JPH0160254B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、医用超音波診断装置に接続して用い
られる機械式扇形走査型の超音波探触子に関する
ものである。 従来例の構成とその問題点 生体の超音波断層診断を目的として、超音波ビ
ームを生体に向けて放射し超音波ビームを機械的
に扇形走査するには、圧電振動子を適当な支持体
に設け、支持体のある点を中点に往復振動させ
る。あるいは、圧電振動子を適当な回転支持体に
設け、回転支持体すなわち圧電振動子を回転する
ことによつて、超音波ビームを機械的に扇形走査
する方法などが知られている。 後者の圧電振動子を回転することによつて、超
音波ビームを機械的に扇形走査する方式の超音波
探触子としては、第１図Ａ〜Ｃに示したものが知
られている。ここで第１図Ａは従来の機械式扇形
走査型超音波探触子の一例を示す概略構成図、第
１図Ｂは同探触子の回転支持体の概略側面図、第
１図Ｃは同探触子の概略動作原理を示す回路図
で、点線で囲まれた部分が回転することを示す。 第１図Ａ，Ｂ，Ｃにおいて、１は回転支持体、
２ａ，２ｂ，２ｃは圧電振動子、３ａ，３ｂ，３
ｃはリードスイツチ、４は軸受、５は超音波伝搬
媒体液を充した容器、６はロータリートランス、
６ａはロータリートランスの一次側コイル、６ｂ
は同二次側コイル、７は固定永久磁石、８はベル
ト、９はモーター、１０は回転制御検出器、１１
は探触子ケース、１２は本体装置との接続ケーブ
ルをそれぞれ示す。 第１図Ａ，Ｂ，Ｃに示した従来の探触子におい
て、回転支持体１は、その外面に等間隔に３個の
圧電振動子２ａ，２ｂ，２ｃと、この圧電振動子
２ａ，２ｂ，２ｃを切換え選択するリードスイツ
チ３ａ，３ｂ，３ｃ、及び回転支持体１の回転軸
に設けてロータリートランス６を構成する二次側
コイル６ｂから概略構成されている。回転支持体
１は、モータ−９、及びベルト８によつて適宜回
転される。一方、モーター９の回転は、回転制御
検出器１０に基づいて一定の回転数に保持する様
に制御される。回転支持体１の回転軸に設けられ
たロータリートランス６は、一次コイル６ａと二
次側コイル６ｂから構成され、それは回転支持体
１と共に回転している圧電振動子２ａ，２ｂ，２
ｃとの電気信号の結合を非接触で行う為のもので
ある。 この探触子による超音波パルスビームの送受信
の動作は、例えば固定永久磁石７と回転支持体１
の回転につれて、リードスイツチ３ａの相対位置
により、リードスイツチ３ａが閉じられ、圧電振
動子２ａが選択される。当然この時、圧電振動子
２ａは、生体と所望の位置に対向している必要が
あることは言うまでもない。次に本体装置との接
続ケーブル１２を通じて、圧電振動子２ａを付勢
する電気パルス信号をロータリートランス６の一
次側コイル６ａに印加する。その信号は直ちに電
磁気誘導によつて、二次側コイル６ｂに誘導し、
圧電振動子２ａを付勢する。そして圧電振動子２
ａから超音波パルスビームが発生し、それは超音
波伝搬媒体液を充した容器５を通じて生体に向け
て放射される。 一方、生体の音響インピ−ダンスの差違により
生じた反射波は、逆の経路を経て、圧電振動子２
ａで受信される。その信号は直ちに電磁気誘導に
より、ロータリートランス６の一次側コイル６ａ
に伝えられ、接続ケーブル１２を通じて本体装置
に送られ、適当な信号処理を経て、一走査線分と
してその強弱をブラウン管に表示する。 以上のごとく、回転支持体１と共に圧電振動子
２ａを連続的に回転せしめて、次々と超音波パル
スビームを扇形走査し、扇形状の生体の超音波断
層像が得られる。ここで、リードスイツチ３ａ
は、圧電振動子２ａによる所望の角度の扇形走査
が完了するまで閉じておく必要がある。それは、
固定永久磁石７の形状を、例えば半月状にすると
か、小形の磁石を複数個並べて適当な形状をつく
り、所定の磁場を形成することにより行われる。 以下同様の原理に基づいて、圧電振動子２ｂに
よる扇形走査は、リードスイツチ３ｂが閉じ、圧
電振動子２ｃによる扇形走査の時、リードスイツ
チ３ｃが閉じることによつて行われる。結局、回
転支持体１が、１回転する毎に、３個の圧電振動
子２ａ，２ｂ，２ｃを順番にリードスイツチ３
ａ，３ｂ，３ｃを開閉することにより、切換え選
択使用されて、所望角度（普通90度）の扇形走査
が行われ、扇形状の超音波断層像が得られるもの
である。 ところで、この探触子に用いられているロータ
リートランス６の一次側コイル６ａと二次側コイ
ル６ｂのインダクタンスは、全く同じに作られて
いる。一方、二次側コイル６ｂには、圧電振動子
２ａ，２ｂ，２ｃが接続されており、それの有す
る電気インピ−ダンスが負荷となつて、実際に圧
電振動子に加わる電圧は、一次側コイル６ａに印
加した電圧より相当低下する。この電圧低下は、
二次側コイルのインダクタンスを一次側コイルよ
り大きくすることによつて、改善できる。しかし
ながら、受信の際には、コイルのインダクタンス
関係は、逆となり、一次側コイル６ａから取り出
される受信電圧は低下してしまう。結局、一次側
コイル６ａ、二次側コイル６ｂのインダクタンス
を同じにしたロータリートランス、又は、二次側
コイル６ｂのインダクタンスを大きくしたロータ
リートランス６を用いた従来の探触子では、送受
信において、ロータリートランス６による電圧降
下、つまり損失が大きい。すなわち、この従来の
探触子ではロータリートランス６によつて、探触
子２ａ，２ｂ，２ｃの感度、Ｓ／Ｎ等の諸特性を
大幅に低下すると言う極めて重大な欠点を有して
いる。 発明の目的 本発明は、上記従来の超音波探触子の欠点に鑑
みてなされたもので、ロータリートランスと圧電
振動子との非接触な電気信号の結合効率を高める
とともに、感度、Ｓ／Ｎ等の諸特性を良好なもの
とすることのできる超音波探触子を提供すること
を目的とする。 発明の構成 本発明は上記目的を達成するため、ロータリー
トランスの一次側コイルまたは二次側コイルの少
なくとも一方のインダクタンスを送信時と受信時
とで異ならしめることにより、電磁気誘導による
昇圧効果を利用するものである。 実施例の説明 第２図は本発明の超音波探触子の一実施例を示
し、ロータリートランスを組込んだ探触子の概略
動作原理を示す回路図で、点線で囲まれた部分が
回転することを示す。 第２図において、１３ａ，１３ｂ，１３ｃは圧
電振動子、１４ａ，１４ｂ，１４ｃはリードスイ
ツチ、１５ａはロータリートランスの一次側コイ
ル、１５−１，１５−２，１５−３は一次側コイ
ル１５ａの各端子、１５ｂは二次側コイル、１６
は固定永久磁石、L₁は端子１５−１，１５−２
間、L₃は端子１５−１，１５−３間の各インダ
クタンス、L₂は二次側コイル１５ｂのインダク
タンスとそれぞれ示す。 第２図の本発明の動作は、例えば前述の従来例
と同様に、圧電振動子１３ａを付勢する際は、リ
ードスイツチ１４ａを固定永久磁石１６によつて
閉じ、付勢電気パルス信号はロータリートランス
の一次側コイル１５ａの端子１５−１，１５−２
間に印加される。その信号は直ちに電磁気誘導に
よつて、二次側コイル１５ｂに誘起し、圧電振動
子１３ａを付勢し、超音波パルスビームが発生
し、生体に放射される。他方、生体の音響インピ
−ダンスの差違によつて、生じた反射波は、圧電
振動子１３ａで受波され、その信号は、二次側コ
イル１５ｂに伝えられ、そして更に電磁気誘導に
よつて、一次側コイル１５ａに誘起する。その信
号は一次側コイル１５ａの端子１５−１，１５−
３間に接続された受信回路系へ導びかれ、適当な
信号処理を経て、その強弱を一走査線分として、
ブラウン管に表示される。以下、従来例と同様に
して、扇形走査し、扇形状の超音波断層像が得ら
れる。 ところで、第２図において、ロータリートラン
スの一次側コイル１５ａの端子１５−１，１５−
２間のインダクタンスL₁は、二次側コイル１５
ｂのインダクタンスL₂より小さく、又、一次側
コイル１５ａの端子１５−１，１５−３によるイ
ンダクタンスL₃は、二次側コイル１５ｂのイン
ダクタンスL₂より大きくつくられている。従つ
て、従来例の様に一次側コイル１５ａと二次側コ
イル１５ｂのインダクタンスが同じで、誘起する
電圧の昇圧効果が全く得られなかつた場合、ある
いは、二次側コイル１５ｂを大きくし、送信時の
み昇圧した場合とは異なり、本実施例では、各コ
イル１５ａ，１５ｂのインダクタンスの比、すな
わち送信の場合はL₂／L₁に比例し、受信の場合
は、L₃／L₂に比例して、それぞれ誘起する電圧
が高くなることは、電磁気誘導の法則から明らか
である。 第１表は、圧電振動子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ
を共通にして、本実施例によるロータリートラン
スと、従来のロータリートランスを用いた探触子
による実際に得られた受信電圧の実測の一例を示
す。 なお、超音波は、水中に放射し、受信電圧は、
水中のアルミニウムブロツクからの反射波による
ものである。

【表】 第１表から分かる様に、本実施例のロータリー
トランスを用いることにより、従来よりも受信電
圧は、約11.4dB（20log₁₀3.2／0.86≒11.4）高く得られ ることが明らかである。本実施例の場合、ロータ
リートランスの各コイル１５ａ，１５ｂのインダ
クタンスを、圧電振動子１３ａ，１３ｂ，１３
ｃ、圧電振動子１３ａ，１３ｂ，１３ｃの駆動電
気回路系の有する各電気インピ−ダンスと整合が
とれる様に設定したことは言うまでもない。すな
わち、各コイル１５ａ，１５ｂのインダクタンス
を設定するだけで、従来のように本体装置におけ
る電気回路系などで、感度向上、Ｓ／Ｎ向上のた
めの回路手段をわざわざ設ける必要はない。 なお、本実施例では、圧電振動子１３ａ，１３
ｂ，１３ｃを回転することによつて超音波ビーム
を扇形走査する方式の接触子に、ロータリートラ
ンスを用いた例を示したが、圧電振動子１３ａ，
１３ｂ，１３ｃを往復振動させて、扇形走査を行
う方式の接触子にも適用できることは言うまでも
ない。 さらに本実施例では、一次側コイル１５ａを中
間タツプ付コイルとしたが、その他に、送信用と
受信用の２つのコイルを別々に作り、これらを１
つに組合わせて一次側コイルとすることも可能で
ある。 また、本実施例以外に、二次側コイル１５ｂを
送信用と受信用とに分け、送信及び受信の切り換
えを行なうリードスイツチ手段を回転支持体１に
設け、スイツチ手段の制御を行なう送信用及び受
信用の電磁石を容器５の内壁に形成し、本体装置
より電磁石を送信時及び受信時に切り換える制御
を行なうことも可能である。 発明の効果 以上説明したように本発明は、ロータリートラ
ンスのコイルを構成するにあたつて、一次側コイ
ルのインダクタンスを、送信時には二次側コイル
のインダクタンスよりも小さくし、受信時には逆
に大きくするというように、一次側又は二次側コ
イルのインダクタンスを送信時と受信時とで異な
らしめてあるため、送受信時の双方において、電
磁気誘導による昇圧効果が得られ、感度、Ｓ／Ｎ
等の諸特性をより一層高めることができる。 また本発明によれば、ロータリートランスのコ
イルを送信用と受信用とに構成することができる
ため、圧電振動子、送信回路系、及び受信回路系
のそれぞれの有する電気インピ−ダンスの整合が
最も取れる様に、設計、製作することが極めて容
易であり、装置全体の感度、Ｓ／Ｎ等の諸特性の
向上をも図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは従来の機械式扇形走査型の超音波探
触子の概略構成図、第１図Ｂは同探触子の回転支
持体の概略側面図、第１図Ｃは同探触子の概略動
作原理を示す回路図、第２図は本発明の超音波探
触子の一実施例の概略動作原理を示す回路図であ
る。 １……回転支持体、９……モータ、１３ａ，１
３ｂ，１３ｃ……圧電振動子、１４ａ，１４ｂ，
１４ｃ……リードスイツチ、１５ａ……ロータリ
ートランスの一次側コイル、１５ｂ……ロータリ
ートランスの二次側コイル、１６……固定永久磁
石、１５−１，１５−２，１５−３……一次側コ
イルの端子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超音波ビームを送受信する圧電振動子が設け
   られた支持体と、前記超音波ビームの送受信用電
   気信号の前記圧電振動子への結合を非接触に行わ
   せしめるロータリートランスと、前記支持体を回
   転又は往復振動せしめる駆動手段とを有し、前記
   ロータリートランスを構成する一次側コイルまた
   は二次側コイルの少なくとも一方のインダクタン
   スを送信時と受信時とで異ならしめたことを特徴
   とする超音波探触子。 ２ ロータリートランスの一次側コイルのインダ
   クタンスが、送信時では二次側コイルのインダク
   タンスより小さく、受信時では大きいことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の超音波探触
   子。 ３ ロータリートランスの一次側コイルの送信時
   及び受信時のインダクタンスと、前記一次側コイ
   ルと対向する二次側コイルのインダクタンスと
   を、圧電振動子及び前記圧電振動子を駆動する電
   気回路手段の各々の有する電気インピーダンスと
   整合がとれる値に設定したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の超音波探触子。