JPS6092743A - 超音波走査装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は機械的高速セクタ走査によって体内断層像を得
る超音波診断装置に使用される超音波走査装置に関する
ものである。

〔発明の技術的背景〕

超音波診断装置は圧嵐撮動子から超音波パルスを体内に
発射し体内組織境界からの反射波を検出し体内組織の情
報を得る装置であるか、超音波ビームの方向を体内のあ
る断面内で変えることによりその断面の像（断層像）を
得ることができる。

超音波ビームを扇形（セクタ）の面内で偏向させる方式
をセクタ式と呼ぶ。この超音波ビームの方向を機械的手
段により高速でセクタ状に偏向させるのが超音波走査装
置（以下メカニカルセクタスキャナともいう）である。

〔背景技術の問題点〕

従専仲田弐七でいナー（ナニナル士汐ｉスキ七千として
は、例えば特開昭５４−１１２５８７号公報の第２図に
記載されている構成を含むものを挙げることができる。

これを示す第１図において、１は筒状のケース（以下ス
キャナケースという）であり、背面にバッキング材２を
接着した超音波振動子（以下単に振動子ともいう）２を
先端に取付けた第１の保持部材例えばホルダろがホルダ
サポートビン４ａ、ｉｉｂを中心に揺動自在にこのスキ
ャナケース１に枢支されている。そして前記ホルダサポ
ートビン４ａ、４ｂと同一平面内にあり、かつこのホル
ダサポートビン４ａ、４ｂとｉ！９する一対のアームサ
ポートピン５ａ、５ｂを一端部に備えた第２の保持部材
例えば支持アーム６がアームサポートピン５ａ、５ｂを
介してＡｉｌ記ホルダ６に揺動可能に取付けられている
。そしてこの支持アーム６の他端部に回転運動を与える
駆動部りとして例えばこの支持アーム６の他端部には球
面軸受７が設けられ、この支持アーム乙の上方にはモー
タ軸８ａの軸心の延長線が前記ホルダサポートビン４ａ
、４ｂの軸心とアームサポートピン５ａｔ５ｂの軸心と
の欠点を通るようにモータ８が配置され、このモータ８
のモータ軸８ａには、回転主軸９が一体となって回転で
きるように直結されている。そしてこの回転主軸９の下
端部と前記球面軸受７とが連結アーム１０によって連結
され、前記回転主軸９０回転がこの連結アーム１０を介
して球面軸受に伝達されるようになっている。なお図に
おいて１１は前記モータ８に直結されている位置検出器
である。なお―ｉＪ記スキャナケース１は、１１把振動
子２の超音波パルス（バッキング材２との接着面に対向
する面）が向く方向の先端に超音波を透過する膜１２が
取付けられて被検体当接面φ′−構成されている。また
この１１１２とスキャナケース１の中間部に設けられて
いる隔＆１３との曲には超音反透過媒体１４が密封され
ている。

このようなメカニカルセクタスキャナは、前記回転主軸
９と連結アーム１０との結合部が一定の高さに保持され
、モータ８の回転が回転主軸９を介して連結アーム１０
に伝達されると、この連結アーム１０と前記支持アーム
６とを方向性無く結合している球面軸受７が一平面内で
円運動を行なうどともに、この円運動は、前記アームサ
ポートピン５ａ、５ｂを中心とした支持アーム６の揺動
運動と６ｉＪ記ホルダサポートビン４ａ、４ｂを中心と
したホルダ６の揺動運動とに変換され、このホルダ６に
取付けられている振動子２から放射される超音波ビーム
の方向が前記ホルダサポートビンｄａ、４ｂを中心とし
てセクタ状に角度θ１の範囲内で偏向されることとなる
。

ところで、メカニカルセクタスキャナではモータ８の回
転速度は任意に収尾された回転速度で等速制御されてい
ることが一般的であるが、このような等速度で回転して
いるモータ８の回転力によって誘起された振動子２のセ
クタ連動は第２図に示す模式図のようになる。同図△Ａ
ＢＣにおいて、＝ｔａｎ（−）ａｃｏｓθ□（１１ となる。但し　Ｘ：セクタ角度（一定）、θ：モータ回
転角、Ｔ二〇における振動子の振り角、Ｌ＝ｒ／ｓ＋ｎ
（））、ｒ：モータの回転半径。

（１１式より振動子２の振り角Ｔとモータ８の回転角θ
との間には Ｔ＝　−−ｊａｎ　（ｊａｎ（−ｚ）・ｃｏｓθ）（２
）なる関係となる。振動子２から超音波パルスを等時間
間隔で照射した場合、モータ８の回転角θか等速回転で
あるため、（２）式より超音波パルスは振動子２の撮り
角Ｔの中央部が粗く、ホを端部に近づくにしたがって密
になるといういわゆる走査線ムラが生じる。又、この走
査線ムラを少なくするため、超音波パルス間隔を変える
と、断層像の視野深度が浅くなる欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、モータ
の回転速度を一定としかつ超音波パルス間隔を振動子の
セクタ角全域で一定としても、振動子のセクタ角内の中
央部分のできるだけ広い範囲内において、超音波ビーム
の走査線密度の一定した画質の断層像を得ることのでき
る超音波走査装置を提供することを目的とするものであ
る。

〔発明の概要〕

前記目的を達成するため、本発明は超音波振動子を取付
り゛た第１の保持部拐が筒状のケース内に揺動可能に枢
支されるとともに、この第１の保持部材に第２の保持部
材か揺動可能に枢支され、駆動部よりの回転運動を前記
第２の保持部材に伝達することにより第１の保持部材を
揺動させて前記超音波振動子よりの超音波ビームを扇状
に偏向し１よからケースの被検体当接面より放射して走
査を行なう超音波走査装置において、前記筒状のケース
内面に球面内壁を形成し、この球面内壁面上に前記駆動
部よりの回転運動を伝達する回転主軸の４幡０心を中心
とした信置状の案内溝を設け、この案内溝には前記第２
の保持部材の一端を回転・滑動自在に枢支し、前記回転
主軸からの回転運動を前記第２の保持部材に伝達するた
め前記球面内壁と同心の球面外壁を有する連結アームを
設け、この連結アームの一部に第２の保持部材を回転・
滑動自在に枢支したことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第３図は本発明の超音波走査装置の一実施例を示す断面
図、第４図は第６図のＡ矢視断面図である。各図におい
て第１図と同一部材については同符号を付して詳細な説
明を省略する。第１図に示すものと異なる構成は、前記
スキャナケース１の内面に前記ホルダサポートビン４ａ
、４ｂの軸’Ｌ？と前記アームサポートピン５ａ、５１
）の軸心との叉点でありかつ前記回転主軸９０軸心の延
長上にある軸心との叉点を中心とする球面内ｋＸ１　ａ
を形成し、この球面内壁１ａに前記回転主軸９の細心を
中心とした信置状の案内溝（以下、案内溝ともいう）１
５を設け、この案内溝１５に前記支持アーム乙の一端を
第１の軸受１７を介して回転・滑動自在に枢支し、回転
主軸９を介しモータ８の回転力を前記支持アーム６に伝
達するため前記球面内壁１ａと中心を同一にした球面外
壁を有する連結アーム１０を球面内壁１ａと球面外壁と
が若干の隙間を介して対向配置するように回転止ｓ９に
連結し、この連結アーム１０の一部に前記信用状案内溝
１５の信置長軸と短軸との差を長径とした長穴１０を設
け、この長穴１０に前記第１の軸受１７の下方で支持ア
ーム乙に取り付けた第２の軸受１８を嵌入して前記第２
の保持部材たる支持アーム６を回転・ｒｉｔ動自在に枢
支したことである。

コノ支持アーム６の他端は前記アームサポートピン５ａ
、５ｂを介して揺動自在にホルダ乙に枢支されている。

そのため、ホルダ６は、アームサポートピン５ａ、５ｂ
と同一平面で直父する位置に設けられたホルダサポート
ピン４ａ、４ｂを介し前記スキャナケース１に対して揺
動自在となる。

このような相対関係を有すればモータ８の回転角によっ
て支持アーム乙の長さ関係が不変であり、位置検出器１
１により検出されるモータ軸８ａの回転角に基づいてホ
ルダ６の揺動角を容易に算定することが可能となる。

以上によって構成される本発明の作用について詳述する
。

モータ８の回転はモータ軸８ａ及び回転主軸９を介して
連結アーム１ｏに伝達され、連結アーム１０は回転する
。そして連結アーム１ｏの一部に設けられた長穴１ｏ及
びこの長穴１ｏ′に嵌入している第２の軸受１８も回転
する。このため、第２の軸受１８を取伺けている支持ア
ーム６は前記信用状案内溝１５に回転・滑動自在に枢支
されているので、この案内溝１５に沿った橢内状の回転
運動を行なう。このとき、艮Ｘ　１０’の長径は信置の
長軸と短軸との差であるため、支持アーム６が短軸に到
達した場合連結アーム１ｏの中Ｉい１１１へ又長軸に到
達した場合連結アーム１ｏの円周側へ来るように第２の
軸受１８は長穴１ｏを滑動１−る。さらに、この信置状
の回転運動は前記アームサポートピン５ａ、５ｂを中心
とした支持アーム６の揺動運動と前記ホルダサポートビ
ン４ａ、ｄｂを中心としたホルダ３の揺動運動とに変換
される。そのため、ホルダ乙に取付けられている振動子
２がら放射される超音波ビームの方向が前記ホルダサポ
ートピン４ａ、４ｂを中心として、セクタ角の広い範囲
において偏向角か一定に偏向されることになる、。

ここで、偏向される超音波ビームの偏１回角について第
５図をも蚕照しながら説明する。

第５図は本発明による振動子２のセクタ運動を示した模
式図である。同図において、Ｅ都は槽内状案内溝１５の
平面形状を表わし、支持アーム６の一端がこの案内溝１
５に沿って同一形状で回転することを表わす。Ｆ部は立
回上での支持アーム乙の運動を紙面に投影した図を表わ
し、Ａ点はアームザボートピン５ａ、５ｂとホルダサポ
ートピン４ａ、４ｂとの叉点を示す。Ｇ１１Ｓはホルダ
サポートピン４ａ、４ｂを中心としたホルダ６の揺動運
動を表わす。又、ａは装置長軸、ｂは信置短軸。

０はモータ８の軸心、θはモータ軸８ａの回転角すなわ
ち支持アーム６０回転角、■は回転角θのときのモーフ
細心から前記案内溝１５の中心までの距離、Ｘは設定さ
れたセクタ角、Ｔは回転角０におけるホルダ６の撮り角
すなわち振動子２の偏向角を表わすものとする。幾伺学
的関係より△ＡＢＣにおいて □（３） が成り立ち、（３）式よりモータ軸８ａの回転角θとホ
ルダ乙の振り角Ｔとの関係は となる。（４）式から明らかなようにモータ軸８ａの回
転角θに対して振動子２の偏向角Ｔは一義的に決定され
ることとなるので、前記位置検出器１１によりモータ軸
８ａの回転角θを検出すれば振動子２０偏回角Ｔを一義
的に算定しながら超音波断層像の表示を行なうことがで
きる。なお、信置状案内溝１５の長軸ａと短軸すの値の
設定により、回転角θと偏向角Ｔとの関係を種々に変え
ることが可能となる。例えば（４）式においてａ：ｂ＝
５：６とした場合の回転角θと偏向角Ｔとの関係は第６
図に示すグラフとなる。同図において横軸はモータ４’
ｌｌｌ　８　ａの回転角を示し、縦軸は振動子２の偏向
角Ｔの間隔すなわち超音波ビームの走査線間隔を角匿で
示したものである。なお、モータ軸８ａの回転角θは位
置検出器１１により０°〜６６００の範囲で検出される
が、回転運動の対称性からモータ軸８ａの回転角θはＯ
°〜９０ｕの範囲馨示しである。

このようＶ乙、従来モータの等速円運動をそのま、ま振
動子のセクタ運動に変換して超音波ビームを照射してい
たため、振動子セクタ角内で走査線ムラが生じていたが
、本発明によれは、モータの等速円運動を信置運動に変
換した後振動子のセクタ運動に変挾したため、振動子セ
クタ角内の中央部分のできるだけ広い範囲内において走
査線密度を一定にすることができる。このため、走査線
ムラｌ「＼Ｊ−−＋−；；ｒ；：ｎ斤ｗｓ＝ＩＩ−ＩＪ
−ｍＺＩｉｃｍ７Ｊ−１＋４−ｔ−＞１−ｈｚ＜＋Ｙ本
発明は前記実施例に限定されるものではな（、本発明の
要旨の範囲内で種々の変形例を包含することは言うまで
もない。

〔発明の効果〕

以上詳述した本発明によれは、モータの回転速度を一定
とし、かつ超音波パルス間隔を振動子のセクタ角全域で
一定としても、振動子のセクタ川内の中央部分のできる
だけ広い範囲内において、超音波ビームの走査線密度の
一定した画質のｆＪｒＪ酌像を得ることのできる超音波
走査装置を提供でき

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超音波走査装置の断面図、第２図は同動
作説明のための模式図、第６図は本発明の超音波走査装
置の一実施例を示す断面図、第４図は同装置のＡ矢視断
面図、第５図は本発明の詳細説明のための模式図、第６
図はモータ軸の回転角θに対する振動子の走査線間隔を
示すグラフである。 １・・・筒状のケース、１ａ・・・球面内壁、２・・・
超音波振動子、　６・・・第１の保持部材（ホルダ）、
ｄａ、ｄｂ・・・ホルダサポートピン、５ａ、５ｂ・・
・アームザボートピン、　６・・・第２の保持部材（支
持アーム）、　８・・・モータ、　８ａ・・・モータ軸
、１０・・・連結アーム、１０・・・長穴、１５・・・
信置状案内溝、１７・・・第１の軸受、１８・・・第２
の軸受。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑（ほか１名）弔４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超音波振動子を取＋ｊけた第１の保持部材が筒状のケー
   ス内に揺動可能に枢支されるとともに、この第１の保持
   部材に第２の保持部材が揺動可能に枢支され、駆動部よ
   りの回転運動を前記第２の保持部材に伝達することによ
   り第１の保持部材を揺動させて前記超音波振動子よりの
   超音波ビームを扇状に偏向しながらケースの被検体当接
   面より放射して走査を行なう超音波走査装置において、
   前記筒状のケース内面に球面内壁を形成し、この球面内
   壁面上に前記駆＃都よりの回転運動を伝達する回転主軸
   の軸心を中心とした橢円状の案内溝を設け、この案内溝
   には前記第２の保持部材の一端を回転・滑動自在に枢支
   し、前記回転主軸からの回転運動を前記第２の保持部材
   に伝達するため前記球面内壁と同心の球面外壁を有する
   連結アームを回転・滑動自在に枢支したことを特徴とす
   る超音波走査装置。