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1. WO2007105453 - SONDE ULTRASONIQUE OSCILLANTE DE PETIT AXE

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[ JA ]
明 細書

短丰由揺動型超音波探触子

技術分野

本発明は、圧電素子群を短軸方向に回転 ·揺動して被検体の立体画像を得る 短軸摇動型超音波探触子(以下、 "短軸揺動採触子" という)、特に圧電素子の 配列方向である長軸方向に伝播する不要超音波を吸収した短軸揺動探触子に関 する。

背景技術

〔従来技術〕

短軸摇動探触子は、圧電素子群をその長軸方向に電子走査し、かつ、その短 軸方向に機械的に走査(揺動)して被検体の立体画像を得るものとして知られ ている。このこと力ら、例えば圧電素子を縦横に配列して二次元方向に電子走 査するマトリクス型等の超音波探触子に比較し、例えば配線(結線)及び走査 回路を簡易にできるので、実用化されている。

(従来技術) F I G. 3は、短軸揺動探触子の一従来例を説明する図で、 F I G. 3 Aは探触子の長軸方向の、 F I G. 3 Bはその短軸方向の断面図である。

F I G. 3 Aに示すように、短軸揺動探触子 U' は、回転保持台 101上に 設けられた圧電素子群 102を密閉容器 103内に収容してなる。回転保持台 101は水平部の両端側に脚部 101 a, 101 bを有する断面コ字状とし、 水平部上には圧電素子群 102を設けて、かつ、一方の脚部 101 bの内側面 には第 1かさ歯車 104 aが固定されている。

圧電素子群 102は、多数の圧電素子 102 aを長軸方向に配列してなり、 ここでは回転保持台 101の水平部上に設けられて、上面を曲面状とした基台 105上のゴム等からなるバッキング材 105 aの上面に固着されている。こ れにより、超音波探触子をいわゆるコンベックス型とする。圧電素子群 102 の表面には、通常、音響インピーダンスを生体(人体)に接近させて伝播効率 を高める音響整合層 106 c力さらには音響レンズ 106が音響整合層 10 6 cの上面に設けられる。

音響レンズ 106は、長軸方向には厚みを一定として、 F I G. 3 A, 3B, 4 A, 4 Bに示すように、短軸方向には中央の厚みを最大とした曲率を有する。 そして、音響レンズの曲率部 106 aの全外周からは脚部 106 bが突出し、 バッキング材 105 a及び基台 105の側面外周を覆うように被着される。こ れにより、短軸方向の焦点を音響レンズ 106に形成して、圧電素子群 102 から発生する超音波エネルギーを効率的にする。なお、圧電素子群 102の長 軸方向は電子的に制御される。

さらに、 F I G. 3 Aと F I G. 3 Bに示すように、密閉容器 103は、レヽ ずれも断面凹状とした容器本体 103 aとカバー 103 bとを嵌合構造によつ て着脱自在に構成する。容器本体 103 aの対向側壁には、回転保持台 101 ともに圧電素子群 102を短軸方向に回転 ·揺動する一対の回転中心軸 107 が固定され、回転保持台 101の両端側の脚部 101 a, 101 bの軸受けに 滑合する。容器本体 103 aの底壁には、モータ等の回転機構に連結した回転 シャフト 108が貫通し、回転シャフト 108には、第 2かさ歯車 104 b力 S 設けられ、第 1かさ歯車 104 aと嚙合する。

なお、モータ等の回転機構 1 1 1は、裏面カバー 1 14によって覆われると ともに枠体 1 13に固着され、裏面力パー 1 14からは診断装置と接続するケ 一ブル 1 12が導出する。これらにより、第 2かさ歯車 104 bの回転によつ て第 1力さ歯車 104 aが圧電素子群 102の短軸方向に回転 ·揺動し、これ と一体化した回転保持台 101と圧電素子群 102とが短軸方向に回転 ·揺動 される。

そして、一般には、圧電素子群 102から送受波される超音波の減衰を防止 するため、密閉容器 103内に超音波媒質 Lとしての液体、例えばオイルを、 圧電素子群 102の表面との間に介在させる。また、カバー 103 bの内周側 面にはシリコン樹脂等からなる超音波吸収材 1 10を塗布(2〜3mm程度) して、圧電素子群 102の超音波送受波面となる表面とカバー 103 bの表面 内周面との間を長軸方向に伝播する不要超音波を吸収するようにする ς これに より、雑音を少なくして形成された被検体の診断画像を鮮明にする。

なお、カバー 103 bの内周面と圧電素子群 102の表面との間が空気の場 合は、超音波の減衰が大きくて伝播効率が悪化し、超音波の良好な送受波が望 めない。これに対し、オイルは超音波の伝播が良好で、しかも音響インピーダ ンスが 1. 43Mrayl (k g · c m3/秒)であるから、生体(人体)の音響ィ ンピーダンス 1. 5Mrayl に接近するため、超音波の伝播効率を高められる。 こごで、長軸方向への不要超音波は、特にカバーの内周表面と圧電素子群のコ ンベックスの曲率が異なる場合に生じる。

(日本国特公平 7— 38851号公報、特開 2003— 1 75033号公報、 特願 2005— 175700 (未公開)参照)

(従来技術の問題点)

しかしながら、上記構成した従来の短軸揺動探触子では、 F I G. 3Aに示 したように、超音波吸収材 1 10としてのシリコン樹脂をカバー 103 bの内 周側面全面に 2〜 3 mmの厚みで塗布するので、作業工程を有して手間がかか る問題点があった。また、シリコン樹脂の塗布量(面積)が多い場合は、例え ば力パー 103 bの開口端面に流出して付着して、容器本体 103 aとの嵌合

が荒くなり間隙を生じ、密閉度を不完全にする。他方、塗布面積が少ない場合 は、不要超音波を完全に吸収できない問題点もあった。さらには、密閉容器 1 0 3内に超音波媒質 Lとして.のオイルを充填するので、短軸揺動探触子 U' の 重量も嵩み、医師等による探触子の操作性を低下させる問題点もあった。

(発明の目的)

本発明は探触子の製造工程を少なくして密閉度及び不要超音波の吸収を確実 にし、さらには重量を小さくして操作性を良好にした短軸揺動探触子を提供す ることを目的とする。

発明の開示

本発明は、長軸方向に並べられて超音波送受波面に音響レンズを有する圧電 素子群を回転保持台上に設けて、前記圧電素子群の短軸方向に前記回転保持台 を回転 ·揺動するようにして密閉容器内に収容し、前記圧電素子群の超音波送 受波面から送受波される超音波を前記短軸方向に機械的に走查するとともに、 前記密閉容器内に音響媒質としての液体を充填して、前記超音波送受波面と前 記密閉容器の内周表面との間を長軸方向に伝播する不要超音波の吸収手段を有 する短軸揺動型超音波探触子において、前記不要超音波の吸収手段として、前 記長軸方向に位置する前記音響レンズの両端側に突出部を設けた構成とする。 このような構成によれば、圧電素子群の長軸方向に伝播する不要超音波は、 音響レンズの両端側に設けられた超音波吸収手段として機能する突出部によつ て吸収される。したがって、これにより、雑音を少なくして被検体の診断画像 を鮮明にすることができる。また、従来例で示した超音波吸収材、例えばシリ コン榭脂のカバーの内周側面の塗布工程を排除し、作業工程を少なくできる。 そして、超音波吸収手段として機能する突出部は、圧電素子群の短軸方向への 回転 ·摇動とともに移動するので、不要超音波を確実に吸収できるようになる。 また本発明では、前記回転保持台を水平部の両端側に脚部を有する断面コ字 状とし、前記密閉容器は、いずれも凹状とした容器本体とカバーとからなり、 前記容器本体の側壁には前記回転保持台の脚部に設けた回転軸受と滑合した長 軸方向に設けた回転中心軸を有する。さらに前記回転保持台の一方の脚部には、 圧電素子群の短軸方向に回転 ·揺動する第 1かさ歯車を有し、前記密閉容器の 底壁には回転シャフトが封止状で貫通し、回転シャフトに前記第 1力さ歯車と 嚙合する第 2かさ歯車を有する。これにより、圧電素子群を短軸方向に回転-揺動できる。

そして、超音波吸収手段としての超音波吸収手段(突出部)を音響レンズに 一体的に設けるので、従来技術のように、容器本体やカバーの内周側面に超音 波吸収材を塗布することによる密閉容器の密閉度を損なうことがない。

さらに、本発明では、前記回転保持台の下方に位置する前記密閉容器内に前 記液体よりも比重の小さい軽量体を付設し、前記液体中に埋没させる。これに より、密閉容器内のすべての空間に超音波媒質としての液体を充填した場合に 比較して、探触子の全体重量を小さくできる。これにより、医師等による探触 子の操作性を良好にする。

またさらに、本発明では、超音波吸収材である前記軽量体は、その内部を中 空状とする。これにより、軽量体の比重を超音波媒質としての液体よりもさら に小さくできる。

図面の簡単な説明

F I G. 1は、本発明の短軸摇動探触子の一実施形態を説明する図で、 F I G. 1 Aは圧電素子群の長軸方向の、 F I G. 1 Bはその短軸方向の断面図で める。

F I G. 2は、本発明の音響レンズの一実施形態の図で、 F I G. 2Aは長 軸方向の正面図、 F I G. 2 Bは短軸方向の側面図である。

F I G. 3は、従来例の短軸揺動探触子の一実施形態を説明する図で、 F I G. 3 Aは長軸方向の、 F I G. 3 Bは短軸方向の断面図である。

F I G. 4は、従来例の音響レンズの図で、 F I G. 4Aは長軸方向の正面 図、 F I G. 4 Bは短軸方向の側面図である。 ' 発明を実施するための最良の形態

F I G. 1 A, I B及ぴ F I G. 2 A, 2 Bは、本発明の超音波探触子の一 実施形態を説明する図である。ここで、 F I G. 1 Aは長軸方向の、 F I G. 1 Bは短軸方向の断面図であり、 F I G. 2 Aは音響レンズの長軸方向の正面 図、 F I G. 2 Bは単軸方向の側面図である。

本発明の短軸揺動探触子 Uは、 F I G. 1 Aに示すように、長軸方向に並べ られて音響レンズ 6を有する圧電素子群 2を断面コ字状とした回転保持台 1の 水平部上に設けて、いずれも凹状とした容器本体 3 aとカバー 3 bとからなる 密閉容器 3内に収容する。回転保持台 1の両端側に設けた脚部 l a, 1 bには オイルシールにより封止された軸受 8 aを有し、容器本体 3 aの側壁に長軸方 向に設けられた回転中心軸 7と滑合する。

また、 F I G. I Bに示すように、回転保持台 1の一方の脚部 1 bに設けら れた短軸方向に回転 ·摇動する第 1かさ歯車 4 aは、密閉容器 3の底壁を密閉 貫通しモータ 1 1により駆動される回転シャフト 8に固着した第 2かさ歯車 4 bと嚙合する。これにより、回転保持台 1と圧電素子群 2とを短軸方向に回 転 ·摇動し、圧電素子群 2の超音波送受波面から送受波される超音波を短軸方 向に機械的に走查する。密閉容器 3内には、超音響媒質 Lとしての液体、例え ばオイル、が充填される。ここで、第 1かさ歯車 4 aと第 2かさ歯車 4 bのい ずれかを金属に代えてプラスチック材として無騒音化を図ってもよい。

なお、モータ等の回転機構 1 1は裏面カバー 1 4によって覆われるとともに 枠体 1 3に固着され、裏面カバー 1 4からは診断装置と接続するケーブル 1 2 が導出する。

ここで、音響レンズ 6は、とくに、 F I G . 2 Aと F I G . 2 Bに示すよう に、その曲率部の外周から延出した脚部 6 aを有し、さらに長軸方向の両端側 における超音波送受波面側に超音波吸収手段としての突出部 6 bが設けられる。 突出部 6 bは、その先端部をカバー 3 bの内周形状に倣った円弧状とする。そ して、容器本体 3 aの底壁には、中空部 1 0 aを有する軽量体 1 0が接着剤等 によって固着され、回転保持台 1の下方に収容した超音波媒質 Lのオイル中に 埋没される。

このような構成によれば、超音波吸収手段としての突出部 6 bを音響レンズ 6の両端側にそれぞれ設けるので、圧電素子群 2の長軸方向に伝播する不要超 音波は、この突出部 6 bによって吸収される。したがって、雑音を少なくして 形成された被検体の診断画像を鮮明にする。

これにより、従来例で示したシリコン樹脂等のカバー内周側面への塗布工程 を排除できるから、探触子の製造に要する作業工程を少なくできる。さらに、 塗布工程時におけるシリコン樹脂の流出がないので、容器本体 3 aと力パー 3 bとが確実に結合して、容器内の密閉度をさらに確実にする。

また、超音波吸収手段としての突出部 6 bは、圧電素子群 2と一体であるか ら、その短軸方向への回転 ·摇動とともに揺動する。したがって、不要超音波 を確実に吸収できる。さらに、突出部 6 bの先端側をカバー 3 aの内周形状に 倣った円弧状とするので、不要超音波をより効率よく吸収することができる。 さらに、 F I G . 1 Aに示すように、回転保持台 1の下方に位置する容器本 体 3 a内に超音波媒質 Lとしてのオイルよりも比重の小さい中空部を有する軽 量体 1 0を設ける。したがって、従来例のように密閉容器 3内の空間全てにォ ィルを充填した場合に比較し、短軸揺動型探触子の重量を小さくできるので、 医師等による探触子の操作性を良好にする。

上記した本発明の実施形態では、 F I G . 2 Aに示すように、音響レンズ 6 は曲率部の底面全周から脚部 6 aを有するものとしたが、脚部 6 aをなくして 曲率部のみであってもよい。また、軽量体 1 0は、超音波媒質よりも比重が小 さければよく、その形状が中空体には限定されないことは勿論である。

産業上の利用可能性

本発明の短軸揺動探触子は、生体等の被検体の立体画像の形成に広く利用で きる。