JPH02144047A - 超音波変換器の首振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、超音波診断装置に用い、超音波の送受を行う
超音波変換器を走査するために首振運動させる超音波変
換器の首振装置に関するものである０ 従来の技術 従来、超音波診断装置に用い、超音波の送受な行う超音
波変換器は、被検体内の各方向で超音波を送受するため
１首振装置により走査するように構成している。以下、
上記従来の超音波変換器の首振装置の概略について図面
を参照しながら説明する。

第５図において、１０１は超音波プローブであり。

筐体１０２の内側に仕切り板１０３が設けられ、前側の
セル内に超音波変換器１０４が首振運動可能に支持され
、この超音波変換器１０４は仕切り板１０３の後側のセ
ル内に設けられた首振装置１０５に接続されている。首
振装置１０５は５通常、駆動源である電動モータと１機
械的動力伝達手段である歯車。

てこ等が用いられている。したがって、首振装置１０５
における電動モータの駆動により機械的動力伝達手段を
介して超音波変換器１０４が実線と点線で示すように首
振運動される。この超音波変換器の首振ｕｃｉｏｓは仕
切り板１０３の後側のセル内に設けられたポテンシオメ
ータ等の位置検出器１０６により検出される。超音波変
換器１０４を納めたセル内には超音波伝播液体１０７が
充填されている。

次に上記従来例の動作について説明する。

超音波プローブ１０１の先端部を被検体１０８に押し付
け、上記のように超音波変換器１０４を首振装置１０５
により首振運動させることにより、被検体１０８の各方
向で超音波の送受を行うことができる。

また、従来の他の例として、上記機械的動力伝達手段を
簡単化するため、超音波変換器を電動モータに直接接続
するようにした構成も知られている（特開昭６１−２４
０９４９号公報）。

発明が解決しようとする課題 しかし、上記従来の超音波変換器の首振装置のうち、前
者の構成では、歯車やてこ等の多くの機械的結合機講を
要し、また、位置検出器１０６を独立して必要としてい
た。一方、後者の構成では。

機械的に簡単化されるが、・やはり位置検出器を独立に
必要としている。このため、いずれの従来例においても
、超音波グローブ部分を小型化することが困難であり、
近時のように被検体の体腔内に挿入する等、ますます超
小型化が要求される超音波プローブとして使用するには
不適当である。また、上記位置検出器は超音波伝播液体
１０７に浸すことができないため１位置検出器と超音波
変換器の間で液体を密封する手段を必要とするが、確実
に密封するのは困難である。

本発明は１以上のような従来の課題を解決するものであ
り１位置検出手段を一体的に組み込むことができて超音
波プローブ部の小型化を図ることができ、また、超音波
伝播液体を簡単に密封することができるようにした超音
波変換器の首振装置を提供し、また、超音波変換器を制
御信号に応じた方向に首振させることができるようにし
た超音波変換器の首振装置を提供することを目的とする
ものである。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するため、本発明の技術的解決手段は１
首振運動可能に支持された超音波変換器と、この超音波
変換器と共に首振運動可能に支持された永久磁石および
この永久磁石に接続されて磁化された少なくも２つの可
動側磁極を有する可動側磁性体と、少なくも１個の中央
磁極と少なくも両側の２個の側部磁極を上記可動側磁極
に対向して有する固定側磁性体と、上記中央磁極と上記
側部磁極を通る磁気回路中に設けられ、これら中央磁極
と側部磁極をＮ極とＳ極に選択的に磁化させ、上記可動
側磁極を有する磁性体、永久磁石。

超音波変換器を首振運動させるための駆動コイルおよび
高周波信号を流す信号コイルと、上記可動側磁極を通る
磁気回路中に一体的に首振運動可能に設けられ、上記信
号コイルに流れ゛る高周波信号電流による高周波磁束で
誘起する高周波電圧を位置信号として発生するセンスコ
イルを備えたものである。

また、上記センスコイルと上記信号コイルを入れ替えた
ものである。

また、上記駆動コイルと上記信号コイルを共用したもの
である。

また、上記駆動コイルをセンスコイルと共用したもので
ある。

また、上記センスコイルが発生する位置信号と外部より
与えられる制御信号とを比較し、駆動コイルに流す駆動
電流を制御する制御回路を付加したものである。

作　　　　用 本発明は、上記の構成により次のような作用を有する。

永久磁石により可動側磁極なＮ極とＳ極に磁化し、固定
側の中央磁極と両側磁極を駆動コイルに流れる駆動電流
によりＮ極とＳ極に選択的に磁化させることにより、可
動側磁極を有する磁性体。

永久磁石、超音波変換器を磁気力により首振運動させる
ことができる０また、信号コイルに加える高周波電流に
よる高周波磁束をセンスコイルによりｆｓｔＱｔ信号と
して出力することができる。このように位置検出手段を
一体化的に組み込むことができ、また、全体を超音波伝
播液体中で動作させることができる。

また、制御回路によりセンスコイルから発生する位置信
号と外部から与えられる制御信号とを比較し、駆動コイ
ルに流す電流を制御することができる。

実施例 以下１図面を珍魚しながら本発明の実施例について説明
する。

まず、本発明の第１の実施例について説明する。

第１図（ａ）　、　ｆｂｌ　、第２図および第３図は本
発明の第１の実施例における超音波変換器の首振装置を
示し、第１図＜ａ）は第１図ｆｂ）のＩ　ａ　−Ｉ　ａ
線に沿う断面図、第１図（ｂ）は第１図（ａｌのＩｂ　
−Ｉｂ線に沿う断面図、第２図は超音波変換器の首振運
動説明図、第３図は超音波変換器の首振角度の検出動作
説明図である〇 第１図（ａｔ　、　（ｂ）に示すようにアーム１の先端
部に超音波変換器２０両側の軸３が軸受４を介して回転
可能に支持されている。超音波変換器２の背面には磁性
材製のコア５が取り付けられ、コア５の背面には一対の
永久磁石６，７が接続されている。

これらの永久磁石６と７はＳ極とＮ極が互いに逆向きに
なるように設定されている。各永久磁石６゜７の背面に
磁性材が接続されて可動側磁極８，９が設けられている
。図示例においては、２１１ｉ！ｉｆの可動側磁極８と
９が用いられ、一方の可動側磁極８がＮ極に磁化され、
他方の可動側磁極９がＳ極に磁化されている。可動側磁
極８，９の背面は全体として円弧状に突出されている。

超音波変換器２゜コア５、永久磁石６，７、可動側磁極
８，９は軸３を中心として一体的に首振り運動可能とな
っ１いる。アーム１の基部内側には可動側磁極８，９の
背方において磁性材製のコア１０が固定状態に取り付け
られ、コア１０の先端側Ｉｌｃけ中央磁極１１と両側の
側部磁極１２．１３が設けられている。

図示例では１個の中央磁極１１と２個の側部磁極１２．
１３が用いられ、これらは上記可動側磁極８゜９に対向
［７，全体として円弧状に凹入されている。

中央磁極１１と側部磁極１２．１３を通る磁気回路中に
交差するように駆動コイル１４が設けられ。

この駆動コイル１４に流れる駆動電流１４の方向により
中央磁極１１と側部磁極１２．１３がＮ極とＳ極に選択
的に磁化されるように構成されている。

同時に中央磁極１１と側部磁極１２．１３を通る磁気回
路中に高周波電流を流す信号コイル１５が交差するよう
に設けられている。上記可動側磁極８゜９を通る磁気回
路中にはセンスコイル１６が設けられ、このセンスコイ
ル１６は可動側磁極８，９等と一体に首振運動可能に構
成されてｂる。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

永久磁石６，７によりコア５を介して可動側磁極８と９
がＮ極とＳ極にそれぞれ磁化されている。

今、駆動コイル１４に第２図に示す方向で駆動電流１７
を流すと、中央磁極１１がＮ極１両側の側部磁極１２．
１３がＳ極に磁化きれ、磁束１８が流れ、磁気的引力に
より、一方のＮ極に磁化されている可動側磁極８が一方
のＳ極に磁化されている側部磁極１２に対向すると共に
、他方のＳ極に磁化されでいる可動側磁極９がＮ極に磁
化されている中央磁極１１に対向するように超音波変換
器２等が角度θだけ首を振る。駆動コイル１４に駆動電
流１７を第２図の場合と逆方向に流すと、中央磁極１１
がＳ極１両側の側部磁極１２．１３がＮ極に磁化きれる
ので、上記とは逆にＳ極に磁化されている可動側磁極９
がＮ極に磁化されでいる側部磁極１３に対向すると共に
、Ｎ極に磁化されている可動側磁極８がＳ極に磁化され
ている中央磁極１１に対向するように超音波変換器２等
が首を振る。

すなわち、駆動電流な正逆に流すことにより超音波変換
器２を首振運動させることができる。そして、第３図に
示すように超音波変換器２等が角度θだけ首を振った状
態で２信号コイル１５に高周波（ｌ　ＫＨｚ以上）の信
号電流を流すことにより中央磁極１１と両側の側部磁極
１２．１３に高周波の磁化が誘起され、その高周波磁束
１９け中央磁極１１、可動側磁極９，８．側部磁極１２
を循環するように流れる。永久磁石６，７け１通常、高
周波磁束を通し難いので、高周波磁束１９が上記のよう
に２つの可動側磁極８，９の間を流れてセンスコイル１
６と交差し、センスコイル１６に高周波電圧を誘起し、
これが位置信号となる。超音波変換器２の首振角度θが
小さい場合には、高周波磁束１９のセンスコイル１６に
交差する量が減少するため１首振角度θに応じた強度で
位置信号が得られ１首振角度が逆方向の−θの場合には
、交差の方向が逆転するため、信号電流に対する位置信
号の位相が逆転する。このため１位置信号の強度と位相
より首振角度θが決められ、したがって１位置信号を検
出することにより超音波変換器２の首振位置を検出する
ことが可能となる。

このように、上記実施例によれば１位置検出手段を一体
的に組み込むことができ、超音波プローブ部の超小型化
を図ることができる０また。上記位置検出手段を含む首
振装置の全体は超音波伝播液体中で何ら問題なく動作す
るため、その全体を超音波伝播液体中に浸すことが可能
であり、液体の密封が容易となる。

なお、可動側磁極８，９となる磁性体および中央磁極１
１．側部磁極１２．１３を有するコア１０は高周波磁束
が通りやすい積層磁性材料や、高透磁率フェライト等で
形成するのが望ましい。また。

永久磁石６，７が高周波磁束を通す場合にはセンスコイ
ル１６を永久磁石６．７部で交差するように設けてもよ
い。また、コア５と２個の永久磁石６．７に替えてＵ字
型の永久磁石を１個使用するようにしてもよい。１だ、
第１図のセンスコイル１６と信号コイル１５を入れ替え
てもよい。また。

駆動コイル１４を信号コイル１５と共用し、駆動電流に
高周波の信号電流を重畳して使用するようにし、信号コ
イル１５を特別に設けない構成としてもよい。また、セ
ンスコイル１６を信号コイル１５に替え、駆動コイル１
４をセンスコイル１６と共用し、駆動電流を流すと同時
に高周波の位置信号を取り出すようにしてもよい。

次に本発明の第２の実施例について説明する。

第４図は本発明の第２の実施例における超音波変換器の
首振装置を示す機能ブロック図である。

第４図において、４１は上記第１の実施例と同様の構成
の中のセンスコイル１６と駆動コイル１４と信号コイル
１５との間に接続された制御回路であり、フィルタ４２
．アンプ４３．同期検波器４４゜比較器４５．制御フィ
ルタ４６．パワーアンプ４７゜発振器４８とから構成さ
れている。４９け制御信号。

５０は制御位置信号である。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

後述するパワーアンプ４７からの駆動電流により上記の
ように超音波変換器２が首振運動を行う。

そして１発振器４８よりの高周波の信号電流を信号コイ
ル１５に流すことにより、上記のように超音波変換器２
の首振角度θに対応した高周波電圧の位置信号がセンス
コイル１６より発生する。この位置信号はフィルタ４２
により高周波成分だけを取り出し、不用信号を除去して
アンプ４３で増幅した後、信号電流を基準に同期検波器
４４で同期検波することにより制御位置５０として出力
することができる。制御立置信号５０Ｇ−１首振角度θ
に対応して正から負まで変化する。制御信号４９は外部
より与えられる信号で、超音波変換器２を向けたい方向
を示す信号である。制御信号４９と制御＃位置信号５０
は比較器４５で比較され、誤差信号が制御フィルタ４６
により最適な制御定数で信号整形され、パワーアンプ４
７により駆動コイル１４を駆動する駆動電流となる。こ
れにより超音波変換器２の首振角度の誤差が小さくなる
ように制御することができる。上記制御回路４１を付加
することにより超音波変換器２を制御信号に対応した角
度θで首振運動させることができる。したがって、単純
な首振運動だけでなく、任意の方向に静止させたり、任
意の運動が可能となる。

なお、第１図（ａ）　、　（ｂ）に示す超音波変換装置
の本体部分を超音波伝播液体に浸す場合には、制御回路
４１との間で液体を密封することにより、電気の配線部
分だけ密封すればよいので、密封構造が非常に簡単で、
しかも、完全に密封することができる。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、永久磁石により可動
側磁極なＮ極とＳ極に磁化し、固定側の中央磁極と両側
磁極を駆動コイルに流れる駆動電流によりＮ極とＳ極に
選択的に磁化させることにより、可動側磁極を有する磁
性体、永久磁石、超音波変換器を磁気力により首振運動
させることができ、また、信号コイルに加える高周波電
流による高周波磁束をセンスコイルにより位置信号とし
て出力することができる。このように位置検出手段を一
体化的に組み込むことができるので、超音波プローブ部
の小型化を図ることができ、また。

全体を超音波伝播液体中で動作させることができるので
、配線部だけをシールすればよいので、密封を簡単に、
かつ確実に行うことができる。

−また、制−回路によりセンスコイルから発生する位置
信号と外部から与えられる制御信号とを比較し、駆動コ
イルに流す電流を制御することができるので、超音波変
換器を制御信号に応じた方向に首振運動させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）、第２図および第３図は本発
明の第１の実施例における超音波変換器の首振装置を示
し、第１図（ａ）は第１図（ｂ）のＩ　ａ　−Ｉ　ａ線
に沿う断面図、第１図ｆｂ）は第１図（ａｌのＩｂ−Ｉ
ｂ線に沿う断面図、第２図は超音波変換器の首振運動説
明図、第３図は超音波変換器の首振角度の検出動作説明
図、第４図は本発明の第２の実施例における超音波変換
器の首振装置を示す機能ブロック図。 第５図は従来の超音波変換器の首振装置を示す一部切欠
き側面図である。 ２・・超音波変換器、６，７・・永久磁石、８，９、・
可動側磁極、１１・・中央磁極、１２．１３・・・側部
磁極、１４・・駆動コイル、１５・・信号コイル、１Ｇ
・・センスコイル、４１・・−制御回路。 第１図 代理人の氏名　弁理上　粟　野　重　孝　ほか１名第 図 ■ 第 図 第 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）首振運動可能に支持された超音波変換器と、この
   超音波変換器と共に首振運動可能に支持された永久磁石
   およびこの永久磁石に接続されて磁化された少なくも２
   つの可動側磁極を有する可動側磁性体と、少なくも１個
   の中央磁極と少なくも両側の２個の側部磁極を上記可動
   側磁極に対向して有する固定側磁性体と、上記中央磁極
   と上記側部磁極を通る磁気回路中に設けられ、これら中
   央磁極と側部磁極をＮ極とＳ極に選択的に磁化させ、上
   記可動側磁極を有する磁性体、永久磁石、超音波変換器
   を首振運動させるための駆動コイルおよび高周波信号を
   流す信号コイルと、上記可動側磁極を通る磁気回路中に
   一体的に首振運動可能に設けられ、上記信号コイルに流
   れる高周波信号電流による高周波磁束で誘起する高周波
   電圧を位置信号として発生するセンスコイルを備えた超
   音波変換器の首振装置。
2. （２）センスコイルと信号コイルを入れ替えた請求項１
   記載の超音波変換器の首振装置。
3. （３）駆動コイルを信号コイルと共用した請求項１また
   は２記載の超音波変換器の首振装置。
4. （４）駆動コイルをセンスコイルと共用した請求項２記
   載の超音波変換器の首振装置。
5. （５）センスコイルが発生する位置信号と外部より与え
   られる制御信号とを比較し、駆動コイルに流す駆動電流
   を制御する制御回路を備えた請求項１ないし４のいずれ
   かに記載の超音波変換器の首振装置。