JP2705643B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波送受波方向を機
械的に変更させながら被検体内に超音波信号を送受波
し、反射信号を用いて被検体の周囲方向または前方扇形
方向または両方の超音波断層像を得る特に、血管のよう
な極めて細い生体の体腔内に挿入可能な超音波診断装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、血管内の狭窄や閉塞などの疾患に
対し、血管内に挿入可能な柔軟性材料、例えば高分子材
料、で構成された中空管先端部に微小超音波振動子を配
置し、外部にある駆動部で発生した回転力によりこの微
小超音波振動子を機械的に２次元走査、または中空管先
端外周部に複数の微小超音波振動子を配置し電子的に２
次元走査させ、中空管軸に対し直交する面の周囲方向の
超音波断層像を得るものがある。また血管の狭窄や閉塞
部の血管内部からの治療法としては、狭窄部位で風船を
膨らますバルーン拡張法（バルーン アンギオプラステ
イ：Ｂａｌｌｏｏｎ Ａｎｇｉｏｐｌａｓｔｙ）、機械
的に切除する手法（アセレクトミー：Ａｔｈｅｒｅｃｔ
ｏｍｙ）、ヤグ、ＣＯ、エキシマレーザ等の照射による
熱的除去、蒸散法（レーザ アンギオプラステイ：Ｌａ
ｓｅｒ Ａｎｇｉｏｐｌａｓｔｙ）、拡張用部品の患部
への放置法（ステンツ：Ｓｔｅｎｔｓ）などがある。

【０００３】前述の超音波を用いた診断法は、Ｘ線透過
診断法や可視光による血管内視鏡手法に対し、超音波の
有益な特徴の一つである被検体内部の情報取得が可能と
なるため、治療前においては、治療法の選択に対し有用
な情報をもたらし治療効果を向上させることが可能とな
り、治療後では術後経過診断が行え次の治療に対し早期
見極めができるなど極めて有用な診断手法であり注目さ
れている。この血管内部から超音波の送受波を行い診断
する超音波診断装置としては、例えば米国特許５、０４
９、１３０号公報に「システム アンド メソード フ
ォー プレッシャー ファイリング キャセター：ＳＹ
ＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＰＲＥＳＳ
ＵＲＥ ＦＩＬＬＩＮＧ ＯＦ ＣＡＴＨＥＴＥＲＳ」
として記載されている構成が知られている。

【０００４】以下、図５１を用いて従来の血管内の２次
元超音波診断装置に関して説明する。図５１は、血管内
の２次元超音波断層像を得るための超音波プローブ１６
１の断面図である。

【０００５】図５１において、超音波プローブ１６１は
先端側１６２と後端側１６３に大きく分けられる。先端
側１６２において、１６４は柔軟性の例えば高分子材料
で構成された中空構造のカテーテルで、血管内に挿入す
ることを想定した場合その外径は３Ｆから１２Ｆ（Ｆ：
１／３ミリ）程度の太さにする必要がある。１６５はカ
テーテル１６４内に伸延され外部にある図示してない駆
動部で発生した回転力を伝達する可撓性のトルク伝達
軸、１６６はトルク伝達軸１６５先端部に固定され一体
に回転され超音波を反射させるミラー、１６７はミラー
１６６の反射面、１６８は軸受部材、１６９は超音波を
送受波する超音波振動子、１７０は図示してない外部に
ある送受信部と電気的に接続する信号線、１７１は薄い
膜からなる音響窓、１７２はガイドワイヤ、１７３は伝
搬空間、１７４は排液口、１７５は後端側１６３にある
Ｙ型分岐、１７６はトルク伝達軸１６５後端側に固定さ
れた接続部で使用時は図示してない駆動部と接続され
る。１７７はＹ型分岐１７５で分岐された伝搬媒体注入
口である。

【０００６】以上のように構成された超音波プローブ１
６１について、以下その動作について説明する。

【０００７】まず、先端側１６２を血管内に挿入し目的
とする部位にガイドワイヤ１７２を挿入させる。その
後、先端側１６２をガイドワイヤ１７２に沿うように患
部に挿入させる。先端側１６２が患部に到達したら、駆
動部で回転力を発生させ接続部１７６を介しトルク伝達
軸１６５を回転させる。トルク伝達軸１６５は、駆動部
で発生した回転力を先端側に伝達させ、結果として軸受
部材１６８に対しミラー１６６を回転させる。このよう
にミラー１６６を回転させている状態で外部にある送信
部で発生させた送信電気信号は信号線１７０を通し超音
波振動子１６９に供給される。送信電気信号を受けた超
音波振動子１６９は、電気信号を超音波に変換し送波さ
せる。

【０００８】超音波振動子１６９から送波された超音波
は、伝搬空間１７３に充満された伝搬媒体、例えば生理
食塩水内を伝搬しミラー１６６の反射面１６７に到達す
る。反射面１６７に到達した超音波は、送波方向とミラ
ー１６６の傾斜角に応じた方向に、図では矢印で示した
カテーテル１６３軸に対して直交する方向に反射され、
血管壁に伝搬する。血管壁に到達した超音波は、血管壁
表面または内部の音響インピーダンスの差から順次反射
され、送波時と逆の経路を伝搬し、超音波振動子１６９
で受波され電気信号に変換され信号線１７０を通じ受信
部に転送される。

【０００９】この受信信号の取得をミラー１６６の回転
中に複数回行い、画像構成処理を施し図示してないモニ
タ上に表示することで、超音波断層像を得ることが可能
となる。超音波断層像を構成する上で必要となるミラー
１６６の走査角情報は、駆動部において、例えばエンコ
ーダを用いることで測定することが可能となる。伝搬媒
体は、後端側１６３にある伝搬媒体注入口１７７より伝
搬媒体を注入することでカテーテル１６４とトルク伝達
軸１６５との隙間を通り、伝搬空間１７３内を充満させ
ることが可能となる。ここで余分な伝搬媒体は、排液口
１７４を介し外に排出される。

【００１０】ガイドワイヤ１７２は、先端側１６２に固
定されているため使いづらい面があるが、米国特許５、
０２４、２３４号公報に記載のモノレール方式などより
実用的なものが知られている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来構成では、血管軸に対して直交する平面の周囲方向の
断層像しか得られないと言う課題を有していた。特に病
変部位では、血管が細くなっており、このような状態で
上記超音波プローブの先端側を患部まで挿入しようとす
る場合には、先端側の径を更に細くしなければならな
い。

【００１２】このような細径化は、各構成要素の縮小化
に通じ、加工が極めて困難になり現実的ではないし、ま
た超音波振動子の小径化に伴う感度劣化も無視できない
ものとなる。

【００１３】また、周囲方向走査型では完全閉塞病変に
はまったく適応不可能となる。また、レーザ光を照射す
る治療法での照射位置の決定に従来方式を用いる場合に
は、前述の周囲方向の断層像では有用な情報を得ること
ができないという大きな課題を有していた。

【００１４】また別の課題として、超音波断層像を構成
するのに必要となる走査角情報を外部の駆動部により得
る方式では、先端側に位置するミラーの走査形態と異な
るという課題を有していた。

【００１５】即ち、複雑な形状である血管に柔軟に対応
させるため、トルク伝達軸はトルク伝達性を犠牲にし可
撓性を持たせる必要があり、このため駆動部で発生した
回転力がトルク伝達軸で吸収され、先端側に精度良く伝
達できない。

【００１６】よって、実際の走査形態と超音波断層像の
関係がずれるといういわゆる画像歪が生じてしまう。

【００１７】この場合、先端側に例えばエンコーダのよ
うな角度測定器を配置させれば解決する問題であるが、
超音波プローブの大きさが制限されているため、先端側
の径の増加を許容しないで角度測定器を構成することは
極めて困難である。

【００１８】また、別の走査角情報取得法の構成として
は米国特許ＵＳ５、０５４、４９２号に開示されている
マーカがあるが、貴重なる画像領域を制限してしまい、
有用な方式とはいえない。

【００１９】更に、従来例で開示されているトルク伝達
軸に関しては、適応しようとする血管形状の特性、例え
ば冠状動脈に挿入する場合は先端側ほど可撓性を必要と
する等、を利用し、回転安定性を向上させようとする思
想がなく、回転安定性が良くないという課題を有してい
た。

【００２０】また、超音波診断法において有益な情報の
一つは、得られた超音波断層像から生体の音速や反射信
号の送信電気信号からの時間差により計算することが可
能な距離情報が有り、本超音波診断装置においても通常
の超音波診断装置で用いられているいわゆるキャリパ機
能を応用できるが、トルク伝達軸の特性により容易に画
像歪を引き起こすこのような装置では、計算結果に対し
信頼性が良くないと言う課題を有していた。

【００２１】更に、このような装置に用いられる超音波
振動子は、形状が極めて小さくなり、感度等の特性が悪
いという課題を有していた。

【００２２】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、血管のような極めて複雑な形状かつ細径の体腔内か
ら優れた超音波断層像を得る超音波診断装置を提供する
ことを目的とする。

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【課題を解決するための手段】 上記課題を解決するため
に、本発明は、 超音波プローブと本体部とを有する超音
波診断装置であって、前記本体部は、前記超音波プロー
ブに伝達される回転力を発生する駆動部を有し、前記超
音波プローブは、超音波振動子と、前記超音波振動子の
送波方向を前記回転力を用いて走査する走査機構と、前
記駆動部と前記走査機構との間に接続されかつ素線の側
面に突起部または切り込み部を任意の間隔毎に設け、複
数の角線形状の素線を並列に配置した状態で外層を構成
した多層スプリング構造であるトルク伝達軸と、前記ト
ルク伝達軸を内包した可撓性の中空細管であるカテーテ
ルとを有し、前記超音波プローブは、体腔細管に挿入可
能である超音波診断装置である。

【００２６】そして、以上の構成において、更に、超音
波プローブの中間部分に位置されて、カテーテルの先端
側と後端側を固定し、信号線または伝搬媒体を通過させ
る微小ルーメンが形成され、中空部にトルク伝達軸を通
過させた中間軸受を有していてもよい。

【００２７】また、超音波プローブは、更に、カテーテ
ルの先端側に固定された中空構造のシャフトと、前記シ
ャフトに固定された摩擦係数の小さいフッ素系樹脂で構
成された中空構造の軸受と、前記シャフトおよび軸受の
中空構造の部分に挿入された第１の回転軸と、前記第１
の回転軸の先端側に固定され内部に周囲方向用超音波振
動子と超音波反射ミラーを対向させて設置させ超音波出
射側に開口を持つ円管構造の回転子と、前記回転子の先
端側に固定された偏心軸と、後端側の溝に前記偏心軸が
挿入されピボットシャフトにより動作方向が前方扇形走
査に制限される振動子ホルダと、前記振動子ホルダに内
包される前方方向用超音波振動子と、前記ピボットシャ
フトを固定するための軸受に固定されたキャップと、少
なくとも前記シャフトより先端側にかぶせられた保護膜
と、前記第１の回転軸の後端側に固定され本体部で発生
した回転力を伝達するための可撓性を有する多層スプリ
ング構造のトルク伝達軸と、前記カテーテルのルーメン
を通り電気的に前記前方方向用超音波振動子に接続され
た第１の信号線と、前記トルク伝達軸内を通り電気的に
前記周囲方向用超音波振動子に接続された第２の信号線
と、前記カテーテルの後端側の２つの分岐部の一方に対
応し前記トルク伝達軸の後端側に接続されたプローブ側
コネクタと、前記プローブ側コネクタと前記本体部間の
オイルシール材と、前記カテーテルの後端側の２つの分
岐部の他方である伝搬媒体注入口との構成要素を含み、
本体部は、更に、前記超音波プローブに設けられたプロ
ーブ側コネクタに勘合するように設けられた本体側コネ
クタと、前記第２の信号線と電気的に接続された信号コ
ンタクト部と、前記本体側コネクタに接続された第２の
回転軸と、前記第２の回転軸を回転させるモータと、前
記モータの回転状態を検出する位置検出器と、前記信号
コンタクト部に接続された周囲方向用送受信部と、前記
周囲方向用送受信部に接続された周囲方向用画像構成部
と、前記第１の信号線に接続された前方方向用送受信部
と、前記前方方向用送受信部に接続された前方方向用画
像構成部と、前記周囲方向用画像構成部と前記前方方向
用画像構成部に接続された画像メモリ部と、前記画像メ
モリ部に接続されたモニタと、指令を入力するオペレー
ション部と、前記オペレーション部に接続され少なくと
も前記本体部の電気的タイミング信号、画像静止制御お
よび／または画像構成に必要なデータを発生する制御部
との構成要素を含む構成であってもよい。

【００２８】この場合、画像メモリ部に接続されたプリ
画像メモリ部と、前記プリ画像メモリ部と前記画像メモ
リ部に接続され制御部に出力が接続された相関比較部
と、前記制御部に接続された距離計算部を備え、相関比
較部の結果によりオペレーション部からの画像静止指令
を無視する機能を制御部に持たせた構成でもよい。

【００２９】または、本体側コネクタに孔を設け、前記
孔に球およびスプリングを挿入してスプリング押さえで
固定し、プローブ側コネクタに前記球に勘合するヘコミ
と溝とを設けた構成であってもよい。

【００３０】または、周囲方向用超音波振動子および前
方方向用超音波振動子の少なくとも一方を、電極、高分
子圧電膜、電極、圧電素子、電極および背面負荷材を順
次積層した多層構造とし、前記高分子圧電膜の表面の電
極を中心軸に対し対称な形状で複数に分割し、前記分割
された複数の電極に対応して前記高分子圧電膜の分極方
向を中心軸に対し対称になるように反転させ、前記圧電
素子で送波し前記高分子圧電膜で受波させて差動方式の
受信を行う構成であってもよい。

【００３１】

【作用】本発明は、上記構成によって、駆動部で発生し
た回転力がトルク伝達軸を介し超音波プローブ先端部の
回転子を軸受に対し回転させ、かつ回転子先端側に設け
られた偏心軸を中心軸に対して回転させる。

【００３２】振動子ホルダは、この偏心軸の回転動作の
内上下動作のみを選択的に取り出し、ピボットシャフト
を中心に振動子ホルダを扇形走査させる。

【００３３】この動作中に、周囲方向用超音波振動子を
送受波させることで周囲方向の超音波断層像を、また前
方方向用超音波振動子を送受波させることで前方扇形方
向の超音波断層像が、一方または同時に取得され表示さ
れる。

【００３４】また、位置検出用圧電振動子により、トル
ク伝達軸の特性による伝達力の位相遅れに影響すること
なく、振動子ホルダの位置を同定することができ、実際
の状態と整合した超音波断層像を取得し表示する。

【００３５】また、適応する患部、例えば大動脈から冠
状動脈、の特性に対し、トルク伝達軸の後端側の層数が
先端側に対して内側部分で多い構成にし、後端側では伝
達性を高め、先端側では柔軟性を高めた特性を持たせる
ことにより、患部の形状に対し適するトルク伝達軸を構
成することができ、駆動部で発生した回転力を精度良く
超音波プローブの先端部に伝達する。

【００３６】また、トルク伝達軸の形を後端側に対して
先端側を細くすることで、後端側では伝達性を高め、先
端側では柔軟性を高めた特性を持たせ、患部の形状に対
し適するトルク伝達軸を構成し、駆動部で発生した回転
力を精度良く超音波プローブの先端部に伝達する。

【００３７】また、トルク伝達軸の最外層に隙間を持た
せるようにし、その隙間を構成する素線の側面に突起部
また切り込み部を構成することで、後端側から注入した
伝搬媒体が、トルク伝達軸の回転にともない、前記突起
部または切り込み部により発生する水流により先端側に
伝搬媒体を送られる。

【００３８】また、カテーテルの途中に中空構造の中間
軸受を設け、その中空部にトルク伝達軸を設けると共
に、先端部のカテーテルと後端部カテーテルを接続し、
この軸受部に設けられて微小ルーメン中に超音波振動子
と本体部とを電気的に接続する信号線を通すことで、回
転中にカテーテル内壁とトルク伝達軸との空隙で生じる
トルク伝達軸の捻れや振動による伝達性の劣化を防ぎ、
駆動部で発生した回転力を精度良く超音波プローブの先
端部に伝達する。

【００３９】また、本体部の画像メモリ部にプリ画像メ
モリ部を接続し、プリ画像メモリ部に記憶してある画像
が、画像メモリ部に記憶されている画像に対して過去の
画像であるように制御部が制御し、画像メモリ部とプリ
画像メモリ部に接続された相関比較部において、両画像
の一部または全部から相関関係を計算し、設定したスレ
ッシュホールド値に対して両画像が異なると判断した場
合に、制御部が画像静止機能を無視することで、トルク
伝達軸の特性による画像歪を自動的に検出し誤診断を低
減する。

【００４０】また、超音波プローブ後端側と本体部の駆
動部との接続において、トルク伝達軸後端側に固定され
球形のヘコミを有するプローブ側コネクタと、駆動部に
設けられた前記接続部のヘコミに勘合し一定の応力で押
し付ける球を持つ本体側コネクタを設けることで、駆動
部で発生する回転力をヘコミとコンタクト部によりトル
ク伝達軸の伝達すると共に、トルク伝達軸が何等かの異
常で回転不可能になった時には、球を押し付ける応力に
応じた力以上の回転力が発生した場合に、ヘコミと球が
外れ、トルク伝達軸に駆動部で発生する回転力を伝達さ
せない。

【００４１】また、超音波プローブ先端側に配置された
周囲方向用超音波振動子、前方方向用超音波振動子の一
方または両方を、背面負荷材、圧電セラミックまたは圧
電結晶、高分子圧電膜の多層構造で構成し、送波時には
圧電セラミックまたは圧電結晶を使用し、受波時は中心
軸に対し対称形状で分極方向を逆にしてある高分子圧電
膜を使用することで、受信感度特性の優れた高分子圧電
材料で受波できると共に、差動型の受信によりランダム
ノイズを低減でき、Ｓ／Ｎを向上する。

【００４２】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。

【００４３】図１は本発明の第１の実施例における超音
波診断装置の概略ブロック図である。

【００４４】図１において、１は被検体である例えば血
管内に挿入する超音波プローブ、２は本体部で、本発明
の超音波診断装置は大きく、超音波プローブ１、本体部
２に分けられる。３は超音波プローブ２の先端側、４は
後端側，５は駆動力を発生するモータや位置検出器から
なる駆動部、６は駆動部５に接続された周囲方向用送受
信部、７は周囲方向送受信部に接続された周囲方向用画
像構成部、８は駆動部５に接続された前方方向用送受信
部、９は前方方向用送受信部に接続された前方方向用画
像構成部、１０は周囲方向用画像構成部７と前方方向用
画像構成部９に接続された画像メモリ部、１１は画像メ
モリ部１０に接続された超音波断層像を表示するモニ
タ、１２は各種制御指令を入力するキーボードやマウス
またはスイッチからなるオペレータ部、１３はオペレー
タ部１２に接続された制御部、１４は制御部１３に接続
された距離計算部、１５は血管等の被検管であり、駆動
部５、周囲方向送受信部６、周囲方向画像構成部７、前
方方向用送受信部９、前方方向用画像構成部１０、画像
メモリ部１１、オペレータ部１２、制御部１３、距離計
算部１４により本体部２は構成されている。

【００４５】図２（ａ）は図１における超音波プローブ
１の先端側３の透視図、図２（ｂ）は同２Ｂ線の断面図
である。

【００４６】図２において、１５は可撓性を有する中空
管構造（例えばポリエチレン、テフロン、ナイロン等の
高分子系樹脂）で構成されたカテーテル、１６はカテー
テル１５先端側に固定された中空構造のシャフト、１７
はシャフト１６中空部分に差し込まれた中空構造の軸
受、１８は本体部２内の駆動部５で発生した回転力を先
端側３まで伝達させる多層スプリング構造の可撓性を有
するトルク伝達軸、１９は軸受１７中空部に挿入されト
ルク伝達軸１８先端に固定された回転軸、２０は回転軸
１９先端側に固定され音波出射方向が開口された円筒形
状の回転子、２１は回転子２０内に配置され音波出射方
向が超音波プローブ１軸方向である周囲方向用超音波振
動子、２２は回転子２０内の周囲方向用超音波振動子２
１と対向し周囲方向用超音波振動子２１から送波された
超音波が回転子２０の開口された方向に反射するような
反射角度、例えば４５゜に反射面が構成されたミラー、
２３は回転子２０先端側に一体成形、または挿入された
偏心軸、２４は偏心軸２３との接触面に勘合する溝５９
をもつ振動子ホルダ、２５は振動子ホルダ２４の扇形走
査中心軸を持ち軸受１７に梁２７で接続固定されたキャ
ップ、２６はキャップ２５前面に設けられた前方方向用
超音波の音響窓、２８は振動子ホルダ２４に固定された
前方方向用超音波振動子、２９は振動子ホルダ２４の扇
形走査中心軸であるピボットシャフト、３０は先端側３
の少なくともシャフト１６より先端側にかぶせられた保
護膜、３１は保護膜３０の内側に構成された空隙部、３
２はカテーテル１５肉厚部に構成された複数のルーメ
ン、３３はルーメン３２内に配置された前方方向用超音
波振動子２８用信号線、３４はトルク伝達軸内側に配置
された周囲方向用超音波振動子２１用信号線である。

【００４７】図３は、図１における超音波プローブ１の
後端側４と本体部６の駆動部５との接続部分の透視図で
ある。

【００４８】図３において、３５はＹ字型に分岐したカ
テーテル１５のトルク伝達軸１８の内包されたない分岐
側で伝搬媒体注入口、３６はプローブ側取付部、３７は
駆動部５に固定された本体側取付部、３８はトルク伝達
軸１８に接続固定されたプローブ側コネクタ、３９はプ
ローブ側コネクタ３８に勘合し回転力を伝達する本体側
コネクタ、４０はモータ、４１はモータ４０の回転形態
を得るため例えばエンコーダからなる位置検出器、４２
はモータ４０の回転軸に接続された第１のプーリ、４３
は本体側コネクタ３９を回転させる第２の回転軸、４４
は第２の回転軸４３に接続された第２のプーリ、４５は
第１のプーリ４２の回転力を第２のプーリ４４に伝達さ
せる駆動ベルト、４６は第２の回転軸４３に設けられた
いわゆるスリップリング方式の信号コンタクト部、４７
本体側取付部３７内の設けられ超音波プローブ内に充満
している伝搬媒体が駆動部５内に流入してくるのを防止
するオイルシール材である。

【００４９】図４は、超音波プローブ１を冠状動脈に挿
入した時の様子を示す透視図である。

【００５０】図４において、４８は心臓、４９は大動
脈、５０は冠状動脈、５１は冠状動脈内の病変部である
狭窄部、５２はガイドカテーテルである。

【００５１】以上のように構成された超音波診断装置に
関し、図１から図４、更には図４から図７を用いその動
作を説明する。

【００５２】まず、ガイドカテーテル５２を大動脈から
挿入し冠状動脈５０の入り口に引っかけ固定する。この
ガイドカテーテル５２内に超音波プローブ１を挿入し、
超音波プローブ１を冠状動脈内に挿入する。このように
ガイドカテーテル５２を用いることで、安全かつ迅速に
超音波プローブ１または治療用カテーテルを患部に配置
させることが可能となる。

【００５３】患部近傍に先端部３が位置したら、オペレ
ータ部１２より制御部１３を介し、駆動部５内のモータ
４０を駆動させる。モータ４０の回転力は、第１のプー
リ４２、駆動ベルト４５、第２のプーリ４４、第２の回
転軸４３を回転させる。後端側４は治療前に、プローブ
側取付部３６と本体側取付部３７を用い接続され、本体
側コネクタ３９とプローブ側コネクタ３８で第２の回転
軸４３の回転力はトルク伝達軸１８に伝達される。ま
た、カテーテル１５内は伝搬媒体、例えば生理食塩水
を、伝搬媒体注入口３５より注入され、先端側３の空隙
部３１内に充満されている。

【００５４】トルク伝達軸１８に伝達された回転力は、
先端側３内部のカテーテル１５にシャフト１６と共に固
定された軸受１７に対し、回転軸１９、回転子２０を回
転させる。軸受１７は、ボールベアリングやロットベア
リングなどが望ましいが、冠状動脈５０に先端側３を挿
入させる場合にはカテーテル１５外径を９Ｆ（Ｆ：１／
３ミリ）以下、更に望めば６Ｆ以下にする必要があり、
このような小さな形状のベアリングを構成することは非
常に困難である。従って軸受１７は、摩擦係数の小さな
フッ素系のプラスチック材料等を用いて構成する。

【００５５】回転子２０が回転している間に、周囲方向
用送受信部６で送信電気信号を発生し信号線３４を介し
周囲方向超音波振動子２１に伝え、周囲方向超音波振動
子２１で電気信号を超音波に変換する。周囲方向超音波
振動子２１は、図５に示すような構成からなる。

【００５６】図５は超音波振動子の断面図であり、超音
波振動子は背面負荷材５３、電極５５、５６に挟まれた
圧電セラミックまたは圧電結晶または高分子圧電膜で形
成された圧電素子５４、想定する超音波の周波数に対し
１／４λ厚みの複数の層からなる音響整合層５７と、電
極５５、５６に接続された信号線５８から構成されてい
る。音響整合層５７は、圧電素子５６で発生した超音波
を効率良く伝搬媒体中に送受波させることを目的に、通
常圧電素子５６と伝搬媒体との中間の音響インピーダン
スを持つ材料で構成される。

【００５７】周囲方向超音波振動子２１で送波されて超
音波は、空隙部３１内に充満された伝搬媒体内を伝播
し、ミラー２２により図２に示した超音波プローブ１軸
に直交する方向に反射され回転子２０の開口より保護膜
３０を透過し、血管壁方向に送波される。保護膜３０
は、超音波に対し反射物体にならないように、薄く音響
インピーダンスが伝搬媒体や血液に近く、減衰の少ない
材料、例えばポリエチレンやシリコン等で構成されてい
る。信号線３４は、駆動部５内の信号コンタクト部４６
で回転に対し捻れることなく周囲方向用送受信部と接続
されている。

【００５８】血管壁方向に送波された超音波は、血管壁
表面や内部で順次反射されその一部は送波と同じ伝搬経
路を辿り、周囲方向超音波振動子２１で受波され周囲方
向用送受信部６で所望の処理、例えば増幅、検波等を受
け、その出力は周囲方向用画像構成部７に出力される。
この送受波動作を回転子２０の回転中に繰り返し行うこ
とで周囲方向の走査が可能となる。位置検出器４１の出
力を用い、いわゆる通常の超音波診断装置で構成されて
いるデジタルスキャンコンバージョン手法により周囲方
向の画像を構成し、画像メモリ部１０に記憶させ、モニ
タ１１に表示する。

【００５９】一方、トルク伝達軸１８で回転されて回転
子２０は、その先端に位置する偏心軸２３を回転させ、
偏心軸２３をはさみ込む溝５９を有する振動子ホルダ２
４をピボットシャフト２９に対して扇形走査させる。こ
の動作をより詳細に図６を用い説明する。

【００６０】図６は、偏心軸２３と振動子ホルダ２４を
拡大した斜視図で、実際には偏心軸２３は、振動子ホル
ダ２４に構成された溝５９に挿入され、振動子ホルダ２
４はピボットシャフト２９により図示してないキャップ
２５に固定される。偏心軸２３は、矢印に示すように回
転され、溝５９およびピボットシャフト２９によりこの
回転動作の内図６の上下方向だけの動きを抜き出し、振
動子ホルダ２４を扇形走査させ、振動子ホルダ２４先端
に固定されて前方方向用超音波振動子２８から送波され
る超音波を２次元走査させる。この扇形走査時に、周囲
方向の断層像の取得と同等の処理を、前方方向用送受信
部８、前方方向用画像構成部９で行うことにより、先端
側３に対し前方の扇形走査用断層像を画像メモリ１０に
記憶させモニタ１１に表示することができる。信号線３
２は、カテーテル１５とトルク伝達軸１８の間に配置し
ても良い。

【００６１】この扇形走査は、偏心軸２３の回転を振動
子ホルダ２４の溝５９で接触しながら行うため、偏心軸
２３と溝５９との接触部での摩擦抵抗が、扇形走査の精
度を左右する。従って偏心軸２３と振動子ホルダ２４の
両方または、一方を摩擦抵抗の少ない例えばフッ素系樹
脂材で構成しても良い。

【００６２】また図７（ａ）に示すように、偏心軸２３
に対し中心軸に孔を設け、円筒状の回動軸受６０をピン
６１で、偏心軸２３に対し回動軸受６０が回転するよう
に圧入または接着することで、図７（ｂ）に示すように
振動子ホルダ２４の溝５９内で回動軸受６０が回転しな
がら偏心軸２３が回転され、より滑らかな走査変換が可
能となる構成としても良い。

【００６３】なお、周囲方向と前方扇形走査方向の２種
類の断層像の取得表示は制御部１３により容易に、同時
またはどちらか一方の制御が可能である。更に、制御部
１３より画像静止機能、いわゆるフリーズ機能を働か
せ、静止画像に対し距離計算部１４で例えば血管壁厚み
を測定した定量評価値も超音波断層像から得られる形態
診断と合わせて重要な情報となる。

【００６４】以上のように先端側３の周囲方向、前方扇
形走査方向の超音波断層像を判断しながら、操作者は超
音波プローブ１を患部である狭窄部５１に対し移動させ
種々の断層像を得、例えば治療手法の選択に必要な情報
を得ることで、治療効果を向上させることが可能とな
る。よって、周囲方向走査のみの超音波プローブ１で
は、不可能であった完全閉塞や、非常に細い狭窄部の診
断も前方方向用超音波振動子２８で行える。

【００６５】従って、以上の構成により、周囲方向用超
音波振動子２１とミラー２２を対向させ一体に回転させ
る回転子２０で周囲方向の周囲方向超音波断層像を、キ
ャップ２５の梁２７による画像取得不可能領域を多少有
するものの得ることができ、同時にその欠点を補うに十
分な回転子２０の先端に固定された偏心軸２３と振動子
ホルダ２４およびピボットシャフト２９により前方扇形
走査方向の超音波断層像を得ることができることにな
る。

【００６６】さて、次に、図８は、超音波プローブ１の
先端側３の断面図、図９は同偏心軸２３と振動子ホルダ
２４の拡大断面図であり、そのより好適な構成を開示し
ている。

【００６７】図８において、２０は回転子、２１は周囲
方向用超音波振動子、２２はミラー、２３は回転子２０
先端側に設けられた偏心軸、２４は振動子ホルダ、２５
はキャップ、２８は前方方向用超音波振動子、２９はピ
ボットシャフト、３０は保護膜、６２は偏心軸２３に挿
入された回動軸受、６１はピンである。

【００６８】そして、図９に示すように、回動軸受６２
は図７に示した回動軸受６２に対して外形が球面形状し
たもので、摩擦係数の小さいフッ素系樹脂材料で構成す
ることが望ましい。

【００６９】図１から図７までに示した偏心軸２３と振
動子ホルダ２４の関係による前方扇形走査方向走査にお
いては、走査角の変化に対し偏心軸２３と振動子ホルダ
２４との接触位置が変わることと、走査角が０゜近傍で
偏心軸２３と振動子ホルダ２４との間に生じる隙間が最
大となり、走査角が正確に同定できないと言う現象が存
在する。

【００７０】図１０に示す実施例１における偏心軸２３
と振動子ホルダ２４との各走査状態での位置関係を示す
概念図を用い説明すると、図１０（ａ）に示すように、
走査角度がθ（ｍｉｎ）の最小値では、偏心軸２３と振
動子ホルダ２４とがＡ点で接触しているのに、同図
（ｂ）に示す走査角度がθ（ｍａｘ）の最大値では接触
点がＢ点に変化する。

【００７１】この変化は、走査角度が０゜（接触点が変
化する走査角度）で、走査状態が変化することを示し、
前方扇形走査方向の超音波断層像を取得するのに、具体
的には走査角度を同定するのにはあまり望ましくない特
性である。

【００７２】また、図１１（ａ）に示すように走査角度
０゜近傍での偏心軸２３と振動子ホルダ２４との隙間６
３は最大になり、偏心軸２３と振動子ホルダ２４は同図
（ｂ）に示すような走査角度θ１か、同図（ｃ）に示す
ような走査角度θ２になる２つの場合が存在する。これ
らの原因は、偏心軸２３が円筒形状をしていること、振
動子ホルダ２４の溝５９の偏心軸２３側から見た見かけ
上の幅が、走査角度に依存して変化することによる。

【００７３】取得する超音波断層像に対する要求として
それほど高精度なものを要求しないなら、冠状動脈５０
に挿入可能な微細な先端側３に内包する要素として偏心
軸２３が円筒形状である構成は、加工の面から容易であ
るという利点を有するが、公精度な断層像が要求される
ので有れば、改善が必要である。

【００７４】以下、図８と図９を用いその動作について
説明する。まず、トルク伝達軸１８で回転された回転子
２０は、その先端に位置する偏心軸２３を回転させ、偏
心軸２３をはさみ込む溝を有する振動子ホルダ２４をピ
ボットシャフト２９に対して扇形走査させる。偏心軸２
３には、外形が球面形状でその直径が溝５９幅と等しい
か小さい回動軸受６２がピン６１により脱落しないよう
にかつ回動軸受６２は偏心軸２３に対し回転可能状態に
止めてある。

【００７５】よって、振動子ホルダ２４の溝５９に挟み
込まれた偏心軸２３は、回動軸受６２を回転させながら
動作するため、容易に振動子ホルダ２４を扇形走査させ
ることが可能となる。

【００７６】また、回動軸受６２の外形が球面形状して
いるため走査角度の変化に対しても、ほぼ一定の部分で
偏心軸２３と溝５９が常に接触し、安定した走査形態を
得ることが可能となる。

【００７７】そして、扇形走査時に、前方方向用送受信
部８、前方方向用画像構成部９で超音波の送受波と画像
構成を行うことにより、先端側３に対し前方の扇形走査
方向断層像を画像メモリ１０に記憶させ、モニタ１１に
表示することができる。

【００７８】次に、図１２に安定した前方扇形走査方向
走査形態を示す別な構成を示す。図１２は、第２の実施
例における超音波プローブ１先端側３の別な構成の断面
図である。

【００７９】図１２において２０は回転子、２１は周囲
方向用超音波振動子、２２はミラー、２３は偏心軸、２
４は振動子ホルダ、２５はキャップ、２８は前方方向用
超音波振動子、２９はピボットシャフト、３０は保護
膜、６４は振動子ホルダ２４後端側に設けられた接触部
位が球形の接触子、６５は接触子６４が常に偏心軸６４
に接触するように設けられたバネである。

【００８０】以上のような構成におけるその動作を以下
に説明する。振動子ホルダ２４はバネ６５によりその後
端部に固定された接触子６４が常に偏心軸２３に接触す
るように制限され、前方に対し前方方向用超音波振動子
２８を接触子６４、バネ６５、偏心軸２３できまる方向
に向ける。

【００８１】そして、トルク伝達軸１８で回転された回
転子２０は、その先端に位置する偏心軸２３を回転さ
せ、接触子６４を図１２（ａ）の上下方向に動作させ、
振動子ホルダ２４を扇形走査させることになる。

【００８２】なお、所望の走査形態、例えば滑らかな変
化を得るため、偏心軸２３の断面形状を図１２（ｂ）に
示すように非円形の形状にしてもかまわない。

【００８３】よって、図８から図１２に示す構成を付加
することにより、偏心軸２３に挿入された球面形状回動
軸受６２を、ピン６１で回動可能に止めることで、トル
ク伝達軸１８の回転による走査角度の変化に対しても、
ほぼ一定の部分で偏心軸２３（回動軸受６２）と溝５９
が常に接触し、高精度な超音波断層像の取得表示にに対
して、安定した走査形態を得ることが可能となる。

【００８４】次に、図１３は、超音波プローブ１の先端
側３の断面図を示し、図１３において、２４は振動子ホ
ルダ、２５はキャップ、２６は音響窓、２８は前方方向
用超音波振動子、２９はピボットシャフト、３０は保護
膜、６６は位置検出センサ、６７は位置検出センサに接
続された信号線、６８は位置検出センサ６６をキャップ
２５内側に固定し保護するための絶縁材料からなるコー
ト材である。

【００８５】図１３の構成は位置検出センサ６６が付加
されたもので、この位置検出センサ６６は、振動子ホル
ダ２４の走査に伴い走査角度が最大になる時点で、振動
子ホルダ２４後端部が接触するキャップ２５内側にコー
ト材６８で固定されている。

【００８６】そして、図１４は、位置検出センサ６６が
付加された本体部２の構成を示したもので、記載されて
ない部分に関しては、図１に示した構成と同様である。

【００８７】図１４において、６９は位置検出部、７０
は駆動部５に接続され信号線６７に電気的に接続された
受信部、７１はスレッシュホールド値発生部、７２はス
レッシュホールド値発生部と受信部６９に接続された比
較部、７３は比較部７２に接続された位置検出信号発生
部で、受信部７０、スレッシュホールド値発生部７１、
比較部７２、位置検出信号発生部７３で位置検出部６９
は構成されている。

【００８８】図１から図１２までを用いて説明した前方
扇形走査方向型超音波断層像の取得表示において、前方
方向用超音波振動子２８の走査角度の測定は、駆動部５
内のモータ４０に接続された、例えばエンコーダからな
る位置検出器４１で行っている。

【００８９】しかし、トルク伝達軸１８は可撓性を有す
る多層スプリング構造であるため、モータ４０で発生し
た回転力を先端側３に伝達するした場合、駆動部５側と
先端側３で位相遅れを生じる。

【００９０】この位相遅れが、常に一定であるならこの
値で補正することで前方方向用超音波振動子２８の走査
角度を同定することが可能であるが、超音波プローブ１
の状態を変化させる、例えばより複雑な形状の被検管に
挿入した場合など、この位相遅れも変化していまい、前
述の補正を用いることが不可能となり、モニタ１１に表
示した前方扇形走査方向型超音波断層像は実際のものと
異なる。

【００９１】この変化は、トルク伝達軸１８の特性に依
存する。トルク伝達軸１８の特性とは、前述の可撓性と
伝達性で、多層スプリング構造の場合、可撓性を持たす
と伝達性が犠牲になり、また逆に伝達性を増加させるこ
とで可撓性が低下する。

【００９２】即ち、位相遅れが生じないように、または
生じにくくするためにトルク伝達軸１８の伝達性を増加
させると、可撓性が低下し複雑な、例えば冠状動脈５０
に柔軟に対応できなくなるため、ある程度伝達性を犠牲
にする必要がある。

【００９３】以下、図１３と１４を用い、その動作を説
明する。まず、振動子ホルダ２４は、図１から図１２ま
でで説明したように扇形走査され、１回の扇形走査で、
振動子ホルダ２４後端部が位置検出センサ６６に１回接
触する。

【００９４】位置検出センサ６６は、接触による衝撃を
応答性良く電気信号に変換するもので、例えば圧電性材
料で構成されている。

【００９５】この圧電性材料としては、強誘電体のセラ
ミック材を分極処理したものでは衝撃に弱く破壊される
可能性があり、対衝撃性が優れ柔軟に形状を変化でき微
小に構成できる、例えばＰＶＤＦやＰＶＤＦ共重合体等
の圧電性を有する高分子圧電材料で構成されている。

【００９６】図１５に位置検出センサ６６の詳細構造を
示す。図１５において、７４は高分子圧電材料、７５は
高分子圧電材料の両面に設けられている電極で、２本の
信号線６７は、表面、裏面に形成されて電極７５にそれ
ぞれ電気的に接続されている。位置検出センサ６６のキ
ャップ２５内側面への固定は、エポキシ樹脂等の絶縁性
を有する接着性の材料を塗布またはコーティングさせた
コート材６８で可能となる。

【００９７】なお、キャップ２５が金属のような導電性
材料である場合には、コート材６８で位置検出センサ６
６との絶縁を行う必要がある。

【００９８】位置検出センサ６６は、振動子ホルダ２４
との接触により、衝撃に応じ、電気的パルス信号を発生
する。

【００９９】図１６に位置検出センサ６６の出力の一例
を示す。図１６（ａ）に示すように、位置検出センサ６
６は、扇形走査に回数に応じ１回のパルス信号を発生す
る。

【０１００】この出力は信号線６７を介し、駆動部５よ
り位置検出部６９の受信部７０に入力される。一方、受
信部７０では、このパルス信号を用い図１６（ｂ）に示
すように受信部７０の出力である包絡線検波波形を、ス
レッシュホールド値発生部７１で生成したスレッシュホ
ールド値と比較部７２で比較し、位置信号発生部７３で
図１６（ｃ）に示すような位置検出センサ６６と振動子
ホルダ２４の接触に伴う衝撃に対する位置信号を発生
し、制御部１３に出力する。

【０１０１】そして、制御部１３では、この位置検出信
号を基に、各種タイミング信号を生成し、周囲方向用送
受信部６、周囲方向用画像構成部７、前方方向用送受信
部８、前方方向用画像構成部９、画像メモリ部１０に出
力する。

【０１０２】但し、前方扇形走査方向超音波断層像を構
成する場合には、前方方向用超音波振動子２８の送信毎
の走査角度情報があればより正確な画像を構成できる
が、トルク伝達軸１８の回転が１回転中ではほぼ一定速
度と仮定できることから上記のような基準位置での位置
信号だけでも、画像構成は可能となる。

【０１０３】なお、この位置信号は、前方扇形走査方向
超音波断層像の構成だけでなく、周囲方向用超音波断層
像の構成にも用いることが可能である。

【０１０４】よって、以上のように、振動子ホルダ２４
後端部が接触するキャップ２５内側にコート材６８で位
置検出センサ６６を固定し、接触による衝撃に応じた出
力より、比較部７２でスレッシュホールド値発生部７１
で発生したスレッシュホールド値と比較し位置検出信号
発生部７３で位置信号を発生することで、超音波プロー
ブ１の状態変化に対するトルク伝達軸１８の位相遅れに
影響せず、振動子ホルダ２４の基準位置を得ることがで
き、高精度な画像を構成することができる。

【０１０５】次に、位置検出センサ６６を用いた場合
の、他の本体部２の構成例について説明をする。

【０１０６】この場合も、超音波プローブ１は図１３に
示すものと同じ構成要素からなる。

【０１０７】但し、位置検出センサ６６は、振動子ホル
ダ２４の走査に伴い走査角度が最大になる時点で、振動
子ホルダ２４後端部が接触するのではなく、走査角度が
最大になる時点で、振動子ホルダ２４後端部が接触しな
いようにキャップ２５内側にコート材６８で固定されて
いる。

【０１０８】図１７は、本体部２における具体的構成を
示したもので、記載されてない部分に関しては、図１に
示した実施例１の本体部２と同様である。

【０１０９】図１７において、７６は位置検出部、７７
はタンミング信号発生部、７８はタイミング信号発生部
７７に接続された送受信部、７９は送受信部７８に接続
された検波部、８０は検波部７９に接続されたパルス生
成器、８１はパルス生成器８０に接続されたカウンタ
部、８２は基準値生成部、８３はカウンタ部８１と基準
値生成部８２に接続された比較部、８４はタイミング信
号発生部７７に接続された基準ゲート発生部、８５は基
準ゲート発生部８４で発生したゲート信号により、比較
部８３の出力を一時保持するラッチで出力は、制御部１
３に接続される。

【０１１０】また、タイミング信号発生部７７、送受信
部７８、検波部７９、パルス生成器８０、カウンタ部８
１、基準値生成部８２、比較部８３、基準ゲート発生部
８４、ラッチ部８５により位置検出部７６は構成されて
いる。

【０１１１】以上のような構成において、以下、その動
作を説明する。まず、振動子ホルダ２４は、図１から図
１２までで説明をしたように扇形走査される。

【０１１２】この扇形走査の間に、位置検出部７６のタ
イミング信号発生部７７が発生するタイミングにより、
送受信部７８は、位置検出センサ６６に送信電気信号を
供給する。

【０１１３】そして、送信電気信号を受けた位置検出セ
ンサ６６は、超音波に変換し送波させる。位置検出セン
サ６６より出力された超音波は、キャップ２５内に充満
している、例えば生理食塩水などの伝搬媒体中を伝搬
し、位置検出センサ６６から最も近い振動子ホルダ２４
の外壁部で反射され、反射超音波は位置検出センサ６６
で受波される。

【０１１４】位置検出センサ６６の出力である反射信号
は、送受信部７８で適当に増幅されたのち検波部７９で
検波される。

【０１１５】この検波信号よりタイミング信号発生部７
７が出力する送信電気信号から反射信号までの時間を測
定することで、振動子ホルダ２４の位置を同定すること
ができ、実施例３のような基準位置を求めることが可能
となるが、冠状動脈５０のような細管への挿入を想定し
た場合には、先端側３は６Ｆ以下の径にする必要があ
り、振動子ホルダ２４と位置検出センサ６６との距離の
変化は極めて小さい。

【０１１６】そこで、高い測定精度を要求され、位置検
出センサ６６の高周波数化が必要となる。

【０１１７】しかし、周波数を高くすることは位置検出
センサ６６の加工が困難になることや、高周波化のた
め、位置検出部７６内の各構成要素を高周波特性に優れ
たものにする必要があり、複雑、高価なものとなる。

【０１１８】このため、図１７に示すように位置検出部
７６を構成することが好適で、図１８は、この場合の位
置検出部７６の各構成要素の出力波形を模式的に示した
ものである。

【０１１９】図１８（ａ）に示すように、振動子ホルダ
２４からの反射信号は、位置検出センサ６６から極めて
近くかつ伝搬媒体が減衰の小さなものを用いているた
め、振動子ホルダ２４と位置検出センサ６６との距離に
対応した多重反射成分が多数得られる。

【０１２０】この検波部７９出力信号より、パルス生成
部８０は、図１８（ｂ）、（ｃ）に示すように多重反射
信号を基にパルス波を生成する。

【０１２１】このパルス生成部８０の出力をクロックと
して、カウンタ部８１はパルス数を数える。

【０１２２】但し、カウンタ部８１は、タイミング信号
発生部７７が出力する送信電気信号でリセットさせる。

【０１２３】カウンタ部８１の出力は、常に比較部８３
で基準値発生部８２が生成する基準値と比較し、例えば
基準値未満ではＬｏｗレベルを、それ以上ではＨｉｇｈ
レベルを出力する。この比較部８３の出力は、タイミン
グ信号発生部７７が出力する送信電気信号に同期した基
準ゲート発生部８４が発生させる一定の幅である基準ゲ
ート信号の例えば立ち上がりで、ラッチ部８５でラッチ
され、制御部１３に転送する。

【０１２４】図１８（ｂ）は、振動子ホルダ２４と位置
検出センサ６６とが離れているため多重反射信号の間隔
が長い場合を示し、基準ゲート信号の立ち上がり時はカ
ウンタ部８１の出力が、基準値発生部８２が生成する基
準値に比較し小さく、比較部８３出力はＬｏｗレベルと
なり、ラッチ部８５出力も、Ｌｏｗレベルが保持され
る。

【０１２５】これに対して、図１８（ｃ）は、振動子ホ
ルダ２４と位置検出センサ６６とが図１８（ｂ）に比べ
近いため多重反射信号の間隔が短くい場合で、基準ゲー
ト信号の立ち上がり以前に、カウンタ部８１の出力が基
準値発生部８２が生成する基準値より大きくなり、比較
部８３出力はＨｉｇｈレベルに変化し、ラッチ部８５出
力はＨｉｇｈレベルに保持される。基準値発生部８２の
出力である基準値と基準ゲート信号発生部８４の出力で
ある基準ゲート信号を調整することで、振動子ホルダ２
４が位置検出センサ６６に最も近づいた時を知ることが
でき、画像構成に必要な振動子ホルダ２４の基準位置を
得ることができる。

【０１２６】よって、以上のように、振動子ホルダ２４
の後端部に接触しないようにキャップ２５内側にコート
材６８で位置検出センサ６６を固定し、多重反射信号か
らパルスを生成するパルス生成部８０と、パルス生成部
８０の出力をクロックとしてカウントするカウンタ部８
１と、カウンタ部８１の基準ゲート信号生成部８４で生
成するゲート信号幅に対応したカウンタ部８１出力を比
較部８３で判定することで、位置検出センサ６６や位置
検出部７６に高い測定精度を要求することなく、振動子
ホルダ２４と位置検出センサ６６との距離を高精度に測
定でき、高精度な画像を構成することができる。

【０１２７】さて、次に、図１９は、本実施例における
超音波診断装置の超音波プローブ１で使用する多層スプ
リング構造のトルク伝達軸１８のより好適な構成を示し
たものである。

【０１２８】図１９において、８６はトルク伝達軸１８
の１００から５００ミリ程度の長さを有する先端側、８
７はトルク伝達軸の後端側であり、後端側８７の内側層
８８は先端側８６まで巻かれてない構成、即ち先端側８
６は後端側８７に対して層数が少ない構成である。

【０１２９】トルク伝達軸１８としては、捻り剛性の強
い棒状の細径軸、例えばピアノ線などが可能であるが、
可撓性が十分ではないため、多層スプリング構造のトル
ク伝達軸１８が用いられることが一般的である。

【０１３０】但し、細管内挿入を想定した微細な超音波
プローブ１では１層のスプリング構成では伝達特性に欠
け、各層の巻き方向が逆である多層化されたスプリング
構成が用いられている。

【０１３１】また、スプリングを構成する素線９０の断
面が円形の材料でも、伝達特性に欠けるため四角形の角
線を用いたりしている。

【０１３２】しかし、この多層スプリング構造のトルク
伝達軸１８は可撓性を持たせるがため、伝達性を犠牲に
しており、駆動部５で発生する回転力を安定して先端側
３に伝達できず、得られた超音波断層像が歪んだり、リ
アルタイム表示時に揺れや歪を生じたりする。

【０１３３】例えば、図４に示すように冠状動脈５０に
超音波プローブ１を適応させる場合、後端側４は比較的
直線形状の大動脈４９に位置し、先端側３は複雑な屈曲
部を有する冠状動脈５０に挿入されていることになる。

【０１３４】図１９に示したトルク伝達軸１８は、１０
０から５００ミリ程度の長さを有する先端側８６が、後
端側８７に比べ層数が少ないため、伝達性は悪いものの
可撓性に優れる。

【０１３５】逆に後端側８７は先端側８６に比べ伝達性
が優れ、前述の大動脈４９や冠状動脈５０の形状的特性
に適する可撓性と伝達性を持つ構成であり、高精度な超
音波断層像を取得、表示することが可能となる。

【０１３６】なお、先端側８５の伝達特性の劣化は、そ
の長さが最大５００ミリ程度と短いため、大きな画像劣
化要因とはならない。

【０１３７】図１９に示すようなトルク伝達軸１８の加
工としては、層数の異なる２本の多層スプリングをジョ
イント部材等で結合することが容易に考えられるが、加
工性や信頼性、例えば使用時に外れる、などの問題から
好ましいものではない。

【０１３８】図２０を用いて、図１９に示すトルク伝達
軸１８の作製について説明する。図２０において、８８
は内側層、８９は心材、９０は素線である。

【０１３９】まず、図２０（ａ）に示すように、内側層
８８を素線９０を用い後端側８７から必要となる後端側
８７の長さでまで巻く。

【０１４０】次に、図２０（ｂ）に示すように、後端側
８７から、素線９０を用い内側層８８構成時と逆の方向
で、トルク伝達軸１８として必要となる全長分巻き、最
後に心材８９を抜くことで加工でき、先端側８６が後端
側８７に比して１層少ない構造となる。

【０１４１】このように構成された多層スプリング外形
は、先端側８６から後端側８７まで一つの層で構成され
ているため、２本を結合する方式に対し滑らかな特性を
持ち、回転に対し阻害要因を低減できる。

【０１４２】なお、先端側８６が１層のスプリング構造
となっているため伝達性が十分でない場合には、更に同
じ工程を繰り返し層を重ねていくことが望ましい。

【０１４３】素線９０の巻き方としては、図２０（ｃ）
に示すように素線９０を複数本、例えば３本並べて巻い
ても良く、この場合は、加工時間が低減できる。

【０１４４】以上のような方法により、図１９に示すト
ルク伝達軸１８を一体的に構成できる。

【０１４５】適応患部としては、心冠状動脈５０につい
て説明したが、一般的に患部に近づくほど、例えば消化
管である胆臓、すい臓内の細い体腔管を食道から挿入す
る場合など先端側は複雑な形状になることが想定され、
多くの適応部位で高精度な超音波診断が可能となる。

【０１４６】以上ようなトルク伝達軸１８によれば、後
端側８７の内側層８８が先端側８６まで巻かれてない構
成、即ち先端側８６は後端側８７に対して層数が少なく
構成した多層スプリング構造を有するため、適応部位の
形状に合わせ駆動部５で発生した回転力を安定して超音
波プローブ１先端側３に伝達でき、高精度な超音波断層
像を得ることが可能となる。

【０１４７】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
を図面を用いて説明する。

【０１４８】図２１は、超音波プローブ１で使用するト
ルク伝達軸１８の別の構成を示したもので、全体の層数
は同じであるが、先端側８６の外径が後端側８７の外径
に比べ、細く構成されたものである。

【０１４９】多層スプリング構造のトルク伝達軸１８の
トルク伝達特性は、素線９０形状や層数が同じであるな
ら、構成する軸の径に依存し、大きくなる。

【０１５０】これは、多層スプリング構造のトルク伝達
軸１８が、ある径の領域内では円筒管と同じような特
性、即ち管径が増加するとトルク伝達力が向上する特性
を有するためである。

【０１５１】従って、図２１のようなトルク伝達軸１８
は、後端側８７での伝達力が先端側８６に比して優れて
おり、実施例１で説明したように、適応患部の形状的特
性に一致したものとすることができる。図２１のような
トルク伝達軸１８の加工方法としては、図２２（ａ）、
（ｂ）に示すように心材８９を後端側８７が先端側８６
に対して太い構成として、これに素線９０を多層に巻き
付けることで、構成できる。

【０１５２】以上ように本実施例によれば、トルク伝達
軸１８を先端側８６の外径が後端側８７の外径に比べ、
細く構成することで、適応部位の形状に合わせ駆動部５
で発生した回転力を安定して超音波プローブ１先端側３
に伝達でき、高精度な超音波断層像を得ることが可能と
なる。

【０１５３】なお、適応患部として、心冠状動脈５０に
ついて説明したが、一般的に患部に近づくほど、例えば
消化管である胆臓、すい臓内の細い体腔管を食道から挿
入する場合など、複雑な形状になることが想定され、多
くの適応部位で高精度な超音波診断が可能となる。

【０１５４】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【０１５５】図２３は本発明の第３の実施例における超
音波診断装置の要部であるトルク伝達軸１８の一部分の
拡大図である。

【０１５６】図２３において、９１は外層、９２は隙
間、９３は隙間に設けられた突起部である。

【０１５７】図２３に示したトルク伝達軸１８は、図２
０（ｃ）に示す方法でかつ隙間９２を持つように構成さ
れたものである。

【０１５８】隙間９２に突起部９３を配置させる方法と
しては、図２４に示すように外層９１を構成する素線９
０の内１本に、突起部９３を任意の間隔で構成しておく
ことで可能となる。

【０１５９】以上のような構成で、以下その動作を説明
する。超音波プローブ１内には、実施例１で示すように
後端側４の伝搬媒体注入口３５より伝搬媒体、例えば生
理食塩水を注入し、先端側３内部に充満させる。この
時、駆動部５のモータ４０を回転させ、トルク伝達軸１
８を回転させる。

【０１６０】そして、トルク伝達軸１８の回転により、
超音波プローブ１とトルク伝達軸１８との隙間に注入さ
れた伝搬液は、突起部９３により積極的に回転方向の水
流が発生し、この水流により伝搬媒体を先端側３に移動
させることが可能となる。

【０１６１】なお、他の構成として、図２５（ａ）に示
すように素線９０に切り込み部９４を設け、図２５
（ｂ）の示すようにトルク伝達軸１８を構成することで
図２１と同じ効果を得ることができる。

【０１６２】以上のように本実施例によれば、トルク伝
達軸１８の外層９１を構成する素線９０の内１本に、突
起部９３または切り込み部９４を設け回転させること
で、注入した伝搬媒体に水流を発生させ、伝搬媒体を先
端側３に移動させ充満させることが可能となる。

【０１６３】（実施例４）以下、本発明の第４の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【０１６４】図２６は本発明の第８の実施例における超
音波診断装置の要部である超音波プローブ１の先端側３
と後端側４との中間部の断面図である。

【０１６５】同図において、１５はカテーテル、１８は
トルク伝達軸、３２はカテーテル１５に複数個設けられ
たルーメン、３３はルーメン３２に挿入された先端側３
に位置する前方方向用超音波振動子２８と前方方向用送
受信部８とを電気的に接続する信号線、９５は円筒形状
の中間軸受、９６は中間軸受９５に複数個設けられた微
小ルーメンである。

【０１６６】なお、中間軸受９５は摩擦係数の小さい材
料、例えばフッ素系樹脂から構成され、一方を先端側３
カテーテル１５と他方を後端側４カテーテル１５と固定
されている。信号線３３はカテーテル１５内のルーメン
３２から中間軸受９５近傍で、カテーテル１５内面側に
出、中間軸受９５に設けられたルーメン９６により反対
側のカテーテル１５内のルーメン３２に接続されてい
る。

【０１６７】また、他のルーメン９６は後端側４の伝搬
液注入後３５から注入された伝搬媒体の通過管として用
いられ、先端側３への供給を可能としている。

【０１６８】なお、図２６に記載されてない部分は、以
上の実施例で示した構成と同様である。

【０１６９】さて、トルク伝達軸１８の回転安定性は、
得られる超音波断層像の画質を左右するが、このトルク
伝達軸１８の安定性を劣化させる要因の一つに、トルク
伝達軸１８とカテーテル１５との間の空間部分におけ
る、回転時のトルク伝達軸１８の捻れや振動がある。

【０１７０】この場合、空間部分を少なくすることで、
捻れる空間がなくなり防止することができるように思わ
れるが、トルク伝達軸１８外面とカテーテル１５内面と
の接触による摩擦で、安定性が逆に悪化する。

【０１７１】そこで、図２６に示されるように、超音波
プローブ１中間部に位置する中間軸受９５により、中空
部分に挿入されるトルク伝達軸１８の捻れや長さ方向の
振動が抑制され、駆動部５で発生した回転力を先端側３
に安定して伝達させることが可能となる。

【０１７２】以上のように、本実施例によれば、中空部
分にトルク伝達軸１８を挿入した中間軸受９５と、カテ
ーテル１５先端側３と後端側４を中空軸受９５の両端に
接続固定したことにより、トルク伝達軸１８が安定して
先端部３に駆動部５で発生した回転力を伝達でき、高精
度な超音波診断が可能となる。

【０１７３】（実施例５）以下、本発明の第５の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【０１７４】図２７は、本発明の第５の実施例における
超音波診断装置の要部である超音波プローブ１の先端側
３の断面図である。

【０１７５】第５の実施例は実施例１で示した周囲方向
用走査方式の別の構成を示したものである。

【０１７６】図２７において、１５はカテーテル、３２
はカテーテル１５に構成されたルーメン、１６はカテー
テル１５先端側に固定された中空構造のシャフト、１７
はシャフト１６中空部分に差し込まれた中空構造の軸
受、１８は本体部２の駆動部６で発生した回転力を先端
に伝達させるトルク伝達軸、１９はトルク伝達軸１８先
端側に固定されて回転軸、９７は先端側側面に構成され
た高分子圧電膜、９８は高分子圧電膜９７内側に構成さ
れた複数の短冊形状の内側電極、９９は高分子圧電膜９
７外側に構成された一面形状の外側電極、１００は回転
軸１９に接続された絶縁材料から構成された円盤電極、
１０１は円盤電極１００側面の一部に構成された導電性
の電極、３０は先端側３にかぶせられた保護膜、１０２
は外面電極９９に接続されルーメン３２内に挿入され本
体部２と電気的に接続された信号線、１０３は電極１０
１に接続され円盤電極１００内部からトルク伝達軸１８
内部に挿入され本体部２と電気的に接続された信号線で
ある。

【０１７７】図２８に、高分子圧電膜９７の詳細構成を
示す。この高分子圧電膜９７は強誘電性を示す高分子材
料、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やＰＶＤ
Ｆの共重合体例えばＰ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）を分極処理
して圧電性を持たせた高分子圧電膜で、この一方の面に
外側電極９９を、例えばスパッタや蒸着で構成する。

【０１７８】一方、他方の面には、短冊状の内側電極９
８を複数構成する。一般的に高分子圧電膜９７は、高周
波特性に優れているという、微細管構造を診断する本発
明のような超音波プローブ１では有用な特性を持つ。

【０１７９】なお、高分子圧電膜９７の分極処理は、こ
の内側電極９８と外側電極９９で行ってもよいし、また
内側電極９８面に一面の電極を設け分極処理し、その後
この一面電極を除去し、短冊状の内側電極９８を複数構
成しても良い。

【０１８０】この図２８に示す高分子圧電膜９７からな
る超音波振動子を、図２９に示すように、内側電極９８
の長手方向を軸に円筒状に巻き、超音波プローブ１の先
端側３に配置させる。

【０１８１】図３０は、図２７における円盤電極１００
の拡大図で、回転軸１９内に配置された信号線１０３
が、回転軸１９と円盤電極１００との接触部分より、円
盤電極１００内に入り、電極１０１裏面に電気的に接続
されている。

【０１８２】この円盤電極１００を先端側３内に配置
し、円周側面が内側電極９８に接触するように配置す
る。

【０１８３】以上のような構成において、以下にその動
作を説明する。まず、駆動部５で発生した回転力により
トルク伝達軸１８は回転され、この回転により回転軸１
９は軸受１７に対して回転され、回転軸１９の先端側３
に固定された円盤電極１００は、内側電極９８に接触し
ながら回転する。

【０１８４】本体部２内の制御部１３は、位置検出器４
１の出力より、円盤電極１００の円周上に構成された電
極１０１が丁度内側電極９８の一つの電極に接するタイ
ミングを求め、周囲方向用送受信部６から送信電気信号
を信号線１０２と１０３に発生させる。

【０１８５】横方向に対する結合が弱い高分子圧電膜９
７の特性より、外側電極９９と電極１０１により電気的
に周囲方向用送受信部６と接続された内側電極９８と挟
まれた領域だけが、この送信電気信号を超音波に変換し
被検体内に伝搬させ、伝搬方向に位置する種々の反射体
の位置関係に応じた時間差でもって、反射信号は受波さ
れる。

【０１８６】この受波された反射信号は、実施例１に記
載された手法で画像構成されモニタ１１に超音波断層像
として表示される。

【０１８７】ここで、高分子圧電膜９７に構成されて内
側電極９８に対し、円盤電極１００が接触しながら回転
するため、例えばスパッタや蒸着で構成した内側電極９
８は強度的に弱くはがれる可能性がある。

【０１８８】よって、図３１に示すような、リング電極
１０４で、円盤電極１００が内側電極９８に直接接触し
ないような構成にしても良い。

【０１８９】図３１においてリング電極１０４は、例え
ば樹脂からなる絶縁部１０５と内側電極９８の幅や間隔
に対応した位置に構成された、例えば金属からなる導電
性部１０６から構成されている。

【０１９０】この導電性部１０６は、絶縁性部１０５の
表面から裏面まで構成されたもので、この導電性部１０
６に内側電極９８が合致するように高分子圧電膜９７を
接着させ、リング電極１０４内側で、円盤電極１００を
接触させながら回転させる。

【０１９１】以上のように本実施例によれば、トルク伝
達軸１８の回転を伝える回転軸１９に接続された円盤電
極１００と複数の短冊形状の内側電極９８を有する高分
子圧電膜９７を設けることで、円盤電極１００の回転に
より、円盤電極１００に構成された電極１０１が順次短
冊形状の内側電極９８に接し、超音波を周囲方向に走査
させることができ、伝搬媒体を超音波プローブ１内に注
入することなく周囲方向の超音波断層像を得ることがで
きる。 （実施例６）以下、本発明の第６の実施例について図面
を用いて説明する。

【０１９２】図３２（ａ）は本発明の第６の実施例にお
ける超音波診断装置の要部である円盤電極１０７の斜視
図である。

【０１９３】図３２において、１０７は実施例５におけ
る円盤電極１００と同じ機能を有する円盤電極、１０８
は円盤電極１０７円周側面の一部にピッチ１０９で構成
された複数の電極、１０３は電極１０７に電気的に接続
された信号線で、図３２（ａ）に記載されていないその
他の構成は、図２７のものと同じである。

【０１９４】なお、ピッチ１０９は図２８に示した超音
波振動子の内側電極９８の間隔に対応している。

【０１９５】図３２（ｂ）は、円盤電極１０７の電極１
０８と信号線１０３の電気的接続を示したブロック図
で、円盤電極１０７に構成された電極１０８の位置を考
慮し、複数の電極１０８に対応した高分子圧電膜９７か
ら送波される超音波を所望の位置に集束させる、いわゆ
るフェーズドアレイ法を実現するための遅延素子１１０
により、電極１０８と信号線１０３は接続されている。

【０１９６】具体的には、複数の電極１０８の中央に位
置する電極１０８に接続された遅延素子１１０の遅延量
が端のそれらに比して大きな構成とする。

【０１９７】これらの遅延素子１１０は、円盤電極１０
７内に構成する。図３１では、３つの電極１０８の場合
について示しているが、この場合には中央に位置する電
極１０８のみ遅延素子１１０が接続されている。

【０１９８】以上のような構成で、実施例５に示した方
法で動作させることで、高分子圧電膜９７から送波され
た超音波は遅延素子１１０に応じた位置に集束される。

【０１９９】以上のように、本実施例によれば、回転軸
１９に接続された円盤電極１０７と複数の短冊形状の内
側電極９８を有する高分子圧電膜９７を設けることで、
円盤電極１０７の回転により、円盤電極１０７に構成さ
れた電極１０８が内側電極９８の間隔に応じたピッチ１
０９で構成されているため、順次隣接する複数の内側電
極９８を駆動し、遅延素子１１０に応じた位置に超音波
を集束させながら、超音波を周囲方向に走査させること
ができ、伝搬媒体を超音波プローブ１内に注入すること
なく、集束効果による高分解能な周囲方向の超音波断層
像を得ることができる。

【０２００】（実施例７）以下、本発明の第７の実施例
について、図面を用いて説明する。

【０２０１】図３３は、本発明の第７の実施例における
超音波診断装置の要部である超音波プローブ１の先端側
３の断面図であり、実施例１で示した周囲方向走査機構
の別の構成を示したものである。

【０２０２】図３３において、１５はカテーテル、３２
はカテーテル１５に構成されたルーメン、１６はカテー
テル１５先端側に固定された中空構造のシャフト、１７
はシャフト１６中空部分に差し込まれた中空構造の軸
受、１８は本体部２の駆動部６で発生した回転力を先端
に伝達させるトルク伝達軸、１９はトルク伝達軸１８先
端側に固定されて回転軸、１１１は回転軸１９先端側に
固定された表面形状が平面または凹面形状で、かつ円周
方向を向いている回転電極部、１１２は先端側側面に構
成された高分子圧電膜、１１３は高分子圧電膜１１２外
側に構成された一面形状の電極、３０は先端側３にかぶ
せられた保護膜、１０２は電極１１３に接続されルーメ
ン３２に挿入されている信号線、１０３は回転電極部１
１１に接続され回転軸１９およびトルク伝達軸１８中空
部に挿入された信号線である。

【０２０３】図３４は、回転電極部１１１の斜視図を示
す。回転電極部１１１の表面１１４は、平面はたは凹面
形状に構成され、表面１１４部分または回転電極部１１
１全体が導電性材料から構成され、信号線１０３に接続
されている。

【０２０４】ここで、表面１１４を凹面形状にした場
合、高分子圧電膜１１２から送波される超音波は、被検
体内でこの形状に応じた位置に集束される。

【０２０５】また、回転電極部１１１の材料としては高
分子圧電膜１１２の背面負荷材としての特性を有するも
ので構成しても良い。

【０２０６】図３５に、高分子圧電膜１１２の構成を示
す。この高分子圧電膜１１２は、強誘電性を示す高分子
材料、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やＰＶ
ＤＦの共重合体例えばＰ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）を分極処
理して圧電性を持たせた高分子圧電膜で、この一方の面
に電極１１３を、例えばスパッタや蒸着で構成する。

【０２０７】この高分子圧電膜１１２の分極処理は、電
極１１３と反対面に一面の電極を設け、これらの２つの
電極を用い行い、図３５に示す構成は分極処理後この一
面電極を除去することで得られる。

【０２０８】これを、電極１１３が外面を位置するよう
に円筒状に構成し、超音波プローブ１の先端側３に配置
させる。

【０２０９】以上のような構成において、以下その動作
を説明する。駆動部５で発生した回転力によりトルク伝
達軸１８とトルク伝達軸１８に固定された回転軸１９は
軸受１７に対して回転される。

【０２１０】ついで、回転軸１９に接続固定された回転
電極部１１１は、表面１１４を高分子圧電膜１１２に接
触しながら回転される。

【０２１１】この回転動作中に、本体部２の周囲方向用
送受信部６から送信電気信号を信号線１０２と信号線１
０３に発生させる。

【０２１２】そして、横方向に対する結合が弱い高分子
圧電膜１１２の特性より、電極１１３と高分子圧電膜１
１２との接触面である回転電極部１１１の表面１１４に
挟まれた領域だけが送信電気信号を超音波に変換し、被
検体内に送波する。種々の時間差で得られた反射信号
は、高分子圧電膜１１２で受波され、実施例１に記載さ
れたと同様に画像構成され、モニタ１１に超音波断層像
として表示する。また、表面１１４の形状を凹面にする
ことで、集束効果を持たすことも可能であり高い分解能
の断層像を得ることができる。

【０２１３】回転電極部１１１の表面１１４を高分子圧
電膜１１２の内側に接触させ送信電気信号を供給すると
いう本実施例の構成では、表面１１４と高分子圧電膜１
１２の内側を密着させる必要があり、先端側３内に比し
て外側の圧力が高い部位、例えば血管内での適応は有効
である。

【０２１４】以上のように、本実施例によれば、トルク
伝達軸１８の回転を伝える回転軸１９に接続された回転
電極部１１１と電極１１３を外側に有する高分子圧電膜
１１２を設けることで、回転電極部１１１の回転によ
り、表面１１４と電極１１３に挟まれた高分子圧電膜１
１２が励振され、超音波を周囲方向に走査させることが
でき、伝搬媒体を超音波プローブ１内に注入することな
く、高分解能な周囲方向の超音波断層像を得ることがで
きる。

【０２１５】（実施例８）以下、本発明の第８の実施例
について図面を参照しながら説明する。

【０２１６】図３６は本発明の第８の実施例における超
音波診断装置の要部である高分子圧電膜１１２の斜視図
であり、記載していないその他の部分は実施例７に示し
たものと同じである。

【０２１７】図３６において、１１２は高分子圧電膜、
１１３は高分子圧電膜１１２の一方の面に構成された一
面形状の電極、１１５は回転電極部１１１の表面１１４
の大きさに対して非常に小さな面積で、隣接した電極間
どうしで電気的に絶縁されており、全体の面積に対して
電極部分の合計面積の比率が大きな形状、例えば四角
形、からなる複数の微小電極である。

【０２１８】この微小電極１１５は、分極処理用の電極
を外した高分子圧電膜１１２の面に、形成したい電極の
形状を加工したマスクを用いて、スパッタや蒸着により
構成できる。

【０２１９】本実施例における送波超音波の周囲方向走
査と超音波の送受波法は、実施例８と同じであるが、微
小電極１１５により、回転電極部１１１の表面１１４と
高分子圧電膜１１２との接触抵抗が低減でき、効率良く
電気的エネルギーを高分子圧電膜１１２に入力させるこ
とができる。

【０２２０】以上のように本実施例によれば、高分子圧
電膜１１２の回転電極部１１１との接触面に、微小かつ
複数の微小電極１１５を設けることで、接触抵抗を低減
でき効率よく電気信号を回転電極部１１１から高分子圧
電膜１１２に入力させることができ、総合的な感度を向
上させることができ、高精度な超音波断層像を取得する
ことができる。

【０２２１】（実施例９）以下、本発明の第９の実施例
について図面を参照しながら説明する。

【０２２２】図３７は、本発明の第９の実施例における
超音波診断装置の要部である回転電極部１１１の斜視図
であり、記載していないその他の部分は実施例７、８に
示したものと同じである。

【０２２３】図３７において、１１１は回転電極部、１
０３は回転電極部１１１に接続された信号線、１１４は
回転電極部１１１の高分子圧電膜１１２との接触面であ
る表面、１１６は表面１１４に設けられた複数の極めて
小さな微小孔で回転電極部１１１内で一つにまとめられ
ている。

【０２２４】また、１１７は回転電極部１１内でまとめ
られた微小孔１１６に接続された微細中空管で、１１８
は本体部２内で微細中空管１１６に接続された吸引制御
部である。

【０２２５】本実施例における送波超音波の周囲方向走
査と超音波の送受波法は、実施例１１と同じであるが、
回転電極部１１１の回転走査中に、吸引制御部１１８か
ら微弱に微細中空管１１７を介し吸引する。この吸引に
より微細中空管１１７に接続された微小孔１１６は、高
分子圧電膜１１２を引きつけ、表面１１４と高分子圧電
膜１１２との密着性を高める。

【０２２６】以上のように本実施例によれば、回転電極
部１１１の表面１１４に、微小かつ複数の微小孔１１６
を設け、吸引制御部１１８で微弱な力で高分子圧電膜１
１２を引きつけることで、表面１１４と高分子圧電膜１
１２との密着性を高め接触抵抗を低減でき効率よく電気
信号を回転電極部１１１から高分子圧電膜１１２に入力
させることができ、総合的な感度を向上させることがで
き、高精度な超音波断層像を取得することができる。

【０２２７】（実施例１０）以下、本発明の第１０の実
施例について図面を参照しながら説明する。

【０２２８】図３８は、本発明の第１０の実施例におけ
る超音波診断装置の要部である超音波プローブ１の先端
側３の断面図である。

【０２２９】図３８において、１５は中空構造の可撓性
を有する高分子材料からなるカテーテル、３２はカテー
テル１５に設けられたルーメン、１６はカテーテル１５
先端側に固定されたシャフト、１７はシャフト１６に固
定された軸受、１８は駆動部５で発生する回転力を先端
側３に伝達するための可撓性を有するトルク伝達軸、１
９はトルク伝達軸１８に固定され軸受１７中空部に挿入
された回転軸、１１９は軸受１７先端側３に固定された
キャップ、１２０は回転軸１９に固定された傘歯車Ａ、
１２１は傘歯車Ｂに勘合された傘歯車Ｂ、１２２は傘歯
車Ｂの中心軸である回転軸Ａ、１２３はキャップ２５内
側に設けられた回転軸Ａ１２２用の２つの軸受Ａ、１２
４は回転軸Ａに設けられたプーリＡ、１２５は回転軸
Ｂ、１２６は回転軸Ｂに設けられたプーリＢ、１２７は
キャップ２５内側に設けられた回転軸Ｂ１２６用の２つ
の軸受Ｂ、１２８は回転軸Ｂ１２５の中心に設置された
回転電極部、１２９はプーリＡ１２４の回転をプーリＢ
１２６に伝達する駆動ベルト、１３０は回転電極部１２
８に設けられたリング電極１３３に接するような導電性
材料からなるブラシ、１３１は図３５または図３６に示
した構造の高分子圧電材料からなる超音波振動子、３０
は先端側３にかぶせられた保護膜である。

【０２３０】なお、超音波振動子１の電極１１３は、先
端側３の外側になるように配置されている。

【０２３１】また、信号線１０２はこの電極１１３に信
号線１０３はブラシ１３０に接続され、ルーメン３２内
を通り本体部２に接続されている。

【０２３２】図３９は、図３８における回転電極部１２
８の斜視図である。図３９において、回転電極部１２８
は絶縁性材料で構成され、円周上の一部に導電性の電極
１３２が構成されている。

【０２３３】また、側面上には円管状のリング電極１３
３が構成され、回転電極部１２８内で、電極１３２とリ
ング電極１３３は接続されている。

【０２３４】このリング電極１３３は、回転電極部１２
８の回転時に常にブラシ１３０に接触し、信号線１０３
を捻ることなく電気的に信号線１０３と電極１３２を接
続させる、いわゆるスリップリングの働きを有する。

【０２３５】本実施例は、実施例７から９に示した回転
電極部１１１による周囲方向走査を、回転電極部１１１
の回転方向を９０゜変化させ、前方方向の走査を可能と
したものであり、かつ本体部２内の構成は、実施例１に
記載した構成を同じである。

【０２３６】図４０に先端側３の斜視図を示す。図４０
によれば、キャップ２５は回転電極部１２８の動作を阻
害しない形状に構成されている。

【０２３７】以上のような構成において、以下、その動
作を説明する。駆動部５の発生する回転力により、トル
ク伝達軸１８、回転軸１９、傘歯車Ａ１２０は回転さ
れ、傘歯車Ａ１２０の回転により傘歯車Ｂ１２１、回転
軸Ａ１２２、プーリＡ１２４は回転される。

【０２３８】なお、傘歯車Ａ１２０と傘歯車Ｂ１２１の
勘合部分は、摩擦力の大きなゴム性の材料でも良い。

【０２３９】ついで、プーリＡ１２４の回転は、駆動ベ
ルト１２９によりプーリＢ１２６、回転軸Ｂ１２５、電
極１３２を超音波振動子１３１裏面に接触させながら回
転電極部１２８を回転させる。

【０２４０】この動作中に、信号線１０２と１０３を用
い本体部２が実施例１１に示す方法で超音波の送受波を
行い、回転電極部１２８の一回転の内、前方方向の反射
信号を用い超音波断層像を構成することで、図４０に示
した扇形の走査領域１３４に対応した超音波断層像をモ
ニタ１１上に表示することができる。

【０２４１】図４１（ａ）は、回転電極部１２８の別な
構成を示したもので、複数の電極１３２が角度の異なる
円周平面上に中心軸に対し異なった方向、例えば図４１
（ａ）では３個の電極構成であるため１２０゜毎に構成
され、それに応じた３個のリング電極１３３が、一方の
側面または両面に構成されたものである。

【０２４２】この回転電極部１２８を用い、順次電極１
３２を切り替え送受波を行うことで、図４１（ｂ）に示
すように前方方向に対して、角度の異なる複数の扇形走
査領域１３４を走査することが可能となる。

【０２４３】なお、中心軸に対して異なった方向に電極
を構成させることで、送受信をシーケンシャルに行える
ことができ、また別の電極から送波された超音波の反射
信号を受波することによる偽像を避けられる。

【０２４４】以上のように、本実施例によれば、外側に
電極１１３を有する高分子圧電膜１１２からなる超音波
振動子１３１の内側に回転電極部１２８の電極１３２を
接触させながらトルク伝達軸１８の回転軸方向と９０゜
異なる方向を軸とし回転させ、電極１３２と電極１１３
に挟まれた高分子圧電膜１１２を励振させ反射信号を得
ることで、伝搬媒体を超音波プローブ１内に注入するこ
となく、高分解能な周囲方向の超音波断層像を得ること
ができる。

【０２４５】（実施例１１）以下、本発明の第１１の実
施例を図面を用いて説明する。

【０２４６】本実施例は、実施例７から９の回転電極部
１１１の別の構成に関するものであり、図４２は、本発
明の第１１の実施例における超音波診断装置の要部であ
る回転電極部１１１の斜視図である。

【０２４７】図４２において、１１１は回転電極部、１
１４は回転電極の表面、１３５は表面１１４上に設けら
れて高分子圧電膜、１３６は高分子圧電膜１３５上に設
けられた電極である。

【０２４８】図４３は、回転電極部１１１が高分子圧電
膜１１２に接触している部分の電気的な接続法を示すの
に用いる概念図である。

【０２４９】図４３において、１１２は高分子圧電膜、
１１３は高分子圧電膜１１２外側面に構成されて電極、
１３７は高分子圧電膜１１２の分極方向を示す矢印、１
１１は回転電極部、１３５は回転電極部１１１表面１１
４上の構成された高分子圧電膜、１３６は高分子圧電膜
１３５上に設けられた電極、１３８は高分子圧電膜１３
５の分極方向を示す矢印、１３９は駆動回路、３０は保
護膜である。

【０２５０】なお、高分子圧電膜１１２の電極１１３と
反対面には、図３５に示す微小電極１１５を設けてもよ
い。

【０２５１】また、電極１１３と回転電極部１１１表面
１１４は電気的に接続され、駆動回路１３９の一端に、
また電極１３６は駆動回路１３９の他端に接続される。

【０２５２】さて、高分子圧電膜の特徴として低周波数
化や小面積化は、電気的インピーダンスの増加を招き、
駆動回路１３９のインピーダンスとの不整合により効率
的な電気エネルギーの供給が阻害され、総合的な感度低
下から超音波断層像の劣化につながる。

【０２５３】超音波プローブ１は、例えば冠状動脈５０
のような体腔内の細管への適応を想定しているため、回
転電極部１１１に許容される面積は小さく、想定する周
波数を、例えば２０ＭＨｚと実用レベル内で高めても、
上記影響が発生する。

【０２５４】本実施例では、この影響を低減させるため
励振される部分の高分子圧電膜を常に二層化し、等価的
に電気インピーダンスを低減させることができる。

【０２５５】但し、電極１３６と電極１３６に接触する
高分子圧電膜１１２の面とは等電位になるため、２つの
高分子圧電膜１１２、１３５の分極方向を矢印１３７、
１３８に示すように逆にすることで、各々の高分子圧電
膜１１２、１３５に逆極性の駆動電圧がかかったとして
も、同じ方向の振動形態を行うようになる。

【０２５６】この構成による超音波断層像の取得表示に
関しては、実施例７に記載しているため省略する。

【０２５７】以上のように本実施例によれば、回転電極
部１１１表面１１４に高分子圧電膜１３５を構成し、高
分子圧電膜１３５の分極方向１３８を高分子圧電膜１１
２の分極方向１３７と逆にし、各々の高分子圧電膜１１
２、１３５に逆極性の駆動電圧をかけることで、小面積
による電気インピーダンスの増加を低減でき、送受信感
度を高めることが可能となり、高精度な超音波断層像を
取得できる。

【０２５８】（実施例１２）本発明の第１２の実施例を
図面を用いて説明する。

【０２５９】図４４は本発明の第１２の実施例における
超音波診断装置の要部である本体部２のブロック結線図
を示したものである。

【０２６０】図４４において、５は駆動力を発生するモ
ータや角度検出器からなる駆動部、６は駆動部５に接続
された周囲方向用送受信部、７は周囲方向送受信部に接
続された周囲方向用画像構成部、８は駆動部５に接続さ
れた前方方向用送受信部、９は前方方向用送受信部に接
続された前方方向用画像構成部、１０は周囲方向用画像
構成部７と前方方向用画像構成部９に接続された画像メ
モリ部、１１は画像メモリ部に接続された超音波断層像
を表示するモニタ、１２は各種制御指令を入力するオペ
レータ部、１３はオペレータ部に接続された制御部、１
４は制御部に接続された距離計算部、１４０は画像メモ
リ部１０に接続されたプリ画像メモリ部、１４１は画像
メモリ部１０とプリ画像メモリ部１４０に接続された相
関比較部であり、相関比較部１４１の出力は制御部１３
に接続されている。

【０２６１】なお、図４４に記載されていない超音波プ
ローブ１は、例えば実施例１等に示す周囲方向の超音波
断層像が取得表示できる構成を持つものであれば良い。

【０２６２】以上のような構成において、以下その動作
を説明する。画像メモリ部１０取り込まれた周囲方向の
超音波断層像のすべてまたは一部を、ｎ回転に一回、プ
リ画像メモリ部１４０と相関比較部１４１に転送する。

【０２６３】ここで、ｎは周囲方向の走査回転数に依存
するが、例えば３０ｒｐｓの回転数の場合、ｎ＝１から
３０（１／３０秒から１秒）等が望ましい。

【０２６４】ついで、プリ画像メモリ部１４０は、画像
メモリ部１０からの上記画像転送タイミングに同期に
て、記憶されている超音波断層像を相関比較部１４１に
転送する。

【０２６５】即ち、相関比較部１４１では、画像メモリ
部１０から転送された超音波断層像と、この超音波断層
像取得時に比してｎフレーム前の超音波断層像がプリ画
像メモリ部１４０から転送される。

【０２６６】そして、相関比較部１４１では、これらの
２つの画像より相関演算を行い、あらかじめ設定してあ
るスレッシュホールド値と比較して結果を制御部１３に
出力する。

【０２６７】この計算結果により、２つの画像が似てな
い場合には、制御部１３はオペレータ部１２からの画像
静止指令が転送されたとしても、２つの画像が似ている
と言う結果になるまでこの指令を無視する。

【０２６８】画像静止機能は、実施例１でも記載した
が、取得画像を静止画にし、この画像より距離計算部１
４で定量的な値を求め、診断に役たてることを主要の目
的にしている。

【０２６９】この時の画像が歪んでいると、操作者に誤
った情報を与え誤診断を引き起こすが、トルク伝達性を
犠牲にし可撓性与えたトルク伝達軸１８を用いる限り画
像歪を引き起こす可能性が少なからず存在する。

【０２７０】時間差のある２つの超音波断層像の相関関
係を求める本実施例の動作により、同一部位で同じよう
な動作で得られた場合のみ、画像静止機能を許容させる
ことができ、異なった部位の場合は当然として、同一部
位でも異なる動作、例えば駆動部５で発生した回転力を
安定して先端側３に伝達できなかった場合でも、画像静
止機能を制限でき、人間では判断不可能な先端側３の回
転動作形態を自動的に判断でき、誤診断の可能性を低減
できる。

【０２７１】図４５は周囲方向超音波断層像の概念図で
ある。図４５において、１４２は回転中心、１４３は血
管壁、１４４は血管壁内部の構造であるスペックルパタ
ーン、１４５は領域Ａ、１４６は領域Ｂである。

【０２７２】ここで、相関比較部１４１で比較する画像
の領域としては、図４５に示す周囲方向超音波断層像の
領域全体でも良いが、計算量の低減のため限られた領
域、例えば領域Ａ１４５でも良い。

【０２７３】また、計算領域としては、血管壁内部のス
ペックルパターン１４４が望ましく、血管壁１４３内部
の領域Ｂ１４６は、血液中の断層像を示し構造物がない
ため暗い画像となり、比較するには好ましくない領域と
なる。

【０２７４】よって、比較領域が領域Ａ１４５になるよ
うにあらかじめ相関比較部１４１に設定しておくか、制
御部１３から設定する。

【０２７５】以上のように本実施例によれば、本体部２
内に画像メモリ部１０に接続されたプリ画像メモリ部１
４０と、プリ画像メモリ部１４０と画像メモリ部１０に
接続された相関比較部１４１を設け、相関比較部１４１
の結果に応じ制御部１３がオペレータ部１２からのフリ
ーズ指令を制御することができ、操作者の誤診断の可能
性を低減することができる。

【０２７６】（実施例１３）以下、本発明の第１３の実
施例を図面を用いて説明する。

【０２７７】図４６は、本発明の第１３の実施例におけ
る超音波診断装置の超音波プローブ１の後端側４の斜視
図である。

【０２７８】本実施例は、実施例１等に示すような構成
における超音波プローブ１と本体部２の接続部における
別な構成に関するものである。

【０２７９】図４６において、１８はトルク伝達軸、３
８はプローブ側コネクタ、３６はプローブ側取付部、４
５はオイルシール材、４６は信号コンタクト部、３９は
本体側コネクタ、１４７はプローブ側コネクタ３８先端
部に設けられた溝、１４８はスプリング、１４９は球、
１５０はスプリング押さえである。

【０２８０】図４７に、図４６における本体側コネクタ
３９の詳細な斜視図を示す。図４７において、１５１は
本体側コネクタ３９に設けられた孔、１５２は本体側コ
ネクタ３９の中空部で、プローブ側コネクタ３８が挿入
される。

【０２８１】また、球１４９、スプリング１４８は孔１
５１に挿入されスプリング押さえ１５０で押さえられ
る。

【０２８２】図４８は、プローブ側コネクタ３８先端の
図で、円周上に設けられた溝１４７は、途中に球１４９
形状に応じたヘコミ１５３を有している。

【０２８３】以上のような構成において、以下、その動
作を説明する。まず、超音波プローブ１後端側４を本体
部２に接続する場合、プローブ側取付部３６と図示して
ない本体側取付部３７で全体を接続するとともに、トル
ク伝達軸１８の接続は、プローブ側コネクタ３８を本体
側コネクタ３９の中空部１５２、球１４９とヘコミ１５
３の位置を合わせて挿入することで完了する。

【０２８４】そして、駆動部５で発生した回転力は本体
側コネクタ３９を回転させ、球１４９とヘコミ１５３に
よりプローブ側コネクタ３８ならびにトルク伝達軸１８
を回転させ、先端側３に伝達させ超音波の２次元走査が
可能となる。

【０２８５】ここで、トルク伝達軸１８を回転するの
に、スプリング１４８の押し付け力に応じた応力以上が
必要になった場合には、球１４９はヘコミ１５３から外
れ溝１４７に沿って回転する。

【０２８６】よって、本体側コネクタ３９の回転はトル
ク伝達軸１８に伝達されない。例えば、回転に必要な力
が、スプリング１４８に応じた応力以上に必要にるな場
合とは、先端側３に何らかの問題が生じた時で、このよ
うな状態でトルク伝達軸１８を回転させ続けることは、
回転に伴う力をトルク伝達軸１８に蓄積させ更に重大問
題の発生原因になる。

【０２８７】以上のように本実施例によれば、プローブ
側コネクタ３８に溝１４７とヘコミ１５３を設け、本体
側コネクタ３９にスプリング１４８、球１４９とスプリ
ング押さえ１５０を設けることで、駆動部５の回転力を
トルク伝達軸１８に伝達させる共に、先端側３に何等か
ら問題が発生しトルク伝達軸１８を回転させることが不
可能になった場合には、本体側コネクタ３９がプローブ
側コネクタ３８に対して回転され、回転力が伝達しない
ようにでき、重大な問題発生を防ぐことが可能となり、
安全な接続方法を構成することができる。

【０２８８】（実施例１４）本発明の第１４の実施例を
図面を用いて説明する。

【０２８９】図４９は、第１４の実施例における超音波
振動子の斜視図である。本実施例は、実施例１等に示す
ような構成における周囲方向用超音波振動子２１や前方
方向用超音波振動子２８の別な構成に関するものでる。

【０２９０】図４９において、５３は背面負荷材、１５
５は電極Ａ、５４は圧電素子、１５６は電極Ｂ、１５４
は高分子圧電膜、１５７は電極Ｃ、１５８は電極Ａ１５
５に接続された信号線、１５９は電極Ｂ１５６ に接続
された信号線、１６０は電極Ｃに接続された信号線であ
る。

【０２９１】ここで、電極Ｃ１５７、高分子圧電膜１５
４、電極Ｂ１５６、圧電素子５４、電極Ａ１５５、背面
負荷材５３の層構造で超音波振動子は構成されている。

【０２９２】更に、図５０に示すように、高分子圧電膜
１５４の矢印で示す分極方向は中心軸に対し対称な形状
で逆方向に分極処理され、電極Ｃ１５７は分極形状に合
わせ分割されている。

【０２９３】さて、超音波プローブ１を冠状動脈５０に
適応させる場合には前述のように外径を、例えば６Ｆ以
下にしなければならないが、この大きさの制限により周
囲方向用超音波振動子２１や前方方向用超音波振動子２
８は、必然的に小さくならざるおえない。

【０２９４】このことは超音波振動子２１や２８の有効
面積の縮小に伴う感度低下を引き起こし、超音波断層像
の劣化につながる。

【０２９５】特に、高分子圧電材料は、無機系圧電材料
に比して、受信特性や高周波特性に優れている反面、低
周波や小面積化に対し電気的インピーダンスの増加をも
たらし、送信特性は良くない。

【０２９６】ここで、以上のような構成において、その
動作を説明する。まず、超音波送波時は信号線１５８と
１５９を用い駆動電気信号を圧電素子５４に供給する。

【０２９７】ここで、圧電素子５４は、圧電セラミック
や圧電材料等の送信特性の優れたもので構成されてい
る。

【０２９８】この圧電素子５４表面の高分子圧電膜１５
４は音響整合層の役目をはたし、圧電素子５４から送波
された超音波を効率良く伝搬媒体中に伝搬させられる。

【０２９９】そして、受波時は、受信特性の優れた高分
子圧電膜１５４の応力変化に対する変換された電気信号
を信号線１５６と１６０を用いて取得し、高分子圧電膜
１５４の分極方向に応じた信号をそれぞれ受信する。

【０３００】分極方向が逆である各々の出力は、応力変
化に対し電気的に逆な特性となり、この２つの受信信号
をいわゆる差動増幅型の受信方式で得ることで電気的な
ノイズを相殺し、小面積による感度劣化を補うことが可
能となる。

【０３０１】以上のように、本実施例によれば、電極Ｃ
１５７、高分子圧電膜１５４、電極Ｂ１５６、圧電セラ
ミック等から構成される圧電素子５４、電極Ａ１５５、
背面負荷材５３の層構造で超音波振動子を構成し、更に
高分子圧電膜１５４の矢印でしめす分極方向は中心軸に
対し対称ないくつかの形状に分割し逆方向に分極処理す
ることで、小面積による感度劣化を補い、Ｓ／Ｎ特性の
優れた超音波振動子を構成することが可能となる。

【０３０２】

【発明の効果】以上のように本願発明は、トルク伝達軸
の先端側が後端側に対し層状態を少なくすることで、先
端側が複雑な形状である適応部位でも回転力を安定して
伝達させることができ、高精度な超音波断層像を取得表
示することができる超音波診断装置を実現できる。

【０３０３】また、周囲方向用超音波振動子とミラーを
対向させ一体に回転させる回転子により周囲方向の超音
波断層像を、回転子先端に設けられた偏心軸と振動子ホ
ルダとピボットシャフトにより前方方向の扇形走査超音
波断層像を一方または両方同時に取得表示することがで
きる優れた超音波診断装置を実現できる。

【０３０４】また、本体部の画像メモリ部に接続された
プリ画像メモリ部と、画像メモリ部とプリ画像メモリ部
に接続された相関比較部を設けることで、相関比較部の
計算結果に応じ画像静止機能を制限させることができ、
誤診断の少ない超音波診断装置を実現できる。

【０３０５】また、プローブ側コネクタに溝およびヘコ
ミを設け、本体側コネクタに一定の応力で押される球を
設けることで、安全性の高い超音波診断装置を実現でき
る。

【０３０６】さらに、電極、高分子圧電膜、電極、圧電
セラミック等から構成される圧電素子、電極、背面負荷
材の層構造で超音波振動子を構成し、中心軸に対し対称
な複数の領域に分割し、この分割されて領域を中心軸に
対し対称になるように高分子圧電膜の分極方向を逆方向
にし、差動型の受信を行うことでることで、小面積によ
る感度劣化を補い、Ｓ／Ｎ特性の優れた超音波振動子を
構成でき、高精度な超音波断層像を取得表示できる超音
波診断装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における超音波診断装置
の概略ブロック結線図

【図２】同実施例における超音波診断装置の要部である
超音波プローブの透視、及び断面図

【図３】同実施例における超音波診断装置の要部である
超音波プローブ後端側の透視図

【図４】同実施例における超音波診断装置の要部である
超音波プローブ適応状態を示す概念図

【図５】同実施例における超音波診断装置の要部である
超音波振動子の断面図

【図６】同実施例における超音波診断装置の要部である
振動子ホルダと偏心軸の関係を示す斜視図

【図７】同実施例における超音波診断装置の要部である
偏心軸の構成要素を示す斜視図

【図８】同実施例における超音波診断装置の要部である
超音波プローブ先端側の断面図

【図９】同実施例における超音波診断装置の要部である
偏心軸の構成要素を示す斜視図

【図１０】同実施例における超音波診断装置の要部であ
る振動子ホルダの走査形態を示す概念図

【図１１】同実施例における超音波診断装置の要部であ
る振動子ホルダの走査形態を示す概念図

【図１２】同実施例における超音波診断装置の要部であ
る超音波プローブ先端側の別構成の断面図

【図１３】同実施例における超音波診断装置の要部であ
る超音波プローブ先端側の斜視図

【図１４】同実施例における超音波診断装置の要部であ
る本体部のブロック結線図

【図１５】同実施例における超音波診断装置の要部であ
る位置センサの断面図

【図１６】同実施例における超音波診断装置の要部であ
る位置検出部の出力波形図

【図１７】同実施例における超音波診断装置の要部であ
る本体部のブロック結線図

【図１８】同実施例における超音波診断装置の要部の出
力波形図

【図１９】同実施例における超音波診断装置の要部であ
るトルク伝達軸の斜視図

【図２０】同実施例における超音波診断装置の要部であ
るトルク伝達軸の伝達軸加工法を示す斜視図

【図２１】本発明の第２の実施例における超音波診断装
置の要部であるトルク伝達軸の斜視図

【図２２】同実施例における超音波診断装置の要部であ
るトルク伝達軸の伝達軸加工法を示す斜視図

【図２３】本発明の第３の実施例における超音波診断装
置の要部であるトルク伝達軸の部分斜視図

【図２４】同実施例における超音波診断装置の要部であ
るトルク伝達軸を構成する素線形状を示す斜視図

【図２５】同実施例における超音波診断装置の要部であ
る素線形状の別構成及びトルク伝達軸の別構成を示すを
示す斜視図

【図２６】本発明の第４の実施例における超音波診断装
置の要部である超音波プローブの断面図

【図２７】本発明の第５の実施例における超音波診断装
置の要部である超音波プローブ先端側の断面図

【図２８】同実施例における超音波診断装置の要部であ
る高分子圧電膜の斜視図

【図２９】同実施例における超音波診断装置の要部であ
る高分子圧電膜の超音波プローブ側面への形成を示す斜
視図

【図３０】同実施例における超音波診断装置の要部であ
る円盤電極の構成を示す斜視図

【図３１】同実施例における超音波診断装置の要部であ
るリング電極の構成を示す斜視図

【図３２】本発明の第６の実施例における超音波診断装
置の要部である円盤電極の構成及びその電極と遅延素子
の電気的接続法を示す図

【図３３】本発明の第７の実施例における超音波診断装
置の要部である超音波プローブ先端側の断面図

【図３４】同実施例における超音波診断装置の要部であ
る回転電極部の構成を示す斜視図

【図３５】同実施例における超音波診断装置の要部であ
る高分子圧電膜の構成図

【図３６】本発明の第８の実施例における超音波診断装
置の要部である高分子圧電膜の構成図

【図３７】本発明の第９の実施例における超音波診断装
置の要部である回転電極部の斜視、及びブロック結線図

【図３８】本発明の第１０の実施例における超音波診断
装置の要部である超音波プローブ先端側の断面図

【図３９】同実施例における超音波診断装置の要部であ
る回転電極部の構成を示す斜視図

【図４０】同実施例における超音波診断装置の要部であ
る超音波プローブ先端側の斜視図

【図４１】同実施例における超音波診断装置の要部であ
る回転電極部、及び超音波プローブ先端側の別な構成を
示す図

【図４２】本発明の第１１の実施例における超音波診断
装置の要部である回転電極部の構成を示す斜視図

【図４３】同実施例における超音波診断装置の要部であ
る電気的接続を説明するのに用いる概念図

【図４４】本発明の第１２の実施例における超音波診断
装置の要部である本体部のブロック結線図

【図４５】同実施例における超音波診断装置の超音波断
層像の概念図

【図４６】本発明の第１３の実施例における超音波診断
装置の要部である超音波プローブ後端側の透視図

【図４７】同実施例における超音波診断装置の要部であ
る本体側コネクタの構成を示す斜視図

【図４８】同実施例における超音波診断装置の要部であ
るプローブ側コネクタの構成を示す斜視図

【図４９】本発明の第１４の実施例における超音波診断
装置の要部である超音波振動子の構成を示す斜視図

【図５０】同実施例における超音波診断装置の要部であ
る高分子圧電膜の構成を示す概念図

【図５１】従来の超音波プローブの断面図

【符号の説明】

１ 超音波プローブ ２ 本体部 ３ 先端側 ４ 後端側 ５ 駆動部 ６ 周囲方向用送受信部 ７ 周囲方向用画像構成部 ８ 前方方向用送受信部 ９ 前方方向用画像構成部 １０ 画像メモリ部 １１ モニタ １２ オペレータ部 １３ 制御部 １４ 距離計算部 １５ カテーテル １６ シャフト １７ 軸受 １８ トルク伝達軸 １９ 回転軸 ２０ 回転子 ２１ 周囲方向用超音波振動子 ２２ ミラー ２３ 偏心軸 ２４ 振動子ホルダ ２５ キャップ ２６ 音響窓 ２７ 梁 ２８ 前方方向用超音波振動子 ２９ ピボットシャフト ３０ 保護膜 ３１ 空隙部 ３２ ルーメン ３３ 信号線 ３４ 信号線 ３５ 伝搬媒体注入口 ３６ プローブ側取付部 ３７ 本体側取付部 ３８ プローブ側コネクタ ３９ 本体側コネクタ ４０ モータ ４１ 位置検出器 ４２ 第１プーリ ４３ 第２の回転軸 ４４ 第２のプーリ ４５ 駆動ベルト ４６ 信号コンタクト部 ４７ オイルシール材 ４８ 心臓 ４９ 大動脈 ５０ 冠状動脈 ５１ 狭窄部 ５２ ガイドカテーテル ５３ 背面負荷材 ５４ 圧電素子 ５５ 電極 ５６ 電極 ５７ 音響整合層 ５８ 信号線 ５９ 溝 ６０ 回動軸受 ６１ ピン ６２ 回動軸受 ６３ 隙間 ６４ 接触子 ６５ バネ ６６ 位置検出センサ ６７ 信号線 ６８ コート材 ６９ 位置検出部 ７０ 受信部 ７１ スレッシュホールド値発生部 ７２ 比較部 ７３ 位置検出信号発生部 ７４ 高分子圧電材料 ７５ 電極 ７６ 位置検出部 ７７ タイミング信号発生部 ７８ 送受信部 ７９ 検波部 ８０ パルス生成器 ８１ カウンタ部 ８２ 基準値生成部 ８３ 比較部 ８４ 基準ゲート発生部 ８５ ラッチ部 ８６ 先端側 ８７ 後端側 ８８ 内側層 ８９ 心材 ９０ 素線 ９１ 外層 ９２ 隙間 ９３ 突起部 ９４ 切り込み部 ９５ 中間軸受 ９６ 微小ルーメン ９７ 高分子圧電膜 ９８ 内側電極 ９９ 外側電極 １００ 円盤電極 １０１ 電極 １０２ 信号線 １０３ 信号線 １０４ リング電極 １０５ 絶縁部 １０６ 導電性部 １０７ 円盤電極 １０８ 電極 １０９ ピッチ １１０ 遅延素子 １１１ 回転電極部 １１２ 高分子圧電膜 １１３ 電極 １１４ 表面 １１５ 微小電極 １１６ 微小孔 １１７ 微細中空管 １１８ 吸引制御部 １１９ キャップ １２０ 傘歯車Ａ １２１ 傘歯車Ｂ １２２ 回転軸Ａ １２３ 軸受Ａ １２４ プーリＡ １２５ 回転軸Ｂ １２６ プーリＢ １２７ 軸受Ｂ １２８ 回転電極部 １２９ 駆動ベルト １３０ ブラシ １３１ 超音波振動子 １３２ 電極 １３３ リング電極 １３４ 走査領域 １３５ 高分子圧電膜 １３６ 電極 １３７ 分極方向を示す矢印 １３８ 分極方向を示す矢印 １３９ 駆動回路 １４０ プリ画像メモリ部 １４１ 相関比較部 １４２ 回転中心 １４３ 血管壁 １４４ スペックルパターン １４５ 領域Ａ １４６ 領域Ｂ １４７ 溝 １４８ スプリング １４９ 球 １５０ スプリング押さえ １５１ 孔 １５２ 中空部 １５３ ヘコミ １５４ 高分子圧電膜 １５５ 電極Ａ １５６ 電極Ｂ １５７ 電極Ｃ １５８ 信号線 １５９ 信号線 １６０ 信号線 １６１ 超音波プローブ １６２ 先端側 １６３ 後端側 １６４ カテーテル １６５ トルク伝達軸 １６６ ミラー １６７ 反射面 １６８ 軸受部材 １６９ 超音波振動子 １７０ 信号線 １７１ 音響窓 １７２ ガイドワイヤ １７３ 伝搬空間 １７４ 排液口 １７５ Ｙ型分岐 １７６ 接続部 １７７ 伝搬媒体注入口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 利春 神奈川県川崎市多摩区東三田三丁目10番 １号 松下技研株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−270140（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−27928（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−122526（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−155847（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−45835（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−133011（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−78910（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−86311（ＪＰ，Ｕ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波プローブと本体部とを有する超音
   波診断装置であって、前記本体部は、前記超音波プロー
   ブに伝達される回転力を発生する駆動部を有し、前記超
   音波プローブは、超音波振動子と、前記超音波振動子の
   送波方向を前記回転力を用いて走査する走査機構と、前
   記駆動部と前記走査機構との間に接続されかつ素線の側
   面に突起部または切り込み部を任意の間隔毎に設け、複
   数の角線形状の素線を並列に配置した状態で外層を構成
   した多層スプリング構造であるトルク伝達軸と、前記ト
   ルク伝達軸を内包した可撓性の中空細管であるカテーテ
   ルとを有し、前記超音波プローブは、体腔細管に挿入可
   能である超音波診断装置。
2. 【請求項２】 更に、超音波プローブの中間部分に位置
   されて、カテーテルの先端側と後端側を固定し、信号線
   または伝搬媒体を通過させる微小ルーメンが形成され、
   中空部にトルク伝達軸を通過させた中間軸受を有する請
   求項１記載の超音波診断装置。
3. 【請求項３】 超音波プローブは、更に、カテーテルの
   先端側に固定された中空構造のシャフトと、前記シャフ
   トに固定された摩擦係数の小さいフッ素系樹脂で構成さ
   れた中空構造の軸受と、前記シャフトおよび軸受の中空
   構造の部分に挿入された第１の回転軸と、前記第１の回
   転軸の先端側に固定され内部に周囲方向用超音波振動子
   と超音波反射ミラーを対向させて設置させ超音波出射側
   に開口を持つ円管構造の回転子と、前記回転子の先端側
   に固定された偏心軸と、後端側の溝に前記偏心軸が挿入
   されピボットシャフトにより動作方向が前方扇形走査に
   制限される振動子ホルダと、前記振動子ホルダに内包さ
   れる前方方向用超音波振動子と、前記ピボットシャフト
   を固定するための軸受に固定されたキャップと、少なく
   とも前記シャフトより先端側にかぶせられた保護膜と、
   前記第１の回転軸の後端側に固定され本体部で発生した
   回転力を伝達するための可撓性を有する多層スプリング
   構造のトルク伝達軸と、前記カテーテルのルーメンを通
   り電気的に前記前方方向用超音波振動子に接続された第
   １の信号線と、前記トルク伝達軸内を通り電気的に前記
   周囲方向用超音波振動子に接続された第２の信号線と、
   前記カテーテルの後端側の２つの分岐部の一方に対応し
   前記トルク伝達軸の後端側に接続されたプローブ側コネ
   クタと、前記プローブ側コネクタと前記本体部間のオイ
   ルシール材と、前記カテーテルの後端側の２つの分岐部
   の他方である伝搬媒体注入口との構成要素を含み、本体
   部は、更に、前記超音波プローブに設けられたプローブ
   側コネクタに勘合するように設けられた本体側コネクタ
   と、前記第２の信号線と電気的に接続された信号コンタ
   クト部と、前記本体側コネクタに接続された第２の回転
   軸と、前記第２の回転軸を回転させるモータと、前記モ
   ータの回転状態を検出する位置検出器と、前記信号コン
   タクト部に接続された周囲方向用送受信部と、前記周囲
   方向用送受信部に接続された周囲方向用画像構成部と、
   前記第１の信号線に接続された前方方向用送受信部と、
   前記前方方向用送受信部に接続された前方方向用画像構
   成部と、前記周囲方向用画像構成部と前記前方方向用画
   像構成部に接続された画像メモリ部と、前記画像メモリ
   部に接続されたモニタと、指令を入力するオペレーショ
   ン部と、前記オペレーション部に接続され少なくとも前
   記本体部の電気的タイミング信号、画像静止制御および
   ／または画像構成に必要なデータを発生する制御部との
   構成要素を含む請求項１または２に記載の超音波診断装
   置。
4. 【請求項４】 画像メモリ部に接続されたプリ画像メモ
   リ部と、前記プリ画像メモリ部と前記画像メモリ部に接
   続され制御部に出力が接続された相関比較部と、前記制
   御部に接続された距離計算部を備え、相関比較部の結果
   によりオペレーション部からの画像静止指令を無視する
   機能を制御部に持たせた請求項３記載の超音波診断装
   置。
5. 【請求項５】 本体側コネクタに孔を設け、前記孔に球
   およびスプリングを挿入してスプリング押さえで固定
   し、プローブ側コネクタに前記球に勘合するヘコミと溝
   とを設けた請求項１から４のいずれかに記載の超音波診
   断装置。
6. 【請求項６】 周囲方向用超音波振動子および前方方向
   用超音波振動子の少なくとも一方を、電極、高分子圧電
   膜、電極、圧電素子、電極および背面負荷材を順次積層
   した多層構造とし、前記高分子圧電膜の表面の電極を中
   心軸に対し対称な形状で複数に分割し、前記分割された
   複数の電極に対応して前記高分子圧電膜の分極方向を中
   心軸に対し対称になるように反転させ、前記圧電素子で
   送波し前記高分子圧電膜で受波させて差動方式の受信を
   行う請求項１から５のいずれか記載の超音波診断装置。