JP2009213785A - Ultrasonic probe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、血管や心臓内に挿入して超音波ビームを前方方向に走査することにより、血管内の狭窄の診断や心臓内においてICD用の左室電極を冠静脈洞に留置する際のガイドとして用いられる、前方視細径超音波プローブに関するものである。 The present invention is a guide for diagnosing stenosis in a blood vessel and placing an ICD left ventricular electrode in the coronary sinus in the heart by inserting it into a blood vessel or heart and scanning the ultrasound beam forward. The present invention relates to a forward-viewing thin-diameter ultrasonic probe.
超音波ビームを前方に走査する超音波プローブの走査方式として、電子式走査方式および機械式走査方式が知られている。電子式走査方式は、複数の振動子をアレイ状に配置し、それぞれの振動子に位相の異なるパルス送信信号を印加して超音波ビームを収束させ、印加する位相を調節して走査するものである。機械式走査方式は、振動子や音響反射ミラーを回転もしくは揺動走査することにより超音波ビームを走査するものである。 An electronic scanning method and a mechanical scanning method are known as a scanning method of an ultrasonic probe that scans an ultrasonic beam forward. In the electronic scanning method, a plurality of transducers are arranged in an array, a pulse transmission signal having a different phase is applied to each transducer to converge an ultrasonic beam, and scanning is performed by adjusting the applied phase. is there. The mechanical scanning method scans an ultrasonic beam by rotating or swinging a vibrator or an acoustic reflection mirror.
近時では、血管等に挿入可能な細径の超音波プローブが求められている。しかしながら電子式走査方式では、寸法上の制約から、超音波ビームを前方に走査する振動子アレイを先端部に配置することが困難である。また機械式走査方式においても、寸法の制約が大きく、消化管分野で用いられる超音波内視鏡で用いられている構成を細径超音波プローブにそのまま応用することは困難である。 Recently, there is a demand for a thin ultrasonic probe that can be inserted into a blood vessel or the like. However, in the electronic scanning method, it is difficult to dispose a transducer array that scans an ultrasonic beam forward at the tip due to dimensional restrictions. Also in the mechanical scanning system, there are large dimensional restrictions, and it is difficult to directly apply the configuration used in an ultrasonic endoscope used in the digestive tract field to a small-diameter ultrasonic probe.
細径超音波プローブに適した構成として、特許文献1には、少なくともひとつの形状記憶合金アクチュエータを用いて、振動子を揺動走査する超音波プローブが開示されている。上記形状記憶合金アクチュエータは、あらかじめ形状を記憶させたスプリング形状をしており、両端に電圧を付加することにより記憶合金アクチュエータの温度を調節し、形状記憶合金の形状復帰力を利用して、振動子を保持したアームや板を揺動走査するというものである。
医療用で用いられる超音波の周波数帯域では、空中を介して超音波を体内に伝達することができない。そのため、細径超音波プローブでは、振動子とシースとの間の空間は超音波を生体に伝達しやすくする音響媒体で満たす必要がある。音響媒体としては、脱気水や生理食塩水などを用いることができる。
ここで、特許文献1に記載された技術では、振動子を保持したアームや板を揺動走査するときに、音響媒体が乱流を形成するなどして抵抗として働き、安定した揺動運動が妨げられるという問題がある。これに伴って、超音波画像が劣化することになる。
In the frequency band of ultrasonic waves used for medical purposes, ultrasonic waves cannot be transmitted into the body through the air. For this reason, in the small-diameter ultrasonic probe, the space between the transducer and the sheath needs to be filled with an acoustic medium that facilitates transmission of ultrasonic waves to the living body. As the acoustic medium, deaerated water, physiological saline, or the like can be used.
Here, in the technique described in
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、安定した揺動走査が可能な超音波プローブを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an ultrasonic probe capable of stable swing scanning.
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明は、プローブの先端に配置され、揺動回転軸を中心に揺動回転しつつ超音波を放射する超音波探触部材と、前記超音波探触部材を覆うように配置されたシースと、前記超音波探触部材と前記シースとの間に充填された第1音響媒体と、を備えた超音波プローブであって、前記超音波探触部材の外形は、前記揺動回転軸を対象軸とする軸対象形状とされていることを特徴とする。
すなわち、超音波をプローブ長軸方向に平行な面で揺動走査する前方視細径超音波プローブにおいて、揺動動作する部材が揺動回転軸に対して略軸対象形状であることを特徴としている。
この発明によれば、超音波探触部材を揺動回転させた場合に、超音波探触部材の周囲に充填された音響媒体に乱流が発生しにくくなる。これにより、超音波探触部材が音響媒体の抵抗を受けにくくなるため、安定した揺動走査が可能になる。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The present invention provides an ultrasonic probe that is disposed at the tip of a probe and that emits ultrasonic waves while oscillating and rotating about a oscillating rotation axis, and a sheath that is disposed so as to cover the ultrasonic probe. An ultrasonic probe comprising: a first acoustic medium filled between the ultrasonic probe member and the sheath, wherein an outer shape of the ultrasonic probe member is directed to the oscillation rotation axis. It is set as the axis | shaft object shape used as an axis | shaft.
That is, in a forward-viewing small-diameter ultrasonic probe that performs ultrasonic oscillation scanning on a plane parallel to the long axis direction of the probe, the oscillation member has a substantially axial target shape with respect to the oscillation rotation axis. Yes.
According to the present invention, when the ultrasonic probe member is swung and rotated, turbulence is less likely to occur in the acoustic medium filled around the ultrasonic probe member. As a result, the ultrasonic probe becomes less susceptible to the resistance of the acoustic medium, so that stable oscillation scanning is possible.
また、前記超音波探触部材は、円筒形状のハウジングキャップと、前記ハウジングキャップの内側に配置され、音響放射面から超音波を放射する超音波探触子と、前記超音波探触子の前記音響放射面以外の外面と前記ハウジングキャップの内面との間に配置されたハウジングと、前記超音波探触子の前記音響放射面と前記ハウジングキャップの内面との間に充填された第2音響媒体と、を備えることが好ましい。
すなわち、前記揺動動作する部材が、略円柱形状のハウジングと略円筒形状のキャップにより超音波探触子が収納され、前記キャップと超音波探触子の音響放射面の間に音響媒体を充填する。
この発明によれば、超音波探触子をハウジングに装着し、ハウジングをハウジングキャップに挿入し、音響放射面とハウジングキャップとの間に第2音響媒体を充填することで、超音波探触部材を簡単に製造することができる。
Further, the ultrasonic probe member includes a cylindrical housing cap, an ultrasonic probe that is disposed inside the housing cap and emits ultrasonic waves from an acoustic radiation surface, and the ultrasonic probe. A housing disposed between an outer surface other than the sound emitting surface and the inner surface of the housing cap, and a second acoustic medium filled between the sound emitting surface of the ultrasonic probe and the inner surface of the housing cap And preferably.
That is, the member that performs the swinging operation stores the ultrasonic probe with a substantially cylindrical housing and a substantially cylindrical cap, and an acoustic medium is filled between the acoustic radiation surface of the cap and the ultrasonic probe. To do.
According to the present invention, the ultrasonic probe is mounted on the housing, the housing is inserted into the housing cap, and the second acoustic medium is filled between the acoustic radiation surface and the housing cap. Can be easily manufactured.
また、電気信号に応じて伸縮変形するアクチュエータの一方端部が、前記超音波探触部材における前記揺動回転軸以外の部分に接続されていることが好ましい。
この発明によれば、超音波探触部材の揺動回転機構を簡単に構築することができる。
Moreover, it is preferable that one end portion of the actuator that expands and contracts in response to the electric signal is connected to a portion other than the oscillating rotation shaft in the ultrasonic probe member.
According to the present invention, the swinging and rotating mechanism of the ultrasonic probe can be easily constructed.
本発明の超音波プローブによれば、超音波探触部材を揺動回転させた場合に、超音波探触部材の周囲に充填された音響媒体に乱流が発生しにくくなる。これにより、超音波探触部材が音響媒体の抵抗を受けにくくなるため、安定した揺動走査が可能になる。 According to the ultrasonic probe of the present invention, when the ultrasonic probe member is swung and rotated, turbulence hardly occurs in the acoustic medium filled around the ultrasonic probe member. As a result, the ultrasonic probe becomes less susceptible to the resistance of the acoustic medium, so that stable oscillation scanning is possible.
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
(超音波観測システム)
図1に、本実施形態に係る超音波プローブを用いた超音波観測システムの概略構成図を示す。超音波プローブ1は、可撓性を有するプローブ1aの先端に、後述する超音波探触部材を備えたものである。超音波観測システム100において、超音波プローブ1は、中継コネクタ2、中継ケーブル3を介して、超音波観測装置4に接続されている。超音波観測装置4には、超音波信号送受波用回路およびアクチュエータ駆動用回路が設けられている。超音波信号送受波用回路は、超音波プローブ1の振動子を駆動して超音波ビームを送信および受信し、超音波ビームの放射方向の情報を解析するものである。アクチュエータ駆動用回路は、アクチュエータにより振動子を揺動して超音波ビームを1次元方向に走査するものである。なお超音波プローブ1と超音波観測装置4とを結ぶ中継ケーブル3には、超音波信号用電線およびアクチュエータ駆動用電線が含まれている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
(Ultrasonic observation system)
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an ultrasonic observation system using the ultrasonic probe according to the present embodiment. The
(超音波プローブ)
図2に、本実施形態に係る超音波プローブの先端部(図1のP部)の構造図を示す。なお図2(a)は平面図であり、図2(b)は側面図であって、外側のシース13のみ断面をとって内部構造を示している。図2に示すように、振動子が収納されている超音波探触部材5は、超音波プローブ1のプローブ先端部材(カテーテル先端部材)11に設けられた2枚の回転支持体6に、回転軸部材7により回転自由に支持されている。
超音波探触部材5は、回転軸に対して略軸対象の構造を持っており、実施形態として円柱形状のものを示している。なお超音波探触部材5の外形は、図5(a)に示すように軸方向中央部が外側に膨らんでいる形状51でもよく、図5(b)に示すように軸方向中央部が内側に凹んでいる形状52でもよい。また図5(c)に示すように、軸方向に沿って外径が段階的に変化している形状53でもよい。
(Ultrasonic probe)
FIG. 2 is a structural diagram of the distal end portion (P portion in FIG. 1) of the ultrasonic probe according to the present embodiment. 2A is a plan view, FIG. 2B is a side view, and only the
The
図2に戻り、超音波探触部材5の外周面に、少なくとも2本以上の回転伝達線(例えばワイヤ)8の一端が固定されている。回転伝達線8(8a,8b)は、超音波探触部材5の外周面に形成された溝に沿って配置されている。この溝は、超音波探触部材5の音響放射面5aを隠さない円柱の端部付近に形成されている。第1回転伝達線8aの多端は、バネ部材(弾性体)9を介してプローブ先端部材11に固定され、第2回転伝達線8bの多端は、形状記憶合金アクチュエータ(以下、アクチュエータという。)10を介してプローブ先端部材11に固定されている。バネ部材9およびアクチュエータ10は、プローブ先端部材11に設けられたバネ配置穴34およびアクチュエータ配置穴35の内部に配置されている。
Returning to FIG. 2, at least one end of at least two rotation transmission lines (for example, wires) 8 is fixed to the outer peripheral surface of the
アクチュエータ10の両端には、アクチュエータ駆動用電線12が接続されており、アクチュエータを伸縮させる電圧を供給できるようになっている。アクチュエータ駆動用電線12は、プローブ先端部材11に設けられた信号用導線孔(図示せず)を通って、超音波プローブ1の中継コネクタ2に接続する端子(図示せず)まで延長されている。アクチュエータ10は、その両端に電圧が印加されて温度が上昇するとバネが縮むように形状記憶されている。アクチュエータ10の両端に電圧が印加されると、アクチュエータ10が収縮変形し、アクチュエータ10に接続された第2回転伝達線8bを引っ張る。これにより、第2回転伝達線8bに接続された超音波探触部材5に回転動力が作用する。このとき、他方に設けられたバネ部材9が引き伸ばされる。一方、アクチュエータ10の両端への電圧印加をとめると、バネ部材9の復元力で超音波探触部材5に逆回転動力が作用する。これにより、超音波探触部材5の揺動動作を可能にしている。
An
超音波探触部材5を覆って密閉するように、シース13が設けられている。シース13は、プローブ先端部材11の少なくとも一部に接した状態で先端方向に取り付けられている。超音波探触部材5とシース13の間は、生理食塩水等の第1音響媒体14で満たされている。
超音波探触部材5から導出されている超音波信号用電線21は、プローブ先端部材11に設けられた信号用導線孔(図示せず)を通って、超音波プローブ1の中継コネクタ2に接続する端子(図示せず)まで延長されている。
A
The
なお図2中では、バネ部材9およびアクチュエータ10をプローブ先端部材11の中央寄りに設置しているが、回転伝達線8(8a,8b)を超音波プローブ1の長軸と平行に配置するため、シース13の内面付近に設けてもよい。
また、本実施形態ではアクチュエータ10およびバネ部材9を用いて超音波探触部材5を揺動回転可能としたが、リンク機構等の他の機構を用いて超音波探触部材5を揺動回転可能としてもよい。
また、超音波プローブ1の基端部からの操作により超音波プローブ1の先端部が自在に湾曲変形するように構成されていてもよい。
In FIG. 2, the
In this embodiment, the
Further, the distal end portion of the
また、プローブ先端部材11には、ガイドワイヤー用チャネル32や送吸引チャネル33を設けてもよい。
シース13の先端形状は半球状としたが、もちろんこの形状にとらわれず略円柱状であってもよい。
また、超音波プローブ1の先端の硬質部(プローブ先端部材11が配置される部分)を短くする目的で、図3に示す如く滑車101を用いてアクチュエータ102を屈曲させ折りたたんだ状態でプローブ先端部材11に収納してもよい。
The
Although the distal end shape of the
Further, for the purpose of shortening the hard portion (portion where the
(超音波探触部材)
図4に、本実施形態に係る超音波探触部材の構造を示す。図4は、図2(a)のA−A線における側面断面図である。図4に示すように、超音波探触部材5の内部には、振動子16を備えた超音波探触子22が配置されている。振動子16(圧電素子)の前面には整合層17(例えばフィラー入りエポキシ樹脂製)と音響レンズ18(例えばエポキシ樹脂製)が、背面にはバッキング層19(例えばフェライトゴム製)が設けられ、内ハウジング20に収納されている。振動子16の前後面の電極層(図示せず)に超音波信号用電線21が半田付けされ、内ハウジング20の背面より引き回されている(以上をまとめて超音波探触子22と呼ぶ。)。
(Ultrasonic probe)
FIG. 4 shows the structure of the ultrasonic probe according to this embodiment. FIG. 4 is a side cross-sectional view taken along line AA in FIG. As shown in FIG. 4, an
超音波探触子22は、音響放射面5aを除き概円筒形状のハウジング23中に納められ、ハウジング23には、円筒形状のハウジングキャップ24(例えばポリエーテルブロックアミド製)が外装されている。音響レンズ18とハウジングキャップ24との間の密閉空間には、第2音響媒体31(例えば生理食塩水)が充填されている。なお第2音響媒体31は、上述した第1音響媒体と同じ材料であってもよい。
The
ここでは、内ハウジング20を用いて超音波探触子22を組み立てた後、ハウジング23中に納めることで超音波探触子22の製造を容易にする目論見をもたせているが、概円筒形状のハウジング23中で超音波探触子22を直接組み立ててもよい。また、ハウジングキャップ24は、円筒の一部を切りだした形状であってもよく、この場合にはハウジング23に接着固定される。ハウジングキャップ24は、超音波探触子22の音響放射面5aに相当する部分が開口していてもよい。
超音波プローブ1の径が小さく十分な振動子16の径を確保できないときには、音響レンズ18を設けず整合層17のみとしてもよく、整合層17は複数設けてもよい。
Here, after assembling the
When the diameter of the
(作用)
次に、本実施形態の作用について説明する。
まず、図1に示す超音波プローブ1を先端部から体内に挿入する。次に超音波観測装置4を操作することにより、図4に示す超音波信号用電線を介して振動子16に交流電圧を印加する。これにより振動子16が振動して音響放射面5aから超音波が放射される。体内からの反射波が振動子16に到達すると、反射波の音圧に比例した電圧が振動子16に発生する。この電圧を、図1に示す超音波観測装置4に入力することにより、体内の情報を解析できるようになっている。
(Function)
Next, the operation of this embodiment will be described.
First, the
これと同時に、図2(b)に示すアクチュエータ用電線を介してアクチュエータ10に電圧を印加する。アクチュエータ10は、形状記憶合金で形成され、収縮した形状を記憶している。アクチュエータ10に電圧を印加すると、アクチュエータ10の温度が上昇し、記憶形状への復元力が作用して、アクチュエータ10が収縮変形する。これにより、アクチュエータ10に接続された第2回転伝達線8bが引っ張られ、第2回転伝達線8bに接続された超音波探触部材5に正方向トルクが作用する。超音波探触部材5には第1回転伝達線8aが接続され、第1回転伝達線8aは超音波探触部材5の周方向において第2回転伝達線8bの反対側に引き出されている。そのため、超音波探触部材5に作用した正方向トルクにより、第1回転伝達線8aが引っ張られ、第1回転伝達線8aに接続されたバネ部材9が伸長変形する。その結果、超音波探触部材5が正方向に回動することになる。
At the same time, a voltage is applied to the
次に、アクチュエータ10への電圧印加を停止する。これにより、アクチュエータ10の記憶形状への復元力が解消されてアクチュエータ10が伸長変形する一方で、バネ部材9が収縮変形する。これにより、超音波探触部材5に負方向トルクが作用して、超音波探触部材5が負方向に回動することになる。
このように、アクチュエータ10に対する電圧印加および停止をパルス状に繰り返すことにより、超音波探触部材5を周方向に揺動回転させることができる。これにより、超音波を走査して超音波画像を生成することができる
Next, the voltage application to the
Thus, by repeating the voltage application and stop to the
ここで、本実施形態の超音波探触部材5は、揺動回転軸を対象軸とする軸対象形状とされている。そのため、超音波探触部材5を周方向に揺動させた場合に、超音波探触部材5の周囲に充填された第1音響媒体14に乱流が発生しにくくなる。これにより、超音波探触部材5が揺動回転中に音響媒体の抵抗を受けにくくなるため、安定した揺動走査が可能となり、超音波画像も安定させることができる。
Here, the
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。 It should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes those in which various modifications are made to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention. In other words, the specific materials and layer configurations described in the embodiments are merely examples, and can be changed as appropriate.
1…超音波プローブ 1a…プローブ 5…超音波探触部材 7…回転軸部材(揺動回転軸) 10…アクチュエータ 13…シース 14…第1音響媒体 22…超音波探触子 23…ハウジング 24…ハウジングキャップ 31…第2音響媒体
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記超音波探触部材の外形は、前記揺動回転軸を対象軸とする軸対象形状とされていることを特徴とする超音波プローブ。 An ultrasonic probe that is arranged at the tip of the probe and emits ultrasonic waves while oscillating and rotating about an oscillation rotation axis; a sheath arranged to cover the ultrasonic probe; and the ultrasonic wave An ultrasonic probe comprising: a first acoustic medium filled between a probe member and the sheath;
2. The ultrasonic probe according to claim 1, wherein an outer shape of the ultrasonic probe is an axial object shape having the swing rotation axis as an object axis.
円筒形状のハウジングキャップと、
前記ハウジングキャップの内側に配置され、音響放射面から超音波を放射する超音波探触子と、
前記超音波探触子の前記音響放射面以外の外面と前記ハウジングキャップの内面との間に配置されたハウジングと、
前記超音波探触子の前記音響放射面と前記ハウジングキャップの内面との間に充填された第2音響媒体と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の超音波プローブ。 The ultrasonic probe is
A cylindrical housing cap;
An ultrasonic probe disposed inside the housing cap and emitting ultrasonic waves from an acoustic emission surface;
A housing disposed between an outer surface of the ultrasonic probe other than the acoustic radiation surface and an inner surface of the housing cap;
A second acoustic medium filled between the acoustic radiation surface of the ultrasonic probe and the inner surface of the housing cap;
The ultrasonic probe according to claim 1, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008063227A JP2009213785A (en) | 2008-03-12 | 2008-03-12 | Ultrasonic probe |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016529835A (en) * | 2013-08-30 | 2016-09-23 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | Capacitive micromachined ultrasonic transducer cell |
-
2008
- 2008-03-12 JP JP2008063227A patent/JP2009213785A/en not_active Withdrawn
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