JP4853009B2 - 超音波プローブのトランスデューサ移動ガイド装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波信号と電気信号を相互変換するトランスデューサと前記トランスデューサを移動させるための駆動力を発生させるモータとを備える超音波プローブにおいて前記トランスデューサの移動をガイドするための装置であって、特に、トランスデューサの往復移動時に不要な摩擦発生を抑制してトランスデューサの円滑な移動を図り、被検部位に対する正確な画像を得ることができる超音波プローブのトランスデューサ移動ガイド装置に関するものである。

超音波診断装置は、超音波プローブ（ｐｒｏｂｅ）を通じて被検体に超音波を送受信することによって得られるエコーデータを処理して被検体内の断層画像または血流画像などを得る装置である。超音波プローブは、超音波信号と電気信号を相互変換するトランスデューサを備えるが、従来のプローブでは、トランスデューサがプローブ内部に固定的に配置されていたため、エコーデータの測定位置を変えるためには被検体の表面に接触させたプローブ自体を傾けなければならなかった。

最近、画像処理技術の発達で３次元超音波画像を表示することができる超音波診断装置が開発されており、３次元超音波画像を得るための方法として、プローブのトランスデューサを揺動させることによって平面上の走査面を移動させて走査面の移動範囲である３次元領域に対してエコーデータを得る方法が適用されている。

図５及び図６は、それぞれ従来の超音波プローブの内部構造及びトランスデューサ移動ガイド構造を示した斜視図である。

これらに示した通り、従来の超音波プローブの内部には、トランスデューサ１０と、トランスデューサ１０を移動させるための駆動力を発生させるモータ３０と、モータ３０の駆動力をトランスデューサ１０に伝達するための動力伝達手段（図示せず）が設けられている。この各構成要素はフレーム２０に装着されて固定される。

フレーム２０の上部は略長方形の枠を有し、枠上にはトランスデューサ１０の両端と所定間隔をおいて対向してトランスデューサ１０の移動をガイドするための一対のガイドレール２２が設けられる。互いに向かい合う一対のガイドレール２２の側面にはガイド溝２４が長手方向に形成される。ガイド溝２４は上壁、側壁及び下壁を備えてガイドレール２２は略「コ」形状の断面を有する。

トランスデューサ１０の両端には、水平延長された複数の支持軸１４と支持軸１４に回転可能に結合される複数のベアリング１６が装着されたブラケット１２が結合されている。各支持軸１４はガイドレール２２のガイド溝２４に向かって延び、ベアリング１６はガイド溝２４内に収容される。ブラケット１２はガイドレール２２の側面から所定間隔離隔されて、不要な摩擦の発生を防止している。モータ３０の駆動力が動力伝達手段を通じてトランスデューサ１０に伝達されると、ガイドレール２２のガイド溝２４内に収容されるベアリング１６によりトランスデューサ１０はガイド溝２４に沿って往復移動することになる。この時、ベアリング１６はガイド溝２４の下壁に密着して転走運動する。

しかし、従来のプローブのトランスデューサ移動ガイド構造において、トランスデューサの往復移動時に、モータの振動または製造及び組立誤差などの理由で、トランスデューサの両端、正確にはベアリングを支持するブラケットの側面がガイドレールの側面と接触したり、ベアリングの側面がガイド溝の側壁に接触したりする事態が頻繁に発生していた。このような接触により、各構成要素の摩耗と変形、または作動騒音と振動が誘発されることはもちろん、トランスデューサの円滑な移動がなされないため、照影間隔が不規則になり、被検体の被検部位に対する正確な画像を得ることができないという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、トランスデューサの往復移動時に不要な摩擦発生を抑制してトランスデューサの円滑な移動を図り、被検部位に対する正確な画像を得ることができる超音波プローブのトランスデューサ移動ガイド装置を提供することである。

本発明に係る超音波プローブのトランスデューサ移動ガイド装置は、超音波信号と電気信号を相互変換するトランスデューサとトランスデューサを移動させるための駆動力を発生させるモータとを備える超音波プローブにおいてトランスデューサの移動をガイドするための装置であって、トランスデューサの両端と所定間隔をおいて対向して設けられる一対のガイドレールと、トランスデューサの両端にそれぞれ対向するガイドレールの側面に長手方向に形成され、側壁と下壁を有するガイド溝と、トランスデューサの両端に設けられ、ガイド溝内に収容されてガイド溝の下壁に接触して転走運動するベアリングと、トランスデューサの両端とガイドレールとの間の間隔を一定に維持させるための間隔維持手段とを備える。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。

本発明により、トランスデューサの往復移動時に不要な摩擦発生を抑制してトランスデューサの円滑な移動を図り、被検部位に対する正確な画像を得ることができる。

以下、添付された図面を参照して、本発明の実施の形態に係る超音波プローブの移動ガイド装置について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態による超音波プローブの移動ガイド装置を示す斜視図であり、図２は図１の超音波プローブの移動ガイド装置の一部を示す正断面図である。図６に示す従来の超音波プローブの移動ガイド装置と同一な構成要素については同一の参照番号を付与して詳細な説明は省略する。

図１及び図２に示した通り、トランスデューサ１０の移動をガイドするための一対のガイドレール２２がトランスデューサ１０の両端と所定間隔をおいて対抗して設けられている。トランスデューサ１０の両端にそれぞれ対向するガイドレール２２の側面に、ガイド溝２４が長手方向に形成されている。図１では、ガイドレール２２とガイド溝２４が凸（ｃｏｎｖｅｘ）形状の場合について示しているが、これに限定されず、直線（ｌｉｎｅａｒ）または凹（ｃｏｎｃａｖｅ）形状でもよい。

トランスデューサ１０の両端には、水平延長された複数の支持軸１４と支持軸１４に回転可能に結合される複数のベアリング１６が装着されたブラケット１２が結合されている。各支持軸１４はガイドレール２２のガイド溝２４に向かって延び、ベアリング１６はガイド溝２４内に収容される。ブラケット１２はガイドレール２２の側面から所定間隔ｇだけ離隔されて、不要な摩擦の発生を防止している。

上記のように、本実施の形態に係るトランスデューサ移動ガイド装置は、従来の構成に加えて、トランスデューサ１０の両端に結合したブラケット１２とガイドレール２２の側面間の間隔ｇを一定に維持させるための間隔維持手段をさらに備えている。このような間隔維持手段として、本実施の形態では、トランデューサ１０の両端に設けられてガイド溝２４内に収容される第１永久磁石４２と、ガイド溝２４の側壁に沿って第１永久磁石と対抗して所定間隔をおいて設けられる第２永久磁石４４とを用いる。詳細に説明すると、トランスデューサ１０の両端に結合される各ブラケット１２の一側にベアリング１６に隣接して少なくとも一つの第１永久磁石４２が設けられている。第１永久磁石４２は、略円筒形の形状を有し、ガイド溝２４内に収容可能な大きさを有する。望ましくは、第１永久磁石４２は、トランスデューサ１０の両端にそれぞれ一対ずつ備えられて、合計４つの第１永久磁石４２が対称に配置される。

また、ガイド溝２４の側壁２４ａにはその全長にかけてトランスデューサ１０側の第１永久磁石４２と対向するように第２永久磁石４４が固設される。図２に示すように、第１永久磁石４２と第２永久磁石４４は、相互反発力（斥力）が作用するように、同一極性（Ｎ極対Ｎ極、またはＳ極対Ｓ極）が向かい合うようにして所定間隔ｇ’をおいて設けられている。

前記のような構成により、モータ３０（図５参照）の駆動力が動力伝達手段を通じてトランスデューサ１０に伝達されてトランスデューサ１０が往復移動する時、トランスデューサ１０の両端に装着されたベアリング１６がガイド溝２４の下壁２４ｂに密着して転走運動する。この際、トランスデューサ１０のブラケット１２に設けられた第１永久磁石４２とガイド溝２４の側壁２４ａに沿って第１永久磁石４２と同一極性に対向して設けられた第２永久磁石４４との間に斥力が発生する。このような斥力はトランスデューサ１０の両端近くで均等に発生するため、第１及び第２永久磁石４２，４４間の間隔ｇ’だけでなく、ブラケット１２とガイドレール２２の側面間の間隔ｇが一定に維持される。このように、トランスデューサ１０の往復移動時、第１永久磁石４２と第２永久磁石４４間の斥力によりモータ３０の振動などによるトランスデューサ１０の左右揺動を防止することでトランスデューサ１０の両端に結合したブラケット１２がガイドレール２２の側面に接触する現象を防止することができる。このような本発明の作用効果は、ガイドレール２２とガイド溝２４の形状（即ち、凸形状、直線または凹形状）に関係なく発揮され得る。

図３は本発明の他の実施の形態に係る超音波プローブの移動ガイド装置を示す斜視図であり、図４は図３の超音波プローブの移動ガイド装置の一部を示す正断面図である。

これらに示した通り、トランスデューサ１０、より正確にはトランスデューサ１０の両端に結合したベアリング支持用ブラケット１２とこれに対向するガイドレール２２の側面間との間隔ｇを一定に維持させるための間隔維持手段として、本実施の形態では、トランデューサ１０の両端に設けられてガイド溝２４内に収容されてガイド溝２４の側壁に接触して転走運動する補助ベアリング５６を用いる。

詳細に説明すると、ブラケット１２に装着されてトランデューサ１０の両端に設けれた既存のベアリング１６は、トランスデューサ１０に作用する上下方向の荷重を支えてトランスデューサ１０の移動を助けるために、ベアリング１６の回転中心軸、即ち支持軸１４がガイド溝２４の側壁２４ａに向かって水平方向に延長形成されている。従って、ベアリング１６は、ガイド溝２４内に収容されて、ガイド溝２４の下壁２４ｂに接触して転走運動をする。

一方、本実施の形態に係る補助ベアリング５６はその回転中心軸が主ベアリング１６の回転中心軸（即ち、支持軸１４）と直角をなすようにブラケット１２に配置される。このために、各ブラケット１２の両側端には垂直方向に延長される支持軸５４と、支持軸５４に結合する補助ベアリング５６を固定するためのホルダ５２が備えられている。このように、垂直方向の回転中心軸を有する補助ベアリング５６はガイド溝２４の側壁２４ａに接触して転走運動する。望ましくは、ホルダ５２と補助ベアリング５６はガイド溝２４内に収容可能な厚さを有する。また、望ましくは、補助ベアリング５６の個数はトランスデューサ１０の両端部にそれぞれ一対ずつ備えられ、合計４つの補助ベアリング５６が対称に配置される。

また、トランスデューサ１０の一端に備えられる一つの補助ベアリング５６の外周の一点からトランスデューサ１０の他端に備えられる他の一つの補助ベアリング５６の外周の一点までの最大距離ｄは互いに向かい合う２つのガイド溝２４の側壁２４ａ間の距離と同一に設定される。

前記のような構成により、モータ３０（図５参照）の駆動力が動力伝達手段を通じてトランスデューサ１０に伝達されてトランスデューサ１０が往復移動する時、トランスデューサ１０の両端に装着された主ベアリング１６がガイド溝２４の下壁２４ｂに密着して転走運動し、同時に補助ベアリング５６はそれぞれ２つのガイド溝２４の側壁２４ａに同時に接触して転走運動することで、モータ３０の振動などによるトランスデューサ１０の左右揺動を防止することができる。さらに、トランスデューサ１０の両端に装着されるベアリング支持用ブラケット１２とガイドレール２２の側面間の間隔ｇが一定に維持されてブラケット１２がガイドレール２２の側面に接触する現象または主ベアリング１６がガイド溝２４の側壁２４ａに接触する現象を防止することができる。このような本発明の作用効果はガイドレール２２とガイド溝２４の形状（即ち、凸形状、直線または凹形状）に関係なく発揮される。

本発明は前記の実施の形態に限定されず、特許請求範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく当該発明の属する分野で通常の知識を有する者であれば誰でも多様な変形が可能なものである。

本発明の実施の形態に係る超音波プローブの移動ガイド装置を示す斜視図である。 図１の超音波プローブの移動ガイド装置の一部を示す正断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る超音波プローブの移動ガイド装置をす斜視図である。 図３の超音波プローブの移動ガイド装置の一部を示す正断面図である。 従来の超音波プローブの内部構造を示す斜視図である。 従来の超音波プローブの移動ガイド構造を示す斜視図である。

符号の説明

１０ トランスデューサ
１２ ブラケット
１６ ベアリング
２２ ガイドレール
２４ ガイド溝
３０ モータ
４２ 第１永久磁石
４４ 第２永久磁石
５２ ホルダ
５６ 補助ベアリング

Claims (1)

1. 超音波信号と電気信号を相互変換するトランスデューサと前記トランスデューサを移動させるための駆動力を発生させるモータとを備える超音波プローブにおいて前記トランスデューサの移動をガイドするための装置であって、
   前記トランスデューサの両端と所定間隔をおいて対向して設けられる、凸形状の一対のガイドレールと、
   前記トランスデューサの両端にそれぞれ対向する前記ガイドレールの側面に長手方向に形成され、側壁と下壁を有する、凸形状のガイド溝と、
   前記トランスデューサの両端に設けられ、前記ガイド溝内に回転中心軸が水平方向に配置されて収容され、前記トランスデューサの上下方向の荷重を支えながら前記ガイド溝の下壁に接触して転走運動するベアリングと、
   前記トランスデューサの両端と前記ガイドレールとの間の間隔を一定に維持させるための間隔維持手段とを備え、
   前記間隔維持手段は、前記トランスデューサの両端に設けられ、回転中心軸が前記ベアリングの回転中心軸と直角をなすように配置されて前記ガイド溝内に収容され、前記ガイド溝の側壁に接触して転走運動する補助ベアリングであることを特徴とする超音波プローブのトランスデューサ移動ガイド装置。

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