JP3727835B2 - Ultrasonic probe - Google Patents
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Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、超音波振動子からの超音波ビームを走査することにより、超音波断層像を得る超音波探触子および超音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
超音波探触子は超音波振動子を電気的あるいは機械的に走査し、超音波断層像を得るものである。
【0003】
以下、機械走査式超音波探触子の従来の構成を図5を参照しながら説明する。
【0004】
図5において超音波探触子は、超音波探触子筐体1、フレーム4に固定されたエンコーダ付モータ3、ハウジング2内に周囲をブタンジオール等の超音波伝播媒質で満たされ回転可能となるようにフレーム4に取り付けられている、超音波を送受信するための超音波振動子5、エンコーダ付モータ3の駆動力を伝導し超音波振動子5を回転させるための駆動側歯車6および従動側歯車7、オイルシール8、エンコーダ付モータ3を制御するためのエンコーダ制御回路9、超音波診断装置本体からエンコーダ制御回路9へ各種信号を送受するための同軸ケーブル10により構成される。また、従来の超音波診断装置は、特開平05−91594号公報に記載されているように、一般的に超音波探触子筐体1内には、外部電磁界ノイズから内部回路およびケーブルを遮断するため、あるいは内部回路およびケーブルからの不要輻射を抑制するために同軸ケーブル10のシールドに接続されたシールド板13を備えている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
超音波診断装置を取り巻く近年の事情として、受信感度の向上に伴う電磁波障害の増加、欧州におけるEMC包括規制の強化等が挙げられる。
【0006】
超音波探触子は、約2mの同軸ケーブルを介して超音波診断装置本体へ接続される関係上、探触子筐体内のシールドは大地に対して電位的に浮いた状態となる。
【0007】
上記従来の構成において、電荷を帯電した人体が超音波探触子に触れたとき、探触子筐体とハウジングの境界の絶縁材が絶縁破壊を起こすなどして探触子内部に静電気放電が発生することがある。この場合、内部回路への直接電荷注入に関しては同軸ケーブルのシールドに接続されたシールド板13により回避することが出来る。しかし、大地に対して電位的に浮いた状態のシールド板に放電電流が流れる際、その電流経路は放射アンテナとして働き、放射された電磁波ノイズは探触子内部の制御回路に拾われ、誤動作に結びつく。
【0008】
本発明は上記課題を解決するもので、内部制御回路の誤動作を防止できる超音波探触子を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、本発明は、超音波探触子筐体内に、回転駆動手段と、回転可能にフレームにより支持され超音波を送受信する超音波振動子と、回転駆動手段を駆動するためのモータと、モータを制御するためのエンコーダ制御回路と、エンコーダ制御回路を内包する同軸ケーブルのシールドに接続された凹および/または凸構造のシールド板とを備えた超音波探触子である。
【0010】
更に、本発明は、超音波探触子筐体内の回転駆動手段と、回転可能にフレームにより支持され超音波を送受信する超音波振動子と、回転駆動手段を駆動するためのモータと、モータを制御するためのエンコーダ制御回路と、エンコーダ制御回路を内包する同軸ケーブルのシールドに接続された複数の穴部を有するシールド板とを備えた超音波探触子である。
【0011】
本発明はこれらの構成により、探触子内部のシールド板に外部静電気ノイズによる放電電流が流れる際に発生する放射電磁波ノイズを抑制し、内部制御回路の誤動作を防止することができるものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0013】
図1(a)は本発明の第1の実施の形態における超音波探触子を示す断面図である。図1(a)において超音波探触子は、超音波探触子筐体1、フレーム4に固定されたエンコーダ付のモータ3、ハウジング2内に周囲をブタンジオール等の超音波伝播媒質で満たされ回転可能となるようにフレーム4に取り付けられている超音波を送受信するための超音波振動子5、モータ3の駆動力を伝導し超音波振動子5を回転させるための駆動側歯車6および従動側歯車7、オイルシール8、モータ3を制御するためのエンコーダ制御回路9、超音波診断装置本体からエンコーダ制御回路9へ各種信号を送受するための同軸ケーブル10により構成される。また、外部電磁界ノイズから内部回路およびケーブルを遮断するため、あるいは内部回路およびケーブルからの不要輻射を抑制するために同軸ケーブル10のシールドに接続された内面側に凸構造のシールド板11を備えている。
【0014】
なお、シールド板は金属板だけでなく、導電性プラスチック或いは薄板に導電性皮膜を構成したもの等であってもよい。
【0015】
図1(b)は、本発明の内面側に凸構造のシールド板の斜視図である。本発明のシールド板は、一辺が約1cmの四角形で、高さが約数mmの導電塗料を約1cmの間隔で塗布したものである。
【0016】
次に本発明の第1の実施の形態の動作について説明する。
【0017】
ハウジング2の超音波振動子5の面を被検体に当て、超音波診断装置本体からの制御信号をエンコーダ制御回路9に供給することでモータ3を駆動し、これにより駆動側歯車6と従動側歯車7による回転駆動手段を介し超音波探触子を回転させる。また、超音波診断装置本体からの高電圧パルス信号により超音波振動5を励起して超音波を被検体に放射し、被検体からの超音波エコー信号を受信することにより診断装置本体のディスプレイ上に断層像を表示することができる。
【0018】
なお、モータ3はエンコーダ付きの一体物でも別体のものであってもよい。
【0019】
電荷を帯電した人体が超音波探触子に触れたときに発生する典型的な静電気ノイズを模擬した波形を図3に示す(静電気放電試験規格IEC61000‐4‐2に準ずる)。この静電気ノイズによる放電電流がシールド板を流れる際に発生する放射電磁波ノイズは図4のような高周波成分を含み、アンテナ効率から放電電流の流れる線路長が1/4波長および1/16波長のとき強く放射され、回路の誤動作の原因となる。
【0020】
経験則として、1/50波長以下の長さで放電電流の流れる線路長を分断できれば対策が実現できると考えられる。図4の高調波成分の最高周波数は615MHzである。凸構造をこの周波数の1/50波長である約1cmの間隔でシールド板に設けたことにより、放電電流の流れる線路長を短く分断でき、電磁波放射のアンテナ効率を減少させることができる。この結果ノイズを抑制し、内部制御回路の誤動作を防止することができる。
【0021】
シールド板は内面側への凸構造に代えて、シールド板の内面に窪み(凹構造)を設けることによって、同様の効果が期待できる。更に、本発明のシールド板は凸構造と凹構造の組合せであってもよい。また、凸構造や凹構造の形状は、上記四角形以外の多角形や円形であってもよく、間隔は1cm以下であればよい。更に、シールド板は角柱形に代えて円筒形等であっても良いことは勿論であり、穴部も整然と整列している必要はない。
【0022】
図2(a)は本発明の第2の実施の形態における超音波探触子を示す断面図である。図2(a)において超音波探触子は、超音波探触子筐体1、フレーム4に固定されたモータ3、ハウジング2内に周囲をブタンジオール等の超音波伝播媒質で満たされ回転可能となるようにフレーム4に取り付けられている超音波を送受信するための超音波振動子5、モータ3の駆動力を伝導し超音波振動子5を回転させるための駆動側歯車6および従動側歯車7、オイルシール8、モータ3を制御するためのエンコーダ制御回路9、超音波診断装置本体からエンコーダ制御回路9へ各種信号を送受するための同軸ケーブル10により構成される。更に、本発明は、外部電磁界ノイズから内部回路およびケーブルを遮断するため、あるいは内部回路およびケーブルからの不要輻射を抑制するために同軸ケーブル10のシールドに接続された穴部を有するシールド板12を備えている。
【0023】
図2(b)は、本発明の穴部を有するシールド板12の斜視図である。本発明のシールド板は、一辺が約1cmの四角形の穴部を約1cm間隔で配置したものである。
【0024】
第2の実施の形態においても上記第1の実施の形態と同様に、シールド板に設けられた穴加工された構造(穴部)により静電気ノイズの放電電流の流れる線路長を高調波成分の波長よりはるかに短く分断することができ、電磁波放射のアンテナ効率を減少させることができる。この結果ノイズを抑制し、内部制御回路の誤動作を防止することができる。
【0025】
シールド板は、角柱形に代えて円筒形であっても良いことは勿論であり、また穴部の形状は、上記四角形以外の多角形や円形等の他の形状であってもよく、また間隔は1cm以下であればよい。更に、穴部は整然と整列している必要はない。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、超音波探触子筐体内に、回転駆動手段と、回転可能にフレームにより支持され超音波を送受信する超音波振動子と、回転駆動手段を駆動するためのモータと、モータを制御するためのエンコーダ制御回路と、エンコーダ制御回路を内包する同軸ケーブルのシールドに接続された凹および/または凸構造のシールド板とを備えたことにより、探触子内部のシールド板に外部静電気ノイズによる放電電流が流れる際に発生する放射電磁波ノイズを抑制し、内部制御回路の誤動作を防止する超音波探触子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の第1の実施の形態の超音波探触子の構造図
(b)は本発明の第1の実施の形態の凸構造のシールド板を示す模式図
【図2】(a)は本発明の第2の実施の形態の超音波探触子の構造図
(b)は本発明の第2の実施の形態の穴加工構造のシールド板を示す模式図
【図3】典型的な静電気ノイズ波形を示す説明図
【図4】静電気ノイズの周波数解析結果を示す説明図
【図5】従来の超音波探触子の構造図
【符号の説明】
1 超音波探触子筐体
2 ハウジング
3 モータ
4 フレーム
5 超音波振動子
6 駆動側歯車
7 従動側歯車
8 オイルシール
9 エンコーダ制御回路
10 同軸ケーブル
11 シールド板
12 シールド板
13 シールド板[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to an ultrasound probe and an ultrasound diagnostic apparatus that obtain an ultrasound tomographic image by scanning an ultrasound beam from an ultrasound transducer.
[0002]
[Prior art]
The ultrasonic probe scans an ultrasonic transducer electrically or mechanically to obtain an ultrasonic tomographic image.
[0003]
Hereinafter, a conventional configuration of the mechanical scanning ultrasonic probe will be described with reference to FIG.
[0004]
In FIG. 5, the ultrasonic probe is rotatable by being filled with an ultrasonic propagation medium such as butanediol in the housing 2 and the motor 3 with an encoder fixed to the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Recent circumstances surrounding the ultrasonic diagnostic apparatus include an increase in electromagnetic interference due to an improvement in reception sensitivity, and strengthening of EMC comprehensive regulations in Europe.
[0006]
Since the ultrasonic probe is connected to the ultrasonic diagnostic apparatus main body via a coaxial cable of about 2 m, the shield in the probe case is in a state of being floated with respect to the ground.
[0007]
In the above-described conventional configuration, when a charged human body touches the ultrasonic probe, electrostatic discharge occurs inside the probe due to insulation breakdown at the boundary between the probe housing and the housing. May occur. In this case, direct charge injection into the internal circuit can be avoided by the shield plate 13 connected to the shield of the coaxial cable. However, when a discharge current flows through the shield plate that is floating in potential with respect to the ground, the current path acts as a radiating antenna, and the radiated electromagnetic noise is picked up by the control circuit inside the probe, causing malfunction. Tie.
[0008]
The present invention solves the above-described problems, and an object thereof is to provide an ultrasonic probe that can prevent malfunction of an internal control circuit.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a rotation driving means, an ultrasonic transducer that is rotatably supported by a frame, and transmits and receives ultrasonic waves, and a rotation driving means. An ultrasonic probe comprising: a motor for driving the encoder; an encoder control circuit for controlling the motor; and a shield plate having a concave and / or convex structure connected to a shield of a coaxial cable including the encoder control circuit A child.
[0010]
Furthermore, the present invention provides a rotation driving means in an ultrasonic probe housing, an ultrasonic transducer that is rotatably supported by a frame, transmits and receives ultrasonic waves, a motor for driving the rotation driving means, and a motor. An ultrasonic probe including an encoder control circuit for controlling, and a shield plate having a plurality of holes connected to a shield of a coaxial cable including the encoder control circuit.
[0011]
With these configurations, the present invention can suppress radiated electromagnetic noise generated when a discharge current due to external electrostatic noise flows through the shield plate inside the probe, and prevent malfunction of the internal control circuit.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
Fig.1 (a) is sectional drawing which shows the ultrasonic probe in the 1st Embodiment of this invention. In FIG. 1A, an ultrasonic probe is an ultrasonic probe housing 1, a motor 3 with an encoder fixed to a
[0014]
The shield plate is not limited to a metal plate, but may be a conductive plastic or a thin plate having a conductive film.
[0015]
FIG. 1B is a perspective view of a shield plate having a convex structure on the inner surface side of the present invention. The shield plate of the present invention is obtained by applying a conductive paint having a square shape with a side of about 1 cm and a height of about several millimeters at an interval of about 1 cm.
[0016]
Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described.
[0017]
The surface of the ultrasonic transducer 5 of the housing 2 is applied to the subject, and the motor 3 is driven by supplying a control signal from the ultrasonic diagnostic apparatus main body to the encoder control circuit 9, whereby the
[0018]
Note that the motor 3 may be an integral unit with an encoder or a separate unit.
[0019]
A waveform simulating typical electrostatic noise generated when a human body charged with electric charges touches an ultrasonic probe is shown in FIG. 3 (in accordance with the electrostatic discharge test standard IEC61000-4-2). The radiated electromagnetic wave noise generated when the discharge current due to the electrostatic noise flows through the shield plate includes a high frequency component as shown in FIG. 4, and when the line length through which the discharge current flows is 1/4 wavelength and 1/16 wavelength from the antenna efficiency. Strong emission will cause circuit malfunction.
[0020]
As a rule of thumb, it is considered that a countermeasure can be realized if the line length through which the discharge current flows can be divided by a length of 1/50 wavelength or less. The highest frequency of the harmonic component in FIG. 4 is 615 MHz. By providing the convex structure on the shield plate at an interval of about 1 cm, which is 1/50 wavelength of this frequency, the line length through which the discharge current flows can be cut short, and the antenna efficiency of electromagnetic radiation can be reduced. As a result, noise can be suppressed and malfunction of the internal control circuit can be prevented.
[0021]
A similar effect can be expected by providing a recess (concave structure) on the inner surface of the shield plate instead of the convex structure on the inner surface side. Furthermore, the shield plate of the present invention may be a combination of a convex structure and a concave structure. Further, the shape of the convex structure or the concave structure may be a polygon or a circle other than the quadrangular shape, and the interval may be 1 cm or less. Further, it goes without saying that the shield plate may be a cylindrical shape or the like instead of the prismatic shape, and the holes do not need to be arranged in an orderly manner.
[0022]
FIG. 2A is a cross-sectional view showing an ultrasonic probe according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 2A, the ultrasonic probe is rotated by being filled with an ultrasonic propagation medium such as butanediol in the housing 2 and the motor 3 fixed to the ultrasonic probe housing 1, the
[0023]
FIG. 2B is a perspective view of the shield plate 12 having a hole of the present invention. In the shield plate of the present invention, square holes each having a side of about 1 cm are arranged at intervals of about 1 cm.
[0024]
Also in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the line length through which the discharge current of electrostatic noise flows is determined by the wavelength of the harmonic component by the hole-processed structure (hole) provided in the shield plate. It can be broken much shorter and the antenna efficiency of electromagnetic radiation can be reduced. As a result, noise can be suppressed and malfunction of the internal control circuit can be prevented.
[0025]
It goes without saying that the shield plate may be a cylindrical shape instead of the prismatic shape, and the shape of the hole may be other shapes such as a polygon or a circle other than the quadrangular shape, and the interval. May be 1 cm or less. Furthermore, the holes need not be orderly aligned.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides a rotation driving means, an ultrasonic transducer that is rotatably supported by a frame and transmits / receives ultrasonic waves, and a rotation driving means for driving the rotation driving means. By providing a motor, an encoder control circuit for controlling the motor, and a shield plate having a concave and / or convex structure connected to a shield of a coaxial cable including the encoder control circuit, a shield inside the probe It is possible to provide an ultrasonic probe that suppresses radiated electromagnetic noise generated when a discharge current due to external electrostatic noise flows through the plate and prevents malfunction of the internal control circuit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a structural diagram of an ultrasonic probe according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1B is a schematic diagram showing a convex shield plate according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a structural diagram of an ultrasonic probe according to a second embodiment of the present invention. FIG. 2B is a schematic diagram showing a shield plate having a hole drilling structure according to the second embodiment of the present invention. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a typical electrostatic noise waveform. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a frequency analysis result of electrostatic noise. FIG. 5 is a structural diagram of a conventional ultrasonic probe.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic probe housing 2 Housing 3
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