JPS5829093B2 - 医用エコ−診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は医用エコー診断装置に関し、特に診断面内で高
速走査可能なビームを発生する超音波ヘッドを有し当該
ビームはチャンバー内に含まれる液体を介して検査すべ
き媒体中へ照射される如き医用エコー診断装置に関する
ものである。

かＳる装置における液体媒質としては従来水が用いられ
ている。

本発明は超音波の伝播速度が水中における伝播速度とか
なり異なる液体を用いる場合に予期せざる重要な効果が
あるという知見に基づいたもので、特に本発明者は液体
中の速度が遅い場合にはその効果が顕著であることを見
出した。

本発明の特徴は、ビームをある程度集束させるために超
音波ビーム出力部で凸面を有するチャンバーを有効に用
いることでもある。

更に装置がＢモード表示を有する場合には、本発明は陰
極線管のスクリーンの走査が媒体中の超音波の偏移に正
確に対応しうる如き陰極線管のための電子走査制御回路
に関するものである。

本発明の効果や他の特徴をより良く理解すべく以下本発
明について図面を用いて詳述する。

第１図は本発明による装置の診断用ヘッドの軸方向断面
図であり、第２図は診断用ヘッドの一端面を示す図であ
る。

図において、チャンバ１は例えば先端が切られた角錐状
の上に載置された平行な側面を有する箱型形状を有し、
その−側面は突出して後述するモータを収納するように
なっている。

チャンバの側壁は、超音波に対して不透明な材質で作ら
れており、好ましくは超音波信号を吸収する物質でおＳ
われでいる。

チャンバの基底部２は超音波を通す薄膜よりなり、患者
の皮膚に接触して用いられてものである。

圧電気トランスジューサ３がハウジングの壁面に取付け
られており、例えば金属板よりなるプレーンミラー４と
共に動作する伝達放射面３１を有している。

シール３２はチャンバ内の水を封止するためのものであ
る。

ミラー４は水平に取付けられたスピンドル４１によって
振動偏移し、もって放射された超音波ビームは第１図の
面に直角でかつ第２図の面に平行なハウジングの対称な
垂直面内の角度で走査されることになる。

スピンドル４１はチャンバ１内の液体に浸漬されたモー
タ５に直接取付けられている。

このモータは上述した突出部中にあって、回転接触子を
有しないタイプのものであり好ましくはトルクモータで
ある。

かくすることにより軽量で、単一部材でかつ（リークや
望ましくない摩擦を生じる）回転ジヨイントを有さない
振動アセンブリが可能となり、組立も容易で信頼性も高
くなる。

第３図は本発明の装置の電気回路を示すもので、パルス
発生路６は高周波トランスミツタフを変調して、その出
力により周知の方法でトランスジューサ３を動作させる
。

エコーパルスは受信器８に入力され、その出力はＣＰＴ
９の制御電極へ印加されて変調信号として用いられる。

第１，２図を再び参照するに、スピンドル４１が回転す
ると、補助反射器４３を取付けた平行なスピンドルの伸
長部４２がそれに対応して偏移する。

チャンバの突出部の垂直壁部に取付けられた補助のトラ
ンスジューサ４４は反射器４３の方向へ水平の超音波ビ
ームを発射する。

対応するエコー信号の受信と発射ビームとの離間時間は
所定定数とｓｉｎ ｉ との和に比例する（第２図）
。

こ＼にｌはミラー４３の基準垂直面とのなす角であり、
薄膜上への超音波の入射角でもある。

補助トランスジューサ４４はパルス発生器６の信号によ
り駆動され、アンプ１０と関連している。

補助反射器４３からピックアップされたエコー信号はア
ンプ１１により増幅されてフリップフロップ１２へ印加
される。

このフリップフロップのトリガ入力はパルス発生器６に
接続されている。

従って、フリップフロップは方形波出力を発生し、その
方形波の立上りが超音波パルスの発射時期に対応しまた
その立下りが補助ミラーからの対応するエコーの到来時
期に対応している。

いかなる時期の方形波の幅も５１ｎｌ に比例している
。

超音波パルスが薄膜へ達する際にはチャンバ内の液体中
を（１−ｃｏｓｉに相当する距離だけ進むことになる。

こＸにｄは超音波ビームが薄膜に対して直交するときの
ビームの薄膜に達するまでの距離を示す。

本発明はまた上述した方法とは異なる方法で超音波ビー
ムの機械的走査をなす如き装置にも適用可能である。

本発明では超音波の伝播速度Ｃ１が検査されるべき媒体
中の伝播速度Ｃ２よりも小なる液体を用いるものである
。

伝播速度が異なることにより、２つの媒体の接触面で超
音波が屈折することになる。

従って、検査すべき媒体中へ照射されたビームは皮膜の
垂直線に対して以下の式で示される角度γでもって超音
波ヘッドから放射される。

Ｓｉｎ ７ ＝ ｆｉ −３ｉｎ こ＼にｎ ＝ Ｃ２／ Ｃｔである。

従って、一般の陰極線管の走査制御回路は、超音波ビー
ムの偏移に対して常に対応してスクリーン上の走査をな
しえないことになる。

しかしながら、以下に述べる回路を用いて超音波ビーム
の偏移に対応して常にスクリーン上の走査がなされるよ
うにすることができる。

再び第３図を参照すると、フリップフロップの方形波は
、これら方形波の各々と等しい幅を有する一定傾斜の鋸
歯状波パルスに変換されるべく積分器２６へ入力される
。

各鋸歯状波パルスの振幅はピーク電圧検出器２７により
検出される。

この検出器は超音波パルスの各発射サイクル毎に変化す
るステップ状の出力電圧を導出することになる。

このステップ状電圧は差動増幅器１８に入力されて、鋸
歯状波パルス発生器１７により発生された他の鋸歯状波
信号と比較される。

この発生器１７は当該出力信号の周波数、振幅及びり、
Ｃ電圧を調整する手段を備えている。

差動増幅器１８により出力される差電圧はモータ５のサ
ーボ動作のために用いられる。

ピーク電圧検出器２７からのステップ状電圧はまた、入
力２８に現われる信号により制御されるスイッチング可
能な乗算回路２８に入力される。

この乗算回路は当該入力信号があるかないかに応じて、
Ｃ１５ｉｎ ｉ 又はＣ２Ｓ１ｎＬをそれぞ゛れ出力
するものであって、後者は（Ｃ２２／Ｃ１）・５１ｎｉ
に等しい。

従ってこれら２つの電圧比は値ｎ２に等しい。

乗算回路は簡単な抵抗ブリッジよりなっており、このブ
リッジの１つのアーム部を短絡するスイッチ手段を含ん
でいる。

これら出力電圧はサイン信号をそれと等価なコサイン信
号に変換する如きコンプリメンタリ回路へ入力される。

当該回路はダイオード３０を介してアナログ・ディジク
ル変換器３２へ出力を導出しかつダイオード３１を介し
てその出力の反転信号を導出するアンプ２９を有してい
る。

角度ｉは±９０°を越えないように変化するもので、従
って５１ｎ１の絶対値は適当なランダムアクセスメモリ
３３に供給されて必要なｃｏｓ １信号が得られる。

乗算器２８から出力されたＣ１５ｉｎ Ｈ又はＣ２５
ｌｎ ７信号は積分器２０へ入力され、その他人力２０
１にはパルス発生器６からの同期パルスが供給されてお
り、この積分器の出力はＣＲＴ９の垂直Ｙ偏向コイルに
加えられる。

また、コンプリメンタリ回路の出力Ｃ１ＣＯ３±又はＣ
２Ｃ０５Ｌは積分器２１へ入力され、その他人力２１１
にはパルス発生器６からの同期パルスが印加されており
、この積分器の出力はＣＲＴの水平Ｘ偏向コイルに加え
られる。

これら積分器はそれぞれＣ，ｔｓｉｎｉ及びＣ，ｊ Ｃ
Ｏ３ｉ に比例した信号を、またこれらに続いてそれぞ
れＣ２ｔＳ１ｎＬ及びＣ２１ＣＯ３Ｌに比例した信号を
出力する。

こ５で、超音波ビームが液体中を速度Ｃ１で通る際の速
度成分はそれぞれＣ１ＣＯ３美及びＣ１５ｉｎ ｉ
となり、また検査媒体を速度Ｃ２で通る際の速度成分は
それぞれＣ２ＣＯ３７及びＣ２Ｓ１ｎＬとなる。

従って、積分器２０及び２１により発生される電圧は、
超音波ビームが薄膜に達する前はＣ１ｉ Ｓｌｎ ｉ
及びＣ１ｔｃｏｓ ｉとなり、またそれ以降はＣ２ｔ
Ｓ１ｎＬ及びＣ２ｔＣＯ３γとなる。

よって電子ビームによるＣＲＴスクリーン上の走査は超
音波ビームの完全な軌溝すなわち薄膜からのアップ及び
ダウンストリームに従ってその回動位置角に対応するこ
とになる。

乗算器２８の動作に必要なスイッチング信号はコンパレ
ーク３４から供給されるもので、このコンパレークは積
分器２１の出力をポテンショメータ３５の電圧とを比較
する。

ポテンショメークの電圧は距離ｄに対応した電圧に調整
される。

超音波の伝播速度が例えば生体組織中の速度の半分であ
るような液体を用いることにより診断は容易となる。

一例として市場にて入手容易な弗素を含む液体を用いる
ことが可能である。

弗素の密度は水の大略倍であり従って、当該液体の音響
インピーダンスは水のそれに近くなる。

これら液の吸収係数は非常に小さいから、他の特性に影
響を与えることのない弗素含有グリースを添加して当該
吸収係数を増大させることができる。

超音波の伝播速度が検査媒体における速度よりも小なる
如き液体を用いることにより、水を用いる場合に比して
その大きさがより小さい（約半分）ハウジングを用いる
ことができるし、また液体中の伝播時間が媒体中のそれ
よりも犬とすることもできる。

液体中の伝播時間が検査媒体中のそれよりも犬となる条
件は、二次反射に続く薄膜からの連続反射による寄生的
エコーが有用な信号の受信後に現われる場合に必要な条
件である。

２つの伝播速度Ｃ２，Ｃ１の差によって屈折が生じ、そ
の結果与えられたセクタに亘って超音波ビームにより掃
引される角度を増大せしめることが可能となり、ミラー
の角偏移をも減少させることができる。

従って、装置の大きさや重さの減少となり、産科や心臓
の検査等に有用となる。

加うるに与えられた周波数における超音波の波長が水の
場合よりも特別な液体の場合において短くなるから、ビ
ームの発散が減少して診断における解像度が向上する。

この解像度は適切な予め定められた形状に湾曲した薄膜
を用いることによっても可能である。

伝播速度に差を設けることにより、２つの媒体の境界面
でレンズの作用をなし、走査面に垂直な平面内に超音波
を集束させることができる。

ビームの屈折による像の歪をなすために固い薄膜を用い
るべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる診断用ヘッドの長手方向断面図
、第２図は当該ヘッドの一端面図、第３図は本発明の一
実施例のブロック図である。 主要部分の符号の説明、１・・・・・・チャンバ、３゜
４４・・・・・・トランスジューサ、 ４ ３３・・・・・・反射用 λツー ５・・・・・・モータ、 ９・・・・・・ＣＲＴ０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 超音波パルスの送受をなすためのトランスジューサ
   と、超音波を透過し被検査媒体と接して用いられる薄膜
   を有するチャンバ内に設けられた液体と、前記トランス
   ジューサにより放射された超音波診断ビームを所定角を
   有するセクタ状に高速走査するための手段とを含む医用
   エコー診断装置であって、前記超音波ビームの送出方向
   を制御する手段は、前記トランスジューサ３からの超音
   波を反射しかつこの超音波の前記トランスジューサから
   の発射方向と一致した軸を中心に回動自在なミラー４と
   、前記ミラーの回転軸４１を中心に回動しかつこの軸４
   １から所定距離離れてこの軸に固定された補助反射器４
   ３と、前記補助反射器へ超音波パルスを発射しかつこの
   反射器からのエコーを受ける固定された補助トランスジ
   ューサ４４と、前記補助トランスジューサからの超音波
   パルスとそのエコーとの間の時間間隔を検知する手段と
   、この検知出力に応じて前記ミラー４を駆動するための
   モータの速度を制御する手段とを含むことを特徴とする
   装置。