JP2001149372A - 超音波探触子 - Google Patents

超音波探触子

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JP2001149372A
JP2001149372A JP33635399A JP33635399A JP2001149372A JP 2001149372 A JP2001149372 A JP 2001149372A JP 33635399 A JP33635399 A JP 33635399A JP 33635399 A JP33635399 A JP 33635399A JP 2001149372 A JP2001149372 A JP 2001149372A
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JP
Japan
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outer cylinder
ultrasonic probe
encoder
rotation
chassis
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JP33635399A
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Eiichi Okawa
栄一 大川
Kazuyoshi Irioka
一吉 入岡
Jun Koizumi
順 小泉
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • A61B8/4444Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device related to the probe
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型・軽量・安価で信頼性の高い優れた超音
波探触子を提供する。 【解決手段】 超音波を送受信し、超音波と電気信号を
相互に変換する圧電素子130を保持した外筒111を
電気モータ110によりX軸を中心に回転させるととも
に、電気モータ110を保持した回転ベース140をシ
ャーシ11に回転可能に保持してY軸を中心に揺動させ
る。回転する圧電素子130から連続的に超音波の送受
信を行なうことにより、広い視野の超音波断層像を取得
でき、また、回転ベース140を揺動させることによ
り、揺動角度の異なる超音波断層像が取得できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を送受信し
て体内臓器の状態を観察・診断する超音波診断装置にお
いて、超音波を送受信する圧電素子を回転させて被検体
を機械的に走査する機械走査式の超音波探触子に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の超音波探触子としては、
例えば特開平5−337108号公報に開示されたもの
が知られている。これは、超音波を送受信する圧電素子
をロータに保持し、このロータの揺動と回転を2個のモ
ータと歯車対を用いて制御するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の超音波探触子においては、構造が複雑になるため、
小型化の障害となり、体腔内で使用できないという問題
を有していた。
【0004】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
であり、小型・軽量・安価で信頼性の高い優れた超音波
探触子を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の超音波探触子は、超音波を送受信し、超音
波と電気信号を相互に変換する圧電素子と、前記圧電素
子を保持した外筒を回転可能な回転駆動手段と、前記回
転駆動手段の中心軸を保持する回転ベースと、前記回転
ベースを揺動可能に保持するシャーシと、前記回転ベー
スを揺動させる揺動駆動手段とを備えた構成を有してい
る。この構成により、回転駆動手段の外筒を回転させて
圧電素子を回転させ、圧電素子から連続的に超音波の送
受信を行なうことにより、広い視野の超音波断層像を取
得できることとなる。また、回転駆動手段を保持する回
転ベースを揺動駆動手段により揺動することにより、揺
動角度の異なる超音波断層像を取得できることとなる。
【0006】また、本発明の超音波探触子は、前記回転
駆動手段が、回転角度を検出するための第1のエンコー
ダを備えたことを特徴とするものであり、回転駆動手段
の回転角度を正確に検出することができるので、正確な
超音波断層像を取得できることとなる。
【0007】また、本発明の超音波探触子は、前記第1
のエンコーダが、それぞれ磁性体と磁気抵抗素子によっ
て構成されて、前記外筒の角度変化量を検出するエンコ
ーダと、前記外筒の原点位置を検出するエンコーダとを
備えたことを特徴とするものであり、外筒の角度変化量
と原点位置を検出することにより、回転駆動手段の回転
角度を正確に検出することができるので、正確な超音波
断層像を取得できることとなる。
【0008】また、本発明の超音波探触子は、前記回転
駆動手段が、回転可能な前記外筒を有する第1の電気モ
ータと、前記外筒の中心軸に中心軸を一致させて前記外
筒に設けられた電導性の円筒と、前記電導性の円筒に接
触させて前記回転ベースに設けられた電導性のブラシと
を備えたことを特徴とするものであり、電導性の円筒と
ブラシを接触させることによって、圧電素子と診断装置
本体との電気信号の送受信を行なうことが可能となり、
外筒を連続回転させることにより、高速で、広い範囲を
超音波走査することができ、また、外部ノイズ等の影響
を抑制できることとなる。
【0009】また、本発明の超音波探触子は、前記回転
駆動手段が、回転可能な前記外筒を有する第1の電気モ
ータと、前記外筒に設けられた第1のコイルと、前記第
1のコイルに対向して前記回転ベースに設けられた第2
のコイルとを備えたことを特徴とするものであり、圧電
素子と診断装置本体との電気信号の送受信に2個のコイ
ル間の電磁結合を用いたので、摩擦部分がなく、信頼性
を向上できることとなる。
【0010】また、本発明の超音波探触子は、前記揺動
駆動手段が、第2の電気モータと、前記第2の電気モー
タの回転角度を検出する第2のエンコーダと、前記第2
の電気モータの回転運動を前記回転ベースの揺動運動に
変換する歯車列とを備えたことを特徴とするものであ
り、圧電素子を回転させるロータモータ部の揺動角度を
正確に制御できることとなる。
【0011】また、本発明の超音波探触子は、前記回転
ベースと前記シャーシの一方に設けられた磁石と他方に
設けられた電気コイルにより構成されるボイスコイルモ
ータと、前記回転ベースの揺動角度を検出する第3のエ
ンコーダとを備えたことを特徴とするものであり、歯車
等の摩擦部分がなく、直接回転ベースの揺動角度を測定
することが可能となるので、信頼性をより向上できるこ
ととなる。
【0012】また、本発明の超音波探触子は、前記回転
ベースを前記シャーシに固定する手段を備えたことを特
徴とするものであり、前記ボイスコイルモータと前記第
3のエンコーダを使用した超音波探触子において、超音
波探触子の未使用時に回転ベースをシャーシに固定する
ことにより、輸送時等に超音波探触子に外部から衝撃等
の力が加わった場合でも回転ベースが揺動することがな
く、回転ベースの破損等の故障を未然に防止できること
となる。
【0013】また、本発明の超音波探触子は、前記第1
の電気モータの外筒に同一発振周波数の圧電素子を複数
個設けたことを特徴とするものであり、外筒の回転速度
を同一に保ったままで、高速に超音波断層像を取得でき
ることとなる。
【0014】また、本発明の超音波探触子は、前記第1
の電気モータの外筒に発振周波数の異なる圧電素子を複
数個設けたことを特徴とするものであり、超音波の到達
範囲毎に周波数を変えることが可能となり、高画質の超
音波断層像を取得できることとなる。
【0015】また、本発明の超音波探触子は、前記第1
のエンコーダの原点検出用に前記外筒に設けられた磁性
体に対向して、前記シャーシに前記磁性体の磁束を検出
する磁気抵抗素子を設けたことを特徴とするものであ
り、回転ベースの揺動角度の原点検出を、第1のエンコ
ーダの原点検出用磁性体の磁束を検出することにより行
なうので、揺動角度の原点を確実に検出できることとな
る。
【0016】また、本発明の超音波探触子は、前記第1
のエンコーダの原点検出用に前記外筒に設けられた磁性
体に対向して、前記シャーシに前記磁性体の磁束を検出
する複数の磁気抵抗素子を設けたことを特徴とするもの
であり、複数の磁気抵抗素子の検出信号を比較して揺動
原点を検出することにより、より正確で、高速に揺動原
点を検出できることとなる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照して説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の実施の形態1における
超音波探触子の概略構造図である。超音波探触子1は、
超音波走査を行なうロータモータ部2と、電気信号を伝
達する配線部材3と、揺動の動力を伝達する駆動軸4
と、駆動軸4の回転角度を検出する第2のエンコーダ1
70(第1のエンコーダについては後述)と、駆動軸4
を回転させる第2の電気モータ160(第1の電気モー
タについては後述)と、第2の電気モータ160を保持
するモータブラケット15と、第2の電気モータ160
の出力軸の回転を駆動軸4に伝達するフレキシブルジョ
イント14と、ロータモータ部2を保持し、駆動軸4を
保護するパイプ5と、パイプ5を保持するジョイントフ
レーム6と、ジョイントフレーム6に固定されるハウジ
ング7と、ジョイントフレーム6に固定されるシャフト
ホルダー16と、ロータモータ部2を保護し超音波を伝
達するウィンドウ8と、液漏れを防止するオイルシール
9とによって構成されている。ウィンドウ8の内部は、
超音波の減衰の少ないカップリング液10が充填されて
おり、カップリング液9が駆動軸4とパイプ5のすき間
から漏洩することを防止するために、オイルシール9を
設けてある。なお、説明を容易とするため、ウィンドウ
8、シャフトホルダー16、ハウジング7、ジョイント
フレーム6およびパイプ5の一部を切断して表示してあ
る。
【0018】図2はロータモータ部2の斜視図であり、
図3(a)はロータモータ部2の正面図、図3(b)は
ロータモータ部2の側面図である。説明のため、シャー
シ11は一部を切断して表示してある。第1の電気モー
タ110の外筒111には、第1のエンコーダ120の
一方のエンコーダを構成する磁気パターンが着磁された
磁性体121と、第1のエンコーダ120の他方のエン
コーダを構成する着磁された磁性体122が設けられて
いる。また、外筒111には、圧電素子130の取付け
部118が設けられている。また、外筒111には、電
導円筒150が、電導円筒150の中心と、外筒111
の回転軸を一致させて設けられている。回転ベース14
0には、第1の電気モータ110の中心軸を保持する穴
141と、第1のエンコーダ120の磁性体121の着
磁パターンを検出する磁気抵抗素子123と、第1のエ
ンコーダ120の磁性体122の磁束を検出する磁気抵
抗素子124と、電導ブラシ151と、第1の平歯車1
42とが設けられている。シャーシ11には、第1の平
歯車142と噛み合う第2の平歯車143と、第2の平
歯車143と同軸の第1の傘歯車144と回動可能に設
けられ、第1の傘歯車144は、駆動軸4に連結された
第2の傘歯車145と噛み合っている。また、回転ベー
ス140には、断面形状が略台形で、円弧状の突起14
6、147が設けられている。そしてシャーシ11に
は、これら突起146、147と摺動可能に嵌合する溝
12、13が設けられ、回転ベース140を揺動可能に
保持している。
【0019】図4は第1の電気モータ110の断面図で
あり、外筒111と、電気コイル112と、永久磁石1
13、114と、中心軸115と、ベアリング116、
117とによって構成され、電気コイル112は中心軸
115に固着され、外筒111はベアリング116、1
17を介して中心軸115に回動可能に取りつけられ、
永久磁石113、114は外筒111に固着されてい
る。
【0020】図5は第1のエンコーダ120の信号波形
を示している。第1のエンコーダ120は、外筒111
の角度変化量を検出するためのエンコーダと、外筒11
1の原点位置を検出するためのエンコーダとからなる。
外筒111の角度変化量を検出するためのエンコーダ
は、磁性体121とその着磁パターンを検出する磁気抵
抗素子123とからなり、外筒111の原点位置を検出
するためのエンコーダは、磁性体122とその磁束を検
出する磁気抵抗素子124とからなる。図5において、
第1のエンコーダ120の信号は、角度信号181、1
82と原点信号183の3つの信号により構成されてい
る。外筒111を回転させた時の角度信号は181と1
82のようになり、角度信号181と182の位相差に
より、回転方向を検出し、角度信号181または18
2、またはその両方のパルス数を計数し回転角度を検出
する。原点信号183はエンコーダの原点検出に用い、
そのパルスを検出すると回転角度を0にリセットする。
図5では、説明のため、信号181と182と信号18
3の信号レベルを変えて記載してあるが、通常はこれら
の信号レベルは同一である。
【0021】次に、本実施の形態1の動作について説明
する。図1から図4において、超音波診断装置本体(図
示せず)からの電気信号は、配線部材3を通り、ロータ
モータ部2の回転ベース140に設けられた電導ブラシ
151に伝わる。電導ブラシ151は、外筒111に設
けられた電導円筒150に接触しているので、電導ブラ
シ151に伝わった電気信号が電導円筒150に伝わ
る。電導円筒150は、圧電素子130に接続されてい
るので(図示せず)、電気信号は、圧電素子130に伝わ
る。圧電素子130に伝わった電気信号は、超音波に変
換されて外部に放射される。超音波の進行路中に、超音
波を反射する物質があると、超音波は反射されて、圧電
素子130に戻る。圧電素子130に到達した超音波
は、電気信号に変換され、変換された電気信号は、電導
ブラシ151から電導円筒150、配線部材130へと
伝わって診断装置本体に送られ、映像信号に変換され
る。このとき、第1の電気モータ110の電気コイル1
12に通電することにより、その外筒111がその中心
軸(X軸とする)の回りを回転するので、圧電素子13
0も同様に回転し、360°の範囲の超音波断層画像を
得ることができる。また、外筒111の回転角度は、磁
性体121、122、磁気抵抗素子123、124によ
って構成される第1のエンコーダ120によって測定さ
れるので、超音波断層画像に描出される超音波反射物の
位置精度を向上させることが可能となる。
【0022】一方、第2の電気モータ160を回転させ
ると、その回転は、駆動軸4によって第2の傘歯車14
5に伝達され、第2の傘歯車145と直交して噛み合っ
ている第1の傘歯車144に伝達される。第1の傘歯車
144に伝達された回転は、第2の平歯車143から第
1の平歯車142に伝達される。第1の平歯車142は
回転ベース140に設けられているので、シャーシ11
に形成された溝12、13と回転ベース140に形成さ
れた突起146、147を案内として、回転ベース14
0がX軸と直交するY軸の回りに揺動する。また、駆動
軸4の回転角度は、第2のエンコーダ170によって測
定されるので、回転ベース140の揺動角度を正確に求
めることができる。
【0023】以上のように、本実施の形態1によれば、
ロータモータ部2を簡単な構成として、なお且つ小型化
することができるので、高精度の超音波断層像を得るこ
とができるとともに、揺動角度を正確に検出することが
可能となり、小型で、高信頼性の超音波探触子を得るこ
とができる。
【0024】(実施の形態2)図6は本発明の実施の形
態2におけるロータモータ部2Aの構成を示しており、
図2に示した実施の形態1におけるロータモータ部2と
略同様な構成を有しているので、同様な部分には同様な
符号を付してある。本実施の形態2が実施の形態1と異
なるのは、外筒111に、圧電素子130に接続された
第1のコイル200が設けられ、回転ベース140に、
第1のコイル200に対向して第2のコイル201が設
けられていることのみである。
【0025】次に、本実施の形態2における動作につい
て説明する。診断装置本体からの電気信号は、80Vか
ら200Vのパルス状の電気信号であるため、第2のコ
イル201に電気信号が伝達されると、磁束が急激に変
化する。第1のコイル200は、第2のコイル201に
対向して設けられているので、磁束の急激な変化によ
り、第1のコイル200に電圧が発生する。第1のコイ
ル200は、圧電素子130に接続されているので、電
気信号が圧電素子130に伝わり、圧電素子130から
パルス状の超音波が放射される。放射された超音波が反
射し、圧電素子130に到達すると、電気信号に変換さ
れる。この電気信号は、パルス状であるので、圧電素子
130に接続された第1のコイル200は急激な磁束の
変化を発生させる。また、第2のコイル201は、第1
のコイル200に対向して設けられているので、急激な
磁束の変化により第2のコイル201に電圧を発生させ
る。第2のコイル201に発生した電圧は、配線部材3
を伝わり、診断装置本体に伝達される。
【0026】以上のように、本実施の形態2によれば、
機械的な摺動部なしで、回転部分と固定部分との間で電
気信号の送受信を行なうことができるので、摩耗のな
い、高信頼性の超音波探触子を得ることができる。
【0027】(実施の形態3)図7は本発明の実施の形
態3におけるロータモータ部2Bの構成を示し、図2に
示した実施の形態1におけるロータモータ部2と略同様
な構成を有しているので、同様な部分には同様な符号を
付してある。図8(a)は回転ベース140を係止した
状態のロータモータ部2Bの断面図であり、図8(b)
は回転ベース140を係止してない状態のロータモータ
部2Bの断面図である。回転ベース140には、その両
側面に円弧状の突起146、147が形成され、これら
突起146、147は、シャーシ11に形成された溝1
2、13に摺動可能に嵌合している。また、回転ベース
140には磁石210が設けられ、シャーシ11には電
気コイル211が設けられている。電気コイル211
は、磁石210が発生させている磁束の中にあり、磁石
210と電気コイル211とでボイスコイルモータを構
成している。また、回転ベース140には、磁性体22
2が設けられており、磁気パターンが着磁されている。
一方、シャーシ11には磁気抵抗素子224が設けら
れ、磁気抵抗素子224は磁性体222の着磁パターン
を検出する。さらに、回転ベース140には、磁性体2
22と同様な磁性体(図示せず)が設けられて着磁され
ており、シャーシ11には磁気抵抗素子224と同様な
磁気抵抗素子(図示せず)が設けられて、回転ベース1
40の揺動角度の原点を検出する。これら磁性体222
と不図示の磁性体と磁気抵抗素子224と不図示の磁気
抵抗素子とで第3のエンコーダを構成している。また、
回転ベース140には、回転ベース140をシャーシ1
1に係止するための穴148が設けられており、シャー
シ11には、電磁ソレノイド300と電磁ソレノイド3
00によって吸引されるレバー301と、レバー301
を常時付勢するばね302が設けられている。
【0028】次に、本実施の形態3の動作について説明
する。レバー301は、ばね302によって常時上方に
付勢されているので、回転ベース140の穴148に係
合し、回転ベース140の揺動を止めている。電磁ソレ
ノイド300に電流を流すと、レバー301がばね30
2による付勢力に打ち勝って吸引されるので、レバー3
01が回転ベース140の穴148から外れ、回転ベー
ス140は揺動可能となる。この状態で、電気コイル2
11に電流を流すと、電気コイル211は磁石210の
発生する磁界中にあるので、電磁力を発生させる。この
電気コイル211は、シャーシ11に固定されているの
で、磁石210に反発力が発生する。磁石210を有す
る回転ベース140は、シャーシ11に回動可能に設け
られているので、磁石210に発生する反発力によっ
て、回転ベース140は突起146、147と溝12、
13を案内にして揺動する。また、この時の回転ベース
140の揺動角度は、上記した第3のエンコーダによっ
て検出される。そして、電磁ソレノイド300の電流を
停止すると、レバー301はばね302によって上方に
付勢されているので、回転ベース140の穴148に係
合し、回転ベース140の揺動を止める。
【0029】以上のように、本実施の形態3によれば、
実施の形態2のような歯車列を利用した回転伝達機構を
用いずに回転ベース140を揺動させることができるの
で、摩擦部分がなく、信頼性をより向上することができ
る。また、輸送時などの超音波探触子を使用しない時
は、ロック機構により回転ベース140の揺動を止める
ことができるので、外力等で回転ベース140が回転す
るのを防止することができ、小型・軽量・安価・高信頼
性の超音波探触子を得ることができる。なお、本実施の
形態3では、電気コイル211を回転ベース140に設
け、磁石210をシャーシ11に設けたが、電気コイル
211をシャーシ11に設け、磁石210を回転ベース
140に設けても同様の効果が得られることは言うまで
もない。
【0030】(実施の形態4)図9は本発明の実施の形
態4にかかるロータモータ部2Cの構成を示し、図2に
示した実施の形態1におけるロータモータ部2と略同様
な構成を有しているので、同様な部分には同様な符号を
付してある。上記した実施の形態1では、外筒111に
設けられた圧電素子130は1つであるが、本実施の形
態4では、外筒111には同一の発振周波数を持つ2つ
の圧電素子130、131を設けてある。
【0031】次に、本実施の形態4の動作について説明
する。超音波断層画像を取得する際にかかる時間は、断
層画像の範囲と密度によって一意的に決定される。人体
内を通過する超音波の音速は、概略1530m/sであ
り、10cmの深さまで画像化する場合は、超音波断層
画像を構成する1本の音線データを取得するのに、約1
31μs時間がかかる。1°毎に音線を取得して超音波
断層画像を構成すると、一枚の超音波断層画像を取得す
るのに、およそ47.16msの時間がかかる。本実施
の形態4では、2個の圧電素子130、131を180
°おきに2個設けてあるので、2個の圧電素子130、
131を同時に使用することによって、47.16ms
の時間で2枚の超音波断層画像を取得することができ
る。
【0032】以上のように、本実施の形態4によれば、
外筒111に同一の発振周波数を持つ2つの圧電素子1
30、131を設けてあるので、高速な超音波探触子を
得ることができる。なお、本実施の形態4では、2個の
圧電素子130、131を用いたが、圧電素子の個数を
3個以上とすることにより、さらに高速化されることは
いうまでもない。
【0033】(実施の形態5)図10は本発明の実施の
形態5にかかるロータモータ部2Dの構成を示し、図2
に示した実施の形態1におけるロータモータ部2と略同
様な構成を有しているので、同様な部分には同様な符号
を付してある。上記した実施の形態1では、外筒111
に設けられた圧電素子130は1つであるが、本実施の
形態4では、外筒111には異なる発振周波数を持つ2
つの圧電素子130、132を設けてある。
【0034】次に、本実施の形態5の動作について説明
する。超音波は、物質内を通過する時、その超音波の周
波数が高ければ高い程、分解能が細かくなるが、同時に
減衰も大きくなる。そのため、高い周波数の超音波を使
用すると、より高精細な超音波画像を得ることができる
が、超音波画像が得られる距離が短くなる。低い周波数
の超音波を使用すると、超音波画像が得られる距離は長
くなるが、超音波画像の解像度は低くなる。本実施の形
態5では、周波数の異なる2個の圧電素子130、13
2を使用しているので、図11に示すように、外筒11
1が矢印133方向に回転した時、高い周波数の圧電素
子130を用いて領域134を走査し、低い周波数の圧
電素子132を用いて領域135を走査することによ
り、近い部分の超音波画像を取得する際は、高い周波数
の超音波を使用するので、超音波画像の解像度を上げる
ことができ、遠い部分の超音波画像を取得する際は、低
い周波数の超音波を使用するので、超音波の到達距離を
より長くすることができる。
【0035】以上のように、本発明の実施の形態5によ
れば、外筒111に異なる発振周波数を持つ2つの圧電
素子130、132を設けてあるので、より高い解像で
視野の広い超音波断層画像を取得できる超音波探触子を
得ることができる。なお、本実施の形態5では、2個の
圧電素子を設けたが、発振周波数の異なる3個以上の圧
電素子を設けても、同様の効果を得ることができること
は言うまでもない。
【0036】(実施の形態6)図12は本発明の実施の
形態6にかかるロータモータ部2Eの構成を示し、図2
に示した実施の形態1におけるロータモータ部2と略同
様な構成を有しているので、同様な部分には同様な符号
を付してある。本実施の形態6が上記した実施の形態1
と異なるのは、外筒111に設けられた第1のエンコー
ダ120の原点検出用磁性体122に対向するように、
シャーシ11に磁気抵抗素子400を設けたことのみで
ある。
【0037】次に、本実施の形態6の動作について説明
する。図13(a)は回転ベース140の揺動角度が0
°の時の外筒111が一回転した時の磁気抵抗素子40
0の出力信号波形であり、図13(b)は回転ベース1
40が揺動した時の外筒111が一回転した時の磁気抵
抗素子400の出力信号波形である。回転ベース140
の揺動角度が0°の時は、外筒111に設けられた磁性
体122が、外筒111をY軸を中心として揺動させた
時、シャーシ11に設けられた磁気抵抗素子400の近
傍を通るため、磁気抵抗素子400の信号波形出力は、
図13(a)のようなピーク波形410を出力する。ピ
ーク波形410の値は、磁気抵抗素子400と磁性体1
22との距離が近ければ近い程大きくなる。一方、回転
ベース140が揺動している場合は、磁気抵抗素子40
0の信号波形出力は、図13(b)のような形となり、
図13(a)におけるピーク波形410はみられない。
そこで、揺動角度を変化させながら、磁気抵抗素子40
0の信号波形を測定し、ピーク波形410の一番大きい
値を示す回転ベース140の揺動角度を測定することに
より、磁性体を追加することなく、回転ベース140そ
のものの揺動原点を検出することが可能となり、より信
頼性の高い超音波探触子を得ることができる。
【0038】(実施の形態7)図14は本発明の実施の
形態7にかかるロータモータ部Fの構成を示し、図2に
示した実施の形態1におけるロータモータ部2と略同様
な構成を有しているので、同様な部分には同様な符号を
付してある。本実施の形態7が上記した実施の形態1と
異なるのは、外筒111に設けられた第1のエンコーダ
120の原点検出用磁性体122に対向するように、シ
ャーシ11に複数の磁気抵抗素子401、402、40
3を設けたことのみである。
【0039】次に、本実施の形態7の動作について説明
する。図15(a)は回転ベース140の揺動角度が0
°の時の磁気抵抗素子の出力信号波形であり、401A
は磁気抵抗素子401の出力信号波形、402Aは磁気
抵抗素子402の出力信号波形、403Aは磁気抵抗素
子403の出力信号波形である。図15(b)は回転ベ
ース140が磁気抵抗素子401側に揺動している時の
出力信号波形であり、401Bは磁気抵抗素子401の
出力信号波形、402Bは磁気抵抗素子402の出力信
号波形、403Bは磁気抵抗素子403の出力信号波形
である。図15(c)は回転ベース140が磁気抵抗素
子403側に揺動している時の出力信号波形である。4
01Cは磁気抵抗素子401の出力信号波形、402C
は磁気抵抗素子402の出力信号波形、403Cは磁気
抵抗素子403の出力信号波形である。
【0040】回転ベース140が揺動原点にある時は、
外筒111に設けられた磁性体122の磁束により、図
15(a)のような出力波形を得る。一方、外筒111
のY軸を中心とした揺動により、回転ベース140が磁
気抵抗素子401側に揺動している時は、図15(b)
のような出力信号波形が得られ、回転ベース140が磁
気抵抗素子403側に揺動している時は、図15(c)
のような出力信号波形が得られる。ここで3個の磁気抵
抗素子401、402、403の出力信号を測定し、磁
気抵抗素子401の出力が一番大きいときは、回転ベー
ス140は磁気抵抗素子401側に揺動しており、磁気
抵抗素子403の出力が一番大きいときは、回転ベース
140は磁気抵抗素子403側に揺動していることを、
極めて短時間で検出することが可能となる。また、磁気
抵抗素子402の出力が一番大きく、磁気抵抗素子40
1、403の出力が同じ場合には、回転ベース140は
揺動の原点にいることを検出することが可能となる。こ
のように、回転ベース140そのものの揺動原点を短時
間に検出することができるため、信頼性の高い、高速な
超音波探触子を得ることができる。
【0041】
【発明の効果】以上のように、本発明の超音波探触子
は、超音波を送受信し、超音波と電気信号を相互に変換
する圧電素子と、前記圧電素子を保持して回転可能な外
筒を有する回転駆動手段と、前記回転駆動手段の中心軸
を保持する回転ベースと、前記回転ベースを揺動可能に
保持するシャーシと、前記回転ベースを揺動させる揺動
駆動手段とを備えているので、外筒を回転させて圧電素
子を回転させ、圧電素子から連続的に超音波の送受信を
行なうことにより、広い視野の超音波断層像を取得する
ことができ、また、回転駆動手段を保持する回転ベース
を揺動駆動手段により揺動することにより、揺動角度の
異なる超音波断層像を取得でき、小型・軽量・安価・高
信頼性の超音波探触子を実現できるという効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における超音波探触子の
部分断面斜視図
【図2】本発明の実施の形態1におけるロータモータ部
の部分断面斜視図
【図3】(a)本発明の実施の形態1におけるロータモ
ータ部の部分断面正面図 (b)本発明の実施の形態1におけるロータモータ部の
部分断面側面図
【図4】本発明の実施の形態1における第1の電気モー
タの断面図
【図5】本発明の実施の形態1における第1のエンコー
ダの回転角度信号とエンコーダの原点信号を示す特性図
【図6】本発明の実施の形態2におけるロータモータ部
の部分断面斜視図
【図7】本発明の実施の形態3におけるロータモータ部
の斜視図
【図8】(a)本発明の実施の形態3における回転ベー
スを係止した状態のロータモータ部の部分断面図 (b)本発明の実施の形態3における回転ベースを係止
してない状態のロータモータ部の部分断面図
【図9】本発明の実施の形態4におけるロータモータ部
の部分断面図
【図10】本発明の実施の形態5におけるロータモータ
部の部分断面図
【図11】本発明の実施の形態5における超音波走査領
域を示す模式図
【図12】本発明の実施の形態6におけるロータモータ
部の斜視図
【図13】(a)本発明の実施の形態6における揺動原
点での磁気抵抗素子の出力信号波形図 (b)本発明の実施の形態6における揺動時の磁気抵抗
素子の出力信号波形図
【図14】本発明の実施の形態7におけるロータモータ
の斜視図
【図15】(a)本発明の実施の形態7における揺動原
点での磁気抵抗素子の出力信号波形図 (b)本発明の実施の形態7における磁気抵抗素子40
1側に揺動時の磁気抵抗素子の出力信号波形図 (c)本発明の実施の形態7における磁気抵抗素子40
3側に揺動時の磁気抵抗素子の出力信号波形図
【符号の説明】
1 超音波探触子 2 ロータモータ部 3 配線部材 4 駆動軸 5 パイプ 6 ジョイントフレーム 7 ハウジング 8 ウィンドウ 9 オイルシール 10 カップリング液 11 シャーシ 12 溝 13 溝 14 フレキシブルジョイント 15 モータブラケット 16 シャフトホルダー 110 第1の電気モータ 111 外筒 112 電気コイル 113 永久磁石 114 永久磁石 115 中心軸 116 ベアリング 117 ベアリング 118 圧電素子取付け部 120 第2のエンコーダ 121 磁性体 122 磁性体 123 磁気抵抗素子 124 磁気抵抗素子 130 圧電素子 131 圧電素子 132 圧電素子 133 外筒回転方向 134 高周波素子での走査領域 135 低周波素子での走査領域 140 回転ベース 141 穴 142 第1の平歯車 143 第2の平歯車 144 第1の傘歯車 145 第2の傘歯車 146 突起 147 突起 148 穴150 電導円筒 151 電導ブラシ 160 第2の電気モータ 170 第2のエンコーダ 180 回転角度信号 181 回転角度信号 182 原点信号 200 第1のコイル 201 第2のコイル 210 磁石 211 電気コイル 222 磁性体 224 磁気抵抗素子 300 電磁ソレノイド 301 レバー 302 ばね 400 磁気抵抗素子 401 磁気抵抗素子 402 磁気抵抗素子 403 磁気抵抗素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小泉 順 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番1 号 松下通信工業株式会社内 Fターム(参考) 2G047 DB03 DB05 DB12 EA08 EA15 EA16 4C301 BB03 BB30 BB36 CC02 EE09 EE16 EE17 FF01 GA11 GA20 GD01 5D019 AA05 AA25 EE02 FF04 GG10

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波を送受信し、超音波と電気信号を
    相互に変換する圧電素子と、前記圧電素子を保持した外
    筒を回転可能な回転駆動手段と、前記回転駆動手段の中
    心軸を保持する回転ベースと、前記回転ベースを揺動可
    能に保持するシャーシと、前記回転ベースを揺動する揺
    動駆動手段とを備えた超音波探触子。
  2. 【請求項2】 前記回転駆動手段が、回転角度を検出す
    るための第1のエンコーダを備えたことを特徴とする請
    求項1記載の超音波探触子。
  3. 【請求項3】 前記第1のエンコーダが、それぞれ磁性
    体と磁気抵抗素子によって構成されて、前記外筒の角度
    変化量を検出するエンコーダと、前記外筒の原点位置を
    検出するエンコーダとを備えたことを特徴とする請求項
    2記載の超音波探触子。
  4. 【請求項4】 前記回転駆動手段が、回転可能な前記外
    筒を有する第1の電気モータと、前記外筒の中心軸に中
    心軸を一致させて前記外筒に設けられた電導性の円筒
    と、前記電導性の円筒に接触させて前記回転ベースに設
    けられた電導性のブラシとを備えたことを特徴とする請
    求項1から3のいずれかに記載の超音波探触子。
  5. 【請求項5】 前記回転駆動手段が、回転可能な前記外
    筒を有する第1の電気モータと、前記外筒に設けられた
    第1のコイルと、前記第1のコイルに対向させて前記回
    転ベースに設けられた第2のコイルとを備えたことを特
    徴とする請求項1から3のいずれかに記載の超音波探触
    子。
  6. 【請求項6】 前記揺動駆動手段が、第2の電気モータ
    と、前記第2の電気モータの回転角度を検出する第2の
    エンコーダと、前記第2の電気モータの回転運動を前記
    回転ベースの揺動運動に変換する歯車列とを備えたこと
    を特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の超音波
    探触子。
  7. 【請求項7】 前記揺動駆動手段が、前記回転ベースと
    前記シャーシの一方に設けられた磁石と他方に設けられ
    た電気コイルにより構成されるボイスコイルモータと、
    前記回転ベースの揺動角度を検出する第3のエンコーダ
    とを備えたことを特徴とする請求項1から5のいずれか
    に記載の超音波探触子。
  8. 【請求項8】 前記回転ベースを前記シャーシに係止す
    る手段を備えたことを特徴とする請求項7記載の超音波
    探触子。
  9. 【請求項9】 前記外筒に同一周波数の複数個の圧電素
    子を設けたことを特徴とする請求項1から8のいずれか
    に記載の超音波探触子。
  10. 【請求項10】 前記外筒に異なる周波数の複数個の圧
    電素子を設けたことを特徴とする請求項1から8のいず
    れかに記載の超音波探触子。
  11. 【請求項11】 前記第1のエンコーダの原点検出用に
    前記外筒に設けられた磁性体に対向して、前記シャーシ
    に前記磁性体の磁束を検出するための磁気抵抗素子を設
    けたことを特徴とする請求項3から10のいずれかに記
    載の超音波探触子。
  12. 【請求項12】 前記第1のエンコーダの原点検出用に
    前記外筒に設けられた磁性体に対向して、前記シャーシ
    に前記磁性体の磁束を検出する複数の磁気抵抗素子を設
    けたことを特徴とする請求項3から10のいずれかに記
    載の超音波探触子。
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