JPH0698128B2 - 機械式走査型超音波探触子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、機械的に超音波ビームを扇形、あるいは円周
状に走査し、二方向の超音波断層像を得ることができる
機械式走査型超音波探触子に関するものである。

従来の技術 超音波パルスビームを生体に向けて放射し、生体内の音
響インピーダンスの差違によって生じる反射波を受信
し、所望の生体断層像を表示する超音波診断装置が公知
である。その中で超音波パルスビームを機械的に走査
し、扇形状の超音波断層像が得られる機械式走査型超音
波探触子がある。例えば第４図は、特開昭53−83370号
公報に示されているもので、１は振動子、２は支持軸、
３は支持枠、４、４′はリンク、５、５′は動力源（電
気、エア油圧等）、６は方位軸、７は同期装置をそれぞ
れ示す。

この従来の機械式走査型超音波探触子において、振動子
１は、支持軸２の回りに往復回動ができる。支持軸２
は、支持枠３によって保持されている。振動子１は、リ
ンク４、動力源５とリンクし、一つの方位において、所
望の往復回動する。すなわち振動子１から超音波パルス
ビームを放射すれば、超音波パルスビームの扇形走査が
行われ、第１の所望の扇形状の超音波断層像が得られ
る。

一方、かかる扇形走査終了後、更に動力源５′は支持枠
３全体を方位軸６の回りに所望の方位角だけ回転させ、
その方位において、前記の扇形走査を行わせ、第２の所
望の扇形状の超音波断層像が得られる。動力源５、及び
５′による動作は、同期装置７によって規制される。

この従来の機械式走査型探触子によれば、動力源５、
５′の動作とリンク４、４′、同期装置７によって、２
方位の扇形状の超音波断層像が得られる。

発明が解決しようとする問題点 しかし、以上の構成の探触子では、リンク４、４′と動
力源５、５′の機構によって、超音波パルスビームの扇
形走査角度が制限される。しかもリンク４、４′の存在
は、探触子を小形化する上で大きな障害である。更に、
本構成はリンク４、４′の機構による往復回動の扇形走
査であり、実際の探触子は、大きな機械的振動がともな
う。それ故、探触子を操作する人、被検者共に極めて強
い不快感にさらされるなど実用上様々な問題点を有して
いる。

本発明は、以上の様な問題点を解決するもので、小形
で、振動が少なく、広角度の扇形走査と全円周走査によ
る二方向の超音波断層像が得られ、操作性のよい機械式
走査型超音波探触子を提供することを目的とするもので
ある。

問題点を解決するための手段 本発明は、少なくとも１個の超音波振動子が設けられた
支持体を第１の軸中心に回転可能に支持するとともに、
この支持体を前記第１の軸と直交する第２の軸中心にも
回転可能に支持するように構成したことを特徴とするも
のである。

作用 本発明は、上記した構成により、支持体と共に超音波振
動子を回転運動することによって、超音波パルスビーム
を広角度で扇形走査することができ、扇形状の超音波断
層像が得られる。次に支持体と共に超音波振動子を旋回
運動することによって、超音波パルスビームの全円周走
査をすることができ、円形状の超音波断層像が得られ
る。すなわち探触子を固定した状態で、支持体（超音波
振動子）を回転と旋回運動させることによって、二方
向、又は半球状の超音波断層像が得られる様にしたもの
である。

実施例 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。第１図は本発明の第１の実施例における機械式走
査型超音波探触子を示す概略構成断面図である。第２図
は本発明の第１及び後述する第２の実施例において得ら
れる超音波断層像の方向を示す図である。第１図及び第
２図において10はモータであり、超音波振動子130を保
持した支持体120の回転位置又は旋回位置を検出する位
置検出手段であるエンコーダ20が取付けられている。30
はケーブル、40はケース、50は信号伝達器、60,70はＯ
リング、150は超音波伝搬媒体液である。80は保持部を
構成するシャーシであり、このシャーシ80は軸110によ
り支持体120を第１の軸中心に回転可能に支持し、その
外周は軸受けにより容器100に第１の軸と直交する第２
の軸中心に回転可能に支持されている。また、このシャ
ーシ80には、回転伝達方向を直交方向へ変換する動力伝
達方向変換手段であるシャフト190及びカサ歯車90,180
が取付けられており、駆動力を支持体120を伝達する伝
達手段であるプーリ140,170とベルト160が支持されてい
る。200はクラッチ、210,220は平歯車、230はスライダ
であり、モータ10の回転動力を選択的に切換て伝達する
切換手段を構成している。300は扇形走査面、400は円周
走査面をそれぞれ示す。超音波振動子130（本実施例で
は１個の場合を示す）は必要に応じて音響整合層や音響
レンズが取付けられ、支持体120の外周面に設けられ
る。超音波振動子130との電気信号の結合は、信号伝達
器50（本実施例では、スリップリングを使用している）
と支持体120内に組込まれたロータリートランス（図示
せず）によって行った。尚、このロータリートランス
は、スリップリングの様なものにかえてもよいことは言
うまでもない。支持体120は、シャーシ80へ軸110をもっ
て取付けられる。シャーシ80は、超音波伝搬媒体液150
で充された容器100の中に収容され、Ｏリング60と70で
液もれ防止される。尚、容器100は、一部分が超音波透
過窓としても良いが全体が超音波透過窓となる様に、超
音波の透過しやすい材料とした。シャフト190は、シャ
ーシ80の旋回の際の中心軸上に設けられる。クラッチ20
0とスライダ230は、モータ10の回転動力を支持体120
（超音波振動子130）の回転、又はシャーシ80の旋回す
なわち支持体120の旋回の二つの運動を切換え、選択す
る為のものである。エンコーダ20は、超音波振動子130
の回転位置の検出、又は旋回位置の検出、及びモータ10
の回転数を規制する為のものである。ケーブル30は、本
体装置（図示せず。）と接続される。第１図に示した機
械式走査型超音波探触子の動作は、次の様に行われる。
例えば、モータ10の回転動力は、クラッチ200、シャフ
ト190、カサ歯車180と90、プーリ170と140、ベルト160
によって、支持体120に伝達され、軸110を回転軸とし
て、第２図Ａの矢印で示すごとく支持体120が所望の回
転数に回転される。但し、シャーシ80は旋回しない。支
持体120の回転につれて、超音波振動子130が生体（図示
せず）と所望の位置に対向したならばケーブル30、信号
伝達器50及び支持体120内のロータリートランス（図示
せず）を介して、電気信号を印加し、超音波振動子130
を付勢する。超音波振動子130から発生した超音波パル
スビームは、超音波伝搬媒体液150、容器100を通して生
体に向けて放射される。一方、生体からの音響インピー
ダンスの差違によって生じる反射波は、逆の経路を経
て、超音波振動子130で受波される。その受波信号は、
支持体120内のロータリートランス、信号伝達器50、及
びケーブル30を介し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上
に表示する。以上のごとく支持体120と共に超音波振動
子130を連続的に回転せしめて、第２図に示した扇形走
査面300のごとく、次々と超音波パルスビームを扇形走
査し、第１の扇形状の生体の超音波断層像（第２図、扇
形走査面300と同じ）が得られる。尚、エンコーダ20
は、モータ10の回転数を規制すると共に、支持体120
（超音波振動子130）の回転位置を決めるものである。
支持体120の回転による扇形走査角は、本実施例では100
度としたが、必要に応じて360度としてもかまわない。
又、モータ10の回転運動にかえて、往復反転とし、支持
体120を往復反転とする扇形走査としてもよい。

他方、クラッチ200を切り離し、スライダ230を作動させ
てシャーシ80に取付けられた平歯車220と平歯車210をか
み合わせる。その結果、モータ10の回転動力は、平歯車
210、平歯車220、シャーシ80によって、支持体120に伝
達され、第２図、Ｂの矢印で示すごとく、支持体120が
所望の旋回数で旋回される。その際、超音波振動子130
は、真横を向いている。支持体120の旋回につれて、超
音波振動子130が生体（図示せず）と所望の位置に対向
したならばケーブル30、信号伝達器50、及び支持体120
内のロータリートランス（図示せず）を介して、電気信
号を印加し、超音波振動子130を付勢する。超音波振動
子130から発生した超音波パルスビームは、超音波伝搬
媒体液150、容器100を通して生体に向けて放射される。
一方、生体からの音響インピーダンスの差違によって生
じる反射波は、逆の経路を経て、超音波振動子130で受
波される。その受波信号は、支持体120内のロータリー
トランス（図示せず）、信号伝達器50、及びケーブル30
を介し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上に表示する。
以上のごとく支持体120と共に超音波振動子130を連続的
に旋回せしめて、第２図に示した円周走査面400のごと
く、次々と超音波パルスビームを円周走査し、第２の円
形状の生体の超音波断層像（第２図、円周走査面400と
同じ）が得られる。尚、エンコーダ20は、モータ10の回
転数を規制すると共に、支持体120（すなわち超音波振
動子130）の旋回位置を決めるものである。

支持体120の円周走査角は、本実施例では360度としたが
必要に応じて、それ以下でもかまわないことは言うまで
もない。以上のごとく本実施例によれば、探触子を動か
すことなく、モータ10の回転動力伝達方向を切換えるこ
とにより、支持体120と共に超音波振動子130を回転と旋
回運動せしめることができ、それぞれ扇形状、及び円形
状の広範囲にわたる生体の超音波断層が得られる。尚、
支持体120の回転と、旋回運動を複合化することによ
り、半球状の超音波断層像を得ることもできることは言
うまでもない。これは特に体腔内の診断において、挿入
した探触子を動かすことなく広範囲にわたって、断層像
が得られるもので、診断上極めて有用である。又、支持
体120の回転、及び旋回は全て、モータ10の回転運動の
みによるもので機械的振動が極めて少ない。

次に本発明の第２の実施例について説明する。第３図は
本発明の第２の実施例における機械式走査型超音波振動
子を示す概略構成断面図である。第３図において、第１
図と同様の構成については同じ番号を付して、説明を省
略する。第３図において、第１図の構成と異なる点は、
第１図においてクラッチ200、平歯車210,220及びスライ
ダ230から構成されるモータ10の回転動力を切換えて伝
達する切換手段にかえて、モータ10′とエンコーダ20′
を設け、支持体120の回転、及び旋回運動の為にそれぞ
れ専用のモータとエンコーダを備えたことである。以下
その動作を説明する。例えば、支持体120（超音波振動
子130）の回転は、モータ10、シャフト190、カサ歯車18
0と90、プーリ170と140、ベルト160によって行われ、第
２図、Ａの矢印で示したごとく回転される。一方、支持
体120の旋回は、モータ10′、平歯車210と220、シャー
シ80によって行われ、第２図、Ｂの矢印で示したごとく
旋回される。従って、モータ10では、第２図の扇形走査
面300のごとく扇形走査が行われ、モータ10′では、第
２図の円周走査面400のごとく円周走査が行われる。そ
して、扇形状及び円形状の超音波断層像がそれぞれ得ら
れる。尚、エンコーダ20は、モータ10の回転を規制する
と共に、超音波振動子130の回転位置を検出するもので
ある。又、エンコーダ20′は、モータ10′の回転を規制
すると共に、超音波振動子130の旋回位置を検出する。

尚、超音波振動子130によって、超音波断層像を得る方
法は、前述の第１の実施例の場合と同じであり、その詳
細な説明は省略する。

以上本実施例によれば、超音波振動子130の回転による
扇形走査、及び旋回による円周走査は、それぞれ専用の
モータとエンコーダが使われ、必要に応じて、その切換
え選択を瞬時に行うことができ、極めて操作性がよい。

尚、以上の第１、第２の実施例の説明では、モータの回
転動力の伝達手段として、平歯車、カサ歯車、プーリ、
ベルトを用いたが他の手段によってもよいことは言うま
でもない。

発明の効果 以上の様に本発明は探触子を動かさず支持体と共に超音
波振動子を回転、又は旋回運動せしめることができ、そ
れぞれ扇形状、及び円形状の広範囲にわたる生体の超音
波断層像が得られる。尚、支持体の回転と旋回運動を複
合化することにより、半球状の断層像を得ることもでき
る。これは特に体腔内の診断において、挿入した探触子
を動かすことなく広範囲にわたって、断層像が得られる
もので診断上極めて有用である。支持体の回転、及び旋
回運動はいずれもモータの回転運動のみによるもので、
機械的振動が極めて少ない。それは被検者への苦痛や不
快感を無くするもので、探触子の操作性が極めて良い。

更にリンク機構が無い為に探触子の小形化が容易である
など、特に体腔内用の機械式走査超音波探触子としてそ
の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例における機械式走査型
超音波探触子の断面図、第２図は、前記探触子における
超音波ビームの走査面を示す図、第３図は、本発明の第
２の実施例における機械式走査型超音波探触子の断面
図、第４図は従来の機械式走査型超音波探触子の原理図
である。 10,10′…モータ、20,20′…エンコーダ、30…ケーブ
ル、40…ケース、50…信号伝達器、60,70…Ｏリング、8
0…シャーシ、90,180…カサ歯車、100…容器、110…
軸、120…支持体、130…超音波振動子、140,170…プー
リ、150…超音波伝搬媒体液、160…ベルト、190…シャ
フト、200…クラッチ、210,220…平歯車、230…スライ
ダ、300…扇形走査面、400…円周走査面。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１個の超音波振動子が設けられ
   た支持体と、この支持体を内包し、少なくとも一部分に
   超音波透過窓を有し超音波伝搬媒体で充たされた容器
   と、一端に前記支持体を第１の軸中心に回転可能に支持
   し外周を前記容器に前記第１の軸と直交する第２の軸中
   心に回転可能に支持されて前記支持体を旋回運動させる
   中空体からなる保持部と、この保持部の中空部に取付け
   られ前記第２の軸中心の回転駆動力を前記第１の軸中心
   の回転駆動力として出力する動力伝達方向変換手段と、
   前記保持部の中空部に取付けられ前記動力伝達方向変換
   手段から出力される回転駆動力を前記支持体に伝達する
   伝達手段と、前記保持部と前記動力伝達方向変換手段と
   に選択的に切換えて回転駆動力を伝達する駆動部と、こ
   の駆動部に取付けられ前記支持体の回転位置又は旋回位
   置を検出する位置検出手段とを備えた機械式走査型超音
   波探触子。
2. 【請求項２】駆動部には、１個のモータと、このモータ
   の出力軸に連結して前記モータの回転駆動力を前記保持
   部と前記動力伝達方向変換手段とに選択的に切換える切
   換手段とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の機械式走査型超音波探触子。
3. 【請求項３】駆動部には、動力伝達方向変換手段を駆動
   する第１のモータと、保持部を駆動する第２のモータと
   を備え、前記第１のモータと前記第２のモータとを選択
   的に切換えて駆動することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の機械式走査型超音波探触子。