超音波診断装置
【課題】 超音波振動子が大型化するロータリ・エンコードなどの原点検出手段を超音波探触子内に設けることなく超音波素子の揺動方向の原点を正確に検出する。
【解決手段】 超音波信号により２次元の断層面を電気的又は機械的に走査する超音波素子１１をウインドウ内１２で２次元の断面と直交する方向に機械的に揺動する場合に、ウインドウ１２の金型成型時に形成されるゲート部１２ａを原点位置に形成し、感度比較回路２６は受信信号とスレシュホールドレベルとを比較してゲート部により感度が劣化する位置で超音波素子の揺動方向の原点検出信号を出力する。
【解決手段】 超音波信号により２次元の断層面を電気的又は機械的に走査する超音波素子１１をウインドウ内１２で２次元の断面と直交する方向に機械的に揺動する場合に、ウインドウ１２の金型成型時に形成されるゲート部１２ａを原点位置に形成し、感度比較回路２６は受信信号とスレシュホールドレベルとを比較してゲート部により感度が劣化する位置で超音波素子の揺動方向の原点検出信号を出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波信号により２次元の断層面を電気的又は機械的に走査する超音波素子をウインドウ内で２次元の断層面と直交する方向に機械的に揺動させることで３次元の超音波画像を取得する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波信号により２次元の断層面を電気的又は機械的に走査する超音波素子をウインドウ内で２次元の断層面と直交する方向に機械的に揺動させることで３次元の超音波画像を得る超音波探触子では、超音波素子の揺動方向の中心である原点のデータが必要であるので、ロータリ・エンコーダなどの原点検出手段が設けられている（例えば下記の特許文献１参照）。
【０００３】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は従来の超音波探触子１０の正面図、側面図、底面図をそれぞれ示し、図６は図５の超音波探触子１０及び従来の超音波診断装置本体（以下、装置本体とも言う）２０を示す。図５に示す超音波探触子１０において、超音波素子である音響素子１１は、複数の圧電素子がコンベックス状に配列されて構成されて２次元の断層面を電気的に走査するとともに、ウインドウ１２内において矢印で示すように断層面と直交する方向に機械的に揺動するように揺動伝達機構１３を介してモータ１４に連結されている。モータ１４の回転軸にはロータリ・エンコーダなどの原点検出器１５が設けられている。
【０００４】
図６において、音響素子ユニット１１ａは音響素子１１を構成する複数の圧電素子と、個々の圧電素子に設けられた駆動電極などにより構成され、装置本体２０内の送受信回路２１からの駆動信号により超音波信号を不図示の被検体に送信し、被検体から反射信号を受信して送受信回路２１に印加する。画像処理回路２２は送受信回路２１により受信された信号を画像処理して超音波断層画像を生成してモニタ２３に出力し、表示する。また、装置本体２０内の原点検出信号処理回路２４は原点検出器１５からの検出信号から原点検出信号を生成して揺動駆動制御部２５と送受信回路２１に出力する。揺動駆動制御部２５は音響素子ユニット１１ａが原点を中心に揺動するように原点検出信号に基づいてモータ１４を制御し、また、送受信回路２１は画像処理回路２２が原点を中心に超音波断層画像を生成するように受信信号のタイミングを制御して画像処理回路２２に出力する。
【特許文献１】特開平３−１８４５３２号公報（第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来例では、ロータリ・エンコーダなどの原点検出手段を超音波探触子１０内に必要とするので、超音波探触子１０が大型化するという問題点があり、また、揺動伝達機構１３に外的な衝撃により変形やずれが生じた場合に原点を正確に検出することできないという問題点がある。
【０００６】
本発明は上記従来例の問題点に鑑み、ロータリ・エンコーダなどの原点検出手段を超音波探触子内に設けることなく超音波素子の揺動方向の原点を正確に検出することができる超音波診断装置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】
【０００７】
本発明の超音波診断装置は上記目的を達成するために、
超音波信号により２次元の断層面を走査する超音波素子をウインドウ内で前記２次元の断層面と直交する方向に機械的に揺動させる超音波探触子と、
前記ウインドウにより反射された信号の前記超音波素子の揺動方向の感度変化に基づいて前記超音波素子の揺動方向の原点を検出する原点検出手段とを備え、
前記原点検出手段により検出された原点に基づいて３次元の超音波画像を生成する構成とした。
この構成により、ロータリ・エンコーダなどの原点検出手段を超音波探触子内に設けることなく超音波素子の揺動方向の原点を正確に検出することができる。
【０００８】
また、前記原点検出手段は、前記ウインドウの金型成型時に形成されたゲート部による受信信号の感度劣化を検出して前記超音波素子の揺動方向の原点を検出する構成とした。
この構成により、ロータリ・エンコーダなどの原点検出手段を超音波探触子内に設けることなく超音波素子の揺動方向の原点を正確に検出することができる。
【０００９】
また、前記原点検出手段は、前記ウインドウの原点位置に形成された突起による受信信号の感度劣化を検出して前記超音波素子の揺動方向の原点を検出する構成とした。
この構成により、ロータリ・エンコーダなどの原点検出手段を超音波探触子内に設けることなく超音波素子の揺動方向の原点を正確に検出することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ロータリ・エンコーダなどの原点検出手段を超音波探触子内に設けることなく超音波素子の揺動方向の原点を正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係る超音波探触子の一実施の形態を示す図、図２は本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【００１２】
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ超音波探触子１０ａを示す正面図、側面図、底面図であり、超音波素子である音響素子１１は、複数の圧電素子がコンベックス状に配列されて構成されて２次元の断層面を電気的に走査するとともに、ウインドウ１２内において矢印で示すように断層面と直交する方向に機械的に揺動するように揺動伝達機構１３を介してモータ１４に連結されている。
【００１３】
ウインドウ１２は超音波を伝達する樹脂材料を金型内にゲートを介して封入して固化することにより形成され、このため、樹脂材料を固化した場合に金型のゲートに対応するウインドウ１２の表面部分には、他の領域と音響インピーダンスが異なる部分（以下、ゲート部）１２ａが形成されることになる。そこで、本発明の一実施の形態では、他の領域と音響インピーダンスが異なるゲート部１２ａを揺動方向の原点に形成する。
【００１４】
図２において、超音波探触子１０ａは音響素子ユニット１１ａと、揺動伝達機構１３とモータ１４などを有し、超音波診断装置本体（以下、装置本体とも言う）２０ａは送受信回路２１と、画像処理回路２２と、モニタ２３と、揺動駆動制御部２５と感度比較回路２６などを有する。音響素子ユニット１１ａは音響素子１１を構成する複数の圧電素子と、個々の圧電素子に設けられた駆動電極などにより構成され、装置本体２０ａ内の送受信回路２１からの駆動信号により超音波信号を不図示の被検体に送信し、被検体からの反射信号を受信して送受信回路２１に印加する。画像処理回路２２は送受信回路２１により受信された信号を画像処理して超音波断層画像を生成してモニタ２３に出力し、表示する。
【００１５】
また、装置本体２０ａ内の感度比較回路２６は、受信信号を監視して、図３、図４に示すように感度劣化を検出したときの揺動方向の角度位置を揺動方向の原点として検出し、原点検出信号を生成して揺動駆動制御部２５と送受信回路２１に出力する。揺動駆動制御部２５は音響素子ユニット１１ａが原点を中心に揺動するように原点検出信号に基づいてモータ１４を制御し、また、送受信回路２１は画像処理回路２２が原点を中心に超音波断層画像を生成するように受信信号のタイミングを制御して画像処理回路２２に出力する。
【００１６】
図３は音響素子１１がウインドウ１２のゲート部１２ａが存在する揺動方向の原点（正面方向）に位置しないときの受信信号を示し、このときの受信信号にはゲート部１２ａによる感度劣化がない。これに対し、図４は音響素子１１がウインドウ１２のゲート部１２ａが存在する揺動方向の原点（正面方向）に位置するときの受信信号を示し、このときの受信信号にはゲート部１２ａの位置のチャネルで感度劣化が発生する。そこで、感度比較回路２６は受信信号とスレショルドレベルとを比較して原点検出信号を出力する。なお、厳密には原点位置は揺動方向で受信信号がスレショルドレベルをわる往路側の位置（Ａ）、又は復路側の位置（Ｂ）、又は往路側と復路側との中間の位置と任意に決めることができる。
【００１７】
また、感度変化を起こす突起をウインドウに設けてもよい。突起により受信信号の感度が変化することで原点を検出することが可能となる。また、ゲート部１２ａはウインドウ１２の原点位置に形成しなくても、受信信号上のゲート部１２ａと原点の位置関係をあらかじめ測定して記憶し、揺動時の感度変化を検出して記憶データと比較して原点を検出するようにしてもよい。また、ゲート部１２ａを用いる代わりに、ウインドウ１２から反射される信号の揺動方向の感度変化と原点位置をあらかじめ測定して記憶し、揺動時にウインドウ１２から反射される信号の感度が原点位置の感度になった位置を原点として検出するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明は、ロータリ・エンコーダなどの原点検出手段を超音波探触子内に設けることなく超音波素子の揺動方向の原点を正確に検出することができるという効果を有し、超音波診断装置などに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る超音波探触子の一実施の形態を示す図（ａ）正面図 （ｂ）側面図 （ｃ）底面図
【図２】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態を示すブロック図
【図３】音響素子がゲート部に位置しないときの受信信号を示す波形図
【図４】音響素子がゲート部に位置するときの受信信号を示す波形図
【図５】従来の超音波探触子を示す図（ａ）正面図 （ｂ）側面図 （ｃ）底面図
【図６】従来の超音波診断装置を示すブロック図
【符号の説明】
【００２０】
１０ａ 超音波探触子
１１ 音響素子
１１ａ 音響素子ユニット
１２ ウインドウ
１２ａ ゲート部
１３ 揺動伝達機構
１４ モータ
２０ａ 超音波診断装置本体
２１ 送受信回路
２２ 画像処理回路
２３ モニタ
２５ 揺動駆動制御部
２６ 感度比較回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波信号により２次元の断層面を電気的又は機械的に走査する超音波素子をウインドウ内で２次元の断層面と直交する方向に機械的に揺動させることで３次元の超音波画像を取得する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波信号により２次元の断層面を電気的又は機械的に走査する超音波素子をウインドウ内で２次元の断層面と直交する方向に機械的に揺動させることで３次元の超音波画像を得る超音波探触子では、超音波素子の揺動方向の中心である原点のデータが必要であるので、ロータリ・エンコーダなどの原点検出手段が設けられている（例えば下記の特許文献１参照）。
【０００３】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は従来の超音波探触子１０の正面図、側面図、底面図をそれぞれ示し、図６は図５の超音波探触子１０及び従来の超音波診断装置本体（以下、装置本体とも言う）２０を示す。図５に示す超音波探触子１０において、超音波素子である音響素子１１は、複数の圧電素子がコンベックス状に配列されて構成されて２次元の断層面を電気的に走査するとともに、ウインドウ１２内において矢印で示すように断層面と直交する方向に機械的に揺動するように揺動伝達機構１３を介してモータ１４に連結されている。モータ１４の回転軸にはロータリ・エンコーダなどの原点検出器１５が設けられている。
【０００４】
図６において、音響素子ユニット１１ａは音響素子１１を構成する複数の圧電素子と、個々の圧電素子に設けられた駆動電極などにより構成され、装置本体２０内の送受信回路２１からの駆動信号により超音波信号を不図示の被検体に送信し、被検体から反射信号を受信して送受信回路２１に印加する。画像処理回路２２は送受信回路２１により受信された信号を画像処理して超音波断層画像を生成してモニタ２３に出力し、表示する。また、装置本体２０内の原点検出信号処理回路２４は原点検出器１５からの検出信号から原点検出信号を生成して揺動駆動制御部２５と送受信回路２１に出力する。揺動駆動制御部２５は音響素子ユニット１１ａが原点を中心に揺動するように原点検出信号に基づいてモータ１４を制御し、また、送受信回路２１は画像処理回路２２が原点を中心に超音波断層画像を生成するように受信信号のタイミングを制御して画像処理回路２２に出力する。
【特許文献１】特開平３−１８４５３２号公報（第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来例では、ロータリ・エンコーダなどの原点検出手段を超音波探触子１０内に必要とするので、超音波探触子１０が大型化するという問題点があり、また、揺動伝達機構１３に外的な衝撃により変形やずれが生じた場合に原点を正確に検出することできないという問題点がある。
【０００６】
本発明は上記従来例の問題点に鑑み、ロータリ・エンコーダなどの原点検出手段を超音波探触子内に設けることなく超音波素子の揺動方向の原点を正確に検出することができる超音波診断装置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】
【０００７】
本発明の超音波診断装置は上記目的を達成するために、
超音波信号により２次元の断層面を走査する超音波素子をウインドウ内で前記２次元の断層面と直交する方向に機械的に揺動させる超音波探触子と、
前記ウインドウにより反射された信号の前記超音波素子の揺動方向の感度変化に基づいて前記超音波素子の揺動方向の原点を検出する原点検出手段とを備え、
前記原点検出手段により検出された原点に基づいて３次元の超音波画像を生成する構成とした。
この構成により、ロータリ・エンコーダなどの原点検出手段を超音波探触子内に設けることなく超音波素子の揺動方向の原点を正確に検出することができる。
【０００８】
また、前記原点検出手段は、前記ウインドウの金型成型時に形成されたゲート部による受信信号の感度劣化を検出して前記超音波素子の揺動方向の原点を検出する構成とした。
この構成により、ロータリ・エンコーダなどの原点検出手段を超音波探触子内に設けることなく超音波素子の揺動方向の原点を正確に検出することができる。
【０００９】
また、前記原点検出手段は、前記ウインドウの原点位置に形成された突起による受信信号の感度劣化を検出して前記超音波素子の揺動方向の原点を検出する構成とした。
この構成により、ロータリ・エンコーダなどの原点検出手段を超音波探触子内に設けることなく超音波素子の揺動方向の原点を正確に検出することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ロータリ・エンコーダなどの原点検出手段を超音波探触子内に設けることなく超音波素子の揺動方向の原点を正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係る超音波探触子の一実施の形態を示す図、図２は本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【００１２】
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ超音波探触子１０ａを示す正面図、側面図、底面図であり、超音波素子である音響素子１１は、複数の圧電素子がコンベックス状に配列されて構成されて２次元の断層面を電気的に走査するとともに、ウインドウ１２内において矢印で示すように断層面と直交する方向に機械的に揺動するように揺動伝達機構１３を介してモータ１４に連結されている。
【００１３】
ウインドウ１２は超音波を伝達する樹脂材料を金型内にゲートを介して封入して固化することにより形成され、このため、樹脂材料を固化した場合に金型のゲートに対応するウインドウ１２の表面部分には、他の領域と音響インピーダンスが異なる部分（以下、ゲート部）１２ａが形成されることになる。そこで、本発明の一実施の形態では、他の領域と音響インピーダンスが異なるゲート部１２ａを揺動方向の原点に形成する。
【００１４】
図２において、超音波探触子１０ａは音響素子ユニット１１ａと、揺動伝達機構１３とモータ１４などを有し、超音波診断装置本体（以下、装置本体とも言う）２０ａは送受信回路２１と、画像処理回路２２と、モニタ２３と、揺動駆動制御部２５と感度比較回路２６などを有する。音響素子ユニット１１ａは音響素子１１を構成する複数の圧電素子と、個々の圧電素子に設けられた駆動電極などにより構成され、装置本体２０ａ内の送受信回路２１からの駆動信号により超音波信号を不図示の被検体に送信し、被検体からの反射信号を受信して送受信回路２１に印加する。画像処理回路２２は送受信回路２１により受信された信号を画像処理して超音波断層画像を生成してモニタ２３に出力し、表示する。
【００１５】
また、装置本体２０ａ内の感度比較回路２６は、受信信号を監視して、図３、図４に示すように感度劣化を検出したときの揺動方向の角度位置を揺動方向の原点として検出し、原点検出信号を生成して揺動駆動制御部２５と送受信回路２１に出力する。揺動駆動制御部２５は音響素子ユニット１１ａが原点を中心に揺動するように原点検出信号に基づいてモータ１４を制御し、また、送受信回路２１は画像処理回路２２が原点を中心に超音波断層画像を生成するように受信信号のタイミングを制御して画像処理回路２２に出力する。
【００１６】
図３は音響素子１１がウインドウ１２のゲート部１２ａが存在する揺動方向の原点（正面方向）に位置しないときの受信信号を示し、このときの受信信号にはゲート部１２ａによる感度劣化がない。これに対し、図４は音響素子１１がウインドウ１２のゲート部１２ａが存在する揺動方向の原点（正面方向）に位置するときの受信信号を示し、このときの受信信号にはゲート部１２ａの位置のチャネルで感度劣化が発生する。そこで、感度比較回路２６は受信信号とスレショルドレベルとを比較して原点検出信号を出力する。なお、厳密には原点位置は揺動方向で受信信号がスレショルドレベルをわる往路側の位置（Ａ）、又は復路側の位置（Ｂ）、又は往路側と復路側との中間の位置と任意に決めることができる。
【００１７】
また、感度変化を起こす突起をウインドウに設けてもよい。突起により受信信号の感度が変化することで原点を検出することが可能となる。また、ゲート部１２ａはウインドウ１２の原点位置に形成しなくても、受信信号上のゲート部１２ａと原点の位置関係をあらかじめ測定して記憶し、揺動時の感度変化を検出して記憶データと比較して原点を検出するようにしてもよい。また、ゲート部１２ａを用いる代わりに、ウインドウ１２から反射される信号の揺動方向の感度変化と原点位置をあらかじめ測定して記憶し、揺動時にウインドウ１２から反射される信号の感度が原点位置の感度になった位置を原点として検出するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明は、ロータリ・エンコーダなどの原点検出手段を超音波探触子内に設けることなく超音波素子の揺動方向の原点を正確に検出することができるという効果を有し、超音波診断装置などに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る超音波探触子の一実施の形態を示す図（ａ）正面図 （ｂ）側面図 （ｃ）底面図
【図２】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態を示すブロック図
【図３】音響素子がゲート部に位置しないときの受信信号を示す波形図
【図４】音響素子がゲート部に位置するときの受信信号を示す波形図
【図５】従来の超音波探触子を示す図（ａ）正面図 （ｂ）側面図 （ｃ）底面図
【図６】従来の超音波診断装置を示すブロック図
【符号の説明】
【００２０】
１０ａ 超音波探触子
１１ 音響素子
１１ａ 音響素子ユニット
１２ ウインドウ
１２ａ ゲート部
１３ 揺動伝達機構
１４ モータ
２０ａ 超音波診断装置本体
２１ 送受信回路
２２ 画像処理回路
２３ モニタ
２５ 揺動駆動制御部
２６ 感度比較回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波信号により２次元の断層面を走査する超音波素子をウインドウ内で前記２次元の断層面と直交する方向に機械的に揺動させる超音波探触子と、
前記ウインドウにより反射された信号の前記超音波素子の揺動方向の感度変化に基づいて前記超音波素子の揺動方向の原点を検出する原点検出手段とを備え、
前記原点検出手段により検出された原点に基づいて３次元の超音波画像を生成する超音波診断装置。
【請求項２】
前記原点検出手段は、前記ウインドウの金型成型時に形成されたゲート部による受信信号の感度劣化を検出して前記超音波素子の揺動方向の原点を検出することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記原点検出手段は、前記ウインドウの原点位置に形成された突起による受信信号の感度劣化を検出して前記超音波素子の揺動方向の原点を検出することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項１】
超音波信号により２次元の断層面を走査する超音波素子をウインドウ内で前記２次元の断層面と直交する方向に機械的に揺動させる超音波探触子と、
前記ウインドウにより反射された信号の前記超音波素子の揺動方向の感度変化に基づいて前記超音波素子の揺動方向の原点を検出する原点検出手段とを備え、
前記原点検出手段により検出された原点に基づいて３次元の超音波画像を生成する超音波診断装置。
【請求項２】
前記原点検出手段は、前記ウインドウの金型成型時に形成されたゲート部による受信信号の感度劣化を検出して前記超音波素子の揺動方向の原点を検出することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記原点検出手段は、前記ウインドウの原点位置に形成された突起による受信信号の感度劣化を検出して前記超音波素子の揺動方向の原点を検出することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２１０３７（Ｐ２００７−２１０３７Ａ）
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２１０６２５（Ｐ２００５−２１０６２５）
【出願日】平成１７年７月２０日（２００５．７．２０）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２０日（２００５．７．２０）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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