JP4611909B2 - 短軸遥動型超音波探触子 - Google Patents

Description

本発明は圧電素子群を短軸方向に回転遥動して立体画像を得る短軸遥動型超音波探触子（以下、短軸遥動探触子とする）を技術分野とし、特に長軸方向を伝播する不要超音波を吸収した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３図は一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。

短軸遥動探触子は回転保持台１上に設けられた圧電素子群２を密閉容器３内に収容してなる。回転保持台１は水平部の両端側に脚部を有するコ字状とし、水平部上には圧電素子群２を設けて、一方の脚部の内側面には第１かさ歯車４ａが固定される。

圧電素子群２は多数の圧電素子２ａを長軸方向に配列してなり、ここでは回転保持台１の水平部上に設けられて曲面状とした基台５上のバッキング材５ａに固着される。これにより、超音波探触子を所謂コンベックス型とする。圧電素子群２の表面には、通常では、音響インピーダンスを生体（人体）に接近させて伝播効率を高める図示しない音響整合層が、さらには音響レンズ６が設けられる。

音響レンズ６は長軸方向には厚みを一定として、短軸方向には中央の厚みを最大とした曲率を有する。そして、音響レンズの曲率部６ａの全外周からは脚部６ｂが突出し、バッキング材５ａ及び基台５の側面外周を覆って被着される。これにより、短軸方向での焦点を設けて超音波エネルギーを効率的にする。なお、長軸方向は電子的に制御される。なお、第４図（ａ）は音響レンズの長軸方向の正面図、同図（ｂ）は短軸方向の側面図である。

密閉容器３はいずれも凹状とした容器本体３ａとカバー３ｂとを図示しない嵌合構造によって着脱自在とする。容器本体３ａの一組の対向側壁には、回転保持台１（圧電素子群２）を短軸方向に回転遥動する回転中心軸７を有し、回転保持台１の両端側の脚部の軸受けに連結する。容器本体３ａの底壁にはモータ等の回転機構に連結して回転シャフト８が密閉貫通した第２かさ歯車４ｂが設けられ、第１かさ歯車４ａと歯合する。

なお、モータ等の回転機構は裏面側の図示しない裏面カバーによって覆われ、裏面カバーからは診断装置と接続するケーブルが導出する。これらにより、第２かさ歯車４ｂの回転によって第１かさ歯車４ａが圧電素子群２の短軸方向に回転遥動し、これと一体化した回転保持台１（圧電素子群２）が同方向に回転遥動する。

そして、一般には、圧電素子群２から送受波される超音波の減衰を防止するため、密閉容器３内には超音波媒質９としての液体例えばオイルを、圧電素子群２の表面との間に介在させる。また、カバー３ｂの長軸方向となる内周面にはシリコン樹脂等の超音波吸収材１０を塗布して、圧電素子群２の超音波送受波面となる表面とカバー３ｂの表面内周面との間を長軸方向に伝播する不要超音波を吸収する。これにより、雑音を少なくして診断画像を鮮明にする。

なお、カバー３ｂ内周面と圧電素子群２の表面との間が空気の場合は、超音波の減衰が大きくて伝播効率が悪化し、超音波の送受波が望めない。これに対し、オイルは超音波の伝播が良好で、しかも音響インピーダンスを１．４３Mraylとして、生体（人体）の１．５Mraylに接近するため、伝播効率を高められる。また、長軸方向への不要超音波は、特にカバーの内周表面と圧電素子群のコンベックスの曲率を異ならせることから生じる。
特公平７−３８８５１号公報 特開２００３−１７５０３３号公報 特願２００５−１７５７００

（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、超音波吸収材１０としてのシリコン樹脂をカバー３ｂの内周側面に塗布するので、作業工程を有して手間がかかる問題があった。また、シリコン樹脂の塗布量（面積）が多い場合は例えばカバー３ｂの開口端面に流出して付着して、容器本体３ａとの嵌合を疎結合として間隙を生じ、密閉度を不完全にする。そして、塗布面積が少ない場合は、不要超音波を完全に吸収できない問題もあった。さらには、密閉容器３内に超音波媒質９としてのオイルを充填するので、短軸遥動探触子の重量も嵩み、医師等による操作性を低下させる問題もあった。

（発明の目的）
本発明は作業工程を少なくして密閉度及び不要超音波の吸収を確実にし、さらには重量を小さくして操作性を良好にした短軸遥動探触子を提供することを目的とする。

本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、長軸方向に並べられて超音波送受波面に音響レンズを有する圧電素子群を回転保持台上に設けて、前記圧電素子群の短軸方向に前記回転保持台を回転遥動する密閉容器内に収容し、前記圧電素子群の超音波送受波面から送受波される超音波を前記短軸方向に機械的に走査するとともに、前記密閉容器内に音響媒質としての液体を充填して、前記超音波送受波面と前記密閉容器の内周表面との間を長軸方向に伝播する不要超音波の吸収手段を有する短軸遥動型超音波探触子において、前記不要超音波の吸収手段として、前記長軸方向となる前記音響レンズの両端側に突出部を設けた構成とする。

このような構成であれば、長軸方向に伝播する不要超音波は、音響レンズの両端側に設けられた超音波吸収手段としての突出部によって吸収される。したがって、従来例のように、雑音を少なくして診断画像を鮮明にする。この場合、従来例で示した超音波吸収材例えばシリコン樹脂の塗布工程を排除し、作業工程を少なくできる。そして、超音波吸収手段としての突出部は、圧電素子群の端軸方向への回転遥動とともに移動するので、従来例によるシリコン樹脂の塗布面積の如何に拘わらず、不要超音波を確実に吸収できる。

（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項1において、前記回転保持台は水平部の両端側に脚部を有するコ字状とし、前記密閉容器はいずれも凹状とした容器本体とカバーとからなり、前記容器本体の側壁には前記回転保持台の脚部に設けた回転軸受けと結合した長軸方向の回転中心軸を有し、前記回転保持台の一方の脚部には短軸方向に回転遥動する第１かさ歯車を有し、前密閉容器の底壁には回転シャフトが密閉貫通して前記第１かさ歯車と歯合する第２かさ歯車を有する。

これにより、圧電素子群を端軸方向に回転遥動できる。そして、請求項１で示すように、超音波吸収手段としての超音波吸収手段は音響レンズに一体的に設けるので、容器本体やカバーの内周側面に超音波吸収材を塗布することによる密閉度を損なうことがない。

同請求項３では、請求項１において、前記回転保持台の下方となる前記密閉容器内に前記液体よりも比重の小さい軽量体を設け、前記液体中に埋没する。これにより、密閉容器内のすべてに超音波媒質としての液体を充填した場合に比較し、重量を小さくできる。したがって、医師等による操作性を良好にする。

同請求項４では、請求項３において、前記軽量体は内部を中空状とする。これにより、軽量体の比重を超音波媒質としての液体よりもさらに小さくできる。

第1図（ａｂ）及び第２図（ａｂ）は本発明の一実施形態を説明する図である。但し、第１図（ａ）は短軸遥動探触子の長軸方向の、同図（ｂ）は短軸方向の断面図であり、第２図（ａ）は音響整合層の長軸方向の正面図、同図（ｂ）は単軸方向の側面図である。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、前述したように、長軸方向に並べられて音響レンズ６を有する圧電素子群２をコ字状とした回転保持台１の水平部上に設けて、いずれも凹状とした容器本体３ａとカバー３ｂとからなる密閉容器３内に収容する。回転保持台１の両端側の脚部には軸受けを有し、容器本体３ａの側壁に設けられた長軸方向の回転中心軸７と結合する。

回転保持台１の一方の脚部に設けられた短軸方向に回転遥動する第１かさ歯車４ａは、密閉容器３の底壁を回転シャフト８が密閉貫通した第２かさ歯車４ｂと歯合する。これにより、回転保持台１（圧電素子群２）を短軸方向に回転遥動し、圧電素子群２の超音波送受波面から送受波される超音波を短軸方向に機械的に走査する。密閉容器３内には超音響媒質８としての液体例えばオイルが充填される。

ここでの音響レンズ６は、前述同様に曲率部の外周から延出した脚部６ａを有し、さらに長軸方向の両端側における超音波送受波面側に超音波吸収手段としての突出部６ｂが設けられる。突出部６ｂは先端側をカバー３ｂの内周に倣った円弧状とする。そして、容器本体３ａの底壁には中空部を有する軽量体１１が接着剤等によって固着され、回転保持台１の下方となる超音波媒質９のオイル中に埋没される。

このような構成であれば、超音波吸収手段としての突出部６ｂを音響レンズの両端側に設けるので、圧電素子群３の長軸方向に伝播する不要超音波これによって吸収される。したがって、従来例のように、雑音を少なくして診断画像を鮮明にする。この場合、従来例で示したシリコン樹脂等による塗布工程を排除して作業工程を少なくできる。そして、塗布工程時におけるシリコン樹脂の流出がないので容器本体３ａとカバー３ｂとによる密閉度を確実にする。

また、超音波吸収手段としての突出部６ｂは、圧電素子群２の端軸方向への回転遥動とともに移動する。したがって、従来例によるシリコン樹脂の塗布面積の如何に拘わらず、不要超音波を確実に吸収できる。そして、突出部６ｂの先端側をカバー３ａの内周に倣った円弧状とするので、不要著音波を効率よく吸収する。

さらに、回転保持台１の下方となる密閉容器３内に超音波媒質９としてのオイルよりも比重の小さい中空部を有する軽量体１１を設ける。したがって、従来例のように密閉容器３内の全てにオイルを充填した場合に比較し、短軸遥動型探触子の重量を小さくできるので、医師等による操作性を良好にする。

上記実施形態では音響レンズは曲率部の底面全周から脚部６ｂを有するとしたが、脚部６ｂは両端側のみでも、さらには曲率部のみであってもよい。また。軽量体１１は基本的には超音波媒質よりも比重が小さければよく、中空状には限定されないことは勿論である。

本発明の一実施形態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。 本発明の一実施形態での音響レンズの図で、同図（ａ）は長軸方向の正面図、同図（ｂ）は短軸方向の側面図である。 従来例の本発明の一実施形態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。 従来例の音響レンズの図で、同図（ａ）は長軸方向の正面図、同図（ｂ）は短軸方向の側面図である。

符号の説明

１ 回転保持台、２ 圧電素子群、３ 密閉容器、３ａ 容器本体、３ｂ カバー、４ａ 第１かさ歯車、４ｂ 第２かさ歯車、５ 基台、６ 音響レンズ、６ａ 脚部、６ｂ 突出部、７ 回転中心軸、８ 回転シャフト、９ 超音波媒質、１０ 超音波吸収材、１１ 軽量体。

Claims (4)

1. 長軸方向に並べられて超音波送受波面に音響レンズを有する圧電素子群を回転保持台上に設けて、前記圧電素子群の短軸方向に前記回転保持台を回転遥動する密閉容器内に収容し、前記圧電素子群の超音波送受波面から送受波される超音波を前記短軸方向に機械的に走査するとともに、前記密閉容器内に音響媒質としての液体を充填して、前記超音波送受波面と前記密閉容器の内周表面との間を長軸方向に伝播する不要超音波の吸収手段を有する短軸遥動型超音波探触子において、前記不要超音波の吸収手段として、前記長軸方向となる前記音響レンズの両端側に突出部を設けたことを特徴とする短軸遥動型超音波探触子。
2. 請求項1において、前記回転保持台は水平部の両端側に脚部を有するコ字状とし、前記密閉容器はいずれも凹状とした容器本体とカバーとからなり、前記容器本体の側壁には前記回転保持台の脚部に設けた回転軸受けと結合した長軸方向の回転中心軸を有し、前記回転保持台の一方の脚部には短軸方向に回転遥動する第１かさ歯車を有し、前密閉容器の底壁には回転シャフトが密閉貫通して前記第１かさ歯車と歯合する第２かさ歯車を有する短軸遥動型超音波探触子。
3. 請求項１において、前記回転保持台の下方となる前記密閉容器内に前記液体よりも比重の小さい軽量体を設け、前記液体中に埋没した短軸遥動型超音波探触子。
4. 請求項３において、前記軽量体は内部を中空状とした短軸遥動型超音波探触子。