JP2006087678A

JP2006087678A - 超音波探触子

Info

Publication number: JP2006087678A
Application number: JP2004276856A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kadokura; 雅彦門倉
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2006-04-06

Abstract

【課題】超音波振動子の周辺に磁気や光学式の位置センサを設置することなく、超音波振動子の位置を検出できる超音波探触子を提供する。
【解決手段】筐体内に超音波振動子を揺動運動させる揺動機構を有する超音波探触子において、前記超音波振動子の使用範囲外に第二の超音波振動子を有し、前記第二の超音波振動子に対向する位置に揺動周方向に従って筐体内部に反射体を有する超音波探触子において、揺動時に第二の超音波振動子によって反射体からのエコーをスキャンすることから超音波振動子の位置情報を読み取るこができ、あらたに磁気式や光学式の位置検出センサを用いることなく、超音波振動子の位置を検出することができる。
【選択図】図１

Description

生体内に超音波を照射してそのエコー信号を受け取る超音波探触子に関するものである。

従来の超音波探触子は、図７、８に示すように、モータ５による駆動プーリ１０２を揺動または回転させる駆動機構と、前記駆動プーリ１０２から超音波振動子４に設置された揺動プーリ７へ駆動を伝達するワイヤ駆動機構１００と、前記揺動プーリ１０２に対して位置検出センサ１０３が設置された構成をしており、前記モータ５の回転を前記ワイヤ駆動機構１００により前記揺動プーリ７に伝えて前記超音波振動子４を揺動または回転させ、そのときの前記超音波振動子４の位置角度を前記位置検出センサ１０３で検出する（例えば特許文献１参照）。
特開平１０−１７９５８８号公報（第２−１１頁、第１２図）

しかしながら、従来の超音波探触子においては、揺動時にワイヤがプーリ上を滑ることからの位置のずれやワイヤの経時変化のため、揺動プーリに設置された磁気式や光学式などの位置角度センサにより揺動プーリの位置角度を検出する方法をとっている。このため、揺動プーリ周辺に磁気式や光学式の位置検出センサを設置しなければならないという問題があった。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、超音波振動子の使用範囲外に第二の超音波振動子を有し、第二の超音波振動子に対向する位置に揺動周方向に従って筐体内部に反射体を有していることで、揺動プーリ周辺に新たに磁気式や光学式の位置検出センサを設置することなく、超音波振動子の位置検出することができる超音波探触子を提供することを目的とする。

本発明の超音波探触子は、筐体内に超音波振動子を揺動運動させる揺動機構を有する超音波探触子において、前記超音波振動子の使用範囲外に第二の超音波振動子を有し、前記第二の超音波振動子に対向する位置に揺動周方向に従って筐体内部に反射体を有している。

この構成により、揺動時に第二の超音波振動子によって反射体からのエコーをスキャンすることから超音波振動子の位置情報を読み取るこができる。よって、あたらに磁気式や光学式の位置検出センサを用いることなく、超音波振動子の位置を検出することができる。

また、本発明の超音波探触子は、前記反射体は、複数個の反射体からなる特徴を有している。

この構成により、位置情報が必要とされる場所だけに反射板を設置し、その特定の反射板の位置情報を得ることがきる。

また、本発明の超音波探触子は、前記反射体は、反射面にスリット部を有している特徴を有している。

この構成により、反射体のスリットを超音波振動子でスキャンすることでできる波形をカウントすることで、全周にわたり連続的に位置情報を読み取ることができる。

また、本発明の超音波探触子は、前記反射体は、揺動周方向に沿って反射面の面積が周期的に変化している特徴を有している。

この構成により、反射体を超音波振動子でスキャンすることでできる反射波の周期的な強度変化からできる波形をカウントすることで、スリットを形成しなくとも全周にわたり連続的に位置情報を読み取ることができる。

以下、本発明の実施の形態の超音波探触子について、図面を用いて説明する。

本発明の第１の実施の形態の超音波探触子を図１、２、３に示す。図１、２、３において、グリップ部１はモータ５を有し、挿入部２の先端部３の筐体内部には、前記モータ５からシャフト１０から連結する駆動プーリ６と、超音波振動子４が設置された超音波振動子ユニット４ａの回転軸９に設置された揺動プーリ７とが中間プーリ１３を介してワイヤ８により連結された揺動機構を有している。前記超音波振動子ユニット４ａの超音波振動子４の使用範囲外に第二の超音波振動子１６が設置され、筐体内部筐体３の内部の筐体部３ｂには、前記第二の超音波振動子に対向する位置に揺動周方向に従って反射体１５が設置されている。反射体１５の形状は、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す通りであり、それぞれ、図中の反射体１５の長手方向を揺動周方向に沿って設置される。なお、前記モータは、ステッピングモータまたは、エンコーダ付きモータとし、コントローラ側から位置指定をできるものとする。超音波振動子の使用する範囲は、図１における破線内の範囲であり、例えば、１２０度としたら、センターから±６０度となり、この場合の使用範囲外とは、例えばセンターから７０度となる。なお、前記第二の超音波振動子１６は、前記超音波振動子４の左右に複数あってもよい。なお、前記第二の超音波振動子１６は、前記超音波振動子４と同形状、同材質であってもよく、前記超音波振動子の画像構築に使用しない端部であってもよい。なお、前記反射体の材質は、反射率が大きい金属などが望ましい。なお、本実施例に示した前記反射体の形状は長方形であるが、楕円形等であってもかまわない。なお、実施例は、体腔に挿入してエコー信号を受け取る超音波探触子だが、体表からエコー信号を受け取る超音波探触子でもかまわない。

以上のように構成された超音波探触子について、図１、２、３を用いてその動作を説明する。

図２において、体腔外にて操作者がグリップ部１を保持して、挿入部２を体腔内に挿入することができる。モータ５によりシャフト１０に設置された駆動プーリ６を回転運動させて、前記駆動プーリ６の回転運動を、中間プーリ１３を介してワイヤ８により揺動プーリ７に伝達して、超音波振動子４が設置された超音波振動子ユニット４ａを回転軸９の回りに揺動運動させることが出来る。

なお、図１、２においては、前記駆動プーリ６の軸方向と前記回転軸９の軸方向とは直交する場合をしめしている。なお、各軸とシャフトの軸受けは、図中、省略してある。なお、図中、裏側にも正面と同様な中間プーリ１３が設置され、表面と同様にワイヤ８がかけられている。なお、図中のように前記中間プーリ１３は複数あってもよい。なお、各プーリにはワイヤ８がかかる円周状の溝を有していてもよい。なお、筐体内部の中には、超音波・エコーを伝播する液体のカップリング液などが充填されていてもよい。

図４を用いて説明する。揺動時に第二の超音波振動子で反射体からのエコーを読み取る。その時のエコーの反射強度から、その最大値、または、コンパレータを用いてあるスレッシュホールド値を、反射体にあたる超音波振動子の位置とする。このとき、モータがステッピングモータの場合は送りステップからモータ位置を読み取り、エンコーダ付きモータの場合はそのエンコーダ値からモータ位置を読み取る。よって、反射体にあたる超音波振動子の位置を、そのときのモータ位置から検出することができる。予め反射体の設定位置情報を持っているため、揺動機構の経年変化などでその設定位置情報とずれている場合は、そのズレ分を補正することにより、正確な揺動位置が分かるようになる。

このような本発明の第１の実施の形態によれば、揺動時に第二の超音波振動子によって反射体からのエコーをスキャンすることから超音波振動子の位置情報を読み取るこができる。よって、あらたに磁気式や光学式の位置検出センサを用いることなく、超音波振動子の位置検出とずれを補正することができる。

本発明の第２の実施の形態の超音波探触子を図３（ａ）、４に示す。図４において、複数個の反射体からなる特徴を有している。反射体は、位置情報を取得したい位置に設置する。例えば、揺動の中心や、左右の両端部などである。

以上のように構成された超音波探触子について、図４を用いてその動作を説明する。

図４において、揺動時に第二の超音波振動子で反射体からのエコーを読み取る。その反射強度の波形を読み取り、その最大値、または、コンパレータを用いてあるスレッシュホールド値を、反射体にあたる超音波振動子の位置とする。このとき、モータがステッピングモータの場合は送りステップからモータ位置を読み取り、エンコーダ付きモータの場合はそのエンコーダ値からモータ位置を読み取る。よって、反射体にあたる超音波振動子の位置を、そのときのモータ位置から検出することができる。また、予め反射体の設定位置情報を持っていれば、揺動機構の経年変化などでその設定位置情報とずれている場合は、そのズレ分を補正することもできる。

このような本発明の第２の実施の形態によれば、位置情報が必要とされる場所だけに反射板を設置し、その特定の反射板の位置情報を得ることがきる。

本発明の第３の実施の形態の超音波探触子を図３（ｂ）、５に示す。図３（ｂ）において、反射体１５は、スリット部１７を有している。なお、スリット部１７は、揺動の周方向に等間隔になっているほうが望ましい。なお、スリット部１７は、反射率が異なる材質により形成してもかまわない。

以上のように構成された超音波探触子について、図５を用いてその動作を説明する。

図５において、揺動時に、第二２の超音波振動子１６で筐体部３ｂに揺動周方向に設置してある反射体からのエコーを図中の矢印の方向に回転しながらその反射強度の波形を読み取り、その最大値、または、コンパレータを用いてあるスレッシュホールド値を、数えることにより、全周にわたり連続的に位置情報を読み取ることができる。なお、モータ位置は、ステッピングモータの場合はステップ送り数から読み取り、エンコーダの付いているモータのばあいはエンコーダから読み取る。

このような本発明の第３の実施の形態によれば、反射体のスリットを超音波振動子でスキャンすることでできる波形をカウントすることで、全周にわたり連続的に位置情報を読み取ることができる。

本発明の第４の実施の形態の超音波探触子を図３（Ｃ）、図６に示す。図６において、反射体は、揺動周方向に沿って反射面の面積が周期的に変化している特徴を有している。なお、形状の外形は、図３（Ｃ）のように曲線、または、直線から形成されていてもよい。

以上のように構成された超音波探触子について、図６を用いてその動作を説明する。

図６において、揺動時に、第二の超音波振動子１６で筐体部３ｂに揺動周方向に設置してある反射体からのエコーを図中の矢印の方向に回転しながらその反射強度の波形を読み取る。その最大値、または、コンパレータを用いてあるスレッシュホールド値を、数えることにより、全周にわたり連続的に位置情報を読み取ることができる。なお、モータ位置は、ステッピングモータの場合はステップ送り数から読み取り、エンコーダの付いているモータのばあいはエンコーダから読み取る。

このような本発明の第４の実施の形態によれば、面積が周期的に変化する反射体のエコーを第二の超音波振動子でスキャンすることでできる波形をカウントすることで、スリットを形成しなくとも全周にわたり連続的に位置情報を読み取ることができる。

以上のように、本発明の超音波探触子は、筐体内に超音波振動子を揺動運動させる揺動機構を有する超音波探触子において、前記超音波振動子の使用範囲外に第二の超音波振動子を有し、前記第二の超音波振動子に対向する位置に揺動周方向に従って筐体内部に反射体を有している。

この構成により、揺動時に第二の超音波振動子によって反射体からのエコーをスキャンすることから超音波振動子の位置情報を読み取るこができる。よって、あたらに磁気式や光学式の位置検出センサを用いることなく、超音波振動子の位置を検出することができる効果を有し、生体内に超音波を照射してそのエコー信号を受け取る超音波探触子等として有用である。

（ａ）本発明の第１の実施の形態における超音波探触子の断面図（正面）（ｂ）本発明の第１の実施の形態における超音波探触子の断面図（側面）本発明の第１の実施の形態における超音波探触子の断面図（正面）（ａ）本発明の２の実施の形態における超音波探触子の反射板の正面図（ｂ）本発明の３の実施の形態における超音波探触子の反射板の正面図（ｃ）本発明の４の実施の形態における超音波探触子の反射板の正面図本発明の第２の実施の形態における超音波探触子の動作説明のための側面図本発明の第３の実施の形態における超音波探触子の動作説明のための側面図本発明の第４の実施の形態における超音波探触子の動作説明のための側面図従来例における超音波探触子の断面図（側面）従来例における超音波探触子の断面図（正面）

符号の説明

１グリップ部
２挿入部
３先端部
３ａ先端部のベース部
３ｂ先端部の筐体部
４超音波振動子
４ａ超音波振動子ユニット
５モータ
５ａエンコーダ
６駆動プーリ
７揺動プーリ
８ワイヤ
９回転軸
１０シャフト
１２回転軸
１３中間プーリ
１５反射体
１６第二の超音波振動子
１７スリット部
１００揺動機構
１０２モータプーリ
１０３位置検出センサ

Claims

筐体内に超音波振動子を揺動運動させる揺動機構を有する超音波探触子において、前記超音波振動子の使用範囲外に第二の超音波振動子を有し、前記第二の超音波振動子に対向する位置に揺動周方向に従って筐体内部に反射体を有していることを特徴とする超音波探触子。
前記反射体は、複数個の反射体からなることを特徴とする請求項１に記載の超音波探触子。
前記反射体は、反射面にスリット部を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波探触子。
前記反射体は、揺動周方向に沿って反射面の面積が周期的に変化していることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波探触子。