JP2008023211A - 超音波探触子 - Google Patents

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Abstract

【課題】金属音の発生を抑制して特に患者への不快感を解消した短軸遥動探触子を提供する。
【解決手段】短冊状とした複数の圧電素子が長軸方向に並べられた圧電素子群と、前記長軸方向を中心として前記圧電素子群を短軸方向に左右に回転して遥動する回転機構部とを有し、前記回転機構部は少なくとも円弧状の歯を有する第１かさ歯車と、前記第１歯車に歯合して水平方向に回転する第２かさ歯車と、前記第２かさ歯車を回転する駆動モータとを備えた超音波探触子において、前記第２かさ歯車の回転シャフトと前記駆動モータとはベルトを用いたプーリー結合とするとともに、前記第１かさ歯車又は前記第２かさ歯車の少なくとも一方を樹脂とした構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は圧電素子群を短軸方向に遥動して立体画像を得る超音波探触子（以下、短軸遥動探触子とする）を技術分野とし、特に操作音を小さくして患者への不快感を解消した簡易機構の短軸遥動探触子に関する。
（発明の背景）
短軸遥動探触子は圧電素子群を長軸方向に電子走査し、短軸方向に機械的に走査（遥動）して立体画像を得るものとして知られる（特許文献１〜３）。このことから、例えば圧電素子を縦横に配列して二次元方向に電子走査するマトリクス型等に比較し、例えば配線（結線）及び走査回路を容易にするので、現実化されている。
（従来技術の一例）第２図は一従来例（特許文献１参照）を説明する短軸遥動探触子の図で、同図（ａ）は長軸方向の、同図（ｂ）は短軸方向の断面図である。
短軸遥動探触子は圧電素子群１と回転機構部２とを備える。圧電素子群１は短冊状とした複数の圧電素子１ａの幅方向を長軸方向に一致させ、長さ方向を短軸方向として図示しないバッキング材上に並べてなる。バッキング材は長軸方向に凸面の曲面状とした基台４上に固着されて、圧電素子群１を長軸方向にコンベックス状に湾曲する。
そして、長軸方向の全領域にわたって圧電素子群１と電気的に接続したフレキシブル基板５が、短軸方向の一端側から下方に向かって導出する。但し、フレキシブル基板５の導電路５ａと圧電素子１ａの図示しない駆動電極とが電気的に接続する。図では直接的に接続されているが、例えば銀箔及び導線によって駆動電極と導電路５ａとが間接的に接続されることもある。
回転機構部２は保持板６、ケース７、第１かさ歯車８ａ、第２かさ歯車８ｂ、回転シャフト９、及び駆動モータ１０からなる。保持板６は長軸方向となる両端側の下面に脚部６（ａｂ）を有し、圧電素子群１を有する基台４を上面に固定する。両端側の脚部６（ａｂ）には、各脚部６（ａｂ）を貫通する長軸方向（水平方向の直線Ｘ−Ｘ上）に各中心軸１１（ａｂ）が設けられる。脚部６（ａｂ）は、中心軸１１（ａｂ）に対して回転自在とする。
ケース７は上面を開口した凹状として、脚部６（ａｂ）から突出した中心軸１１（ａｂ）の突出端を周壁にて結合（固定）する。底壁には長軸方向にスリット１２を有し、圧電素子群１からのフレキシブル基板５を外部に導出する。スリット１２には例えば樹脂１３を埋設して密閉する。
第１かさ歯車８ａは一方の脚部６ａの中心軸１１（ａｂ）より下方の脚部内面に設けられ、垂線方向の下端を頂点とした円弧状（扇状）の歯を有する。第２かさ歯車８ｂは中心軸１１（ａｂ）（直線Ｘ−Ｘ）に対して直交する垂直方向（直線Ｙ−Ｙ）の回転シャフト９に先端側が軸着し、第１かさ歯車８ａと歯合して水平方向に回転する。回転シャフト９はケース７の底壁からシールリング１４によって密閉されて外部に導出し、他端側が駆動モータ１０と例えば金属歯車１５（ａｂ）を用いたギア結合する。
これらの場合、第１及び第２かさ歯車８（ａｂ）は金属とし、第１かさ歯車８ａの円弧状とした歯を円状に並べた場合の円の直径は、第２かさ歯車８ｂの直径よりも大きい。また、回転シャフト９の金属歯車１５ａの直径は、駆動モータ１０の金属歯車１５ｂの直径よりも大きい。
これらにより、駆動モータ１０から第１かさ歯車８ａまでのギア比を大きくすることによって、駆動モータ１０の回転力（トルク）を大きく維持して第１かさ歯車８ａへ伝達する。なお、ケース７には圧電素子群１を覆う図示しないカバーが設けられて圧電素子群１等を密閉封入し、オイル等の超音波媒質が充填される。
このようなものでは、回転機構部２における第２かさ歯車８ｂの水平方向の左右の回転によって、第１かさ歯車８ａは垂直面に対し、頂点を中心として左右の斜め上方に遥動する。すなわち、頂点を中心として垂直方向の左右に回転して遥動する。そして、保持板６の脚部６ｂは中心軸１１（ａｂ）に対して左右に回転遥動し、圧電素子群１は短軸方向にこれとは反対方向の左右に回転遥動する。そして、図示しない回転角検出機構によって基準位置からの短軸方向の回転角を検出し、被検体（生体）からの情報を得る。
特願２００５−１７５７００号（日本電波工業） 特許第２００９５８９号公報（アロカ） 特開２００３−１７５０３３号公報（クレッツ）
（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の短軸遥動探触子では、いずれも金属とした第１及び第２かさ歯車８（ａｂ）並びに金属歯車１５（ａｂ）の歯合時に特有の金属音を発生して、操作時において、医師（操作者）や特に患者に不快感を与える問題があった。
なお、特許文献３(クレッツ）ではモータと圧電素子側の回転軸とをベルトを用いたプーリー結合によって直接的に動力を伝達するので、金属音の発生は解消される。しかし、この場合は、モータの回転力を確実に圧電素子側の回転軸に伝達するために、プーリーの直径比を大きくする必要がある。したがって、圧電素子側のプーリーが大きくなるので、コンパクトな設計を困難にする。
これに対して、上記構成では駆動モータ１０の動力を金属歯車１５（ａｂ）によるギア結合及び第１、第２かさ歯車８（ａｂ）を用いた２段結合とするので、各金属歯車１５（ａｂ）及び第１、第２かさ歯車８（ａｂ）を小さくできる。したがって、コンパクトな設計を容易にする。
（発明の目的）
本発明は、金属音の発生を抑制して不快感を解消した短軸遥動探触子を提供することを目的とする。
短冊状とした複数の圧電素子が長軸方向に並べられた圧電素子群と、前記長軸方向を中心として前記圧電素子群を短軸方向に左右に回転して遥動する回転機構部とを有し、前記回転機構部は少なくとも円弧状の歯を有する第１かさ歯車と、前記第１歯車に歯合して水平方向に回転する第２かさ歯車と、前記第２かさ歯車を回転する駆動モータとを備えた超音波探触子において、前記第２かさ歯車の回転シャフトと前記駆動モータとはベルトを用いたプーリー結合とするとともに、前記第１かさ歯車又は前記第２かさ歯車の少なくとも一方を樹脂とした構成とする。
このような構成であれば、第２かさ歯車の回転シャフトと駆動モータとはベルトを用いたプーリー結合とし、第１かさ歯車又は第２かさ歯車の少なくとも一方を樹脂とする。したがって、いずれの場合でも、金属同士が歯合しないので、特有の金属音を発生することがない。これにより、超音波探触子の操作者や特に患者への不快感を解消できる。
第１図は本発明の一実施形態を説明する短軸遥動探触子の長軸方向の断面図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
短軸遥動探触子は、前述同様に、圧電素子群１と回転機構部２とを備える。圧電素子群１は圧電素子１ａの幅方向を長軸方向としてバッキング材上に並べられたコンベックス状とし、圧電素子群１と電気的に接続するフレキシブル基板５が短軸方向の一端側から導出する。
回転機構部２は、圧電素子群１を上面に固定する保持板６、保持板６の両端側の脚部６（ａｂ）を回転自在とする中心軸１１（ａｂ）を有する凹状のケース７、保持板６の一方の脚部６ａの下方に設けられて円弧状の歯を有する第１かさ歯車８ａ、第１かさ歯車８ａと歯合して回転シャフト９がケース７の底壁から密閉導出した第２かさ歯車８ｂ、及び駆動モータ１０からなる。
そして、ここでは、第１かさ歯車８ａを樹脂とし、第２かさ歯車８ｂを金属とする。また、第２かさ歯車８ｂの回転シャフト９と駆動モータ１０との回転軸とはベルト１６を用いたプーリー結合とする。ここでも、第１かさ歯車８ａの直径は第２かさ歯車よりも大きく、回転シャフト９のプーリー１７ａは駆動モータ１０のプーリー１７ｂよりも大きくし（ギア比を大きくし）、駆動モータ１０の回転力を大きくする。各プーリー１７（ａｂ）及びベルト１６は凹凸の溝が設けられて歯合するタイミングプーリー及びタイミングベルトとする。
このような構成であれば、第２かさ歯車８ｂの回転シャフト９と駆動モータ１０とはベルト１６を用いたプーリー結合とするので、従来例のように金属歯車１５（ａｂ）の歯合時による金属音を発生しない。また、第１かさ歯車８ａを樹脂として第２歯車８ｂを金属とするので、この場合も、歯合時の金属音を小さくできる。したがって、操作時における金属音を抑制して、特に患者に対する不快感を解消できる。
本発明の実施形態を説明する短軸遥動探触子の長軸方向の断面図である。 従来例を説明する短軸遥動探触子の図で、同図（ａ）は長軸方向の、同図（ｂ）は短軸方向の断面図である。
符号の説明
１ 圧電素子群、１ａ 圧電素子、２ 回転機構部、４ 基台、５ フレキシブル基板、５ａ 導電路、６ 保持台、７ ケース、８ａ 第１かさ歯車、８ｂ 第２かさ歯車、９ 回転シャフト、１０ 駆動モータ、１１ 中心軸、１２ スリット、１３ 樹脂、１４ シーリング、１５ 金属歯車、１６ ベルト。

Claims (1)

  1. 短冊状とした複数の圧電素子が長軸方向に並べられた圧電素子群と、前記長軸方向を中心として前記圧電素子群を短軸方向に左右に回転して遥動する回転機構部とを有し、前記回転機構部は少なくとも円弧状の歯を有する第１かさ歯車と、前記第１歯車に歯合して水平方向に回転する第２かさ歯車と、前記第２かさ歯車を回転する駆動モータとを備えた超音波探触子において、前記第２かさ歯車の回転軸と前記駆動モータとはベルトを用いたプーリー結合とするとともに、前記第１かさ歯車又は前記第２かさ歯車の少なくとも一方を樹脂としたことを特徴とする超音波探触子。
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