JP2771988B2 - 超音波プローブ - Google Patents

超音波プローブ

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JP2771988B2 JP63136231A JP13623188A JP2771988B2 JP 2771988 B2 JP2771988 B2 JP 2771988B2 JP 63136231 A JP63136231 A JP 63136231A JP 13623188 A JP13623188 A JP 13623188A JP 2771988 B2 JP2771988 B2 JP 2771988B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は超音波プローブ、更に詳しくは人体内に挿入
し、管腔内より超音波断層像を得る超音波圧電振動子を
具備した超音波プローブに関する。
[従来の技術] 従来のこの種の超音波プローブは、例えば特開昭62−
82944号公報に示されるように、超音波断層像を得る超
音波圧電振動子に密着巻弾性コイルよりなるフレキシブ
ルシャフトが連結されていて、圧電振動子は同シャフト
の基端に連結するモータによってフレキシブルシャフト
を介して機械的に回転走査せられるようになっている。
このように従来の超音波プローブは、先端に配設された
超音波振動子に対してフレキシブルシャフトにより回転
力を伝達する手段を採っているので、多少弯曲するよう
なことがあっても回転はでき、超音波断層像も得られる
が、アングルを強くかけるとフレキシブルシャフトは安
定に回転しないため、超音波像にむらが生じ、その診断
能力を著しく阻害するものとなっていた。
[発明が解決しようとする課題] このように体腔内に挿入される超音波プローブは、そ
のプローブ先端までフレキシブルシャフトを挿通しなく
てはならず、またプローブは必然的にその体腔の弯曲に
沿って弯曲せざるを得ないので、特に、カテーテルタイ
プなどの体腔内用プローブにおいては上述したように、
弯曲をかけたときにフレキシブルシャフトが十分に回転
力を先端部まで伝達できず、診断能力の低下は避けられ
ないという問題点を有していた。
従って、本発明の目的は、上述したような問題点を解
消するために、体腔内挿入部にアングルの強い弯曲をか
けても確実にプローブ先端の超音波振動子を正確に機械
的に走査し、安定した超音波断層像が得られるようにし
た超音波プローブを提供するにある。
[課題を解決するための手段および作用] 本発明は、上記目的を達成するために、超音波を送受
波する単一の圧電振動子と、この圧電振動子に結合され
ていて、同圧電振動子を機械的に走査する形状記憶部材
と、この形状記憶部材を変形させる手段と、前記形状記
憶部材が変形した走査量を検知する走査量検知手段と、
前記形状記憶部材の走査量毎に超音波受波信号を画像合
成し、この合成信号に基づき超音波画像を表示する映像
手段と、前記走査量検知手段の検知結果に基づき、前記
変形手段及び前記映像手段の制御を行う制御手段とを具
備するものであって、前記制御手段により、前記形状記
憶部材をほぼ一定時間毎に繰り返し変形させることで超
音波走査を行うことを特徴とするものである。
即ち、本発明は第1図の概念図に示すように、超音波
プローブ1の先端部に、超音波を送受波する単一の圧電
振動子2と、同圧電振動子2を機械的に回転駆動する形
状記憶部材3と、上記圧電振動子2の走査量を検知する
走査量センサー4とが配設されており、 超音波プローブの接続される装置側に設けられた、
上記形状記憶部材3の変形手段5によって超音波プロー
内の圧電振動子2が機械的に回転走査されると同時
に、その走査された走査量を上記走査量検知センサー4
と接続する走査量検知手段6によって検知する。そし
て、上記圧電振動子2から超音波が送波され、被写体に
反射されて戻ってきたエコーを受波してCRT等の映像手
段7により断層像が表示される。また、これらの上記変
形手段5,走査量検知手段6および上記断層像の映像表示
手段7等は凡てコントローラ8によって制御されるよう
になっている。
[実 施 例] 第2図は、本発明の第1実施例を示す超音波プローブ
の要部を示す斜視図である。この超音波プローブは、
主として血管内に挿入されて、血管内の超音波断層像を
得るためのものであって、超音波の伝播は血液を媒体と
して行なわれるようになっている。この超音波プローブ
は、カテーテル9の先端より突出する、形状記憶合金
あるいは形状記憶プラスチック等の形状記憶材料をスパ
イラル状に形成して構成された形状記憶部材3と、同形
状記憶部材3の先端に1個固着された円板状の圧電振動
子2と、同圧電振動子2に一端が接続され、カテーテル
9内に引き通された、送受波信号等の超音波信号の伝達
用同軸ケーブル10とで構成されている。
次にこのように構成された超音波プローブにおける
圧電振動子2を走査する形状記憶部材3の変形手段5お
よび走査量検知手段6の一例を、第3図の概略配線図に
よって説明する。上記形状記憶部材3への直流電源11か
らの電流はトランジスタ12を介して供給されるが、その
供給量はコントローラ8からの信号でトランジスタ12の
導電時間をコントロールすることによって制御される。
そして、その際の形状記憶部材3の両端に生ずる電圧は
電圧計13によって測定され、その値はコントローラ8に
入力され、その値によって上記走査量が検知されるよう
になっている。即ち、上記形状記憶部材3に通電される
電流によって同形状記憶部材3は加熱され変形し、圧電
振動子2を回動させると共に、その変形量は上記電圧計
13を介して検知され、コントローラ8によって圧電振動
子2の走査が制御されるようになっている。
また、上記超音波断層像の映像表示手段7は第4図の
ブロック図に示すように構成されている。まず、コント
ローラ8からの信号に基づいて送波回路18から駆動パル
スが圧電振動子2に印加され、圧電振動子2は超音波を
被検体に向けて送波する。次いで被検体によって反射さ
れて戻ってきたエコーは受波回路14で受波され、増幅器
15にて増幅された後、A/Dコンバータ16によってディジ
タル化され、更にディジタルスキャンコンバータ(D.S.
C)17にて画像用メモリーとして合成され、ブラウン管
(C.R.T)19によって超音波断層像として表示される。
次に、本実施例における超音波プローブの作用を、
第5図に基づいて説明する。第5図は、本実施例の超音
波プローブを体腔内に挿入し、その先端の圧電振動子
2の超音波発生面を、例えば血管内壁面に相対するよう
に配置した状態を示している。このように配置された圧
電振動子2に上記同軸ケーブル10を介して超音波駆動パ
ルスを印加すると共に、第3図に示すように、コントロ
ーラ8からの制御信号によりトランジスタ12を一定時
間、オン状態にさせると、直流電源11より上記形状記憶
部材3に電流が流れるので、同形状記憶部材3は自己の
発熱によりスパイラル状の同部材3は変形し、円板状の
圧電振動子2の超音波発生面の向きがカテーテル9の中
心軸を軸として360゜回転する。従って、ここに圧電振
動子2は一回転の走査を行なったことになる。そして、
この一回転後に上記トランジスタ12への電流を一定時間
断てば、形状記憶部材3には通電されず、温度が下るの
で逆方向に360゜回転して元の状態に戻る。即ち、順方
向に一回転、逆方向に一回転を行なう。これらの変形
は、第3図に示すように電圧計13によって検知され、ト
ランジスタ12を介してコントローラ8によって制御され
る。このような圧電振動子2の360゜に亘る往復回転動
作を一定時間毎に繰り返すことにより、上記送波された
超音波の反射波により、血管内壁の360゜に亘る断層像
を上記第4図に示す電気回路を通して、CRT19で見るこ
とができる。また、このときの圧電振動子2の回転量
は、電圧計13から得た電圧より算出されると同時に第4
図に示すディジタルスキャンコンバータ(D.S.C)での
回転角度毎の超音波受波信号を画像合成することにより
正しくカテーテル9の軸と直交する方向の360゜の断層
像が得られる。
このように本発明による超音波プローブにおいて
は、フレキシブルシャフトを使用せず、プローブ先端に
て圧電振動子を機械的にラジアル走査できる。そして、
圧電振動子2の回転がその支持体であるカテーテル9と
は無関係に上記形状記憶部材3によって正確に行なわれ
るようになっているので、カテーテルタイプのプローブ
を極度に弯曲させて挿入しても、またカテーテル9の先
端が体腔の弯曲につれてどんなに捩れても圧電振動子の
回転には何等影響することなく、確実にこれを回転する
ことができ、正確に超音波断層像を得ることができる。
また、上記送受信用ケーブル10は圧電振動子2が形状
記憶部材3によって1回転させられたのち、通電のカッ
トにより逆に1回転して元に戻るので、振動子の回転に
よって捻れることがないので、スリップリング等も不要
となる。さらに、走査量検知手段6は、形状記憶部材3
の両端に生ずる電圧を測定することにより圧電素子2の
回転走査量を検知するので、プローブの先端部にセンサ
ー類を設ける必要がなく、超音波プローブ1の小型化を
実現することが出来る。
第6図(A)は、本発明の第2実施例を示す超音波プ
ローブの先端部を示す斜視図である。なお、本実施例に
おける超音波プローブは、上記第2図における超音波プ
ローブにおける形状記憶部材3が異なるのみで、他は
ほぼ同様に構成されているので同一構成部材については
同一符号を付すに止め、その説明は省略する。以下の実
施例についても同様とする。
本実施例における超音波プローブ21においては、カテ
ーテル9の先端より突出して圧電振動子2を支持する形
状記憶部材22が上記第1図の超音波プローブの場合と
異なり、図示のように、先端部が上方にほぼ30゜の角度
で折り曲げられており、その先端に圧電振動子2が取り
付けられている。同圧電振動子2にはカテーテル9内に
引き通された同軸ケーブル10の一端が同様に接続されて
いる。
このように構成された本実施例における超音波プロー
21は、上記形状記憶部材22が所定の温度に加熱される
と第6図(B)に示すように先端部が下方にほぼ30゜の
角度で折り曲げられる。そして元の温度に戻されると第
6図(A)に示すように前の状態に戻るようになってい
る。従って、圧電振動子2への通電のオン・オフを一定
時間毎に繰り返すことにより、圧電振動子2の向きが第
6図(C)に示すようにθだけ変化し、対向する対腔内
壁をセクタ走査して、上記第2図の超音波プローブ
同様に、その超音波断層像を得ることができ、部分的な
断層像で足りるような場合は極めて効果的なものとなっ
ている。
第7図は、本発明の第3実施例を示す超音波プローブ
の要部斜視図である。この超音波プローブ31は上記第1
図の超音波プローブとほぼ同様に、カテーテル9の先
端より突出するスパイラル状の形状記憶部材3と、その
先端に固着された圧電振動子2と、この圧電振動子2に
接続され、カテーテル9内に引き通される超音波送受用
ケーブル10と、カテーテル9内に挿通された送水用パイ
ル32とで、その主要部が構成されている。この実施例に
おいては、上記形状記憶部材3が、上記第2図の超音波
プローブの場合のように、電気的に加熱されるのでは
なく、上記送水用パイプ32から送水される温水によって
加熱されるようにした点が異なっている。即ち、上記送
水パイプ32にその基端部より加温器34により加温された
生理食塩水33をポンプ35を介して送り込み、これをカテ
ーテル9の先端部の送水口36より上記形状記憶部材3に
注水し、同形状記憶部材3を加熱して変形させると共
に、注水を中止することによって冷却させて初期の形状
に戻し、これを一定時間毎に繰り返すことによって、そ
の先端部に固着された圧電振動子2を回動させ体腔内を
走査するようにしたものである。例えば、血管39内にあ
るカテーテル9の先端の形状記憶部材3は、上記温水に
よる温度上昇で変形し、圧電振動子2を機械的に走査す
る。送水を止めると、再び血管39内で形状記憶部材3は
冷却され、元の形状に戻る。なお、第7図中の符号37
は、観測装置を示している。
このように構成された超音波プローブ31は、圧電振動
子を温水を利用して機械的に回動走査するので、上記各
実施例の場合のように、走査のための通電用リード線が
不要となり、その構造が極めて簡単となる効果を得るこ
とができる。
第8図(A)は、本発明の第4実施例を示す超音波プ
ローブの先端部の断面図であり、第8図(B)は第8図
(A)中のC−C線に沿う断面図である。この超音波プ
ローブ41は、上記第2図の超音波プローブとほぼ同様
に構成されているが、ただ、カテーテル9Aが半透明のパ
ラフィン等の薄膜で形成されていて、圧電振動子2がそ
の内部に配置されるようになっている点で異なっている
だけである。形状記憶部材3には、同部材3に電流を供
給するためのリード線42を含む形状記憶部材駆動用ケー
ブル43が接続されており、また圧電振動子2には超音波
送受信用ケーブル44が接続されている。このように構成
された本実施例における超音波プローブ41も、上記第2
図の超音波プローブと全く同様に作用する。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、 極度に弯曲をかけた状態でも、先端部にて形状記憶部
材により機械的に走査しているため、正確に安定した超
音波像が得られる。
従来のもののように、フレキシブルシャフトで遠隔か
ら走査せずに、形状記憶部材を用いて、単純な構造で機
械走査しているので、プローブを細径化することができ
る。
走査量検知手段6は、形状記憶部材3の両端に生ずる
電圧を測定することにより圧電素子2の回転走査量を検
知するので、プローブの先端部にセンサー類を設ける必
要がなく、プローブの小型化を実現することが出来る。
等の顕著な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の概念図、 第2図は、本発明の第1実施例を示す超音波プローブの
要部を示す斜視図、 第3図は、上記第2図の超音波プローブにおける形状記
憶部材の変形手段および走査量検知手段の電気回路の配
線図、 第4図は、上記第2図の超音波プローブにおける映像表
示手段の電気回路のブロック図、 第5図は、上記第2図の超音波プローブの作用を説明す
るための斜視図、 第6図(A),(B),(C)は、本発明の第2実施例
を示す超音波プローブの要部斜視図およびその作動図、 第7図は、本発明の第3実施例を示す超音波プローブの
斜視図、 第8図(A),(B)は、本発明の第4実施例を示す超
音波プローブの側面図および第8図(A)中のC−C線
に沿う断面図、213141……超音波プローブ 2,52……圧電振動子 3,22,53……形状記憶部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高山 修一 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 横井 武司 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 上 邦彰 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 林 正明 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 審査官 小田倉 直人 (56)参考文献 特開 昭59−164044(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A61B 8/00 - 8/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】超音波を送受波する単一の圧電振動子と、 この圧電振動子に結合されていて、同圧電振動子を機械
    的に走査する形状記憶部材と、 この形状記憶部材を変形させる手段と、 前記形状記憶部材が変形した走査量を検知する走査量検
    知手段と、 前記形状記憶部材の走査量毎に超音波受波信号を画像合
    成し、この合成信号に基づき超音波画像を表示する映像
    手段と、 前記走査量検知手段の検知結果に基づき、前記変形手段
    及び前記映像手段の制御を行う制御手段とを具備し、 前記制御手段により、前記形状記憶部材をほぼ一定時間
    毎に繰り返し変形させることで超音波走査を行うことを
    特徴とする超音波プローブ。
  2. 【請求項2】前記走査量検知手段は、前記形状記憶部材
    の両端に生ずる電圧を測定することで走査量を検知する
    ことを特徴とする請求項1に記載の超音波プローブ。
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