JP2006320476A - Ultrasonic probe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波探触子に関し、例えば、超音波を用いて被検体内の画像を得る超音波診断装置に使用される超音波探触子に関する。 The present invention relates to an ultrasound probe, for example, an ultrasound probe used in an ultrasound diagnostic apparatus that obtains an image in a subject using ultrasound.
超音波の送受信面がコンベックス形状(凸形状)をなすように配列された複数の超音波振動子によって、これらの超音波振動子の配列方向(電子走査方向)に行われる電子走査と、この電子走査方向と直交する方向に移動または揺動させる機械走査とによって、複数の断層画像の取得や立体画像の構築を行うことができる医療用の超音波診断装置に使用される超音波探触子が知られている(例えば、特許文献1参照)。
このような従来の超音波探触子を図7、図8に基づいて説明する。図7は超音波探触子の主要部を示す斜視図であり、図8は伝達部材が架け渡されている面の断面図である。
Electronic scanning performed in the arrangement direction (electronic scanning direction) of these ultrasonic transducers by a plurality of ultrasonic transducers arranged so that the ultrasonic transmission / reception surfaces form a convex shape (convex shape); An ultrasonic probe used in a medical ultrasonic diagnostic apparatus capable of acquiring a plurality of tomographic images and constructing a stereoscopic image by mechanical scanning that moves or swings in a direction orthogonal to the scanning direction. It is known (see, for example, Patent Document 1).
Such a conventional ultrasonic probe will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a perspective view showing the main part of the ultrasonic probe, and FIG. 8 is a cross-sectional view of the surface on which the transmission member is bridged.
図7、図8において、超音波振動子アセンブリ1は、超音波の送受信側2aがコンベックス形状をなすように配列された図示しない複数の超音波振動子が内蔵された振動子体2と、振動子体2の内周面にこの振動子体2と一体的に設けられ、図示しない支持体に揺動自在に支持された揺動軸3とを備えている。
7 and 8, the ultrasonic vibrator assembly 1 includes a
揺動軸3には第1のプーリ4が挿入されており、この第1のプーリ4は締結ねじ5によって揺動軸3に固定されている。また、駆動源である駆動モータ6の出力軸6aには第2のプーリ7が挿入されており、この第2のプーリ7は締結ねじ8によって出力軸6aに固定されている。
また、第1のプーリ4と第2のプーリ7には可撓性ベルト9が架け渡されており、この可撓性ベルト9は適切な張力で第1のプーリ4および第2のプーリ7に摺接している。
A
Further, a
このような構成を有する超音波探触子は、駆動モータ6を正逆回動駆動することにより、第2のプーリ7、可撓性ベルト9および第1のプーリ4の順に動力が伝達され、超音波振動子アセンブリ1が揺動軸3を中心に一方向および他方向に揺動する。
In the ultrasonic probe having such a configuration, power is transmitted in the order of the
したがって、超音波振動子アセンブリ1を構成する複数の超音波振動子に対する電子走査と、揺動軸3を中心とする超音波振動子アセンブリ1の揺動による機械走査とによって、被検体内の任意の断層画像や立体画像を取得することができる。
Therefore, any scanning in the subject can be performed by electronic scanning of a plurality of ultrasonic transducers constituting the ultrasonic transducer assembly 1 and mechanical scanning by swinging of the ultrasonic transducer assembly 1 about the
しかしながら、このような従来の超音波探触子にあっては、第1のプーリ4および第2のプーリ7に架け渡された可撓性ベルト9の曲率中心と揺動中心の偏心により、超音波振動子アセンブリ1の揺動中に可撓性ベルト9の全長が変動してしまい、可撓性ベルト9の張力の変動が発生して負荷トルクが変動したり、可撓性ベルト9と第1のプーリ4および第2のプーリ7との間に滑りが発生してしまった。このため、通常の駆動制御では超音波振動子アセンブリ1の揺動動作が不安定となってしまい、上述した不具合を解消するための複雑な駆動制御を行わなければならないという問題があった。
However, in such a conventional ultrasonic probe, due to the eccentricity of the center of curvature and the center of oscillation of the
図8は、可撓性ベルト9の全長が揺動によって変動する状態を模式的に示した断面図である。図8において、プーリ比を1にして第1のプーリ4と第2のプーリ7で可撓性ベルト9の円周方向の移動量を同じ量にしているが、揺動軸3の揺動中心と第1のプーリ4に架け渡された可撓性ベルト9の曲率中心の偏心と、駆動モータ6の出力軸6aの揺動中心と第2のプーリ7に架け渡された可撓性ベルト9の曲率中心の偏心とが、可撓性ベルト9を含む面内において同一方向でないため、すなわち、図8に示すように反対方向であるため、可撓性ベルト9の全長が変動していることを示している。
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the entire length of the
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、伝動部材の全長が変動するのを抑制し、安定した揺動を行う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。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic probe capable of suppressing fluctuation of the entire length of the transmission member and performing stable oscillation. And
本発明の超音波探触子は、支持体と、超音波を送受信する複数の超音波振動子を内蔵した振動子体と、前記振動子体に取付けられるとともに、前記支持体に揺動自在に支持された揺動軸と、前記揺動軸に取付けられた第1のプーリと、出力軸を有する駆動源と、前記駆動源の出力軸に取付けられた第2のプーリと、前記第1のプーリおよび前記第2のプーリに架け渡された可撓性の伝動部材とを有する超音波探触子において、前記第1のプーリおよび前記第2のプーリの伝達比を略1に設定し、前記揺動軸の揺動中心および前記第1のプーリに架け渡された前記伝動部材の曲率中心の偏心と、前記駆動源の出力軸の揺動中心および前記第2のプーリに架け渡された前記伝達部材の曲率中心の偏心とを、前記伝動部材を含む面内において同一方向になるように構成されている。 An ultrasonic probe according to the present invention includes a support body, a vibrator body including a plurality of ultrasonic vibrators that transmit and receive ultrasonic waves, and is attached to the vibrator body and is swingable on the support body. A supported swing shaft, a first pulley attached to the swing shaft, a drive source having an output shaft, a second pulley attached to the output shaft of the drive source, and the first pulley In an ultrasonic probe having a pulley and a flexible transmission member spanned between the second pulley, a transmission ratio of the first pulley and the second pulley is set to approximately 1, The eccentricity of the swing center of the swing shaft and the center of curvature of the transmission member spanned over the first pulley, the swing center of the output shaft of the drive source and the span of the second pulley The eccentricity of the center of curvature of the transmission member is the same in the plane including the transmission member. It is configured to be in.
この構成により、第1のプーリおよび第2のプーリに架け渡された伝動部材の曲率中心と揺動軸および出力軸との揺動中心の偏心がなくなるので、振動子体の揺動中に伝動部材の全長が変動するのを抑制することができ、伝動部材の張力の変動が発生して負荷トルクが変動したり、伝動部材と第1のプーリおよび第2のプーリとの間に滑りが発生してしまうのを防止することができる。この結果、振動子体を通常の駆動制御で安定して揺動させることができる。 With this configuration, the eccentricity of the center of curvature of the transmission member spanned between the first pulley and the second pulley and the center of oscillation of the oscillation shaft and the output shaft is eliminated. Fluctuations in the overall length of the member can be suppressed, fluctuations in the tension of the transmission member can occur, resulting in fluctuations in load torque, and slippage between the transmission member and the first and second pulleys. Can be prevented. As a result, the vibrator body can be stably swung by normal drive control.
また、本発明の超音波探触子は、支持体と、超音波を送受信する複数の超音波振動子を内蔵した振動子体と、前記振動子体に取付けられるとともに、前記支持体に揺動自在に支持された揺動軸と、前記揺動軸に取付けられた第1のプーリと、出力軸を有する駆動源と、前記駆動源の出力軸に取付けられた第2のプーリと、前記第1のプーリおよび前記第2のプーリに架け渡された可撓性の伝動部材とを有する超音波探触子において、前記揺動軸の揺動中心および前記第1のプーリに架け渡された前記伝動部材の曲率中心の偏心と、前記駆動源の出力軸の揺動中心および前記第2のプーリに架け渡された前記伝達部材の曲率中心の偏心とのうち、少なくとも何れか一方の偏心を調整可能にしたものから構成されている。 The ultrasonic probe of the present invention includes a support body, a vibrator body including a plurality of ultrasonic vibrators that transmit and receive ultrasonic waves, and is attached to the vibrator body and swings on the support body. A freely supported swing shaft, a first pulley attached to the swing shaft, a drive source having an output shaft, a second pulley attached to the output shaft of the drive source, the first In the ultrasonic probe having one pulley and a flexible transmission member spanned between the second pulley and the pivot center of the swing shaft and the first pulley Adjusting at least one of the eccentricity of the center of curvature of the transmission member and the eccentricity of the center of curvature of the transmission member spanning the second pulley and the oscillation center of the output shaft of the drive source It is made up of what is possible.
この構成により、第1のプーリおよび第2のプーリに架け渡された伝動部材の曲率中心と揺動軸および出力軸の揺動中心の偏心を調整することができるので、振動子体の揺動中に伝動部材の全長が変動するのを抑制することができ、伝動部材の張力の変動が発生して負荷トルクが変動したり、伝動部材と第1のプーリおよび第2のプーリとの間に滑りが発生してしまうのを防止することができる。この結果、振動子体を通常の駆動制御で安定して揺動させることができる。 With this configuration, the center of curvature of the transmission member spanned between the first pulley and the second pulley and the eccentricity of the oscillation center of the oscillation shaft and the output shaft can be adjusted. It is possible to suppress the fluctuation of the entire length of the transmission member, and the fluctuation of the tension of the transmission member occurs to change the load torque, or between the transmission member and the first pulley and the second pulley. It is possible to prevent slipping. As a result, the vibrator body can be stably swung by normal drive control.
また、本発明の超音波探触子の前記振動子体はコンベックス形状を有し、前記超音波振動子は、超音波の送受信面が前記振動子体のコンベックス先端面に位置するように前記振動子体の曲面長手方向に沿って配列されたものから構成されている。 Further, the transducer body of the ultrasonic probe of the present invention has a convex shape, and the ultrasonic transducer has the vibration so that an ultrasonic transmission / reception surface is located on a convex tip surface of the transducer body. It is comprised from what was arranged along the curved surface longitudinal direction of a child.
この構成により、超音波を放射状に送受信することができるので、狭い所から広い範囲に亘って被検体内の良好な画像を得ることができる。 With this configuration, since ultrasonic waves can be transmitted and received in a radial manner, a good image in the subject can be obtained over a wide range from a narrow place.
以上説明したように、本発明は、伝動部材の全長が変動するのを抑制し、安定した揺動を行うことができる超音波探触子を提供することができる。 As described above, the present invention can provide an ultrasonic probe that can suppress fluctuation of the entire length of the transmission member and can perform stable oscillation.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
図1乃至図4は本発明に係る超音波探触子の第1の実施の形態を示す図である。
まず、構成を説明する。図1において、超音波探触子11は、超音波振動子アセンブリ12を備えており、この超音波振動子アセンブリ12は振動子体13およびこの振動子体13の内周面に設けられた揺動軸14から構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 4 are views showing a first embodiment of an ultrasonic probe according to the present invention.
First, the configuration will be described. In FIG. 1, the
振動子体13はコンベックス形状をしており、この振動子体13には図示しない超音波振動子が内蔵されている。この超音波振動子は超音波の送受信面が振動子体13のコンベックス先端面、すなわち、凸状の送受信面13a側に位置するように振動子体13の曲面長手方向に沿って配列されている。
The
また、振動子体13には超音波の焦点を機械的に定めるレンズ、超音波を送受信する方向に対してその背面へ超音波が伝達することを抑える背面緩衝材、音響インピーダンスを整合する整合層、超音波振動子に電気信号を送受信するための接続部が内蔵されており、超音波振動子と共にこれらの部材が一体的に組立てられている。
The
揺動軸14はコンベックス形状を有する振動子体13の弦に相当する曲面長手方向両端部の内周部に一体的に結合されており、この揺動軸は図示しない支持体に揺動自在に支持されている。また、揺動軸14には第1のプーリ15が挿入されており、この第1のプーリ15は締結ねじ16によって上方から揺動軸14に固定されている。
The
第1のプーリ15の下方には駆動源としての駆動モータ17が設けられており、この駆動モータ17の出力軸17aには第2のプーリ18が挿入され、この第2のプーリ18は締結ねじ19によって上方から出力軸17aに固定されている。
A
ここで、第1のプーリ15と第2のプーリ18は、揺動軸14に直交する方向で同一面内に位置し、第1のプーリ15と第2のプーリ18の伝達比は略1となるようなプーリ径に設定されている。
Here, the
第1のプーリ15と第2のプーリ18には伝動部材としての可撓性のベルト20が架け渡されており、このベルト20は適切な張力で第1のプーリ15および第2のプーリ18に摺接している。なお、伝動部材としてはベルト20に限らず、ワイヤー等を用いても良い。
A
このような構成を有する超音波探触子11は、駆動モータ17を正逆回動駆動することにより、第2のプーリ18、ベルト20および第1のプーリ15の順に動力が伝達され、超音波振動子アセンブリ12が揺動軸14を中心に一方向および他方向に揺動する。
The
したがって、超音波振動子アセンブリ12を構成する複数の超音波振動子に対する電子走査と、揺動軸14を中心とする超音波振動子アセンブリ12の揺動による機械走査とによって、被検体内の任意の断層画像や立体画像を取得することができる。
Therefore, an arbitrary scan in the subject can be performed by electronic scanning of a plurality of ultrasonic transducers constituting the
図2は第1のプーリ15と第2のプーリ18と締結ねじ16、19が配置された面内における断面図である。
第1のプーリ15および第2のプーリ18は、締結ねじ16、19によって上方から揺動軸14および出力軸17aにそれぞれ固定されているため、第1のプーリ15と揺動軸14および第2のプーリ18と出力軸17aの間に発生する隙間は上側となり、第1のプーリ15と揺動軸14および第2のプーリ18と出力軸17aは下側で接することになる。
FIG. 2 is a cross-sectional view in the plane where the
Since the
この締結方法とプーリ比が略1であることによって、駆動モータ17が動作して第1のプーリ15および第2のプーリ18が回動しても、第1のプーリ15と揺動軸14および第2のプーリ18と出力軸17aに発生する隙間は、同一の方向となる。図3は超音波振動子アセンブリ12が90度CCW方向に揺動したときの断面図を示すものである。
Since the fastening method and the pulley ratio are approximately 1, even if the
本実施の形態では、ベルト20は第1のプーリ15および第2のプーリ18に接触した状態を保ち、第1のプーリ15および第2のプーリ18の内径と外径の同心度を所望の値以下で作成し、駆動モータ17の振れ量を所望の値以下で作成することにより、揺動軸14の揺動中心および第1のプーリ15に架け渡されたベルト20の曲率中心の偏心と、出力軸17aの揺動中心および第2のプーリ18に架け渡されたベルト20の曲率中心の偏心とを、ベルト20を含む面内において同一方向になるようにしている。
In the present embodiment, the
したがって、本実施の形態では、ベルト20の全長の変動は、第1のプーリ15の偏心と第2のプーリ18の偏心でキャンセルする方向となる。このように第1のプーリ15と第2のプーリ18に架け渡された状態でのベルト20の全長は振動子体13の揺動中に略同じ長さを保つことができるため、ベルト20の張力の変動を低減することができ、駆動モータ17に加わる負荷を安定することができる。
Therefore, in the present embodiment, the fluctuation of the overall length of the
さらに、ベルト20の全長の変化により発生する第1のプーリ15および第2のプーリ18とベルト20間の滑りも低減することができる。この結果、超音波振動子アセンブリ12を通常の駆動制御で安定して揺動させることができる。
Furthermore, the slippage between the
また、本実施の形態では、超音波の送受信面13aがコンベックス形状をなすように超音波振動子体が振動子体13に配列されるので、超音波を放射状に送受信することができ、狭い所から広い範囲に亘って被検体内の良好な画像を得ることができる。
In the present embodiment, since the ultrasonic transducer bodies are arranged in the
なお、偏心方向は第1のプーリ15および第2のプーリ18で同一方向であれば、上方向に限らず任意の方向で良い。また、図4に示すようにワイヤー40に中間プーリ21を介在させることにより、ワイヤー40を中間で屈曲させた場合であっても、揺動軸14の揺動中心および第1のプーリ15に架け渡されたワイヤー40の曲率中心の偏心と、出力軸17aの揺動中心および第2のプーリ18に架け渡されたワイヤー40の曲率中心の偏心とを、ワイヤー40を含む展開面内において同一方向になるようにすれば、同様の効果を得ることができる。
As long as the
図5、図6は本発明に係る超音波探触子の第2の実施の形態を示す図であり、第1の実施の形態と同様の構成には同一番号を付して説明を省略する。
図5、図6において、第1のプーリ15には上方から締結ねじ16が螺合されており、この締結ねじ16によって第1のプーリ15が揺動軸14に締結されている。
5 and 6 are diagrams showing a second embodiment of the ultrasonic probe according to the present invention. The same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment, and the description will be omitted. .
5 and 6, a
また、駆動モータ17の出力軸17aは円筒の一部が直線状に構成された直線部17bが形成されており、出力軸17aに挿入された第2のプーリ18には調整ねじ31が組み込まれている。
Further, the
この調整ねじ31は直線部17bに当接しており、この調整ねじ31によって第2のプーリ18へのねじ込み高さを調整することで第2のプーリ18と出力軸17aの偏心量を決定することができる。
The adjusting
また、第2のプーリ18には調整ねじ31と対向した下方側から締結ねじ19が螺合されており、この締結ねじ19によって第2のプーリ18が出力軸17aに締結されている。
A
また、駆動モータ17にはトルク測定器32が設けられており、このトルク測定器32は駆動モータ17の負荷トルクを測定するようになっている。そして、このトルク測定器32で駆動モータ17の負荷トルクを測定し、揺動位置により駆動モータ17のトルクの変動が大きい場合には、締結ねじ19を緩めて調整ねじ31で第2のプーリ18と出力軸17aの偏心を調整し、再び負荷トルクを測定する。
The
この作業を繰り返して負荷トルクの調整を行い、トルクの変動が最も小さくなった時点で、締結ねじ19と調整ねじ31を接着剤等により固定する。このトルクの変動が最も小さくなった時点が、揺動軸14の揺動中心と第1のプーリ15に架け渡されたベルト20の曲率中心の偏心と、出力軸17aの揺動中心と第2のプーリ18に架け渡されたベルト20の曲率中心の偏心とが略同一になった時点である。
This operation is repeated to adjust the load torque, and when the torque fluctuation becomes the smallest, the
本実施の形態では、第2のプーリ18と出力軸17aの偏心を調整ねじ31によって調整することにより、例えば第1のプーリ15および第2のプーリ18の内径と外径の同心度がずれていたり、第1のプーリ15および第2のプーリ18と揺動軸14および出力軸17aとの隙間量が異なっていても、第2のプーリ18を調整するための負荷トルクを監視し、第2のプーリ18と出力軸17aの偏心量を調整することによってプーリ比を1にすることなしに全ての誤差要因を含めた上で偏心を調整することができる。
In the present embodiment, by adjusting the eccentricity of the
以上のように、本実施の形態では、出力軸17aの揺動中心および第2のプーリ18に架け渡されたベルト20の曲率中心の偏心を調整ねじ31によって調整するようにしたので、第1のプーリ15、第2のプーリ18、揺動軸14あるいは出力軸17aの加工精度によるばらつき等の誤差要因やプーリ比に依存する変動も含めた上で偏心を調整することができる。このため、適用範囲が広く、部品精度に依存しない安定した揺動動作を行うことができる。
As described above, in the present embodiment, the eccentricity of the swing center of the
なお、本実施の形態の調整ねじ31は出力軸17aの揺動中心および第2のプーリ18に架け渡されたベルト20の曲率中心の偏心を調整するように第2のプーリ18側に設けられているが、揺動軸14の揺動中心および第1のプーリ15に架け渡されたベルト20の曲率中心の偏心を調整するように第1のプーリ15側に設けられていても良い。
The adjusting
また、本実施の形態では、駆動モータ17の負荷トルクを測定したが、これに限らず、例えば第1のプーリ15および第2のプーリ18の振れ量を測定し、その位相が合うような調整を行っても良い。
In the present embodiment, the load torque of the
以上のように、本発明に係る超音波探触子は、伝動部材の全長が変動するのを抑制し、安定した揺動を行うことができるという効果を有し、超音波を用いて被検体内の画像を得る超音波診断装置に使用される超音波探触子等として有用である。 As described above, the ultrasonic probe according to the present invention has an effect of suppressing fluctuation of the entire length of the transmission member and performing stable oscillation, and uses ultrasonic waves to examine the subject. It is useful as an ultrasonic probe or the like used in an ultrasonic diagnostic apparatus that obtains an internal image.
11 超音波探触子
13 振動子体
13a 送受信面
14 揺動軸
15 第1のプーリ
17 駆動モータ(駆動源)
17a 出力軸
18 第2のプーリ
20 ベルト(伝動部材)
31 調整ねじ
40 ワイヤー(伝動部材)
DESCRIPTION OF
31
Claims (3)
超音波を送受信する複数の超音波振動子を内蔵した振動子体と、
前記振動子体に取付けられるとともに、前記支持体に揺動自在に支持された揺動軸と、
前記揺動軸に取付けられた第1のプーリと、
出力軸を有する駆動源と、
前記駆動源の出力軸に取付けられた第2のプーリと、
前記第1のプーリおよび前記第2のプーリに架け渡された可撓性の伝動部材とを有する超音波探触子において、
前記第1のプーリおよび前記第2のプーリの伝達比を略1に設定し、
前記揺動軸の揺動中心および前記第1のプーリに架け渡された前記伝動部材の曲率中心の偏心と、前記駆動源の出力軸の揺動中心および前記第2のプーリに架け渡された前記伝達部材の曲率中心の偏心とを、前記伝動部材を含む面内において同一方向になるように構成したことを特徴とする超音波探触子。 A support;
A vibrator body including a plurality of ultrasonic vibrators for transmitting and receiving ultrasonic waves;
A swing shaft attached to the vibrator body and swingably supported by the support;
A first pulley attached to the swing shaft;
A drive source having an output shaft;
A second pulley attached to the output shaft of the drive source;
In the ultrasonic probe having a flexible transmission member spanned between the first pulley and the second pulley,
The transmission ratio of the first pulley and the second pulley is set to approximately 1,
Eccentricity of the oscillation center of the oscillation shaft and the center of curvature of the transmission member spanned over the first pulley, and oscillation center of the output shaft of the drive source and the second pulley An ultrasonic probe characterized in that the eccentricity of the center of curvature of the transmission member is arranged in the same direction within a plane including the transmission member.
超音波を送受信する複数の超音波振動子を内蔵した振動子体と、
前記振動子体に取付けられるとともに、前記支持体に揺動自在に支持された揺動軸と、
前記揺動軸に取付けられた第1のプーリと、
出力軸を有する駆動源と、
前記駆動源の出力軸に取付けられた第2のプーリと、
前記第1のプーリおよび前記第2のプーリに架け渡された可撓性の伝動部材とを有する超音波探触子において、
前記揺動軸の揺動中心および前記第1のプーリに架け渡された前記伝動部材の曲率中心の偏心と、前記駆動源の出力軸の揺動中心および前記第2のプーリに架け渡された前記伝達部材の曲率中心の偏心とのうち、少なくとも何れか一方の偏心を調整可能にしたことを特徴とする超音波探触子。 A support;
A vibrator body including a plurality of ultrasonic vibrators for transmitting and receiving ultrasonic waves;
A swing shaft attached to the vibrator body and swingably supported by the support;
A first pulley attached to the swing shaft;
A drive source having an output shaft;
A second pulley attached to the output shaft of the drive source;
In the ultrasonic probe having a flexible transmission member spanned between the first pulley and the second pulley,
Eccentricity of the oscillation center of the oscillation shaft and the center of curvature of the transmission member spanned over the first pulley, and oscillation center of the output shaft of the drive source and the second pulley An ultrasonic probe characterized in that at least one of the eccentricity of the center of curvature of the transmission member can be adjusted.
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JP2004230693A (en) * | 2003-01-30 | 2004-08-19 | Seiko Epson Corp | Power transmission, recording apparatus and liquid ejection apparatus for recording device |
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Patent Citations (2)
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