JPS628745A

JPS628745A - 機械走査式超音波探触子

Info

Publication number: JPS628745A
Application number: JP14752285A
Authority: JP
Inventors: 村松　文夫; 川淵　正己
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-07-04
Filing date: 1985-07-04
Publication date: 1987-01-16
Anticipated expiration: 2009-04-13
Also published as: JPH0626548B2

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、機械的に超音波ビームを走査し、超音波断層
像を得ることができる機械式扇形走査型の超音波探触子
に関するものである・従来の技術超音波パルスビームを生体に向けて放射し、生体内の音
響インピーダンスの差違によって生じる反射波を受波し
、所望の生体断層像を表示する超音波診断装置が公知で
ある。その中で超音波ノ（ルスビームを機械的に走査し
、扇形状、あるいは矩形状の超音波断層像が得られる装
置がある。

超音波パルスビームを機械的に走査する方式には、超音
波振動子を音波伝搬媒質を充した容器の中で回転運動さ
せるか、もしくは任意の点を中心に往復反転運動させる
ことによって、超音波）くルスビームを機械的に扇形走
査する方式、または直線往復運動させることによって、
直線走査する方式がある。前者の超音波振動子を回転す
ることによって、超音波パルスビームを扇形走査する方
式の機械式扇形走査型超音波探触子として本出願人は以
前に第４図四〜（至）に示すものを提供した（特願昭５
８−１９３６９８号）。第４図（５）〜（Ｄ）に示す機
械式扇形走査型超音波探触子において、回転支持体２は
、その外周面に３個の超音波振動子１ａ　、　１ｂＩＣ
と、この３個の超音波振動子１ａ　、　ｌｂ　、　ｌｃ
と電気信号の結合を非接触に行う為の平面対向型ロータ
リートランス３．４．５及びプーリ７から概略構成され
ている。回転支持体２は、音波伝搬媒質９を充したを器
６の中で、モータ１１、プーリ７．１０、ベルト８によ
って回転される。モータ１１の回転は、回転位置制御検
出器１２にもとづいて一定の回転数に保持する様に制御
される。

この機械式扇形走査型の超音波探触子の動作は、例えば
回転支持体２の回転につれて、超音波振動子１ａが生体
と所望の位置に対向したならば、本体装置（図示せず）
、ケーブル１３、平面対向型ロータリートランス３を介
して、電気信号を印加し、超音波振動子１ａを付勢する
。超音波振動子１ａから発生じた超音波ビームは、音波
伝搬媒質９、及び容器６を通して生体に向けて放射され
る。一方、生体の音響インピーダンスの差違によって生
じる反射波は、逆の経路を経て、超音波振動子１ａで受
波される。その受波信号は、平面対向型ロータリートラ
ンス３、及びケーブル１３を介して本体装置に送られ、
適当な信号処理を経て、−走査線分として、その強弱を
ブラウン管上に表示する。

以上のごとく回転支持体２と共に超音波振動子１ａを連
続的に回転せしめて、次々と超音波ビームを扇形走査し
、扇形状の生体の超音波断層像が得られる。尚、平面対
向型ロータリートランス３は、超音波振動子１ａと、平
面対向型ロータリートランス４は、超音波振動子１ｂと
、平面対向型ロータリートランス５は、超音波振動子Ｉ
Ｃとそれぞれ専用に、電気信号の結合を非接触に行う為
のものである。一方、第４図０３）に示すときく、平面
対向型ロータリートランス３は、固定コイル（−次側）
３ａと、回転支持体２の側面に設けられた回転コイル（
二次側）　３ｂから構成されている。同様に平面対向型
ロータリートランス４は、固定コイル４ａと回転コイル
４ｂによって構成され、平面対向型ロータリートランス
５は、固定コイル５ａと回転コイル５ｂからそれぞれ構
成されている。尚、第一４図−は、平面対向型ロータリ
ートランス３，４゜５と超音波振動子１ａ　、　ｌｂ　
、　ｌｃとの電気的接続を示す回路図であり、点線で囲
まれた部分が回転することを示している。

発明が解決しようとする問題点第４図（５）〜ｐ）に示す構成の平面対向型ロータリー
トランス３において、機械的接触をさけ、電気的特性を
満足させるためには固定コイル３ａと回転コイル３ｂと
の間に適当な隙間（約０．５ミリ位）が必要である。同
様に平面対向型ロータリートランス４，５においても固
定コイルと回転コイルとの間に同様の隙間が必要である
。更に、それぞれの平面対向型ロータリートランスの固
定コイルと回転コイルとの隙間は、電気的特性を等しく
する為に同じ幅としなければならない。°この為、平面
対向型ロータリートランスの組立において、前述の隙間
は、それぞれ等しくなる様に電気的特性を確認しながら
調整する必要があシ極めて不便であり、多くの手間を要
し問題である。

又、第４図（Ｂ）から明らかな様に、回転支持体２の側
面には、平面対向型ロータリートランス３と４の回転コ
イル３ｂと４ｂのみが組込まれ、他の部分は軸方向にそ
れぞれ組込まれている。特に、平面対向型ロータリート
ランス５は、機構上、容器６の外部にプーリ７と共に設
けなければならない。

しかも各々の固定コイル、及び回転コイルの厚さは約１
ミリは必要であり、この為回転支持体２の軸方向（長さ
）の寸法を大きくする。従って容器６の部分の寸法も大
きくなり、全体として超音波探触子を大形化してしまう
。

更に平面対向型ロータリートランスのインダクタンスは
、超音波振動子との電気的整合をとる様に決められ、コ
イルの巻数と線径に依存するが、その直径（１例として
約１９ミリある）はあまり小さく出きす、回転支持体２
の小形化がむずかしい。特にコイル線径を約０．１　ミ
ＩＪ以下として、平面対向型ロータリートランスを構成
することは、極めて困難である。

それ故、回転支持体２の外形を小さくして、超音波探触
子と生体との接触部（すなわち容器６の生体との接触部
）を球形とし、特に肋間から心蔵の超音波断層像が得や
すい形状とすることが極めて困難であると言うなどの問
題点を有している。

そこで、本発明はロータリートランス等の付勢手段の調
整の必要がなく、且つ著しく小形の付勢手段を回転支持
体内に構成し、球形状の生体との接触部を容易に実現し
、信頼性の高い機械式扇形走査型の超音波探触子を提供
することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段本発明上記目的を達成するもので、その技術的手段は外
周面に少なくとも１個の超音波振動子を保持した第１の
支持体と、前記第１の支持体を貫通し、第１の支持体と
同軸状に設けられた第２の支持体と、前記第２の支持体
のまわりに第１の、支持体を回転または揺動させる駆動
手段と、前記駆動手段を制御する回転位置制御手段と、
前記駆動手段からの運動を第１の支持体に伝達する伝達
手段と、前記超音波振動子を付勢する。超音波振動子と
同数の付勢手段と、前記第１と第２の支持体を少なくと
も内包し、音波伝搬媒質が充填された筺体とを具備する
ことを特徴とする超音波探触子にある。

作　　　　用本発明は超音波振動子を付勢する付勢手段を支持体内の
中心軸に設け、かつ超音波振動子を保持した第１の支持
体を第２の支持体のまわシに回転又は揺動させることに
より、付勢手段の調整を不要とし、且つ回転支持体の外
径、長さを著しく小形化でき、球形状の生体との接触部
を有する機械式扇形走査型超音波探触子の実現を容易に
することができる。

実施例以下図面を参照しながら本発明の実施例について説明す
る。

第１図は本発明の一実施例における超音波探触子の概略
断面図を示す。図において１０は回転支持体、１５０は
超音波振動子、５０ａ　、　５０ｂはシャフト、９０　
、９５は歯車、１６５はシャーシ、１６０は容器、２１
０は超音波伝搬媒質、１８０ａ　、　１８０ｂ　ｌｄ　
７’　−ＩＪ　−１１７０はベルト、１９０はモータ、
２００は回転位置制御検出器であり、超音波振動子１５
０を設けた回転支持体１０は、音波伝搬媒質２１０を充
した容器１６０の中にシャツ）　５０ａ　、　５０ｂ、
及びシャーシ１６５で保持される。回転支持体１０の外
周部は、歯車９０゜９５、プーリ１８０ａ　、　１８０
ｂ、及びベルト１７０を介してモータ１９０で、回転位
置制御検出器にもとづいて一定の回転数に回転される。

第２図（５）は本実施例における回転支持体部の概略断
面図、同図（Ｉ３）はシャフト５０ａの斜視図、同図（
Ｃｌ。

（Ｄ）は同軸型ロータリートランスを構成するだめの固
定コイル用のインナコアと回転コイル用のアウタコアの
斜視図をそれぞれ示す。図においてシャフト５０ａと５
０ｂの間は、同軸型ロータリートランスを構成する為の
固定コイル２０ａ　、　３０ａ　、　４０ａが設けられ
、且つ電磁気的じゃへいを行うため、しゃへい板７０、
及びしやへい板８０が設けられる。シャフト５０’ａ　
、　５０ｂと固定コイｋ　２０ａ　、　３０ａ　、　４
０ａ　　としゃへい板７０　、８０とは同軸状に固定さ
れる。固定法としては接着等の方法で良いが、固定コイ
ル、しゃ′へい板の中央部に小孔を設け、シャフトを挿
通するようにしても良い。また１２０は回転コイル間の
間隙を調整するためのスペーサである。更にシャフト５
０ａと５０ｂには、軸受６０ａ　、　６０ｂが取付けら
れる。その際、シャツ）　５０ａ　、　５０ｂと軸受６
０ａ。

６０ｂの内輪はそれぞれ固定される。一方回転コイル２
０ｂ　、　３０ｂ　、　４０ｂは、固定コイル２０ａ　
、　３０ａ　、　４０ａとそれぞれ対となって、同軸型
のロータリートランスを構成する様に回転支持体１０の
中心軸に沿って支持円筒１３０内に設けられ、押え１４
０を挿設したのち、支持円筒１３０の外周に回転支持体
１０を挿設する。又、歯車９０は回転支持体１０の端部
に、軸受６０ａの外輪と固定する様に取付けられる。

而して歯車９０を介して回転支持体ｌＯと共に支持円筒
１３０に設けられた回転コイル２０ｂ　、　３０ｂ　、
　４０ｂが回転する。この場合回転支持体１０と支持円
筒１３０が一体構成であっても良いことはもちろんであ
る。超音波振動子１５０は第４図（ｑに示した従来例の
ものと同様に回転支持体１０の外周面に３個等間隔に設
けられる。第２図（Ｂ）に示すごとくシャフト５０ａの
溝５０ｃは、固定コイル２０ａ　、　３０ａ　、　４０
ａのコイルリード線（図示せず）を通し、回転支持体１
０の回転を阻害しない様にする為のものである。尚、溝
５０Ｃはシャツ）　５０ｂに設けてもよく、又、溝５０
ｃに変えて、シャフト貫通穴としてもよい事は言うまで
もない。又、第２図ρに示したインナコア２０ｃは固定
コイル２０ａを構成する部材であり、凹部１００は、イ
ンナコア２０ｃに巻いたコイルリード線２０ｅが回転コ
イル２０ｂと接触しない様に、且つインナコア２０Ｃの
外径の外にコイルリード線２０ｅが出ない様にする為の
ものである。第２図（Ｄ）のアウタコア２０ｄは回転コ
イル２０ｂを構成する部材であり、穴１１０はアウタコ
アに巻いたコイルリード線（図示せず）を通し、コイル
リード線をインナコア２０ｃと接触しない様に取り出す
為のものであり、コイルリード線は回転支持体１０のの
外周面に設けられた超音波振動子に接続される。

第２図胆）は、同図（５）に示す回転コイル２０ｂの構
成の詳細を示す分解図である。すなわち前もって巻いて
おいた空芯状のコイル２０ｈを凹部１１０ａを有するボ
ット２０ｆに入れ、ポット２Ｏｆの端部にリング２０ｇ
を接着する。その際、コイルリード線（図示せず）は凹
部１１０ａ　（第２図（Ｄｌの穴１１０となる）を通す
ことは言うまでもない。その結果、第２図（Ｄ）に示し
たアウタコア２０ｄが構成され、同図（イ）に示した回
転コイル２０ｂが実現されるものである。

第２図（Ｃ）　、　ＣＤ）に示すインナコア２０ｃ、及
びアウタコア２０ｄは、磁性材料で構成され、本実施例
では焼結フェライトを用いた。尚、インナコア２０ｃは
、シャフト５０ａ５０ｂ、：の組付けを容易にするため
、その中心部に穴を設け、シャフト５０ａ、又は５０ｂ
を通してもよい。尚、固定コイル２０ａ、及び回転コイ
ル２０ｂのコイル線として線径約０．１ミリのものを用
いた。以上のごとく固定コイル２０ａと同様に固定コイ
ル３０ａ、及び４０ａが構成され、更に回転コイル２０
ｂと同様に回転コイル３０ｂ、及び４０ｂが構成される
。ところで例えば固定コイル２０ａと回転コイル２０ｂ
との隙間は、狭まい方がロータリートランスとして効率
は良くなる。この隙間は、インナコア２０ｃの外径とア
ウタコア２０ｄの内径との寸法によって、一定の値とな
り、本実施例の場合この隙間を精密かつ正確に製作する
ことができ、シャフト軸方向の移動により変化すること
がなく調整が不要になる。本実施例ではその隙間は約０
．２　ミリとした。尚、各ロータリートランスのインダ
クタンスは、超音波振動子との電気的整合がとれる値と
したことは言うまでもない。第２図（５）に示すしゃへ
い板７０、及び８０は、固定コイル２０ａと回転コイル
２０ｂ、固定コイル３０ａと回転コイル３０ｂ、固定コ
イル４０ａと回転コイル４０ｂとのそれぞれの対によっ
て構成される同軸型ロータリートランス間のクロストー
ク量（漏話量）を減少させる為のものである。特に本実
施例では、隣接する二つのロータリートランスにおける
固定コイルと回転コイルとの隙間から漏洩する磁束をし
ゃ断する様にじゃへい板７０、及び８０を設け、その部
料きしてアルミニウムを用いた。それ故、隣接する２個
の同軸型ロータリートランス間のクロス）　−り量とし
て、約４０デシベル以上の値が得られた。

しゃへい板７０　、８０　（！：　しては非磁性材であ
れば良く、上記以外に銅を用いても良い。一方シャフト
５０ａ、及び５０ｂは非磁性の部材として、本実施例で
は、ＳＵＳ　３０４を用いた。スペーサ１２０も非磁性
であれば良く本実施例ではアルミニウムを用いた。

ところで回転支持体１０の外周面に設けた３個の超音波
振動子と同軸型ロータリートランスとの電気的接続は、
第４図ＣＤ）に示した従来例と同じである。回転支持体
１０の回転軸方向の長さ、及び直径は、その外周面に設
ける超音波振動子の直径に左右されるが本実施例では、
外径１３ミリの超音波振動子を設けるのに、その直径は
約２４ミリ、長さは約１７ミリの大きさとした。一方間
軸型ロータリートランスは、外径が約１０ミリ、長さは
約４ミリの大きさで１個が構成された。その結果、３個
の同軸型ロータリートランスは、回転支持体１０の外形
を大きくすることなく回転支持体１０内に組込むことが
出きた。なお本実施例において超音波パルスビームを生
体に向けて放射し、超音波断層像を得る方法は、前述の
第４図に示した従来例のものと同じであり、その説明を
省略する。

〜　第３図に本発明の他の実施例における超音波探触子
の概略断面図を示す。本実施例の回転支持体部は前記実
施例とほぼ同じであり、その回転支持体部を内包する容
器の生体との接触部を球形としている。すなわち本実施
例では、音波伝搬媒質２１０を充たし、生体との接触部
が球形状の容器１６０の中で、超音波振動子１５０を設
けた回転支持体ｉｏは、シーｙ　７　）　５０ａ　、　
５０ｂ　、及びシャーシ１６５で保持される。回転支持
体１０の外周部は、歯車９０　、９５　、９６ａ　、　
９６ｂを介してモータ１９０で、回転位置制御検出器に
もとづいて一定の回転数に回転される。かかる実施例に
おいても回転支持体の外形を大きくすることなく３個の
同軸型ロータリートランスを組込むことが出きる。それ
故、回転支持体の小形化ができ、球形状の生体との接触
部を有する機械式扇形走査型の超音波探触子の実現が容
易にできる。

なお前記実施例では超音波振動子が３個の場合について
説明したがそれ以外の複数個数であっても良く、また１
個であっても良い。後者の場合はしゃへい板は必らずし
も必要ではない。

更に超音波振動子が設けられる支持体は回転のみならず
揺動するものであっても良い。

発明の効果以上要するに本発明は少なくとも１個の超音波振動子を
第１の支持体の外周面に設け、この第１の支持体を貫通
して設けられた第２の支持体のまわりに第１の支持体を
回転または揺動させるように構成しているので、超音波
振動子の大きさによって決まる支持体の外形寸法を大き
くすることなく、支持体内に無調整で組立てが簡単な付
勢手段を実現することができ、また生体との接触部を球
形状にすることができ小型化がはかれる。更に超音波振
動子との電気信号の結合は非接触であり、その寿命は半
永久的であり信頼性が高いなどその効果は太きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における超音波探触子の概略
断面図、第２図（５）は同探触子の回転支持体部の概略
断面図、同図の）はシャフトの斜視図、同図（ｑはイン
ナコアの斜視図、同図の）はアウタコアの斜視図、同図
（５）は回転コイルの分解図、第３図は本発明の他の実
施例における超音波探触子の概略断面図、第４図（５）
）は本願出願人が以前に提案した超音波探触子の概略断
面図、同図（Ｂ）はその要部拡大断面図、同図（Ｃ）は
回転支持体部の側面図、同図（Ｄ）はロータリートラン
スと超音波振動子の電気的接続を示す回路図である。１０・・・回転支持体、２０ａ　、　３０ａ　、　４０
ａ　　・・・固定コイル、２０ｂ　、　３０ｂ　、　４
０ｂ　、、、回転コイ／ｌ／　、　５０ａ　、　５０ｂ
−シャフト、７０　、８０・・・しゃへい板、９０，９
５．９６ａ。９６ｂ・・・歯車、２０ｃ・・・インナコア、２０ｅ・
・・コイルリード線、２０ｄ・・・アウタコア、５０ｃ
・・・溝、１００・・・凹部、１１０・・・穴、１３０
・・・支持円筒、１５０・・・超音波振動子、１６０・
・・容器１．１６５・・・シャーシー１７０・・・べ、
ルト、１８０ａ・・・プーリ、１９０・・・モータ、２
００・・・回転位置制御検出器、２１０・・・音波伝搬
媒質。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　夫　ほか１名憾第２図第２図 −９弘第４図ｒｆ第４図？

Claims

【特許請求の範囲】

（１）外周面に少なくとも１個の超音波振動子を保持し
た第１の支持体と、前記第１の支持体を貫通し、第１の
支持体と同軸状に設けられた第２の支持体と、前記第２
の支持体のまわりに第１の支持体を回転または揺動させ
る駆動手段と、前記駆動手段を制御する回転位置制御手
段と、前記駆動手段からの運動を第１の支持体に伝達す
る伝達手段と、前記超音波振動子を付勢する、超音波振
動子と同数の付勢手段と、前記第１と第２の支持体を少
なくとも内包し、音波伝搬媒質が充填された筺体とを具
備することを特徴とする超音波探触子。
（２）付勢手段が同軸型ロータリートランスであり、前
記ロータリートランスを構成する回転コイルを第１の支
持体の内周面に、固定コイルを第２の支持体の外周面の
相対向して設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の超音波探触子。
（３）超音波振動子に対応する付勢手段間を電気的にし
ゃへいしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の超音波探触子。
（４）第２の支持体の保持軸に溝または貫通穴を設けた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波探
触子。
（５）固定コイルを構成するコア部材にリード線を通す
凹部を設け、回転コイルを構成するコア部材にリード線
を通す穴部を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
２項記載の超音波探触子。
（６）固定コイルを構成するコア部材の中心部に第２の
支持体の保持軸を挿通する孔を設けたことを特徴とする
特許請求の範囲第２項記載の超音波探触子。