JP5587737B2 - 超音波ドプラ診断装置のための感度試験装置 - Google Patents

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Description

本発明は超音波胎児心拍動検出装置等の超音波ドプラ診断装置のための感度試験装置に関する。
超音波ドプラ診断装置は、感度検査が不可欠であるが、胎児の心拍を観測する超音波胎児心拍動検出装置に関して、非特許文献1の感度検査装置、検査方法が規定されている。同検査装置および検査方法は古くより本願出願人が実施していたものであり、日本規格協会において、ほぼそのまま採用された。
図7に示すように、非特許文献1の感度検査装置は、上端が開口した水槽700に、超音波媒体として脱気水702を充填し、水槽700底部に探触子704を装着し、水槽700上端から脱気水702内に標準反射体(硬球)706を挿入したものである。
硬球706は駆動部708によって駆動されて上下に振動し、探触子704から発信された超音波を反射する。これによってドプラ信号が生成され、探触子704によって検出される。
探触子704には被検査装置710が接続され、被検査装置710には実効値測定装置712、波形発生器714が接続されている。駆動部708には波形発生器714およびオシロスコープ716が接続されている。
脱気水702の表面は音響減衰部718によって覆われ、水槽700の内側面には必要に応じて音響減衰部720が貼付される。また探触子704は音響減衰部722を介して水槽700の底面に装着されている。
非特許文献2には、ドプラ血流診断装置のための感度試験装置が開示されている。
図8に示すように、非特許文献2の感度検査装置は、上端が開口した水槽700に、超音波媒体として脱気水702を充填し、さらに、水槽700底部にターゲット730を設け、ターゲット730を駆動部708によって上下振動させる。
そして被検査装置710の探触子704を、ターゲット730に対向するように、水槽700の上方から脱気水702に浸すことによって、被検査装置710の感度を測定する。
IST1506「超音波手持探触子形ドプラ胎児心拍数検出装置性能要求事項,試験方法及び表示」 JJ&A社製DDP/1ドプラ感度ファントムのカタログ
図7の感度試験装置は、硬球706の振動方向が超音波入射方向に対して傾斜すると測定感度が低下するが、硬球706は一般にカンチレバーで支持されるため、円弧運動をすることになり、測定状態が安定せず、また充分な測定感度が得られない。
さらに、図8の構成では、探触子704と標準反射体(硬球)706との配置(位置関係)の自由度がない。
図8の感度試験装置は、探触子704を脱気水702に浸した際に、脱気水702の水面が波立ち、超音波に対するノイズを生じ、測定感度を低下させる。
さらに、感度試験に際して探触子704を手Hによって保持した場合には、探触子704の振動にともなう手Hの振動を完全に抑制することは困難であり、測定精度低下の原因となる。
可動の治具(図示省略)によって探触子704を強固に保持することも可能であるが、この場合、探触子704をターゲット730に対して最適位置、角度に設定するための操作には長時間を要し、試験時間が大幅に増大する。
本発明はこのような従来の問題点を解消すべく創案されたもので、超音波ドプラ診断装置の感度試験における測定感度を高めることを目的とする。
本発明に係る超音波ドプラ診断装置のための感度試験装置は、超音波伝播可能な本体であって、相互に平行な第1平面および第2平面が形成された固体の本体と、前記第1平面に密着した第1ゲル層であって、前記第1平面に密着した第1密着面と、前記第1密着面の裏側で、前記第1密着面に対して略平行な送受信面とを有する第1ゲル層と、前記第2平面に密着した第2ゲル層であって、前記第2平面に密着した第2密着面と、前記第2密着面の裏側で、前記第2密着面に対して略平行な反射面とを有する第2ゲル層と、前記第2ゲル層の前記反射面に接触する振動板と、前記本体に対して固定されつつ、前記振動板を駆動する駆動部と、前記第1ゲル層に接触し、前記第1ゲル層における前記送受信面に対して超音波を送信し、かつ前記送受信面から超音波を受信する探触子と、前記送受信面を保護する保護シートであって、前記探触子との接触面が前記探触子に吸着しない粗度を有する保護シートと、を備え、前記探触子に超音波ドプラ診断装置が接続され、前記探触子は前記保護シートを介して、前記第1ゲル層に超音波を送信し、かつ前記第1ゲル層から超音波を受信する。
これによって、測定感度を高め得る。
また、前記第1ゲル層を、前記第1平面に密着した第1密着面と、前記第1密着面に略平行な送受信面とを有するものとし、前記探触子は前記送受信面に対して超音波を送信しかつ前記送受信面から超音波を受信するので、探触子を第1平面に対して直交させることが容易となり、測定感度の向上に有効である。
そして、前記第2ゲル層を、前記第2平面に密着した第2密着面と、前記第2密着面に略平行な反射面とを有するものとし、前記振動板を前記反射面に接触するので、振動板を第2平面に対して平行に配置することが容易となり、測定感度の向上に有効である。
さらに、前記送受信面、前記探触子との接触面が前記探触子に吸着しない粗度を有するに保護シートによって保護し、前記探触子は前記保護シートを介して、前記第1ゲル層に超音波を送信し、かつ前記第1ゲル層から超音波を受信することによって、第1ゲル層が保護され、探触子の振動による第1ゲル層の劣化を抑え、第1ゲル層の耐久性を向上し得る。
前記第1ゲル層は、例えば、ちょう度が100〜300に設定され、これによって探触子の微妙な角度調節が可能である。
前記第2ゲル層は、例えば、ちょう度が100〜300に設定され、これによって前記振動子の振動を阻害することなく、前記本体と前記振動子の間の超音波伝播が保証されている。
本発明に係る超音波ドプラ診断装置のための感度試験装置において、前記保護シートは、例えば、シリコンゴムによって形成される。
本発明に係る超音波ドプラ診断装置のための感度試験装置において、前記駆動部は、例えば、支持部によって前記本体に固定される。
本発明に係る超音波ドプラ診断装置のための感度試験装置において、前記振動板は、例えば、平面振動板である。
本発明によれば、超音波ドプラ診断装置の感度試験における測定感度が向上し、また探触子を第1平面に対して直交させ、かつ振動板を第2平面に平行に配置することが容易である。
さらに、前記送受信面を保護シートによって保護し、前記探触子は前記保護シートを介して、前記第1ゲル層に超音波を送信し、かつ前記第1ゲル層から超音波を受信することによって、第1ゲル層が保護され、探触子の振動による第1ゲル層の劣化を抑え、第1ゲル層の耐久性を向上し得る。
本発明に係る超音波ドプラ診断装置の感度試験装置の実施例を示すブロック図である。 図1の感度試験装置における主要部を示す縦断面図である。 図1の感度試験装置の第1の製造工程を示す縦断面図である。 図1の感度試験装置の第2の製造工程を示す縦断面図である。 図1の感度試験装置の第3の製造工程を示す縦断面図である。 図1の感度試験装置の第4の製造工程を示す縦断面図である。 従来の感度試験装置を示すブロック図である。 従来の他の感度試験装置を示すブロック図である。
次に本発明に係る超音波ドプラ診断装置の感度試験装置の好適な実施例を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る超音波ドプラ診断装置の感度試験装置の実施例を示すブロック図、図2は、図1の感度試験装置における主要部を示す縦断面図である。
図1、図2において、超音波ドプラ診断装置の感度試験装置1000は、直方体状アクリル樹脂ブロック等の固体により形成された、超音波伝播可能な本体1100と、本体1100の一端の第1平面1002に設けられた第1ゲル層1010と、他端の第2平面1004に設けられた第2ゲル層1020とを備え、第1ゲル層1010は、保護シート1030によって保護されている。
平面1002、1004相互が平行になるように角度設定するために、本体1100をアクリル樹脂ブロック等の固体により形成すべきことはいうまでもない。
保護シート1030には、被検査装置(超音波ドプラ診断装置)1040の探触子1060が当接され、探触子1060は所定の超音波を、保護シート1030、第1ゲル層1010、を介して、本体1100の第1平面1002に入力し、入力された超音波は、本体1100内を第2平面1004に向かって伝播する。
一方、第2ゲル層1020には、平面的な円板状の振動板1050が接しており、振動板1050は駆動部1052に連結されている。
振動板1050は、保護シート1030、第1ゲル層1010、本体1100、第2ゲル層1020を介して、探触子1060に対向しており、振動板1050は、感度試験装置1000における標準反射体として機能する。
振動板(標準反射体)1050は、駆動部1008によって駆動され、所定の振動数、振動パターンで微少振動することによって、探触子1060から発信された超音波を反射し、これによってドプラ信号を生成する。ドプラ信号は探触子1060によって検出される。
駆動部1052は、支持部1070によって本体1100に固定されている。
このように、板状の標準反射体を採用すれば、微少振動(小振幅)によって超音波を変調し得るパワーが得られる。また小振幅による変調を実行することによって、振動板1050の振動パターンを安定化でき、ひいては試験系を安定化し得る。
なお探触子1060から発信される超音波は、例えば2〜5MHzであり、振動板1050の振動数は、例えば500Hzである。
第1、第2ゲル層1010、1020は、例えば、シリコン・フィーリング・エラストマ(シリコンゴムに近い感触の、弾性力のあるゴム状物質)であるエラストマ7−9600(商標)によって形成され、その特性は、ちょう度100〜300程度である。
ちょう度は、ペースト状物質等の硬さ、軟らかさ、流動性の指標であり、所定の三角錘が0.1mmの深さまで沈む硬さを1ちょう度とし、同三角錘が沈む深さに0.1mm乗じた値で示される。
例えば、グリースについては、国際グリース協会(NLGI)において、半流動性の000号グリースのちょう度を445〜475、半流動性の00号グリースのちょう度を400〜430、極めて軟らかい0号グリースのちょう度を355〜385、軟らかい1号グリースのちょう度を310〜340、中間の2号グリースのちょう度を220〜295、やや硬い3号グリースのちょう度を220〜250、硬い4号グリースのちょう度を175〜205、極めて硬い5号グリースのちょう度を130〜160、極めて硬い6号グリースのちょう度を85〜115と定めている。
上記硬さ(ちょう度)の第1ゲル層1010を設けることにより、探触子1060を保護シート1030に密着させたまま、角度変化させたとき、第1ゲル層1010は、保護シート1030との密着状態を維持しつつ柔軟に変形し、保護シート1030の変形に追随する。従って、手Hで保持した状態で、超音波の発信方向を微妙に角度調節できる。
探触子1060から発信された超音波は、振動板1050に入射角0度で入射するときに、反射波の出力が最大となるので、感度測定に際して、入射角を極力0度に近付けることが好ましいが、探触子1060を微妙に角度調節することによって、迅速かつ精密に探触子1060を最適角度に設定し得る。
これによって、測定感度を最大限に高めることができ、その作業効率は高い。
振動板1050を上記ちょう度の第2ゲル層1020に接触させたことにより、本体1100内を伝播した超音波は、略減衰することなく第2ゲル層1020を介して振動板1050に入射し、さらに、振動板1050で反射した超音波は略減衰することなく第2ゲル層1020を介して本体1100に入力される。そして、上記ちょう度の第2ゲル層1020は、振動板1050を拘束せず、振動板1050は本体1100に対して自由に振動でき、充分な変調効果を発揮する。
すなわち、振動1050の振動を阻害することなく、本体1100と振動1050の間の超音波伝播が保証されている。
第1平面1002と第2平面1004とは、相互に平行に形成されている。
第1ゲル層1010は第1密着面1012において第1平面1002に密着し、かつ第1密着面1010の裏側で、第1密着面1010に対して平行な送受信面1014において、保護シート1030に接している。一方、第2ゲル層1020は、第2密着面1022において第2平面1004に密着し、かつ第2密着面1022の裏側で、第2密着面1022に対して平行な反射面1024において振動板1050に接している。
このように、送受信面1014、第1密着面1012、第1平面1002、第2平面1004、第2密着面1022、反射面1024を相互に平行に形成することにより、探触子1060が保護シート1030に直交するとき、振動板1050に対する超音波入射角度が略0度となる。このとき、探触子1060は最も自然な保持状態となり、探触子1060を比較的容易に最適角度に設定できる。
従って、振動板1050に対して探触子1060を直交させることが容易であり、測定感度の向上に有効である。
図1に示すように、被検査装置1040には実効値測定装置1042、波形発生器1044が接続され、駆動部1052には波形発生器1044およびオシロスコープ1046が接続されている。
探触子1060を保護シート1030に対して角度設定する際には、オシロスコープ1046によって、探触子1060に入射した超音波強度を確認しつつ、手Hで探触子1060の角度を調整して、最適角度を探る。
探触子1060は、それ自体が振動するため、仮に第1ゲル層1010に直接接触すると、第1ゲル層1010に損傷が生じる可能性が高いが、保護シート1030によって保護したことによって第1ゲル層1010が保護され、第1ゲル層1010の劣化を抑え、第1ゲル層1010の耐久性を向上し得る。
保護シート1030は、例えば、探触子1060が送受信面1014に吸着しない程度の粗度のシリコンゴムによって形成され、超音波の良好な伝播と、探触子1060の保護シート1030に対する円滑な相対移動とが保証されている。
本体1100には、第1平面1002の周囲にカバープレート1080が、ビス1082によって固定され、保護シート1030は、その周縁部が、本体1100とカバープレート1080とによって挟圧、保持されている。これによって、保護シート1030は本体1100に対して固定されている。
カバープレート1080には、その中央部に貫通孔1084が形成され、探触子1060は貫通孔1084を貫通しつつ保護シート1030に接している。
支持部1070は本体1100の下方に配置され、第2平面に平行な支持プレート1072と、支持プレート1072の周縁部から下方に突出するベース1078と備える。ベース1078は、感度試験装置1000を設置する際の脚部となり、本体1100等を安定に支持する。
支持プレート1072は、ビス1076によって本体1100に固定され、駆動部1052は、支持プレート1072の底面に固定されている。支持プレート1072には、中央部に貫通孔1074が形成され、駆動部1052に、貫通孔1074を貫通する駆動軸1054によって振動板1050を駆動する。
なお、支持部1070の構成は、本実施例に限定されるものではなく、第1、第2平面1002、1004が鉛直になるように本体1100等を支持する構成、鉛直方向に対して傾斜状態に保持する構成等、種々の構成を採用し得る。
第1ゲル層1010は、本体1100の上面に形成された凹部1102に形成され、第2ゲル層1020は、本体1100の底面に形成された環状突起1104内に形成されており、液状のゲル素材を硬化して形成される。
以下に、第1、第2ゲル層1010、1020の形成を含む、感度試験装置1000の製造方法の一例を示す。
[感度試験装置の製造方法]
最初に、図3に示すように、凹部1102を上方に向け、第1平面1002が水平になるように設定した状態で、加熱して流動性を高めた前記エラストマを凹部1102内に充填する。そして、所定時間(例えば24時間)放置して、エラストマを硬化させ、第1ゲル層1010を形成する。
次に、図4に示すように、環状突起1104を上方に向け、第2平面1004が水平になるように設定した状態で、加熱して流動性を高めた前記エラストマを環状突起1104内に充填する。そして、所定時間(例えば24時間)放置して、エラストマを硬化させ、第2ゲル層1020を形成する。
次に、図5に示すように、駆動部1052を支持部1070の支持プレート1072に取り付け、駆動部1052の駆動軸1054に連結する。さらに、支持プレート1072を、ビス1076によって本体1100に取り付ける。
次に、図6に示すように、第1ゲル層1010の送受信面1014を覆うように、保護シート1030を本体1100上に配置し、カバープレート1080をビス1082によって本体1100に固定する。これによって、保護シート1030は、カバープレート1080と本体1100とで挟圧、保持される。
1000 感度試験装置
1002 第1平面
1004 第2平面
1010 第1ゲル層
1012 第1密着面
1014 送受信面
1020 第2ゲル層
1022 第2密着面
1024 反射面
1030 保護シート
1040 被検査装置
1042 実効値測定装置
1044 波形発生器
1046 オシロスコープ
1050 振動板
1052 駆動部
1054 駆動軸
1060 探触子
1070 支持部
1072 支持プレート
1074 貫通孔
1076 ビス
1078 ベース
1080 カバープレート
1082 ビス
1084 貫通孔
1100 本体
1102 凹部
1104 環状突起

Claims (7)

  1. 超音波伝播可能な本体であって、相互に平行な第1平面および第2平面が形成された固体の本体と、
    前記第1平面に密着した第1ゲル層であって、前記第1平面に密着した第1密着面と、前記第1密着面の裏側で、前記第1密着面に対して略平行な送受信面とを有する第1ゲル層と、
    前記第2平面に密着した第2ゲル層であって、前記第2平面に密着した第2密着面と、前記第2密着面の裏側で、前記第2密着面に対して略平行な反射面とを有する第2ゲル層と、
    前記第2ゲル層の前記反射面に接触する振動板と、
    前記本体に対して固定されつつ、前記振動板を駆動する駆動部と、
    前記第1ゲル層に接触し、前記第1ゲル層における前記送受信面に対して超音波を送信し、かつ前記送受信面から超音波を受信する探触子と、
    前記送受信面を保護する保護シートであって、前記探触子との接触面が、前記探触子に吸着しない粗度を有する保護シートと、
    を備え、前記探触子に超音波ドプラ診断装置が接続され、前記探触子は、前記保護シートを介して、前記第1ゲル層に超音波を送信し、かつ前記第1ゲル層から超音波を受信する、超音波ドプラ診断装置のための感度試験装置。
  2. 前記本体はアクリル樹脂ブロックよりなることを特徴とする請求項1記載の感度試験装置。
  3. 前記第1ゲル層は、ちょう度が100〜300に設定されていることを特徴とする請求項1または2に記載の感度試験装置。
  4. 前記第2ゲル層は、ちょう度が100〜300に設定されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の感度試験装置。
  5. 前記保護シートは、シリコンゴムによって形成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の感度試験装置。
  6. 前記駆動部は、支持部によって前記本体に固定されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の感度試験装置。
  7. 前記振動板は、平面振動板であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の感度試験装置。
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