JP2712949B2 - 超音波プローブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人体等の体腔内に挿入
されて、超音波送信号の受信を行うことによって、体内
組織の状態を検査するための超音波プローブに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】超音波検査装置としては、体外皮から体
内に向けて超音波信号の送受信を行うものが用いられて
いるが、近年においては、より高精度な検査を可能なら
しめるために、体内に挿入して、体腔内壁から直接検査
を行う部位に向けて超音波信号の送受信を行うようにし
たものが用いられるようになってきている。ここで、体
内挿入タイプの超音波検査装置は、一般に、術者が把持
して操作するための操作部に、体腔内に挿入される挿入
部を連設してなる超音波プローブと、超音波送受信回
路，受信信号の信号処理回路及び超音波画像を表示する
モニタからなる超音波観測装置とで大略構成される。

【０００３】超音波プローブにおける挿入部は、その大
半が挿入経路に沿って自由に曲がる軟性部からなり、こ
の軟性部の先端には超音波振動子が装着されている先端
硬質部が連設されている。また、挿入部における軟性部
と先端硬質部との間にアングル部を設けたものもある。
このアングル部は節輪構造からなり、このアングル部に
挿通した操作ワイヤを押し引き操作することによって、
超音波振動子を装着した先端硬質部を所望の方向に向け
ることができる構成となっている。ここで、アングル部
は、超音波プローブを単独で体内等に挿入する場合には
設ける必要はあるが、内視鏡等のガイド手段によって所
定の超音波検査を行う部位にまで先端硬質部を導くこと
ができる場合にはアングル部を設ける必要はない。

【０００４】而して、超音波プローブの挿入部を体内に
おける所定の超音波観測を行う位置にまで導いて、超音
波送受信回路からの信号に基づいて超音波振動子を作動
させて、体内に向けて超音波パルスを入射して、その反
射エコーを受信し、この受信信号を信号処理回路におい
て、所定の信号処理を行った上で、モニタに超音波画像
が表示される。ここで、超音波の送受信インピーダンス
を大きく取って、送受信効率を向上させるために、超音
波振動子の制限容量に対して等しい共振周波数となるよ
うにするために、超音波振動子にはコイルが並列に設け
られが、このコイルは、通常、挿入部の小型化等の見地
から、操作部内に中継基板を設けて、この中継基板に搭
載するようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、超音波振動
子から中継基板までの間は、例えば同軸ケーブルが介装
されるようになっており、この同軸ケーブルには分布容
量が存在する。従って、コイルによる共振特性は、この
同軸ケーブルの分布容量等によって当然に影響を受ける
ことから、コイルの巻き数をこの分布容量を考慮して設
定しなければならず、回路設計が困難になると共に、共
振特性に十分な安定性を持たせることができない等とい
った不都合を生じる。この結果、目的とする送受信イン
ピーダンスが得られず、送受信効率が低下して、Ｓ／Ｎ
が悪化するという等といった欠点がある。

【０００６】本発明は、以上のような従来技術の持つ欠
点や問題点を解決するために、コイルを同軸ケーブルの
分布容量等の影響を受けない位置に配設することを目的
としてなされたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、先端硬質部の平坦部に、超音波振動子と
この超音波振動子の制限容量に等しい共振周波数とする
ためのコイルとを、この平坦部の軸線方向において、超
音波振動子が先端側に、コイルが基端側にそれぞれ位置
するように設け、超音波振動子の表裏両面から基端側に
向けて引き出された配線をコイルに接続し、このコイル
からの配線を挿入部内に挿通させた同軸ケーブルに接続
する構成としたことをその特徴とする。

【０００８】

【作用】同軸ケーブルの分布容量等に影響されないよう
にするために、コイルを超音波振動子に近接させて設け
る。ここで、超音波振動子の配設位置に最も近い位置は
挿入部における先端硬質部である。これによって、安定
した共振特性が得られる。ただし、先端硬質部は、その
性質上、太径化させてはならない。このことは、超音波
プローブが、それ自体で体腔内に挿入されるタイプのも
のであれ、内視鏡の処置具挿通チャンネルを利用して体
腔等の内部に挿入されるタイプのものであれ、挿入部の
細径化は必須の要件である。

【０００９】いま、超音波プローブによる検査の方式を
考えた場合に、その代表的なものとして、Ａモード，Ｍ
モード及びＢモード画像を取得する方式がある。このよ
うな各種のモードによる超音波画像取得方式のうち、Ａ
モード及びＭモードの超音波画像を取得するには、単板
の超音波振動子を設ければ良い。また、Ｂモード画像を
取得する場合にあっても、その走査方式がメカニカル走
査では、単板の振動子が用いられる。ただし、Ｂモード
超音波画像を取得する場合のうち、電子走査方式は多数
の振動子を並べて設ける必要がある。従って、電子走査
方式でＢモード超音波画像を取得する場合にだけは、複
数の超音波振動子を並べる関係から、複数のコイルを設
けるか、またはコイルと超音波振動子との間に電子スイ
ッチを設けなければならない。

【００１０】以上のことから、単板振動子が用いられる
Ａモード，Ｍモード及びメカニカル走査のＢモードの各
方式で作動するタイプの超音波プローブにあっては、コ
イルは１個設ければ良いことから、その配置如何によっ
ては、挿入部を太径化することなくコイルを挿入部の先
端部分に配設することは可能である。一般に、超音波振
動子は、圧電素子を挟んで表裏両面に電極が設けられる
が、表面側の電極からの配線は裏面側に回り込ませて、
裏面側に接続端子が設けられている。従って、超音波振
動子への配線ケーブルはその裏面側に設けた接続端子に
連結されることになり、この結果コイルは超音波振動子
の裏面側、即ち超音波振動子の厚み方向にコイルが設け
る構造とするのが自然であった。しかしながら、超音波
振動子の表面側における配線ケーブルへの接続端子は必
ずしも裏面側に引き回す必要がなく、表面側で配線と接
続しても何等支障はない。また、例え裏面側にまで接続
端子が引き回されていても、コイルは必ずしも超音波振
動子の裏面側に設ける必要はない。

【００１１】そこで、超音波プローブの挿入部にあって
は、その外径が太くなると、体内への挿入性、または内
視鏡をガイドとする場合には、この超音波プローブの通
路となる処置具挿通チャンネルへの挿入性が損なわれる
が、先端硬質部が軸線方向に多少長くなったとしても、
前述した挿入性という観点からは、あまり大きな影響を
与えない。また、近年においては、超音波振動子及びコ
イルとして、小型で高性能なものが開発されていること
に鑑み、超音波振動子とコイルとを並べて配置しても、
あまり軸線方向の長さが長くなるようなことはない。以
上の点から、本発明においては、挿入部の先端硬質部に
形成される超音波振動子の設置用の平坦部に超音波振動
子と共にコイルを装着している。この結果、超音波振動
子の送受信インピーダンスを高められて送受信効率が向
上して、Ｓ／Ｎが良好となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。まず、図１に超音波プローブの概略構成
を、図２にその挿入部の構成をそれぞれ示す。ここで、
同図に示されている超音波プローブＰは、内視鏡Ｓの処
置具挿通チャンネルＣに挿通されてガイドされるもので
あり、かつ先端部分が回転可能となったものである。

【００１３】而して、同図から明らかなように、超音波
プローブＰは、操作部１と、挿入部２及び超音波観測装
置（図示せず）に接続されるケーブル３から大略構成さ
れる。挿入部２は操作部１に着脱可能に連結され、その
基端側から大半の部分は可撓性チューブからなる軟性部
２０であって、この軟性部２０の先端部には先端硬質部
２１が連設されている。先端硬質部２１には、図３及び
図４に示したように、その中間部分を切り欠くことによ
り平坦部２１ａが形成されており、この平坦部２１ａに
は単板からなる超音波振動子４が装着されている。この
超音波振動子４における超音波の送受信面側には音響レ
ンズ５が積層され、また裏面側にはバッキング部材６が
装着されている。また、平坦部２１ａにおける超音波振
動子４に隣接した位置には、超音波振動子４の制限容量
と共振周波数とするためのコイル７が、この超音波振動
子４に並べて設置されている。ここで、コイル７は、そ
の外形が超音波振動子４と、音響レンズ５及びバッキン
グ部材６との合計の厚みより小さくなっている。

【００１４】コイル７は、図５に示したように、超音波
振動子４の圧電素子４ａを挟んだ両側に設けた表側電極
４ｂと裏側電極４ｃとに接続されるが、表側電極４ｂに
はコイル７からの配線が接続され、裏側電極４ｃは配線
７ｂと裏面側で接続されている。そして、コイル７から
引き出された配線７ｃ，７ｄは、先端硬質部２１の平坦
部２１ａに凹設したケーブル通路２１ｂを通って先端硬
質部２１から軟性部２０内に導かれている。また、コイ
ル７の配設部には、このコイル７を気液密に保持すると
共に、電気絶縁性を確保するために、シリコン樹脂等に
よる封止部８が形成されており、この封止部８によっ
て、軟性部２０と先端硬質部２１との間のケーブル引き
出し部分をシールする機能も発揮するように構成されて
いる。

【００１５】先端硬質部２１には、図２に示されている
ように、軟性部２０内に挿通させた密着コイルばねから
なるコントロールケーブル９が接続されており、コイル
７から引き出された配線７ｃ，７ｄは同軸ケーブル１０
となってこのコントロールケーブル９内に挿通されてい
る。そして、このコントロールケーブル９の他端にはコ
ネクタ１１が連結されており、このコネクタ１１は操作
部１に内蔵したロータリコネクタ（図示せず）に着脱可
能に接続されている。そして、コネクタ１１の近傍位置
には操作つまみ１２が設けられており、この操作つまみ
１２を手指で回動操作することによって、先端硬質部２
１全体を遠隔操作によって回転させることができるよう
になっている。

【００１６】本実施例は以上のように構成されるもので
あって、この超音波プローブＰは図１から明らかなよう
に、内視鏡Ｓの鉗子その他の処置具を挿通するための処
置具挿通チャンネルＣを介して体内の所定の位置にまで
導かれて、当該の部位で体腔内壁から超音波信号の送受
信を行うことにより超音波検査が行われる。超音波振動
子４は、挿入部２を直線方向に移動させ、この間に所定
距離毎に超音波パルスを体内に向けて入射して、その反
射エコーを受信することによりメカニカルリニア走査が
行われ、またはモータ等の駆動手段によって先端硬質部
２１を回転駆動する間に、超音波信号の送受信を行え
ば、ラジアル走査が行われる。なお、リニア走査を行う
場合であっても、走査方向を調整するために、超音波振
動子４が装着されている先端硬質部２１を回転駆動す
る。ここで、先端硬質部２１が回転するときには、この
先端硬質部２１に設けた超音波振動子４及びコイル７は
共に回転せしめられることになる。

【００１７】ところで、コイル７は、先端硬質部２１の
平坦部２１ａに超音波振動子４と並んだ直近位置に設け
られていることから、同軸ケーブル１０の分布容量等の
影響を受けることがなくなり、共振特性を極めて安定し
た状態に保持することができる。従って、超音波の送受
信インピーダンスを高めることができて、送受信効率が
極めて良好となり、Ｓ／Ｎの向上が図られる。

【００１８】而して、コイル７を先端硬質部２１に配設
してはいるが、超音波振動子４と並べて設けられ、かつ
コイル７は超音波振動子４及び音響レンズ５，バッキン
グ部材６からなるアセンブリの厚みより小さな外形寸法
となっていることから、コイル７を設けることにより先
端硬質部２１が太径化することはなく、内視鏡Ｓの処置
具挿通チャンネルＣへの挿通操作性が良好となる。ただ
し、コイル７の設置するスペースだけ先端硬質部２１が
軸線方向に長くなるが、コイル７は比較的小さな電子部
品であることから、処置具挿通チャンネルＣに挿通させ
る上で格別大きな支障を来すことはない。特に、小型の
超音波振動子４及びコイル７を用い、しかもこれらを先
端硬質部２１の平坦部２１ａに合理的に配置すれば、そ
の軸線方向の長さが増大は殆ど無視できる程度となる。

【００１９】ここで、超音波プローブＰは体内等に挿入
される関係から、コイル７が外部に露出していると、患
者の安全保護の観点からは好ましくはない。また、超音
波プローブＰはその使用の都度洗浄を行わなければなら
ないことからも、コイル７が外部に露出していることは
好ましくはない。しかしながら、このコイル７の配設部
分には電気絶縁部材からなる封止部８が設けられている
から、患者保護及びコイル７自体の保護に支障を来すお
それはない。また、コイル７の配線７ａ，７ｂの超音波
振動子４への接続は、この超音波振動子４の表側電極４
ｂとは表面側、即ち超音波送受信面側で、また裏側電極
４ｃは裏側でそれぞれ配線７ａ，７ｂに接続されている
ので、配線の接続に無理がなく、この意味からもコイル
７を超音波振動子４に極めて近い位置に置くことができ
る。

【００２０】なお、前述した実施例においては、超音波
プローブを内視鏡の処置具挿通チャンネルをガイドとし
て挿入するように構成したものを示したが、この超音波
プローブの挿入部自体を直接体内に挿入するように構成
することもできる。この場合には、挿入部における軟性
部と先端硬質部との間にアングル部を介装して、このア
ングル部を遠隔操作によって所望の方向に湾曲させるこ
とができるように構成する必要がある。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、コイル
を超音波振動子と共に、先端硬質部の平坦部の軸線方向
において、超音波振動子を先端側に、コイルを基端側に
位置させて、超音波振動子の表裏両面から基端側に向け
て引き出された配線をコイルに接続し、このコイルから
の配線を挿入部内に挿通させる構成としたので、挿入部
の先端硬質部を太くすることなく、この先端硬質部にコ
イルを設けることができ、しかも超音波振動子とコイル
との間の配線の引き回しを円滑に行った上で、共振特性
を極めて安定した状態に保持することができ、超音波の
送受信インピーダンスを高めることができて、送受信効
率が極めて良好となり、Ｓ／Ｎの向上が図られる等の諸
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】超音波プローブを、そのガイドとなる内視鏡と
共に示す構成説明図である。

【図２】超音波プローブの挿入部の構成説明図である。

【図３】超音波プローブの先端硬質部を拡大して示す平
面図である。

【図４】超音波プローブの先端硬質部の拡大断面図であ
る。

【図５】超音波振動子の構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 操作部 ２ 挿入部 ４ 超音波振動子 ７ コイル ８ 封止部 ２１ 先端硬質部 ２１ａ 平坦部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 体腔等の内部に挿入される挿入部を、少
   なくとも軟性部材からなる挿入部と先端硬質部とから構
   成し、この先端硬質部に平坦部を設けて、この平坦部に
   超音波振動子を装着したものにおいて、前記先端硬質部
   の平坦部には、超音波振動子とこの超音波振動子の制限
   容量に等しい共振周波数とするためのコイルとを、この
   平坦部の軸線方向において、超音波振動子が先端側に、
   コイルが基端側にそれぞれ位置するように設け、超音波
   振動子の表裏両面から基端側に向けて引き出された配線
   をコイルに接続し、このコイルからの配線を前記挿入部
   内に挿通させた同軸ケーブルに接続する構成としたこと
   を特徴とする超音波プローブ。
2. 【請求項２】 前記コイルを絶縁部材により封止する構
   成としたことを特徴とする請求項１記載の超音波プロー
   ブ。