JP2001299757A - 超音波プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波の減衰を低減すると共に、良好な超音
波画像を得ることが可能な超音波プローブを実現する。 【解決手段】 超音波プローブは、電気音響変換素子５
を内蔵した先端部２を有する可撓性のシース３と、この
シース３の基端側に連設するコネクタとから構成され
る。前記先端部２には、前記電気音響変換素子５が回動
自在にシャフト６に支持されており、流動パラフィン７
（超音波伝達媒体）がシース３の内部を満たしている。
前記先端部２は、超音波を透過するための音響放射窓３
２ｂを含むシース先端部３２の肉厚を、このシース先端
部３２以外のコネクタ側シース３１の肉厚よりも薄く形
成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医療用超音波観測
装置に接続される超音波プローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、医療分野においては極細径の超音
波プローブが開発されている。これは極細径の可撓性を
有するプローブの先端部付近の内部に電気音響変換素子
（又は、超音波振動子とも言う）を組み込み、これを人
体内の目的の部位に挿入して、この目的部位の近傍から
超音波を送受波し、この部位の超音波断層像を得て、診
断に用いるものである。

【０００３】この種の超音波プローブは、その外形が細
く、可撓性を有しているので、従来の体外式の超音波プ
ローブでは超音波が届かなかったような体内深部の臓器
でも、管腔を通じてこの臓器の近傍までプローブ先端を
挿入して超音波を送受波し、画像を抽出することが可能
である。また、目的部位の近傍から超音波を送受波する
ため、深達度の浅い高周波の超音波でも使用することが
でき、従って分解能の極めて高い超音波断層像を得るこ
とが可能である。このような超音波プローブによる診断
に適した部位としては、例えば胆道系臓器、膵臓、血管
等である。

【０００４】このような超音波プローブは、前記電気音
響変換素子（以下、振動子）を機械的に回転（ラジアル
方式）又は進退動（リニア方式）もしくは揺動させて超
音波画像を得るようになっていて、前記振動子とこの振
動子を収納しているシースとの間を超音波伝達媒体で満
している。

【０００５】例えば図４に示すように従来のラジアル方
式の超音波プローブ１００は、全長に亘ってほぼ均一な
肉厚のシース１１０の内部を超音波伝達媒体１１１で満
し、このシース１１０の内部で回動可能なシャフト１２
１に振動子１２２が固定された探触子ユニット１２０が
配置され、シャフト１２１の他端は図示しないコネクタ
部に接続されている。尚、図示しないがこのコネクタ部
は駆動部に連設され、この駆動部により振動子がラジア
ルスキャンして、超音波観測装置により超音波断層像を
得るようになっている。

【０００６】しかしながら、このような従来のラジアル
方式の超音波プローブ１００は、シース全長に亘ってほ
ぼ均一な肉厚をもつシース１１０のシース強度を保持す
るために、更にシース１１０を厚くする必要があり、こ
れに伴って超音波が透過するシース部位の厚みも厚くな
っていた。このため、シース１１０を透過する際の超音
波減衰が大きく、超音波特性を著しく劣化させていた。

【０００７】一方、これに対して、例えば特開平５−１
３９号公報に記載されている超音波プローブは図５に示
すようにシースの長手軸方向に振動子を往復運動（進退
道動）させて超音波を走査するリニア方式のものが提案
されている。

【０００８】このリニア方式の超音波プローブ２００
は、前記振動子の往／復運動の反転時に生じる画像両端
部の流れ（画像の左右の揺れ）を除去するように構成し
たものであり、超音波を走査する範囲の内、定速で走査
する定速走査範囲のシース２１０の内径を他のシース部
位より大きくしたものである。尚、図中、符号２２１は
振動子を示し、２２２はシャフトを示している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平５−１３９号公報に記載の超音波プローブ２００
は、超音波を走査する範囲のうち定速で走査する定速走
査範囲のシース２１０の内径を他の部位より大きくした
構成であるので、一様に形成したシース２１０に対して
新たにシース先端部に肉厚部を設ける必要があり、シー
ス製作が困難であった。

【００１０】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、超音波の減衰を低減すると共に、良好な超音波画像
を得ることが可能な超音波プローブを提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、少なくとも１つの電気音響変換素子を可撓性
のシース先端部に内蔵し、音響放射窓を介して前記電気
音響変換素子による超音波を走査することで超音波画像
を得る超音波プローブにおいて、前記音響放射窓を含む
シース先端部の肉厚を、このシース先端部以外のシース
の肉厚よりも薄く形成したことを特徴としている。この
構成により、超音波の減衰を低減すると共に、良好な超
音波画像を得ることが可能な超音波プローブを実現す
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。 （第１の実施の形態）図１及び図２は本発明の第１の実
施の形態に係わり、図１は本発明の第１の実施の形態の
超音波プローブの外観図、図２は図１の超音波プローブ
の先端部を示す断面図である。

【００１３】図１に示すように超音波プローブ１は、後
述の電気音響変換素子を内蔵した先端部２を有する可撓
性のシース３と、このシース３の基端側に連設し、前記
電気音響変換素子を駆動する図示しない駆動装置又は超
音波観測装置に接続するためのコネクタ４とから主に構
成される。

【００１４】尚、前記コネクタ部を前記駆動装置又は超
音波観測装置に接続して、これらを操作することで、前
記電気音響変換素子が駆動され前記超音波観測装置によ
り超音波断層像を得ることができるようになっている。

【００１５】図２に示すように前記超音波プローブ１の
先端部２には、超音波を送受波する電気音響変換素子
（超音波振動子とも言う）５が回動自在にシャフト６に
支持されており、前記電気音響変換素子５で送受波され
る超音波の伝達効率を向上させるための超音波伝達媒体
である揮発性の低い流動パラフィン７がシース３の内部
を満たしている。また、前記シャフト６の前記電気音響
変換素子５近傍には、前記シース３の内径とほぼ等しい
外径の気泡トラップ８が配置されている。尚、前記流動
パラフィン７以外に超音波を伝達する特性を有するもの
であれば水、カルボキシルメチルセルロース水溶液、Ｋ
Ｙゼリー等、液体の超音波伝達媒体を用いても良い。

【００１６】前記電気音響変換素子５は、ジルコン酸チ
タン酸塩又はチタン酸塩等で平板状に形成した圧電素子
の上部にエポキシ樹脂等で形成した凹レンズ形状の音響
レンズが固設されて音響放射面５ｂを形成し、前記圧電
素子の下部にはフェライト入りのポリクロロプレンゴム
やタングステン粉末入りのエポキシ樹脂等の弾性体を成
形した超音波吸収体であるバッキング材が固設されて構
成されている。

【００１７】前記先端部２は、シース３を図中Ａ−Ａ’
を境界線としてコネクタ側シース３１とシース先端部３
２とに分けて構成しており、前記シース先端部３２には
前記電気音響変換素子５で送受波される超音波を透過す
る音響放射窓３２ｂを有している。

【００１８】本実施の形態では、前記音響放射窓３２ｂ
を含む前記シース先端部３２の肉厚を、このシース先端
部３２以外のコネクタ側シース３１の肉厚よりも薄く形
成するように構成する。即ち、前記先端部２のシース３
の外径はＡ−Ａ’を境界線として、コネクタ側シース３
１とシース先端部３２との肉厚を異ならせ、シース先端
部３２の肉厚をコネクタ側シース３１の肉厚よりも薄く
形成している。尚、前記先端部２のシース３の内径は全
体に渡って一定となっている。

【００１９】このように構成された超音波プローブ１を
用いて体腔内の管腔を通じて目的部位の臓器の近傍まで
先端部２を挿入して超音波を走査することで得た超音波
画像による診断を行う。

【００２０】電気音響変換素子５が超音波を放射する
と、その超音波は流動パラフィン７を伝播し、シース先
端部３２の一部である肉薄の音響放射窓３２ｂを透過し
体腔内に放射される。また、体腔内からの反射波も音響
放射窓３２ｂを透過し流動パラフィン７を伝播して電気
音響変換素子５に受波される。

【００２１】このように流動パラフィンを伝播するパス
も短く、シース先端部３２の音響放射窓３２ｂを透過し
て送受波されるため効率よく超音波を送受波することが
できる。

【００２２】この結果、先端部２以外の超音波プローブ
１の強度を保持したまま、電気音響変換素子５からの超
音波が肉薄なシース部位（音響放射窓３２ｂ）を介して
送受波されるため、シース内部での超音波減衰量を小さ
くすることができる。また、シース先端部３２のシース
厚を均一としたので、シース先端部３２を除く肉厚でほ
ぼ均一な厚みのコネクタ側シース３１に前記シース先端
部３２を溶着することで製作できるため、前記シース先
端部３２を再度肉厚に形成する従来のシースに比べ容易
に製作可能である。

【００２３】更に、シース全長に亘り同じ内径に形成
し、シース先端部３２のみコネクタ側シース３１よりも
外径を小さくすることで、超音波伝達媒体（流動パラフ
ィン７）中を伝搬する超音波のパスを大きくすることな
く超音波が透過するシース部（音響放射窓３２ｂ）を肉
薄化することができるため、中心周波数の高い超音波プ
ローブ１の場合に問題となる超音波伝達媒体（流動パラ
フィン７）中での超音波減衰を最小限に抑えることがで
きる。また、内径を大きくしてシース先端部２を肉薄化
したシースに比べ、電気音響変換素子５近傍のシャフト
の一部に内径とほぼ同じ外径をもつ気泡トラップ８を設
けることができるので、気泡が音響放射窓３２ｂに移動
することを防ぐ効果も高くなる。

【００２４】（第２の実施の形態）図３は本発明の第２
の実施の形態に係る超音波プローブの先端部を示す断面
図である。上記第１の実施の形態では、超音波プローブ
１の先端部２の内径を全体に渡って一定とし、シース先
端部３２の外径をコネクタ側シース３１より細くした構
成としているが、本第２の実施の形態では超音波プロー
ブ１の先端部２の外径は全体に渡って一定とし、シース
３の内径をシース先端部３２の方がコネクタ側シース３
１より太くなるように構成する。それ以外の構成は、第
１の実施の形態と同様なので説明を省略し、同一の構成
には同一の符号を付して説明する。

【００２５】即ち、図３に示すように本第２の実施の形
態の超音波プローブに用いられるシース５０の先端部５
１のシース形状は、全体に渡って外径を一定としている
が、内径はＢ−Ｂ’を境界線としてコネクタ側シース６
１の肉厚とシース先端部６２の肉厚を異ならせており、
シース先端部６２の内径をコネクタ側シース６１の内径
より太く形成している。尚、気泡トラップ８は、コネク
タ側シース６１のシース肉厚部に位置するところに設け
られる。

【００２６】このように構成された超音波プローブを用
いて体腔内の管腔を通じて目的部位の臓器の近傍までプ
ローブ先端部５１を挿入して超音波を走査することで得
た超音波画像による診断を行う。

【００２７】電気音響変換素子５が超音波を放射する
と、その超音波は流動パラフィン７を伝播し、シース先
端部６２の一部である肉薄の音響放射窓６２ｂを透過し
体腔内に放射される。また、超音波は、肉厚の薄いシー
ス先端部６２を透過するためシース内での超音波減衰が
小さく効率よく超音波を送受波することができる。

【００２８】一般に、シースの音速は超音波伝達媒体及
び生体に比べ音速が早いので、シースの内面、外面の曲
面形状によりシースはレンズ効果をもち、焦点はシース
がない場合より近場にくる。深部の観察を目的とする中
心周波数１２ＭＨｚ以下の超音波プローブでは、超音波
伝達媒体中での超音波減衰は実用上問題にならないほど
小さいことが多い。このため、深部での超音波画像を向
上させるために焦点を遠方に持っていくので、音響放射
窓６２ｂを含むシース先端部６１のみシース内径を大き
くし、超音波内視鏡の鉗子孔の挿入性を劣化させないよ
うに外径を全長にわたり均一にすることも可能である。

【００２９】この結果、第１の実施の形態に比べ、本第
２の実施の形態の超音波プローブは、シース５０の内径
及び外径の曲率が大きいため、超音波の焦点位置をプロ
ーブ遠方に設定することができる。

【００３０】尚、本発明は、以上述べた実施形態のみに
限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々変形実施可能である。

【００３１】［付記］ （付記項１） 少なくとも１つの電気音響変換素子を可
撓性のシース先端部に内蔵し、音響放射窓を介して前記
電気音響変換素子による超音波を走査することで超音波
画像を得る超音波プローブにおいて、前記音響放射窓を
含むシース先端部の肉厚を、このシース先端部以外のシ
ースの肉厚よりも薄く形成したことを特徴とする超音波
プローブ。

【００３２】（付記項２） 少なくとも１つの電気音響
変換素子を可撓性のシース先端部に内蔵し、音響放射窓
を介して前記電気音響変換素子による超音波を走査する
ことで超音波画像を得る超音波プローブにおいて、前記
音響放射窓を含むシース先端部の肉厚を、、このシース
先端部以外のシースの肉厚よりも内径側に向かって薄く
形成したことを特徴とする超音波プローブ。

【００３３】（付記項３） 少なくとも１つの電気音響
変換素子を可撓性のシース先端部に内蔵し、音響放射窓
を介して前記電気音響変換素子による超音波を走査する
ことで超音波画像を得る超音波プローブにおいて、前記
音響放射窓を含むシース先端部の肉厚を、このシース先
端部以外のシースの肉厚よりも外径側に向かって薄く形
成したことを特徴とする超音波プローブ。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
気音響変換素子による超音波が音響放射窓を透過する際
の減衰を低減でき、良好な超音波画像を得ることができ
る。また、シース先端部を除く肉厚でほぼ均一な厚みの
コネクタ側シースに前記シース先端部を溶着することで
シースを製作できるため、従来のシースに比べ容易に製
作可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の超音波プローブの
外観図

【図２】図１の超音波プローブの先端部を示す断面図

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る超音波プロー
ブの先端部を示す断面図

【図４】従来のラジアル方式の超音波プローブの先端部
を示す断面図

【図５】従来のリニア方式の超音波プローブの先端部を
示す断面図

【符号の説明】

１ …超音波プローブ ２ …先端部 ３ …シース ４ …コネクタ部 ５ …電気音響変換素子 ５ｂ …音響放射面 ６ …シャフト ８ …気泡トラップ ３１ …コネクタ側シース ３２ …シース先端部 ３２ｂ …音響放射窓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つの電気音響変換素子を可
   撓性のシース先端部に内蔵し、音響放射窓を介して前記
   電気音響変換素子による超音波を走査することで超音波
   画像を得る超音波プローブにおいて、 前記音響放射窓を含むシース先端部の肉厚を、このシー
   ス先端部以外のシースの肉厚よりも薄く形成したことを
   特徴とする超音波プローブ。