JPH0675575B2 - 三次元データ取り込み用超音波探触子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、被検体内部の三次元領域のエコーデータを取
り込むことのできる三次元データ取り込み用超音波探触
子の改良に関する。

［従来の技術］ 超音波を生体等の被検体内に送波し、被検体内からの反
射波を受波して被検体の断層像、あるいは被検体内部の
運動反射体（例えば血管内の血流）の速度（ドプラ）情
報等を画像表示する超音波診断装置が知られている。

このような超音波診断装置においては、そのデータの取
り込みは、超音波振動子を備えた超音波探触子により行
われている。

そして、近年では、被検体内の三次元領域のエコーデー
タを三次元的に画像表示する超音波三次元画像表示装置
が提案されており、その実用化が要望されている。

ところで、上記の超音波三次元画像表示装置等におい
て、被検体内部三次元領域のデータを取り込むために、
本出願人は特願平１−324957号（特開平３−184532号）
で三次元データ取り込み用超音波探触子を提案してい
る。

この三次元データ取り込み用超音波探触子は、探触子本
体内部に、複数の超音波振動素子を配列させて構成され
たアレイ振動子を含む振動子ユニットと、この振動子ユ
ニットをその電子走査方向と直交する方向に揺動させる
揺動機構と、その揺動角度を検出する角度検出器等を備
えたものである。

つまり、この超音波探触子は、振動ユニットのアレイ振
動子にて形成される二次元的な、例えば扇状のデータ取
り込み領域を、揺動機構を用いて機械的にその形成され
た面と直交する方向に移動させることにより、被検体内
の三次元領域のデータを取り込むものである。

従って、このような三次元データ取り込み用超音波探触
子によれば、得られる各データの三次元位置も把握で
き、また人為的に超音波探触子を傾けたり移動させたり
せずに、被検体内の三次元領域のデータを正確にかつ精
度よく得ることができるという特徴を有する。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した三次元データ取り込み用超音波
探触子においては、振動子ユニットの先端面と、その先
端面に対向する本体ケースの内底面との間で、送波され
た超音波が多重反射するという問題があった。

つまり、振動子ユニットの先端面から送波された超音波
の一部が、本体ケースの内底面で反射され、更に振動子
ユニットの先端面で反射するという現象が繰り返され、
これにより取り込まれるデータに雑音が生じ、この結
果、形成される画像にノイズが混入したり、画像が不鮮
明になるという問題があった。

本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、
その目的は、振動子ユニットの先端面と探触子本体ケー
スの内底面との間で生じる超音波の多重反射を除去する
ことのできる三次元データの取り込み用超音波探触子を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、超音波探触子の
本体ケースと、前記本体ケース内に設けられコンベック
ス形をした先端部内にアレイ振動子を備えた振動子ユニ
ットと、前記アレイ振動子を構成する複数の超音波振動
素子の配列方向と直交する方向に前記振動子ユニットを
揺動させる揺動機構と、を含み、前記振動子ユニットの
先端面と対向する面である前記本体ケースの内底面は凹
面形で形成され、前記内底面における前記配列方向の曲
率は前記振動子ユニット先端面の曲率より小さく定めら
れ、前記本体ケース内の側壁には超音波吸収部材が配設
されたことを特徴とする。

［作用］ 上記構成によれば、振動子ユニット先端面の曲率より、
超音波探触子本体ケースの内底面の曲率の方が小さいた
め、２つの面の間で多重反射する不要な超音波は、２つ
の面の間で反射を繰り返すうちに徐々に外側に導かれ、
更に本体ケース内の側壁に配設された超音波吸収部材に
て吸収されることになる。

この結果、取り込まれるデータにおける雑音が解消さ
れ、鮮明な画像形成が可能となる。

［実施例］ 以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図には、本発明に係る三次元データ取り込み用超音
波探触子の好適な実施例が示されており、第1A図には、
探触子の正面から見た断面が示されており、また第1B図
には、第1A図のＢ−Ｂ矢視断面である側断面が示されて
いる。

第１図において、本体ケース10は、その下部である被検
体接触壁12が緩やかな凸状に形成され、その上部である
把持部14は、第1B図に示されるように、その側面方向か
らの厚みが下部に比べ把持しやすいように形成されてい
る。

本体ケース10の内部には、後述する揺動機構16により支
持された振動子ユニット18が設けられている。

第1A図に示されるように、この振動子ユニット18は、そ
の先端部がコンベックス形状を成している。

そして、この振動子ユニット18の先端部には、アレイ振
動子20が内設されている。ここで、アレイ振動子20は、
振動子ユニット18の先端面18Aに沿って配列された複数
の調音波振動素子20aから構成されている。なお、図示
されてはいないが、振動子ユニット18の先端面18Aに
は、超音波ビームの広がりを抑止する音響レンズが設け
られており、その音響レンズと前記アレイ振動子20との
間には音響インピーダンスの整合を行う整合層が設けら
れており、またアレイ振動子20の後方にはバッキング層
が設けられている。

次に、この振動子ユニットを揺動させる揺動機構16につ
いて説明する。

本体ケース10の内部のほぼ中央には基台22が設けられて
いる。この基台22の本体ケース10の側壁近傍には、前記
振動子ユニット18を揺動させるための支持軸となる支軸
24を回転自在に支承する軸受26が配設されている。

そして、振動子ユニット18には、その両側端部にアーム
27の一方端が固定されており、またアーム27の他方端
は、支軸24に固定されている。

従って、図に示されるように、振動子ユニット18は、そ
の先端面18Aを下方（被検体方向）に向けて、支軸24と
一体的に固定されている。

支軸24の近傍には、振動子ユニット18を支軸24を軸心と
して揺動させるための駆動源であるモータ28が基台に設
けられている。そして、モータ28の動力を支軸24に伝達
させるために、複数の歯車から構成されるギア部30がモ
ータ28と支軸24との間に介設されている。

なお、第1B図においては、図の簡略化のため、モータ2
8、ギア部30及び角度検出器32が省略されている。

以上のように、揺動機構16は、モータ28、ギア部30、支
軸24及びアーム27等から構成され、支軸24を軸線とし
て、振動子ユニット18を揺動可能としている。

本体ケース10内には、振動子ユニット18の揺動角度、す
なわち支軸24の回転角度を検出する角度検出器32が設け
られている。この角度検出器32は、本実施例において、
支軸24に固定され支軸24と一体となって回転するスリッ
ト板34と、本体ケース10の内側壁に固定されたフォトイ
ンタラプタ36とから構成される。

そして、この角度検出器32においては、スリット板34を
介してフォトインタラプタ36のその二股部の一方側で発
光を行い、スリット板34のスリットを通過した光を、前
記二股部の他方側で受光することにより、支軸24の回転
角度が検出される。

次に、媒質槽38について説明する。

媒質槽38は、被検体接触壁12の内側の面である本体ケー
スの内底面12Aと、本体ケース10の内部を仕切る可撓性
を有する仕切膜40とで囲まれる空間に音響伝搬媒質を充
填して形成されている。仕切膜40は、そのほぼ中央部が
振動子ユニット18の先端面18Aの前面に密着し、またそ
の外周縁が本体ケース10の内周壁に気密接合されてい
る。

そして、この仕切膜40は、振動子ユニット10の揺動を許
容するためのたるみを有している。

従って、仕切膜40と内底面12Aとの間の空間は気密に形
成されており、振動子ユニット18が、いかなる揺動角度
にある状態にあっても、被検体接触壁12と振動子ユニッ
ト18との間の音響整合が保たれている。

すなわち、周知のように超音波は、空気層等を通過する
と極度に減衰されるため、このような媒質槽38によって
音響伝搬を確保している。

なお、媒質槽38へは、注入口42から音響伝搬媒質が注入
され、その音響伝搬媒質には、例えば水や油等の被検体
同様の音響インピーダンスを有する液体が用いられる。

次に、振動子ユニット18の先端面18Aと、本体ケース10
の内底面12Aと、の間で生じる超音波の多重反射の問題
について説明する。

第2A図には、本実施例に対する比較例が示されている。

この第2A図に示される超音波探触子においては、振動子
ユニットの先端面18Aの長手方向の曲率と、本体ケース1
0の内底面12Aの長手方向の曲率とがほぼ同等に形成され
ている。

従って、このような場合においては、先端面18Aから放
射される超音波は、まず内底面12Aでその一部が反射さ
れ、更に先端面18Aで反射されることになり、このよう
なことが繰り返され、多重反射となって取り込むデータ
に悪影響を及ぼす。

そこで、本発明においては、この問題を解決するため
に、まず第１に、振動子ユニット18における先端面18A
のその長手方向の曲率より、内底面12Aの前記長手方向
の曲率を小さくしたことを特徴とする。

また、第２に、第2B図に示されるように、媒質槽38の側
周壁に超音波吸収部材44を配設したことを特徴とする。

つまり、第2B図に示すように、アレイ振動子20の各超音
波振動素子20aから放射された超音波は、振動子ユニッ
ト18の先端面18Aの曲率と、本体ケース10の内底面12Aの
曲率とが異なるために、徐々に外側に反射を繰り返しな
がら誘導されることになり、最終的に、超音波吸収部材
44で吸収されることになる。

従って、振動子ユニット18の先端面18Aと本体ケース10
の内底面12Aとの間における超音波の多重反射を吸収で
き、形成される画像に生じる不要なノイズを除去可能で
ある。

なお、本実施例において、振動子ユニット18における先
端面18Aの曲率半径は60Rであり、本体ケース10の内底面
12Aの曲率半径は100Rでる。もちろん、先端面18Aの曲率
半径より内底面12Aの曲率半径の方が大であれば上述し
た効果を得られる。

ちなみに、本発明者らの実験によれば、上述した構成に
より効果的に多重反射波を除去できることが確認されて
いる。

本実施例において、上述した超音波吸収部材44は、例え
ばシリンンゴム等から構成されており、この超音波吸収
部材44には、超音波を吸収する部材であれば他のものを
用いることが可能である。

また、本実施例において、超音波吸収部材44は、最大限
不要な超音波を吸収除去するために、本体ケース10内の
側壁全周に設けているが、当然これには限られず、不要
な超音波の誘導方向のみに配設しても好適である。

更に、振動子ユニット18の先端面18A及び本体ケース10
の内底面12Aのそれぞれの長手方向の曲率が極端に異な
りすぎると、振動子ユニット18から放射された超音波が
内底面12Aで過大に反射される場合があり、この２つの
曲率の差異は、実用上適当な範囲で定めることが好適と
いえる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る三次元データ取り込
み用超音波探触子によれば、振動子ユニット先端面と本
体ケース内底面との間で生じる超音波の多重反射を抑止
させることができるので、データ取り込みに係る不要な
雑音を効果的に除去できると共に鮮明な画像を形成する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第1A図は本発明に係る三次元データ取り込み用超音波探
触子の正面断面図、 第1B図は第1A図のＢ−Ｂ矢視断面を示す側断面図、 第2A図は本実施例の比較例を示す部分正面断面図、 第2B図は超音波の多重反射の除去を説明するための本実
施例の部分正面断面図である。 10……本体ケース 12……被検体接触壁 16……揺動機構 18……振動子ユニット 18A……先端面 20……アレイ振動子 20a……超音波振動素子 44……超音波吸収部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波探触子の本体ケースと、 前記本体ケース内に設けられコンベックス形をした先端
   部内にアレイ振動子を備えた振動子ユニットと、 前記アレイ振動子を構成する複数の超音波振動素子の配
   列方向と直交する方向に前記振動子ユニットを揺動させ
   る揺動機構と、 を含み、 前記振動子ユニットの先端面と対向する面である前記本
   体ケースの内底面は凹面形で形成され、 前記内底面における前記配列方向の曲率は前記振動子ユ
   ニット先端面の曲率より小さく定められ、 前記本体ケース内の側壁には超音波吸収部材が配設され
   たことを特徴とする三次元データ取り込み用超音波探触
   子。