JPH11169369A - 3次元超音波プローブ - Google Patents

3次元超音波プローブ

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JPH11169369A
JPH11169369A JP9340363A JP34036397A JPH11169369A JP H11169369 A JPH11169369 A JP H11169369A JP 9340363 A JP9340363 A JP 9340363A JP 34036397 A JP34036397 A JP 34036397A JP H11169369 A JPH11169369 A JP H11169369A
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JP
Japan
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ultrasonic
motor
transducer unit
ultrasonic transducer
signal line
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JP9340363A
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English (en)
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Koki Kikuchi
幸喜 菊地
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 3次元超音波プローブを小型軽量化し、その
操作性を向上させるとともに、回転軸周囲の防水性を高
める。 【解決手段】 モータ7は、複数の超音波振動子が1次
元に配列された超音波振動子ユニット3を回転させて3
次元空間内をスキャンさせる。モータ7の回転軸5の中
空部5aには、超音波振動子ユニット3と、スリップリ
ング部9のロータ11とを接続する信号線群15が挿通
され、回転軸5の周囲にはOリング23が設けられて水
袋21の水密を保持している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の超音波振動
子が1次元に配列された超音波振動子ユニットを回転さ
せて3次元領域内を検査する3次元超音波プローブに関
する。
【0002】
【従来の技術】超音波を用いた診断法は、生体内に放射
された超音波パルスが生体組織の境界で生じる反射波を
受信して生体内の断層像として映像化するものである。
そして超音波診断法は、体表から超音波プローブをあて
るだけの簡単な操作で生体内の断層表示がリアルタイム
できるため、非侵襲的で安全性が高く、繰り返しの検査
も可能で、ベッドサイドの検査や術中の検査等にも広く
利用されている。
【0003】超音波プローブから発せられる超音波ビー
ムにより断層像を得るための走査法は、機械走査と電子
走査に大別される。
【0004】機械走査は、超音波プローブを機械的に走
査するもので、高速回転運動する方法と反射往復(首振
り)運動する方法があり、いずれもセクタ走査である。
【0005】電子走査は、多数の微細な超音波振動子を
並べた配列振動子を電子的に制御することにより超音波
ビームを走査するもので、リニア走査、セクタ走査、コ
ンベックス走査が実用化されている。
【0006】また近年、複数の超音波振動子が配列され
た超音波振動子ユニットを回転させて3次元領域内を診
断する3次元超音波プローブが提案されている。
【0007】この3次元超音波プローブは、電子的に一
次元走査される超音波プローブを超音波振動子の配列方
向に略垂直な回転軸の回りに機械的に回転させて3次元
領域内を走査することにより、3次元超音波画像を得る
ものである。
【0008】この3次元超音波プローブは、例えば、多
数の微少振動子が配列された超音波振動子ユニットと、
この超音波振動子ユニットへ入出力する信号線群がロー
タに接続され、ステータから外部に接続されるケーブル
が引き出されるスリップリング部と、超音波振動子ユニ
ットおよびスリップリング部のロータを回転駆動するモ
ータとを備えて構成されていた。
【0009】この3次元超音波プローブにおいては、超
音波振動子ユニットとスリップリング部のロータとが信
号線群により接続され、この信号線群も回転ヘッド及び
ロータの回転と同時に360°全周に亘って回転するた
め、スリップリング部と回転ヘッド部との間には、モー
タの軸受けを配置することが出来ない。
【0010】このため、軸受け部から突出する長いモー
タ軸に、順にスリップリング部と回転ヘッド部を設ける
構成が必要となり、さらに回転によるモータ軸の振れを
抑えるために、太いモータ軸と大型のモータを必要と
し、3次元超音波プローブが大型で重いものとなり、著
しく操作性の悪いものとなっていた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の3次元超音波プローブにおいては、モータ、スリ
ップリング及び超音波振動子ユニットが直列に配列され
る構成となるため、大型のモータを必要とし、3次元超
音波プローブが大型で重いものとなり、著しく操作性の
悪くなるという問題点があった。
【0012】また被検体の表面と超音波プローブとの音
響インピーダンスを整合させるため、被検体表面に密着
可能な水袋等で超音波プローブを包含しようとしても、
モータ回転軸の周囲に配置した信号線群を回転可能に水
密シールすることが困難であるという問題点があった。
【0013】以上の問題点に鑑み本発明の目的は、3次
元超音波プローブを小型軽量化し、その操作性を向上さ
せることである。
【0014】また本発明の目的は、モータの回転軸内に
超音波振動子ユニットの信号線を挿通し、回転軸周囲の
防水性を高めた3次元超音波プローブを提供することで
ある。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、複数の超音波振動子が1次元に配列された
超音波振動子ユニットと、該超音波振動子ユニットを前
記複数の超音波振動子の配列方向と略垂直な回転軸の回
りに回転させるとともに少なくとも該回転軸の一部が中
空であるモータと、前記回転軸の中空部内に挿通されか
つ前記超音波振動子ユニットに接続される信号線群と、
を具備することを要旨とする3次元超音波プローブであ
る。
【0016】また本発明は、複数の超音波振動子が1次
元に配列された超音波振動子ユニットと、該超音波振動
子ユニットを前記複数の超音波振動子の配列方向と略垂
直な回転軸の回りに回転させるモータと、該モータの回
転方向を所定時間毎または所定回転角度毎に反転させる
制御手段と、を具備することを要旨とする3次元超音波
プローブである。
【0017】また本発明は、複数の超音波振動子が1次
元に配列された超音波振動子ユニットと、該超音波振動
子ユニットを前記複数の超音波振動子の配列方向と略垂
直な回転軸の回りに回転させるとともに少なくとも該回
転軸の一部が中空であるモータと、前記回転軸の中空部
内に挿通されかつ前記超音波振動子ユニットに接続され
る信号線群と、前記モータの回転方向を所定時間毎また
は所定回転角度毎に反転させる制御手段と、を具備する
ことを要旨とする3次元超音波プローブである。
【0018】また本発明においては、前記超音波振動子
ユニットの周囲に配設された可撓性の容器と、該容器内
を満たす音波伝導性液体と、前記信号線群が挿通された
回転軸と前記容器との間を密閉する水密シールと、を更
に具備することができる。
【0019】さらに本発明においては、前記回転軸が前
記モータの本体の両側に伸延する両軸形式であり、前記
回転軸の一端部に前記超音波振動子ユニットが配設さ
れ、前記回転軸の他端部に前記超音波振動子ユニットに
接続される信号線群を中継するスリップリングを備える
ことができる。
【0020】上記構成により本発明に係る3次元超音波
プローブは、モータにより回転される超音波振動子ユニ
ットへ接続する信号線群をモータの回転軸内部に挿通す
ることができるので、超音波振動子ユニットと一緒に回
転する信号線群を固定部と接触しないように容易にさば
くことができる。
【0021】また本発明によれば、内部に信号線群を挿
通した回転軸と、音波伝導性液体を満たした可撓性容器
との間を水密シールにより密閉することができるので、
超音波振動子ユニットと被検体との音響的整合性を高
め、アーチファクトの少ない良好な超音波診断画像を得
ることができる。
【0022】さらに本発明によれば、モータを両軸形式
として、その回転軸の一端部に超音波振動子ユニットを
設け、他端部に超音波振動子ユニットに接続される信号
線群を中継するスリップリングを設けることにより、モ
ータ本体から突出するモータ軸を短縮し、回転によるぶ
れを少なくすると共にモータに小型軽量なものが利用で
きるので、ひいては3次元超音波プローブを小型軽量化
し、その操作性を向上させることができる。
【0023】
【発明の実施の形態】次に図面を参照して、本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明に係る3次
元超音波プローブの第1実施形態を示す透視斜視図であ
り、3次元超音波プローブのケース及びケースの前面に
設けられた水袋を透視した状態で構成が示されている。
【0024】図1において、3次元超音波プローブ1
は、多数の微少振動子が配列された超音波振動子ユニッ
ト3と、この超音波振動子ユニット3が回転軸5の一端
部に設けられた両軸型のモータ7と、回転軸5の他端部
に設けられたスリップリング部9と、回転軸5の中空部
5aに挿通され超音波振動子ユニット3とスリップリン
グ部9のロータ11とを接続する信号線群15と、スリ
ップリング部9のステータ13から外部へ引き出され図
示されない超音波診断装置本体に接続されるケーブル1
7と、モータ7及びスリップリング部9を覆うケース1
9と、超音波振動子ユニットの周囲に配設された水袋2
1と、水袋21内に挿通された回転軸5の周囲の水密を
保つOリング23と、モータ7をケース19に固定する
ブラケット25と、ケーブル17をケース内に固定する
ケーブルクランプ27とを備えて構成されている。
【0025】超音波振動子ユニット3は、多数の微少振
動子が配列されて形成され、図示されない超音波診断装
置本体よりケーブル17、スリップリング部9、信号線
群15を介して各微少振動子に与えられる高周波パルス
信号の位相をそれぞれ制御することにより放射される超
音波の方向が制御され、例えばリニアスキャン、セクタ
スキャン、コンベックススキャン等の電子的スキャンが
行われると共に、モータ7により微少振動子の配列方向
と直角方向の回転軸回りに回転させられる。これにより
に電子的スキャンと回転軸回りの機械的な回転とを組み
合わせた円筒領域、円錐領域、円錐台領域等の3次元領
域内のスキャンを行い、この領域内の画像情報を超音波
診断装置本体へ送ることができるようになっている。
【0026】また超音波振動子ユニット3の周囲に設け
られた水袋21の内部は、例えば、脱気水等の音響伝達
液に満たされているので、超音波振動子ユニット3から
発せられた超音波は水袋21を介して容易に図示されな
い被検体に伝達されるようになっている。
【0027】モータ7は、ケーブル17の一部に含まれ
る電線より給電され、その回転軸5の一端部に設けられ
た超音波振動子ユニット3に所望の回転を与えることが
できるようになっている。
【0028】スリップリング部9は、回転部と非回転部
との電気的接続を得るための手段であって、回転部であ
るロータ11と固定部であるステータ13とからなり、
例えばロータ11またはステータ13の一方に設けられ
た360°全周に亘るスリップリングと、他方に設けら
れたスリップリングに接触するブラシとの組を伝達すべ
き信号の極数だけ備えるものである。
【0029】上記構成の本実施形態においては、モータ
7の回転軸5にその一端部から他端部に達する中空部5
aを設けたので、一端部に設けられた超音波振動子ユニ
ット3と、他端部に設けられたスリップリング部9のロ
ータ11とを接続する信号線群15を回転軸5の中空部
5aに挿通することができ、この中空部5aの回りに設
けたOリング23により、水袋21と回転軸5との水密
を保つとともに、信号線群15を回転可能に保持するこ
とができる。
【0030】なお、本実施形態では、モータ軸とスリッ
プリング部の軸とを一体のものとしたが、それぞれ別の
軸を備え、これらの軸間をカップリング等によって接続
してもかまわない。また、中空部5aに信号線群15を
挿通した後、信号線群15と中空部5aとの隙間に接着
剤や樹脂等を充填してもよい。
【0031】また、モータまたはスリップリング部の内
部または適当な位置に、超音波診断装置本体に内蔵され
たディジタル・スキャン・コンバータへ回転位置信号を
伝えるためのロータリエンコーダを設けてもよい。
【0032】さらに、本実施の形態の変形例として、超
音波振動子ユニット3の動作は、モータ7による連続回
転ではなく、一定時間毎または一定回転角度毎に回転方
向が反転する往復回動動作として3次元領域内のスキャ
ンを行っても良い。この回動角は180°以上の角度で
あれば任意の角度でよい。
【0033】但し、往復回動時の折り返し点近傍は一定
速度とならないので、一定の回転速度に同期してスキャ
ンする場合には、速度の立ち上がり部及び立ち下がり部
を除いた部分の回動角度が180°以上となるように回
動角度を選べばよい。
【0034】このような往復回動動作においても、モー
タ7の回転軸5内に中空部5aを設け、この中空部部に
信号線群15を挿通することにより、水袋21と回転軸
5との水密を保つとともに、信号線群15を回転可能に
保持することができる。
【0035】図2は、本発明に係る3次元超音波プロー
ブの第2実施形態を示す透視斜視図であり、3次元超音
波プローブのケース及びケースの前面に設けられた水袋
を透視した状態で構成が示されている。
【0036】図2において、3次元超音波プローブ1
は、多数の微少振動子が配列された超音波振動子ユニッ
ト3と、この超音波振動子ユニット3が回転軸5の一端
部に設けられたモータ7と、モータ7の超音波振動子ユ
ニット側に設けられたスリップリング部9と、回転軸5
の中空部5aに挿通され超音波振動子ユニット3とスリ
ップリング部9のロータ11とを接続する信号線群15
と、スリップリング部9のステータ13から外部へ引き
出され図示されない超音波診断装置本体に接続されるケ
ーブル17と、モータ7及びスリップリング部9を覆う
ケース19と、超音波振動子ユニットの周囲に配設され
た水袋21と、水袋21内に挿通された回転軸5の周囲
の水密を保つOリング23と、モータ7をケース19に
固定するブラケット25と、ケーブル17をケース内に
固定するケーブルクランプ27とを備えて構成されてい
る。
【0037】中空部5aに信号線群15を挿通した後、
信号線群15と中空部5aとの隙間に接着剤や樹脂等を
充填してもよいこと、及び変形例として、超音波振動子
ユニット3の動作は、モータ7による連続回転ではな
く、往復回動動作として3次元領域内のスキャンを行っ
ても良いことは、第1の実施形態と同様である。
【0038】本第2実施形態と第1実施形態との相違
は、本実施形態におけるモータ7の回転軸5は、その一
部のみに中空部5aが設けられている点と、モータ7に
対して超音波振動子ユニット3側にスリップリング部9
が設けられている点である。
【0039】このように、モータ7に対して超音波振動
子ユニット3側にスリップリング部9を設けることによ
り、モータ7の回転軸の一部のみに中空部5aを設け、
この中に超音波振動子ユニット3とスリップリング部9
のロータ11とを接続する信号線群15を挿通すること
ができる。これにより、回転軸5の中空部5aの周囲に
設けたOリング23により水袋21の水密を保ちながら
その中に設けられた超音波振動子ユニット3を回転させ
ることができる。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、モ
ータにより回転される超音波振動子ユニットへ接続する
信号線群をモータの回転軸内部に挿通することができる
ので、超音波振動子ユニットと一緒に回転する信号線群
を固定部と接触しないように容易にさばくことができる
という効果がある。
【0041】また本発明によれば、超音波振動子ユニッ
トを回転させるモータの回転方向を所定時間毎または所
定回転角度毎に反転させる制御手段を設けたので、往復
回動動作をおこなうことができ、超音波振動子ユニット
へ接続される信号線群を容易にさばくことができるとい
う効果がある。
【0042】また本発明によれば、内部に信号線群を挿
通した回転軸と、音波伝導性液体を満たした可撓性容器
との間を水密シールにより密閉することができるので、
超音波振動子ユニットを包含する水袋により被検体との
音響的整合性を高め、アーチファクトの少ない良好な超
音波診断画像を得ることができるという効果がある。さ
らに本発明によれば、モータを両軸形式として、その回
転軸の一端部に超音波振動子ユニットを設け、他端部に
超音波振動子ユニットに接続される信号線群を中継する
スリップリング部を設け、超音波振動子ユニットとスリ
ップリング部との間を接続する信号線群をモータ軸内部
に挿通することにより、モータ本体から突出するモータ
軸を短縮し、回転によるぶれを少なくすると共にモータ
に小型軽量なものが利用できるので、ひいては3次元超
音波プローブを小型軽量化し、その操作性を向上させる
ことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る3次元超音波プローブの第1実施
形態の構成を示す透視斜視図である。
【図2】本発明に係る3次元超音波プローブの第2実施
形態の構成を示す透視斜視図である。
【符号の説明】
1…3次元超音波プローブ、3…超音波振動子ユニッ
ト、5…回転軸、7…モータ、9…スリップリング部、
11…ロータ、13…ステータ、15…信号線群、17
…ケーブル、19…ケース、21…水袋、23…Oリン
グ、25ブラケット、27…ケーブルクランプ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の超音波振動子が1次元に配列され
    た超音波振動子ユニットと、 該超音波振動子ユニットを前記複数の超音波振動子の配
    列方向と略垂直な回転軸の回りに回転させるとともに少
    なくとも該回転軸の一部が中空であるモータと、 前記回転軸の中空部内に挿通されかつ前記超音波振動子
    ユニットに接続される信号線群と、 を具備することを特徴とする3次元超音波プローブ。
  2. 【請求項2】 複数の超音波振動子が1次元に配列され
    た超音波振動子ユニットと、 該超音波振動子ユニットを前記複数の超音波振動子の配
    列方向と略垂直な回転軸の回りに回転させるモータと、 該モータの回転方向を所定時間毎または所定回転角度毎
    に反転させる制御手段と、 を具備することを特徴とする3次元超音波プローブ。
  3. 【請求項3】 複数の超音波振動子が1次元に配列され
    た超音波振動子ユニットと、 該超音波振動子ユニットを前記複数の超音波振動子の配
    列方向と略垂直な回転軸の回りに回転させるとともに少
    なくとも該回転軸の一部が中空であるモータと、 前記回転軸の中空部内に挿通されかつ前記超音波振動子
    ユニットに接続される信号線群と、 前記モータの回転方向を所定時間毎または所定回転角度
    毎に反転させる制御手段と、 を具備することを特徴とする3次元超音波プローブ。
  4. 【請求項4】 前記超音波振動子ユニットの周囲に配設
    された可撓性の容器と、 該容器内を満たす音波伝導性液体と、 前記信号線群が挿通された回転軸と前記容器との間を密
    閉する水密シールと、 を更に具備することを特徴とする請求項1乃至請求項3
    のいずれか1項記載の3次元超音波プローブ。
  5. 【請求項5】 前記回転軸が前記モータの本体の両側に
    伸延する両軸形式であり、 前記回転軸の一端部に前記超音波振動子ユニットが配設
    され、 前記回転軸の他端部に前記超音波振動子ユニットに接続
    される信号線群を中継するスリップリングを備えたこと
    を特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載
    の3次元超音波プローブ。
JP9340363A 1997-12-10 1997-12-10 3次元超音波プローブ Pending JPH11169369A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101346309B1 (ko) * 2012-05-25 2014-01-16 전남대학교산학협력단 비파괴 검사를 수행하는 초음파 검사장치
CN106456133A (zh) * 2014-11-21 2017-02-22 奥林巴斯株式会社 超声波振子、超声波内窥镜
KR20180088012A (ko) * 2017-01-26 2018-08-03 전남대학교산학협력단 비파괴 검사를 수행하는 초음파 검사장치의 초음파 센서 모듈 구조

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