JP2015217208A

JP2015217208A - 超音波探触子

Info

Publication number: JP2015217208A
Application number: JP2014104293A
Authority: JP
Inventors: 功佐伯; Isao Saeki
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2015-12-07
Anticipated expiration: 2034-05-20
Also published as: CN106413567A; CN106413567B; JP6228510B2; US10463342B2; US20170079614A1; WO2015178341A1

Abstract

【課題】探触子本体の正逆搖動時の噛合い精度を保ち、振動・騒音の発生を軽減する。【解決手段】超音波探触子において、探触子本体を搖動させる動力源１の出力軸１ａの一端部と前記探触子本体との間にカップリング２を、また、前記動力源１の出力軸１ｂの他端部にフライホイール３を搖動自在に遊合して、前記探触子本体からの振動及び騒音の軽減をしたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、医用超音波診断装置用のメカニカル３Ｄ超音波探触子に係り、特に、探触子本体を駆動させる動力源と探触子との間に緩衝材を内装したカップリングとフライホイールを組み合わせて設けて、探触子本体からの振動と騒音の軽減を図った超音波探触子に関する。

従来の超音波探触子、例えば、医用の経腟・経直腸用のメカニカル３Ｄ超音波探触子１０は、図７に示すように、先端が先細り形状をしたハウジング１１内に探触子本体１３の駆動源であるステッピングモータ１を設け、ステッピングモータ１の出力軸１ａと駆動軸１ｃとの間にハブ４ａ、４ｂ、４ｃを設ける。そして、ハブ４ｃをステッピングモータ１の出力軸１ａに、また、ハブ４ａを駆動軸１ｃに、それぞれネジ止めし、両方のハブ４ａ、４ｂ、４ｃとの間に金属製ディスク２ａをそれぞれ介在固定させて、出力軸１ａのトルクを駆動軸１ｃに伝達し、駆動軸１ｃを所定角度正逆方向に搖動させるようになっている。

そして、この駆動軸１ｃの搖動により、駆動軸１ｃの先端に小かさ歯車７ａと噛合う大かさ歯車７ｂを搖動させ、ハウジング１１の先端に嵌着されたカバー１２内に充填した超音波伝播媒体中で超音波送受信部（圧電素子群）１３を、その短軸方向に正逆搖動させる。

医用超音波診断装置用のメカニカル３Ｄ超音波探触子１０として、超音波診断装置に用いて患者の超音波診断をする際には、図７に示すハウジング１１の下端部にキャップ１４を嵌合して、ハウジング１１内を密封状態にし、超音波探触子１０のカバー１２の表面を、例えば、患者の膣内、直腸内に挿入して、それらの内壁面に、あるいは体表面に接触させて超音波の送受信を行う。

このように、探触子本体１３を搖動させる構造の医用超音波診断装置用のメカニカル３Ｄ超音波探触子では、その先端部を超音波診断に患者の体表面、膣、直腸のような体腔の内部に接触して使用するため、患者に探触子本体からの振動、騒音等を感じさせないようにすることが不可欠である。

従来の探触子本体１３を搖動させる構造の超音波診断装置の超音波探触子は、探触子本体１３を搖動させるための動力源としてステッピングモータを用い、特に、図８に示すように、ステッピングモータ１の出力軸１ａと小かさ歯車７ａを駆動させる駆動軸１ｃとの間にハブ４ａ、４ｂ、４ｃの間にディスク２ａをそれぞれ介在させて連結し、金属製ディスク２ａのねじり剛性によりトルクを駆動軸１ｃに伝達する形式のディスク型のカップリング２を用いている。

しかしながら、このような従来の超音波診断装置の超音波探触子では、前述したように、探触子本体１３の駆動源としてステッピングモータ１を用い、かつ、カップリングにディスク型のカップリング２を用いているため、ステッピングモータ１の回転方向の振動が直接探触子本体に伝わるとことで、患者にとっては不快な振動と騒音を発生させていた。

また、大小かさ歯車７ａ、７ｂを噛み合わせて探触子本体１３（圧電素子群）を、その短軸方向に所定角度正逆方向に搖動させるため、両かさ歯車の組み立て精度のバラツキ等により両歯車の軸間に狂いが生じてしまい、かさ歯車間のバックラッシュにも個体差が生じてしまう。その結果、超音波探触子の製品としての振動レベルにも個体差が生じてしまう問題点があった。

本発明の超音波探触子は、探触子本体を搖動させる動力源と前記探触子本体との間にカップリングを、また、前記動力源の出力軸にフライホイールを搖動自在に遊合して、前記探触子本体からの振動及び騒音を軽減する。

また、本発明の超音波探触子では、前記カップリングが、２個の対向したハブと、前記２個のハブの間に設けた緩衝材と、からなることを特徴とする。

さらに、本発明の超音波探触子では、前記カップリングの前記２個のハブの間に、前記緩衝材に加えて、圧縮コイルバネを設けたことを特徴とする。

本発明の超音波探触子では、前記カップリングを前記出力軸の一端部に、また、前記フライホイールを前記出力軸の他端部に設けたことを特徴とする。

また、前記緩衝材が、シリコンゴムからなることを特徴とする。

さらに、前記緩衝材が、平面視十字状の形状をしていることを特徴とする。

探触子本体の正逆搖動時の噛合い精度が保たれ、振動・騒音の発生が軽減される。

本発明の医用超音波診断装置用のメカニカル３Ｄ超音波探触子の全体構成を示す縦断面図である。図１に示した本発明の超音波探触子の探触子本体の駆動モータと搖動用のかさ歯車との間に緩衝材を内装したカップリングと、駆動モータの駆動軸にフライホイールを設けた実施例の側面図である。図１に示した本発明の超音波探触子の探触子の駆動モータと搖動用のかさ歯車との間に緩衝材と圧縮コイルバネとを内装したカップリングと、駆動モータの駆動軸にフライホイールを設けた実施例の側面図である。図２に示した本発明の超音波探触子の実施例のカップリング部の拡大側面図（ａ）と、図４のＩＶ−ＩＶ矢視方向から見た正面図（ｂ）である。図３に示した本発明の超音波探触子の実施例のカップリング部の拡大側面図（ａ）と、図５のＶ−Ｖ矢視方向から見た正面図（ｂ）である。図５に示した、緩衝材と圧縮コイルバネとを内装したカップリングの分解斜視図である。従来の医用超音波診断装置用のメカニカル３Ｄ超音波探触子の全体構成を示す縦断面図である。図７に示した超音波探触子の探触子の駆動モータと搖動用のかさ歯車との間にディスク型カップリングを設けたカップリング部の側面図である。

以下、本発明の超音波探触子の実施例を添付した図面に基いて説明する。

本発明の超音波探触子は、前述した従来の医用超音波診断装置用のメカニカル３Ｄ超音波探触子と同様に、先端が先細り形状をしたハウジング１１内に探触子本体の動力源であるステッピングモータ１を設け、ステッピングモータ１の出力軸１ａと駆動軸１ｃとの間にハブ４ａ、４ｂを設ける。そして、ハブ４ｂをステッピングモータ１の出力軸１ａに、また、ハブ４ａを駆動軸１ｃに、それぞれネジ止めし、両方のハブ４ａ、４ｂを係合させて、出力軸１ａのトルクを駆動軸１ｃに伝達し、駆動軸１ｃを所定角度正逆方向に搖動させるようになっている。そして、駆動軸１ｃの搖動により、駆動軸１ｃの先端に固着した小かさ歯車７ａと噛合う大かさ歯車７ｂを搖動させ、ハウジング１１の先端に嵌着されたカバー１２の超音波伝播媒体中で超音波送受信部（圧電素子群）１３を、その短軸方向に搖動させるようになっている（図１参照）。

ここで、図７及び図８に示した従来の超音波探触子と本発明の超音波探触子と、その構成が異なる点は、図１に示したように、本発明の超音波探触子では、カップリング２に緩衝材を用い、さらに、探触子の動力源としてステッピングモータ１の出力軸１ｂにフライホイール３を設けて探触子からの振動及び騒音を軽減するものである。

すなわち、本発明の超音波探触子の実施例１では、図３と図４に示すように、
ステッピングモータ１の出力軸１ａの一端部１ａにハブ４ｂをネジ４ｃによりネジ止めし、また、かさ歯車７ａの駆動軸１ｃにハブ４ａをネジ４ｃによりネジ止めして固着する。ここで、図４（ａ）に示すように、ハブ４ａ、４ｂの対向する端面間に両面の接触を阻止するため隙間ｇを設ける。

そして、図４（ｂ）に示すように、２個のハブ４ａ、４ｂの間に位置するハブ４ｂの十字状腕部間に、シリコンゴム等からなる平面視十字状の緩衝材５を配置し、両方のハブ４ａと４ｂとを係合してカップリングする。この緩衝材５は、カップリング２を介してステッピングモータ１の出力軸１ａから探触子本体１３へ振動が伝達されるのを軽減するとともに、カップリング２からの騒音の発生を阻止する。ここで、緩衝材５は、振動、騒音を防止するとともに、出力軸１ａのトルクを確実に駆動軸１ｃに伝達することができる程度の硬さと柔軟性を要求される。

さらに、この実施例１では、図２に示すように、ステッピングモータ１の一他端部１ｂに、フライホイール３を遊動自在にオイル層を介して遊合し、脱落防止用の座金３ａで保持する。

このように、フライホイール３を出力軸１ａの他端部１ｂに搖動自在（例えば、最大で６往復/秒）に保持して、ステッピングモータ１からの振動をフライホイール３により軽減する。なお、仮に設けるスペースがあれば、出力軸１ａの一端部にフライホイール３を遊動自在に設けてもよい。

また、本発明の超音波探触子の実施例２では、前述実施例１に記載の緩衝材５及びフライホイール３に加えて、図３及び図５に示すように、２個のハブ４ａ、４ｂの間に位置するハブ４ｂの十字状腕部間に、シリコンゴム等からなる平面視十字状の緩衝材５を配置するとともに、駆動軸１ｃをネジ止めしたハブ４ｂをその背面から押圧・付勢するように、圧縮コイルバネ６を配置する（図５参照）。

このように、駆動軸１ｃをネジ止めしたハブ４ｂを,その背面から軸方向に圧縮コイルバネ６で押圧・付勢することにより、その先端に小かさ歯車７ａを固着した駆動軸１ｃが大かさ歯車７ｂとの歯面間の隙間（バックラッシュ）を無くすように作用し、両かさ歯車の噛合い時のバラツキを無くし、正逆搖動時の噛合い精度が保たれ、振動・騒音の発生を軽減する。

１ステッピングモータ
１ａ出力軸の一端部
１ｂ出力軸の他端部
１ｃ駆動軸
２カップリング
３フライホイール
４ａハブ
４ｂハブ
５緩衝材
６圧縮コイルスプリング
７ａ小かさ歯車
７ｂ大かさ歯車
１０超音波探触子
１１ハウジング
１２カバー
１３超音波送受波部(探触子本体)
１４キャップ

Claims

超音波探触子において、探触子本体を搖動させる動力源の出力軸と前記探触子本体との間にカップリングを、また、前記動力源の前記出力軸にフライホイールを搖動自在に遊合して、前記探触子本体からの振動及び騒音の発生を軽減をしたことを特徴とする超音波探触子。
前記カップリングが、２個の対向して配置したハブと、前記２個のハブの間に設けた緩衝材と、からなることを特徴とする請求項１に記載の超音波探触子。
前記カップリングの前記２個のハブの間に、前記緩衝材に加えて、圧縮コイルバネを設け、前記ハブを軸方向に付勢したことを特徴とする請求項２に記載の超音波探触子。
前記カップリングを前記出力軸の一端部に、また、前記フライホイールを前記出力軸の他端部に設けたことを特徴とする請求項１に記載の超音波探触子。
前記緩衝材が、シリコンゴムからなることを特徴とする請求項２に記載の超音波探触子。
前記緩衝材が、平面視十字状の形状をしていることを特徴とする請求項２に記載の超音波探触子。