JP2008183097A

JP2008183097A - 経食道プローブ及びそれを備えた超音波診断装置

Info

Publication number: JP2008183097A
Application number: JP2007017686A
Authority: JP
Inventors: Toshio Ito; 壽夫伊藤
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2027-01-29
Also published as: JP5006060B2

Abstract

【課題】超音波の送受信によって得られる測定情報に加えて、他の測定情報を得ることができる経食道プローブあるいは超音波診断装置を提供する。
【解決手段】経食道プローブ５０の先端部４２に、食道壁を介して前方の心臓１２に超音
波を送受信する振動子３０と、心臓１２の拍動成分を検出するための検出部４０とを備える。検出部４０としては、食道壁から当接面２８に与えられる押圧力を検出するための圧力センサ、あるいは、食道壁に当接された先端部４２の角速度、加速度、変位量などを検出するための加速度センサを用いてもよい。経食道プローブ５０の先端部４２は、経食道プローブ５０が有する位置決め機構によって心臓１２の近傍に位置する食道壁に当接される。心臓１２の拍動成分は検出部４０によって検出され、超音波診断装置本体６０の信号処理部６８によって信号処理される。
【選択図】図３

Description

本発明は経食道プローブ及びそれを備えた超音波診断装置に関し、特に、食道壁を介して心臓を観察するための経食道プローブに関する。

経食道プローブは、被検者の食道壁を介して超音波を送受信し、心臓を診断するために使用されるプローブである。経食道プローブを備えた超音波診断装置を用いて心臓の診断を行うと、振動子から心臓までの距離が短くなり、肋骨や肺などの超音波伝播を妨げる組織から影響を受けにくくなる。よって、体表用の超音波プローブを胸に当てて心臓の超音波画像を形成する場合よりも、経食道プローブを用いた場合の方が詳細な画像を得ることができる。

引用文献１には、体表への当接面に、圧力を計測できる変形体を付加した超音波プローブについての記載がある。引用文献１に記載の超音波プローブは体表用である。

特開２００５−６６０４１号公報

前述のように経食道プローブ及びそれを備えた超音波診断装置を用いることにより、心臓の形態を画像化しその動きを観察することができる。心臓の機能を更に詳細に調べる場合には、超音波画像による画像診断に加えて、例えば心拍計測、血圧計測などの心臓の拍動に関する測定を行う場合もある。つまり、心機能を詳細に調べる場合には、超音波画像と超音波診断装置以外の測定器によって得られた測定結果とを参照し、総合的に検討することで心機能の診断が行われている。特に経食道プローブは、心臓に近接して用いられるので、診断対象に近づくことを活かして、診断に有益な何らかの付加的な測定情報を得ることが望まれている。従来の経食道プローブは超音波画像形成のために用いられており、付加的な測定情報を得るためには行なわれていなかった。

本発明の目的は、超音波の送受信によって得られる測定情報に加えて、他の測定情報を得ることができる経食道プローブあるいは超音波診断装置を提供することにある。

本発明は、生体の食道内に挿入され、食道壁を介して前方の心臓に超音波を送受信する振動子を有する計測部と、前記計測部の当接面を食道壁に当接させる位置決め機構と、前記心臓の拍動成分を検出するために、前記食道壁から前記当接面に与えられる押圧力を検出する圧力検出手段と、を含むことを特徴とする。

上記構成によれば、心臓に対して超音波を送受信するという経食道プローブ本来の機能に加えて、当接面に加えられる押圧力を検出する機能を付加できるので、心臓の拍動に伴って生じる拍動成分を検出することができる。心臓に近い位置において拍動成分を検出できるので、体表では測定することが困難な圧力情報を取得することができる。

望ましくは、前記圧力検出手段は、前記振動子の周囲に配置された複数の圧力検出器を含み、前記拍動成分の検出に当たって、前記複数の圧力検出器により検出される複数の圧力検出値が利用されることを特徴とする。

上記構成によれば、複数の圧力検出器によって、計測部が食道壁に当接される状態に応じた複数の圧力値が検出される。１つの圧力検出器だけでは圧力を的確に検出するのが困難な場合でも、複数の圧力検出器を用いることにより、圧力が加わっている状態を詳細にあるいはより多面的にモニターすることができる。

望ましくは、前記圧力検出手段は、前記当接面を有し、内部に媒体が入れられた媒体収容室と、前記媒体収容室に入れられた媒体の圧力を検出する圧力センサと、を備え、前記当接面は、前記振動子の前方に離間して設けられ、前方へ膨らんだ柔軟性を有する部材で構成されたことを特徴とする。

上記構成によれば、当接面は振動子の前方に離間して設けられるので、振動子の前方の方向から広範囲に与えられる押圧力を検出することができる。当接面の内部には媒体を蓄えているので、当接面の一部に対して押圧力が加えられる場合であっても、その押圧力は媒体によって伝達され圧力センサで検出することができる。当接面は前方に膨らんだ柔軟性を有する部材で構成されるので、食道の内壁の形状に応じて変形することができる。

望ましくは、前記計測部は、前記振動子を収容し且つ前記当接面を有する可動部を前後動可能に案内する案内手段と、前記可動部を前方へ付勢する付勢手段と、を有し、前記圧力検出手段は前記可動部に加えられる押圧力を検出する圧力センサであることを特徴とする。

上記構成によれば、振動子と当接面とが一体になって構成された可動部が、押圧力によって前後に運動することに応じて、当接面に与えられる拍動成分を検出することができる。

本発明は、生体の食道内に挿入され、食道壁を介して前方の心臓に超音波を送受信する振動子を有する計測部と、前記計測部の当接面を食道壁に当接させる位置決め機構と、前記心臓の拍動成分を検出するために、前記心臓の拍動によって生じる前記計測部の運動を検出する運動検出手段と、を含むことを特徴とする。

上記構成によれば、運動検出手段によって計測部の動きを検出できるので、心臓に対して超音波を送受信するという本来の経食道プローブの機能に加えて、心臓の拍動に伴って生じる運動を検出することができる。検出される運動は、角速度、加速度、変位量等が挙げられる。

本発明は、経食道プローブを有する超音波診断装置であって、前記経食道プローブは、生体の食道内に挿入され、食道壁を介して前方の心臓に超音波を送受信する振動子を有する計測部と、前記計測部の当接面を食道壁に当接させる位置決め機構と、前記食道壁から前記当接面に与えられる押圧力、あるいは、前記心臓の拍動によって生じる前記計測部の運動を検出する検出手段と、を有し、更に、前記検出手段の検出結果に基づいて前記心臓の拍動成分を検出する信号処理部が設けられたことを特徴とする。

本発明によれば、心臓に超音波を送受信することによって得られる超音波画像と、信号処理部において検出される心臓の拍動成分と、を両方とも検出することができる。

以上説明したように、本発明によれば、超音波の送受信によって得られる測定情報に加えて、他の測定情報を得ることができる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る経食道プローブ５０の使用例を図解したものである。図１に示すように経食道プローブ５０を使用する場合には、横たわる被検者８に対して、経食道プローブ５０の操作者が先端部２０を口から食道１０に挿入して、先端部２０が心臓１２に近い位置まで届くように挿入管１８を送りこむ。先端部２０を心臓１２に近い位置まで挿入させた後、操作者は先端部２０の超音波の送受信面側を心臓１２が存在する方向に向けるため、挿入管１８を回転させる。その後、操作者は、超音波診断装置の表示画面に表示される超音波断層画像を見ながら、操作部１４のノブ１６を操作する。操作者は、ノブ１６を操作することで関節部２２の屈曲角度を調整しながら、先端部２０の当接面を食道壁に密着させる。当接面を密着させることで超音波の送受信の伝播経路が確保され、超音波診断装置においては明瞭な超音波画像を表示することができる。操作者は、更に超音波画像を見ながら心臓の所望の部位の断層画像が明瞭に見えるように適宜調整を行う。上述した本発明に係る経食道プローブ５０の操作手順は、従来の経食道プローブの操作手順と同様である。

図２は経食道プローブ５０の先端部２０を食道壁に密着させた状態を示す図である。食道１０は心臓１２に非常に近い位置を通過しているので、経食道プローブ５０の先端部２０を食道壁に当接させると、心臓の拍動が食道壁を介して先端部２０に伝わる。本発明の実施形態においては、心臓の超音波画像を形成しながら同時に心臓の拍動成分を検出できるような構造を備えている。以下順に説明する。

図３は本発明に係る超音波診断装置のブロック図を示したものである。図３に示す超音波診断装置は、経食道プローブ５０と超音波診断装置本体６０とに大別される。経食道プローブ５０は、食道に挿入できる程度に小型の先端部４２、柔軟に屈曲する挿入管１８、及び硬質樹脂で形成された長細い形状の操作部１４を備える。本実施形態において、先端部４２は計測部に相当し、その先端部４２は振動子３０と検出部４０を有する。挿入管１８は先端部４２の近傍側に関節部２２を有する。操作部１４は、関節部２２の屈曲角度を調整するためのノブ（図１参照）を有する。

先端部４２に内蔵される振動子３０には超音波の送受波面がある。その送受波面から超音波を送信する方向には、食道壁に当接される当接面２８が配置される。ここで、振動子３０は、短冊形状の振動素子を一方向に並べたアレイ振動子でもよいし、振動素子をマトリクス状に配列した２次元アレイ振動子でもよい。振動子３０は、挿入管１８の中に布設された束線ケーブルを介して、超音波診断装置本体６０に装備される送受信部６２と電気的に接続される。

先端部４２に内蔵される検出部４０は、先端部４２を食道壁に当接させることによって得られる計測情報を取得する。検出部４０としては、本実施形態においては例えば、圧力検出手段あるいは運動検出手段が用いられる。もちろん圧力検出手段を運動検出手段として用いてもよい。検出部４０として例えば圧力検出手段を用いる場合には、圧力を検出するための部分が当接面２８の一部になるように構成することが望ましい。検出部４０は、挿入管１８の中に布設された束線ケーブルを介して、超音波診断装置本体６０に装備される信号処理部６８と電気的に接続されている。

検出部４０で計測される計測値が測定条件変化によってその精度が低下しないように、先端部４２は一定の条件で食道壁に押し当てられることが望ましい。そのために、検出部４０による測定中には、操作部１４のノブの操作をロックすることで関節部２２の屈曲角度を固定する。その結果、先端部４２は固定され測定条件を一定に維持して測定を行うことができる。

超音波診断装置本体６０に装備される制御部６４は、送受信部６２とエコー信号処理部６６に対して制御信号を出力する。送受信部６２は送信ビームフォーミング機能を備え、複数の送信信号に対して時間的な遅延分布を発生させて振動子３０に出力する。振動子３０は超音波を送受信して、前方に存在する生体組織からのエコー信号を受信する。振動子３０によって検出された受信信号は、送受信部６２において整相加算処理が行われた後、エコー信号処理部６６に対して出力される。エコー信号処理部６６では、心臓の組織画像の形成、血流速度の計測あるいは血流の分布状態表示などを行うために受信信号の処理が行われる。その処理は例えば、Ｂモード画像を形成するためのダイナミックレンジ変換処理でもよいし、カラーフロードプラ画像を形成するためのエコー信号の直交検波処理でもよい。あるいはドプラ計測のための周波数分析処理でもよい。

特に、Ｂモード画像を形成しつつ心臓の一部分の組織に注目してエコートラッキング処理を行うと、その組織の速度情報を得ることができる。その速度情報と測定対象部位の移動量との相関関係に基づいて演算を行なうと、心筋の歪み速度（ストレインレート）あるいは歪み量（ストレイン）を求めることもできる。

一方において、検出部４０にて検出された信号は信号処理部６８に入力される。信号処理部６８では、入力された信号の分析処理が行われる。その結果、心臓の拍動に伴って発生する圧力又は拍動に伴う変位量などの心臓の拍動成分が検出される。

上記説明したように、本実施形態に係る超音波診断装置においては２つの機能、つまり超音波画像を形成する機能と、心臓の拍動成分を検出するための機能を備えている。これら２つの機能を用いることで、超音波画像計測と心機能計測を同時に行なうことができる。以下には、心臓の拍動成分を検出するために重要な先端部の構造について詳述する。

これより経食道プローブの先端部に関して、４つの具体的な構成例を示す。４つの内の３つは圧力センサを用いた構成例であり、残りの１つは加速度センサを用いた構成例である。まず、圧力センサを用いる３つの構成例について順に説明する。

図４は、２つの圧力センサにより圧力を検出する第１の構成例を示す図である。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、経食道プローブの先端部７０の構造を示しており、図４（Ａ）が上面図を、図４（Ｂ）が断面図を示す。先端部７０の外装ケース７１は樹脂で形成されており、外装ケース７１の先端形状は人体の喉を通過し易いように丸みを帯びた形状になっている。食道壁に当接する当接面７２は、食道壁に広い面積で密着するように概ね平たく形成されている。図４（Ａ）に示すように当接面７２のほぼ中心の位置に振動子７４が配置される。振動子７４は複数の振動素子から構成され、各々の振動素子には信号ケーブルが接続される。第１の構成例においては、振動子３０は固定ケース７６に収納され、振動子７４の位置は変化しない。固定ケース７６の両側には、挿入管の軸方向（Ｙ軸方向）に沿って、互いに同一構造の２つの圧力検出器７８Ａ，７８Ｂが配置される。例えば、圧力検出器７８Ａは、圧力センサ８０Ａ、円筒ケース８２Ａ及び隆起膜８４Ａからなり、内部に空気が入った密閉空間が形成されている。円筒ケース８２Ａは硬質の樹脂で形成され、その円筒ケース８２Ａの一方の開口には圧力センサ８０Ａが接着される。円筒ケース８２Ａの他方の開口には、ドーム状に膨らんだ隆起膜８４Ａが接着される。２つの隆起膜８４Ａ，８４Ｂは、図４（Ａ）に示すように当接面７２の一部分を構成する。

圧力センサ８０Ａは、その貫通孔の底部に圧力を検出するセンサチップ８６Ａが設けられる。本構成例においては、圧力検出器７８Ａ，７８Ｂを小型構造にできるという利点を活かして、ピエゾ抵抗素子を搭載したセンサチップ８６Ａが用いられる。その他の圧力検出手段としては、感圧ゴム材、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ストレインゲージ、ダイヤフラムを有する半導体センサ等を適用してもよい。

２つの圧力センサ８０Ａ，８０Ｂは、電圧に換算された圧力信号を出力する信号ケーブル８８Ａ，８８Ｂを有する。それらの信号ケーブル８８Ａ，８８Ｂは、挿入管１８の中の束線ケーブルの一部に各々接続されており、圧力センサ８０Ａ，８０Ｂから出力される圧力信号は、束線ケーブルを介して信号処理部６８（図３参照）に接続される。また、２つの圧力センサ８０Ａ，８０Ｂには、超音波診断装置本体６０から直流の定電圧を印加するための電力供給線も接続される。

円筒ケース８２Ａを挟んで圧力センサ８０Ａと対向する位置に設けられる隆起膜８４Ａは、弾性変形可能な樹脂製の膜で形成される。その膜の膨出面は超音波の送信方向に相当する＋Ｚ軸方向に向けられる。隆起膜８４Ａは、樹脂製に限らず、柔軟なゴム素材で形成されてもよい。隆起膜８４Ａの柔軟さは、食道壁に当接面７２が押圧された場合よりも大きな力が隆起膜８４Ａに加えられたとしても、センサチップ８６Ａの圧力検出電圧が飽和しないように、膜の厚さが適宜設定される。外装ケース７１の内部には液体等が侵入しないように、外装ケース７１と挿入管１８は接着剤によって接合される。挿入管１８の中には、先端部７０を上下左右の方向に屈曲させるための間接部と、電気信号を伝達するための束線ケーブルが布設される。

心臓の診断を行う場合には、食道内の心臓に近い位置において、操作部１４のノブ１６を操作することで関節部を屈曲させ、当接面７２を食道壁に密着させる。当接面７２が食道壁に押圧されることにより、２つの隆起膜８４Ａ，８４Ｂは若干窪んで変形する。その状態において心臓の拍動に伴って押圧力が強弱に変化するので、２つの隆起膜８４Ａ，８４Ｂも押圧力の変化に伴って変形する。圧力検出器７８Ａ，７８Ｂに封入された空気は、隆起膜８４Ａ，８４Ｂの変化に伴ってセンサチップ８６Ａ，８６Ｂに応力を生じさせる。センサチップ８６Ａ，８６Ｂに加わる応力の増加に対応してピエゾ抵抗素子の電気抵抗が増加するため、センサチップ８６Ａ，８６Ｂでは応力が電圧信号に変換される。

２つの圧力センサ８０Ａ，８０Ｂからの圧力信号は、別々に挿入管内の束線ケーブルを介して信号処理部６８に伝達される。信号処理部６８においては、２つの圧力信号の解析を行うが、その解析を行うにあたって２つの圧力信号を個別単独に処理してもよいし、２つの圧力信号を平均化処理してもよい。信号の解析方法としては、例えば電圧信号の最大値と最小値の差分を求めることによって、心臓の拍動に伴って生じる押圧力の差分に相当させる解析処理が挙げられる。この解析方法の例では、電圧信号の最大値と最小値が当接面７２に与えられる押圧力に対応し、電圧信号の最大値と最小値の差分が心臓の拍動成分に対応する。

このように第１の構成例である先端部７０によると、圧力センサ８０Ａ，８０Ｂを付加したので、心臓の超音波画像の形成と共に心臓の拍動成分をリアルタイムで測定できる。但し、心臓の拍動成分の測定は、超音波画像形成の合間あるいは測定する時間を前後にずらして測定してもよい。また、ドーム状の隆起膜８４Ａ，８４Ｂに弾性変形する部材を採用し、食道壁に直に当接させて圧力を検出するので、体表からは測定することのできない人体内部の局所的な部位の圧力情報を得ることができる。また、被検者の食道に経食道プローブを挿入することにより、心臓の超音波画像形成と心臓の拍動成分の測定を行なうことができるので、被検者の食道に新たに別の計測器を挿入するような必要がなく、被検者の負担を軽減することができる。また、２つの圧力検出器７８Ａ，７８Ｂを有するので、食道壁への密着の程度に応じた２つの独立した圧力信号を検出することができる。更に、２つの圧力検出器７８Ａ，７８Ｂを挿入管１８の伸張方向に沿って振動子７４の前後に配置したので、先端部の横幅方向（Ｘ軸方向）と厚み方向（Ｚ軸方向）の寸法を大きくすることなく、小型の先端部を維持することができる。つまり、被検者の食道に挿入する上で、被検者に負担の少ないコンパクトな経食道プローブを提供することができる。

次に図５を用いて第２の構成例について説明する。第２構成例においては、先端部の当接面を利用して広い範囲から圧力を検出できる。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、第２の構成例に係る経食道プローブの先端部９０の構造を示しており、図５（Ａ）が上面図を、図５（Ｂ）が断面図を示す。先に図４を用いて説明した第１の構成例である先端部と比較して、特に、当接面９２の構造と圧力の検出媒体が異なる。当接面９２は振動子９４の前方に張り出した柔軟な樹脂製の膜９６を含む。膜９６の材料としては樹脂以外にもシリコン素材又はゴム素材等であってもよい。膜９６は、図５（Ａ）の上面図に示すように振動子９４の送受信面の面積よりも広く設けられる。膜９６は、振動子９４の前方に配置され、内部に液体を充填しており圧力伝達媒体の収容室として機能している。ちなみに、充填される液体は、水又はオイル等の超音波伝播に支障の少ない液体であることが好ましい。膜９６の内部の液体は、膜９６と液体用の圧力センサ９８とで構成される密閉空間に封入される。液体用の圧力センサ９８は、先端部の中に１個だけ設けられ、その内部にダイヤフラムを有する。圧力センサ９８は、液体の圧力によってダイヤフラムに生じる応力を電圧信号に変換して出力する。圧力センサ９８の電圧信号は、信号ケーブル１００に出力され、束線ケーブルを介して信号処理部６８に伝達される。

第２の構成例は、無数の断層走査面を形成できるマルチプレーン方式となっている。振動子９４は円筒形状のプーリ１０２に収納される。プーリ１０２はＺ軸と平行な中心軸の回りに回転可能であり、プーリ１０２には走査部から伸張したワイヤ１０４が架けられる。振動子９４を収納しているプーリ１０２は、ワイヤ１０４を牽引することにより、当接面９２に対して定位置で回転する。つまり本構成例においては、ワイヤ１０４を用いて振動子９４を時計回りあるいは反時計周りに回転できる。

第２の構成例の作用について示す。心臓の診断の際に行う操作部の操作については、第１の構成例の場合と同様であり、関節部（図示せず）を屈曲させることにより当接面９２を食道壁に密着させる。膜９６の前方側の面積つまり当接面９２の中に占める面積は、第１の構成例で示した２つの隆起膜８４Ａ，８４Ｂの合計面積よりも広いので、膜９６は広い面で食道に密着する。そして、その密着の度合いに応じて膜９６の形状が変形する。膜９６の内部圧力は、圧力センサ９８の電圧信号として出力される。第１の構成例と同様に、出力された電圧信号は束線ケーブルを介して信号処理部６８に伝送され信号解析が行われる。

このように第２の構成例によれば、当接面９２に張り出す膜９６の面積を大きく設けることができるので、押圧力の検出範囲を拡大できる。よって、食道壁の局所的な部分だけではなく、先端部９０の全体に加えられる押圧力をモニターすることができる。また、液体を圧力伝達の媒体として用いるので、媒体の体積変化が気体より少なく、圧力センサ９８に押圧力を精度良く伝達することができる。なお、第２の構成例においては、マルチプレーン方式が採用されているが、縦横に２面の断層走査面が得られるバイプレーン方式でもよいし、回転機構を備えることなく無数の断層走査面が得られる２Ｄアレイを用いた走査方式でもよい。

次に図６を用いて、第３の構成例について説明する。第３の構成例においては、当接面１１２に加わる押圧力を直接的に圧力検出できる。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、第３の構成例に係る経食道プローブの先端部１１０の構造を示しており、図６（Ａ）が上面図を、図６（Ｂ）が断面図を示す。図６（Ｂ）に示す振動子１１４は固定ケース１１６の内部に固定される。固定ケース１１６の前方にはシリコンゴムで形成された音響レンズ１１８が接着して設けられる。当接面１１２の一部である音響レンズ１１８は、前方に張り出した形状をしている。振動子１１４と固定ケース１１６と音響レンズ１１８は一体のユニットとしての可動部１０６を構成する。可動部１０６には、その側面側には、可動部１０６を前後にスライドさせる案内手段としての２つのスライド溝１２０Ａ，１２０Ｂが設けられる。また、可動部１０６の後方には、付勢手段としての２つの懸架部１２２Ａ，１２２Ｂが設けられる。２つの懸架部１２２Ａ，１２２Ｂは同一機構であり、懸架部１２２Ａ、１２２Ｂは、それぞれバネ１２４Ａ，１２４Ｂと圧力センサ１２６Ａ，１２６Ｂを有する。バネ１２４Ａ，１２４Ｂは、固定ケース１１６の背面と圧力センサ１２６Ａ，１２６Ｂとの間に設けられる。２つのバネ１２４Ａ，１２４Ｂは、２つの圧力センサ１２６Ａ，１２６Ｂを支点として、弾性力により可動部１０６を前方に付勢している。よって、２つの圧力センサ１２６Ａ，１２６Ｂの圧力検出面１２７Ａ，１２７Ｂと、固定ケース１１６の背面との間には隙間が生じている。圧力センサ１２６Ａ，１２６Ｂの電圧信号は、それぞれの信号ケーブル１２８Ａ，１２８Ｂに出力される。２つの圧力センサ１２６Ａ，１２６Ｂによって検出された圧力信号は、それぞれ独立に信号処理部６８に伝送される。

第３構成例の作用について示す。当接面１１２を食道壁に密着させるためには、第１の構成例の場合と同様に、関節部（図示せず）の屈曲を利用する。当接面１１２に押圧力が加わると、可動部１０６を構成する部品（音響レンズ１１８、振動子１１４、固定ケース１１６等）を介して、２つのバネを収縮させる力が加わる。音響レンズ１１８の膨出した面に加わる押圧力が２つのバネの付勢力を上回った場合には、可動部１０６はスライド溝１２０Ａ，１２０Ｂに沿って後退する。バネが縮み、固定ケース１１６の背面が２つの圧力センサ１２６Ａ，１２６Ｂに密着して圧力検出面１２７Ａ，１２７Ｂの前方の隙間が失われると、圧力センサ１２６Ａ，１２６Ｂは圧力信号を検出する。圧力センサ１２６Ａ，１２６Ｂは、検出した圧力信号を電圧信号に変換して信号ケーブルに出力する。つまり、２つのバネ１２４Ａ，１２４Ｂは、バネの弾性力を上回る押圧力が加えられた場合にだけ、圧力信号が得られるようにするための圧力検出レベルのオフセット機能を有している。換言すると、２つのバネは、微弱な押圧力は圧力信号として検出せずに、ある一定レベル以上の押圧力だけを検出する選択機能を有する。

このように、第３の構成例によれば、振動子１１４と固定ケース１１６と音響レンズ１１８が一体構造であるので、振動子１１４が超音波を食道壁に伝送するまでの超音波伝送経路を常に一定に維持できる。従って、超音波を伝送する上で、音響レンズ１１８の効果が常に一定となる。また、バネによって圧力の検出レベルに閾値を設けているので、微弱な押圧力は圧力信号として検出せずに、ある一定レベル以上の押圧力だけを検出することができる。更に、気体や液体などを圧力伝達媒体として用いずに、押圧力が固形物としての可動部１０６を介して直接的に圧力センサ１２６Ａ，１２６Ｂに伝達されるので、押圧力の変化を鋭敏に感度よく検出することができる。

次に、第４の構成例として、心臓の拍動に伴う先端部の変位量を求めるために加速度センサを適用した構成例について説明する。本構成例に使用する加速度センサは、先端部に搭載できる程度に小型であれば、様々な検出方式のものを用いることができる。特に、鉛直方向を基準方向として、鉛直方向からの傾き角度が大きくなるにつれて徐々に大きな電圧を出力する１チップの半導体加速度センサが適している。半導体加速度センサ自体の寸法は数ミリ角程度と小さいため、加速度センサは先端部に内蔵される。このような特性をもつ加速度センサを１個あるいは２個用いると、直交するＸＹＺの３軸の各々の軸回りに対する傾き具合を電圧信号に換算して出力できる。加速度センサが出力する電圧信号は、前述の他の構成例の場合と同様に、信号ケーブルを介して信号処理部６８に伝送される。信号処理部６８では、加速度センサが出力する電圧信号を監視することにより、３軸方向の各々の傾き角度を検出する。各々の傾き角度を常時モニターして解析を行うことにより、加速度センサが装着された先端部の角速度、加速度、変位量が求められる。従って、信号処理部６８では、食道壁に当接された先端部の動き（角速度、加速度、変位量）が把握される。信号処理部６８では、先端部の動きを解析して、呼吸に伴う比較的ゆっくりとした動きの成分等を排除する処理をおこなって、心臓の拍動に伴う動きの成分が抽出される。

このように、経食道プローブにおいて、運動検出手段として例えば加速度センサを用いることによっても、心臓の超音波診断と心臓の拍動に伴う圧力を同時に測定することができる。加速度センサを用いれば、静的な状態でバランスしている力の成分を検出することがないので、動的な運動量だけを抽出することができる。更に、加速度センサを使用すれば、心臓の拍動成分の中に往復運動のような単純な運動だけでなく、捻るような軌跡を描く運動が行われる場合でも、その運動成分を抽出して判別することができる。ちなみに、加速度センサは単独で用いるのみならず、圧力センサと共用してもよい。すなわち、第４の構成例である運動検出手段としての加速度センサを備える経食道プローブに、第１、第２、第３の構成例として前述した圧力検出手段を更に付加してもよい。

なお、これまで経食道プローブに対して圧力センサあるいは加速度センサを搭載する構成例を示したが、他の超音波プローブ（例えば、経直プローブ、経膣プローブ等）に対して圧力センサあるいは加速度センサを搭載することもできる。

以上説明したように、本発明に係る経食道プローブ及びそれを備える超音波診断装置によれば、超音波の送受信によって得られる測定情報に加えて、心臓を診断する上で有益な計測情報を得ることができる。

本発明に係る経食道プローブの使用例を示す図である。経食道プローブの先端部を食道壁に密着させた状態を示す図である。本発明に係る超音波振動装置のブロック図である。本発明の第１の実施形態に係る経食道プローブの先端部を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る経食道プローブの先端部を示す図である。本発明の第３の実施形態に係る経食道プローブの先端部を示す図である。

符号の説明

８被検者、１０食道、１２心臓、１４操作部、１６ノブ、１８挿入管、２０，４２，７０，９０，１１０先端部、２２関節部、２４走査面、２８，７２，９２，１１２当接面、３０，７４，９４，１１４振動子、４０検出部、５０経食道プローブ、６０超音波診断装置本体、６２送受信部、６４制御部、６６エコー信号処理部、６８信号処理部、７１外装ケース、７６，１１６固定ケース、７８Ａ,７８Ｂ圧力検出器、８０Ａ，８０Ｂ圧力センサ、８２Ａ，８２Ｂ円筒ケース、８４Ａ，８４Ｂ隆起膜、８６Ａ，８６Ｂセンサチップ、９６膜、９８圧力センサ、１０２プーリ、１０４ワイヤ、１０６可動部、１１８音響レンズ。

Claims

生体の食道内に挿入され、食道壁を介して前方の心臓に超音波を送受信する振動子を有する計測部と、
前記計測部の当接面を食道壁に当接させる位置決め機構と、
前記心臓の拍動成分を検出するために、前記食道壁から前記当接面に与えられる押圧力を検出する圧力検出手段と、
を含むことを特徴とする経食道プローブ。
請求項１記載の経食道プローブであって、
前記圧力検出手段は、前記振動子の周囲に配置された複数の圧力検出器を含み、
前記拍動成分の検出に当たって、前記複数の圧力検出器により検出される複数の圧力検出値が利用されることを特徴とする経食道プローブ。
請求項１記載の経食道プローブであって、
前記圧力検出手段は、
前記当接面を有し、内部に媒体が入れられた媒体収容室と、
前記媒体収容室に入れられた媒体の圧力を検出する圧力センサと、
を備え、
前記当接面は、前記振動子の前方に離間して設けられ、前方へ膨らんだ柔軟性を有する部材で構成されたことを特徴とする経食道プローブ。
請求項１記載の経食道プローブであって、
前記計測部は、
前記振動子を収容し且つ前記当接面を有する可動部を前後動可能に案内する案内手段と、
前記可動部を前方へ付勢する付勢手段と、
を有し、
前記圧力検出手段は前記可動部に加えられる押圧力を検出する圧力センサであることを特徴とする経食道プローブ。
生体の食道内に挿入され、食道壁を介して前方の心臓に超音波を送受信する振動子を有する計測部と、
前記計測部の当接面を食道壁に当接させる位置決め機構と、
前記心臓の拍動成分を検出するために、前記心臓の拍動によって生じる前記計測部の運動を検出する運動検出手段と、
を含むことを特徴とする経食道プローブ。
経食道プローブを有する超音波診断装置であって、
前記経食道プローブは、
生体の食道内に挿入され、食道壁を介して前方の心臓に超音波を送受信する振動子を有する計測部と、
前記計測部の当接面を食道壁に当接させる位置決め機構と、
前記食道壁から前記当接面に与えられる押圧力、あるいは、前記心臓の拍動によって生じる前記計測部の運動を検出する検出手段と、
を有し、
更に、前記検出手段の検出結果に基づいて前記心臓の拍動成分を検出する信号処理部が設けられたことを特徴とする超音波診断装置。