JP2009153675A - Ultrasonic probe and ultrasonic imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、被検体との接触面にゲル(gel)等を塗布して検査を行う超音波探触子および超音波撮像装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic probe and an ultrasonic imaging apparatus that perform inspection by applying a gel or the like to a contact surface with a subject.
近年、超音波撮像装置を用いた検査は、病院内で日常的に行われている。この検査では、被検体との接触面にゼリー(jelly)状のゲル等が塗布された超音波探触子を、被検体に密着させる。検査終了時には、被検体および超音波探触子の接触面に付着したゲルは、オペレータ(operator)等により拭き取られる(例えば、非特許文献1参照)。 In recent years, examinations using an ultrasonic imaging apparatus are routinely performed in hospitals. In this examination, an ultrasonic probe in which a jelly-like gel or the like is applied to the contact surface with the subject is brought into close contact with the subject. At the end of the examination, the gel adhering to the contact surface of the subject and the ultrasound probe is wiped off by an operator or the like (for example, see Non-Patent Document 1).
また、超音波探触子が有する被検体との接触面は、被検体内で超音波を収束させる音響レンズ(lens)をなし、音響インピーダンス(impedance)が被検体に近いゴム(gum)等の軟質の材料を用いて形成される。ここで、ゴム等で構成される超音波探触子の接触面は、検査を行うごとにゲル等が付着し、オペレータによる布等を用いた清掃が行われる。
しかしながら、上記背景技術によれば、超音波探触子の被検体との接触面には、磨耗等の劣化が生じる。すなわち、被検体との接触面を形成する音響レンズは、ゴム等の軟質の材料で形成される。一方、オペレータが接触面の清掃を行う場合に,比較的硬質の材料からなる清掃用具を用いると、音響レンズは、接触面に傷、凹み等が生じる。 However, according to the background art described above, deterioration such as wear occurs on the contact surface of the ultrasonic probe with the subject. That is, the acoustic lens forming the contact surface with the subject is formed of a soft material such as rubber. On the other hand, when the operator cleans the contact surface, if a cleaning tool made of a relatively hard material is used, the acoustic lens is scratched, dented, or the like on the contact surface.
特に、医療および製造現場で用いられる,清掃用のパルプ(pulp)材料を用いた布(例えば、キムワイプ)は、衛生上および作業上の観点から塵、パルプ屑等が発生しないように、布を構成する繊維質が硬質のものとされる。この布は、超音波探触子の接触面の清掃により、軟質な超音波探触子の接触面を充分に傷つけるものであり、さらに多くの清掃回数を経ることにより、接触面を磨耗させることとなる。 In particular, a cloth (for example, Kimwipe) using a pulp material for cleaning used in medical and manufacturing sites is designed so that dust, pulp debris, etc. are not generated from a hygienic and work viewpoint. The constituent fiber is hard. This cloth is intended to sufficiently damage the contact surface of a soft ultrasonic probe by cleaning the contact surface of the ultrasonic probe, and to wear the contact surface after many more cleanings. It becomes.
接触面の磨耗は、画質の劣化、内蔵される電気部品の露出等を生じさせるものであり、オペレータが磨耗に気づかずにそのまま使用し続けることは、好ましいものではない。 Wear on the contact surface causes deterioration of image quality, exposure of built-in electrical components, etc., and it is not preferable that the operator keep using it without noticing the wear.
この発明は、上述した背景技術による課題を解決するためになされたものであり、オペレータが、超音波探触子の被検体との接触面が磨耗したことを容易に認識できる、またはこの接触面が磨耗することを防止することができる超音波探触子および超音波撮像装置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 caused by the background art, and the operator can easily recognize that the contact surface of the ultrasonic probe with the subject is worn, or the contact surface. An object of the present invention is to provide an ultrasonic probe and an ultrasonic imaging apparatus capable of preventing the wear of the probe.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第1の観点の発明にかかる超音波探触子は、超音波を送受信する圧電素子板と、前記圧電素子板の前記送受信方向に装着される音響レンズと、を備える超音波探触子であって、前記音響レンズは、前記送受信方向の被検体との接触面を被う一様な色を有する表面層と、前記表面層の前記圧電素子板が位置する内部方向に、前記表面層と異なる色の磨耗検出層とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an ultrasonic probe according to the invention of the first aspect is mounted with a piezoelectric element plate that transmits and receives ultrasonic waves, and the piezoelectric element plate in the transmission and reception direction. An acoustic lens comprising: a surface layer having a uniform color covering a contact surface with the subject in the transmission / reception direction; and the piezoelectric of the surface layer. A wear detection layer having a color different from that of the surface layer is provided in an internal direction in which the element plate is located.
この第1の観点による発明では、音響レンズは、色が異なる表面層および磨耗検出層の2層からなる。 In the invention according to the first aspect, the acoustic lens includes two layers of a surface layer and a wear detection layer having different colors.
また、第2の観点の発明にかかる超音波探触子は、超音波を送受信する圧電素子板と、前記圧電素子板の前記送受信が行われる送受信方向に装着される音響整合層と、前記音響整合層の前記送受信方向に装着される音響レンズと、を備える超音波探触子であって、前記音響レンズは、前記送受信方向の被検体との接触面を被う一様な色を有する表面層と、前記表面層の前記音響整合層が位置する内部方向に、前記表面層と異なる色の磨耗検出層とを備えることを特徴とする。 An ultrasonic probe according to a second aspect of the invention includes a piezoelectric element plate that transmits / receives ultrasonic waves, an acoustic matching layer that is mounted in a transmission / reception direction in which the piezoelectric element plate performs the transmission / reception, and the acoustic probe. An acoustic probe including an acoustic lens mounted in the transmission / reception direction of a matching layer, wherein the acoustic lens has a uniform color that covers a contact surface with a subject in the transmission / reception direction And a wear detection layer having a color different from that of the surface layer in an inner direction in which the acoustic matching layer of the surface layer is located.
この第2の観点による発明では、音響レンズは、色が異なる表面層および磨耗検出層の2層からなる。 In the invention according to the second aspect, the acoustic lens is composed of two layers of a surface layer and a wear detection layer having different colors.
また、第3の観点の発明にかかる超音波探触子は、第1または第2の観点にかかる超音波探触子において、前記磨耗検出層および前記表面層が、近似する音響インピーダンスを備えることを特徴とする。 The ultrasonic probe according to the invention of the third aspect is the ultrasonic probe according to the first or second aspect, wherein the wear detection layer and the surface layer have approximate acoustic impedances. It is characterized by.
この第3の観点の発明では、磨耗検出層および表面層を、音響的に同様の材料にする。 In the invention of the third aspect, the wear detection layer and the surface layer are made of the same material acoustically.
また、第4の観点の発明にかかる超音波探触子は、第3の観点に記載の超音波探触子において、前記表面層が、前記内部方向に一様な厚さを有することを特徴とする。 The ultrasonic probe according to the invention of the fourth aspect is the ultrasonic probe according to the third aspect, wherein the surface layer has a uniform thickness in the internal direction. And
この第4の観点の発明では、表面層は、どこでも同様の磨耗に対して、同様の時間を必要とする。 In the fourth aspect of the invention, the surface layer requires similar time for similar wear everywhere.
また、第5の観点の発明にかかる超音波探触子は、第4の観点に記載の超音波探触子において、前記音響レンズの前記接触面が平らであることを特徴とする。 An ultrasonic probe according to a fifth aspect of the invention is characterized in that in the ultrasonic probe according to the fourth aspect, the contact surface of the acoustic lens is flat.
この第5の観点の発明では、被検体との密着が良くなる。 In the invention of the fifth aspect, the close contact with the subject is improved.
また、第6の観点の発明にかかる超音波探触子は、第5の観点に記載の超音波探触子において、前記表面層および前記磨耗検出層が、前記接触面と概ね平行する境界面を備えることを特徴とする。 An ultrasonic probe according to the invention of a sixth aspect is the ultrasonic probe according to the fifth aspect, wherein the surface layer and the wear detection layer are substantially parallel to the contact surface. It is characterized by providing.
また、第7の観点の発明にかかる超音波探触子は、第1または第2の観点に記載の超音波探触子において、前記磨耗検出層が、前記表面層と異なる音響インピーダンスを備えることを特徴とする。 The ultrasonic probe according to the seventh aspect of the invention is the ultrasonic probe according to the first or second aspect, wherein the wear detection layer has an acoustic impedance different from that of the surface layer. It is characterized by.
この第7の観点の発明では、表面層および磨耗検出層を、異なる材料で形成する。 In the seventh aspect of the invention, the surface layer and the wear detection layer are formed of different materials.
また、第8の観点の発明にかかる超音波探触子は、第7の観点に記載の超音波探触子において、前記表面層および前記磨耗検出層が、前記接触面と部分的に近距離となる境界面を備えることを特徴とする。 An ultrasonic probe according to the invention of the eighth aspect is the ultrasonic probe according to the seventh aspect, wherein the surface layer and the wear detection layer are partially close to the contact surface. It is characterized by providing a boundary surface.
この第8の観点の発明では、磨耗検出層を、部分的なものにする。 In the invention of the eighth aspect, the wear detection layer is made partial.
また、第9の観点の発明にかかる超音波探触子は、第8の観点に記載の超音波探触子において、前記境界面が、前記近距離となる位置を、前記接触面の中心近傍に位置させることを特徴とする。 Moreover, the ultrasonic probe according to the ninth aspect of the invention is the ultrasonic probe according to the eighth aspect, wherein the boundary surface is positioned near the center of the contact surface at a position where the boundary surface is the short distance. It is located in.
この第9の観点の発明では、接触面の中心近傍の磨耗を検出する。 In the ninth aspect of the invention, wear near the center of the contact surface is detected.
また、第10の観点の発明にかかる超音波探触子は、第8の観点に記載の超音波探触子において、前記境界面が、前記近距離となる位置を、前記接触面の端部近傍に位置させることを特徴とする。 The ultrasonic probe according to the invention of the tenth aspect is the ultrasonic probe according to the eighth aspect, wherein the boundary surface is positioned at the end of the contact surface at the short distance. It is located in the vicinity.
この第10の観点の発明では、接触面の端部近傍の磨耗を検出する。 In the invention of the tenth aspect, wear near the end of the contact surface is detected.
また、第11の観点の発明にかかる超音波探触子は、第8の観点に記載の超音波探触子において、前記境界面が、前記近距離となる位置で、前記接触面に沿った文字型の形状を有することを特徴とする。 The ultrasonic probe according to the invention of the eleventh aspect is the ultrasonic probe according to the eighth aspect, wherein the boundary surface is along the contact surface at a position where the distance is short. It has a character shape.
この第11の観点の発明では、磨耗を、オペレータに文字型を用いて明瞭に示す。 In the invention according to the eleventh aspect, wear is clearly shown to the operator using a character pattern.
また、第12の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、被検体に超音波を送信し、前記被検体からの反射超音波を受信する超音波探触子と、前記反射超音波に基づいて、断層画像情報を形成する画像処理部と、前記断層画像情報を表示する表示部とを備える超音波撮像装置であって、前記超音波探触子は、超音波を送受信する圧電素子板および前記圧電素子板の前記送受信方向に装着される音響レンズを有し、前記音響レンズは、前記送受信方向の被検体との接触面を被う一様な色を有する表面層と、前記表面層の前記圧電素子板が位置する内部方向に、前記表面層と異なる色の磨耗検出層とを備えることを特徴とする。 An ultrasonic imaging apparatus according to a twelfth aspect of the invention is based on an ultrasonic probe that transmits ultrasonic waves to a subject and receives reflected ultrasonic waves from the subject, and the reflected ultrasonic waves. An ultrasonic imaging apparatus comprising: an image processing unit that forms tomographic image information; and a display unit that displays the tomographic image information, wherein the ultrasonic probe includes a piezoelectric element plate that transmits and receives ultrasonic waves, and the An acoustic lens mounted in the transmission / reception direction of the piezoelectric element plate, the acoustic lens having a uniform color covering a contact surface with the subject in the transmission / reception direction; and the surface layer A wear detection layer having a color different from that of the surface layer is provided in an internal direction in which the piezoelectric element plate is located.
また、第13の観点の発明にかかる超音波探触子は、超音波を送受信する圧電素子板と、前記圧電素子板の前記送受信方向に装着される音響レンズとを備える超音波探触子であって、前記音響レンズは、前記圧電素子板の前記送受信方向に、前記超音波を収束させるレンズ層と、前記レンズ層の前記送受信方向に、前記レンズ層より高い硬度の保護層とを備えることを特徴とする。 An ultrasonic probe according to a thirteenth aspect of the invention is an ultrasonic probe comprising a piezoelectric element plate that transmits and receives ultrasonic waves, and an acoustic lens that is mounted in the transmission and reception direction of the piezoelectric element plate. The acoustic lens includes a lens layer for converging the ultrasonic wave in the transmission / reception direction of the piezoelectric element plate, and a protective layer having a hardness higher than that of the lens layer in the transmission / reception direction of the lens layer. It is characterized by.
この第13の観点の発明では、保護層により、レンズ層の磨耗を防止する。 In the thirteenth aspect of the invention, the lens layer is prevented from being worn by the protective layer.
また、第14の観点の発明にかかる超音波探触子は、第13の観点に記載の超音波探触子において、前記レンズ層は、ゴムを用いて形成されることを特徴とする。 The ultrasonic probe according to the fourteenth aspect of the invention is characterized in that in the ultrasonic probe according to the thirteenth aspect, the lens layer is formed using rubber.
この第14の観点の発明では、レンズ層を、被検体および音響整合層の中間の音響インピーダンスにする。 In the fourteenth aspect of the invention, the lens layer has an acoustic impedance intermediate between the subject and the acoustic matching layer.
また、第15の観点の発明にかかる超音波探触子は、第14の観点に記載の超音波探触子において、前記保護層が、ポリイミドを用いて形成されることを特徴とする。 An ultrasonic probe according to a fifteenth aspect of the invention is the ultrasonic probe according to the fourteenth aspect, characterized in that the protective layer is formed using polyimide.
この第15の観点の発明では、ポリイミドは、ゴムより高い硬度で、磨耗を軽減する。 In the fifteenth aspect of the invention, polyimide has a higher hardness than rubber and reduces wear.
また、第16の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、被検体に超音波を送信し、前記被検体からの反射超音波を受信する超音波探触子と、前記反射超音波に基づいて、断層画像情報を形成する画像処理部と、前記断層画像情報を表示する表示部とを備える超音波撮像装置であって、前記超音波探触子は、超音波を送受信する圧電素子板および前記圧電素子板の前記送受信方向に装着される音響レンズを有し、前記音響レンズは、前記圧電素子板の前記送受信方向に、前記超音波を収束させるレンズ層と、前記レンズ層の前記送受信方向に、前記レンズ層より高い硬度の保護層とを備えることを特徴とする。 An ultrasonic imaging apparatus according to a sixteenth aspect of the invention is based on an ultrasonic probe that transmits ultrasonic waves to a subject and receives reflected ultrasonic waves from the subject, and the reflected ultrasonic waves. An ultrasonic imaging apparatus comprising: an image processing unit that forms tomographic image information; and a display unit that displays the tomographic image information, wherein the ultrasonic probe includes a piezoelectric element plate that transmits and receives ultrasonic waves, and the An acoustic lens mounted in the transmission / reception direction of the piezoelectric element plate, the acoustic lens in the transmission / reception direction of the piezoelectric element plate, and a lens layer for converging the ultrasonic wave in the transmission / reception direction of the lens layer; And a protective layer having a hardness higher than that of the lens layer.
本発明によれば、一様な色の表面層およびこれと色が異なる磨耗検出層を有するので、表面層が磨耗した際には、色の異なる磨耗検出層が露出し、オペレータは、磨耗を色の変化により容易に認識することができる。また、レンズ層に硬度の高い保護層を設けているので、磨耗を防止することができる。 According to the present invention, since the surface layer has a uniform color and a wear detection layer having a different color, the wear detection layer having a different color is exposed when the surface layer is worn. It can be easily recognized by the color change. Further, since the protective layer having high hardness is provided on the lens layer, wear can be prevented.
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる超音波探触子および超音波撮像装置を実施するための最良の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
(実施の形態1)
Exemplary embodiments for implementing an ultrasonic probe and an ultrasonic imaging apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited thereby.
(Embodiment 1)
まず、本実施の形態1にかかる超音波撮像装置100の全体構成について説明する。図1は、本実施の形態1にかかる超音波撮像装置100の全体構成を示すブロック(block)図である。この超音波撮像装置100は、超音波探触子1、送受信部102、画像処理部103、シネメモリ(cine memory)部104、画像表示制御部105、表示部106、入力部107および制御部108を含む。
First, the overall configuration of the ultrasonic imaging apparatus 100 according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the ultrasonic imaging apparatus 100 according to the first embodiment. The ultrasonic imaging apparatus 100 includes an ultrasonic probe 1, a transmission /
超音波探触子1は、超音波を被検体2に送信し、また被検体2からの反射超音波を受信する。超音波探触子には、リニア(linear)型、セクタ(sector)型、コンベックス(convex)型、メカニカル(mechanical)型およびこれらの混合型等が存在する。ここでは、一例として、セクタ型の超音波探触子を用いた場合を示す。超音波探触子1は、被検体2の撮像断面に超音波を送信し、被検体2の内部から反射された超音波エコー(echo)を時系列的な音線として受信する。超音波探触子1は、探触子を中心として、扇形に広がる送受信方向を、順次切り替えながら走査を行い、撮像断面の断層画像情報を取得する。 The ultrasonic probe 1 transmits ultrasonic waves to the subject 2 and receives reflected ultrasonic waves from the subject 2. The ultrasonic probe includes a linear type, a sector type, a convex type, a mechanical type, and a mixed type thereof. Here, as an example, a case where a sector-type ultrasonic probe is used is shown. The ultrasonic probe 1 transmits ultrasonic waves to the imaging cross section of the subject 2 and receives ultrasonic echoes (echo) reflected from the inside of the subject 2 as time-series sound rays. The ultrasound probe 1 performs scanning while sequentially switching the transmission / reception direction spreading in a fan shape around the probe, and acquires tomographic image information of an imaging section.
送受信部102は、超音波探触子1と同軸ケーブル(cable)によって接続され、超音波探触子1を駆動するための電気信号を発生する。この電気信号は、超音波を発生する際の駆動波形をなし、複数のパルス(pulse)を含むバースト(burst)波形等が用いられる。送受信部102は、受信した超音波エコー信号の初段増幅も行う。
The transmission /
画像処理部103は、受信信号処理を行い、送受信部102で増幅された超音波エコー信号からBモード(mode)画像情報等を、リアルタイム(real time)で生成する。具体的な処理内容は、受信した超音波エコー信号の遅延加算処理、A/D(analog/digital)変換処理、変換した後のデジタル(digital)情報を、Bモード(mode)画像情報として後述のシネメモリ部104に書き込む処理等がある。
The
シネメモリ部104は、画像処理部103で生成されたBモード画像情報等を蓄積するための画像メモリ(memory)である。
The
画像表示制御部105は、画像処理部103で生成されたBモード画像情報等の表示フレームレート(frame rate)変換、並びに、表示部106に表示する画像の形状や位置制御を行う。
The image
表示部106は、画像表示制御部105により、表示フレームレート変換および画像表示の形状や位置制御された画像情報を、オペレータ(operator)に対して表示するためのCRT(Cathode Ray Tube)あるいはLCD(Liquid Crystal Display)等からなる。
The
入力部107は、オペレータによる操作入力信号、例えばBモードによる走査を行うか、その他のモードの走査を行うか等を選択するための操作入力信号を、制御部108に送信する。
The
制御部108は、入力部107から送信された操作入力信号および予め記憶したプログラム(program)やデータ(data)に基づいて、上述した超音波撮像装置各部の動作を制御する。
The
図2は、セクタ型の超音波探触子1の外観を示す外観図である。超音波探触子1は、音響レンズ(lens)10、把持部11、機能素子部12および接続ケーブル14を含む。なお、音響レンズ10は、理解を助けるため、内蔵される機能素子部12を部分的に露出させ、実際とは異なる状態で図示されている。また、図中に示されたxyz軸座標は、後の図面に記載されたxyz軸座標と共通の座標軸をなし、図面相互の位置関係を示している。
FIG. 2 is an external view showing the external appearance of the sector-type ultrasonic probe 1. The ultrasonic probe 1 includes an acoustic lens (lens) 10, a
音響レンズ10は、超音波探触子1の被検体2と接する側に設けられ、機能素子部12で発生された超音波を、被検体2に効率良く入射させる。音響レンズ10は、概ね被検体2および機能素子部12の中間の音響インピーダンスを有する軟質の材料、例えばゴム等により形成される。音響レンズ10は、被検体2に好ましい接触感覚を与えるものである一方で、金属または固形物との接触により、容易に傷つくものである。また、音響レンズ10は、超音波探触子1の床面への落下等により、傷つくこともある。
The
また、音響レンズ10は、被検体2と接する部分で凸型のレンズ形状を有し、被検体2に入射される超音波を、撮像断面と直交する厚み方向で収束させる。
The
把持部11は、オペレータにより把持され、音響レンズ10を被検体2の体表面に密着させる。把持部11の内部には、機能素子部12の電極部および接続ケーブル14に含まれる同軸ケーブルを接続するフレキシブルプリント(flexible print)板等が存在する。
The grasping
接続ケーブル14は、複数の同軸ケーブルを束ねたものであり、送受信部102と機能素子部12とを電気的に接続する。
The connection cable 14 is a bundle of a plurality of coaxial cables, and electrically connects the transmission /
機能素子部12は、超音波を発生し、被検体2に超音波を入力すると同時に、被検体2の内部で反射された超音波エコーを受信する。 The functional element unit 12 generates an ultrasonic wave, inputs the ultrasonic wave to the subject 2, and simultaneously receives an ultrasonic echo reflected inside the subject 2.
図3は、機能素子部12の外観を示す外観図である。機能素子部12は、音響整合層72、圧電素子板70、音響吸収材71および第1〜2の電極部73、74を含む。圧電素子板70は、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等からなる直方体の形状を有し、扇状の電子走査を行う走査方向に、アレイ(array)状に配列される。
FIG. 3 is an external view showing the external appearance of the functional element unit 12. The functional element unit 12 includes an acoustic matching layer 72, a piezoelectric element plate 70, an acoustic absorber 71, and first and
音響整合層72は、圧電素子板70の送受信が行われる送受信方向である被検体2側の板面に装着される。音響整合層72は、圧電素子板70および図2に示される音響レンズ10の概ね中間の音響インピーダンスを有する。音響整合層72は、透過する超音波の概ね4分の1波長の厚さを被検体2の送受信方向に有し、音響インピーダンスの異なる境界面での反射を抑制する。また、図3では、音響整合層が一層の場合を例示したが、2層あるいは多層とすることもできる。
The acoustic matching layer 72 is attached to a plate surface on the subject 2 side that is a transmission / reception direction in which transmission / reception of the piezoelectric element plate 70 is performed. The acoustic matching layer 72 has a substantially middle acoustic impedance between the piezoelectric element plate 70 and the
音響吸収材71は、圧電素子板70の音響整合層72が存在する送受信方向と反対の板面に装着される。音響吸収材71は、圧電素子板70の被検体2と反対側の板面から発生される超音波を吸収する。 The acoustic absorber 71 is attached to the plate surface opposite to the transmission / reception direction in which the acoustic matching layer 72 of the piezoelectric element plate 70 exists. The acoustic absorber 71 absorbs ultrasonic waves generated from the plate surface of the piezoelectric element plate 70 opposite to the subject 2.
第1〜2の電極部73、74は、シート(sheet)状の薄膜金属導体からなり、送受信部102からの電気信号を圧電素子板70に印加し、超音波振動を励起する。また、第1〜2の電極部73、74は、被検体2から反射される超音波エコーにより、圧電素子板70に誘起される電気信号の検出を行う。
The first and
図4は、図2および3に示した音響レンズ10および機能素子部12のxz軸断面を示す断面図である。音響レンズ10は、表面層41および磨耗検出層42を含む。音響整合層72、圧電素子板70および音響吸収材71は、図3に示したものと全く同様である。なお、圧電素子板70を駆動する第1および2の電極部73,74は、図示を省略した。
4 is a cross-sectional view showing an xz-axis cross section of the
表面層41および磨耗検出層42は、同様の材料、例えばシリコンゴム(silicon gum)等のゴム材を用いて形成される。表面層41および磨耗検出層42は、合わせて、厚み方向の超音波を収束させる音響的な動作を行う。ここで、表面層41および磨耗検出層42は、異なる色を有し、これらの境界面31で異なる色に変化する。例えば、表面層41は灰色を有し、磨耗検出層42は赤色を有する。表面層41の送受信方向の厚さは、概ね数100μm程度のものであり、接触面全体に渡って一様な厚さを有する。この厚さは、画質の劣化の度合い、使用環境等を考慮し、実験的に決定される。 The surface layer 41 and the wear detection layer 42 are formed using a similar material, for example, a rubber material such as silicon gum. Together, the surface layer 41 and the wear detection layer 42 perform an acoustic operation for converging ultrasonic waves in the thickness direction. Here, the surface layer 41 and the wear detection layer 42 have different colors, and change to different colors at these boundary surfaces 31. For example, the surface layer 41 has a gray color, and the wear detection layer 42 has a red color. The thickness of the surface layer 41 in the transmission / reception direction is approximately several hundred μm, and has a uniform thickness over the entire contact surface. This thickness is determined experimentally in consideration of the degree of deterioration of image quality, the use environment, and the like.
超音波探触子1は、厚み方向をなすy軸方向にも全く同様の断面を有し、表面層41は、被検体2と接触する超音波探触子1の接触面全体を被う。従って、オペレータは、超音波探触子1を目視する際に、音響レンズ10部分には灰色のゴムのみを認識する。
The ultrasound probe 1 has the same cross section in the y-axis direction that is the thickness direction, and the surface layer 41 covers the entire contact surface of the ultrasound probe 1 that is in contact with the subject 2. Therefore, the operator recognizes only the gray rubber in the
つぎに、本実施の形態1にかかる超音波探触子1の動作について説明する。オペレータは、病院の検査室等で被検体2の撮像を開始する際に、音響レンズ10にゲルを塗布し、被検体1に超音波探触子1を密着させる。そして、オペレータは、被検体2の撮像を行い、撮像が終了した後に、音響レンズ10に付着したゲルを、ちり紙等を用いて拭き取る。
Next, the operation of the ultrasonic probe 1 according to the first embodiment will be described. The operator applies gel to the
なお、検査室では、ちり紙等は、検査室を衛生的に保つ観点から、切りくず、塵等の発生しにくい硬質の繊維状パルプからなるものが多用される。これらは、ゴムからなる音響レンズ10に押さえつけられる場合には、傷、凹み等の劣化を生じさせる原因となる。
In the inspection room, paper made of hard fibrous pulp, which is less likely to generate chips and dust, is often used from the viewpoint of keeping the inspection room hygienic. These cause deterioration such as scratches and dents when pressed against the
超音波探触子1の音響レンズ10は、この撮像行為を繰り返すことにより、被検体2との接触面である灰色の表面層41が徐々に磨耗されることがある。表面層41は、図4に示した様に、数100μm程度の薄い層であるので、磨耗が生じると、赤色の磨耗検出層42が、接触面に露出してくる。
As the
図5は、音響レンズ10の表面層41が磨耗し、内部にある磨耗検出層42が露出した状態を模式的に示す説明図である。この状態では、灰色をした表面層41の中に、部分的に赤色の磨耗検出層42が露出した状態となる。ここで、オペレータは、表面層41の接触面に生じた磨耗等の形状の異変を、色の変化と言う、視覚的に容易に把握することができる変化として認識することができる。
FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing a state in which the surface layer 41 of the
なお、音響レンズ10に生じる磨耗等の劣化は、形状変化を伴うものであるが、一様にすり減った場合などは、形状変化をオペレータが認識することは容易でない。この形状変化は、音響特性を変化させ、ひいては断層画像情報の劣化を引き起こす。さらに、磨耗が進行し、機能素子部12が露出する様な場合には、被検体1と電気的な導体部分との接触にもつながり好ましいものではない。
The deterioration such as wear that occurs in the
上述してきたように、本実施の形態1では、音響レンズ10を、灰色の表面層41およびその内部に位置する赤色の磨耗検出層42からなるものとしているので、音響レンズ10に磨耗が生じた場合に、赤色の磨耗検出層42が被検体2との接触面に露出し、磨耗を、オペレータが視覚的に容易に認識できる変化として明示し、ひいては磨耗が生じた音響レンズ10を用いた場合の断層画像情報の劣化または安全性の劣化を防止する。
As described above, in the first embodiment, the
また、本実施の形態1では、表面層41に磨耗が生じた場合を示したが、表面層41に裂傷等が生じた場合にも、オペレータは、全く同様に、色の変化により裂傷を把握することができる。 Further, in the first embodiment, the case where the surface layer 41 is worn is shown. However, when the surface layer 41 is lacerated, the operator grasps the laceration by the color change. can do.
また、本実施の形態1では、表面層41および磨耗検出層42は、同様の音響インピーダンスを有する材料からなるものとしたが、異なる音響インピーダンスを有する場合にも磨耗検出層を設けることができる。この場合、音響レンズの機能である超音波の収束作用を維持するために、磨耗検出層の音響レンズ内での配置は、限定的なものとされる。 In the first embodiment, the surface layer 41 and the wear detection layer 42 are made of a material having the same acoustic impedance. However, the wear detection layer can be provided even when the acoustic layers have different acoustic impedances. In this case, the arrangement of the wear detection layer in the acoustic lens is limited in order to maintain the ultrasonic focusing function which is a function of the acoustic lens.
図6は、磨耗検出層を限定的に配置した、音響レンズ20を示す説明図である。図6(A)は、音響レンズ20を含む超音波探触子3の断面を示す図である。音響レンズ20は、表面層43および磨耗検出層44を含む。音響レンズ20は、音響レンズ10に対応するものであり、超音波探触子3のその他の構成は、超音波探触子1と全く同様である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the
表面層43は、ゴムを用いて形成され、厚み方向の超音波を収束させる音響的な動作を行う。表面層43は、y軸方向にも図6(A)の断面と全く同様の構造を有し、被検体2と接触する接触面をすべて被い、かつ音響整合層72の中央部分を省いた部分を被うものである。磨耗検出層44は、例えば表面層43よりも硬質のゴムを用いて形成され、音響整合層72の中央部分のみで、接触面との間に若干の表面層43を残す近距離まで伸びる境界面32を有する。 The surface layer 43 is formed using rubber and performs an acoustic operation for converging ultrasonic waves in the thickness direction. The surface layer 43 has the same structure as that of the cross section of FIG. 6A in the y-axis direction, covers all the contact surfaces in contact with the subject 2, and omits the central portion of the acoustic matching layer 72. It covers the part. The wear detection layer 44 is formed by using rubber harder than the surface layer 43, for example, and is a boundary surface extending only to the central portion of the acoustic matching layer 72 and extending to a short distance leaving a slight surface layer 43 between the contact surface. 32.
また、表面層43および磨耗検出層44は、異なる色を有する。例えば、表面層43は灰色を有し、磨耗検出層44は赤色を有する。 Further, the surface layer 43 and the wear detection layer 44 have different colors. For example, the surface layer 43 has a gray color, and the wear detection layer 44 has a red color.
図6(B)は、超音波探触子3を被検体2の撮像で繰り返し使用し、音響レンズ20が磨耗した場合の外観を示す外観図である。音響レンズ20の被検体2との接触面は、中央部で磨耗検出層44が露出し赤色となる。また、接触面の周辺部分は、磨耗しても表面層43のままであるので灰色である。オペレータは、中央部分に露出した磨耗検出層44により、磨耗を容易に認識する。
FIG. 6B is an external view showing an external appearance when the ultrasonic probe 3 is repeatedly used for imaging the subject 2 and the
図7は、磨耗検出層を限定的に配置した、音響レンズ30を示す説明図である。図7(A)は、音響レンズ30を含む超音波探触子4の断面を示す図である。音響レンズ30は、表面層45および磨耗検出層46を含む。音響レンズ30は、音響レンズ10に対応するものであり、超音波探触子4のその他の構成は、超音波探触子1と全く同様である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the
表面層45は、ゴム材を用いて形成され、厚み方向の超音波を収束させる音響的な動作を行う。表面層45は、y軸方向にも図7(A)の断面と全く同様の構造を有し、被検体2と接触する接触面をすべて被い、かつ音響整合層72の端部近傍を省いた部分を被うものである。磨耗検出層46は、例えば表面層45よりも硬質のゴムを用いて形成され、音響整合層72の端部近傍のみで、接触面との間に若干の表面層45を残す近距離まで伸びる境界面33を有する。
The surface layer 45 is formed using a rubber material and performs an acoustic operation for converging ultrasonic waves in the thickness direction. The surface layer 45 has the same structure as that of the cross section of FIG. 7A in the y-axis direction, covers all the contact surfaces in contact with the subject 2, and omits the vicinity of the end of the acoustic matching layer 72. It covers the part that was. The
磨耗検出層46は、例えば表面層45よりも硬質のゴムを用いて形成される。表面層45および磨耗検出層46は、異なる色を有する。例えば、表面層45は灰色を有し、磨耗検出層46は赤色を有する。
The
図7(B)は、超音波探触子4を被検体2の撮像で繰り返し使用し、音響レンズ20が磨耗した場合の外観を示す外観図である。音響レンズ30の被検体2との接触面は、周辺部で磨耗検出層44が露出し、赤色となる。また、接触面の中央部分は、磨耗しても表面層45のままであるの灰色である。オペレータは、周辺部分に露出した磨耗検出層46により、磨耗を容易に認識する。
FIG. 7B is an external view showing an external appearance when the ultrasonic probe 4 is repeatedly used for imaging the subject 2 and the
図8は、磨耗検出層を接触面に対して文字型に限定して配置した音響レンズ40を示す説明図である。音響レンズ40は、表面層47および磨耗検出層48を含む。音響レンズ40は、音響レンズ10に対応するものであり、音響レンズ40を含む超音波探触子5のその他の構成は、超音波探触子1と全く同様である。なお、図8は、音響レンズ40が磨耗し、磨耗検出層48が露出した状態を示している。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an
磨耗検出層48は、接触面に対して文字型、例えば×の形状となるように配置される。従って、表面層47の磨耗により、磨耗検出層48が露出した場合には、赤い×印が露出する。これにより、オペレータは、一層鮮明に磨耗を認識する。なお、×印の変わりにOUT OF ORDER等の文字印にし、これら文字列が赤色で露出するようにすることもできる。 The wear detection layer 48 is arranged so as to have a character shape, for example, a cross shape with respect to the contact surface. Accordingly, when the wear detection layer 48 is exposed due to wear of the surface layer 47, a red X mark is exposed. Thereby, an operator recognizes wear more clearly. It is also possible to use a character mark such as OUT OF ORDER instead of the x mark so that these character strings are exposed in red.
また、本実施の形態1では、音響整合層72および圧電素子板70は、平板状の構造を有するものとしたが、音響整合層および圧電素子板を凹面状の構造体とし、音響レンズの被検体2との接触面を平面にすることもできる。 In the first embodiment, the acoustic matching layer 72 and the piezoelectric element plate 70 have a flat plate structure. However, the acoustic matching layer and the piezoelectric element plate have a concave structure to cover the acoustic lens. The contact surface with the specimen 2 can be flat.
図9は、被検体2との接触面が平面をなす超音波探触子6の断面図である。超音波探触子6は、音響レンズ50、把持部11、機能素子部13および接続ケーブル14を含み、機能素子部13は、音響整合層74、圧電素子板73、音響吸収材77および図示しない電極部を含み、音響レンズ50は、表面層76および磨耗検出層75を含む。ここで、把持部11および接続ケーブル14は、図2に示したものと全く同様である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the ultrasonic probe 6 in which the contact surface with the subject 2 forms a flat surface. The ultrasonic probe 6 includes an
圧電素子板73は、被検体2が位置する側で凹面をなす板状の構造を有する。圧電素子板73から被検体2側に照射される超音波は、この凹面の曲率に応じた所定の深度位置で焦点を結ぶ。音響整合層74は、圧電素子板73の曲率に合わせた凹面状の構造を有し、磨耗検出層75は、被検体2の側が平面をなし、音響整合層74の側が音響整合層74と嵌合する凹面の形状を有する。また、音響吸収材77は、圧電素子板73との嵌合面で凹面をなし、被検体2と反対側に照射される超音波を吸収する。
The piezoelectric element plate 73 has a plate-like structure having a concave surface on the side where the subject 2 is located. The ultrasonic wave irradiated to the subject 2 side from the piezoelectric element plate 73 is focused at a predetermined depth position corresponding to the curvature of the concave surface. The
表面層76は、灰色のゴムからなり、被検体2と接触する接触面は平面をなす。表面層76は、この接触面から音響整合層74の方向に、概ね数100μm程度の一様な厚さを有する。
The surface layer 76 is made of gray rubber, and the contact surface in contact with the subject 2 is a flat surface. The surface layer 76 has a uniform thickness of about several hundred μm in the direction from the contact surface to the
音響レンズ50は、音響レンズ10と全く同様に、灰色の表面層76の磨耗により赤色の磨耗検出層75を露出させ、オペレータは磨耗を容易に認識することができる。なお、音響レンズ50は、被検体2との接触面が平面であるので、被検体2との密着性が向上する。
(実施の形態2)
In the same manner as the
(Embodiment 2)
ところで、上記実施の形態1では、灰色の表面層41の内部に、赤色の磨耗検出層42を設ける等のことにより、音響レンズ10の表面の磨耗を、視覚的に認識が容易な形で検出することとしたが、音響レンズに保護層を設け、磨耗を防止することもできる。
By the way, in the first embodiment, the wear of the surface of the
図10は、音響レンズの表面に保護層を設けた音響レンズ62を有する超音波探触子7の断面図である。超音波探触子7は、音響レンズ62、把持部11、機能素子部12および接続ケーブル14を含み、機能素子部12は、音響整合層72、圧電素子板70、音響吸収材71および図示しない電極部を含み、音響レンズ62は、保護層82およびレンズ層81を含む。ここで、機能素子部12、把持部11および接続ケーブル14は、図2に示したものと全く同様である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of the ultrasonic probe 7 having an
レンズ層81は、ゴム等を用いて形成され、被検体2に照射される超音波を、厚み方向に収束させる。保護層82は、レンズ層81の被検体2方向の表面に設けられ、薄い厚さの硬質の材料を用いて形成される。この材料としては、例えばポリイミド(polyimde)の膜等が用いられる。膜の厚さは、数10μm以下にされ、超音波の減衰の影響を軽微なものとする。ポリイミドは、ゴムと比較して、耐薬品性および耐磨耗性に優れているので、レンズ層81のゴムの磨耗を防止することができる。
The lens layer 81 is formed using rubber or the like, and converges the ultrasonic wave applied to the subject 2 in the thickness direction. The
1、3、4、5、6、7 超音波探触子
2 被検体
10、20、30、40、50、62 音響レンズ
11 把持部
12、13 機能素子部
14 接続ケーブル
31、32、33 境界面
41、43、45、47、76 表面層
42,44、46、48、75 磨耗検出層
70、73 圧電素子板
71、77 音響吸収材
72、74 音響整合層
73,74 電極部
81 レンズ層
82 保護層
100 超音波撮像装置
102 送受信部
103 画像処理部
104 シネメモリ部
105 画像表示制御部
106 表示部
107 入力部
108 制御部
1, 3, 4, 5, 6, 7 Ultrasonic probe 2
Claims (16)
前記圧電素子板の前記送受信方向に装着される音響レンズと、
を備える超音波探触子であって、
前記音響レンズは、前記送受信方向の被検体との接触面を被う一様な色を有する表面層と、
前記表面層の前記圧電素子板が位置する内部方向に、前記表面層と異なる色の磨耗検出層と、
を備えることを特徴とする超音波探触子。 A piezoelectric element plate for transmitting and receiving ultrasonic waves;
An acoustic lens mounted in the transmission / reception direction of the piezoelectric element plate;
An ultrasound probe comprising:
The acoustic lens has a surface layer having a uniform color covering a contact surface with the subject in the transmission / reception direction;
In the internal direction where the piezoelectric element plate of the surface layer is located, a wear detection layer of a color different from the surface layer,
An ultrasonic probe comprising:
前記圧電素子板の前記送受信が行われる送受信方向に装着される音響整合層と、
前記音響整合層の前記送受信方向に装着される音響レンズと、
を備える超音波探触子であって、
前記音響レンズは、前記送受信方向の被検体との接触面を被う一様な色を有する表面層と、
前記表面層の前記音響整合層が位置する内部方向に、前記表面層と異なる色の磨耗検出層と、
を備えることを特徴とする超音波探触子。 A piezoelectric element plate for transmitting and receiving ultrasonic waves;
An acoustic matching layer mounted in a transmission / reception direction in which the transmission / reception of the piezoelectric element plate is performed;
An acoustic lens mounted in the transmission / reception direction of the acoustic matching layer;
An ultrasound probe comprising:
The acoustic lens has a surface layer having a uniform color covering a contact surface with the subject in the transmission / reception direction;
A wear detection layer of a color different from that of the surface layer in an internal direction in which the acoustic matching layer of the surface layer is located;
An ultrasonic probe comprising:
前記反射超音波に基づいて、断層画像情報を形成する画像処理部と、
前記断層画像情報を表示する表示部と、
を備える超音波撮像装置であって、
前記超音波探触子は、超音波を送受信する圧電素子板、前記圧電素子板の前記送受信方向に装着される音響レンズを有し、
前記音響レンズは、前記送受信方向の被検体との接触面を被う一様な色を有する表面層と、前記表面層の前記圧電素子板が位置する内部方向に、前記表面層と異なる色の磨耗検出層とを備えることを特徴とする超音波撮像装置。 An ultrasonic probe that transmits ultrasonic waves to the subject and receives reflected ultrasonic waves from the subject; and
An image processing unit for forming tomographic image information based on the reflected ultrasound;
A display unit for displaying the tomographic image information;
An ultrasonic imaging apparatus comprising:
The ultrasonic probe has a piezoelectric element plate that transmits and receives ultrasonic waves, and an acoustic lens that is mounted in the transmission and reception direction of the piezoelectric element plate,
The acoustic lens has a surface layer having a uniform color covering the contact surface with the subject in the transmission / reception direction, and an inner direction in which the piezoelectric element plate of the surface layer is located has a color different from that of the surface layer. An ultrasonic imaging apparatus comprising: a wear detection layer.
前記圧電素子板の前記送受信方向に装着される音響レンズと、
を備える超音波探触子であって、
前記音響レンズは、前記圧電素子板の前記送受信方向に、前記超音波を収束させるレンズ層と、
前記レンズ層の前記送受信方向に、前記レンズ層より高い硬度の保護層と、
を備えることを特徴とする超音波探触子。 A piezoelectric element plate for transmitting and receiving ultrasonic waves;
An acoustic lens mounted in the transmission / reception direction of the piezoelectric element plate;
An ultrasound probe comprising:
The acoustic lens has a lens layer for converging the ultrasonic wave in the transmission / reception direction of the piezoelectric element plate;
A protective layer having a hardness higher than that of the lens layer in the transmission / reception direction of the lens layer;
An ultrasonic probe comprising:
前記反射超音波に基づいて、断層画像情報を形成する画像処理部と、
前記断層画像情報を表示する表示部と、
を備える超音波撮像装置であって、
前記超音波探触子は、超音波を送受信する圧電素子板および前記圧電素子板の前記送受信方向に装着される音響レンズを有し、
前記音響レンズは、前記圧電素子板の前記送受信方向に、前記超音波を収束させるレンズ層と、前記レンズ層の前記送受信方向に、前記レンズ層より高い硬度の保護層とを備えることを特徴とする超音波撮像装置。
An ultrasonic probe that transmits ultrasonic waves to the subject and receives reflected ultrasonic waves from the subject; and
An image processing unit for forming tomographic image information based on the reflected ultrasound;
A display unit for displaying the tomographic image information;
An ultrasonic imaging apparatus comprising:
The ultrasonic probe has a piezoelectric element plate that transmits and receives ultrasonic waves and an acoustic lens that is mounted in the transmission and reception direction of the piezoelectric element plate,
The acoustic lens includes a lens layer for converging the ultrasonic wave in the transmission / reception direction of the piezoelectric element plate, and a protective layer having a hardness higher than that of the lens layer in the transmission / reception direction of the lens layer. An ultrasonic imaging apparatus.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103549976A (en) * | 2013-11-11 | 2014-02-05 | 深圳市开立科技有限公司 | Ultrasonic probe, medical endoscope and processing method for ultrasonic probe and medical endoscope |
JP2018512769A (en) * | 2015-03-03 | 2018-05-17 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | CMUT array with acoustic window layer |
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- 2007-12-26 JP JP2007334439A patent/JP2009153675A/en not_active Withdrawn
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