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JPH0370492B2 - - Google Patents
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JPH0370492B2 - - Google Patents

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JPH0370492B2
JPH0370492B2 JP59179830A JP17983084A JPH0370492B2 JP H0370492 B2 JPH0370492 B2 JP H0370492B2 JP 59179830 A JP59179830 A JP 59179830A JP 17983084 A JP17983084 A JP 17983084A JP H0370492 B2 JPH0370492 B2 JP H0370492B2
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JP
Japan
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rotor
piezoelectric vibrator
slip ring
mechanical scanning
signals
Prior art date
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JP59179830A
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JPS6158646A (en
Inventor
Masami Kawabuchi
Fumio Muramatsu
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は超音波を生体に送受波して超音波断層
像を得、診断情報とする医用超音波診断装置の機
械走査式超音波探触子(以下MSPと略す)に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a mechanical scanning ultrasonic probe ( (hereinafter abbreviated as MSP).

従来例の構成とその問題点 超音波ビームを機械的に扇形走査して超音波断
層像を得る方式には各種あるが、最も一般的な例
を第1図に示す。第1図Aは全体構成図を、第1
図Bは実際に超音波ビームを扇形走査させるため
の第1図A中に示したロータ(回転体)1の側面
図を、第1図Cは圧電振動子を選択、動作させる
ためのスイツチ回路で、破線内の部分が回転する
ことをそれぞれ示したものである。
Configuration of Conventional Examples and Problems There are various methods of obtaining ultrasonic tomographic images by mechanically scanning ultrasonic beams in a fan shape, and the most common example is shown in FIG. Figure 1A shows the overall configuration diagram.
Figure B is a side view of the rotor (rotating body) 1 shown in Figure 1A for actually fan scanning the ultrasonic beam, and Figure 1C is a switch circuit for selecting and operating the piezoelectric vibrator. This shows that the parts within the broken lines rotate.

第1図A,B,Cにおいて、ロータ1はその外
面に等間隔に3個の圧電振動子2a,2b,2c
と、圧電振動子2a,2b,2cを選択切換えす
るリードスイツチ3a,3b,3cおよびロータ
1の回転軸に設けてロータリートランスを構成す
る二次側コイル6bから構成されている。ロータ
1はモータなどの回転駆動部9、およびベルト8
によつて回転される。一方、回転駆動部9の回転
は回転制御用検出器10からの信号に基いて、一
定の回転数に保持するように制御される。11は
筐体である。ロータ1の回転軸に設けられたロー
タリートランス6は、一次側コイル6aと二次側
コイル6bから構成され、送、受信信号の伝達を
非接触で行うものである。
In FIGS. 1A, B, and C, a rotor 1 has three piezoelectric vibrators 2a, 2b, 2c arranged at equal intervals on its outer surface.
, reed switches 3a, 3b, 3c for selectively switching the piezoelectric vibrators 2a, 2b, 2c, and a secondary coil 6b provided on the rotating shaft of the rotor 1 to constitute a rotary transformer. The rotor 1 includes a rotation drive unit 9 such as a motor, and a belt 8.
rotated by. On the other hand, the rotation of the rotation drive section 9 is controlled to be maintained at a constant rotation speed based on a signal from the rotation control detector 10. 11 is a housing. The rotary transformer 6 provided on the rotating shaft of the rotor 1 is composed of a primary coil 6a and a secondary coil 6b, and transmits and receives signals in a non-contact manner.

このMSPによる送受信動作を以下に説明する。
ロータ1の回転につれ、固定永久磁石7とリード
スイツチ3aとの相対位置によりリードスイツチ
3aが閉じられ、圧電振動子2aが選択される。
当然この時、圧電振動子2aは生体と所望の位置
に対向していることが必要である。次に送信信号
処理・表示部(図示せず)との接続ケーブル12
を通じて、圧電振動子2aを駆動する送信信号
を、ロータリートランス6の一次側コイル6aに
印加する。当該信号は磁気的に二次側コイル6b
に結合し、圧電振動子2aを駆動する。圧電振動
子2aから発生した超音波パルスは音波伝搬媒質
を満した音響窓材5を通じて生体に放射される。
生体内で発生した超音波反射パルス信号は、送信
信号と逆の経路を経て送受信信号処理・表示部に
導かれる。この動作を圧電振動子2aを回転させ
ながら繰り返し、扇形の超音波断層像を得る。こ
こでリードスイツチ3aは、圧電振動子2aによ
る所望の角度の扇形走査が完了するまで閉じてお
く必要があり、それは、固定永久磁石7の形状あ
るいは設置位置を適当に設定することにより実現
される。
Transmission and reception operations by this MSP will be explained below.
As the rotor 1 rotates, the reed switch 3a is closed depending on the relative position between the fixed permanent magnet 7 and the reed switch 3a, and the piezoelectric vibrator 2a is selected.
Naturally, at this time, the piezoelectric vibrator 2a needs to face the living body at a desired position. Next, a connection cable 12 with a transmission signal processing/display unit (not shown)
A transmission signal that drives the piezoelectric vibrator 2a is applied to the primary coil 6a of the rotary transformer 6 through the transmission signal. The signal is magnetically transmitted to the secondary coil 6b.
and drives the piezoelectric vibrator 2a. Ultrasonic pulses generated from the piezoelectric vibrator 2a are radiated to the living body through the acoustic window material 5 filled with a sound wave propagation medium.
The ultrasonic reflected pulse signal generated in the living body is guided to the transmitting/receiving signal processing/display section through a path opposite to that of the transmitting signal. This operation is repeated while rotating the piezoelectric vibrator 2a to obtain a fan-shaped ultrasonic tomographic image. Here, the reed switch 3a needs to be closed until the piezoelectric vibrator 2a completes the fan-shaped scanning at the desired angle, and this can be achieved by appropriately setting the shape or installation position of the fixed permanent magnet 7. .

以下同様に、圧電振動子2bとリードスイツチ
3bおよび圧電振動子2cとリードスイツチ3c
のそれぞれの組合せにより前記動作が繰り返され
る。即ちロータ1が1回転する毎に、3個の圧電
振動子2a,2b,2cを順次リードスイツチ3
a,3b,3cを開閉することに選択送受信し、扇
形状の超音波断層像を得る。
Similarly, piezoelectric vibrator 2b and reed switch 3b, piezoelectric vibrator 2c and reed switch 3c
The above operations are repeated for each combination. That is, each time the rotor 1 rotates once, the three piezoelectric vibrators 2a, 2b, 2c are sequentially activated by the reed switch 3.
A, 3b, and 3c are selectively transmitted and received by opening and closing to obtain a fan-shaped ultrasonic tomographic image.

ところで、このような構成に基くMSPの最大
の問題点はリードスイツチ3a,3b,3cの寿
命が短いことである。一般にリードスイツチの開
閉寿命107介程度とされており、例えば当該
MSPのロータ1を600rpmで回転させたとする
と、各リードスイツチは1秒間に10回開閉するた
め、約280時間で故障することになり、装置信頼
性は極めて低いと言わざるを得ない。特に高い信
頼性を要求される医用装置ではこのことは最も大
きな問題点となつていた。
By the way, the biggest problem with the MSP based on such a configuration is that the reed switches 3a, 3b, and 3c have a short lifespan. Generally, the opening/closing life of a reed switch is said to be about 107cm .
Assuming that the rotor 1 of the MSP rotates at 600 rpm, each reed switch opens and closes 10 times per second, so it will fail in about 280 hours, and it must be said that the reliability of the device is extremely low. This has been the biggest problem especially in medical devices that require high reliability.

発明の目的 本発明は前述した従来のMSPに用いられてい
たリードスイツチに替え、半永久的寿命をもつ電
子スイツチを用いることにより、従来のMSPで
最も大きな問題となつていた寿命を著しく延ば
し、信頼性の大幅な改善をその目的とするもので
ある。
Purpose of the Invention The present invention uses an electronic switch with a semi-permanent lifespan in place of the reed switch used in the conventional MSP described above, thereby significantly extending the lifespan, which was the biggest problem with conventional MSPs, and improving reliability. Its purpose is to significantly improve sexual performance.

発明の構成 本発明は前記目的を達成するもので、高耐圧の
電子スイツチを回転支持体内に組込み、当該半導
体スイツチの電源、制御信号および圧電振動子に
印加する送受信信号の伝達を行う信号伝達部を有
し、前記信号伝達部からの送受信信号を電子スイ
ツチにより各圧電振動子に選択印加することによ
り、信頼性の高いMSPを提供するものである。
Composition of the Invention The present invention achieves the above-mentioned object, and includes a signal transmission unit that incorporates a high voltage withstand electronic switch into a rotating support and transmits the power supply and control signals of the semiconductor switch, and transmitting and receiving signals applied to the piezoelectric vibrator. A highly reliable MSP is provided by selectively applying the transmission/reception signals from the signal transmission section to each piezoelectric vibrator using an electronic switch.

実施例の説明 第2図は本発明に係るロータ13の一実施例を
示す側面図である。それぞれの圧電振動子2a,
2b,2cの一方の電極よりとり出したリード線
14は、半導体スイツチ15にそれぞれ接続され
る。この半導体スイツチ15は100〜200Vの耐圧
をもつもので、HV10(スーパテツクス社製)
のチツプである。なお各圧電振動子のもう一方の
電極は共通のグランドに接続する。当該半導体ス
イツチ15には、送受信信号を伝達する接続線1
6a、電源を供給する接続線16b、スイツチ制
御を行うためのデイジタル信号を伝達する接続線
16cがそれぞれ接続されている。なお、第2図
ではこれら各種の接続線を1本の線で代表させて
いるが、本実施例の場合実際には接続線16aは
1本、接続線16bは4本、接続線16cは3本
である。但しロータ内にデコーダを組込んだ場合
には2本でよい。また接続線16b,16cに
は、瞬断を保護するための積分器、具体的にはコ
ンデンサ17,18を付加している。スイツチ動
作は、前述した従来のMSPと同様、それぞれの
圧電振動子2a,2b,2cが生体に対し所望の
位置にあるときに、それぞれの圧電振動子に対応
した端子19と共通端子20を接続させて行う。
なお第2図は説明のためのもので、実際には、半
導体スイツチ15、コンデンサ17,18あるい
は接続線16a,16b,16cは全てロータ1
3内に内蔵されている。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS FIG. 2 is a side view showing an embodiment of the rotor 13 according to the present invention. Each piezoelectric vibrator 2a,
Lead wires 14 taken out from one of the electrodes 2b and 2c are connected to semiconductor switches 15, respectively. This semiconductor switch 15 has a withstand voltage of 100 to 200V, and is HV10 (manufactured by Supertex).
It is a chip. Note that the other electrode of each piezoelectric vibrator is connected to a common ground. The semiconductor switch 15 includes a connection line 1 for transmitting and receiving signals.
6a, a connection line 16b for supplying power, and a connection line 16c for transmitting digital signals for controlling the switch. Although these various connection lines are represented by one line in FIG. 2, in this embodiment there is actually one connection line 16a, four connection lines 16b, and three connection lines 16c. It's a book. However, if the decoder is built into the rotor, only two are required. Furthermore, integrators, specifically capacitors 17 and 18, are added to the connection lines 16b and 16c to protect against instantaneous interruptions. The switch operation is similar to the conventional MSP described above, in which the terminal 19 corresponding to each piezoelectric vibrator and the common terminal 20 are connected when each piezoelectric vibrator 2a, 2b, 2c is at a desired position relative to the living body. Let me do it.
Note that FIG. 2 is for explanation only, and in reality, the semiconductor switch 15, capacitors 17, 18, or connection lines 16a, 16b, 16c are all connected to the rotor 1.
Built in 3.

第3図は上述した各種の信号あるいは電源接続
線の具体的な接続実施例を示したものである。
MSPとしての全体構成は第1図Aとほぼ同じで
あるため、第1図Aの下部のみを示している。本
実施例に基づくロータ13は、回転軸21に取付
けられ、当該回転軸21は、音響窓材5及び筺体
11に設けられた二つの軸受4によつて支えられ
ており、ベルト8を介して駆動される。第2図に
示した各種接続線16a,16b,16cは、回
転軸21の中を通つてスリツプリング22の各電
極23に接続される。スリツプリング22は、回
転軸21に取付けられており、回転軸21の回転
に対応して回転する。また、スリツプリング22
に設けられた電極23は、回転軸21を中心に同
心円状に設けられ、その数は基本的には接続線数
と同数だけ用意する。電極23には針24が所定
の圧力で接触しており、各種信号、電源を送受信
信号処理・表示部(図示せず)に導く。
FIG. 3 shows a concrete connection example of the various signal or power supply connection lines mentioned above.
Since the overall configuration of the MSP is almost the same as that shown in FIG. 1A, only the lower part of FIG. 1A is shown. The rotor 13 based on this embodiment is attached to a rotating shaft 21, which is supported by two bearings 4 provided on the acoustic window material 5 and the housing 11, and is supported by a belt 8. Driven. The various connection wires 16a, 16b, 16c shown in FIG. 2 pass through the rotating shaft 21 and are connected to each electrode 23 of the slip ring 22. The slip ring 22 is attached to the rotating shaft 21 and rotates in response to the rotation of the rotating shaft 21. In addition, the slip ring 22
The electrodes 23 are arranged concentrically around the rotating shaft 21, and the number of electrodes 23 is basically the same as the number of connection lines. A needle 24 is in contact with the electrode 23 with a predetermined pressure, and guides various signals and power to a transmit/receive signal processing/display unit (not shown).

第4図は本発明の第2の実施例を示すMSPの
構成図である。第3図と異なる点は、各種信号お
よび電源の伝達方法で、ロータリートランス25
a,25bと、スリツプリング22を用いた点で
ある。理想的には各種信号および電源の伝達は非
接触で行うのが望ましく、特に100dB以上のダイ
ナミツクレンジをもつ送受信信号の伝達方法とし
ては非接触伝達が望ましい。そのため、第4図に
おいては送受信信号26はロータリートランス2
5a,25bを用いて行ない、半導体スイツチの
制御信号、電源はスリツプリング22を用いて行
うものである。もちろん半導体スイツチ制御信号
をロータリートランス25a,25bを用いて行
つてもよく、その場合には、その信号数に対応し
たロータリートランス対を設ける。具体的には同
心円状に複数のロータリートランス対を設ける。
なおロータリートランス25aは固定されてお
り、もう一方のロータリートランス25bは回転
軸21に取りつけられて回転する。
FIG. 4 is a configuration diagram of an MSP showing a second embodiment of the present invention. The difference from Fig. 3 is the method of transmitting various signals and power, and the rotary transformer 25
a, 25b and the slip ring 22 are used. Ideally, it is desirable to transmit various signals and power in a non-contact manner, and in particular, non-contact transmission is desirable as a method of transmitting and receiving signals with a dynamic range of 100 dB or more. Therefore, in FIG. 4, the transmitted and received signal 26 is transmitted to the rotary transformer 2.
5a and 25b, and a slip ring 22 is used to provide control signals and power for the semiconductor switch. Of course, the semiconductor switch control signals may be transmitted using the rotary transformers 25a and 25b, and in that case, rotary transformer pairs corresponding to the number of signals are provided. Specifically, a plurality of rotary transformer pairs are provided concentrically.
Note that the rotary transformer 25a is fixed, and the other rotary transformer 25b is attached to the rotating shaft 21 and rotates.

これら実施例に基くMSPの寿命はスリツプリ
ングの寿命によつて決定されるが、3000時間以上
故障なく動作していることを確認しており、従来
のMSPの寿命が約300時間であつた事に比べ約10
倍以上寿命が延びた事になる。またスリツプリン
グにより信号の伝達は直流電源のみとした構造の
導入により、スリツプリングの精度、性能、の規
準も緩和され、結果としてさらにMSPの寿命を
延ばすことができた。
The lifespan of the MSP based on these examples is determined by the lifespan of the slip ring, but it has been confirmed that it has operated for more than 3000 hours without failure, compared to the lifespan of the conventional MSP of about 300 hours. about 10 compared to
This means that the lifespan will be more than doubled. In addition, by introducing a structure in which only the DC power supply was used to transmit signals through the slip ring, standards for slip ring accuracy and performance were relaxed, and as a result, the life of the MSP could be further extended.

発明の効果 以上要するに本発明は、複数個の圧電振動子を
所定の角度で配し、これら圧電振動子に送受信信
号を選択印加する電子スイツチを内包する支持体
と、前記支持体を回転させる駆動部と、前記圧電
振動子に送受信信号、供給電源及び制御信号を伝
達する信号伝達部とを備えた機械走査式超音波探
触子(MSP)を提供するもので、複数の振動子
に接続される接続線数の低減による小型化が図れ
るとともに、従来機械走査式超音波探触子におい
て最大の問題であつた寿命を大幅に延長させ、信
頼性を著しく高めるという格別の効果を有するも
のである。
Effects of the Invention In summary, the present invention provides a support body in which a plurality of piezoelectric vibrators are arranged at a predetermined angle, an electronic switch for selectively applying transmission/reception signals to these piezoelectric vibrators, and a drive for rotating the support body. The present invention provides a mechanical scanning ultrasound probe (MSP) comprising a signal transmission section that transmits transmission/reception signals, power supply, and control signals to the piezoelectric transducers, and a signal transmission section that is connected to a plurality of transducers. In addition to achieving miniaturization by reducing the number of connection wires used in conventional mechanical scanning ultrasonic probes, it has the exceptional effect of significantly extending the life span and significantly increasing reliability, which was the biggest problem with conventional mechanical scanning ultrasonic probes. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図Aは従来の機械走査式超音波探触子の全
体構成図、第1図Bは同探触子のロータ側面図、
第1図Cは同探触子のスイツチ回路図、第2図は
本発明の第1の実施例における機械走査式超音波
探触子のロータ側面図、第3図は同探触子のロー
タ部分の概観図、第4図は本発明の第2の実施例
における機械走査式超音波探触子のロータ部分の
概観図である。 13……ロータ(支持体)、15……半導体電
子スイツチ、16a,16b,16c……接続
線、22……スリツプリング、25a,25b…
…ロータリートランス。
Figure 1A is an overall configuration diagram of a conventional mechanical scanning ultrasonic probe, Figure 1B is a side view of the rotor of the same probe,
Fig. 1C is a switch circuit diagram of the same probe, Fig. 2 is a side view of the rotor of the mechanical scanning ultrasonic probe according to the first embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a rotor of the same probe. 4 is a schematic diagram of a rotor portion of a mechanical scanning ultrasonic probe according to a second embodiment of the present invention. 13...Rotor (support body), 15...Semiconductor electronic switch, 16a, 16b, 16c...Connection wire, 22...Slip ring, 25a, 25b...
...Rotary transformer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 複数個の圧電振動子を所定の角度で配し、こ
れら圧電振動子に送受信信号を選択印加する電子
スイツチを内包する支持体と、前記支持体を回転
させる駆動部と、前記圧電振動子に送受信信号、
供給電源及び制御信号を伝達する信号伝達部とを
備えた機械走査式超音波探触子。 2 信号伝達部がスリツプリングであることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の機械走査式
超音波探触子。 3 信号伝達部がスリツプリングとロータリート
ランスで構成されたことを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の機械走査式超音波探触子。
[Scope of Claims] 1. A support that includes a plurality of piezoelectric vibrators arranged at a predetermined angle and includes an electronic switch that selectively applies transmission and reception signals to the piezoelectric vibrators, and a drive unit that rotates the support. , sending and receiving signals to the piezoelectric vibrator;
A mechanical scanning ultrasonic probe that includes a power supply and a signal transmission section that transmits a control signal. 2. The mechanical scanning ultrasonic probe according to claim 1, wherein the signal transmission section is a slip ring. 3. The mechanical scanning ultrasonic probe according to claim 1, wherein the signal transmission section is comprised of a slip ring and a rotary transformer.
JP59179830A 1984-08-29 1984-08-29 Mechanical scanning ultrasound probe Granted JPS6158646A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59179830A JPS6158646A (en) 1984-08-29 1984-08-29 Mechanical scanning ultrasound probe

Applications Claiming Priority (1)

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JP59179830A JPS6158646A (en) 1984-08-29 1984-08-29 Mechanical scanning ultrasound probe

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Publication Number Publication Date
JPS6158646A JPS6158646A (en) 1986-03-25
JPH0370492B2 true JPH0370492B2 (en) 1991-11-07

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPS6158646A (en) 1986-03-25

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