JPH0722583B2 - 機械式走査型超音波探触子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、超音波ビームを機械的に走査することによ
り、超音波断層画像を得ることができて、安全性に優れ
た機械式走査型超音波探触子に関するものである。

従来の技術 第４図は従来の機械式走査型超音波探触子の構成を示し
ている。第４図において、50は超音波の受信を行なう超
音波振動子で、回転支持体60の外周面に３個等間隔に取
り付けられている。回転支持体60は、モータ20、歯車80
およびタイミングベルト70からなる駆動機構により回転
される。回転支持体60は、モータ20と一体に組み込まれ
た位置検出器90を含むサーボ機構によって、一定の回転
数で回転される。40は先端部42を有する音響窓で、上記
駆動機構を内包するとともに、超音波伝搬媒液（図示せ
ず）が充填されている。30はケースで、モータ20と位置
検出器90が収容されている。

次に上記従来の動作について説明する。

まず、音響窓40の先端部42を生体（図示せず）の所望部
位に接触させる。そして、回転支持体60の回転にともな
い、超音波振動子50が生体との所定関係位置に達したと
きに、超音波振動子50に本体装置（図示せず）から電気
バルス信号が印加されて、超音波パルスビームが発生す
る。この超音波パルスビームは超音波伝搬媒液を通じ音
響窓40を介して生体に向けて放射される。一方、生体内
の音響インピーダンスの差異に起因して発生した反射波
は逆の経路を経て、超音波振動子50により受信され、受
信信号がケーブル（図示せず）を介して、本体装置に送
られる。本体装置では適当な信号処理がなされて、一走
査線分としてその強弱がブラウン管に表示される。

以上のように、従来の機械式走査型超音波探触子でも回
転支持体60とともに超音波振動子50を回転させ、超音波
パルスビームを放射することで、生体についての扇形状
の超音波断層画像が得られる。

ところで、音響窓40は超音波断層画像の画質や分解能を
著しく左右するもので、一般には生体と音響特性が可能
な限り近い特別なプラスチック材料が厳選して使われて
いる。また、超音波の多重反射を防止するために、音響
窓40の超音波放射部分は、例えば、1mm程度に薄く構成
されている。さらに、音響窓40が生体に接触された際に
変形して回転支持体60と接触し回転支持体60の滑らかな
回転を阻害することを防止するために、音響窓40には変
形しにくい硬質プラスチックが使わされている。

発明が解決しようとする課題 ところが、硬質プラスチックを使用しているために、診
断中の操作時や超音波診断装置の移動時において、機械
式走査型超音波探触子をあやまって衝突や落下させた
際、特に音響窓40の先端部42が破損しやすく、充填ささ
れている超音波伝搬媒液が漏出してしまう問題がある。
また、機械式走査型超音波探触子が体腔内用の場合、万
一、診断中に音響窓40が破損すると、生体内に超音波伝
搬媒液が漏出するとともに、生体液などが回転支持体60
の超音波振動子50部分へ流入することにより漏れ電流が
増加して生体に危険を与える可能性がある。すなわち、
音響窓40が万一破損した際の防御策が不充分であるとい
う問題があった。

本発明は、以上のような従来の課題を解決するものであ
り、万一、音響窓が破損しても超音波伝搬媒液の漏出を
防止することができる安全な機械式走査型超音波探触子
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 本発明は、上記目的を達成するために、音響窓の外周面
を覆い包むように、もしくは内周面に、音響特性（音響
インピーダンス、音速など）が音響窓の部材と相似し、
かつ電気絶縁性と弾力性とを有する保護膜を設けたもの
である。保護膜としては、たとえばゴム状材料が適す
る。さらに、必要に応じて保護膜は、透明ないし半透明
とする。この保護膜は、薄い膜厚で音響窓の外周面を覆
い包むように、もしくは内周面に、密着あるいは接着、
コーティング、ラミネートなどにより設けられる。

作用 従って、本発明によれば、診断中の操作時や超音波診断
装置の移動時などにおいて、あやまって機械式走査型超
音波探触子を衝突や落下させて、万一、音響窓が破損し
ても電気絶縁性を有する保護膜が、弾力性（伸縮性、弾
性）を活かして破損しないので、超音波伝搬媒液の漏出
を防ぐとともに、破片の飛散を防止し、さらに漏れ電流
を防ぎ機械式走査型超音波探触子の安全性を維持するこ
とができるものである。また、保護膜としてシリコーン
系ゴムやウレタン系ゴム等を用いることにより耐薬品
性、耐絶縁性、耐久性を確保することができる。さらに
また、保護膜を透明ないし半透明とすれば万一音響窓が
破損した場合、容易に発見することができる。

実施例 第１図は本発明の第１の実施例の構成を示すものであ
る。第１図において、１は超音波振動子５を３個等間隔
に設けた回転支持体６を回転するモータであり、歯車８
とタイミングベルト７は、モータ１の回転を回転支持体
６に伝達する駆動機構である。４は先端部部3aを有する
硬質プラスチック製の音響窓３の外周面に設けられた保
護膜で、音響特性（音響インピーダンス、音速など）が
音響窓３に相似し、かつ電気絶縁性と弾力性とを有する
ものである。本実施例では、厚さが約0.5mmのシリコー
ン系ゴムをあらかじめ成形したものを用いている。保護
膜４は、音響窓３との界面に生じる空気層を無くすため
にオリーブ油の油膜を介して音響窓３に密着されてい
る。また、保護膜４の両端部に設けられた凸部10が音響
窓３に設けられた凹部12に嵌込まれることで保護膜４が
音響窓３の外周面に固定される。なお、音響窓３内には
超音波伝搬媒液（図示せず）が充填されている。11はモ
ータ１と一体に組み込まれ、回転支持体６の回転を一定
に保持するための位置検出器である。９はモータ１と位
置検出器11などを収容するケース２と音響窓３との接合
部である。

次に上記第１の実施例の動作について説明する。なお、
本実施例における機械式走査型超音波探触子の超音波断
層画像を得る動作は、第４図に示した従来の機械式走査
型超音波探触子と同様であり、その詳細な説明は省略す
る。

以上のような構成からなる機械式走査型超音波探触子を
用いた診断や超音波診断装置の移動の際などにおいて、
あやまって機械式走査型超音波探触子を衝突や落下して
音響窓３の先端部部3aに強い力が加わり、音響窓３が破
損しても、保護膜４はゴム弾性と伸縮性を活かして、割
れたり破れたりしない。従って、音響窓３に充填されて
いる超音波伝搬媒液の漏出は起こらない。また、音響窓
３の破片が飛び散るのを防ぐこともできる。さらに本実
施例では、保護膜４が接合部９や音響窓３の破損に起因
して生体液が機械式走査型超音波探触子内に流入しない
ので漏れ電流を防ぐこともできる。本実施例のように保
護膜４を音響窓３の外周面に設けた場合は特に生体との
接触の際、保護膜４が接触することになるので、硬質プ
ラスチックで形成された音響窓３が直接接触するよりも
良好な感触が得られ、新生児などへの適用において極め
て有効である。なお、保護膜４は、凸部10を介して、着
脱が可能であり、必要に応じて取りはずすことができ
る。また、オリーブ油に変えて音響窓３に接着剤により
接着してもよい。

第２図は本発明の第２の実施例の構成を示すものであ
る。第２図において、１はモータであり、超音波振動子
５を３個等間隔に設けた回転支持体６を回転する。歯車
８、タイミングベルト７はモータ１の回転を回転支持体
６に伝達する駆動機構である。4Aは保護膜で、硬質プラ
スチック製の音響窓3Aの内周面に設けられている。本実
施例では、保護膜4Aとして、厚さ約0.5mmのウレタン系
ゴムを音響窓３と一体に形成して用いた。11は回転支持
体６の回転数を一定に保持するための位置検出器であ
る。２は、モータ１と位置検出器11などを収容するケー
スである。9Aはケースと音響窓3Aとの接合部をそれぞれ
示す。音響窓3A内は超音波伝搬媒液（図示せず）で充填
されている。なお、本第２実施例における機械式走査型
超音波探触子の動作は、第４図に示した従来の機械式走
査型超音波探触子と同様であり、その詳細な説明は省略
する。

第２図において、前述の第１の実施例で説明したよう
に、音響窓3Aに外部から強い力が加わり、破損しても、
保護膜4Aはゴム弾性と伸縮性があり、割れたり破れたり
しない。従って、超音波伝搬媒液の漏出を防ぐことがで
きる。また、漏れ電流も防ぐことができ、電気的安全性
が確保される。

第３図は、第４図に示した従来の機械式走査型超音波探
触子の構成に基づいて、特にその形状を体腔内（経直腸
や経腟など）用として適するように外観形状を工夫した
もので、本発明の第３の実施例の構成を示すものであ
る。第３図において、13はモータや位置検出器を収容し
たケースで、探触子の握り部である。14は音響窓15の内
部に収容され、超音波振動子（図示せず）を設けた回転
支持体（図示せず）を回転する駆動軸（図示せず）を通
したシャフト部であり、握り部13とともに機械式走査型
超音波探触子のケースを構成する。16はシャフト部14と
音響窓15との接合部を示す。音響窓15には超音波伝搬媒
液が充填されている。17はあらかじめ半透明のシリコー
ン系ゴムで成形したチューブ状（本実施例の場合、厚さ
を約0.5mmとした）の保護膜であり、音響窓15とシャフ
ト部14と接合部16とを覆うように、かつ、界面に空気層
が存在しないようにオリーブ油の油膜を介して密着して
設けられている。

なお、保護膜17は握り部13をも覆い包むように設けても
よい。この体腔内の診断を目的として外形を特別に工夫
された機械式走査型超音波探触子の場合、音響窓15やシ
ャフト部14の外径は細く形成され、特に音響窓15の肉厚
が薄く、外部からの力により破損しやすい。しかし、保
護膜17は割れたり、破れたりせず、超音波伝搬媒液の漏
出を防ぐことができる。また、音響窓15の破損や接合部
16からの漏れ電流も防止することができる。

本第３の実施例の場合、保護膜17をオリーブ油の油膜を
介して密着により設けたが、接着剤により接着してもよ
い。また、ウレタン系ゴムなどを一体化して保護膜17を
形成してもよい。

なお、本発明の第１〜第３の実施例では、超音波振動子
を一定に回転することにより、扇形状の超音波断層画像
を得る機械式走査型の探触子について説明したが、超音
波振動子を首振り運動や往復直線運動させて、超音波断
層画像を得る方式の機械式走査型超音波探触子にも適用
できる。

また、保護膜としては、天然ゴム、シリコーン系ゴム、
ウレタン系ゴム、塩化ビニル樹脂等柔軟な弾力性（ゴム
弾性）のある電気絶縁性の材料が好適に使用される。

発明の効果 本発明は上記実施例より明らかなように、保護膜を設け
たので、機械式走査型超音波探触子をあやまって、衝突
や落下させて音響窓を破損しても、超音波伝搬媒液の流
出を防止するとともに、破片の飛び散りを防いだり、漏
れ電流を防ぎ、電気的安全性を高める効果を有する。

さらに、音響窓の外周面に保護膜を設けた場合には、保
護膜の弾力性により、音響窓への衝突を緩和して、音響
窓の破損がしにくくなるという効果がある。従って、音
響窓は従来より薄く構成することが可能となり、音響窓
による音波の多重反射の影響を少なくして、画質や分解
能を向上する効果がある。また、音響窓などとの接合部
による漏れ電流を防ぎ、特に体腔内用の探触子において
著しく電気的安全性を高めて、超音波伝搬媒液の生体内
（体腔内）への漏れによる障害の発生を防止することが
できる。

さらに保護膜を音響窓の外周面に設ける際、保護膜を透
明ないし半透明の部材で形成することにより、音響窓の
破損状態が見つけやすくなり全体として極めて安全な機
械式走査型の超音波探触子を得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図は本発明の第１の実施例における機械式走査型超
音波探触子の概略構成断面図、第２図は第２の実施例に
おける機械式走査型超音波探触子の概略構成断面図、第
３図は第３の実施例における体腔内用探触子の概略外観
図、第４図は従来の機械式走査型超音波探触子の概略構
成断面図を示す。 １……モータ、２……ケース、3,3A,15……音響窓、4,4
A,17……保護膜、５……超音波振動子、６……回転支持
体、７……タイミングベルト、８……歯車、9,9A,16…
…接合部、10……凸部、11……位置検出器、13……握り
部、14……シャフト部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川淵 正己 神奈川県横浜市港北区綱島東４丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−106352（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波伝搬媒液中に配置されて回転、首振
   り、または往復直線運動を行なう超音波振動子と、 超音波振動子が配置された超音波伝搬媒液が充たされた
   音響窓と、 音響特性が音響窓の材料に相似し、かつ電気絶縁性と弾
   力性とを有して、音響窓の外周面または内周面に設けら
   れる保護膜とを備える機械式走査型超音波探触子。
2. 【請求項２】保護膜がゴム状材料で形成された請求項１
   記載の機械式走査型超音波探触子。
3. 【請求項３】保護膜が透明または半透明である請求項１
   または２記載の機械式走査型超音波探触子。