JP2001340342A - 超音波プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内視鏡チャンネル内等に挿入した場合にも座
屈しにくく、かつ音響窓付近での多重反射等も小さくで
きる超音波プローブを提供する。 【解決手段】 超音波観測装置４に接続される超音波プ
ローブ２の挿入部５を構成するシース（３５，３９）内
にはフレキシブルシャフト１１が挿通され、その先端部
には回転駆動等される超音波振動子３が取り付けられ、
その周囲の音響窓３８を介して超音波を送受可能にし、
前記シースの内、少なくともその音響窓をポリアミドブ
ロックとポリエーテルエステルブロックの共重合樹脂と
ポリウレタンとの混合物からなる樹脂で形成して、内視
鏡チャンネル内等に挿入した場合にも座屈しにくく、か
つ音響窓付近での多重反射等も小さくできるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波観測に使用
される超音波振動子を備えた超音波プローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、機械走査式の超音波ミニチュアプ
ローブのシース材として、ポリエチレン、ポリテトラフ
ルオロエチレン等の樹脂が用いられている。しかし、被
検体と接触し超音波透過するシースの音響窓部で被検体
とシース材と異なる音響インピーダンスを持つ為、界面
で超音波の反射が生じ超音波の感度（透過率）低下や界
面での多重反射による画像劣化等の問題があった。こう
した音響的なマッチングを改善する材料として、ポリア
ミドブロックとポリエーテルエステルブロックの共重合
樹脂が特公平６−５７２１１号公報で開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
６−５７２１１号公報に開示されたポリアミドブロック
とポリエーテルエステルブロックの共重合樹脂は耐薬品
性、耐熱性を上げると柔軟性が減少する傾向がある。そ
の為、耐薬品性の良いポリアミドブロック、ポリエーテ
ルエステルブロックの共重合樹脂シースにした超音波ミ
ニチュアプローブを内視鏡チャンネル内に挿入して用い
ていた場合、内視鏡の急峻な曲げに対して座屈しやすい
問題があった。

【０００４】（発明の目的）本発明の目的は内視鏡チャ
ンネル内等に挿入した場合にも座屈しにくく、かつ音響
窓付近での多重反射等も小さくできる超音波プローブを
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】超音波振動子をシースの
先端側に配置した超音波プローブにおいて、前記シース
の内、少なくとも超音波が透過する音響窓部をポリアミ
ドブロックとポリエーテルエステルブロックの共重合体
とポリウレタンとの混合物からなる樹脂で形成したこと
により、内視鏡チャンネル内等に挿入しても座屈するこ
となく挿通でき、かつ生体の音響インピーダンスとの差
も比較的小さくでき、多重反射を小さくできるようにし
ている。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１及び図２を参照して本発明の
実施の形態を具体的に説明する。図１は超音波診断装置
の全体構成を示し、図２は第１の実施の形態の超音波プ
ローブの先端側の断面図を示す。図１に示すように超音
波診断装置１は体腔内等に挿入され、被検体に超音波の
送受を行う超音波プローブ２と、この超音波プローブ２
が接続され、超音波プローブ２に内蔵された超音波振動
子３に対する信号処理等を行い、超音波断層像を表示す
る超音波観測装置４とから構成される。

【０００７】超音波プローブ２は体腔内或いは図示しな
い内視鏡のチャンネル内に挿入される可撓性の細長の挿
入部５と、この挿入部５の後端に設けられた把持部６
と、この把持部６から延出されたケーブル部７と、この
ケーブル部７の端部に設けられたコネクタ８とを有し、
このコネクタ８は超音波観測装置４に着脱自在で接続さ
れる。

【０００８】この超音波プローブ２の挿入部５内には例
えばフレキシブルシャフト１１が挿通され、このフレキ
シブルシャフト１１の先端側には超音波振動子３が取り
付けられている。また、このフレキシブルシャフト１１
の後端は例えば把持部６内に設けたモータ１２に接続さ
れ、このモータ１２を回転することにより、フレキシブ
ルシャフト１１と共に、超音波振動子３を回転駆動し
て、機械的にラジアル走査できるようにしている。

【０００９】また、超音波振動子３は図示しない同軸ケ
ーブルが接続され、この同軸ケーブルはフレキシブルシ
ャフト１１の中空部を通して把持部６内のスリップリン
グ１３と接続され、このスリップリング１３のステータ
側接点に接続されたケーブル１４は超音波観測装置４内
の送受信を行う送受信部１５に接続される。また、モー
タ１２及びこのモータ１２の回転角を検出するロータリ
エンコーダ１６もケーブル１４を介して超音波観測装置
４内のシステムコントローラ１７と接続される。

【００１０】システムコントローラはモータ１２の回転
制御及び送受信などの制御を行う。送受信部１５は超音
波振動子３に送信信号（駆動信号）を印加して、超音波
を送信させると共に、被検体側で反射された超音波を超
音波振動子３により受信して電気信号に変換されたエコ
ー信号を増幅などして図示しないＡ／Ｄ変換器でデジタ
ル信号に変換してシステムコントローラ１７の制御下で
一時フレームメモリ１８に書き込む。

【００１１】このフレームメモリ１８に書き込まれたエ
コー信号データはラジアル方向の音線データであり、デ
ジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣと略記）１９により
直角座標系のデータに変換された後、Ｄ／Ａ変換器２１
を介してモニタ２２に出力され、超音波断層像が表示さ
れる。なお、超音波観測装置４のフロントパネル２３に
はＳＴＣの特性を可変設定したりするスイッチが設けて
ある。

【００１２】図２は超音波プローブ２の先端側に配置さ
れた超音波振動子３の構造を示す。この超音波振動子３
は、電気−音響変換する圧電特性を有する板形状の圧電
振動子３１と、この圧電振動子３１の前面に設けられた
例えばエポキシ樹脂製で集束する特性の音響レンズ３２
と、圧電振動子３１の背面に設けられた例えばフェライ
トゴム製で超音波を減衰させるバッキング層３３とが形
成された構造をしている。

【００１３】そして、この超音波振動子３はバッキング
層３３部分がハウジング３４に接着固定されており、こ
のハウジング３４はフレキシブルシャフト１１の先端に
取り付けられている。また図示しないが、圧電振動子３
１の両面には電極が形成されており、音響レンズ面側の
信号電極は前記フレキシブルシャフト１１の中空部を通
している図示しない同軸ケーブルのグラウンド線に、バ
ッキング層３３側の電極は前記同軸ケーブルの信号線に
電気的に接続されている。そして、この同軸ケーブル
は、コネクタ８を経て超音波観測装置４に接続される。

【００１４】超音波振動子３及びフレキシブルシャフト
１１は挿入部５の外皮を形成する可撓性のシース先端部
３５、シース後端部３９内に配置されている。また、超
音波振動子３とシース（３５，３９）の間には、水、流
動パラフィン等の超音波を伝達する音響媒体３６が満た
されている。

【００１５】フレキシブルシャフト１１の先端側には軸
受け３７を設けることにより、がたつくことなく超音波
振動子３を回転駆動してラジアル走査を行えるようにし
ている。また、シース先端部３５における超音波振動子
３に対向する部分は超音波透過窓部（音響窓）３８を形
成している。

【００１６】本実施の形態では上記のシース（３５，３
９）の材質として、ポリエーテルブロックアミド（ポリ
アミドブロックとポリエーテルエステルブロックの共重
合体の一つ）とポリウレタンの混合物からなる樹脂を用
いることで音響インピーダンスが生体（１．５×１０⁶
ｋｇ／ｍ2 ｓ）に近く、耐薬品性を損なわず、柔軟性の
あるシースになり、内視鏡チャンネル内に使用しても座
屈しにくくできるようにしている。

【００１７】以下の表は本実施の形態のシース材と従来
例のシース材の音響特性を示す。

【００１８】

【表】

次に本実施の形態の動作を説明する。図示しない内視鏡
を生体内に挿入し、生体内を内視鏡検査する。この場
合、内視鏡による光学的な検査の他に、音響的な検査を
行うことが必要な場合には、図１に示すようにコネクタ
８を超音波観測装置４に接続した超音波プローブ２を内
視鏡チャンネル内にその挿入口から挿入する。

【００１９】この場合、この超音波プローブ２の挿入部
５を構成するシース（３５，３９）は柔軟性があり、か
つ適度の硬さもあるので、生体内に挿入された内視鏡の
挿入部が急峻に屈曲されていても座屈することなく円滑
かつ短時間に挿通でき、そのシースの先端側を内視鏡チ
ャンネルの先端開口から突出させて音響窓３８部分を生
体の検査しようとする部位に接触させることができる。

【００２０】そして、図示しない超音波送受信のスイッ
チをＯＮすることにより、モータ１２は回転し、フレキ
シブルシャフト１１を介して超音波振動子３を回転駆動
する。

【００２１】ロータリエンコーダ１６によりその回転が
検出され、その回転に同期して、送受信部１５から送信
信号が超音波振動子３の圧電振動子３１に印加され、こ
の圧電振動子３１により超音波が励振されて音響レンズ
３２で集束されるようにして超音波がパルス状に送出さ
れる。

【００２２】この超音波は音響媒体３６を伝搬し、さら
にシースにおける超音波振動子３に対向する音響窓３８
を透過してこの音響窓３８に接触する生体側に出射され
る。

【００２３】この場合、生体の音響インピーダンスは
１．５×１０⁶ｋｇ／（ｍ²・ｓ）であり、この音響窓３
８のシース３５の音響インピーダンスも生体の値に近い
ので、従来例の場合よりもシース３５の外面と生体との
接触面での超音波の反射波を小さくできる。生体側に出
射された超音波は生体側における音響インピーダンスが
変化する部分で反射される。

【００２４】その反射超音波は往路とは逆の復路をたど
り、圧電振動子３１で受信されて電気信号、つまりエコ
ー信号となり、送受信部１５で検波及び増幅された後、
Ａ／Ｄ変換されてフレームメモリ１８に各音線データ
（超音波データ）が順次格納される。音線データはＤＳ
Ｃ１９で直交座標系の音線データに変換され、Ｄ／Ａ変
換器２１でアナログの映像信号に変換され、図示しない
同期信号と共に、モニタ２２に出力され、モニタ２２の
表示面に超音波断層像が表示される。

【００２５】本実施の形態では超音波プローブ２の挿入
部５のシースの内、少なくとも音響窓部分を、ポリアミ
ドブロックとポリエーテルエステルブロックの共重合体
とポリウレタンの混合物からなる樹脂を用いて形成して
いるので、柔軟性があり、内視鏡チャンネル内に座屈す
ることなく円滑に挿入して超音波検査ができると共に、
その音響インピーダンスの値が生体のものに近いので、
反射による画質劣化も少なくできる。また、耐薬品性も
良好であり、生体での超音波診断に使用するために消毒
液等で消毒も簡単にできるし、長期間繰り返し使用でき
る。

【００２６】（第２の実施の形態）次に本発明の第２の
実施の形態を図３を参照して説明する。図３は第２の実
施の形態の超音波プローブ２′を備えた超音波診断装置
１′を示す。本実施の形態の超音波プローブ２′はその
挿入部５の外皮を形成するシース先端部３５とシース後
端部３９を異なる混合比の材質で形成している。このシ
ース先端部３５は超音波振動子３の周囲の音響窓３８を
含む部分で生体の音響インピーダンスの値により近い値
をもつ例えばポリアミドブロックとポリエーテルエステ
ルブロックの共重合体と、ポリウレタンとの混合物から
なる樹脂で形成している。

【００２７】一方、シースにおける基端側長尺の挿入部
５の大部分は、シース先端部３５よりも柔軟性があるよ
うに、ポリアミドブロックとポリエーテルエステルブロ
ックの共重合体とポリウレタンの混合比が変更された樹
脂で構成されている。つまり、シース先端部３５とシー
ス後端部３９とは、互いに混合比を変化させた樹脂にて
構成されている。

【００２８】本実施の形態によれば、挿入部５における
短い先端部は音響インピーダンスが生体のものにより近
いので、界面での多重反射などをより抑制でき、しかも
挿入部５は柔軟性があり、座屈しにくい特性のシースで
形成されているので、内視鏡チャンネル内に挿通した場
合にも座屈することなく挿通できる。

【００２９】また、長期間での回転駆動により先端側の
音響窓３８付近が劣化したような場合には、シース先端
部３５のみを交換できるようにすれば、低コストで修理
或いはメンテナンスができる。このため、例えばリング
状の連結部材を介してシース３５の後端部分とシース先
端部３５とを連結して、交換がし易い構造にしても良
い。

【００３０】なお、上述の説明では、超音波振動子３を
回転駆動する場合で説明したが、揺動させるように駆動
したりする場合にも適用できることは明らかである。ま
た、スパイラル状に回転駆動する場合にも適用できる。
このように各実施の形態は、超音波振動子３をメカニカ
ルに駆動する場合に対して有効な効果を持つが、電子的
に走査する場合に適用しても良い。

【００３１】また、、本実施の形態では、超音波振動子
３をプローブの先端に設けた超音波プローブ２の場合で
説明したが、当然これに限定されるものではなく、プロ
ーブの先端側に超音波振動子の他に内視鏡機能、つまり
光学的観察手段（光学系照明手段及び光学的観察手段な
いしは撮像手段）を設けた超音波内視鏡の場合にも、そ
の超音波振動子の周囲に上記の音響媒体３６を採用して
もよい。

【００３２】［付記］ １．超音波振動子をシースの先端側に配置した超音波プ
ローブにおいて、前記シースの内、少なくとも超音波が
透過する音響窓部をポリアミドブロックとポリエーテル
エステルブロックの共重合体とポリウレタンとの混合物
からなる樹脂で形成したことを特徴とする超音波プロー
ブ。 ２．前記シースにおける前記超音波振動子の周囲を覆
い、超音波を透過する前記混合物による音響窓部は、生
体の音響インピーダンスに近い値をもつ部材で形成した
ことを特徴とする付記１記載の超音波プローブ。 ３．前記シースにおける音響窓部と該音響窓部以外のシ
ース部分とで、前記ポリアミドブロックとポリエーテル
エステルブロックの共重合体とポリウレタンとの混合比
を変化させた混合物からなる樹脂で、前記シースを形成
したことを特徴とする付記１記載の超音波プローブ。

【００３３】４．前記超音波プローブは前記超音波振動
子の付近に光学的な観察手段を備えた内視鏡機能を有す
る付記１記載の超音波プローブ。 ５．超音波振動子をシースの先端側に配置した超音波プ
ローブを備えた超音波診断装置において、前記シースの
内、少なくとも超音波を透過する音響窓部をポリアミド
ブロックとポリエーテルエステルブロックの共重合体と
ポリウレタンとの混合物からなる樹脂で形成したこと特
徴とする超音波診断装置。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、超
音波振動子をシースの先端側に配置した超音波プローブ
において、前記シースをポリアミドブロックとポリエー
テルエステルブロックの共重合体とポリウレタンとの混
合物からなる樹脂で形成しているので、内視鏡チャンネ
ル内等に挿入しても座屈することなく挿通でき、かつ生
体の音響インピーダンスとの差も比較的小さくでき、多
重反射を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を備えた超音波診断
装置の全体構成を示すブロック図。

【図２】超音波プローブの先端側の構造を示す断面図。

【図３】本発明の第２の実施の形態を備えた超音波診断
装置の全体構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１…超音波診断装置 ２…超音波プローブ ３…超音波振動子 ４…超音波観測装置 ５…挿入部 ６…把持部 ８…コネクタ １１…フレキシブルシャフト １２…モータ １５…送受信部 ２２…モニタ ３１…圧電振動子 ３２…音響レンズ ３３…バッキング層 ３４…ハウジング ３５…シース先端部 ３６…音響媒体 ３７…軸受け ３８…超音波透過窓部（音響窓） ３９…シース後端部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波振動子をシースの先端側に配置し
   た超音波プローブにおいて、 前記シースの内、少なくとも超音波が透過する音響窓部
   をポリアミドブロックとポリエーテルエステルブロック
   の共重合体とポリウレタンとの混合物からなる樹脂で形
   成したことを特徴とする超音波プローブ。
2. 【請求項２】 前記シースにおける前記超音波振動子の
   周囲を覆い、超音波を透過する前記混合物による音響窓
   部は、生体の音響インピーダンスに近い値をもつ部材で
   形成したことを特徴とする、請求項１記載の超音波プロ
   ーブ。
3. 【請求項３】 前記シースにおける音響窓部と該音響窓
   部以外のシース部分とで、前記ポリアミドブロックとポ
   リエーテルエステルブロックの共重合体とポリウレタン
   との混合比を変化させた混合物からなる樹脂で、前記シ
   ースを形成したことを特徴とする、請求項１記載の超音
   波プローブ。