触子

Info

Publication number: JP2004209067A
Application number: JP2003000996A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Ogiwara; 芳夫荻原; Kyosuke Irie; 喬介入江; Jiro Anzai; 二郎安斎
Original assignee: MICRO SONIC KK
Current assignee: MICRO SONIC KK
Priority date: 2003-01-07
Filing date: 2003-01-07
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】振動子の送受信用配線が容易で周波数の異なる超音波を発振することができる探触子。
【解決手段】いずれの探触子も音響媒体を満した密閉容器内に固定した超音波振動子板と、音響レンズからなる音響窓を有する超音波遮蔽板とからなり、メカニカルリニア探触子では超音波遮蔽板が密閉容器内において超音波振動子板の板面に対向して所定範囲を直線的に移動し、被検体の所定部位に向け超音波ビームを走査する。その超音波振動子板の背面にはゴム等の音響吸収材が当接固定してあり、音響レンズはシリコンゴム等からなり通過した超音波をビームとする。又、メカニカルセクタ探触子では超音波振動子板が複数の円弧状からなり互いに異なる振動数を発振し、超音波遮蔽板が円環状または円弧状をしていて密閉容器内で超音波振動子板の外周面に対向して所定範囲を回動し、被検体の所定部位に向け超音波ビームを走査する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は生体の超音波診断装置に用いるメカニカル走査型超音波探触子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、超音波断層画面を得るのにメカニカルリニア探触子が使用されており、生体に当接している水やオイルなどの音響媒体を入れた密閉容器内を超音波振動子が直線的に移動して超音波を送受信し、方形内に断層像を得ている。そのため、振動子のケーブルが動く対策を講じておく必要があり、煩雑である（非特許文献１参照）。
【０００３】
また、超音波断層画面を得るのにメカニカルセクタ探触子が使用されており、生体に当接している水やオイルなどの音響媒体を入れた密閉容器内を超音波振動子が振り子状にスイングしながら、あるいは回転しながら超音波を送受信し、扇形（セクタ）の断層像を得ている。そのため、スイング方式の場合には信号線ケーブルの屈折耐久度や振動子が等速運動でないための処理が必要であり、回転方式の場合には探触子の送受信信号の伝達手段としてスリップリングとか電磁誘導コイル等が必要であり、いずれも複雑な構造を余儀なくされる。また、これらの事情により振動子の周波数を変更する場合は探触子ごと振動子を変えなければならないことになる。とくに、振動子をスイングあるいは回転させる際、密閉容器内の水やオイルなどの音響媒体の抵抗で起動トルクが大になるので、大型のモーターが必要になり、その消費電力が大になるという欠点がある（非特許文献１参照）。
【０００４】
【非特許文献１】
伊東紘一、入江喬介著「超音波検査入門」医歯薬出版（株）第３版第１刷、２０００年５月１５日発行、ｐ７５、ｐ９２〜９３
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来における超音波断層画面を得る際の諸々の欠点を解消するため、新規構成による超音波振動子を提供しょうとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ここにおいて、本発明者は水やオイルなどの音響媒体を満した密閉容器内に固定した超音波振動子板と、音響レンズからなる音響窓を有する超音波遮蔽板とからなり、超音波遮蔽板が当該密閉容器内において超音波振動子板の板面に対向して所定範囲を直線的に移動し、被検体の所定部位に向け超音波ビームを走査するようにしてあるメカニカルリニア探触子を見出すにいたった。
【０００７】
また、水やオイルなどの音響媒体を満した密閉容器内に固定してあるそれぞれ異なる振動数を発振する円弧状の超音波振動子板と、音響レンズからなる音響窓を有する円環状または円弧状の超音波遮蔽板とからなり、円環状または円弧状の超音波遮蔽板が当該密閉容器内において円弧状の超音波振動子板の外周面に対向して所定範囲を回動（正逆方向に円運動の意）し、被検体の所定部位に向け超音波ビームを走査するようにしてあるメカニカルセクタ探触子を見出すにいたった。
【０００８】
【発明の実施の形態】
［メカニカルリニア探触子］
本発明におけるメカニカルリニア探触子は、図１に例示するごとく、水やオイルなどの音響媒体８を満した密閉容器７内に固定した超音波振動子板１と、音響レンズからなる音響窓５を有する超音波遮蔽板２とからなり、超音波遮蔽板２が当該密閉容器７内において超音波振動子板１の板面に対向して所定範囲を直線的に移動し、被検体９の所定部位（矢印範囲）に向けに超音波ビームを走査するようにしてある。
【０００９】
メカニカルリニア探触子において、超音波振動子板１の背面にはゴム等による音響吸収材６を接合固定してあり、音響レンズには従来から使用されているシリコンゴムなどによるものを用い、音響レンズを通過した超音波をビームとする。また、超音波遮蔽板２はアルミニウム合金などからなり、その内側には金属箔やゴムなどの超音波吸収材を積層してある。
【００１０】
生体の音響特性と近似した音響媒体８を入れた密閉容器７の被検体９に当接する超音波通過面は、超音波を反射せず、吸収もしないものが要求され、それにはスキン状のゴムなどが好適であり、密閉容器７の他の構造部分はプラスチックなどで構成する。なお、密閉容器７の超音波通過面に対し超音波遮蔽板２が間隔をおいて位置するようにしてある。
【００１１】
背面に音響吸収材６を当接固定してある超音波振動子板１は通常、幅が１５ｍｍ程度で長さが被検体９の部位に応じたものであり、密閉容器７内の所定位置に振動子ホルダ（図示省略）を介して固定されており、超音波振動子板１に接続している超音波送受信用の２本の配線（図示省略）も密閉容器７の器壁を貫通して固定してある。
【００１２】
超音波振動子板１に対向する超音波遮蔽板２は四角形や六角形などをした音響窓５を有していて、所定範囲の直線的な移動に際し超音波振動子板１から発振される不要の超音波を充分遮蔽する大きさになっていなければならない。超音波遮蔽板２の直線的な移動は密閉容器７の器壁を介しオイルシールされているアクチエータ（図示省略）によりおこない、移動する音響窓５の位置はエンコーダ（図示省略）などを介して認識することができる。
【００１３】
以上によるリニア探触子の音響窓５を左右に移動し、超音波ビームを走査することにより被検体９の方形断層画像が得られる。なお、さらに立体的な画像を得ようとする場合は、リニア探触子を二次元方向にある程度連続的に移動しながらその都度断層画像を得、それらを画像処理すれば立体的な画像が得られ的確な診断資料とすることができる。
【００１４】
［メカニカルセクタ探触子］
本発明におけるメカニカルセクタ探触子は、図２に例示するごとく、水やオイルなどの音響媒体８を満した密閉容器７内に固定してあるそれぞれ異なる振動数を発振する円弧状の超音波振動子板３と、音響レンズからなる音響窓５を有する円環状（図２の場合）または円弧状の超音波遮蔽板４とからなり、円弧状の超音波振動子板３の内側には音響吸収材６が接合固定されていて、円環状または円弧状の超音波遮蔽板４が当該密閉容器７内において円弧状の超音波振動子板３の外周面に対向して所定範囲を回動し、被検体９の所定部位（矢印範囲）に向け超音波ビームを走査するようにしてある。その際、円環状または円弧状の超音波遮蔽板４は円弧状の超音波振動子板３から発振される不要の超音波を充分遮蔽する大きさを有していなければならない。また、図２ではそれぞれ異なる振動数を発振する円弧状の超音波振動子板３の数が２であるが、その数は４個までが適当である。
【００１５】
被検体９に当接している密閉容器７には生体の音響特性と近似した水やオイルなどの音響媒体８が満たされており、密閉容器７の超音波通過面に対し円環状または円弧状の超音波遮蔽板４の外周が間隔をおいて位置するようにしてある。メカニカルセクタ探触子における円弧状の超音波振動子板３や音響吸収材６、密閉容器７、および音響窓５を含む円環状または円弧状の超音波遮蔽板４は、外形が異なるのみで、メカニカルリニア探触子におけると同様な素材で構成する。
【００１６】
また、密閉容器７内におけるそれぞれ異なる振動数を発信する円弧状の超音波振動子板３の固定や、円弧状の超音波振動子板３に接続している超音波送受信用の２本の配線（図示省略）の固定も、メカニカルリニア探触子におけると同様に容易である。円環状または円弧状の超音波遮蔽板４の所定範囲における回動は密閉容器７を介しオイルシールしてあるモーター軸（図示省略）との連結で容易であり、移動する音響窓５の位置は円環状または円弧状の超音波遮蔽板４に固定したマグネットと密閉容器７の器壁の所定位置に固定した磁界センサーにより、あるいはエンコーダ（いずれも図示省略）の使用により認識することができる。
【００１７】
このメカニカルセクタ探触子においては、とくに、円弧状の超音波振動子板３として、診断の部位に応じ、分解能すなわち画質を向上させる際は周波数の高いものを用い、深部の検出感度を向上させる際は低い周波数のものを選択して使用することができる便利さがある。その場合、使用する周波数の円弧状の超音波振動子板３が超音波ビームを被検体９の矢印範囲（図２）に向け走査できる位置に移動していなければならない。
【００１８】
以上によるメカニカルセクタ探触子の音響窓５を回動させ、超音波ビームを走査することにより被検体９の断層画像が得られる。さらに立体的な画像を得ようとする場合は、リニア探触子の場合と同様に、二次元方向にある程度連続的に移動しながらその都度断層画像を得、それらを画像処理すれば立体的な画像が得られ的確な診断資料とすることができる。
【００１９】
なお、メカニカルセクタ探触子では超音波ビームの走査にあたり、水やオイルなどの音響媒体８を満たした密閉容器７内で薄い平滑な円環状または円弧状の超音波遮蔽板４のみが回動するので、密閉容器７内での抵抗が極めて小さく、したがって、駆動モーターが小型で済み、消費電力が小になるという利点がある。
【００２０】
【発明の効果】
本発明のメカニカルリニア探触子ならびにメカニカルセクタ探触子はともに振動子が固定されているので送受信用の配線と信号の伝達が容易であり、メカニカルセクタ探触子においては円環状または円弧状の超音波遮蔽板を回動するモーターが小型で足りるので、探触子が安価に製作でき、探触子全体の構成をコンパクトにできるので走査もしやすい。とくに、メカニカルセクタ探触子では周波数の異なる振動子による走査が容易にできるので、所要部位の診断が精度よくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】メカニカルリニア探触子の概略説明図
【図２】円環状の超音波遮蔽板を使用たメカニカルセクタ探触子の概略説明図
【符号の説明】
１超音波振動子板
２超音波遮蔽板
３円弧状の超音波振動子板
４円環状または円弧状の超音波遮蔽板
５音響窓
６音響吸収材
７密閉容器
８音響媒体
９被検体

Claims

水やオイルなどの音響媒体（８）を満した密閉容器（７）内に固定した超音波振動子板（１）と、音響レンズからなる音響窓（５）を有する超音波遮蔽板（２）とからなり、超音波遮蔽板（２）が当該密閉容器（７）内において超音波振動子板（１）の板面に対向して所定範囲を直線的に移動し、被検体（９）の所定部位に向け超音波ビームを走査するようにしてあるメカニカルリニア探触子。
水やオイルなどの音響媒体（８）を満した密閉容器（７）内に固定してあるそれぞれ異なる振動数を発振する円弧状の超音波振動子板（３）と、音響レンズからなる音響窓（５）を有する円環状または円弧状の超音波遮蔽板（４）とからなり、円環状または円弧状の超音波遮蔽板（４）が当該密閉容器（７）内において円弧状の超音波振動子板（３）の外周面に対向して所定範囲を回動し、被検体（９）の所定部位に向け超音波ビームを走査するようにしてあるメカニカルセクタ探触子。