JP2012085723A - Ultrasonic probe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は超音波探触子に関し、特に衝撃吸収構造を備えた超音波探触子に関する。 The present invention relates to an ultrasonic probe, and more particularly to an ultrasonic probe having a shock absorbing structure.
超音波診断装置は、超音波診断装置本体とそれに接続される超音波探触子とにより構成される。超音波探触子は、コネクタ、ケーブル、ヘッドにより構成される。ヘッドがユーザーにより把持され、その生体当接面(音響レンズの表面)が生体表面上に当接される。その状態で超音波診断が実行される。超音波探触子として各種のプローブが提供されている。代表的なものとしてはコンベックス型プローブがあげられる。それは音響レンズが電子走査方向に凸型に湾曲しているものである。音響レンズは音響的な超音波集束作用を発揮するためにエレベーション方向(電子走査方向と直交する方向)にも丸みをもっている。コンベックス型プローブでは、超音波ビームが電子リニア走査され、その走査エリアである走査面は扇状の形状となる。 The ultrasonic diagnostic apparatus includes an ultrasonic diagnostic apparatus main body and an ultrasonic probe connected thereto. The ultrasonic probe includes a connector, a cable, and a head. The head is gripped by the user, and the living body contact surface (the surface of the acoustic lens) is brought into contact with the living body surface. In this state, ultrasonic diagnosis is performed. Various probes are provided as ultrasonic probes. A typical example is a convex probe. That is, the acoustic lens is curved in a convex shape in the electronic scanning direction. The acoustic lens is also rounded in the elevation direction (direction orthogonal to the electronic scanning direction) in order to exert an acoustic ultrasonic focusing effect. In the convex probe, the ultrasonic beam is electronically linearly scanned, and the scanning surface, which is the scanning area, has a fan shape.
ところで、従来の超音波探触子は、アレイ振動子、整合層、バッキング、音響レンズ等を備えた振動子ユニットを備える。振動子ユニットは探触子ケースに対して接着剤やネジによって固着されている。すなわち、探触子ケースと振動子ユニットとは一体化されており、振動子ユニットが探触子ケースに対して運動することはない。 Incidentally, a conventional ultrasonic probe includes a transducer unit including an array transducer, a matching layer, a backing, an acoustic lens, and the like. The transducer unit is fixed to the probe case with an adhesive or a screw. That is, the probe case and the transducer unit are integrated, and the transducer unit does not move relative to the probe case.
超音波探触子がプローブホルダや手から離脱して落下すると、多くの場合に、音響レンズがフロア面に衝突する。超音波探触子において振動子ユニットはその前端側(生体側)に設けられており、重心点が通常前側にあり、また探触子ケースの後端からケーブルが引き出されているからである。特にコンベックスプローブにおいては、大きな音響レンズが凸型をもって配置されているので、そこに落下時の衝撃が及ぶ可能性は非常に高い。 When the ultrasonic probe is detached from the probe holder or the hand and dropped, in many cases, the acoustic lens collides with the floor surface. This is because in the ultrasonic probe, the transducer unit is provided on the front end side (biological side), the center of gravity is normally on the front side, and the cable is drawn from the rear end of the probe case. In particular, in a convex probe, since a large acoustic lens is arranged with a convex shape, there is a high possibility that an impact at the time of dropping will be applied thereto.
そのような衝撃による問題として、振動素子の破損、音響レンズの破損等があげられる。故障が生じると、超音波探触子を修理又は交換しなければならなくなる。そこまでの故障ではないとしても、一部の振動素子の動作不良は超音波画像上で筋やノイズを生じさせる。 Problems caused by such impact include damage to the vibration element, damage to the acoustic lens, and the like. If a failure occurs, the ultrasound probe must be repaired or replaced. Even if it is not a failure up to that point, a malfunction of some vibration elements causes streaks and noise on the ultrasonic image.
特許文献1には体腔内挿入型のプローブが開示されている。ケース内には振動子や揺動機構を備えたユニットが設けられ、当該ユニットは前後方向にスライド可能であり、後方への運動力がバネによって吸収されている。この構成では、外部からの衝撃力はケース先端部に直接及んでいる。ケースはハンドピース全体を構成しており、このプローブは体腔内挿入型であってユニットを封入する必要があるから、かかる構成を採用したものと推察される。この従来技術では、ユニットの前後運動を許容しつつもその運動方向を正確に規定する構造は認められない。 Patent Document 1 discloses a probe inserted into a body cavity. A unit including a vibrator and a swinging mechanism is provided in the case. The unit is slidable in the front-rear direction, and the backward movement force is absorbed by the spring. In this configuration, the impact force from the outside directly reaches the tip of the case. The case constitutes the entire handpiece, and since this probe is an intracorporeal insertion type and needs to enclose the unit, it is assumed that such a configuration is adopted. This prior art does not allow a structure that accurately defines the direction of movement while allowing the unit to move back and forth.
本発明の目的は、超音波探触子の落下時における音響レンズ及びアレイ振動子の保護を図ることにある。あるいは、本発明の目的は、コンベックスプローブの耐衝撃性を高めることにある。 An object of the present invention is to protect an acoustic lens and an array transducer when an ultrasonic probe is dropped. Alternatively, an object of the present invention is to increase the impact resistance of a convex probe.
本発明に係る超音波探触子は、開口部に連なるユニット収容室を有する探触子ケースと、前記ユニット収容室に運動可能に設けられ、前記開口部から露出する音響レンズとその後方に設けられた振動素子列とを有する可動体としての振動子ユニットと、前記振動子ユニットの前後方向の運動を案内する案内構造と、前記振動子ユニットに対して前方から及んだ衝撃力を吸収する衝撃吸収手段と、を含み、前記振動子ユニットが前進端にある場合には前記音響レンズが前記開口部よりも前方へ突出した突出状態が形成され、前記振動子ユニットに対して前方から衝撃力が及んだ場合には前記振動子ユニットが後退運動し、当該衝撃力が前記衝撃吸収手段によって吸収される、ことを特徴とする。 An ultrasonic probe according to the present invention is provided with a probe case having a unit accommodating chamber connected to an opening, an acoustic lens provided in the unit accommodating chamber so as to be movable, and exposed from the opening, and behind the acoustic lens. A vibrator unit as a movable body having a vibration element array formed thereon, a guide structure for guiding the movement of the vibrator unit in the front-rear direction, and an impact force applied to the vibrator unit from the front side is absorbed. A shock absorbing means, and when the vibrator unit is at the forward end, a protruding state is formed in which the acoustic lens protrudes forward from the opening, and an impact force is applied to the vibrator unit from the front. In the case where the vibration force reaches, the vibrator unit moves backward, and the impact force is absorbed by the impact absorbing means.
上記構成によれば、振動子ユニットが可動体として構成され、すなわち、探触子ケースに対して振動子ユニットを運動させることが可能となっている。振動子ユニットに対して前方から衝撃力が加わると、振動子ユニットが後退運動し、その衝撃力が衝撃吸収手段によって吸収される。衝撃吸収手段は、バネ、弾性材料、その他によって構成される。衝撃吸収手段が振動子ユニットに対して常時前方への付勢力を生じさせるように構成してもよい。体表面上への振動子ユニットの当接時に不用意に振動子ユニットが後退しないように、かつ、プローブ落下等によって衝撃力が実際に生じた場合には振動子ユニットの後退運動が生じるように、前方への付勢力あるいは衝撃吸収手段の作用を適宜定めておくのが望ましい。望ましくは、通常使用状態において振動子ユニットの音響レンズが部分的に開口部から前方へ突出した状態となる。よって、生体表面への密着性を良好にできる。なお、発展的な構成として生体当接時に振動子ユニットが若干後退するような態様も考えられる(ソフトタッチ機能)。前方への付勢力の大きさを弱めることによってそれを実現可能である。 According to the above configuration, the transducer unit is configured as a movable body, that is, the transducer unit can be moved with respect to the probe case. When an impact force is applied to the transducer unit from the front, the transducer unit moves backward, and the impact force is absorbed by the impact absorbing means. The shock absorbing means is constituted by a spring, an elastic material, or the like. The shock absorbing means may be configured to always generate a forward biasing force with respect to the vibrator unit. To prevent the transducer unit from inadvertently retreating when the transducer unit contacts the body surface, and to cause the transducer unit to retreat when an impact force is actually generated due to a drop of the probe, etc. It is desirable to appropriately determine the forward biasing force or the action of the shock absorbing means. Desirably, the acoustic lens of the vibrator unit partially protrudes forward from the opening in the normal use state. Therefore, the adhesion to the living body surface can be improved. As an advanced configuration, a mode in which the vibrator unit is slightly retracted when the living body is brought into contact is also conceivable (soft touch function). This can be achieved by reducing the magnitude of the forward biasing force.
望ましくは、前記案内構造は、前記探触子ケース内の壁部及び前記振動子ユニットの一方に形成された前後方向に伸長する少なくとも1つの案内ピンと、前記探触子ケース内の壁部及び前記振動子ユニットの他方に形成され、少なくとも1つの案内ピンが挿入される少なくとも1つの案内孔と、を含む。この構成によれば、案内ピンと案内孔の係合を利用して振動子ユニットの運動方向を規定することができる。振動子ユニットの運動時にその中心軸を前方に向けたまま平行移動するように構成するのが望ましい。 Preferably, the guide structure includes at least one guide pin extending in the front-rear direction formed on one of the wall portion in the probe case and the transducer unit, the wall portion in the probe case, and the And at least one guide hole formed on the other side of the vibrator unit and into which at least one guide pin is inserted. According to this configuration, the moving direction of the vibrator unit can be defined using the engagement between the guide pin and the guide hole. It is desirable that the vibrator unit be configured to move in parallel with its central axis facing forward when the vibrator unit moves.
望ましくは、前記案内構造は、前記探触子ケース内の壁部及び前記振動子ユニットの一方において左右方向に並んで設けられた複数のピンであって、それぞれが前後方向に伸長する複数の案内ピンと、前記探触子ケース内の壁部及び前記振動子ユニットの他方において左右方向に並んで設けられた複数の孔であって、前記複数の案内ピンが挿入される複数の案内孔と、を含む。このように複数の案内ピンと複数の挿入孔を利用すれば振動子ユニットの周囲に隙間があってもそれを確実に平行移動させることが可能となる。 Preferably, the guide structure is a plurality of pins provided side by side in the left-right direction on one of the wall portion in the probe case and the transducer unit, each of which extends in the front-rear direction. A pin, and a plurality of holes provided side by side in the left-right direction on the other of the wall portion in the probe case and the transducer unit, and a plurality of guide holes into which the plurality of guide pins are inserted. Including. If a plurality of guide pins and a plurality of insertion holes are used in this way, even if there is a gap around the vibrator unit, it can be reliably translated.
望ましくは、前記開口部と前記振動子ユニットの前端部との間には隙間が形成され、前記隙間には前記振動子ユニットの前後方向の運動を許容しつつも前記隙間をシールするシール材が設けられる。シール材としてはOリングの他、充填シール材料等を用いることができる。 Desirably, a gap is formed between the opening and the front end of the vibrator unit, and a sealing material that seals the gap while allowing the vibrator unit to move in the front-rear direction is formed in the gap. Provided. As the sealing material, in addition to an O-ring, a filling sealing material or the like can be used.
本発明によれば、超音波探触子の落下時における音響レンズ及びアレイ振動子の保護を図れる。あるいは、コンベックスプローブの耐衝撃性を高められる。 According to the present invention, it is possible to protect the acoustic lens and the array transducer when the ultrasonic probe is dropped. Alternatively, the impact resistance of the convex probe can be increased.
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
図1には、本発明に係る超音波探触子の好適な実施形態が示されている。この超音波探触子は超音波診断装置本体に対して着脱自在に接続されるものである。この超音波探触子を用いて生体に対する超音波の送受波が実行される。 FIG. 1 shows a preferred embodiment of an ultrasonic probe according to the present invention. This ultrasonic probe is detachably connected to the ultrasonic diagnostic apparatus main body. Using this ultrasonic probe, ultrasonic wave transmission / reception with respect to the living body is executed.
図1において、超音波探触子10は、コンベックス型のプローブであり、すなわち生体に当接される部分が丸みをもって凸型に湾曲した形態を有している。後に説明するアレイ振動子は複数の振動素子によって構成され、その素子配列方向が円弧状に湾曲している。超音波探触子10は、本体ケース12と可動体としての振動子ユニット14とを有する。本体ケース12はグリップ部12Aとその前方側に設けられた先端部12Bとを有している。ちなみに図1において上下方向が超音波探触子10の前後方向であり、すなわちプローブ中心軸方向である。
In FIG. 1, the
本体ケース12における先端部12Bは収容室20を有している。その収容室20は生体側に形成された開口部に連なる空洞である。その収容室20内に振動子ユニット14が配置されている。振動子ユニット14は前後動が可能な状態で収容室20に設けられている。先端部12B内には図1において左右方向に広がった中間壁18が設けられている。そのような内部の構造体に対して2つの案内ピン22,23が起立形成されている。各案内ピン22,23は前方に伸長した円柱形状の支柱である。2つの案内ピン22,23は可動体としての振動子ユニット14に形成された2つの案内孔26,30にスライド可動に係合している。この2つの案内ピン22,23と2つの案内孔26,30との係合により振動子ユニット14の前後運動が案内されている。振動子ユニット14はその中心軸方向に平行運動する。各ピン22,23の周囲に各バネ22A,23Aが設けられている。
The
先端部12Bにおいてその前端部分が周縁部12Cでありすなわちその周縁部12Cは開口部の周囲を構成している。図1において、振動子ユニット14は前進端にあり、すなわちそれは突出状態にある。具体的には、振動子ユニット14の前方側の端部すなわち音響レンズの一部が開口部から生体側に突出した状態となっている。なお、本体ケース12の後端部にはケーブル16が設けられている。
The front end portion of the
図2には、図1に示したA部分の拡大図が示されている。振動子ユニット14は、上述した2つの案内孔を有するベース部材32と、そのベース部材32の前方側に形成されたバッキング34とを有している。バッキング34は左右方向に一定の厚みをもって形成されており、具体的には湾曲した形態を有している。バッキング34の上にはアレイ振動子36が設けられている。アレイ振動子36は複数の振動素子により構成され、それらは電子走査方向に湾曲して配列されている。各振動素子間には音響的な隔絶を行うためのスリットが形成されており、そのスリット内には一般的には充填材が設けられる。アレイ振動子36の生体側には整合層が形成されており、その整合層も複数の振動素子に対応して複数の整合素子からなる。整合層38の生体側には音響レンズ40が設けられている。音響レンズ40の周縁は非生体側に延長しておりすなわちスカート部40Aが構成されている。
FIG. 2 shows an enlarged view of a portion A shown in FIG. The
ベース部材32はその下部に水平方向に広がった肩部32Aを有する。その肩部32Aの上面が本体ケース側に形成された引っ掛け部12Dにあたり、これによって振動子ユニット14が前方に抜け出てしまうことが防止されている。すなわち、2つのピンに設けられた2つのバネにより振動子ユニット14に対しては前方への付勢力が常時及んでおり、肩部32Aが引っ掛け部12Dに突き当たることによって振動ユニット14の前進端が構成されている。その状態においては図2においてL1で示されるように周縁部よりも音響レンズが部分的に前方に突出した状態となっており、具体的にはそのL1は例えば1〜2mmである。このような突出状態を形成すれば、生体への接触時において音響レンズの全面を生体表面に密着させることが容易となる。ちなみに、本実施形態においては2つのバネの付勢力は生体当接時において容易には振動子ユニット14が後退しない程度の大きさに設定されている。また、超音波探触子の落下等によって前方から衝撃力が振動子ユニットに及んだ場合には当該振動子ユニットが若干後退する程度の大きさとなっている。2つのバネに代えて弾性体その他の付勢力発生手段を設けるようにしてもよい。いずれにしても衝撃が及んだ場合において当該衝撃を吸収できる手段を設けるのが望ましい。コンベックス型のプローブの場合、落下時においては、多くの場合に丸みをもって突出した音響レンズにその衝撃力が及ぶことになり、その衝撃力が上述したように2つのバネによって吸収されている。したがってそのような衝撃吸収によりアレイ振動子や音響レンズの破損といった問題を効果的に防止又は軽減することが可能となる。
The
図3には衝撃力が及んで振動子ユニットが若干後退した状態が示されている。図3において符号100は前方からの衝撃力を表している。この場合においては周縁部の端12Eと同じレベルあるいはそれよりも引っ込んだレベルに音響レンズの表面40Bが位置することになる。またその状態では引っ掛け部12Dから肩部の上面32Bが離れることになる。
FIG. 3 shows a state where the vibrator unit is slightly retracted due to the impact force. In FIG. 3,
図4には超音波探触子の側面が示されている。周縁部12Cよりも音響レンズ40の上面が前方に若干突出している。Cは図4においてBで示される部分の拡大図である。突出量がL2で示されている。前方からの衝撃力が及ぶと振動子ユニットが若干ながら後方へ後退する。その状態がDで示されている。ここでは符号L3として後退運動のストロークが若干誇張して示されている。
FIG. 4 shows a side surface of the ultrasonic probe. The upper surface of the
図5には超音波探触子の部分拡大図が示されている。振動子ユニット14前端部と周縁部12Cとの間には隙間102が存在する。そのような隙間があったとしても上述した実施形態においては上述したような案内構造が採用されているため、振動子ユニット14を平行状態を維持したまま後方へ運動させることが可能である。周縁部12Cの内側すなわち開口部側の内面には2つのリング状の溝44,46が形成されている。それらには2つのOリング48,50が設けられている。それらはシール機能を発揮するものである。また隙間102及び隙間に連通する内部空間には充填材52が充填されている。それらは振動子ユニット14の動きを妨げない程度の粘性等を有しており、そのような充填材の充填により外部から水や異物の進入を効果的に排除することができる。その場合においても、振動子ユニット14の前後運動は何ら妨げられない。
FIG. 5 shows a partially enlarged view of the ultrasonic probe. A
上述した案内構造として、本実施形態においては、2つの案内ピンと2つの案内孔とが設けられている。2つの案内ピンは例えばアルミニウム等の金属部材によって構成するのが望ましく、またそれを受け入れる側の材料として金属部材を利用してもよい。あるいはそのような部材として硬質の材料を利用するようにしてもよい。上述した2つのバネは圧縮状態で入れられており、前方への付勢力が発揮されている。もちろん伸長状態でバネを入れて前方への付勢力を発揮させるような構造を採用することも可能である。振動子ユニットの前後運動を妨げないようにケース内においてケーブルあるいは信号線にたるみをもってそれらを配設するのが望ましい。 As the above-described guide structure, in this embodiment, two guide pins and two guide holes are provided. The two guide pins are preferably made of a metal member such as aluminum, and a metal member may be used as a material for receiving the guide pin. Alternatively, a hard material may be used as such a member. The two springs described above are put in a compressed state and exert a forward biasing force. Of course, it is also possible to adopt a structure in which a spring is inserted in an extended state to exert a forward biasing force. It is desirable to arrange the cables or signal lines with slack in the case so as not to hinder the longitudinal movement of the vibrator unit.
10 超音波探触子、12 本体ケース、14 振動子ユニット(可動体)、20 収容室、22,23 案内ピン、26,30 案内孔。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ユニット収容室に運動可能に設けられ、前記開口部から露出する音響レンズとその後方に設けられた振動素子列とを有する可動体としての振動子ユニットと、
前記振動子ユニットの前後方向の運動を案内する案内構造と、
前記振動子ユニットに対して前方から及んだ衝撃力を吸収する衝撃吸収手段と、
を含み、
前記振動子ユニットが前進端にある場合には前記音響レンズが前記開口部よりも前方へ突出した突出状態が形成され、前記振動子ユニットに対して前方から衝撃力が及んだ場合には前記振動子ユニットが後退運動し、当該衝撃力が前記衝撃吸収手段によって吸収される、
ことを特徴とする超音波探触子。 A probe case having a unit accommodating chamber connected to the opening;
A vibrator unit as a movable body that is provided in the unit housing chamber so as to be movable and has an acoustic lens exposed from the opening and a vibration element array provided behind the acoustic lens;
A guide structure for guiding the movement of the vibrator unit in the front-rear direction;
Shock absorbing means for absorbing impact force applied from the front to the vibrator unit;
Including
When the transducer unit is at the forward end, a protruding state is formed in which the acoustic lens projects forward from the opening, and when an impact force is applied to the transducer unit from the front, The vibrator unit moves backward, and the impact force is absorbed by the impact absorbing means.
An ultrasonic probe characterized by that.
前記案内構造は、
前記探触子ケース内の壁部及び前記振動子ユニットの一方に形成された前後方向に伸長する少なくとも1つの案内ピンと、
前記探触子ケース内の壁部及び前記振動子ユニットの他方に形成され、少なくとも1つの案内ピンが前後動可能に挿入される少なくとも1つの案内孔と、
を含むことを特徴とする超音波探触子。 The ultrasonic probe according to claim 1,
The guide structure is
At least one guide pin extending in the front-rear direction formed on one of the wall in the probe case and the transducer unit;
At least one guide hole formed on the wall in the probe case and the other of the transducer unit, into which at least one guide pin is inserted so as to be movable back and forth;
Ultrasonic probe characterized by including.
前記案内構造は、
前記探触子ケース内の壁部及び前記振動子ユニットの一方において左右方向に並んで設けられた複数のピンであって、それぞれが前後方向に伸長する複数の案内ピンと、
前記探触子ケース内の壁部及び前記振動子ユニットの他方において左右方向に並んで設けられた複数の孔であって、前記複数の案内ピンが前後動可能に挿入される複数の案内孔と、
を含むことを特徴とする超音波探触子。 The ultrasonic probe according to claim 2,
The guide structure is
A plurality of pins provided side by side in the left-right direction on one of the wall portion in the probe case and the transducer unit, and a plurality of guide pins each extending in the front-rear direction;
A plurality of holes provided side by side in the left-right direction on the other of the wall portion in the probe case and the transducer unit, and a plurality of guide holes into which the plurality of guide pins are inserted so as to move back and forth. ,
Ultrasonic probe characterized by including.
前記開口部と前記振動子ユニットの前端部との間には隙間が形成され、
前記隙間には前記振動子ユニットの前後方向の運動を許容しつつも前記隙間をシールするシール材が設けられた、ことを特徴とする超音波探触子。 The ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 3,
A gap is formed between the opening and the front end of the vibrator unit,
The ultrasonic probe according to claim 1, wherein a seal member that seals the gap is provided in the gap while allowing movement of the transducer unit in the front-rear direction.
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