CN105792755A - 超声波探头及使用该超声波探头的活体血管直径的测量方法 - Google Patents

Abstract

提供一种不受超声波探头放在皮肤表面上时的位置的影响，可可靠地测量血管直径的超声波探头。使用脉冲回波法测量活体的血管(B)直径的本发明的超声波探头(P)包括：施加有脉冲电压并向血管发送超声波的发射部(2)；以及接收碰到血管后反射的反射波的接收部(3)。发射部设置为在同一平面内以蜂窝状配置的多个俯视图为正六边形的压电元件(22)，有选择地分别向各压电元件施加脉冲电压(E)。

Description

超声波探头及使用该超声波探头的活体血管直径的测量方法

技术领域

本发明涉及一种用于使用脉冲回波法测量活体的血管，特别是手腕桡骨动脉的血管直径的超声波探头以及使用该超声波探头的活体血管直径的测量方法。

背景技术

以往，上述种类的超声波探头已知的例如有非专利文献1。该超声波探头包括：基材；层压在基材一面上的、施加了脉冲电压并向血管发送脉冲波的发射部；以发射部在基材上的层压方向为上，层压到该发射部上的、接收碰到血管后反射的反射波的接收部(信号电极)；配置在该信号电极上的声透镜。发射部将俯视图为矩形的压电元件以等间隔排列设置在板状的接地电极上与其长边方向垂直的方向上。并且，在压电元件上施加脉冲电压，测量此时的反射波，解析该测量出的反射波并通过脉冲回波法测量该压电元件紧下方的血管直径。

此处，以手腕桡骨动脉为测量对象时，该手腕桡骨动脉的血管直径为2～4mm的范围，非常小，在将超声波探头放置在位于上述血管紧上方的皮肤表面时(通常将声透镜部粘贴在皮肤表面)，难以在以肉眼确认的同时正确定位并设置在血管紧上方。因此，如上述以往例那样，如果将发射部构成为以隔规定间隙并列设置矩形的压电元件，则会出现该间隙位于血管紧上方的情况。在这种情况下，存在反射波模糊不清无法判断血管直径的问题。而且，测量中也存在手腕稍有动作就无法接收反射波的问题。

此外，对涉及配置在活体的血管，特别是手腕桡骨动脉处的血管紧上方，使用脉冲回波法测量该血管直径的超声波探头的专利文献尚无所知。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1:甲子乃人著、《超声波的基础和装置》、矢量核心公司(ベクトル·コア社)

发明内容

发明要解决的技术问题

鉴于以上内容，本发明的课题是提供一种不受超声波探头放在皮肤表面上时的位置的影响，可以可靠地测量血管直径的超声波探头及使用该超声波探头的活体的血管直径的测量方法。

解决技术问题的手段

为了解决上述课题，本发明是一种使用脉冲回波法测量活体的血管直径的超声波探头，其包括：施加了脉冲电压并向血管发送超声波的发射部；以及接收碰到血管后反射的反射波的接收部；所述超声波探头，其特征在于：所述发射部设置为在同一平面内以蜂窝状配置多个俯视图为正六边形的压电元件，有选择地分别向各压电元件施加脉冲电压。

采用本发明，通过将发射部设置为在同一平面内以蜂窝状配置的俯视图为正六边形的压电元件，使得一旦将超声波探头放到皮肤表面，则发射部覆盖包含血管紧上方的一定区域，有任意一个压电元件位于该血管的大致紧上方。而且，由于有选择地分别向各压电元件施加脉冲电压，可使该压电元件振动并向血管发射超声波，所以如果向各压电元件施加脉冲电压并测量此时的反射波，则可通过其结果确定位于血管大致紧上方的压电元件。其结果是不受超声波探头放在皮肤表面上时的位置的影响，可以可靠地测量血管直径。此外，接收部也可设置为在同一平面内以蜂窝状配置的多个俯视图为正六边形的压电元件，再有也可将发射部和接收部一体成型。

在本发明中，测量手腕桡骨动脉的血管直径时，优选各压电元件的外接圆直径范围为0.2mm～0.5mm，各压电元件的相邻一边间的间隔范围为0.1mm～0.2mm，压电元件的个数为10个以上。

再有，在本发明中，优选还具有覆盖所述发射部的发射面的声透镜。此时，如果声透镜例如由对于聚偏氟乙烯等超声波发射面的表面具有适当声阻抗的材料制成，具有朝向发射方向的凸起，厚度最大值为30μm的话，则可汇聚发射的超声波，得到更强的发射信号。此外，作为声透镜，也可使用分别覆盖各压电元件的产品、覆盖相邻的多个压电元件的产品或一体覆盖整个发射部的产品。再有，也可进一步包括声匹配层。

进而，为了解决上述课题，本发明提供一种通过包括施加了脉冲电压并向血管发送超声波的发射部；以及接收碰到血管后反射的反射波的接收部的超声波探头测量活体的血管直径的测量方法；所述血管直径的测量方法，其特征在于：将发射部配置在要测量的活体的血管上，对从构成发射部的多个压电元件中选出的至少一个施加脉冲电压，用接收部接收此时的反射波，解析该接收到的反射波并判断该压电元件紧下方是否存在血管壁，对所有压电元件进行该判断，基于所得到的全部结果，从压电元件中选择可识别出脉冲波前进方向上近端和远端的两血管壁的压电元件，基于该选出的压电元件计算出血管直径。

此时，可从近端和远端的两血管壁的差值最大的压电元件中选择所述可识别血管壁的压电元件，从该选出的压电元件分多次施加脉冲电压，根据此时的最大值和最小值计算血管直径。再有，作为超声波探头，优选权利要求1或2记载的装置。

附图说明

图1是示出包括本发明的实施方式的超声波探头的血管直径测量装置的结构的图。

图2是说明发射部的结构的、沿图1的II－II线的剖片图。

具体实施方式

以下参照附图，以手腕桡骨动脉B为测量对象，说明使用脉冲回波法测量其血管直径的超声波探头及使用该超声波探头的活体的血管直径的测量方法。

参照图1和图2，P是本发明的实施方式的超声波探头。超声波探头P例如由金属粉末和环氧树脂的混合部构成，包括有效地向血管照射超声波的基材1；层压在基材1的一面上的、施加了脉冲电压并向血管B发送脉冲波，接收碰到血管B后反射的反射波的发射接收部2；以发射接收部2在基材1上的层压方向为上，分别覆盖在下文所述发射接收部的压电元件22的上面的声透镜3。

发射接收部2由以层压在基材1表面的金属材质的板材构成的接地电极21和层压在接地电极21上的多个压电元件22构成。各个压电元件22的厚度是80～120μm(优选90μm)，例如由铌酸铅镁·钛酸铅固溶体制成，如图2所示，具有俯视图为正六边形的轮廓。此时，各压电元件22的外接圆直径范围是0.2mm～0.5mm，各压电元件22的相邻一边间的间隔范围是0.lmm～0.2mm，压电元件22的个数在10个以上(在本实施方式中是13个)。此外，虽然本实施方式中是以通过各压电元件22实现向血管B发射超声波的功能以及接收碰到血管B后反射的反射波的功能为例进行说明的，但并不仅限于此，如上所述，只要形成有发射部的压电元件22即可，也可由与发射部和接收部不同的部件构成。

再有，声透镜3由对聚偏氟乙烯等超声波发射面表面具有适当声阻抗的材料制成，朝向发射方向凸起。再有，声透镜3的厚度最大值范围为10～30μm，优选30μm的产品。由此，可汇聚发射的超声波，得到更强的发射信号。此外，在本实施方式中以分别覆盖各压电元件22的产品为例进行了说明，但并不仅限于此，也可使用覆盖相邻的多个压电元件的产品或一体覆盖整个发射接收部的产品。再有，也可还包括图外的声匹配层。此时，声匹配层可使用公知的产品，此处省略详细说明。

再有，各压电元件22通过省略图示的开关元件与公知结构的脉冲电源E相连，所述脉冲电源E分别在各压电元件22与接地电极21之间施加脉冲电压，有选择地向各压电元件22中任意一个施加规定的脉冲电压。由此，一旦施加40～100V范围的脉冲电压，则压电元件22振动并向血管B照射约20MHz的超声波。再有，各压电元件22经放大电路3与公知结构的接收机R相连。而且，血管B反射从任意一个压电元件22照射过来的超声波，该反射波一旦碰到该压电元件22则产生振动，该振动被转换为电信号并测量反射波。进而，电源E和接收机R与个人电脑等控制装置C相连，统一控制电源E的输出电压、压电元件22的选择和接收机R测量的反射波的解析等。以下，说明使用超声波探头的活体的血管直径的测量方法。

首先，使发射部2从声透镜3侧紧贴位于手腕桡骨动脉B上的皮肤。接着，从各压电元件22中选出的任意一个适当控制脉冲电压的振幅和频率对其施加脉冲电压，以接收机R接收此时的反射波，以控制装置C解析该接收到的反射波并判断该压电元件的紧下方是否有血管B的壁。此时，由于控制装置C使用公知的专用软件进行解析和判断，所以此处省略详细说明。而且，对其余所有的压电元件22进行该一系列的操作。

一旦对所有的压电元件22结束上述操作，则基于各自得到的全部结果，从压电元件22中选择可识别脉冲波前进方向的近端和远端的两血管壁Bw1、Bw2且近端和远端的两血管壁Bw1、Bw2的差为最大的压电元件22。而且，从该选出的压电元件22分多次施加脉冲电压，根据此时的最大值和最小值计算出血管B的直径。此外，虽然选择近端和远端的两血管壁Bw1、Bw2的差为最大的单个压电元件22，基于此测量了血管B的直径，但并不仅限于此。例如，也可从可识别前进方向的近端和远端的两血管壁Bw1、Bw2的压电元件22中选出多个超过预先设定的规定阈值的压电元件22，按照与上述相同的操作分别计算出血管B的直径，取计算出的直径的平均值作为血管B的直径。阈值也设定为例如是与计算出的最大血管直径相比比如在80％以上的压电元件。再有，在上述实施方式中，以对从各压电元件22中选出的任意一个施加脉冲电压的产品为例进行了说明，但也可对多个压电元件22适当控制脉冲电压的振幅和频率施加脉冲电压。

采用上述实施方式，通过将发射部2设置为在同一平面内为以蜂窝状配置的多个俯视图为正六边形的压电元件22，使得一旦将超声波探头P放到皮肤表面，则发射部2包围包含血管B紧上方的一定区域，有任意一个压电元件22位于该血管B的大致紧上方。而且，由于有选择地分别向各压电元件22施加脉冲电压，所以如果向各压电元件22施加脉冲电压并测量此时的反射波，则可确定位于血管B大致紧上方的压电元件。其结果是不受超声波探头P紧贴在皮肤表面上时的位置的影响，可以可靠地测量血管直径。再有，在上述以往例(以规定间隔并列设置矩形的压电元件)中，只要手腕稍有动作就无法测量，相反，可确认采用上述实施方式的产品，有一些轻缓的动作并不会导致无法测量，即便是在手腕缓慢放下、抬起这样的动作过程中也可继续测量。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不仅限于上述实施方式。在上述实施方式中，以测量血管直径的情况为例进行了说明，但本发明也可用于对血压进行相对的测量。即，使测量的血管直径的大小与市场上销售的血压计同时测量出的最高血压和最低血压对应，制作血压的比较校准数据。并且，通过使用该校准数据将从反射回波得到的血管直径直接转换为血压，只通过探头就可以确定血压，由此只通过探头就可相对地测量血压。再有，也可解析接收部的反射波的振幅和频率用于血管的弹性模量的测量，另一方面，如果预先定期反复测量同一测量对象的血管直径的话，也可得到血管直径的变化。

进而，在上述实施方式中，虽然使用发射部2设置为在同一平面内以蜂窝状配置的多个俯视图为正六边形的压电元件22的产品测量了血管直径，但本发明的血管直径的测量方法也可使用其他形式的超声波探头，例如使用以规定间隔并列设置的矩形的压电元件的产品来实施。

附图标记说明

P…超声波探头、1…基材、2…发射接收部、22…压电元件、3…声透镜、B…血管、Bw1…血管的近端的血管壁、Bw2…血管的远端的血管壁、E…电源、R…接收机。

Claims (5)

1.一种使用脉冲回波法测量活体的血管直径的超声波探头，其包括：施加有脉冲电压并向血管发送超声波的发射部；以及接收碰到血管后反射的反射波的接收部；所述超声波探头，其特征在于：

所述发射部设置为在同一平面内以蜂窝状配置的多个俯视图为正六边形的压电元件，有选择地分别向各压电元件施加脉冲电压。

2.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于还具有覆盖所述发射部的发射面的声透镜。

3.一种通过包括施加脉冲电压并向血管发送超声波的发射部；以及接收碰到血管后反射的反射波的接收部的超声波探头来测量活体的血管直径的测量方法；所述血管直径的测量方法，其特征在于：

将发射部放置在要测量的活体的血管上，对从构成发射部的多个压电元件中选出的至少一个施加脉冲电压，用接收部接收此时的反射波，解析该接收到的反射波并判断该压电元件紧下方是否存在血管壁，对所有压电元件进行该判断，基于所得到的全部结果，从压电元件中选择可识别出脉冲波前进方向上近端和远端的两血管壁的压电元件，基于该选出的压电元件计算出血管直径。

4.根据权利要求4所述的血管直径的测量方法，其特征在于：

从近端和远端的两血管壁的差值为最大的压电元件中选择所述可识别血管壁的压电元件，从该选出的压电元件分多次施加脉冲电压，根据此时的最大值和最小值计算血管直径。

5.根据权利要求3或4所述的血管直径的测量方法，其特征在于：

作为超声波探头，优选使用权利要求1或2记载的装置。