JP4523808B2

JP4523808B2 - 超音波探触子

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Publication number: JP4523808B2
Application number: JP2004212148A
Authority: JP
Inventors: 宏服部
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2024-07-20
Also published as: JP2006026236A

Description

本発明は超音波探触子及び超音波診断装置に関し、特に超音波探触子の取り扱い性を向上する技術に関する。

超音波探触子（プローブ）としては、リニア走査型プローブ、セクタ走査型プローブ、コンベックス走査型プローブなどが知られている。リニア走査型プローブは、直線的に整列した複数の振動素子からなる１Ｄアレイ振動子を有する。その１Ｄアレイ振動子によって形成される超音波ビームが電子リニア走査方式に従って直線的に電子走査される。これにより、矩形の走査面が形成される。セクタ走査型プローブは、上記同様の１Ｄアレイ振動子を有するが、その１Ｄアレイ振動子によって形成される超音波ビームは電子セクタ走査方式に従って円弧状に電子走査される。これにより、セクタ形状をもった走査面が形成される。コンベックス走査型プローブは、円弧状に整列した複数の振動素子からなる１Ｄアレイ振動子を有する。その１Ｄアレイ振動子によって形成される超音波ビームが電子リニア走査方式に従って電子走査される。これにより、コンベックス形状をもった走査面が形成される。

最近では、三次元エコーデータ取込用プローブ（３Ｄプローブ）も実用化されている。そのような３Ｄプローブとしては、二次元に超音波ビームを電子走査することにより三次元エコーデータ取込空間（３Ｄ空間）を形成するものや、リニア走査、セクタ走査あるいはコンベックス走査が適用される１Ｄアレイ振動子を機械的に運動させて、つまり超音波ビームの電子走査によって形成される走査面を機械的に運動（例えば平行運動、揺動運動など）させて、三次元エコーデータ取込空間（３Ｄ空間）を形成するもの、などが知られている。上記の他にも、診断部位等に応じた各種の超音波探触子が実用化されている。

ところで、超音波探触子は、一般に、超音波振動子を収容したプローブヘッド、装置本体に脱着されるプローブコネクタ（コネクタボックス）、及び、それらの間に設けられたプローブケーブルを有する。装置本体には、複数の本体コネクタが設けられ、各本体コネクタに対して任意のプローブ（プローブコネクタ）を接続することが可能である。例えば、装置本体に対して３個あるいは４個のプローブが同時に接続され、それらの中から操作パネル上のユーザー操作などによって実際に使用する超音波探触子が選択される。その選択されたプローブに対して送信信号が供給され、またそのプローブからの受信信号が処理される。

下記の特許文献の図５には、コネクタボックスの表面上に、第１表示及び第２表示を設けることが記載されている。ここで、第１表示は、電子走査方式を示す形状を有し、中心周波数に対応する着色が施されたマークによって構成される。第２表示は、周波数帯域を周波数軸上に表したグラデーション表示である。この特許文献１においては、上記のようにコネクタボックスに対するマーク表示について記載されているものの、プローブヘッドへのマーク表示（特にプローブの取り扱い性を向上するためのマーク表示）については記載されていない。

特開２０００−２３７１９０号公報

プローブヘッドは一般に走査方式を反映した形態を有しているため、プローブヘッドの外形を観察することにより、プローブの種別や走査方式をある程度特定することができ、これにより、複数のプローブの中から目的とするプローブを選択することができる。しかし、最近、非常に多くのプローブが開発・提供されており、プローブヘッドの形態によってプローブの種別特定やプローブ選択を行うことが難しくなってきている。特に、音響媒体室内で１Ｄアレイ振動子を機械走査する３Ｄプローブの場合、プローブヘッドの先端部の形状が類似しており、つまり、走査方式がリニア走査、セクタ走査、コンベックス走査のいずれであっても、プローブヘッドの形状に顕著な違いは生じない。つまり、プローブヘッドの形状から、プローブの種別や走査方式を識別・特定することが困難である。

その一方、上記特許文献１に示される構成では、コネクタボックス上に第１表示及び第２表示が設けられているため、コネクタボックス上のラベル内容を観察することによって、プローブの種別を容易に特定することができる。しかしながら、装置本体に対し複数のプローブが接続されている状態では、一般に、複数のプローブケーブルが絡み合っており、各コネクタボックス上で種別を特定できても、各プローブヘッドがどのコネクタボックスに対応するものであるのかを容易に特定できない場合が多い。別の見方をすれば、複数のプローブが接続された状態において、各コネクタボックスと各プローブヘッドとの対応関係が多くの場合に不明瞭となる。

本発明の目的は、超音波探触子の取り扱い性を向上することにある。

本発明の他の目的は、プローブヘッドを観察しただけでプローブ種別（あるいは走査方式）を容易に認識できるようにすることにある。

本発明の他の目的は、プローブヘッドを観察しただけでプローブヘッドにて形成される走査面あるいはエコーデータ取込空間の形態や態様を直感的に認識できるようにすることにある。

本発明の他の目的は、プローブヘッドのグリップ性を高めることにある。

（１）本発明は、超音波診断装置の装置本体に対して接続される超音波探触子において、超音波の送受波を行う超音波振動子を収容したプローブヘッドを含み、前記プローブヘッドには、当該超音波探触子における走査方式を示す形状をもった少なくとも１つのマークが設けられたことを特徴とする。

上記構成によれば、プローブコネクタ上に付されるマークに代えてあるいはそのマークと共に、プローブヘッド上にマークが設けられているので、超音波探触子の使用時に走査方式を容易に認識できる。すなわち、プローブヘッドはユーザーが実際に操作する部分であり、その部分にプローブ識別のためのグラフィカルな情報を付与すればユーザーの直感的な認識が容易となる。

望ましくは、前記プローブヘッドのケースは、前記超音波探触子によって形成されるビーム走査面と平行な関係をもった２つ特定側面を有し、前記２つの特定側面の内で少なくとも１つの特定側面に、前記ビーム走査面と同じ向きで前記マークが設けられる。

上記構成によれば、ビーム走査面と平行な関係でマークが設けられるので、マークを観察することによって、プローブヘッドの下方に形成されるビーム走査面の姿勢あるいは向きを間接的に認識できる。ここで、上記の平行な関係は、ビーム走査面が揺動走査される場合においては、その揺動範囲の中心（基準位置）におけるビーム走査面と上記マークとが平行となる関係を意味し、厳密な意味で常に平行となる関係を意味するものではない。ここで、各側面は丸みを帯びた面であってもよい。

望ましくは、前記２つの特定側面のそれぞれに前記マークが設けられる。この構成によれば、プローブヘッドをその表側、裏側のいずれから観察してもマークを視認できる。

なお、メカニカルタイプの３Ｄプローブにおいて、４つの側面の内で上記２つの特定側面以外の２つの側面上に更に何らかの情報を表示してもよい。例えば、メカニカル走査方式を示すマークを表示するようにしてもよい。この構成によれば、ある側面上のマーク形状から電子走査による走査面形状を認識でき、同時に、その側面に直交する側面上のマーク形状から機械走査における走査面移動軌跡を認識でき、両者合わせて三次元空間を把握することができる。

望ましくは、前記マークは凹形状を有する。着色ラベルなどを単にケース表面上に貼付すると、どうしても剥がれやすくあるいはプローブヘッドの操作に支障を生じさせるが、窪んだ所にラベルを貼付すればそのような問題が生じるおそれを解消、軽減できる。なお、グリップ部分の凹形状を滑り止め構造の一部として機能させるのが望ましい。望ましくは、前記マークは超音波の周波数を示す色を有する。この構成によれば、マークの形状と色を用いてプローブ種別の情報をユーザーに提供できる。特に、走査方式の直感的理解と中心周波数の直感的認識を行える。

（２）本発明は、超音波診断装置の装置本体に対して接続される超音波探触子において、超音波の送受波を行う超音波振動子を収容したプローブヘッドを含み、前記プローブヘッドの少なくとも１つの特定側面にマークセットが設けられ、前記マークセットは、当該超音波探触子によって形成されるビーム走査面の形状に対応した形状を有する走査面マークと、前記走査面マークに隣接して設けられ、超音波の波面を模擬した形状を有する少なくとも１つの波マークと、で構成されたことを特徴とする。

上記構成によれば、プローブヘッドの特定側面に走査面を模擬した第１のマークと超音波の波を模擬した第２のマークとが並んで設けられ、プローブヘッドの観察時に走査面の形態と超音波の放射方向とを直感的に認識することができる。波マークは、円弧状、バナナ形状、三日月形状など、点音源からの波面（の断面）に似たような形態とするのが望ましい。

望ましくは、前記走査面マークは、前記超音波探触子によって形成されるビーム走査面と平行な関係をもってそれと同じ向きで設けられ、前記波マークは、超音波送波方向を下方とした場合に、前記走査面マークの下方に設けられる。

上記構成によれば、マークセットの観察により、実際の走査面の姿勢や向きを間接的に認識でき、同時に走査面との関係で超音波の伝搬方向を認識できる。

望ましくは、前記マークセットは、前記走査面マークと、前記走査面マークの下方に並んで設けられた複数の波マークと、で構成される。望ましくは、前記走査面マークは凸形状又は凹形状を有し、前記波マークは凸形状又は凹形状を有する。望ましくは、前記マークセットは前記プローブケースにおけるグリップ部分に形成され、前記マークセットが滑り止め構造として機能する。この構成によれば、マークセットが表示機能と滑り止め機能とを有するので合理的である。

（３）望ましくは、装置本体とそれに接続される超音波探触子とで構成される超音波診断装置において、前記超音波探触子は、超音波振動子及びそれを収容したケースを有するプローブヘッドと、前記プローブヘッドに一方端側が接続されたプローブケーブルと、前記プローブケーブルの他方端側に接続され、前記装置本体に対して着脱自在に接続されるプローブコネクタと、を有し、前記プローブコネクタには当該超音波探触子の種別を示す第１のマークが設けられ、前記プローブケースには前記第１のマークと同じ形態を有する第２のマークが設けられる。

上記構成によれば、プローブコネクタとプローブヘッドとに同じ形態をもったマークが設けられるので、両者の対応関係を容易に特定できる。よって、プローブケーブルの絡み合いあるいは交錯状態において、一方からプローブケーブルを辿って他方を特定するような煩雑な作業を解消できる。

望ましくは、前記第１のマークと前記第２のマークは前記超音波探触子における走査方式に対応した形状を有する。望ましくは、前記第１のマークと前記第２のマークは超音波の周波数を示す色を有する。

（４）本発明は、装置本体とそれに接続される互いに異なる種別の複数の超音波探触子とで構成される超音波診断装置において、前記各超音波探触子は、超音波振動子を収容したプローブヘッドと、前記プローブヘッドに一方端側が接続されたプローブケーブルと、前記プローブケーブルの他方端側に接続され、前記装置本体に対して着脱自在に接続されるプローブコネクタと、を有し、前記各超音波探触子のプローブコネクタ及びプローブヘッドには、当該超音波探触子を識別する同一のマークが設けられたことを特徴とする。

上記構成において、対応関係にあるプローブコネクタとプローブヘッドとが同じマーク（プローブ識別用のマーク）を有するので、両者の対応関係を容易に特定できる。各プローブを識別できる態様をもったマークが最低限利用されるが、各プローブの種別や走査方式を具体的に表すマークであるのが望ましい。

以上説明したように、本発明によれば、超音波探触子の取り扱い性を向上できる。本発明によれば、プローブヘッドを観察しただけでプローブ種別を容易に認識できる。本発明によれば、プローブヘッドを見ただけでそれにより形成される走査面あるいはエコーデータ取込空間の形態や姿勢を直感的に認識できる。あるいは、本発明によれば、プローブヘッドのグリップ性を高められる。

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。

図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１はその斜視図である。この超音波診断装置は、生体に対して超音波の送受波を行って、超音波画像を形成し、その超音波画像を表示するものである。

図１において、超音波診断装置は、本体１０と、操作パネル１２と、複数の超音波探触子（プローブ）１６，１８，２０とを有している。操作パネル１２はキーボードやトラックボールなどを有する。表示器１４には超音波の送受波により形成された超音波画像が表示される。なお、各プローブ１６，１８，２０は図示されていないプローブホルダによって本体１０に保持されている。

図１に示す例において、プローブ１６はリニア走査型プローブであり、プローブ１８はセクタ走査型プローブであり、プローブ２０はコンベックス走査型プローブである。この図１に示される各プローブ１６，１８，２０は二次元の走査面を形成する１Ｄアレイ振動子を有している。勿論、各プローブが３Ｄプローブであってもよい。３Ｄプローブの実施形態については後に図２及び図６を用いて説明する。

プローブ１６を代表させてその具体的な構成について説明する。プローブ１６は、プローブヘッド２２と、プローブコネクタ２６と、それらを接続するプローブケーブル２４とを有している。プローブコネクタ２６は本体１０に形成されたコネクタに着脱自在に接続される。プローブコネクタ２６は図示されるようにコネクタボックスの形態を有している。その表面上には本実施形態においてマーク３２が設けられている。プローブ１６はリニア走査型プローブであるため、そのプローブ１６によって矩形形状の走査面が形成される。マーク３２はその矩形形状の走査面に対応した矩形の形態を有している。

一方、プローブヘッド２２が有するケース上にはマーク３０が設けられている。このマーク３０は矩形の形状を有しており、上記マーク３２と同じ形態を持っている。マーク３２及びマーク３０は互いに同じ色を有しており、その色は超音波の中心周波数、すなわちプローブ１６が有する超音波帯域における中心周波数を表している。本実施形態において、例えば、中心周波数と色との関係については、２．５ＭＨzに赤が対応づけられ、３．５ＭＨzに緑が対応づけられ、５ＭＨzに橙が対応づけられ、７．５ＭＨzに青が対応づけられ、１０ＭＨzに黄が対応づけられている。このような対応関係は一例である。

以上説明したプローブ１６と同様に、他のプローブ１８，２０においても、それが有するプローブヘッド及びプローブコネクタに同じマークが付されている。プローブ１８においてはセクタ形状のマークが付されており、そのマークには中心周波数を表す着色が施されている。これと同様に、プローブ２０におけるプローブヘッドとプローブコネクタには互いに同じマークが付されており、そのマークの形状はコンベックス形状である。またそのプローブ２０における中心周波数がそのマークの着色として表現されている。

従って、それぞれのプローブ１６，１８，２０において、ユーザーによって把持されるプローブヘッドに対して走査方式あるいはプローブ種別を示すマークが付与されているため、ユーザーはプローブヘッドを握る時点においてそのプローブがどのような機能を持っているプローブであるのかについて容易に認識して取り違いを防止することが可能となる。その場合、マークの形状が走査面の形状に対応づけられているため、マークの形状から直感的に走査面の形状を認識することができる。加えて、マークの色が中心周波数に対応づけられているためマークの色を認識することにより中心周波数を容易に理解できるという利点がある。

また、上記の構成によれば、各プローブにおいてプローブヘッドとプローブコネクタとに同じマークが設けられているため、図１に示されるように複数のプローブ間においてプローブケーブルが絡まっていたりあるいは密集していたような場合においても、プローブケーブルをたどることなくプローブヘッドとプローブコネクタとの対応関係を速やかに認識することができる。

次に、図２乃至図６を用いて他の実施形態について説明する。それらの図に示される実施形態においても、プローブがプローブヘッド、プローブケーブル、プローブコネクタによって構成され、プローブヘッドとプローブコネクタとに走査面の形状および中心周波数を表す同じマークが設けられている。図２に示すプローブ及び後に説明する図６に示すプローブはいずれも３Ｄプローブである。

図２に示すプローブは、プローブヘッド４０のケースを構成する上ケース４２と下ケース４４とを有している。下ケース４４の下面は送受波面４６である。上ケース４２はグリップ部分４３を有しており、その中央部がややくびれている。

プローブケース内には、セクタ走査に対応した１Ｄアレイ振動子が設けられている。その１Ｄアレイ振動子は機械走査される。図２において、Ｚ方向が超音波の放射方向を表しており、Ｘ方向が超音波ビームの電子走査方向を表しており、Ｙ方向が１Ｄアレイ振動子の機械的な運動方向を表している。但し、１Ｄアレイ振動子はＸ方向に平行な回転軸を中心として回転運動しており、すなわちＹ方向に揺動運動している。

プローブヘッド４０のケースは全体として丸みを帯びつつも４つの側面を有している。すなわちＸ方向に平行な２つの側面４２Ａ，４２Ｂとそれ以外のＹ方向に平行な２つの側面とを有している。ここで、２つの側面４２Ａ，４２Ｂは、上述した１Ｄアレイ振動子により超音波ビームを電子走査して走査面を形成した場合、その走査面と平行な関係にある面である。但し、上述したように走査面は揺動運動するため、厳密に平行となるのは、走査面がＺ方向に一致した場合である。

図２に示す例において、側面４２Ａ，４２Ｂにはそれぞれマークセット４８が設けられている。マークセット４８は、上下方向に並んだ３つのマークによって構成され、具体的には、走査面マーク５０、波マーク５２及び波マーク５４によって構成されている。走査面マーク５０は図２に示されるプローブ４０によって形成される走査面の形状を模擬したセクタ状の形態を有している。また、各波マーク５２，５４はそれぞれプローブ４０から放射される超音波の波を模擬した形態を有しており、具体的には下方に凸形状をもったゆるやかな円弧状の形態、三日月形状あるいはバナナ形状を有している。

以上のように、走査面マーク５０の下方に一定間隔を隔てて２つの波マーク５２，５４が設けられており、それらの各マーク５２，５４は超音波の放射方向に合致した向きで表されているため、それらのマークセットを観察した場合にプローブ４０から放射される超音波を直感的にイメージすることが可能であり、同時にそのような超音波の送波によって形成される走査面の形状を直感的に認識することができる。

後に図３を用いて説明するように、走査面マーク５０は凹部として構成されており、その一方、波マーク５２，５４はいずれもゆるやかに丸みを帯びて突出した凸部として構成されている。すなわち側面上においてそのような凹凸形状が設けられていることにより、グリップ部分４３を把持した場合においてそれらのマーク５０，５２，５４によって滑り止め機能を発揮させることができる。すなわちマークセット４８は別の見方をすれば滑り止め構造あるいは滑り止め手段として理解される。そのようなマークセット４８は、上述したように、一方の側面４２Ａの他に、他方の側面４２Ｂにおいても形成されており、グリップ部分４３を握った状態においてはそれらのマークセット４８によってグリップ感を高めることが出来る。

ちなみに、図２において符号５５Ａ，５５Ｂで示されている突起は走査面における表面及び裏面を識別するマークであり、図２に示す例では側面４２Ａ側に２つの突起５５Ａ，５５Ｂが設けられており、その反対側の側面４２Ｂにおいては同様の高さ位置に１つの突起が設けられている。この図２に示すプローブ４０においても、プローブコネクタ上には走査面マーク５０と同じマークが設けられており、両者間の対応関係は一目瞭然である。また、プローブヘッドに設けられている走査面マークとプローブコネクタに設けられている走査面マークのいずれも同一の着色が施されている。その色は中心周波数に対応している。

図３には、図２に示したマークセット４８の断面が示されている。図３に示されるように、走査面マーク５０は凹部として構成され、その底面には銘板としてのラベル５１が貼付されている。このような窪み内部にラベル５１を貼り付けることにより、操作時におけるラベルの剥がれといった問題を未然に防止することが可能となる。波マーク５２，５４はそれぞれゆるやかに膨らんだ突起として構成されている。

図４及び図５にはマークセットについての変形例が示されている。図４に示されるマークセット５７においては、波マーク５２，５４はそれぞれ凸部として構成されており、それと同様に走査面マーク５６も凸部として構成されている。滑り止め構造という観点から見ればこのような構成によっても良好なグリップ感を得ることができる。図５に示す例では、すべてのマーク５８，６０，６２がそれぞれ凹部として構成されている。このような構成によっても良好なグリップ感を得られる。ちなみに、走査面マーク５８内にはその底面に上述したラベル５１が貼り付けられている。ラベル５１には予め所定色が印刷されており、そのようなラベルの貼付によってプローブケース自体に着色を施すことなく走査面マークの色を容易に設定できるという利点がある。

図６に示すプローブは、図２に示したプローブと同様に３Ｄプローブである。

図６に示すプローブヘッド７０における２つの側面７２Ａ，７２Ｂは走査面と平行な関係にある面であり、それらの側面７２Ａ，７２Ｂにはマークセット７６が形成されている。マークセット７６は、走査面マーク７８と波マーク８０，８２とで構成されている。この例ではプローブヘッド内に設けられている１Ｄアレイ振動子がコンベックスタイプであるため、扇状の形態をもって走査面マーク７８が構成されている。走査面マーク７８は凹部として構成されている。波マーク８０，８２は図２に示した波マーク５２，５４と同様の形態を有しており、すなわち円弧状あるいは三日月型の形態をもって形成され、超音波の伝搬方向にその向きが合わせられている。このマークセット７６も上述したように凹凸形状を有しているため、そのようなマークセット７６は滑り止め手段として機能する。

ちなみに、この図６に示す構成では、プローブケースが上ケース７２と下ケース７４とで構成され、送受波面７６は球面形態を有している。グリップ部分７５における下方側にはゆるやかな段差が生じている。この実施形態においてもプローブヘッドに設けられた走査面マーク７８と図示されていないプローブコネクタに設けられた走査面マークとが同一の形態（形状及び色）を有している。

上記の各実施形態においては、プローブケースにおいて走査面と平行な関係にある２つの側面にのみマークが設けられていたが、残りの２つの側面にも何らかのマークを設けるようにしてもよい。例えば、それらの２つの側面に機械走査における走査面の移動経路を表すマークを設ければ、直交する２つの側面に形成された２つのマークを観察することにより３Ｄプローブにて形成される三次元空間の全体形状を認識することが可能となる。

上記の実施形態においては、走査方式及び中心周波数が単一のマークの形態によって表されていたが、上述した特開２０００−２３７１９０号に記載されたように更に周波数帯域に関する情報を別のマークとして表示するようにしてもよい。

以上説明した各実施形態によれば、装置本体に対して複数のプローブが接続されている状態においても、すなわち装置本体に設けられた複数のプローブホルダに複数のプローブヘッドが収容されるような場合においても、各プローブの側面に形成されたマークを観察することによって各プローブの種別あるいは走査方式を容易に認識できるという利点がある。またプローブヘッドとプローブコネクタとに同じマークが付されているため両者の対応関係を容易に特定できるという利点がある。更に、プローブヘッドにマークを設ける場合において凹形状あるいは凸形状を採用することによりそのマークを滑り止め手段として機能させることが可能である。よって、グリップの為の凹凸形態を別途設けるとマークの視認性が低下したりあるいは構造が複雑となったりする場合があるが、上記実施形態によれば１又は複数のマークによって情報の表示と同時に滑り止めという機能を発揮させることができるので極めて合理的である。

本発明に係る超音波診断装置の概略的な構成を示す斜視図である。３Ｄプローブの一例を示す図である。マークセットを示す断面図である。マークセットの変形例を示す断面図である。マークセットの他の変形例を示す断面図である。他の３Ｄプローブを示す図である。

符号の説明

１０本体、１２操作パネル、１４表示器、１６超音波探触子、３０，３２マーク、４８マークセット

Claims

超音波診断装置の装置本体に対して接続される超音波探触子において、
超音波の送受波を行う超音波振動子を収容したプローブヘッドを含み、
前記プローブヘッドの少なくとも１つの特定側面にマークセットが設けられ、
前記マークセットは、
当該超音波探触子によって形成されるビーム走査面の形状に対応した形状を有し、凹部又は凸部として構成された走査面マークと、
前記走査面マークに隣接して設けられ、超音波の波面を模擬した形状を有し、凹部又は凸部として構成された少なくとも１つの波マークと、
で構成され、
前記走査面マークは、前記超音波探触子によって形成されるビーム走査面と平行な関係をもってそれと同じ向きで設けられ、
前記波マークは、超音波送波方向を下方とした場合に、前記走査面マークの下方に設けられ、
前記マークセットは前記プローブケースにおけるグリップ部分に形成され、前記マークセットが滑り止め構造として機能する、ことを特徴とする超音波探触子。
請求項１記載の超音波探触子において、
前記走査面マークの下方に複数の波マークが設けられた、ことを特徴とする超音波探触子。
請求項１記載の超音波探触子において、
前記走査面マークは凹部として構成され、
前記走査面マーク内の底面にラベルが貼付された、
ことを特徴とする超音波探触子。