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JPH07184899A - Ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents

Ultrasonic diagnostic apparatus

Info

Publication number
JPH07184899A
JPH07184899A JP33723093A JP33723093A JPH07184899A JP H07184899 A JPH07184899 A JP H07184899A JP 33723093 A JP33723093 A JP 33723093A JP 33723093 A JP33723093 A JP 33723093A JP H07184899 A JPH07184899 A JP H07184899A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
ultrasonic transducer
signal
electrostatic actuator
diagnostic apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP33723093A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Fujimoto
浩 藤本
Toshimasa Kawai
利昌 河合
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP33723093A priority Critical patent/JPH07184899A/en
Publication of JPH07184899A publication Critical patent/JPH07184899A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

PURPOSE:To detect accurately the radial rotation standard position and the amt. of forwarding and retreating in the linear direction of an ultrasonic oscillator and to improve the image quality of radial display, linear display or three- dimensional display of a B mode image by using a simple constitution. CONSTITUTION:The angle of stopping is different and the period of generation of a pulse line (PtA and PtB) is changed in accordance with the position of a cross-section to be scanned by an ultrasonic oscillator 2 and by a sound reflecting body 6 having a shape of isosceles triangle with an apex in the forwarding and retreating direction, and this period of generation (PtA and PtB) is counted by a CPU. In addition, by comparing the counted value with the shape data of the sound reflecting body 6 by using the CPU and by calculating which cross-section of the sound reflecting body 6 the ultrasonic oscillator 2 passes through now, a radial rotation standard position and the amt. of forwarding and retreating in the linear direction of the ultrasonic oscillator 2 provided on the apex of a flexible shaft is accurately detected.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、超音波を体内組織に照
射し、超音波の持つ音響インピーダンスの境界面で反射
する特性を利用し、体内の組織断層画像を得る超音波診
断装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus for irradiating an internal tissue with an ultrasonic wave and utilizing the characteristic of the acoustic impedance reflected by the boundary surface of the ultrasonic wave to obtain a tomographic image inside the body.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、体内に超音波を照射し、そのエコ
ー信号から体内の状態を画像化して診断する超音波診断
法が広く普及している。
2. Description of the Related Art In recent years, an ultrasonic diagnostic method has been widely used in which ultrasonic waves are applied to the inside of a body and the state of the inside of the body is imaged from the echo signal to make a diagnosis.

【0003】このような診断法では、体内の管腔軸を中
心に超音波振動子を回転させて、超音波ビームを放射状
にスキャンし管腔の断面構造を得るいわゆるラジアルス
キャンが最も有効とされている。ラジアルスキャンは、
フレキシブルシャフトと呼ばれる回転伝達材で超音波振
動子とモータを接続させ、回転動力を超音波振動子に伝
達することで超音波振動子の回転を行っている。
In such a diagnostic method, so-called radial scanning is most effective in which the ultrasonic transducer is rotated about the axis of the lumen of the body to scan the ultrasonic beam radially to obtain the cross-sectional structure of the lumen. ing. Radial scan
The ultrasonic transducer is rotated by connecting the ultrasonic transducer and the motor with a rotation transmission material called a flexible shaft and transmitting rotational power to the ultrasonic transducer.

【0004】通常、超音波振動子の回転位置検出はモー
タに取り付けられたエンコーダで行われていたが、超音
波振動子とモータとの間には長いシャフトが介在してい
るため、超音波振動子の回転は、正確にモータと同期回
転していない。そのためエンコーダ信号を超音波画像の
書き込み信号として使用している場合、画面が著しくふ
らつくといった問題点があった。
Usually, the rotational position of the ultrasonic vibrator is detected by an encoder attached to the motor. However, since a long shaft is interposed between the ultrasonic vibrator and the motor, ultrasonic vibration is generated. The rotation of the child is not exactly synchronous with the motor. Therefore, when the encoder signal is used as the writing signal of the ultrasonic image, there is a problem that the screen remarkably fluctuates.

【0005】それに対し特願平4−188220では図
25に示されるように超音波振動子2を内蔵しているシ
ース3に音響反射物体5を設け、その反物体からの反射
エコー信号を、受信した後、波形整形して超音波振動子
の回転基準信号として使用するといった発明が考案され
ている。
On the other hand, in Japanese Patent Application No. 4-188220, as shown in FIG. 25, an acoustic reflection object 5 is provided in a sheath 3 containing an ultrasonic transducer 2, and a reflection echo signal from its anti-object is received. After that, an invention has been devised in which the waveform is shaped and used as a rotation reference signal of the ultrasonic transducer.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】近年、超音波断層画面
を3次元的に画像構築して、立体的に患部を観察すると
いったニーズがある従来の方式により、先端での回転方
向位置検出は可能となったが、管腔軸に沿ったいわゆる
リニア方向位置検出は、超音波振動子シース外部に設け
たリニアエンコーダで行うことから超音波振動子自身の
リニア方向位置検出がなされず、ラジアル方向画像デー
タをリニア方向に蓄積し3次元の断層画面を構築する際
の画質の劣化が発生するといった問題点がある。
In recent years, it is possible to detect the rotational direction position at the distal end by the conventional method in which the ultrasonic tomographic image is three-dimensionally constructed to observe the affected area three-dimensionally. However, the so-called linear direction position detection along the lumen axis is performed by the linear encoder provided outside the ultrasonic transducer sheath, so the linear direction position detection of the ultrasonic transducer itself is not performed and the radial direction image is not detected. There is a problem that image quality is deteriorated when data is accumulated in a linear direction to construct a three-dimensional tomographic screen.

【0007】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、簡単な構成により、超音波振動子のラジアル回
転基準位置およびリニア方向進退量を正確に検出し、B
モード画像のラジアル表示、リニア表示または3次元表
示の画質を向上させることのできる超音波診断装置を提
供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and accurately detects the radial rotation reference position and the amount of advance / retreat in the linear direction of the ultrasonic transducer with a simple structure, and
An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of improving the image quality of radial display, linear display or three-dimensional display of mode images.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段および作用】本発明の超音
波診断装置は、プローブシース内に配置した超音波振動
子を進退または回転運動させて体内組織の断層画像を得
る超音波診断装置において、前記プローブシースに内包
または密着して配置される前記超音波振動子の走査方向
に延在する超音波反射部材と、前記超音波反射部材から
の反射エコー信号を抽出する抽出手段と、前記抽出手段
により抽出された前記反射エコー信号と前記超音波反射
部材の形状から少なくとも前記超音波振動子の走査位置
を算出する位置算出手段と、前記位置算出手段が算出し
た前記走査位置に基づいて、少なくとも前記超音波振動
子の走査を制御する制御手段とを備え、前記位置算出手
段により前記超音波反射部材の形状から少なくとも前記
超音波振動子の走査位置を算出し、前記制御手段により
前記位置算出手段が算出した前記走査位置に基づいて、
少なくとも前記超音波振動子の走査を制御することで、
簡単な構成により、超音波振動子のラジアル回転基準位
置およびリニア方向進退量を正確に検出し、Bモード画
像のラジアル表示、リニア表示または3次元表示の画質
を向上させることを可能とする。
An ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is an ultrasonic diagnostic apparatus for obtaining a tomographic image of internal tissue by advancing or retracting or rotating an ultrasonic transducer arranged in a probe sheath, An ultrasonic reflection member extending in the scanning direction of the ultrasonic transducer, which is included in or closely attached to the probe sheath, an extraction unit for extracting a reflection echo signal from the ultrasonic reflection member, and the extraction unit Position calculating means for calculating at least the scanning position of the ultrasonic transducer from the shape of the ultrasonic reflection member and the reflected echo signal extracted by, based on the scanning position calculated by the position calculating means, at least the And a control means for controlling the scanning of the ultrasonic transducer, wherein the position calculating means determines at least the movement of the ultrasonic transducer from the shape of the ultrasonic reflecting member. Position is calculated, based on the scanning position at which the position calculating means is calculated by the control means,
By controlling the scanning of at least the ultrasonic transducer,
With a simple configuration, it is possible to accurately detect the radial rotation reference position of the ultrasonic transducer and the amount of advance / retreat in the linear direction, and improve the image quality of the radial display, linear display, or three-dimensional display of the B-mode image.

【0009】[0009]

【実施例】図1乃至図24は本発明の一実施例に係わ
り、図1は超音波診断装置の構成を示す構成図、図2は
図1の超音波診断装置のプローブ先端部の構成を示す構
成図、図3は図1の超音波診断装置の各信号のタイミン
グを示すタイミング図、図4は図2の超音波振動子の進
退方向での超音波の音響反射体からの反射を説明する説
明図、図5は図4の反射によってCPU19が算出する
回転基準信号およびリニア方向位置検出信号を説明する
タイミング図、図6は図2のプローブ先端部の変形例の
構成を示す構成図、図7は回転及び進退動作を超音波振
動子側で行う図1の変形例である超音波診断装置の構成
を示す構成図、図8は図7の静電アクチュエータの動作
原理を説明する説明図、図9は図7の静電アクチュエー
タの外観を示す外観図、図10は図7の静電アクチュエ
ータの概念構成を示す概念図、図11は図10の電極部
の構成を示す構成図、図12は図11の電極部の簡略化
した等価回路、図13は図12による等価回路を用いて
表現した静電アクチュエータの構成を示す構成図、図1
4は図7の静電アクチュエータの展開構成図、図15は
図7の静電アクチュエータの作用を説明する第1の説明
図、図16は図7の静電アクチュエータの作用を説明す
る第2の説明図、図17は図7の静電アクチュエータの
作用を説明する第3の説明図、図18は図7の静電アク
チュエータの作用を説明する第4の説明図、図19は図
7の静電アクチュエータの作用を説明する第5の説明
図、図20は図7の静電アクチュエータの超音波振動子
との接続を説明する説明図、図21は図7の静電アクチ
ュエータの第1の変形例を説明する説明図、図22は図
7の静電アクチュエータの第2の変形例を説明する説明
図、図23は図1の超音波診断装置のプローブ先端部の
変形例の構成を示す構成図、図24は使用者の視線を検
知することにより3次元超音波画像の表示を切り換える
ことを可能とする超音波診断装置の構成を示す構成図で
ある。
1 to 24 relate to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus, and FIG. 2 is a configuration of a probe tip portion of the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. FIG. 3 is a configuration diagram shown in FIG. 3, FIG. 3 is a timing diagram showing timings of respective signals of the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. 1, and FIG. 4 is an explanation of reflection of ultrasonic waves from the acoustic reflector in the advancing / retreating direction of the ultrasonic transducer of FIG. 5 is a timing diagram for explaining the rotation reference signal and the linear direction position detection signal calculated by the CPU 19 by the reflection of FIG. 4, and FIG. 6 is a configuration diagram showing a configuration of a modification of the probe tip portion of FIG. 7 is a configuration diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus which is a modified example of FIG. 1 in which rotation and advance / retreat operations are performed on the ultrasonic transducer side, and FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating the operation principle of the electrostatic actuator of FIG. FIG. 9 is an external view showing the external appearance of the electrostatic actuator of FIG. 10 is a conceptual diagram showing the conceptual configuration of the electrostatic actuator of FIG. 7, FIG. 11 is a configuration diagram showing the configuration of the electrode section of FIG. 10, FIG. 12 is a simplified equivalent circuit of the electrode section of FIG. 11, and FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the electrostatic actuator expressed by using the equivalent circuit shown in FIG.
4 is a development configuration diagram of the electrostatic actuator of FIG. 7, FIG. 15 is a first explanatory diagram for explaining the operation of the electrostatic actuator of FIG. 7, and FIG. 16 is a second explanatory diagram of the operation of the electrostatic actuator of FIG. Explanatory drawing, FIG. 17 is a third explanatory view for explaining the operation of the electrostatic actuator of FIG. 7, FIG. 18 is a fourth explanatory view for explaining the operation of the electrostatic actuator of FIG. 7, and FIG. 20 is a fifth explanatory diagram for explaining the action of the electric actuator, FIG. 20 is an explanatory diagram for explaining connection between the electrostatic actuator of FIG. 7 and the ultrasonic transducer, and FIG. 21 is a first modification of the electrostatic actuator of FIG. FIG. 22 is an explanatory diagram illustrating an example, FIG. 22 is an explanatory diagram illustrating a second modified example of the electrostatic actuator of FIG. 7, and FIG. 23 is a configuration illustrating a configuration of a modified example of the probe tip portion of the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. Fig. 24 and Fig. 24 show how to detect the line of sight of the user. It is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus capable of switching a display of the original ultrasound image.

【0010】図2(a)に示すように、図示しない手元
側に設けられたモータに接続されたフレキシブルシャフ
ト1の先端に超音波振動子2が配置されており、これら
フレキシブルシャフト1と超音波振動子2とはポリエチ
レン等の材質からなるプローブシース3内に収納されて
いる。プローブシース3内には超音波伝達媒体4が充満
されている。そして、プローブシース3の周の一部に
は、三角形の形状の音響反射体6が配置されている。音
響反射体6は、図2(b)に示されるように、プローブ
シース3を構成する2重のポリエチレンシースの間に挟
んで、加熱成形し、プローブシース3の肉厚内に配設す
るように加工してある。
As shown in FIG. 2 (a), an ultrasonic transducer 2 is arranged at the tip of a flexible shaft 1 connected to a motor (not shown) provided on the hand side, and these flexible shaft 1 and ultrasonic waves are The vibrator 2 is housed in a probe sheath 3 made of a material such as polyethylene. The probe sheath 3 is filled with an ultrasonic transmission medium 4. A triangular acoustic reflector 6 is arranged on a part of the circumference of the probe sheath 3. As shown in FIG. 2B, the acoustic reflector 6 is sandwiched between the double polyethylene sheaths constituting the probe sheath 3, heat-molded, and disposed within the thickness of the probe sheath 3. It has been processed into.

【0011】本実施例の超音波診断装置において、図1
に示すように、超音波振動子2はフレキシブルシャフト
1内に配置された同軸ケーブル7に接続される。同軸ケ
ーブル7の一方は、電圧増幅器8に接続される。そし
て、電圧増幅器8の一方は超音波断層像を形成表示する
ための一般的な超音波信号処理回路9に接続され、更に
表示制御回路10を介して、プリンタやモニタ等の表示
装置11に接続される。
In the ultrasonic diagnostic apparatus of the present embodiment, FIG.
As shown in, the ultrasonic transducer 2 is connected to the coaxial cable 7 arranged in the flexible shaft 1. One of the coaxial cables 7 is connected to the voltage amplifier 8. One of the voltage amplifiers 8 is connected to a general ultrasonic signal processing circuit 9 for forming and displaying an ultrasonic tomographic image, and further connected via a display control circuit 10 to a display device 11 such as a printer or a monitor. To be done.

【0012】一方、電圧増幅器8の出力は、LPF12
及び電圧増幅器13を介して、電圧コンパレータ14の
正電圧端子に接続され、電圧コンパレータ14の負電圧
端子には電圧コンパレータ14の比較電圧となる比較電
圧発生回路15が接続されている。電圧コンパレータ1
4の出力は、ゲート回路16に接続され、その出力はC
PU19に接続される。ゲート回路16は、タイムゲー
ト回路17で制御され、その制御パラメータは、プロー
ブデータ記憶回路18から入力される。
On the other hand, the output of the voltage amplifier 8 is the LPF 12
The voltage comparator 14 is connected to the positive voltage terminal of the voltage comparator 14, and the negative voltage terminal of the voltage comparator 14 is connected to the comparison voltage generation circuit 15 that serves as the comparison voltage of the voltage comparator 14. Voltage comparator 1
The output of 4 is connected to the gate circuit 16 and its output is C
It is connected to the PU 19. The gate circuit 16 is controlled by the time gate circuit 17, and its control parameter is input from the probe data storage circuit 18.

【0013】CPU19には、モータ制御回路20が接
続され、両者の間で超音波振動子進退量検出信号及び回
転基準信号(図中の符号20a)、回転角度信号(図中
の符号20b)、進退信号及びSTOP信号(図中の符
号20c)をやりとりする。またCPU19には上記進
退信号、STOP信号のパラメータを変更し、超音波振
動子の進退量をコントロールするジョイスティック23
が接続されている。モータ制御回路20には超音波振動
子2を回転、または進退させるためのDCモータ21お
よびリニアモータ22が接続される。モータの制御回路
20は、回転基準信号と水晶発振器の分周信号と位相比
較を行い、ラジアル回転数を一定に保つ公知のPLL制
御回路と、CPU19からの制御信号からリニアモータ
22の進退を行う公知のリニアモータ制御回路で構成さ
れている。
A motor control circuit 20 is connected to the CPU 19, and an ultrasonic transducer advancing / retreating amount detection signal and a rotation reference signal (reference numeral 20a in the figure), a rotation angle signal (reference numeral 20b in the figure) are connected between them. An advance / retreat signal and a STOP signal (reference numeral 20c in the figure) are exchanged. Further, the CPU 19 changes the parameters of the advance / retreat signal and the STOP signal to control the amount of advance / retreat of the ultrasonic transducer.
Are connected. The motor control circuit 20 is connected with a DC motor 21 and a linear motor 22 for rotating the ultrasonic transducer 2 or moving it back and forth. The motor control circuit 20 performs phase comparison with the rotation reference signal and the frequency-divided signal of the crystal oscillator, and moves the linear motor 22 back and forth based on a known PLL control circuit that keeps the radial rotation speed constant and a control signal from the CPU 19. It is composed of a known linear motor control circuit.

【0014】このように構成された超音波診断装置の作
用について説明する。
The operation of the ultrasonic diagnostic apparatus configured as described above will be described.

【0015】図3に示すように、超音波診断装置に具備
される図示しない公知のフリーズ信号(図3(a))が
LOWになりモータが回転し始めると、公知のPLL回
路の水晶振動子の出力電圧の分周信号fA (図3
(b):例えば300μsec の方形波パルス)に同期し
た高電圧パルス信号(図3(c):100VP−P)が
同軸ケーブル7で伝送され超音波振動子2に印加され
る。高電圧パルス電圧の印加によって、超音波振動子2
から超音波が送波される。送波された超音波は、プロー
ブシース3に内包された音響反射体6で反射され、超音
波振動子2で受信される。受信された超音波は、超音波
振動子2で音響−電圧変換され同軸ケーブル7を通り電
圧増幅器8で、数十mVP−Pの電圧まで増幅され、そ
の後超音波信号処理回路9を通り、表示制御回路10
で、アナログ/デジタル変換され信号処理の上、映像信
号としてプリンタやモニタ等の表示装置11に入力され
Bモード画像として表示される。
As shown in FIG. 3, when a known freeze signal (not shown) (FIG. 3A) provided in the ultrasonic diagnostic apparatus becomes LOW and the motor starts to rotate, a crystal oscillator of a known PLL circuit is provided. Of the output voltage fA (Fig. 3
(B): A high voltage pulse signal (FIG. 3 (c): 100VP-P) synchronized with a square wave pulse of, for example, 300 μsec is transmitted by the coaxial cable 7 and applied to the ultrasonic transducer 2. By applying the high voltage pulse voltage, the ultrasonic transducer 2
The ultrasonic wave is transmitted from. The transmitted ultrasonic waves are reflected by the acoustic reflector 6 contained in the probe sheath 3 and received by the ultrasonic transducer 2. The received ultrasonic waves are acoustic-voltage converted by the ultrasonic transducer 2, passed through the coaxial cable 7, amplified by the voltage amplifier 8 to a voltage of several tens mVP-P, and then passed through the ultrasonic signal processing circuit 9 for display. Control circuit 10
Then, after being subjected to analog / digital conversion and signal processing, it is input as a video signal to the display device 11 such as a printer or monitor and displayed as a B-mode image.

【0016】一方、電圧増幅器8で増幅された信号は、
高周波成分をフィルタ12で除去した後、再度電圧増幅
器13で数VP−Pの電圧レベルまで増幅される(図3
(d))。電圧コンパレータ14では増幅された信号
と、増幅された音響反射体からの受信エコー信号と同等
レベルの電圧を出力するように調整された比較電圧発生
回路15からの電圧を比較し、図3(e)に示すような
コンパレータ14の出力信号が発生する。
On the other hand, the signal amplified by the voltage amplifier 8 is
After the high frequency component is removed by the filter 12, the voltage amplifier 13 again amplifies it to a voltage level of several VP-P (FIG. 3).
(D)). The voltage comparator 14 compares the amplified signal with the voltage from the comparison voltage generation circuit 15 adjusted so as to output a voltage of the same level as the received echo signal from the amplified acoustic reflector, and the voltage is compared with the voltage shown in FIG. The output signal of the comparator 14 as shown in () is generated.

【0017】コンパレータ14の出力信号には、超音波
振動子2に高圧パルス電圧が印加された時の、漏洩電圧
による信号も混入している。その混入された信号はゲー
ト回路16で除去する。ゲート回路16を遮断する制御
信号は、タイムゲート信号(図3(f))として、タイ
ムゲート回路17からゲート回路16に印加される。超
音波振動子2の周波数や形状等で変化することが考えら
れるゲート回路16の遮断時間は、プローブデータ記憶
回路18のデータをタイムゲート回路17で解析して最
適な時間に調整される。最終的にゲート回路16の出力
信号は、音響反射体6からの反射エコー信号に同期した
信号(図3(h))のみがCPU19に印加される。こ
のように音響反射体6によって反射された受信エコー信
号によって、CPU19にパルス電圧が入力される。な
お、図3(g)に回転初期における回転基準信号、図3
(i)に回転安定時の回転基準信号を示す。
The output signal of the comparator 14 also contains a signal due to a leakage voltage when a high voltage pulse voltage is applied to the ultrasonic transducer 2. The mixed signal is removed by the gate circuit 16. The control signal for shutting off the gate circuit 16 is applied from the time gate circuit 17 to the gate circuit 16 as a time gate signal (FIG. 3 (f)). The cutoff time of the gate circuit 16 which may change depending on the frequency and shape of the ultrasonic transducer 2 is adjusted to an optimum time by analyzing the data of the probe data storage circuit 18 by the time gate circuit 17. Finally, as the output signal of the gate circuit 16, only the signal (FIG. 3 (h)) synchronized with the reflection echo signal from the acoustic reflector 6 is applied to the CPU 19. A pulse voltage is input to the CPU 19 by the received echo signal reflected by the acoustic reflector 6 as described above. It should be noted that FIG.
(I) shows the rotation reference signal when the rotation is stable.

【0018】次に、CPU19における、CPU19の
入力のパルス電圧から回転基準信号およびリニア方向位
置検出信号を作成する過程について図2,4,5を使用
して説明する。
Next, the process in which the CPU 19 creates the rotation reference signal and the linear direction position detection signal from the pulse voltage input to the CPU 19 will be described with reference to FIGS.

【0019】音響反射体6は、図2に示されるように二
等辺三角形の形状をしている。図2の断面A−A′を超
音波振動子2がスキャンする際には、図4(a)のよう
にθA の範囲を超音波振動子2がスキャンする。いまθ
A の範囲内で超音波の送信が3回行われていると仮定す
れば、CPU19に入力されるパルス列は3波になる
(図5(a))。このパルス列時間をCPU19でカウ
ント(図5(b):PtA)し、その中間時間を常に回転
基準信号(図5(c))として出力する。
The acoustic reflector 6 has an isosceles triangular shape as shown in FIG. When the ultrasonic transducer 2 scans the cross section AA ′ in FIG. 2, the ultrasonic transducer 2 scans the range of θA as shown in FIG. 4A. Now θ
Assuming that ultrasonic waves are transmitted three times within the range of A, the pulse train input to the CPU 19 has three waves (FIG. 5A). The pulse train time is counted by the CPU 19 (FIG. 5 (b): PtA), and the intermediate time is always output as the rotation reference signal (FIG. 5 (c)).

【0020】今、リニアモータ22を駆動して、超音波
断層画像をリニア方向にもスキャンし、3次元の画像を
構築するモードを考察する。超音波振動子2がリニア方
向に移動して、B−B′断面を通過した場合、図4
(b)に記載のように、音響反射体6の角度θB は、例
えばθA の2倍あるので、音響反射体6によって反射さ
れる超音波音線の数は、A−A′断面スキャン時に比べ
て2倍、つまり6波のパルス列(図5(d))がCPU
19に入力される。このパルス列時間をCPU19でカ
ウント(図5(e):PtB)し、同様にパルス列の中間
時間を回転基準信号(図5(f))として出力する。
Now, consider a mode in which the linear motor 22 is driven and the ultrasonic tomographic image is scanned in the linear direction to construct a three-dimensional image. When the ultrasonic transducer 2 moves in the linear direction and passes through the BB ′ cross section, FIG.
As described in (b), since the angle θB of the acoustic reflector 6 is, for example, twice the angle θA, the number of ultrasonic sound rays reflected by the acoustic reflector 6 is larger than that when the AA ′ cross section is scanned. 2 times, that is, 6-wave pulse train (Fig. 5 (d))
It is input to 19. This pulse train time is counted by the CPU 19 (FIG. 5 (e): PtB), and similarly the intermediate time of the pulse train is output as the rotation reference signal (FIG. 5 (f)).

【0021】ここで、音響反射体6の形状は二等辺三角
形であることを考えると、スキャン断面の位置によって
遮断角度が異なり(図4参照)、パルス列の発生する期
間が異なる(PtA,PtB)。この発生期間(PtA,Pt
B)をCPU19でカウントし、カウント値と音響反射
体6の形状データとCPU19で比較すれば、現在超音
波振動子2が音響反射体6のどの断面を通過しているか
推定することが可能となる。
Here, considering that the shape of the acoustic reflector 6 is an isosceles triangle, the cutoff angle differs depending on the position of the scan section (see FIG. 4), and the pulse train generation period differs (PtA, PtB). . This occurrence period (PtA, Pt
By counting B) by the CPU 19 and comparing the count value with the shape data of the acoustic reflector 6 by the CPU 19, it is possible to estimate which cross section of the acoustic reflector 6 is currently passing through. Become.

【0022】このCPU19によって推定された、リニ
ア方向の移動量は、振動子進退量検出信号としてモータ
制御回路20内の公知のリニアモータ制御回路に入力さ
れる。この進退量検出信号を使用して、ジョイスティッ
ク23等から送られてくる、超音波振動子の前後方向へ
の移動信号(進退信号)、リニア方向動作STOP信号
とで超音波振動子2のリニア方向の動作を制御する。ど
の断面を超音波振動子2が通過しても、そのパルス列の
中間時間を回転基準信号と位置づければ、常に各断面を
スキャン時に出力される回転基準信号が発生する箇所は
一定になる。この回転基準信号表示は表示制御回路10
に送られ、超音波断層像のラジアルスキャン画像の書き
出し位置制御信号となる。
The movement amount in the linear direction estimated by the CPU 19 is input to a known linear motor control circuit in the motor control circuit 20 as a vibrator advance / retreat amount detection signal. Using this advance / retreat amount detection signal, the ultrasonic transducer 2 is moved in the linear direction by a forward / backward movement signal (advance / retreat signal) of the ultrasonic transducer and a linear direction operation STOP signal sent from the joystick 23 or the like. Control the behavior of. Regardless of which cross section the ultrasonic transducer 2 passes through, if the intermediate time of the pulse train is positioned as the rotation reference signal, the position where the rotation reference signal output at the time of scanning each cross section is always constant. This rotation reference signal is displayed by the display control circuit 10
And becomes a write start position control signal of the radial scan image of the ultrasonic tomographic image.

【0023】一方、回転基準信号はモータ制御回路20
に送られ公知のPLL回路で基準信号と位相比較され、
DCモータ21が安定に回転するように制御される。
On the other hand, the rotation reference signal is the motor control circuit 20.
The phase is compared with a reference signal by a well-known PLL circuit,
The DC motor 21 is controlled so as to rotate stably.

【0024】そのため、超音波振動子2の回転は、常に
安定し、かつ書き出し位置は常にプローブシース3の同
一方向に設定されるので、画像のふらつきが起こらな
い。
Therefore, the rotation of the ultrasonic transducer 2 is always stable, and the writing start position is always set in the same direction of the probe sheath 3, so that the image does not fluctuate.

【0025】このように、本実施例の超音波診断装置に
よれば、進退方向に頂点を有する二等辺三角形の音響反
射体6により、超音波振動子2がスキャンする断面の位
置によって遮断角度が異なり、パルス列の発生する期間
(PtA,PtB)が変化し、この発生期間(PtA,PtB)
をCPU19でカウントし、カウント値と音響反射体6
の形状データとをCPU19で比較することで、現在超
音波振動子2が音響反射体6のどの断面を通過している
かを算出することで、フレキシブルシャフトの先端に設
けた超音波振動子2のラジアル回転基準位置およびリニ
ア方向進退量を正確に検出することができ、その結果、
Bモード画像のラジアル表示またはリニア表示、3次元
表示の画質を向上させると共に、超音波振動子2のスキ
ャンしている位置と表示画像を完全に一致させることが
できる。
As described above, according to the ultrasonic diagnostic apparatus of this embodiment, the cutoff angle is changed depending on the position of the cross section scanned by the ultrasonic transducer 2 by the acoustic reflector 6 having an isosceles triangle having a vertex in the advancing / retreating direction. Differently, the pulse train generation period (PtA, PtB) changes, and this generation period (PtA, PtB)
CPU 19 counts the count value and the acoustic reflector 6
By comparing the shape data of the ultrasonic transducer 2 with the shape data of the ultrasonic transducer 2 by the CPU 19, it is possible to calculate which cross section of the acoustic reflector 6 the ultrasonic transducer 2 is currently passing. It is possible to accurately detect the radial rotation reference position and the linear movement amount, and as a result,
It is possible to improve the image quality of the radial display, the linear display, and the three-dimensional display of the B-mode image, and to completely match the scanning position of the ultrasonic transducer 2 with the display image.

【0026】なお、上記実施例において、音響反射体の
形状は二等辺三角形としたが、これに限定されるもので
はなく、図6のように×形状、V形状の全ての線対象の
形状でも良いことはいうまでもない。ちなみに、図6
(a)に示すように、V形状の場合、回転基準信号の検
出はCPUに入力されるパルス信号の区間のカウントを
CPU19の制御プログラムを上記実施例の構成から変
更するだけで実現可能であり、進退量は同じとなる。こ
のV形状の場合、超音波の遮断される領域が上記実施例
に比べて少ないといったメリットがある。
In the above embodiment, the shape of the acoustic reflector is an isosceles triangle, but the shape is not limited to this, and it is also possible to use all X-shaped and V-shaped line objects as shown in FIG. Not to mention good things. By the way, Figure 6
As shown in (a), in the case of the V shape, the rotation reference signal can be detected only by changing the control program of the CPU 19 from the configuration of the above-described embodiment to the count of the section of the pulse signal input to the CPU. , The amount of advance / retreat is the same. This V-shape has an advantage that the area where ultrasonic waves are blocked is smaller than that in the above-described embodiment.

【0027】また、音響反射体の形状を図6(b)に示
すように×形状とし、パルス信号の区間が最小となる×
の交点の場所をCPUで検出し、その場所で超音波振動
子の進退方向を変更するようにモータ制御を行えば上記
実施例の場合より、温度特性、経時変化に対して変動の
少ないモータの進退制御が実施可能となる。
Further, the shape of the acoustic reflector is x-shaped as shown in FIG. 6 (b), and the interval of the pulse signal is the minimum x.
If the CPU detects the location of the intersection point of and the motor control is performed so as to change the advancing / retreating direction of the ultrasonic transducer at that location, the motor having less fluctuations with respect to temperature characteristics and changes over time can be obtained, as compared with the above embodiment. Forward / backward control can be implemented.

【0028】なお、上記実施例において、フレキシブル
シャフトの先端に設けた超音波振動子2の回転及び進退
動作は、モータ制御回路20により例えば図示しない手
元側の駆動部に設けたDCモータ21及びリニアモータ
22で行うとしたが、これに限らす、以下に示すよう
に、回転及び進退動作を超音波振動子2側で行うように
しても良い。
In the above embodiment, the rotation and forward / backward movement of the ultrasonic transducer 2 provided at the tip of the flexible shaft is performed by the motor control circuit 20 such as the DC motor 21 and the linear motor provided in the drive unit on the near side (not shown). Although it is assumed that the motor 22 is used, the rotation and advancing / retreating operations may be performed on the side of the ultrasonic transducer 2 as described below.

【0029】すなわち、図7に示すように、生体内の超
音波診断を行う超音波プローブ24の先端内部に、断層
像検出用の超音波振動子25が内蔵する。この超音波振
動子25は、超音波を発生する手段と検出物体からの反
射波を受信する手段とが具備された送受兼用タイプのも
のであり、超音波の送受信については、時分割で行って
いる。前記超音波振動子25は、制御装置26からの駆
動信号によって駆動される。前記駆動信号は、超音波駆
動信号ライン27を介して超音波振動子25に供給され
る。また、検出物体の反射波受信信号は、受信ライン2
8を介して制御装置26内に取り込まれる。断層情報を
有する受信信号を制御装置26が受け取ると、断層情報
はディスプレイ29に表示されるようになっている。
That is, as shown in FIG. 7, an ultrasonic transducer 25 for detecting a tomographic image is built in the tip of the ultrasonic probe 24 for performing ultrasonic diagnosis in the living body. The ultrasonic transducer 25 is of a transmission / reception type which is provided with a means for generating an ultrasonic wave and a means for receiving a reflected wave from a detection object. Transmission and reception of ultrasonic waves are performed in a time division manner. There is. The ultrasonic transducer 25 is driven by a drive signal from the controller 26. The drive signal is supplied to the ultrasonic transducer 25 via the ultrasonic drive signal line 27. In addition, the reflected wave reception signal of the detection object is received by the reception line 2
8 into the control device 26. When the control device 26 receives the reception signal having the tomographic information, the tomographic information is displayed on the display 29.

【0030】また、超音波プローブ24の先端に内蔵さ
れているアクチュエータ30は、制御装置27からアク
チュエータ駆動ライン31に駆動信号を出力することに
よって駆動させる。このアクチュエータ30を駆動する
ことによって、超音波振動子25を図7中の一点破線線
分A−Aを軸に回転させることができるようになってお
り、超音波プローブ24長手方向にも進退させることが
できるようになっている。
The actuator 30 built in the tip of the ultrasonic probe 24 is driven by outputting a drive signal from the controller 27 to the actuator drive line 31. By driving the actuator 30, the ultrasonic transducer 25 can be rotated about the dashed line AA in FIG. 7 as an axis, and is also moved forward and backward in the longitudinal direction of the ultrasonic probe 24. Is able to.

【0031】ここで、静電アクチュエータ30について
の詳細を示す。アクチュエータ30は、静電アクチュエ
ータと呼ばれるものを採用している(以下アクチュエー
タ30は静電アクチュエータとする)。
Details of the electrostatic actuator 30 will be described below. The actuator 30 employs what is called an electrostatic actuator (hereinafter, the actuator 30 is an electrostatic actuator).

【0032】ここで、図8を用いて静電アクチュエータ
の原理を説明する。図8(a)に示すように、静電アク
チュエータは、電極33が複数個内蔵された絶縁体で構
成される固定子32と、基本的には抵抗体で構成され駆
動する部分の移動子35とからコンデンサを構成するこ
とで形成される。なお、固定子32には、電極33に電
圧を駆動するために、電気端子34が取り付けてある。
また、 前記固定子32,移動子35によってコンデン
サを構成するために、絶縁体36を移動子35の固定子
32側に配置する。
Here, the principle of the electrostatic actuator will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 8A, the electrostatic actuator includes a stator 32 formed of an insulator having a plurality of electrodes 33 incorporated therein, and a mover 35 of a portion which is basically formed of a resistor and is driven. It is formed by configuring a capacitor from and. An electric terminal 34 is attached to the stator 32 to drive a voltage on the electrode 33.
Further, an insulator 36 is arranged on the stator 32 side of the mover 35 to form a capacitor by the stator 32 and the mover 35.

【0033】このように構成された静電アクチュエータ
では、まず、電気端子34に図8b(b)に示すような
電圧を印加すると、図8(c)に示すように、固定子3
2の向かい合う電極33に表れている電荷と逆符号の電
荷が移動子35に充電される。この時、移動子35と固
定子32との間に吸引力が働き移動子35と固定子32
間の摩擦によって保持される。次に、図8(d)に示す
ように、電気端子34に印加する電圧を変化させる。こ
の時、移動子35側に帯電されている電荷は、移動子3
5が高抵抗であるため、誘導変化に時間がかかる。それ
によって、各向かい合う電極33には同符号の電荷が充
電されているようになるので、向かい合う電極33に充
電されている電荷間の作用によって、図8(d)内の矢
印の方向に移動子35が駆動されるように駆動力が発生
される。同時に、上記に示した垂直吸引力は、減少ない
し反発力となって摩擦力が減少する。以上のことから、
移動子35が図8(e)の位置に移動することになる。
すなわち、図8(d)の位置から電極33の1ピッチ
分、右に移動したことになる。
In the electrostatic actuator thus constructed, first, when a voltage as shown in FIG. 8b (b) is applied to the electric terminal 34, as shown in FIG. 8 (c), the stator 3
The charge having the opposite sign to the charge appearing on the two electrodes 33 facing each other is charged in the mover 35. At this time, a suction force acts between the mover 35 and the stator 32, and the mover 35 and the stator 32
Held by friction between. Next, as shown in FIG. 8D, the voltage applied to the electric terminal 34 is changed. At this time, the electric charge charged on the side of the moving element 35 is
Since 5 has a high resistance, it takes a long time for induction change. As a result, the electric charges having the same sign are charged in the respective electrodes 33 facing each other, so that the action of the electric charges charged in the electrodes 33 facing each other causes the mover to move in the direction of the arrow in FIG. Driving force is generated so that 35 is driven. At the same time, the above-mentioned vertical suction force is reduced or repulsed to reduce the friction force. From the above,
The mover 35 moves to the position shown in FIG.
That is, it means that the electrode 33 has moved to the right by one pitch from the position of FIG.

【0034】さて、具体的な静電アクチュエータは、図
9(a)に示すように、中央部に図中右斜線で示される
円柱形状をした支持棒37の表面に、図中左斜線で示さ
れる部分であるマトリックス状の電極が印刷されてある
電極フィルム38を巻き付け固定されている。更に、そ
の上に図中ドットハッチングで示される絶縁フィルム3
9を巻き付けて固定し、図中黒い部分で示される電気的
高抵抗値を持つ抵抗体フィルム40をその上に巻き付け
る。ここで、抵抗体フィルム40は、支持棒の軸方向に
対しての回転および支持棒の長手方向に対して進退可能
なように、図中空白部で示されるようにブランクがあり
固定はされていない。この断面を図9(b)に示す。
Now, as shown in FIG. 9A, a specific electrostatic actuator is shown on the surface of a support rod 37 having a cylindrical shape shown by a right diagonal line in the figure at the center by a left diagonal line in the figure. The electrode film 38 on which the matrix-shaped electrodes, which are the parts to be printed, is printed is fixed. Furthermore, the insulating film 3 shown by dot hatching in the figure
9 is wound and fixed, and a resistor film 40 having a high electrical resistance value shown by a black portion in the drawing is wound on the resistor film 40. Here, the resistor film 40 has a blank and is fixed as shown by a blank portion in the drawing so that the resistor film 40 can rotate in the axial direction of the support rod and can move back and forth in the longitudinal direction of the support rod. Absent. This cross section is shown in FIG.

【0035】この構成によって、静電アクチュエータが
構成され電極フィルム38を電気駆動することによって
抵抗体フィルム40を動かすことが可能になる。
With this structure, an electrostatic actuator is formed and the resistor film 40 can be moved by electrically driving the electrode film 38.

【0036】次に、静電アクチュエータを構成する電極
フィルム38について説明する。図10に電極フィルム
38広げた様子を示す。図10中符号41は、電極フィ
ルム38の電極部であり、符号42,43は、電極部4
1に電圧を印加するための駆動ライン1,2である。電
極部41の形状は、図11に示すように(a)、または
(b)のような配置になっている。図11中の符号44
は整流素子としてのダイオードであり、符号45は電極
である。以下、簡単なために、このダーオード44と電
極45を図12にような等価回路で示す。従って、この
等価回路により図10は図13に示すように表現でき
る。
Next, the electrode film 38 constituting the electrostatic actuator will be described. FIG. 10 shows a state where the electrode film 38 is expanded. In FIG. 10, reference numeral 41 is an electrode portion of the electrode film 38, and reference numerals 42 and 43 are electrode portions 4.
1 are drive lines 1 and 2 for applying a voltage to 1. The shape of the electrode portion 41 is arranged as shown in FIG. 11 (a) or (b). Reference numeral 44 in FIG.
Is a diode as a rectifying element, and reference numeral 45 is an electrode. Hereinafter, for simplicity, the diode 44 and the electrode 45 are shown by an equivalent circuit as shown in FIG. Therefore, FIG. 10 can be expressed as shown in FIG. 13 by this equivalent circuit.

【0037】ここで、静電アクチュエータの具体的な駆
動方法を示す。簡単のため、図14に示すように各フィ
ルムを平面に広げた場合について説明する。
Here, a specific method of driving the electrostatic actuator will be described. For simplification, a case where each film is spread on a plane as shown in FIG. 14 will be described.

【0038】図14中において、符号46は移動子とし
ての抵抗体フィルムであり、符号47は静電アクチュエ
ータを構成するために必要な絶縁フィルムである。符号
48は移抵抗体フィルム46を所望の方向に移動するよ
う駆動するための、電極フィルムである。また、説明の
ために、図15乃至図18に抵抗体フィルム46と電極
フィルム48に帯電される電荷の帯電状態を示す。
In FIG. 14, reference numeral 46 is a resistor film as a moving element, and reference numeral 47 is an insulating film necessary for constructing an electrostatic actuator. Reference numeral 48 is an electrode film for driving the transfer resistance film 46 so as to move it in a desired direction. For the sake of explanation, FIGS. 15 to 18 show the charging states of the charges charged on the resistor film 46 and the electrode film 48.

【0039】まず、初めに図15(a)に示すように、
駆動ライン1,2に電圧を印加する。これによって、図
15(b)に示すように、電極フィルム48の各電極に
充電され、それにともなって抵抗体フィルム46が図1
5(c)に示すように帯電される。
First, as shown in FIG. 15 (a),
A voltage is applied to the drive lines 1 and 2. As a result, as shown in FIG. 15B, each electrode of the electrode film 48 is charged, and accordingly, the resistor film 46 is changed to the one shown in FIG.
5 (c) is charged.

【0040】図16(a)に示すように、駆動ライン
1,2に印加する電圧を変化させる。それによって、図
16(b)に示すように、電極フィルム48の各電極に
帯電していた電荷が反転する。この時、フィルムが高抵
抗であるため、抵抗体フィルム46に帯電していた電荷
の誘導変化は時間がかかる。したがって、図16(c)
のように、前に駆動した時に誘導された電荷が帯電して
いると考えられる。これによって、向かい合う面に帯電
している電荷の作用により、抵抗体フィルム46が図1
4中の矢印x方向にマトリックス電極の1ピッチ分移動
する。
As shown in FIG. 16A, the voltage applied to the drive lines 1 and 2 is changed. As a result, as shown in FIG. 16B, the electric charges charged on the respective electrodes of the electrode film 48 are inverted. At this time, since the film has a high resistance, the induced change of the electric charge charged in the resistor film 46 takes time. Therefore, FIG.
As described above, it is considered that the electric charge induced when driven before is charged. As a result, due to the action of the electric charges charged on the surfaces facing each other, the resistor film 46 is moved to the position shown in FIG.
The matrix electrode is moved by one pitch in the direction of arrow x in FIG.

【0041】次に、図17(a)に示すように、駆動ラ
イン1,2に電圧を印加する。それによって、図17
(b)に示すように、電極フィルム48の各電極に電荷
が帯電され、それにともなって抵抗体フィルム46が図
17(c)に示すように帯電される。
Next, as shown in FIG. 17A, a voltage is applied to the drive lines 1 and 2. Thereby, FIG.
As shown in (b), each electrode of the electrode film 48 is electrically charged, and the resistor film 46 is accordingly charged as shown in FIG. 17 (c).

【0042】図18(a)に示すように、駆動ライン
1,2に印加する電圧を変化させる。それによって、図
18(b)に示すように、電極フィルム48の各電極に
帯電していた電荷が反転する。この時、フィルムが高抵
抗であるため、抵抗体フィルム46に帯電していた電荷
の誘導変化は時間がかかる。したがって、図19(c)
のように、前に駆動した時に誘導された電荷が帯電して
いると考えられる。これによって、向かい合う面に帯電
している電荷の作用により、抵抗体フィルム46が図1
7中の矢印y方向にマトリックス電極の1ピッチ分移動
する。
As shown in FIG. 18A, the voltage applied to the drive lines 1 and 2 is changed. As a result, as shown in FIG. 18B, the electric charges charged in the electrodes of the electrode film 48 are inverted. At this time, since the film has a high resistance, the induced change of the electric charge charged in the resistor film 46 takes time. Therefore, FIG.
As described above, it is considered that the electric charge induced when driven before is charged. As a result, due to the action of the electric charges charged on the surfaces facing each other, the resistor film 46 is moved to the position shown in FIG.
The matrix electrode is moved by one pitch in the direction of arrow y in FIG.

【0043】以上のことから、上記静電アクチュエータ
は、駆動ライン1,2への電圧の印加方法によって、平
面におけるx,yの2方向に移動することが可能とな
る。この2自由度アクチュエータから回転運動と直線運
動を取り出すために、図19に示すように、静電アクチ
ュエータ49を支持棒50に巻き付け、固定する。この
時、移動子は固定しないとする。この構成によって、静
電アクチュエータを駆動すれば、図19中の矢印C,
D,E,F方向に移動することが可能となる。
From the above, the electrostatic actuator can be moved in two directions of x and y on the plane by the method of applying the voltage to the drive lines 1 and 2. In order to extract the rotational movement and the linear movement from the two-degree-of-freedom actuator, as shown in FIG. 19, the electrostatic actuator 49 is wound around and fixed to the support rod 50. At this time, the mover is not fixed. With this configuration, if the electrostatic actuator is driven, the arrow C in FIG.
It is possible to move in the D, E, and F directions.

【0044】次に、具体的に超音波振動子への取付方法
を図20に示す。超音波振動子51を図20に示すよう
に、移動子としての抵抗フィルムに固定部材57によっ
て取り付ける。これによって、超音波振動子51の回転
およびリニア駆動を行わすことが可能な静電アクチュエ
ータ53となる。
Next, FIG. 20 shows a concrete method of mounting the ultrasonic transducer. As shown in FIG. 20, the ultrasonic transducer 51 is attached to a resistance film as a moving element by a fixing member 57. As a result, the electrostatic actuator 53 can rotate and linearly drive the ultrasonic transducer 51.

【0045】ここでは、移動子としての抵抗体フィルム
をアクチュエータ外側に配置したが、図21に示すよう
な構成例でも可能である。ここで図21(a)は構成方
法図、(b)は断面図である。これは、中空の支持円柱
体54内に静電アクチュエータ55を配置・固定するこ
とによって、内側の移動子としての抵抗体フィルムを駆
動することもできる。
Here, the resistor film as the moving element is arranged outside the actuator, but it is also possible to adopt the configuration example as shown in FIG. Here, FIG. 21A is a configuration method diagram, and FIG. 21B is a sectional view. It is also possible to drive the resistor film as the inner moving element by disposing and fixing the electrostatic actuator 55 in the hollow supporting columnar body 54.

【0046】上記抵抗体移動子の内側に配置されたもの
と、外側に配置されたものの駆動方向について、図22
(a),(b)に示す。図中符号56は固定子、符号5
7は移動子とし、(a)は固定子56を内側に配置し、
外側の移動子57を駆動するタイプ(図20に示すタイ
プ)であり、(b)は固定子56を外側に配置し、内側
の移動子57を駆動するタイプ(図21に示すタイプ)
である。
FIG. 22 shows the driving directions of the elements arranged inside and outside the resistor moving element.
Shown in (a) and (b). In the figure, reference numeral 56 is a stator, reference numeral 5
7 is a mover, and (a) is a stator 56 arranged inside,
20 is a type that drives the outer mover 57 (type shown in FIG. 20), and (b) is a type that arranges the stator 56 outside and drives the inner mover 57 (type shown in FIG. 21).
Is.

【0047】上記構成によって、図7中の制御装置26
から、超音波駆動信号ライン27に駆動信号を出力す
る。これによって、超音波振動子25から超音波が管腔
壁方向に対して送出される。その後、超音波振動子25
の反射エコーを受信し、受信ライン28を介して、受信
データが制御装置26に取り込まれる。このデータは、
後で断層像の構築を行うためにメモリ等に記憶する。次
に、静電アクチュエータ30をプローブ長手方向軸に対
して静電アクチュエータ30の電極1ピッチ分回転さ
せ、超音波駆動信号を駆動信号ライン27に出力する。
前記示したことを繰り返し、静電アクチュエータ30を
1回転させた後、逐次制御装置26内のメモリ(図示し
ない)に保存されたデータをつなぎ合わせることによっ
て、管腔壁深部の所望の超音波断層像を得ることができ
る。また、静電アクチュエータ30の回転駆動を1回転
終了毎に、プローブ長手方向に対して電極1ピッチ分の
リニア駆動をさせる。その時、超音波振動子25で得ら
れた画像情報をつなぎ合わせることによって、3次元の
超音波断層像も得ることができる。
With the above configuration, the control device 26 shown in FIG.
To output a drive signal to the ultrasonic drive signal line 27. As a result, ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic transducer 25 in the direction of the lumen wall. Then, the ultrasonic transducer 25
Received by the control device 26 via the reception line 28. This data is
It is stored in a memory or the like to construct a tomographic image later. Next, the electrostatic actuator 30 is rotated by one electrode pitch of the electrostatic actuator 30 with respect to the longitudinal axis of the probe, and an ultrasonic drive signal is output to the drive signal line 27.
By repeating the above-described operation and rotating the electrostatic actuator 30 once, the data stored in the memory (not shown) in the control device 26 are connected to each other to obtain a desired ultrasonic tomographic image in the deep part of the lumen wall. You can get a statue. In addition, each time the electrostatic actuator 30 is driven to rotate once, the electrostatic actuator 30 is linearly driven by one electrode pitch in the longitudinal direction of the probe. At that time, a three-dimensional ultrasonic tomographic image can also be obtained by connecting the image information obtained by the ultrasonic transducer 25.

【0048】上記示したように、静電アクチュエータ3
0によって超音波振動子25を回転駆動させることによ
って、回転位置決め用のエンコーダが不要となる。同時
に、リニア駆動を行う場合も同様にエンコーダ不要であ
る。また、回転駆動と同時にリニア駆動も実現できるた
め、1つの部品で2方向の移動ができる。また、超音波
振動子25を直接先端で駆動できるため、従来のプロー
ブ手元側でアクチュエータを駆動させ、回転させるもの
に比べて、回転ムラ等の誤差が少なくなる。
As indicated above, the electrostatic actuator 3
When the ultrasonic transducer 25 is driven to rotate by 0, an encoder for rotational positioning is unnecessary. At the same time, when linear driving is performed, an encoder is not required. Moreover, since linear drive can be realized simultaneously with rotational drive, one component can move in two directions. Further, since the ultrasonic transducer 25 can be directly driven by the tip, an error such as rotation unevenness is reduced as compared with the conventional one in which the actuator is driven and rotated on the probe hand side.

【0049】したがって、小型の超音波振動子駆動部が
実現でき、従来よりも細い超音波内視鏡プローブが実現
できる。しかも、先端駆動方式であるので精度も向上す
る。これによって、患者への低侵襲化と高精度の診断を
行うことができる。
Therefore, a small ultrasonic transducer driving unit can be realized, and an ultrasonic endoscope probe thinner than the conventional one can be realized. Moreover, the tip drive system also improves accuracy. As a result, it is possible to make the patient less invasive and perform highly accurate diagnosis.

【0050】ところで、図23に記載されるように、超
音波振動子58の形状においてシース59軸方向を、半
径方向に比べて長い直方体形状にすることができる。
By the way, as shown in FIG. 23, in the shape of the ultrasonic transducer 58, the axial direction of the sheath 59 can be made into a rectangular parallelepiped shape longer than the radial direction.

【0051】図23の断面形状を見ると明らかなよう
に、超音波振動子58を直方体とすることで超音波振動
子58とシース59間のクリアランスが確保できる。こ
のクリアランスを通し、シース59に充填されている超
音波伝達媒体が自由に移動できる。その結果、リニア進
退時に必要な力量が低減され、超音波振動子のリニア動
作がスムーズに行える。
As is apparent from the cross-sectional shape of FIG. 23, the ultrasonic transducer 58 is a rectangular parallelepiped, so that the clearance between the ultrasonic transducer 58 and the sheath 59 can be secured. The ultrasonic transmission medium filled in the sheath 59 can freely move through this clearance. As a result, the amount of force required during linear advance / retreat is reduced, and the linear operation of the ultrasonic transducer can be performed smoothly.

【0052】一方、図24に示すように、 視線検知部
60と検知信号処理部61と通信部62とを設けて超音
波診断装置63を構成することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 24, an ultrasonic diagnostic apparatus 63 can be constructed by providing a line-of-sight detection unit 60, a detection signal processing unit 61 and a communication unit 62.

【0053】視線検知部60により、術者がCRT64
に表示されるキャラクタのどの部分を見ているか検知す
る。検知部60により検知された信号は、検知信号処理
部61で超音波診断装置63の制御に必要な例えばアス
キーデータに変換される。通信部62は、このデータを
例えば公知のRS−232仕様で診断装置に転送し、術
者の要求している画面や機能の切り換え等を行う。
By the line-of-sight detection unit 60, the operator can
Detect which part of the character displayed on the screen you are looking at. The signal detected by the detection unit 60 is converted into, for example, ASCII data necessary for controlling the ultrasonic diagnostic apparatus 63 by the detection signal processing unit 61. The communication unit 62 transfers this data to, for example, the known RS-232 specification to the diagnostic device, and switches the screen and functions requested by the operator.

【0054】3次元画像表示を実施する場合、任意の断
面で患部をスライスしたり3次元表示された画像を回転
したりすることが容易に想像される。このような表示を
行うために、術者は診断装置のスイッチを頻繁に操作す
る必要があるが超音波プローブを操作している術者は、
通常プローブの患者への挿入操作で両手がふさがってい
るのが一般的である。
When the three-dimensional image display is carried out, it is easy to imagine slicing the affected part at an arbitrary cross section and rotating the three-dimensionally displayed image. In order to display such a display, the operator needs to frequently operate the switch of the diagnostic device, but the operator operating the ultrasonic probe,
Usually, both hands are occupied by inserting the probe into the patient.

【0055】図24の例は、この点を視線検知部60で
術者のCRT64上での視線を検知し、その視線上に表
示されている機能に診断装置を設定することで、術者が
両手がふさがっている状況でも、3次元画像の色々な画
面操作を実現可能としている。
In the example shown in FIG. 24, the visual axis detecting unit 60 detects the visual axis of the operator on the CRT 64 at this point, and the diagnostic apparatus is set to the function displayed on the visual axis, so that the operator can Even when both hands are occupied, various screen operations for 3D images can be realized.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように本発明の超音波診断
装置によれば、位置算出手段により超音波反射部材の形
状から少なくとも超音波振動子の走査位置を算出し、制
御手段により位置算出手段が算出した走査位置に基づい
て、少なくとも超音波振動子の走査を制御するので、簡
単な構成により、超音波振動子のラジアル回転基準位置
およびリニア方向進退量を正確に検出し、Bモード画像
のラジアル表示、リニア表示または3次元表示の画質を
向上させることことができるという効果がある。
As described above, according to the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the position calculating means calculates at least the scanning position of the ultrasonic transducer from the shape of the ultrasonic reflecting member, and the controlling means calculates the position calculating means. Since the scanning of at least the ultrasonic transducer is controlled based on the scanning position calculated by, the radial rotation reference position and the linear advance / retreat amount of the ultrasonic transducer are accurately detected by a simple configuration, There is an effect that the image quality of radial display, linear display or three-dimensional display can be improved.

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

【図1】一実施例に係る超音波診断装置の構成を示す構
成図
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment.

【図2】図1の超音波診断装置のプローブ先端部の構成
を示す構成図
FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration of a probe tip portion of the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG.

【図3】図1の超音波診断装置の各信号のタイミングを
示すタイミング図
3 is a timing diagram showing the timing of each signal of the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG.

【図4】図2の超音波振動子の進退方向での超音波の音
響反射体からの反射を説明する説明図
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining reflection of ultrasonic waves from an acoustic reflector in the advancing / retreating direction of the ultrasonic transducer of FIG.

【図5】図4の反射によってCPUが算出する回転基準
信号およびリニア方向位置検出信号を説明するタイミン
グ図
5 is a timing diagram illustrating a rotation reference signal and a linear direction position detection signal calculated by a CPU based on the reflection shown in FIG.

【図6】図2のプローブ先端部の変形例の構成を示す構
成図
6 is a configuration diagram showing a configuration of a modification of the probe tip portion of FIG.

【図7】回転及び進退動作を超音波振動子側で行う図1
の変形例である超音波診断装置の構成を示す構成図
FIG. 7: Rotation and forward / backward movement are performed on the ultrasonic transducer side.
Block diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus which is a modified example of FIG.

【図8】図7の静電アクチュエータの動作原理を説明す
る説明図
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating the operating principle of the electrostatic actuator of FIG.

【図9】図7の静電アクチュエータの外観を示す外観図9 is an external view showing the external appearance of the electrostatic actuator of FIG.

【図10】図7の静電アクチュエータの概念構成を示す
概念図、
10 is a conceptual diagram showing a conceptual configuration of the electrostatic actuator of FIG. 7,

【図11】図10の電極部の構成を示す構成図、11 is a configuration diagram showing a configuration of an electrode part of FIG.

【図12】図11の電極部の簡略化した等価回路FIG. 12 is a simplified equivalent circuit of the electrode part of FIG.

【図13】図12による等価回路を用いて表現した静電
アクチュエータの構成を示す構成図
FIG. 13 is a configuration diagram showing a configuration of an electrostatic actuator expressed by using the equivalent circuit shown in FIG.

【図14】図7の静電アクチュエータの展開構成図14 is a development configuration diagram of the electrostatic actuator of FIG.

【図15】図7の静電アクチュエータの作用を説明する
第1の説明図
FIG. 15 is a first explanatory diagram illustrating the operation of the electrostatic actuator of FIG.

【図16】図7の静電アクチュエータの作用を説明する
第2の説明図
16 is a second explanatory diagram for explaining the action of the electrostatic actuator of FIG.

【図17】図7の静電アクチュエータの作用を説明する
第3の説明図
FIG. 17 is a third explanatory diagram illustrating the operation of the electrostatic actuator of FIG.

【図18】図7の静電アクチュエータの作用を説明する
第4の説明図
FIG. 18 is a fourth explanatory view illustrating the operation of the electrostatic actuator of FIG.

【図19】図7の静電アクチュエータの作用を説明する
第5の説明図
FIG. 19 is a fifth explanatory view explaining the operation of the electrostatic actuator of FIG.

【図20】図7の静電アクチュエータの超音波振動子と
の接続を説明する説明図
FIG. 20 is an explanatory diagram illustrating connection between the electrostatic actuator of FIG. 7 and an ultrasonic transducer.

【図21】図7の静電アクチュエータの第1の変形例を
説明する説明図
FIG. 21 is an explanatory diagram illustrating a first modified example of the electrostatic actuator of FIG. 7.

【図22】図7の静電アクチュエータの第2の変形例を
説明する説明図
22 is an explanatory diagram illustrating a second modified example of the electrostatic actuator of FIG. 7. FIG.

【図23】図1の超音波診断装置のプローブ先端部の変
形例の構成を示す構成図
FIG. 23 is a configuration diagram showing a configuration of a modification of the probe tip portion of the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG.

【図24】使用者の視線を検知することにより3次元超
音波画像の表示を切り換えることを可能とする超音波診
断装置の構成を示す構成図
FIG. 24 is a configuration diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus capable of switching the display of a three-dimensional ultrasonic image by detecting the line of sight of the user.

【図25】従来の超音波診断装置のプローブ先端部の構
成を示す構成図
FIG. 25 is a configuration diagram showing a configuration of a probe tip portion of a conventional ultrasonic diagnostic apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…フレキシブルシャフト 2…超音波振動子 3…プローブシース 4…超音波伝達媒体 6…音響反射体 7…同軸ケーブル 8…電圧増幅器 9…超音波信号処理回路 10…表示制御回路 11…表示装置 12…LPF 13…電圧増幅器 14…電圧コンパレータ 15…比較電圧発生回路 16…ゲート回路 17…タイムゲート回路 18…プローブデータ記憶回路 19…CPU 20…モータ制御回路 21…DCモータ 22…リニアモータ 23…ジョイスティック DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flexible shaft 2 ... Ultrasonic transducer 3 ... Probe sheath 4 ... Ultrasonic transmission medium 6 ... Acoustic reflector 7 ... Coaxial cable 8 ... Voltage amplifier 9 ... Ultrasonic signal processing circuit 10 ... Display control circuit 11 ... Display device 12 ... LPF 13 ... Voltage amplifier 14 ... Voltage comparator 15 ... Comparison voltage generation circuit 16 ... Gate circuit 17 ... Time gate circuit 18 ... Probe data storage circuit 19 ... CPU 20 ... Motor control circuit 21 ... DC motor 22 ... Linear motor 23 ... Joystick

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プローブシース内に配置した超音波振動
子を、進退または回転運動させて体内組織の断層画像を
得る超音波診断装置において、 前記プローブシースに内包または密着して配置される前
記超音波振動子の走査方向に延在する超音波反射部材
と、 前記超音波反射部材からの反射エコー信号を抽出する抽
出手段と、 前記抽出手段により抽出された前記反射エコー信号と、
前記超音波反射部材の形状から少なくとも前記超音波振
動子の走査位置を算出する位置算出手段と、 前記位置算出手段が算出した前記走査位置に基づいて、
少なくとも前記超音波振動子の走査を制御する制御手段
とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
1. An ultrasonic diagnostic apparatus for obtaining a tomographic image of a body tissue by advancing or retracting or rotating an ultrasonic transducer arranged in a probe sheath, wherein the ultrasonic transducer is included in or closely attached to the probe sheath. An ultrasonic reflection member extending in the scanning direction of the acoustic wave transducer, an extraction unit that extracts a reflection echo signal from the ultrasonic reflection member, and the reflection echo signal extracted by the extraction unit,
Based on the scanning position calculated by the position calculating unit, the position calculating unit calculating at least the scanning position of the ultrasonic transducer from the shape of the ultrasonic reflecting member,
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising at least control means for controlling scanning of the ultrasonic transducer.
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