JPH04122358A - 三次元データ取り込み用超音波探触子 - 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、被検体内部の三次元領域のエコーデータを取
り込むことのできる三次元データ取り込み用超音波探触
子の改良に関する。

［従来の技術］ 超音波を生体等の被検体内に送波し、被検体内からの反
射波を受波して被検体の断層像、あるいは被検体内部の
運動反射体（例えば血管内の血流）の速度（ドプラ）情
報等を画像表示する超音波診断装置が知られている。

このような超音波診断装置においては、そのデータの取
り込みは、超音波振動子を備えた超音波探触子により行
われている。

そして、近年では、被検体内の三次元領域のエコーデー
タを三次元的に画像表示する超音波三次元画像表示装置
が提案されており、その実用化が要望されている。

ところで、上記の超音波三次元画像表示装置等において
、被検体内部三次元領域のデータを取り込むために、本
出願人は特願平１−３２４９５７号で三次元データ取り
込み用超音波探触子を提案している。

この三次元データ取り込み用超音波探触子は、探触子本
体内部に、複数の超音波振動素子を配列させて構成され
たアレイ振動子を含む振動子ユニットと、この振動子ユ
ニットをその電子走査方向と直交する方向に揺動させる
揺動機構と、その揺動角度を検出する角度検出器等を備
えたものである。

つまり、この超音波探触子は、振動子ユニットのアレイ
振動子にて形成される二次元的な、例えば扇状のデータ
取り込み領域を、揺動機構を用いて機械的にその形成さ
れた面と直交する方向に移動させることにより、被検体
内の三次元領域のデータを取り込むものである。

従って、このような三次元データ取り込み用超音波探触
子によれば、得られる各データの三次元位置も把握でき
、また人為的に超音波探触子を傾けたり移動させたすせ
ずに、被検体内の三次元領域のデータを正確にかつ精度
よく得ることができるという特徴を有する。

［発明が解決しようとする課題］ しかしなから、上述した三次元データ取り込み用超音波
探触子においては、振動子ユニットの先端面と、その先
端面に対向する本体ケースの内底面との間で、送波され
た超音波が多重反射するという問題があった。

つまり、振動子ユニットの先端面から送波された超音波
の一部が、本体ケースの内底面で反射され、更に振動子
ユニットの先端面で反射するという現象が繰り返され、
これにより取り込まれるデータに雑音が生じ、この結果
、形成される画像にノイズが混入したり、画像が不鮮明
になるという問題があった。

本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、
その目的は、振動子ユニットの先端面と探触子本体ケー
スの内底面との間で生じる超音波の多重反射を除去する
ことのできる三次元データ取り込み用超音波探触子を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、超音波探触子の
本体ケースと、前記本体ケース内に設けられコンベック
ス形をした先端部内にアレイ振動子を備えた振動子ユニ
ットと、前記アレイ振動子を構成する複数の超音波振動
素子の配列方向と直交する方向に前記振動子ユニットを
揺動させる揺動機構と、を含み、前記振動子ユニットの
先端面と対向する面である前記本体ケースの内底面は凹
面形で形成され、前記内底面における前記配列方向の曲
率は前記振動子ユニット先端面の曲率より小さく定めら
れ、前記本体ケース内の側壁には超音波吸収部材が配設
されたことを特徴とする。

［作用］ 上記構成によれば、振動子ユニット先端面の曲率より、
超音波探触子本体ケースの内底面の曲率の方が小さいた
め、２つの面の間で多重反射する不要な超音波は、２つ
の面の間で反射を繰り返すうちに徐々に外側に導かれ、
更に本体ケース内の側壁に配設された超音波吸収部材に
て吸収されることになる。

この結果、取り込まれるデータにおける雑音か解消され
、鮮明な画像形成が可能となる。

［実施例コ 以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する
。

第１図には、本発明に係る三次元データ取り込み用超音
波探触子の好適な実施例が示されており、第１Ａ図には
、探触子の正面から見た断面が示されており、また第１
Ｂ図には、第１Ａ図のＢ−Ｂ矢視断面である側断面が示
されている。

第１図において、本体ケース１０は、その下部である被
検体接触壁１２が緩やかな凸状に形成され、その上部で
ある把持部１４は、第１Ｂ図に示されるように、その側
面方向からの厚みが下部に比べ把持しやすいように形成
されている。

本体ケース１０の内部には、後述する揺動機構１６によ
り支持された振動子ユニット１８が設けられている。

第１Ａ図に示されるように、この振動子ユニット１８は
、その先端部がコンベックス形状を成している。

そして、この振動子ユニット１８の先端部には、アレイ
振動子２０が内設されている。ここで、アレイ振動子２
０は、振動子ユニット１８の先端面１８Ａに沿って配列
された複数の超音波振動素子２０ａから構成されている
。なお、図示されてはいないが、振動子ユニット１８の
先端面１８Ａには、超音波ビームの広がりを抑止する音
響レンズが設けられており、その音響レンズと前記アレ
イ振動子２０との間には音響インピーダンスの整合を行
う整合層か設けられており、またアレイ振動子２０の後
方にはバッキング層が設けられている。

次に、この振動子ユニットを揺動させる揺動機構１６に
ついて説明する。

本体ケース１０の内部のほぼ中央には基台２２が設けら
れている。この基台２２の本体ケース１０の側壁近傍に
は、前記振動子ユニット１８を揺動させるための支持軸
となる支軸２４を回転自在に支承する軸受２６が配設さ
れている。

そして、振動子ユニット１８には、その両側端部にアー
ム２７の一方端が固定されており、またアーム２７の他
方端は、支軸２４に固定されている。

従って、図に示されるように、振動子ユニット１８は、
その先端面１８Ａを下方（被検体方向）に向けて、支軸
２４と一体的に固定されている。

支軸２４の近傍には、振動子ユニット１８を支軸２４を
軸心として揺動させるための駆動源であるモータ２８が
基台２２に設けられている。そして、モータ２８の動力
を支軸２４に伝達させるために、複数の歯車から構成さ
れるギア部３０がモータ２８と支軸２４との間に介設さ
れている。

なお、第１Ｂ図においては、図の簡略化のため、モータ
２８、ギア部３０及び角度検出器３２か省略されている
。

以上のように、揺動機構１６は、モータ２８、ギア部３
０、支軸２４及びアーム２７等から構成され、支軸２４
を軸線として、振動子ユニット１８を揺動可能としてい
る。

本体ケース１０内には、振動子ユニット１８の揺動角度
、すなわち支軸２４の回転角度を検出する角度検出器３
２が設けられている。この角度検出器３２は、本実施例
において、支軸２４に固定され支軸２４と一体となって
回転するスリット板３４と、本体ケース１０の内側壁に
固定されたフォトインタラプタ３６とから構成される。

そして、この角度検出器３２においては、スリット板３
４を介してフォトインタラプタ３６のその二股部の一方
側で発光を行い、スリット板３４のスリットを通過した
光を、前記二股部の他方側で受光することにより、支軸
２４の回転角度が検出される。

次に、媒質槽３８について説明する。

媒質槽３８は、被検体接触壁１２の内側の面である本体
ケースの内底面１２Ａと、本体ケース１０の内部を仕切
る可撓性を有する仕切膜４０とで囲まれる空間に音響伝
搬媒質を充填して形成されている。仕切膜４０は、その
ほぼ中央部が振動子ユニット１８の先端面１８Ａ前面に
密着し、またその外周縁が本体ケース１０の内周壁に気
密接合されている。

そして、この仕切膜４０は、振動子ユニット１８の揺動
を許容するためのたるみを有している。

従って、仕切膜４０と内底面１２Ａとの間の空間は気密
に形成されており、振動子ユニット１８か、いかなる揺
動角度にある状態にあっても、被検体接触壁１２と振動
子ユニット］８との間の音響整合が保たれている。

すなわち、周知のように超音波は、空気層等を通過する
と極度に減衰されるため、このような媒質槽３８によっ
て音響伝搬を確保している。

なお、媒質槽３８へは、注入口４２から音響伝搬媒質が
注入され、その音響伝搬媒質には、例えば水や油等の被
検体同様の音響インピーダンスを有する液体が用いられ
る。

次に、振動子ユニット１８の先端面１８Ａと、本体ケー
ス１０の内底面１２Ａと、の間で生じる超音波の多重反
射の問題について説明する。

第２Ａ図には、本実施例に対する比較例が示されている
。

この第２Ａ図に示される超音波探触子においては、振動
子ユニット１８の先端面１８Ａの長手方向の曲率と、本
体ケース１０の内底面１２Ａの長手方向の曲率とがほぼ
同等に形成されている。

従って、このような場合においては、先端面１８Ａから
放射される超音波は、ます内底面１２Ａでその一部が反
射され、更に先端面１８Ａで反射されることになり、こ
のようなことが繰り返され、多重反射となって取り込む
データに悪影響を及ぼす。

そこで、本発明においては、この問題を解決するために
、まず第１に、振動子ユニット１８における先端面１８
Ａのその長手方向の曲率より、内底面１２Ａの前記長手
方向の曲率を小さくしたことを特徴とする。

また、第２に、第２Ｂ図に示されるように、媒質槽３８
の側周壁に超音波吸収部材４４を配設したことを特徴と
する。

つまり、第２Ｂ図に示すように、アレイ振動子２０の各
超音波振動素子２０ａから放射された超音波は、振動子
ユニット１８の先端面１．８Ａの曲率と、本体ケース１
０の内底面１２Ａの曲率とか異なるために、徐々に外側
に反射を繰り返しなから誘導されることになり、最終的
に、超音波吸収部材４４で吸収されることになる。

従って、振動子ユニット１８の先端面１８Ａと本体ケー
ス１０の内底面１２Ａとの間における超音波の多重反射
を吸収でき、形成される画像に生じる不要なノイズを除
去可能である。

なお、本実施例において、振動子ユニット］８における
先端面１８Ａの曲率半径は６０Ｒであり、本体ケース１
０の内底面１２Ａの曲率半径は１００Ｒである。もちろ
ん、先端面１８Ａの曲率半径より内底面１２Ａの曲率半
径の方か犬であれば上述した効果を得られる。

ちなみに、本発明者らの実験によれば、上述した構成に
より効果的に多重反射波を除去できることが確認されて
いる。

本実施例において、上述した超音波吸収部材４４は、例
えばシリコンゴム等から構成されており、この超音波吸
収部材４４には、超音波を吸収する部材であれば他のも
のを用いることが可能である。

また、本実施例において、超音波吸収部材４４は、最大
限不要な超音波を吸収除去するために、本体ケース１０
内の側壁全周に設けているが、当然これには限られず、
不要な超音波の誘導方向のみに配設しても好適である。

更に、振動子ユニット１８の先端面１８Ａ及び本体ケー
ス１０の内底面１２Ａのそれぞれの長手方向の曲率が極
端に異なりすぎると、振動子ユニット１８から放射され
た超音波が内底面１２Ａで過大に反射される場合があり
、この２つの曲率の差異は、実用上適当な範囲で定める
ことが好適といえる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る三次元データ取り込
み用超音波探触子によれば、振動子ユニット先端面と本
体ケース内底面との間で生じる超音波の多重反射を抑止
させることができるので、データ取り込みに係る不要な
雑音を効果的に除去できると共に鮮明な画像を形成する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明に係る三次元データ取り込み用超音波
探触子の正面断面図、 第１Ｂ図は第１Ａ図のＢ−Ｂ矢視断面を示す側断面図、 第２Ａ図は本実施例の比較例を示す部分正面断面図、 第２Ｂ図は超音波の多重反射の除去を説明するための本
実施例の部分正面断面図である。 １０　・・・　本体ケース １２　・・・　被検体接触壁 １６　・・・　揺動機構 １８　・・・　振動子ユニット １８Ａ　　・・・　先端面 ２０　・・・　アレイ振動子 ２０ａ　　・・・　超音波振動素子 ４４　・・・　超音波吸収部材 Ｂ 第 Ａ 図 第 Ｂ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 超音波探触子の本体ケースと、 前記本体ケース内に設けられコンベックス形をした先端
   部内にアレイ振動子を備えた振動子ユニットと、 前記アレイ振動子を構成する複数の超音波振動素子の配
   列方向と直交する方向に前記振動子ユニットを揺動させ
   る揺動機構と、 を含み、 前記振動子ユニットの先端面と対向する面である前記本
   体ケースの内底面は凹面形で形成され、前記内底面にお
   ける前記配列方向の曲率は前記振動子ユニット先端面の
   曲率より小さく定められ、前記本体ケース内の側壁には
   超音波吸収部材が配設されたことを特徴とする三次元デ
   ータ取り込み用超音波探触子。