(57)【要約】      （修正有）【課題】生体の突出部に当接し易く、方位分解能を良好とした短軸機械走査探触子を提供する。【解決手段】短冊状とした複数の圧電素子２ａを前記圧電素子２ａの幅方向となる長軸方向に並べて平坦状の圧電素子群２を形成し、前記圧電素子群２を超音波媒質としての液体９が充填された密閉容器３内に収容し、前記圧電素子群２を前記圧電素子２ａの長さ方向となる短軸方向に機械的に走査した短軸走査型の超音波探触子において、前記圧電素子群２を短軸方向に直線上に移動して機械的に走査した構成とする。【選択図】図１
2008080093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
短冊状とした複数の圧電素子を前記圧電素子の幅方向となる長軸方向に並べて平坦状の圧電素子群を形成し、前記圧電素子群を超音波媒質としての液体が充填された密閉容器内に収容し、前記圧電素子群を前記圧電素子の長さ方向となる短軸方向に機械的に走査した短軸走査型の超音波探触子において、前記圧電素子群を短軸方向に直線上に移動して機械的に走査したことを特徴とする短軸走査型の超音波探触子。
【請求項２】
前記圧電素子群は可動台上に設けられ、前記長軸方向となる前記可動台の両端側には一対の脚部を有するとともに前記一対の脚部には前記短軸方向に案内シャフトが挿通し、前記一対の脚部の一方には前記短軸方向に可動ラックが固定され、前記可動ラックにはモータを駆動源とした固定回転歯車が歯合した請求項１の短軸走査型の超音波探触子。
【請求項３】
前記圧電素子群は超音波周波数の異なる第１圧電素子群と第２圧電素子群とからなり、前記第１圧電素子群と第２圧電素子群とは長軸方向に並設された請求項１の短軸走査型の超音波探触子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電素子群を短軸方向に機械的に走査した超音波探触子（短軸機械走査探触子とする）を技術分野とし、特に圧電素子群を短軸方向に直線的に移動した短軸機械走査探触子に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
短軸機械走査探触子は、例えば圧電素子群を長軸方向に電子走査し、短軸方向に機械的に走査（遥動）して立体画像を得る（特許文献１〜３）。このようなものでは、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に比較し、例えば配線（結線）及び走査回路を容易にするので、現実化されている。  
【０００３】
（従来技術の一例）第５図は一従来例を説明する短軸機械走査探触子の図で、同図（ａ）は長軸方向の、同図（ｂ）は短軸方向の断面図である。  
【０００４】
短軸機械走査探触子は回転保持台１上に設けられた圧電素子群２を密閉容器３内に収容してなり、超音波周波数を例えば３ＭHzとする。回転保持台１は水平部の両端側に脚部を有するコ字状とし、水平部上には圧電素子群２を設けて、一方の脚部の内側面には第１かさ歯車４ａが固定される。  
【０００５】
圧電素子群２は多数の圧電素子２ａを長軸方向(圧電素子２ａの幅方向）に配列してなり、ここでは回転保持台１の水平部上に設けられて曲面状とした基台５上のバッキング材５ａに固着される。これにより、超音波探触子を所謂コンベックス型とする。圧電素子群２の表面には、通常では、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図示しない音響整合層が、さらには音響レンズ６が設けられる。圧電素子群２の各圧電素子２ａは図示しないフレキシブル基板に電気的に接続して導出される。  
【０００６】
密閉容器３はいずれも凹状とした容器本体３ａとカバー３ｂとを図示しない嵌合構造によって接合される。容器本体３ａの一組の対向側壁には、回転保持台１（圧電素子群２）を短軸方向（圧電素子２ａの長さ方向）に回転遥動する回転中心軸７を有し、回転保持台１の両端側の脚部の軸受けに連結する。容器本体３ａの底壁にはモータ等の回転機構に連結して回転シャフト８が密閉貫通した第２かさ歯車４ｂが設けられ、第１かさ歯車４ａと歯合する。符号１５は回転シャフト８に軸着した回転軸受である。  
【０００７】
密閉容器３内には超音波媒質としての液体、例えば生体に音響インピーダンスが接近して超音波の伝播損失が少ないオイル９を充填する。オイル９は図示しない注入孔から充填される。これにより、カバー３ｂの内周面と圧電素子群２（音響レンズ６）との間における超音波の伝播損失が少なく、生体との音響インピーダンスの整合を高める。したがって、超音波の伝播効率が高まる。なお、カバー３ｂの内周面と圧電素子群２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、超音波の送受波が望めない。  
【０００８】
モータ等の回転機構は裏面側の図示しない裏面カバーによって覆われ、裏面カバーからはフレキシブル基板と接続した同軸ケーブルが導出する。同軸ケーブルは診断装置に接続する。これらにより、第２かさ歯車４ｂの回転によって第１かさ歯車４ａが回転遥動し、これと一体化した回転保持台１（圧電素子群２）が短軸方向を二等分する中心線に対して左右に回転遥動する。
【特許文献１】特公平７−３８８５１号公報
【特許文献２】特開２００３−１７５０３３号公報
【特許文献３】特願２００５−１７５７００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の短軸機械走査探触子では、圧電素子群２を短軸方向に円弧状として走査するので、密閉容器３の送受波面も短軸方向に円弧状の凸部とする。また、この例では圧電素子群２を長軸方向にコンベックスとするので、密閉容器３の長軸方向も凸状とする。したがって、短軸及び長軸方向ともに凸状として全体的にも凸状（山状）となる。  
【００１０】
このことから、例えば生体（特に雌）の乳腺を診断する際、送受波面の全面を乳房（凸部、山部）に当接することが困難になる問題があった。なお、送受波面の全面が当接しない場合は、超音波の減衰を生じて正常な診断像を得られなくなる。  
【００１１】
また、短軸機械走査探触子は短軸方向（圧電素子の長さ方向）に円弧状に走査するので、生体深部になるほど、方位分解能が粗くなる問題もあった。この場合、回転速度を遅くすればよいが、時間の経過とともに位置ズレ等を生じて画像がぶれる。したがって、回転速度は速い方がよい。
【００１２】
これらは、圧電素子群２をコンベックス状に配置した場合のみならず、平坦面上に配置した場合でも同様の問題を生ずる。  
【００１３】
（発明の目的）
本発明は生体の突出部に当接し易く、方位分解能を良好とした短軸機械走査探触子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、短冊状とした複数の圧電素子を前記圧電素子の幅方向となる長軸方向に並べて平坦状の圧電素子群を形成し、前記圧電素子群を超音波媒質としての液体が充填された密閉容器内に収容し、前記圧電素子群を前記圧電素子の長さ方向となる短軸方向に機械的に走査した短軸走査型の超音波探触子において、前記圧電素子群を短軸方向に直線上に移動して機械的に走査した構成とする。
【発明の効果】
【００１５】
このような構成であれば、圧電素子群を短軸方向に円弧状に回転遥動するのではなく、短軸方向に直線上に移動（遥動）する。したがって、密閉容器の送受波面は、従来例のように凸状とすることなく平坦面にできる。これにより、生体の例えば乳房に対して、密閉用機の送受波面を全面的に当接しやすくする。  
【００１６】
そして、圧電素子群は短軸方向に直線的に移動するので、送受波面からの超音波は平行に放射される。したがって、生体の深部においても超音波の間隔は一定となるので、方位分解能を良好にするとともに移動速度を高められる。  
【００１７】
（実施態様）
本発明の請求項２では、前記圧電素子群は可動台上に設けられ、前記長軸方向となる前記可動台の両端側には一対の脚部を有するとともに前記一対の脚部には前記短軸方向に案内シャフトが挿通し、前記一対の脚部の一方には前記短軸方向に可動ラックが固定され、前記可動ラックにはモータを駆動源とした固定回転歯車が歯合した構成とする。  
【００１８】
これによれば、圧電素子群の設けられた可動台の長軸方向の一対の脚部に、短軸方向に挿通する案内シャフトを設ける。したがって、圧電素子群を短軸方向に自在に可動（移動）できる。ここでは、可動台の一方の脚部の短軸方向に設けた可動ラックを、モータを駆動源とした回転歯車によって移動する。これらの実施態様から、請求項１の発明を具現化できる。
【００１９】
また、同請求項３では、前記圧電素子群は超音波周波数の異なる第１圧電素子群と第２圧電素子群とからなり、前記第１圧電素子群と第２圧電素子群とは長軸方向に並設される。これにより、異なる超音波周波数の第１圧電素子群と第２圧電素子群とを切り替え使用ができるので、生体の深部及び浅部（表面近傍）を同一の短軸機械走査探触子で観察できて手間を省ける。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１実施形態）
第１図は本発明の第１実施形態を説明する短軸機械走査探触子の図で、同図（ａ）は長軸方向の断面図、同図（ｂ）は短軸方向の断面図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。  
【００２１】
短軸機械走査探触子は、前述のように超音波媒質としてのオイル９が充填された密閉容器３に圧電素子群２を収容してなる。密閉容器３は外周に突起を有する容器本体３ａに、送受波面を平坦状とした凹状のカバー３ｂの内周を嵌合してなる。圧電素子群２は複数の圧電素子２ａをその幅方向となる長軸方向に並べてなる。ここでは、前述のコンベックスではなく平坦状（平面上）に並べてなる。  
【００２２】
圧電素子群２は、具体的には、平板状とした基台５に設けられたバッキング材５ａ上に固着し、基台５は可動台１０に固定される。圧電素子群２の送受波面には音響整合層を有し、さらに短軸方向に曲率を有する音響レンズ６を有する。可動台１０は長軸方向の両端側に一対の脚部１０（ａｂ）を有するコ字状とする。一対の脚部１０（ａｂ）は短軸方向に案内シャフト１１が挿通する。案内シャフト１１の両端は例えばカバー３ａの短軸方向の内周に固定具１２によって固着される。無論、容器本体３ａの突起を長くして突起の内周に固定してもよい。  
【００２３】
可動台１０の一方の脚部１０ａの内側面には短軸方向に直線状の可動ラック１３が固定される。可動ラック１３は回転歯車１４に歯合して短軸方向に移動自在とする。回転歯車１４はモータＭを駆動源とした回転シャフト８の先端側に設けられる。回転シャフト８は前述のように容器本体３ａの底壁の回転軸受１５に軸着して密閉導出される。  
【００２４】
このようなものでは、モータＭを駆動源として回転歯車１４が回転すると、可動ラック１３が短軸方向を直線上に移動する。ここでは、圧電素子群２の初期位置を短軸方向の中央として、短軸方向の両端側に移動（走査）する。これにより、短軸方向では、例えば第２図に示したように、音響レンズ６によって収束された超音波Ｐが、圧電素子群２の移動とともに生体例えば乳房１６内に平行に送出される。  
【００２５】
ここでは、長軸方向は、例えば第３図（ａｂ）に示したように、圧電素子群２の一端側から複数個の圧電素子２ａ例えば５個に遅延回路１６を経たパルスを印加して、電子的に収束させる。そして、圧電素子２ａを次の５個に切り替えて同様のパルスを印加する。これを繰り返し、順次に超音波を収束させて長軸方向にリニア走査する。これらにより、短軸方向は機械的なリニア走査とし、長軸方向は電子的なリニア走査として３次元画像を得る。  
【００２６】
このような構成であれば、圧電素子群２を短軸方向に直線的に移動するリニア走査とする。また、長軸方向も平坦状として電子的なリニア駆動とする。したがって、圧電素子群２の短軸及び長軸のいずれも直線状とし、密閉容器３の送受波面を平坦面にできる。これにより、生体の突出部である乳房１６への隙間のない当接を容易にする（前第２図）。なお、通常では、生体と送受波面との間には超音波媒質としてのゼリー状の液体が塗布される。  
【００２７】
また、短軸方向は機械的なリニア走査とするので、音響レンズ６を経ての超音波Ｐは前述のように平行に送出される。したがって、生体の深部にわたり、円弧状に走査（セクタ走査）した場合に比較し、方位分解能を良好にする。ここでは、長軸方向も電子的なリニア走査とするので、短軸及び長軸のいずれにおいても、方位分解能を良好にする。
【００２８】
なお、ここでの超音波周波数は従来例の３ＭＨｚ帯から7.5ＭHz帯とする。これにより、圧電素子２ａの短軸方向の長さが半分以下となる。要するに、超音波周波数が高くなるほど、圧電素子２ａの長さは短くなる。そして、超音波周波数が低いほど超音波は生体深部で収束し、超音波周波数が高いほど生体浅部で収束する。このことから、超音波周波数が低いものは生体深部用、高いものは表面近傍用として適宜使用される。
【００２９】
（第２実施形態） 
第４図は本発明の第２実施形態を説明する短軸機械走査探触子の短軸方向の断面図である。なお、第１実施形態と同一部分の説明は省略又は簡略する。
【００３０】
第２実施形態では、前述の圧電素子群２は第１圧電素子群２ｘと第２圧電素子群２ｙとを長軸方向に並設する。ここでは、第１圧電素子群２ｘと第２圧電素子群２ｙの超音波周波数はそれぞれ異なり、第１圧電素子群２ｘは7.5ＭHzとし、第２圧電素子群２ｙは10ＭHzとする。これらは、いずれも独立した基台５（ｘｙ）上のバッキング材５ａに固着し、基台５（ｘｙ）が前述した可動台１０に固定される。
【００３１】
このようなものでは、例えば乳房の深部を診察する場合は超音波周波数の低い7.5ＭHzを使用し、表面近傍の浅部を診察する場合は超音波周波数の高い10ＭHzを使用する。これらは、図示しない電気回路の切替機構によって、第１圧電素子群２ｘ又は第２圧電素子群２ｙへの電気パルスの供給をいずれか一方にする。
【００３２】
これによれば、超音波周波数の異なる第１圧電素子群２ｘと第２圧電素子群２ｙとを切り替え使用できる。したがって、超音波周波数の異なる第１と第２の短軸機械走査探触子を必要とする第１実施形態に比較して手間が省ける。また、第２実施形態での短軸機械走査探触子を乳房に当接した状態で、同じ領域における深部及び浅部を診察・比較できるメリットもある。
【００３３】
また、ここでは、超音波周波数の異なる第１圧電素子群２ｘと第２圧電素子群２ｙとを別個の基台５上のバッキング材５ａに固着する。したがって、例えば圧電素子群２上に音響整合層をコーティングによって形成する際、その作業を容易にする。すなわち、第１圧電素子群２ｘと第２圧電素子群２ｙとはそれぞれ独立するので、各超音波周波数に対応した厚みとする研磨作業を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態を説明する短軸機械走査探触子の図で、同図（ａ）は長軸方向の、同図（ｂ）は短軸方向の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の動作（作用）を説明する短軸機械走査探触子の短軸方向の断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の動作を説明する短軸機械走査探触子の長軸方向の模式的な断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態を説明する短軸機械走査探触子の端軸方向の断面図である。
【図５】従来例を説明する短軸機械走査探触子の図で、同図（ａ）は長軸方向の、同図（ｂ）は短軸方向の断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  保持台、２  圧電素子群、３  密閉容器、４  かさ歯車、５  保持台、５ａ  バッキング材、６  音響レンズ、７  中心軸、８  回転シャフト、９  オイル、１０  可動台、１１  案内シャフト、１２  固定具、１３  可動ラック、１４  回転歯車、１５  回転軸受。
【図５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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