JPH065767Y2

JPH065767Y2 - 機械走査式超音波探触子

Info

Publication number: JPH065767Y2
Application number: JP10404486U
Authority: JP
Inventors: 正己川淵; 文夫村松
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-07-07
Filing date: 1986-07-07
Publication date: 1994-02-16
Anticipated expiration: 2001-07-07
Also published as: JPS6311008U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野本考案は、医療用超音波診断装置に用いる機械走査式超
音波探触子に関するものである。

従来の技術最近、扇形の機械走査式超音波探触子（ＭＳＰ）は超音
波を用いて生体内臓器の診断を行う医療用超音波診断の
分野で盛んに利用されるようになってきた。この扇形機
械走査式超音波探触子としては、例えば実開昭５９−４
２９７０号公報に記載されているように、単数あるいは
複数の超音波トランスジューサを支持した支持体（ロー
タ）を回転あるいは揺動して扇形の超音波断層像を得る
ようにした構成が知られている。以下、従来の扇形機械
走査式超音波探触子について、第３図(a)，(b)を参照し
て説明する。

第３図(a)，(b)に示すように筐体本体１に小区画の筐体
２が設けられ、筐体２の少なくとも一部は超音波の送受
波を行うための音響窓２ａとなっている。筐体２内には
回転軸３により支持体（ロータ）４が回転可能に支持さ
れている。支持体４の外面には３個の超音波トランスジ
ューサ５が１２０度ずつ位相をずらして取付けられてい
る。筐体２内には超音波伝搬媒体６が充填されており、
筐体本体１内には駆動手段であるモータ７が支持され、
モータ７にはこの駆動力を制御するための回転検出用の
エンコーダ８が接続されている。モータ７の出力軸９に
はプーリ１０が取付けられ、回転軸３の突出端部にはプ
ーリ１１が取付けられている。プーリ１０とプーリ１１
の間にはベルト１２が掛けられており、モータ７の駆動
力は回転軸３に伝達される。

次に上記従来例の動作について説明する。モータ７の駆
動によりプーリ１０、ベルト１２、プーリ１１を介して
回転軸３及び支持体４を所定の速度で回転させる。超音
波トランスジューサ５からの超音波の送受波は図示しな
い制御回路により行い、支持体４を所定の位置に回転さ
せて所定の超音波トランスジューサ５を選択し、この超
音波トランスジューサ５を所定の角度、例えば８０°〜
１００°の範囲で回転させて周期的な揺動動作をさせる
ことにより、扇形状の超音波断層像を得ることができ
る。その結果、支持体４が一回転すると、３枚の超音波
断層像を得ることができる。

扇形機械走査式超音波探触子の動作で最も重要なこと
は、支持体４の回転速度をいかに一定化するかというこ
とであり、一般に、エンコーダ８の出力をもとに図示し
ていないフェイズロックループ回路（以下、ＰＬＬ回路
と称す）を用いて支持体４の回転速度を一定化してい
る。すなわち、ＰＬＬ回路は一種の帰還回路であり、扇
形機械走査式超音波探触子の駆動系全体の負荷変動量を
検出、負帰還することにより、変動を吸収し、支持体４
の回転速度を一定化している。

なお、ここでいう負荷変動には主に、駆動系を構成する
各種機械部品の加工精度、あるいは組立精度のバラツキ
によつて生じる、いわゆる機械的負荷変動と、使用環
境、特に温度変化によって生じる機械的負荷の絶対値の
変動とがある。

考案が解決しようとする課題しかしながら、上記従来の機械走査式超音波探触子で
は、機械的負荷の絶対値、あるいは機械的負荷の変動量
を抑えることは製造上極めて困難であり、その結果、商
品としての歩留りも電子的走査式超音波探触子に比べて
悪くなっている。もちろんＰＬＬ回路は、ある程度の機
械的負荷絶対量、あるいは機械的負荷の変動量に対応す
ることはできるが、例えば帰還利得の制限、電源電圧の
制限など、いわゆる電気回路上の問題から、ＰＬＬ制御
可能な機械的負荷変動範囲は必ずしも広くなく、このこ
とも上記従来の扇形機械走査式超音波探触子の製造歩留
り低下の大きな要因となっていた。

また超音波伝搬媒体６の粘性の温度特性、あるいはベル
ト１２の張力の温度特性など、駆動系全体の機械的負荷
の温度依存性も無視できない。第４図は、上記従来の機
械走査式超音波探触子の機械的負荷量の温度特性を示
す。例えば、扇形機械走査式超音波探触子の使用環境温
度が、１５℃から３５℃まで変化したとすると、機械的
負荷量は１．５倍変化する。この変化量は精密な回転制
御を目的とするＰＬＬ回路にとっては、あまりにも大き
すぎる値であり、正確な制御が不可能な状態となるとい
う問題があった。

本考案はこのような従来の問題を解決するものであり、
加工、組立の精度などによる機械的負荷変動、あるいは
使用環境温度の変化による機械的負荷変動を実質的に吸
収し、支持体の回転速度を一定にすることができ、製造
上の歩留りを向上することができるようにした機械走査
式超音波探触子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本考案は上記目的を達成するために、少なくとも一個の
超音波トランスジューサを保持した支持体と、この支持
体を内包して回転可能に支持する筐体と、この筐体内に
充填された超音波伝搬媒体と、上記支持体を駆動する駆
動手段と、この駆動手段を制御する制御手段と、上記駆
動手段の駆動力を上記支持体に伝達する駆動力伝達手段
と、上記支持体の機械的負荷変動情報を上記制御手段の
ＰＬＬ回路へ伝達する機械的負荷変動検出手段とを備え
たものである。

作用したがって、本考案によれば、機械的負荷変動検出手段
により部品加工精度、組立精度に起因した機械的負荷変
動情報及び温度変化に起因した機械的負荷変動情報をＰ
ＬＬ回路に伝達するので、ＰＬＬ回路の制御可能範囲内
にて、支持体の回転速度を一定に保つことができると共
に、製造上の歩留りを向上させることができる。

実施例以下、本考案の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図(a)は第１図(b)のIa-Ia矢視断面図、第１図(b)は
第１図(a)のIb-Ib矢視断面図であり、第２図は機械的負
荷変動検出手段の具体的な構成を示す図である。

第１図(a)，(b)において、従来例と同一の構成について
は、同一符号を付して説明を省略し、相違点についての
み説明する。１３は機械的負荷変動検出手段であり、ベ
ルト１２の近傍にて筐体本体１に取付けられている。こ
の機械的負荷変動検出手段１３は、第２図に示すよう
に、機械負荷情報検出部１４と温度情報検出部１５より
構成されている。機械負荷情報検出部１４は可変抵抗器
より構成されており、超音波探触子の部品加工精度、組
立精度などに依存して変化する機械的負荷情報として信
号を出力する。温度情報検出部１５は、少なくとも１個
のダイオードあるいはサーミスタで構成されており、環
境温度の変化に対応して温度変化情報として信号を出力
する。１６は情報伝達線であり、機械負荷情報検出部１
４と温度情報検出部１５からの検出信号を、モータ７の
駆動を制御する制御回路（図示せず）のフェイズロック
ループ回路（以下ＰＬＬ回路と称す）に伝達する。

次に上記実施例の動作について説明する。超音波探触子
を組立てる際に、支持体４あるいは駆動系を構成する各
種機械部品の加工精度あるいは組立精度のバラツキによ
って探触子毎に機械的負荷変動が生じる。そこで、探触
子の組立後において、探触子を所定の温度環境下におい
て、モータ７を直流により所定の回転数で回転させ、そ
のときのモータ７に加わる機械的負荷に基づく駆動電流
に対応して機械負荷情報検出部１４の可変抵抗器を設定
し、この抵抗値によって生じた電圧変化を情報伝達線１
６を介してＰＬＬ回路に伝達する。即ち、モータ７に加
わる機械的負荷が大きい場合はモータ７に流れる電流が
多くなるように、モータ７に加わる機械的負荷が小さい
場合はモータ７に流れる電流が少なくなるように機械負
荷情報検出部１４の可変抵抗器を調整する。これによ
り、ＰＬＬ回路が効果的に動作することのできるＰＬＬ
回路の制御範囲内で、支持体４を所定の回転数で一定回
転させることができる。

一方、超音波探触子を使用する際に、使用環境温度の変
化により、超音波伝搬媒体６の粘性の変化に起因する機
械的負荷変動が発生する。第４図に示すように、探触子
の組立時の設定温度より使用温度が低い場合は超音波伝
搬媒体６の粘性が高くなるので機械的負荷が大きくな
り、温度が高くなると超音波伝搬媒体６の粘性が低くな
るので機械的負荷が小さくなる。この機械的負荷変動を
温度情報検出部１５によって温度変化情報として検出
し、検出信号を駆動手段の制御回路のＰＬＬ回路に帰還
することにより、支持体４を所定の回転数で一定回転さ
せるように制御する。

即ち、温度情報検出部１５は、少なくとも１個のダイオ
ードあるいはサーミスタで構成されており、環境温度の
変化に対応して抵抗値が変化するものである。温度情報
検出部１５の抵抗値が変化すると外部の定電流源から供
給されている一定電流によって、電圧が変化することに
なり、情報伝達線１６を介して電圧変化情報をＰＬＬ回
路に伝達することができる。

このようにして、モータ７に加わる機械的負荷に対応し
て、モータ７に流れる電流を制御することにより、支持
体４を所定の回転数で一定回転させる。このとき、機械
負荷情報検出部１４はＰＬＬ回路に対して直流バイアス
電圧の情報を、温度情報検出部１５はＰＬＬ回路に対し
て交流的な変動電圧を与えることになる。これらの情報
に基づいてＰＬＬ回路において、支持体４の回転速度を
一定化するように制御することができる。

なお、上記実施例において、機械的負荷検出手段１３は
ベルト１２の近傍に配置されているが、ベルト１２の近
傍に限らず音響窓２ａにおける超音波の送受波に支障の
ない位置に配置することも可能であり、さらに、音響窓
２ａの一部に貫通穴を設けて、この貫通穴から温度情報
検出部１５を超音波伝搬媒体６に接するように挿入する
ことも可能であり、また、ベルト１２の近傍と音響窓２
ａの両方に温度情報検出部１５を設置することも可能で
ある。

また、超音波トランスジューサ５は支持体４に一個のみ
備え、支持体４を一定の角度範囲で往復揺動回転させる
ようにしてもよい。

考案の効果上記実施例より明らかなように本考案によれば、機械的
負荷検出手段により部品加工精度、組立精度に起因した
機械的負荷変動情報および使用環境温度変化に起因した
機械的負荷変動情報をＰＬＬ回路に伝達するので、ＰＬ
Ｌ回路の制御範囲内においてＰＬＬ回路を最も効果的に
動作させることができるため、超音波トランスジューサ
を備え機械的扇形走査を行う支持体の回転速度を一定に
保つことができると共に、製造上の歩留りを向上するこ
とができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図(a),(b)及び第２図は本考案の一実施例における
機械走査式超音波探触子を示し、第１図(a)は第１図(b)
のIa-Ia矢視断面図、第１図(b)は第１図(a)のIb-Ib矢視
断面図、第２図は機械的負荷検出手段の構成を示す図、
第３図(a),(b)は従来の機械走査式超音波探触子を示
し、第３図(a)は第３図(b)のIIIa-IIIa矢視断面図、第
３図(b)は第３図(a)のIIIb-IIIb矢視断面図、第４図は
従来の機械走査式超音波探触子の機械的負荷の温度特性
を示す図である。４……支持体、５……超音波トランスジューサ、６……
超音波伝搬媒体、７……モータ、８……エンコーダ、１
０，１１……プーリ、１２……ベルト、１３……機械的
負荷検出手段、１４……機械負荷情報検出部、１５……
温度情報検出部、１６……情報伝達線。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一個の超音波トランスジューサ
を保持した支持体と、この支持体を内包して回転可能に
支持する筐体と、この筐体内に充填された超音波伝搬媒
体と、上記支持体を駆動する駆動手段と、この駆動手段
を制御する制御手段と、上記駆動手段の駆動力を上記支
持体に伝達する駆動力伝達手段と、上記支持体の機械的
負荷変動情報を上記制御手段のフェイズロックループ回
路へ伝達する機械的負荷変動検出手段とを具備したこと
を特徴とする機械走査式超音波探触子。
【請求項２】機械的負荷変動検出手段が機械的負荷情報
検出部と温度情報検出部とより構成されている実用新案
登録請求の範囲第１項記載の機械走査式超音波探触子。
【請求項３】温度情報検出部が少なくとも１個のサーミ
スタもしくはダイオードにより構成されている実用新案
登録請求の範囲第２項記載の機械走査式超音波探触子。
【請求項４】機械負荷情報検出部が可変抵抗器により構
成され、予め所定の値に設定可能である実用新案登録請
求の範囲第２項記載の機械走査式超音波探触子。