JPH0724659B2 - Mechanical scanning ultrasonic probe - Google Patents

Mechanical scanning ultrasonic probe

Info

Publication number
JPH0724659B2
JPH0724659B2 JP59020652A JP2065284A JPH0724659B2 JP H0724659 B2 JPH0724659 B2 JP H0724659B2 JP 59020652 A JP59020652 A JP 59020652A JP 2065284 A JP2065284 A JP 2065284A JP H0724659 B2 JPH0724659 B2 JP H0724659B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
support
motor
irradiation window
probe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59020652A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS60164245A (en
Inventor
敏郎 近藤
孝明 古曳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Medical Corp filed Critical Hitachi Medical Corp
Priority to JP59020652A priority Critical patent/JPH0724659B2/en
Publication of JPS60164245A publication Critical patent/JPS60164245A/en
Publication of JPH0724659B2 publication Critical patent/JPH0724659B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、機械的走査形超音波装置用探触子に適用して
有効な技術に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technique effectively applied to a probe for a mechanical scanning ultrasonic device.

〔背景技術〕[Background technology]

セクタ走査を行う機械的走査形超音波装置に用いられる
探触子は、例えば、第1図及び第2図示すように、円筒
形のロータ1の周面に振動子2を等角度で固定し、ベル
ト3とベルト車4,5を介してモータ6によってロータ1
を回転して、超音波ビーム7をセクタ状に振らせるよう
にしてある。このようなものでは、構造自体が大きくな
ることをさけられないばかりか、ロータ1の回転に際し
てトルクの大きなモータを必要とするため、コンパクト
に探触子を構成することができず、施術者が握り、か
つ、自由に動かすことをきわめて困難にしている。
A probe used in a mechanical scanning ultrasonic device that performs sector scanning is, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, in which a transducer 2 is fixed to a circumferential surface of a cylindrical rotor 1 at an equal angle. , The rotor 1 by the motor 6 through the belt 3 and the belt wheels 4 and 5.
Is rotated so that the ultrasonic beam 7 is swung in a sector shape. With such a structure, not only is the structure itself unavoidably large, but also a motor with a large torque is required when the rotor 1 rotates, so that the probe cannot be constructed compactly, and the practitioner cannot It makes it extremely difficult to grasp and move freely.

このような探触子に対し、第3図乃至第5図に示すよう
なシンプルな構造の小型の探触子が提案されている(特
願昭59−42970号参照)。
For such a probe, a small-sized probe having a simple structure as shown in FIGS. 3 to 5 has been proposed (see Japanese Patent Application No. 59-42970).

第3図至第5図において、11は振動子の支持体であり、
半球状の頭部を有するシリンダ状に形成されている。こ
の支持体11は前記シリンダ部分を貫通した支持軸12に回
転自在に取り付けられている。支持軸12の両端は、支持
部材から延びるアーム13上の軸受に保持されており、支
持体11はこの支持軸12を中心に回転できるようになって
いる。支持体11の下面にある凹部に円板状の振動子14が
嵌合し、かつ固定されており、支持体11が往復回転され
ることにより、超音波ビームを支持体11の回転面内にお
いてセクタ状に振らせることができるようになってい
る。
In FIGS. 3 to 5, 11 is a support for the vibrator,
It has a cylindrical shape with a hemispherical head. The support 11 is rotatably attached to a support shaft 12 that penetrates the cylinder portion. Both ends of the support shaft 12 are held by bearings on an arm 13 extending from the support member, and the support 11 can rotate about the support shaft 12. The disk-shaped vibrator 14 is fitted and fixed in the recess on the lower surface of the support body 11, and the support body 11 is reciprocally rotated to cause the ultrasonic beam to move in the plane of rotation of the support body 11. It can be shaken in sectors.

支持体11に往復回転をさせる駆動手段は、第4図に示さ
れるように、支持体11の回転中心軸に平行になるように
半球状の頭部に設けられた直線溝15と、支持体11の上部
に配置されているロータ16を備えている。このロータ16
はほぼ円錐形に形成されており、円錐の中心軸の周りに
回転しうるようにモータ17の回転軸18に取り付けてい
る。これらのロータ16及びモータ17は、ロータ16の回転
中心軸が支持体11の回転中心軸に直交するように配置さ
れていると共に、モータ17を前述の支持部材に設置する
ことによってそれらの位置を固定している。回転軸18が
支持体11の回転中心軸から離れた位置にあるようにロー
タ16を取り付けている。また、ローラ19は前記ロータ16
の内側に延びる端部に軸受20を介在させて取り付けられ
ていると共に、支持体11の直線溝15に嵌合されている。
As shown in FIG. 4, the driving means for reciprocally rotating the support 11 includes a linear groove 15 provided in the hemispherical head portion so as to be parallel to the rotation center axis of the support 11, and a support body. It has a rotor 16 arranged on top of 11. This rotor 16
Has a substantially conical shape, and is attached to a rotating shaft 18 of a motor 17 so as to be rotatable about the central axis of the cone. The rotor 16 and the motor 17 are arranged such that the rotation center axis of the rotor 16 is orthogonal to the rotation center axis of the support body 11, and their positions are set by installing the motor 17 on the above-mentioned support member. It is fixed. The rotor 16 is attached so that the rotation shaft 18 is located away from the rotation center axis of the support 11. Further, the roller 19 is the rotor 16
The bearing 20 is attached to the end portion extending inward of the bearing, and the bearing 20 is fitted into the linear groove 15 of the support 11.

この駆動手段において、モータ17によってロータ16を回
転させると、ローラ19は自転しつつ直線溝15に沿って移
動して、支持体11は支持軸12を中心に往復回転させるこ
とになる。すなわち、ロータ16が時計方向に回転する
と、ローラ19はロータ16の回転中心軸を中心とする円上
を移動する。ローラ19は、この移動に際して、支持体11
上の直線溝15内で自転しつつ移動し、同時に支持体11を
支持軸12を中心に反時計方向に回転させる。支持体11
は、ロータ16が角度90゜回転することにより、水平まで
回転し、ロータ16がさらに角度90゜回転することによ
り、前記と逆方向に回転する。そして、ロータ16が残り
の半周を回転することにより、前記支持体11は時計方向
に回転して図面の状態にもどることになる。したがっ
て、モータ17がロータ16を回転しつづけることによっ
て、振動子14から放射される超音波ビームは支持体11の
この往復回転により、セクタ状に振られることになる。
In this drive means, when the rotor 16 is rotated by the motor 17, the roller 19 rotates and moves along the linear groove 15, and the support 11 reciprocally rotates about the support shaft 12. That is, when the rotor 16 rotates clockwise, the roller 19 moves on a circle centered on the rotation center axis of the rotor 16. During this movement, the roller 19 moves the support 11
While moving in the upper linear groove 15 while rotating, the support 11 is simultaneously rotated counterclockwise about the support shaft 12. Support 11
When the rotor 16 rotates 90 degrees, the rotor rotates horizontally, and when the rotor 16 further rotates 90 degrees, the rotor rotates in the opposite direction. Then, when the rotor 16 rotates the remaining half circumference, the support 11 rotates clockwise and returns to the state shown in the drawing. Therefore, as the motor 17 keeps rotating the rotor 16, the ultrasonic beam emitted from the vibrator 14 is swung in a sector shape by the reciprocal rotation of the support 11.

支持体11,ロータ16及びモータ17は密閉ケース21に収容
される。この密閉ケース21は、超音波ビームが通る部分
に音響インピーダンスを整合させるための超音波が通る
窓22を有し、その内部空間25には油23が充填されてい
る。
The support body 11, the rotor 16, and the motor 17 are housed in a sealed case 21. The hermetically sealed case 21 has a window 22 through which ultrasonic waves for matching the acoustic impedance pass through in a portion through which the ultrasonic beam passes, and an internal space 25 thereof is filled with oil 23.

前記充填油23は、被検体となる生体中を通過する超音波
の音速と同じ音速となる音響インピーダンス、あるいは
それに近い音響インピーダンスを有する油、例えば、高
フェニールシリコン油を用いている。この高フェニール
シリコン油の構造式は、 である。したがって、振動子14から放射される超音波ビ
ームの角度は、セクタ状に振られる振動子14の角度と一
致するものと考えてよい。一方、密閉ケース21の超音波
ビームが通る窓22は、セクタ状に超音波ビームを振る場
合、超音波ビームを被検体の体表に対して小さい面積で
もって入射させるため、振動子14の回転中心、即ち、支
持軸12の中心を曲率中心とする曲面で形成されている。
密閉ケース21を含めた探触子全体の形状は、モータ17,
ロータ16及び支持体11がほぼ一直線に配置され、しかも
ロータ16が円錐形に形成され、ローラ19はこのロータ16
の内側に配置されているので、細長いものとすることが
できる。そのため、検査に際して、施術者は探触子を容
易に、かつ、しっかりと手で握ることができて、検査を
容易になすことができる。
As the filling oil 23, an oil having an acoustic impedance at which the acoustic velocity is the same as the acoustic velocity of the ultrasonic wave passing through the living body to be inspected, or an acoustic impedance close to that, for example, high phenyl silicone oil is used. The structural formula of this high phenyl silicone oil is Is. Therefore, it may be considered that the angle of the ultrasonic beam emitted from the vibrator 14 matches the angle of the vibrator 14 which is swung in a sector shape. On the other hand, the window 22 through which the ultrasonic beam of the closed case 21 passes does not rotate the oscillator 14 because the ultrasonic beam is incident on the body surface of the subject with a small area when the ultrasonic beam is swung in a sector shape. It is formed by a curved surface having the center, that is, the center of the support shaft 12, as the center of curvature.
The shape of the entire probe including the closed case 21 is
The rotor 16 and the support 11 are arranged in a substantially straight line, and the rotor 16 is formed in a conical shape.
Since it is located inside, it can be elongated. Therefore, at the time of inspection, the practitioner can easily and firmly grasp the probe, and the inspection can be performed easily.

なお、以上述べた従来の探触子の例において、ロータと
支持体とはローラによって連結されているが、例えば、
半球状の頭部を有するロータと支持体とを連結させても
よい。
In the example of the conventional probe described above, the rotor and the support are connected by the roller, but, for example,
The rotor having a hemispherical head may be connected to the support.

前記の構造の探触子は、構造が簡単で小型,安価に製作
できる特徴があるが、モータ17の回転角に対して振動子
14の首振り角が比例しないため、等しい時間々隔で超音
波パルスを発射する場合、超音波ビームの間隔を等しい
角度でセクタ状に振らせることができない欠点がある。
即ち、従来例の一つである第1図に示した構造の探触子
では、モータ6の回転角に振端子2を固定したロータ1
の回転角が比例するため、モータを等速度で回転するか
ぎり、超音波を等しい間隔のタイミングで発射した場
合、等角度の間隔のセクタ状の超音波ビームで画像が形
成される。一方、第3図の構造の探触子では、超音波ビ
ームの間隔がセクタ状の画像の両端で超音波ビームが密
な像になる。このような欠点をさけるため、超音波の発
射タイミング間隔を超音波ビームの偏向角が大きくなる
に従い長くとるようにするとよいが、かぎられた時間内
にとり込む情報量を捨てることになり、リアルタイムで
良好な画像を得ることを目的とした装置では、画質の劣
化につながることになり望ましくない。
The probe having the above structure is characterized by its simple structure, small size, and low cost.
Since the swing angles of 14 are not proportional to each other, when the ultrasonic pulses are emitted at equal intervals, there is a drawback that the intervals of the ultrasonic beams cannot be swung in a sector shape at equal angles.
That is, in the probe having the structure shown in FIG. 1 which is one of the conventional examples, the rotor 1 in which the swing terminal 2 is fixed to the rotation angle of the motor 6 is used.
Since the rotation angle is proportional, the images are formed by sector-shaped ultrasonic beams at equal angular intervals when ultrasonic waves are emitted at equal intervals as long as the motor is rotated at a constant speed. On the other hand, in the probe having the structure shown in FIG. 3, the ultrasonic beams form a dense image at both ends of the sector-shaped image. In order to avoid such drawbacks, it is better to make the ultrasonic wave emission timing interval longer as the deflection angle of the ultrasonic beam becomes larger, but this means discarding the amount of information to be captured within a limited time, and in real time. A device intended to obtain a good image is not desirable because it leads to deterioration of image quality.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的は、小型で軽量の機械的走査形超音波装置
用探触子において、リアルタイムで良好な画像を得るこ
とができる技術手段を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technical means capable of obtaining a good image in real time in a small and lightweight probe for a mechanical scanning ultrasonic device.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

このような目的を達成するために、本発明による機械的
走査形超音波装置用探触子は、基本的には、仮想の直線
に回転軸が一致づけられて配置されるモータと、このモ
ータの駆動により前記仮想の直線と直交して配置される
支持軸を中心として揺動運動をする支持体に固定された
超音波振動子と、該モータと超音波振動子との外囲器を
兼ねた曲面状の超音波照射窓とを備え、前記支持体は、
そのモータ側に形成された前記支持軸と平行な溝に、前
記モータの回転軸から一定の距離を隔てて該モータの回
転に伴って回転する突起部が嵌合されていることによっ
て揺動する機械的走査形超音波装置用探触子において、
前記支持軸は、前記超音波照射窓の曲率半径よりも小さ
な距離で該超音波照射窓に近接されているとともに、前
記超音波照射窓からなる外囲器内に音速が生体よりも遅
くかつ音響インピーダンスが生体に近似した液体が封入
されていることを特徴とするものである。
In order to achieve such an object, a probe for a mechanical scanning ultrasonic device according to the present invention is basically a motor in which a rotation axis is aligned with an imaginary straight line, and this motor. And an ultrasonic oscillator fixed to a support body that oscillates around a support shaft that is arranged orthogonally to the virtual straight line by the drive of A curved curved ultrasonic irradiation window, the support,
It swings because a protrusion that rotates with the rotation of the motor is fitted into a groove formed on the motor side and parallel to the support shaft at a certain distance from the rotation shaft of the motor. In the probe for mechanical scanning ultrasonic device,
The support shaft is close to the ultrasonic wave irradiation window at a distance smaller than the radius of curvature of the ultrasonic wave irradiation window, and the velocity of sound is slower than that of a living body and acoustic in the envelope formed by the ultrasonic wave irradiation window. A liquid having an impedance close to that of a living body is enclosed.

このように構成した機械的走査形超音波装置用探触子に
よれば、まず、超音波探触子を揺動させる支持体の支持
軸を超音波照射窓の曲率半径よりも小さな距離で該超音
波照射窓に近接させているものである。
According to the probe for a mechanical scanning ultrasonic device configured as described above, first, the support shaft of the support body that oscillates the ultrasonic probe is moved at a distance smaller than the radius of curvature of the ultrasonic irradiation window. It is placed close to the ultrasonic irradiation window.

これによって、モータ、およびこのモータによる前記超
音波探触子を揺動させる機構をも超音波照射窓に近接さ
せることができることから、特に、該モータの回転軸の
軸方向に関して各部品間の距離を狭めることができ、こ
の方向に対しての小型化を図ることができるようにな
る。
As a result, the motor and the mechanism for swinging the ultrasonic probe by the motor can be brought close to the ultrasonic irradiation window. Therefore, in particular, the distance between the parts in the axial direction of the rotating shaft of the motor can be increased. Can be narrowed, and miniaturization can be achieved in this direction.

さらに、超音波照射窓からなる外囲器内に音速が生体よ
りも遅くかつ音響インピーダンスが生体に近似した液体
を封入させることによって、前記超音波探触子からの超
音波は、該外囲器を通過した際に、その延長線方向に対
して外方に屈折して照射されることになる。
Further, by enclosing a liquid whose sound velocity is slower than that of the living body and whose acoustic impedance is close to that of the living body in an envelope composed of an ultrasonic wave irradiation window, the ultrasonic waves from the ultrasonic probe are When passing through, the light is refracted outward in the direction of the extension line and is irradiated.

このため、超音波探触子の揺動角を小さく、すなわち、
支持体の溝に嵌合される突起部のモータ軸からの距離を
小さくすることができるようになって、特に、前記モー
タの回転軸に対する径方向の小型化を図ることができる
ようになる。
Therefore, the oscillation angle of the ultrasonic probe is small, that is,
It is possible to reduce the distance from the motor shaft of the protrusion that fits into the groove of the support member, and in particular, it is possible to reduce the size of the motor in the radial direction with respect to the rotation shaft.

このように本願発明は、モータの回転軸方向および該回
転軸に対する径方向のいずれにおいても小型化を図るこ
とができることから、探触子全体を大幅に小型化するこ
とができるようになる。
As described above, according to the present invention, the probe can be downsized both in the rotation axis direction of the motor and in the radial direction with respect to the rotation axis. Therefore, the entire probe can be significantly downsized.

そして、超音波探触子を揺動させる支持体の支持軸を超
音波照射窓の曲率半径よりも小さな距離で該超音波照射
窓に近接させることによって、後述する実施例の項で詳
述されるように、モータの回転速度が一定であり限り、
超音波のセクタの変位量を一定にすることができるよう
になる。
Then, by bringing the support shaft of the support body that swings the ultrasonic probe close to the ultrasonic irradiation window at a distance smaller than the radius of curvature of the ultrasonic irradiation window, detailed description will be given in the section of Examples described later. As long as the rotation speed of the motor is constant,
The displacement amount of the ultrasonic sector can be made constant.

したがって、リアルタイムで良好な画像を得ることがで
きるようになる。
Therefore, a good image can be obtained in real time.

〔発明の原理〕[Principle of Invention]

本発明の探触子は、第3図に示した構造の機構により、
モータの回転を振動子の振子動作に変換している。ま
ず、初めに、この振子動作を第6図を用いて説明する。
The probe of the present invention has the structure shown in FIG.
The rotation of the motor is converted into the pendulum operation of the vibrator. First, the pendulum operation will be described with reference to FIG.

第6図に示すように、ロータの回転角をφ、振子の振れ
角をθ、ローラの回転半径をr0、ロータの回転中心と振
子の回転中心との間の距離をlとすると、振子の振れ角
を±45゜とするためにはr0=lとすればよい。
As shown in FIG. 6, when the rotor rotation angle is φ, the pendulum deflection angle is θ, the roller rotation radius is r 0 , and the distance between the rotor rotation center and the pendulum rotation center is l, the pendulum is In order to make the deflection angle of ± 45 °, r 0 = 1.

ロータを角度φ回転した場合、振子の振れ角θは、次式
で与えられる。
When the rotor is rotated by an angle φ, the swing angle θ of the pendulum is given by the following equation.

前記のように、振子の振れ角を±45゜に設計した場合、
r0=lであるので、θ=tan-1(sinφ)となる。
As mentioned above, when the swing angle of the pendulum is designed to be ± 45 °,
Since r 0 = l, θ = tan −1 (sin φ).

モータ、すななち、ロータの回転角φと振れ角θの間の
数値計算例を第7図に示す。ここで、Aはr0=lとした
場合であり、セクタ角を大きくとる探触子の例である。
Bはr0=0.7lとした場合であり、セクタ角を小さくとる
探触子の例である。
FIG. 7 shows an example of numerical calculation between the rotation angle φ and the deflection angle θ of the motor, that is, the rotor. Here, A is a case where r 0 = 1 and is an example of a probe having a large sector angle.
B is a case where r 0 = 0.7l, and is an example of a probe that makes the sector angle small.

第7図の計算例からわかるように、ロータの回転角φに
対し振子の振れ角θは比例しない。回転角φが大きくな
るに従い振れ角θの増加は小さくなる。
As can be seen from the calculation example of FIG. 7, the swing angle θ of the pendulum is not proportional to the rotation angle φ of the rotor. The increase in the deflection angle θ decreases as the rotation angle φ increases.

一方、第8図に示すように、曲面Lなる薄いプラスチッ
ク内に屈折率nなる音響媒体を封入し、この媒体内に振
動子をおいた場合を考える。ここで、曲面Lの断面を円
と仮定し、その曲率中心をOとする。この円の半径つま
り曲率半径をr、音源(振動子)Aは円の中心Oから前
方にy0だけ離れた位置にあるものとする。振動子を振ら
せて音源Aから出る超音波ビームは直線OAの延長線に対
しθなる角で媒体中を進行し、プラスチックの界面との
交点Bで屈折するものとする。この屈折する際、点Bに
おける法線OBに対する入射角及び放射角をそれぞれα及
びβとする。前記曲面Lの断面は、中心をOとする円で
あるので、OBはrなる値となる。その他角BOA,角OABを
それぞれ図示のようにγ1とする。
On the other hand, as shown in FIG. 8, consider a case where an acoustic medium having a refractive index n is enclosed in a thin plastic having a curved surface L and a vibrator is placed in this medium. Here, the cross section of the curved surface L is assumed to be a circle, and the center of curvature thereof is O. It is assumed that the radius of this circle, that is, the radius of curvature, is r, and the sound source (vibrator) A is located at a position distant from the center O of the circle by y 0 forward. The ultrasonic beam emitted from the sound source A by vibrating the oscillator travels in the medium at an angle θ with respect to the extension line of the straight line OA and is refracted at the intersection B with the interface of the plastic. During this refraction, the incident angle and the radiation angle with respect to the normal line OB at the point B are α and β, respectively. Since the cross section of the curved surface L is a circle whose center is O, OB has a value of r. The other angles BOA and OAB are γ 1 and γ 2 , respectively, as shown in the figure.

前記のように図示の記号を定めると、屈折の式から次の
式が得られる nsin α=sin β ……(1) ΔOABにおいて、 γ+γ+α=180゜ ……(2) 直線OC上の点Aにおいて、 θ+γ=180゜ ……(3) 超音波ビームの偏向角をΘとすると、 Θ=γ+β ……(4) であたえられる。
When the symbols shown in the figure are defined as above, the following equation can be obtained from the equation of refraction: nsin α = sin β …… (1) At ΔOAB, γ 1 + γ 2 + α = 180 ° …… (2) On the straight line OC At point A, θ + γ 2 = 180 ° (3) If the deflection angle of the ultrasonic beam is Θ, then Θ = γ 1 + β (4)

前記式(2)と式(3)により、 γ+α−θ=0 ……(5) 前記式(1)により、 sin β=nsin α β=sin-1(nsin α) ……(6) ΔOABに正弦公式を適用すると、 となる。この式により、 屈折率n,曲率半径r,曲率半径−振動子間距離y0,振れ角
θが与えられると、前記の式から、偏向角Θを求められ
ることがわかる。
From the equations (2) and (3), γ 1 + α−θ = 0 (5) From the equation (1), sin β = nsin α β = sin −1 (nsin α) (6) Applying the sine formula to ΔOAB, Becomes This formula gives Given that the refractive index n, the radius of curvature r, the radius of curvature-distance between oscillators y 0 , and the deflection angle θ are given, it is found that the deflection angle Θ can be obtained from the above equation.

n,r,y0,θを与え、Θを求めるための数値計算式として
次式を用いると便利である。
It is convenient to use the following equation as a numerical calculation equation for obtaining Θ, given n, r, y 0 , θ.

γ=θ−α β=sin-1(nsin α) Θ=γ+β プラスチック内に封入する媒体として、例えば、生体と
の音響インピーダンスマッチングの良い音速882[m/se
c]となる3フッ化塩化エチレンの低重合物を用い、屈
折率n=1.75,曲率半径r=60[mm]の場合における振
れ角θと偏向角Θの関係をパラメータy0=0,10,20,30,4
0,50[mm]として求める。
γ 1 = θ−α β = sin −1 (nsin α) Θ = γ 1 + β As a medium to be enclosed in plastic, for example, a sound velocity of 882 [m / se, which has good acoustic impedance matching with a living body.
c] using a low-polymerization product of trifluorochloroethylene, the relationship between the deflection angle θ and the deflection angle θ when the refractive index n = 1.75 and the radius of curvature r = 60 [mm] is set as the parameter y 0 = 0,10. , 20,30,4
Calculate as 0,50 [mm].

このようにして得られた数値計算結果を第9図に示す。The numerical calculation results obtained in this way are shown in FIG.

y0=0においては、当然振動子の振れ角θと超音波ビー
ムの偏向角(振れ角)Θは比例するが、図9に示すよう
にパラメータy0の値を大きくとるに従いθの増加に対す
るΘの増加率、すなわち、dΘ/dθの値がθと共に大き
くなる。つまり、Θ=f(θ)の曲線はパラメータy0
大きくなるに従って、下に凸なる曲線となる。この関係
を図8で見ると、y0=0のときはγ=0となり、Θ=
θとなる。そして、y0が大きくなるに従って角度β、つ
まり屈折が大きくなるため、θの変化に対してΘの変化
率が大きくなる。したがって、y0の値を適当な大きさに
とると、第3図に示した構造において、ロータの回転角
φに対する振動子の振れ角θの増加率が、第7図に示す
曲線 のように、φが大きくなるに従い小さくなるのを補正す
ることが可能である。これらの実際の数値計算例を第10
図に示す。ここで、ロータの回転角φと振動子の振れ角
θとの関係式 において、r0=1として計算した例を示す。横軸はロー
タの回転角φ、縦軸は超音波ビームの偏向角Θである。
ただし、r=60[mm]とし、パラメータyo=0,10,20,3
0,40,50[mm]とした。
In y 0 = 0, but of course the deflection angle (deflection angle) of the deflection angle θ and the ultrasonic beam oscillator Θ proportional, with respect to the increase of θ in accordance with a large value of the parameter y 0 as shown in FIG. 9 The increasing rate of Θ, that is, the value of dΘ / dθ increases with θ. That is, the curve of Θ = f (θ) becomes a downward convex curve as the parameter y 0 increases. Looking at this relationship in FIG. 8, when y 0 = 0, γ 1 = 0, and Θ =
θ. Then, as y 0 increases, the angle β, that is, the refraction increases, so that the change rate of Θ increases with respect to the change of θ. Therefore, when the value of y 0 is set to an appropriate value, the increase rate of the deflection angle θ of the vibrator with respect to the rotation angle φ of the rotor in the structure shown in FIG. As described above, it is possible to correct that φ decreases as φ increases. Example 10 of these actual numerical calculations
Shown in the figure. Here, the relational expression between the rotation angle φ of the rotor and the deflection angle θ of the vibrator In the above, an example in which r 0 = 1 is calculated. The horizontal axis represents the rotation angle φ of the rotor, and the vertical axis represents the deflection angle Θ of the ultrasonic beam.
However, when r = 60 [mm], the parameter yo = 0,10,20,3
It was set to 0, 40, 50 [mm].

y0=0の場合、ロータの回転角φが大きくなるに従い超
音波ビームの偏向角Θ増加率が小さくなるが、曲率半径
−振動子間距離y0の値を大きくとり、y0=50[mm]にな
ると、φとΘは比例関係に近くなり、直線に近似するこ
とが理解できる。この関係を図8で見ると、θ=tan-1
(sin φ)であるためy0=0のときは、Θ=θからΘ=
tan-1(sin φ)となりsinカーブを描く。そして、y0
大きくなるにつれてsinカーブの頂点が大きくなるた
め、Θの範囲はある程度限定されていることから近似的
に直線となる。このように超音波を伝播する速度が遅い
媒体を用いると、第3図に示した構造の機械的走査機構
において、探触子の超音波ビームの通る窓を球面とし
て、その曲率中心の前方に振動子の回転中心をおくこと
により、ロータの回転角に対し、超音波ビームの偏向角
を比例関係に近いものにすることができる。
When y 0 = 0, the increase rate of the deflection angle Θ of the ultrasonic beam decreases as the rotor rotation angle φ increases, but the curvature radius-transducer distance y 0 is increased and y 0 = 50 [ mm], φ and Θ are close to a proportional relationship, and it can be understood that they approximate to a straight line. Looking at this relationship in FIG. 8, θ = tan −1
Since (sin φ), when y 0 = 0, Θ = θ to Θ =
It becomes tan -1 (sin φ) and draws a sin curve. Then, since the apex of the sin curve becomes larger as y 0 becomes larger, the range of Θ is limited to some extent, so that it becomes an approximately straight line. When a medium that propagates ultrasonic waves at a low speed is used in this way, in the mechanical scanning mechanism having the structure shown in FIG. By setting the rotation center of the oscillator, the deflection angle of the ultrasonic beam can be made to be close to the rotation angle of the rotor.

一方、前記の数値計算法において、y0=50mmとおき、曲
率半径rをパラメータとして、r=60,65,70,75mmとし
た場合のφとΘの関係を求めた。その計算結果を第11図
に示す。第11図からわかるように、rが小さいほどφに
対するΘの値が大きくなる。したがって、φの増加と共
に曲率半径rを小さくして超音波ビームが通る窓の曲面
の曲率半径rを小さくするように設計にすれば、Θはφ
の増加に対して比例関係に近似することができる。
On the other hand, in the above numerical calculation method, y 0 = 50 mm was set, and the relationship between φ and Θ was calculated when r = 60,65,70,75 mm with the radius of curvature r as a parameter. The calculation result is shown in FIG. As can be seen from FIG. 11, the smaller r is, the larger the value of Θ with respect to φ is. Therefore, if the radius of curvature r is reduced with an increase in φ to reduce the radius of curvature r of the curved surface of the window through which the ultrasonic beam passes, then
It can be approximated to a proportional relationship with an increase of.

〔実施例〕〔Example〕

第12図は、本発明の一実施例の構成を説明するための断
面図であり、第4図と同等の機能を有するものは、同一
符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining the configuration of an embodiment of the present invention, parts having the same functions as those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

本実施例は、第12図に示すように、前記本発明の原理に
もとずいて構成されたものであり、その密閉ケース21
は、曲率半径をr=60[mm]とし、振動子14の振子運動
の回転中心を前記超音波ビームが通る窓24の曲率半径の
前方に置いて小型にしたものである。
This embodiment, as shown in FIG. 12, is constructed based on the principle of the present invention, and its closed case 21
Has a radius of curvature of r = 60 [mm], and the center of rotation of the pendulum motion of the oscillator 14 is placed in front of the radius of curvature of the window 24 through which the ultrasonic beam passes, thereby reducing the size.

〔効果〕〔effect〕

以上説明したように、本願で開示した新規な技術手段に
よれば、次のような効果を得ることができる。
As described above, according to the novel technical means disclosed in the present application, the following effects can be obtained.

(1)モータの回転角に超音波ビームの偏向角が比例す
るように、振動子の振子運動の回転中心を超音波ビーム
が通る窓の曲率半径の前方に置くことにより、等時間間
隔で超音波パルスを打出せるので、表示画像のフレーム
レートを高くすることができる。
(1) By placing the center of rotation of the pendulum motion of the oscillator in front of the radius of curvature of the window through which the ultrasonic beam passes, so that the deflection angle of the ultrasonic beam is proportional to the rotation angle of the motor, Since the sound wave pulse can be emitted, the frame rate of the display image can be increased.

(2)振動子の振子運動の回転中心を、密閉ケースの超
音波が通る窓の曲率半径の前方に置くことにより、装置
を小型にすることができる。
(2) The size of the device can be reduced by placing the center of rotation of the pendulum motion of the oscillator in front of the radius of curvature of the window of the closed case through which the ultrasonic waves pass.

以上、本発明を原理及び実施例にもとずき具体的に説明
したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることはいうまでもない。
Although the present invention has been specifically described based on the principle and the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図及び第2図は、セクタ走査を行う機械的走査形超
音波装置に用いられる従来の探触子の一例を示す概略構
成図、 第3図乃至第5図は、従来のシンプルな構造の小型の探
触子の構成を説明するための図、 第6図乃至第11図、本発明の探触子の原理を説明するた
めの図、 第12図は、本発明の探触子の一実施例の構成を説明する
ための断面図である。 図中、11……支持体、12……支持軸、13……アーム、14
……振動子、15……直線溝、16……ロータ、17……モー
タ、18……回転軸、19……ローラ、20……受軸、21……
密閉ケース、22,24……超音波が通る窓、23……油、25
……内部空間。
1 and 2 are schematic configuration diagrams showing an example of a conventional probe used in a mechanical scanning ultrasonic device for performing sector scanning, and FIGS. 3 to 5 are conventional simple structures. For explaining the structure of the small-sized probe of FIG. 6, FIG. 6 to FIG. 11, a diagram for explaining the principle of the probe of the present invention, and FIG. It is a sectional view for explaining the composition of one example. In the figure, 11 ... Support, 12 ... Support shaft, 13 ... Arm, 14
…… Vibrator, 15 …… Linear groove, 16 …… Rotor, 17 …… Motor, 18 …… Rotary axis, 19 …… Roller, 20 …… Bearing axis, 21 ……
Airtight case, 22,24 ... Window through which ultrasonic waves pass, 23 ... Oil, 25
…… Internal space.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−89251(JP,A) 特開 昭58−50943(JP,A) 特開 昭54−112587(JP,A) 特開 昭57−112853(JP,A) 特開 昭58−138443(JP,A) 特開 昭56−168547(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── --Continued from the front page (56) References JP-A-58-89251 (JP, A) JP-A-58-50943 (JP, A) JP-A-54-112587 (JP, A) JP-A-57- 112853 (JP, A) JP 58-138443 (JP, A) JP 56-168547 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】仮想の直線に回転軸が一致づけられて配置
されるモータと、前記仮想の直線と直交して配置される
支持軸を中心として揺動運動をする支持体に固定された
超音波振動子と、前記モータの回転軸に固定され前記支
持体と連接して配設される回転体と、前記モータと超音
波振動子との外囲器を兼ねた曲面状の超音波照射窓とを
備え、前記超音波振動子が前記超音波照射窓の曲面に沿
って揺動する機械的走査形超音波装置用探触子におい
て、前記支持体を、前記超音波照射窓の曲率半径の中心
と超音波照射窓の内面との間に設けた前記支持軸によっ
て支持するとともに、前記超音波照射窓を含む外囲器内
に音速が生体よりも遅くかつ音響インピーダンスが生体
に近似した液体を封入し、前記回転体の回転核と前記超
音波照射窓外における超音波ビーム偏向角とが略比例関
係となるようにしたことを特徴とする機械的走査形超音
波装置用探触子。
1. A motor arranged with its rotation axis aligned with an imaginary straight line, and a super-motor fixed to a support body that oscillates about a support shaft arranged orthogonal to the imaginary straight line. An ultrasonic wave oscillator, a rotary body fixed to the rotary shaft of the motor and arranged in contact with the support, and a curved ultrasonic irradiation window that also serves as an envelope of the motor and the ultrasonic vibrator. In the probe for mechanical scanning type ultrasonic device, wherein the ultrasonic transducer oscillates along the curved surface of the ultrasonic irradiation window, the support is set to a radius of curvature of the ultrasonic irradiation window. While supporting by the support shaft provided between the center and the inner surface of the ultrasonic irradiation window, a liquid whose sound velocity is slower than that of the living body and whose acoustic impedance is similar to that of the living body is provided in the envelope including the ultrasonic irradiation window. Enclose it and keep it outside the rotating core of the rotating body and the ultrasonic irradiation window. Ultrasonic beam deflection angle and the mechanical scanning type ultrasonic device for probe is characterized in that as a substantially proportional relationship.
JP59020652A 1984-02-06 1984-02-06 Mechanical scanning ultrasonic probe Expired - Lifetime JPH0724659B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59020652A JPH0724659B2 (en) 1984-02-06 1984-02-06 Mechanical scanning ultrasonic probe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59020652A JPH0724659B2 (en) 1984-02-06 1984-02-06 Mechanical scanning ultrasonic probe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60164245A JPS60164245A (en) 1985-08-27
JPH0724659B2 true JPH0724659B2 (en) 1995-03-22

Family

ID=12033150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59020652A Expired - Lifetime JPH0724659B2 (en) 1984-02-06 1984-02-06 Mechanical scanning ultrasonic probe

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0724659B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008010558A1 (en) 2006-07-20 2008-01-24 Panasonic Corporation Ultrasonic probe

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54112587A (en) * 1978-02-23 1979-09-03 Tokyo Shibaura Electric Co Ultrasonic wave diagnosis device
JPS56168547A (en) * 1980-05-31 1981-12-24 Aloka Co Ltd Ultrasonic probe
JPS57112853A (en) * 1980-12-29 1982-07-14 Fujitsu Ltd Ultrasonic diagnostic apparatus
JPS5850943A (en) * 1981-09-24 1983-03-25 松下電器産業株式会社 Ultrasonic probe
JPS5889251A (en) * 1981-11-24 1983-05-27 株式会社東芝 Ultrasonic scanning apparatus
JPS58138443A (en) * 1982-02-12 1983-08-17 株式会社東芝 Ultrasonic diagnostic apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008010558A1 (en) 2006-07-20 2008-01-24 Panasonic Corporation Ultrasonic probe

Also Published As

Publication number Publication date
JPS60164245A (en) 1985-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0638962A (en) Ultrasonic probe for picking up three-dimensional data
US3913061A (en) Focusing and deflecting system for acoustic imaging
JPH0419857B2 (en)
US4330874A (en) Mechanical sector scanner head and power train
US4061415A (en) Nutating radiation deflecting method and apparatus
US20180168549A1 (en) Ultrasonic scanner with a multiple faceted mirror
US5357963A (en) Sealed magnetic drive means without a passage through a wall and ultrasound probe comprising an application thereof
US4426886A (en) Ultrasonic scanner
CN1882982A (en) Three-dimensional ultrasonic imaging using mechanical probes with beam scanning reversal
JPH0724659B2 (en) Mechanical scanning ultrasonic probe
JPH04122358A (en) Ultrasonic probe for picking up three-dimensional data
JPS60249944A (en) Ultrasonic probe
JPS62174654A (en) Real-time ultrasonic scanning method and device
JPH0414019B2 (en)
JPH0523339A (en) Mechanical scan type ultrasonic probe
JPS61115546A (en) Ultrasonic probe
JPH1183746A (en) Device and method for flaw detection
JPS61191348A (en) Ultrasonic probe
JPH06154220A (en) Mechanical scanning type ultrasonic probe
JPH0234154A (en) Ultrasonic probe
JPH0143657Y2 (en)
JPH02264642A (en) Ultrasonic wave probe
JPH034933Y2 (en)
JPH02239848A (en) Ultrasonic probe
JPS6317183B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term