JP5329798B2 - 超音波探触子 - Google Patents

Description

本発明は超音波探触子に関し、特に、プローブケース内で振動子ユニットを機械的に走査するタイプの超音波探触子に関する。

単振動子を機械的に走査する機械走査型超音波探触子、１Ｄアレイ振動子を機械的に走査する三次元エコーデータ取り込み用超音波探触子（特許文献１）等においては、プローブケース内において振動子ユニットが機械的に走査される。例えば、１Ｄアレイ振動子を素子配列方向と直交する方向へ走査すれば、走査面を移動させて三次元エコーデータ取り込み空間を形成できる。振動子ユニットと生体表面との間において音響伝搬を良好にするために、あるいは、空気層の介在を排除するために、プローブケース内には音響媒体として水、生理食塩水やオイルなどが充填、封入されている。一方、プローブケースの当接面あるいは生体表面との間には音響媒体としてゲル状の音響用ゼリーが塗布され、つまり、当接面と生体表面との間の空隙は音響ゼリーによって満たされる。

特開平３−２３１６４９号公報

プローブケース内に密閉空間としての音響媒体室を形成しても、その中には微量の気泡が残留する可能性があり、また経年変化により気泡がそこに生じることもある。音響媒体室内で気泡が浮遊している際、たまたま送受波面の前方に気泡が存在すると、ノイズの要因となり、画像が劣化し、あるいは、画像の一部が欠落してしまう。

本発明の目的は、音響媒体室内の気泡による問題を解消又は軽減することにある。

本発明の他の目的は、音響媒体室内に気泡が存在していても、それが送受波面の前方にできるだけ入り込まないようにすることにある。

本発明は、プローブケース内の音響媒体室内に設けられ、超音波を送受波する振動子ユニットと、前記振動子ユニットを機械的に走査するための走査機構と、前記振動子ユニットにおける送受波面の周囲部の内で少なくとも一部に設けられ、前記送受波面と前記プローブケースの内面との間の隙間への気泡の進入を制限する気泡ガード手段と、を含むことを特徴とする超音波探触子に関する。

上記構成によれば、プローブケース内の音響媒体室内で振動子ユニットが機械的に走査され、その際、音響媒体室内に気泡が浮遊していても、それが隙間に進入してしまうことを気泡ガード手段によって制限できる。よって、ノイズ発生及び画像劣化を防止できる。気泡ガード手段は、隙間内外を空間的に隔てるものであるのが望ましい。また、振動子ユニットの運動を妨げず、その負荷にほとんどならないような構成を採用するのが望ましい。気泡ガード手段を弾性体のブレードのようなものとして構成することもできるが、それが機械走査時における媒体抵抗を生じさせると、走査機構に負荷が生じるので、媒体流通をある程度保証しつつも隙間への気泡の進入を制限する部材としてガード手段を構成するのが望ましい。周囲部にガード手段を設ければガード手段自体が音響伝搬を阻害してしまう問題を回避できる。

望ましくは、前記気泡ガード手段は、前記送受波面の周囲部の内で、前記振動子ユニットの機械走査方向に交差して伸長する２つの辺縁に設けられる。機械走査に当たっては、そのような辺縁から気泡が進入する可能性が高いので、そこにガード手段を設ければ効率的な気泡進入制限をなしうる。いったん隙間に入った気泡がまったく抜けられなくなると、かえって気泡による問題が大きくなるおそれがあるので、隙間に入った気泡が脱出できる通路があってもよい。例えば、周囲部の内で、機械走査方向に平行な辺縁についてはガード手段をあえて設けずに解放通路としてもよい。

望ましくは、前記気泡ガード手段は、前記送受波面の周囲部から前記プローブケースの内面に到達する長さを有する。必ずしもガード手段は内面にまで達していなくても気泡進入を制限できればよいが、それが内面に触れる長さを有していれば気泡進入の阻止効果を高められる。

望ましくは、前記気泡ガード手段は、柔軟性を有する部材で構成される。この構成によれば媒体抵抗を緩和でき、内面に接触する場合でもそこに摩耗が生じることを緩和、防止できる。望ましくは、前記気泡ガード手段は繊毛列として構成される。繊毛列であればある程度の媒体流通を確保できるので、媒体抵抗を緩和でき、しかも内面へ接触しても、そこにダメージが及ぶことを防止できる。

以上説明したように、本発明によれば、音響媒体室内の気泡による問題を解消又は軽減できる。あるいは、本発明によれば、音響媒体室内に気泡が存在していても、それが送受波面の前方にできるだけ入り込まないようにできる。

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探触子（プローブ）の好適な実施形態が示されており、図１はその部分断面図である。この超音波探触子は、本実施形態において生体表面上に当接して用いられ、その状態で超音波を送受波するものである。超音波探触子は図示されていないケーブルを介して超音波診断装置本体に接続される。図１に示される超音波探触子は、上記のように生体表面上に当接して用いられるものであるが、勿論、本発明は体腔内に挿入される超音波探触子等に適用されてもよい。

図１において、超音波探触子１０は、本体ケース１２及びその下端部に装着されるカバーケース１４を有する。カバーケース１４は音響窓部材として機能するものであり、その内部は音響媒体室１６である。音響媒体室１６内には、水、オイル等の音響媒体が充填、封入されている。通常、その音響媒体室１６内には気泡が存在しないが、何らかの事情により、あるいは経年変化により、音響媒体室１６内に気泡が生じてしまうこともある。図１にはそのような気泡が示されている。カバーケース１４の内面１４Ａは音響媒体に接する面であり、カバーケース１４の外面１４Ｂは生体表面に接触する面である。

音響媒体室１６内には、可動部１８が設けられ、その可動部１８は振動子ユニット２０、アーム部材２１等によって構成される。振動子ユニット２０は本実施形態において１Ｄアレイ振動子を有している。そのアレイ振動子は複数の振動素子からなるものである。そのアレイ振動子により超音波ビームが電子的に走査され、これによって走査面が形成される。振動子ユニット２０の先端面は送受波面２０Ａである。その送受波面２０Ａは例えば音響レンズの表面に相当する。送受波面２０Ａは内面１４Ａに一定の隙間を介して対向している。アーム部材２１は軸２２に取り付けられており、図示されていない機械走査機構によって可動部１８は機械的に走査される。その走査方向は図１において左右方向であり、具体的には、可動部１８は軸２２を回転中心として揺動運動（往復運動）を行う。

音響媒体室１６内に上述した気泡が存在していると、振動子ユニット２０の機械走査に伴い、送受波面２０Ａと内面１４Ａとの隙間に気泡が侵入し、それが音響的な伝藩の障害となって画像上にノイズを生じさせ、あるいは画像を劣化させてしまう。そこで、本実施形態においては送受波面２０Ａの周囲部にガード手段が設けられており、これについて以下に詳述する。

図２には、図１に示した振動子ユニット２０が示されている。振動子ユニット２０はユニット本体２４と取付け部２６とで構成される。ユニット本体２４は、図２に示す例において船底形態あるいは蒲鉾形態を有している。その先端面は上述したように送受波面２０Ａであり、それは凸球面形状を有している。ユニット本体２４の内部には、送受波面２０Ａの湾曲方向に沿って複数の振動素子が配列されており、それらに対して電子リニア走査を適用することにより超音波ビームを扇状に走査することができる。いわゆる電子コンベックス走査である。そのような電子走査を行いながら振動子ユニット２０を機械的に走査すると、走査面がそれと直交する方向に運動して３次元エコーデータ取込空間が形成される。

本実施形態においては、ガード手段２８として２つの繊毛列３０，３２が設けられている。具体的には、送受波面２０Ａの周囲部のうち、機械走査方向と直交する方向に伸長（湾曲）した辺縁２４Ａ，２４Ｂにそれぞれ繊毛列３０，３２が形成されている。各繊毛列３０，３２は図示されるように、湾曲した辺縁に沿って並んだ複数の繊毛素子からなり、本実施形態においてそれぞれの繊毛列３０，３２は１列の態様を有している。各繊毛素子は合成樹脂、あるいは動物の毛等の柔らかい部材で構成されている。

図示されるように、各辺縁２４Ａ，２４Ｂには具体的には斜めに切り取られたテーパー面が形成されており、そのテーパー面にそれぞれ繊毛列３０，３２が植設されている。各繊毛素子の先端部は上述したカバーケース１４の内面１４Ａに接触しており、すなわち各繊毛素子の長さは接触状態が得られる程度のものとして構成されている。このように、機械走査方向に直交する２つの辺縁２４Ａ，２４Ｂにそれぞれ繊毛列３０，３２を設ければ、機械走査に伴って進入する気泡を効果的に制限することができ、すなわち内面１４Ａと送受波面２０Ａとの間の隙間に気泡が侵入することを防止あるいは軽減することができる。繊毛列３０，３２であるので音響媒体それ自体は格別抵抗を受けることなく隙間に侵入することができるのであり、繊毛列３０，３２によれば機械走査の負担をほとんど生じさせずに効果的に気泡侵入を防止できるという利点がある。ちなみに、機械走査方向に平行な辺縁２４Ｃ，２４Ｄについては本実施形態において繊毛列は設けられておらず、仮に、隙間に気泡が入ってしまったような場合においても、そのような開放通路を介して隙間から気泡を逃がすことが可能である。

ちなみに、繊毛列３０，３２における繊毛素子ピッチは対象となる気泡に応じて適宜定めればよく、基本的にそのような繊毛列３０，３２は気泡侵入を阻止するものであるが、見方を変えれば気泡の吸着により隙間への気泡の侵入を防止する構造体として理解することもできる。ちなみに、繊毛列３０，３２の劣化が問題となるような場合にはそれらを交換できるように構成してもよい。ただし、一般に柔らかい部材によって各繊毛素子を構成しておけばそのような摩耗はほとんど問題とならない。

図３には、カバーケース１４内に振動子ユニット２０が配置された状態が示されている。同様に、図４内にもカバーケース１４内に振動子ユニット２０が配置された状態が示されている。このように、極めて簡易な構成を振動子ユニットに付加するだけで著しい画質改善効果を得ることができ、本実施形態の構成は極めて実用性の高いものである。なお、ガード手段としては繊毛列の他に結果として隙間への気泡を侵入する構造体であれば他のものを利用することが可能である。また送受波面の周囲全体にわたってガード手段を形成するようにしてもよい。上記構成によれば、繊毛列が送受波面の周囲部にだけ設けられているためガード手段それ自体が超音波伝藩の障害になってしまうという問題を未然に防止できるという利点も得られる。

本発明に係る超音波探触子の好適な実施形態を示す部分断面図である。 振動子ユニットの斜視図である。 振動子ユニットをカバーケース内に配置した状態を示す斜視図である。 振動子ユニットをカバーケース内に配置した状態を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 超音波探触子、１２ 本体ケース、１４ カバーケース、１８ 可動部、２０ 振動子ユニット、２８ ガード手段、３０，３２ 繊毛列。

Claims (5)

1. プローブケース内の音響媒体室内に設けられ、超音波を送受波する振動子ユニットと、
   前記振動子ユニットの送受波面を前記プローブケース内面に対向させつつ前記振動子ユニットを機械的に走査するための走査機構と、
   前記振動子ユニットにおける送受波面の周囲部の内で少なくとも一部に設けられ、前記送受波面と前記プローブケースの内面との間の隙間への気泡の進入を制限する気泡ガード手段と、
   を含み、
   前記気泡ガード手段は、前記音響媒体の流通を保証しつつ前記隙間の内外を空間的に隔てることにより前記隙間への気泡の進入を制限する手段である、
   ことを特徴とする超音波探触子。
2. プローブケース内の音響媒体室内に設けられ、超音波を送受波する振動子ユニットと、
   前記振動子ユニットを機械的に走査するための走査機構と、
   前記振動子ユニットにおける送受波面の周囲部の内で少なくとも一部に設けられ、前記送受波面と前記プローブケースの内面との間の隙間への気泡の進入を制限する気泡ガード手段と、
   を含み、
   前記気泡ガード手段は、前記送受波面の周囲部の内で、前記振動子ユニットの機械走査方向に交差して伸長する２つの辺縁に設けられた、ことを特徴とする超音波探触子。
3. プローブケース内の音響媒体室内に設けられ、超音波を送受波する振動子ユニットと、
   前記振動子ユニットを機械的に走査するための走査機構と、
   前記振動子ユニットにおける送受波面の周囲部の内で少なくとも一部に設けられ、前記送受波面と前記プローブケースの内面との間の隙間への気泡の進入を制限する気泡ガード手段と、
   を含み、
   前記気泡ガード手段は、前記送受波面の周囲部から前記プローブケースの内面に到達する長さを有する、ことを特徴とする超音波探触子。
4. プローブケース内の音響媒体室内に設けられ、超音波を送受波する振動子ユニットと、
   前記振動子ユニットを機械的に走査するための走査機構と、
   前記振動子ユニットにおける送受波面の周囲部の内で少なくとも一部に設けられ、前記送受波面と前記プローブケースの内面との間の隙間への気泡の進入を制限する気泡ガード手段と、
   を含み、
   前記気泡ガード手段は、柔軟性を有する部材で構成された、ことを特徴とする超音波探触子。
5. プローブケース内の音響媒体室内に設けられ、超音波を送受波する振動子ユニットと、
   前記振動子ユニットを機械的に走査するための走査機構と、
   前記振動子ユニットにおける送受波面の周囲部の内で少なくとも一部に設けられ、前記送受波面と前記プローブケースの内面との間の隙間への気泡の進入を制限する気泡ガード手段と、
   を含み、
   前記気泡ガード手段は繊毛列として構成された、ことを特徴とする超音波探触子。
   

Images