JP2783989B2 - 超音波プローブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、体腔内を超音波診
断する超音波診断装置に用いる超音波プローブに関する
もので、この超音波プローブは体腔内挿入部に設けられ
ている。

【０００２】

【従来の技術】体腔内挿入部の先端に超音波探触子又は
ミラーを回転自在に設け、手元側の回転駆動部から延在
するフレキシブルシャフト等を介して回動させながらメ
カニカルスキャンする超音波プローブは周知である。図
１５に示す超音波プローブでは、超音波探触子（又はミ
ラー）１００がハウジング１０１を介して支持されてお
り、回転もしくはリニア進退できるようになっている。
また、ハウジング１０１に一端を連結したフレキシブル
シャフト１０２とそれを包囲するシース１０３は、回転
駆動部もしくはこの回転駆動部に連結されたコネクタ部
まで延在されている。

【０００３】また、体腔内挿入部先端に設けられる超音
波探触子１００は、シース（又はキャップ）１０３内に
超音波伝達媒体１０４とともに封入されている。超音波
伝達媒体１０４は生体に近い音響インピーダンスを有
し、超音波ビームを効率よく伝達させるためのものであ
る。この超音波伝達媒体１０４は液体であるため、超音
波プローブの先端部を上向きに保管しておいたり、搬送
時の環境変化によりシース１０３内に気泡が発生し易
い。そこで、使用にあたっては先端部を下向きにして気
泡を除去した後、実際の診断に用いるというのが現状で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の超音
波プローブは超音波探触子１００の音響放射面（超音波
ビーム放射面）１０５が凹面に形成されているため、超
音波プローブの先端部を上向きに保管しておいたり、搬
送時の環境変化によりシース１０３内に気泡が発生した
場合、気泡が凹状の音響放射面１０５に付着し易い。そ
の上、付着した気泡は超音波プローブの先端部を下向き
にしても除去しにくいという不具合があった。これは主
に音響放射面１０５の前後（シース１０３軸方向前後）
にハウジング１０１の一部が凸部１０１ａを形成したり
その他の周辺部分が気泡の除去を阻害していることに基
づく。そして、超音波探触子１００の音響放射面１０５
に気泡が付着したままの状態で超音波走査しても、超音
波ビームの伝達が阻害され良好な超音波画像を得にくい
のである。

【０００５】本発明は前記不具合を解決すべく提案され
るもので、超音波探触子の音響放射面に気泡が付着しに
くいとともに付着した気泡を除去しやすく、適正な超音
波画像を得られる超音波プローブを提供することを目的
としたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記の目的を達
成するため、超音波探触子とこの超音波探触子を保持す
るハウジングとこのハウジングに接続されたフレキシブ
ルシャフトとをキャップ又はシースで覆い、その内部に
超音波伝達媒体を充填した超音波プローブにおいて、前
記フレキシブルシャフトの前記ハウジング近傍位置外周
に、前記キャップ又はシース内径より小さな気泡制御具
を設け、粘性の低い前記超音波伝達媒体を充填したこと
を特徴とする超音波プローブとした。

【０００７】

【作用】超音波プローブの先端部を左右に大きく振っ
て、気泡を小さく砕きながら気泡制御具より手元側に移
動させたり、移動させた気泡を検査中に先端部に戻ろう
とするのを制御できる。また、粘性の低い超音波伝達媒
体を用いたため、超音波探触子近傍に気泡が発生しても
容易に除去できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら、本発明
の実施の形態を詳細に説明していく。図１は本発明に係
る超音波プローブ９７の全体構成図であり、超音波探触
子を配設した先端部９８と、回転駆動部に接続する接続
部９９とを有する。図１１は、第１実施の形態を示した
もので図１１Ａに示すように、本実施の形態ではハウジ
ング５に連結してあるフレキシブルシャフト１０の外周
にステンレス製のリングを気泡トラップ３９として設け
ている。この気泡トラップ３９をフレキシブルシャフト
１０に固定するには、接着、スポット溶接（レーザー溶
接を含む）等で行う。また、固定箇所はハウジング５の
手元側端部より約５ｍｍ程離れた位置とし、気泡ストラ
ップ３９の幅は約１ｍｍとしている。

【０００９】なお、気泡トラップ３９の固定位置、幅、
個数には特に限定はなく、超音波プローブの使用目的、
使用部位等に応じて適宜構成すればよい。また、材質は
ステンレス以外に他の金属、プラスチック、シリコンゴ
ム、熱収縮チューブ等を用いてもよい。さらに、形状は
図１１Ｂに示すようなリング状のもの、図１１Ｃに示す
ようなＣ型状のもの、図１１Ｄに示すようなコイル状の
もの、図１１Ｅに示すようなフレキシブルシャフト１０
の径を太径にしたもの等任意の形状をとればよい。さら
に気泡トラップ３９を複数個設ける場合は、これらの組
み合わせたものであってもよい。

【００１０】また、超音波伝達媒体６には、粘性の低い
注射用水を用いている。そして、超音波探触子１、ハウ
ジング５、フレキシブルシャフト１０等から成る部組の
図１２における枠内範囲（Ｙ）には、防水コーティング
が施されている。このコーティングは、例えば厚さ２５
μｍのポリパラキシリレンコーティングとすればよい。
なお、防水コーティングの種類や厚さは、防水効果が保
たれるとともに超音波機能に支障のない限り、任意に設
定すればよい。超音波ビームを放射させる作用について
は後述の第２実施の形態と同様である。なお、この実施
の形態はミラー反射型超音波プローブにも応用できる。

【００１１】以上のごとく本実施の形態によれば、超音
波プローブを製造する際に超音波伝達媒体６の封入は、
シース９内に超音波探触子１、ハウジング５、フレキシ
ブルシャフト１０等を組み付けた状態で行われるが、粘
性の低い超音波伝達媒体６を用いることで作業が容易に
なる。また、超音波探触子１のリニア進退時の追従性が
向上する。

【００１２】また、粘性が低い超音波伝達媒体６を用い
たため、超音波探触子１近傍に気泡が発生しても図１３
に示すような作業で容易に気泡の除去を行うことができ
る。つまり図１３Ａに示すように気泡１２が発生し、そ
の気泡１２が大きい場合は超音波プローブ９７の先端部
９８を下向きにしてしばらく放置しておく（図１３
Ｂ）。その後、超音波プローブ９７の先端部９８から１
５ｃｍ程度離れた箇所を持って左右に大きく振る。する
と、気泡１２は小さく砕かれながら気泡ストラップ３９
より手元側に移動する。

【００１３】このようにして移動させた気泡１２は、超
音波プローブ９７を検査に使用している際に先端部９８
方向に戻ろうとしても、図１４に示すように気泡ストラ
ップ３９に引っ掛かり、再び超音波探触子１近傍に移動
することはなくなる。また、粘性の低い水分を多く含む
超音波伝達媒体６を用いると、超音波探触子１の圧電板
３とバッキング材４、圧電板３と音響レンズ２の接着剤
が膨潤し感度が落ちるなど性能が低下する可能性があ
る。しかし、図１２に示すように超音波探触子１周辺を
防水コーティングすることにより接着剤の膨潤を防いで
いるため、性能の低下を防止できる。

【００１４】図２〜図４は、本発明の第２実施の形態を
示したものである。図２に示すように、超音波探触子１
は、後述する超音波伝達媒体６より音速が遅い例えばシ
リコンゴムから成る凸型音響レンズ２、圧電板３、バッ
キング材４を有し、金属製のハウジング５に接着固定さ
れている。

【００１５】また、ハウジング５は従来例のように凸型
音響レンズ２側には突出部を形成しておらず、凸型音響
レンズ２のみがシース９内壁側に突出し凸型音響レンズ
２周辺は開放された状態となっている。さらに、ハウジ
ング５の手元側端部には後述する同軸ケーブル７を挿通
したフレキシブルシャフト１０が接続されている。ま
た、超音波探触子１への配線は、手元側から延在してき
た同軸ケーブル７の芯線７ａがペースト半田や導電性半
田や導電性接着剤等を介して＋電極８ａに接続され、Ｇ
ＮＤ電極８ｂには同軸ケーブル７のシールド線７ｂが導
電性半田や導電性接着剤等を介して接続されている。こ
れらの部材は、シース９内に配設されるとともに、シー
ス９内には例えば注射用水や滅菌精製水等の超音波伝達
媒体６が充填されている。

【００１６】なお、超音波伝達媒体６は超音波探触子１
とシース９との音響整合がとれる音響インピーダンスを
有する液体であればよく、前記の他に流動パラフィン、
ひまし油等の油や、超音波ゼリー等のゲル状のものであ
ってもよい。また、凸型音響レンズ２の材質もシリコン
ゴムに限らず、音速が超音波伝達媒体６よりも遅い固体
であれば他の材質を用いてもよい。図３は、図２におけ
るＸ−Ｘ断面図である。

【００１７】このように構成されている超音波プローブ
は、回転駆動部からの駆動力によりフレキシブルシャフ
ト１０を回転させ、ハウジング５とともに超音波探触子
１をシース９中心軸を軸として回転させる。同時に超音
波探触子１を駆動させ、超音波放射面１１から超音波ビ
ームを対象に放射させて超音波走査を行う。

【００１８】以上のごとく本実施の形態によれば、ハウ
ジング５の突出部やその他が超音波探触子１の凸型音響
レンズ２の音響反射面１１周辺に形成されていない。つ
まり、凸型音響レンズ２のみがシース９内壁側に突出し
音響放射面１１はその周辺に対して開放された状態とな
っている。したがって、超音波プローブの先端部を上向
きに保管しておいたり、搬送時の環境変化によりシース
内に気泡１２が発生した場合でも、音響放射面１１とシ
ース９内壁とのクリアランスが狭く音響放射面１１上に
気泡が付着することなく周囲の凹部方向へ移動していき
（図４）、適正な超音波画像を得られる。

【００１９】図５、図６は第３実施の形態を示したもの
で、第２実施の形態と対応する箇所には同一の符号を付
した。第３実施の形態では、凸型音響レンズに替え凹面
音響レンズ２とし、バッキング材４の裏面にスタンドオ
フ部材１３を設ける構成とした（図５）。また変形例と
して、凸型音響レンズに替え平型の音響整合層３とし、
バッキング材４の裏面にスタンドオフ部材１３を設ける
構成とした（図６）。なお、図５、図６においてスタン
ドオフ部材１３はバッキング材を積層構成したが、スタ
ンドオフ部材１３には例えば接着剤等の樹脂やプラスチ
ック、例えばステンレス等の金属などを用い、それにバ
ッキング材を接着する構成としてもよい。他の構成、超
音波ビームを放射させる作用については、第２実施の形
態と同様である。

【００２０】以上のごとく本実施の形態によれば、ハウ
ジング５の一部が凹面音響レンズ２の音響放射面１１周
辺（図５）に突出形成されていない。また、平型の音響
整合層３の周辺にも形成されていない（図６）。つま
り、音響放射面１１あるいは音響整合層３面は、その周
辺に対して開放された面となっている。また、バッキン
グ材４の裏面にスタンドオフ部材１３を設ける構成とし
たことにより、音響放射面あるいは音響整合層３面とシ
ース９内壁とのクリアランスを小さくできる。したがっ
て、超音波プローブの先端部を上向きに保管しておいた
り、搬送時の環境変化によりシース内に気泡が発生した
場合でも、音響放射面１１あるいは音響整合層３面上に
気泡が付着することなく周囲の凹部方向へ移動してい
き、適正な超音波画像を得られる。

【００２１】図７、図８は、第４実施の形態を示したも
ので、本発明を超音波内視鏡に応用した例である。図７
に示すように、内視鏡先端部１４に取り付けられている
先端キャップ１５内に回転軸１６が設けられ、この回転
軸１６はベアリング１７を介して内視鏡先端部１４に回
転可能に支持されている。なお、ベアリング１７はベア
リング押さえ１８及びベアリング固定ネジ１９により内
視鏡先端部１４に固定されている。

【００２２】また、回転軸１６にはスタンドオフ部材２
０を介して超音波振動子２１が固定され、超音波振動子
２１には凸型音響レンズ２２が固定されている。この凸
型音響レンズ２２の材質には、後述する超音波伝達媒体
２３より音速の遅い例えばシリコンゴムを用いている
が、超音波伝達媒体２３より音速の遅いものであればこ
れに限定されるものではない。また、先端キャップ１５
内には、例えば流動パラフィン等の超音波伝達媒体２３
が充填されており、Ｏリング２４及び媒体封止ネジ２
５、Ｏリング２６、Ｏリング２７、シール部材２８によ
り封止されている。

【００２３】図８は図７の構成の変形例であり、超音波
振動子２１に凹面音響レンズ２９が固定されたもので、
他の構成については図７に示したものと同様である。こ
のように構成されている超音波内視鏡は、回転駆動部か
らの駆動力によりフレキシブルシャフト３０を回転さ
せ、回転軸１６とともに超音波振動子２１を先端キャッ
プ１５外周方向に回転させる。同時に超音波振動子２１
を駆動させ、音響レンズ放射面から超音波ビームを放射
させて超音波走査を行う。

【００２４】以上のごとく本実施の形態によれば、回転
軸１６の一部が凸型音響レンズ２２の音響放射面周辺
（図７）に突出形成されていない。また、凹面音響レン
ズ２９の周辺に突出形成されていない（図８）。つま
り、それぞれの音響レンズの音響放射面はその周辺に対
して開放された面となっている。また、超音波振動子２
１の裏面にスタンドオフ部材２０を設ける構成としたこ
とにより、音響放射面と先端キャップ１５内壁とのクリ
アランスを小さくしている。したがって、超音波内視鏡
の先端部を上向きに保管しておいたり、搬送時の環境変
化により先端キャップ１５内に気泡が発生した場合で
も、音響放射面に気泡が付着することなく周囲の凹部方
向へ移動していき、適正な超音波画像を得られる。

【００２５】図９は、第５実施の形態を示したもので、
本実施の形態ではハウジング５内の超音波探触子１への
同軸ケーブル７からの配線は、ほぼ回転中心軸線上に延
在するように配設するとともに、音響レンズ２の音響放
射面１１のみがシース９内壁側に突出するように同軸ケ
ーブル７からの配線を半田付け３１、接着剤３２をコー
ティングすることによって接続している。また、超音波
探触子１への同軸ケーブル７からの配線をするにあた
り、接続箇所近傍をこれに対向するシース９内壁から離
隔するように凹部３３を形成している。他の構成、超音
波ビームを放射させる作用については、上述した第２実
施の形態と同様である。

【００２６】以上のごとく本実施の形態によれば、超音
波探触子１への同軸ケーブル７からの配線はほぼ回転中
心軸線上に延在するように配設され、さらに接続箇所近
傍に凹部３３が形成されているので、音響放射面１１の
みがその周辺よりシース内壁側に突出し開放された状態
を呈している。したがって、超音波プローブの先端部を
上向きに保管しておいたり、搬送時の環境変化によりシ
ース内に気泡が発生した場合でも、凹部３３に移動しや
すくなり音響放射面１１上に付着することなく周囲の凹
部方向へ移動していき、適正な超音波画像を得られる。

【００２７】図１０は、第６実施の形態を示したもの
で、本実施の形態では超音波探触子１をシース９軸方向
に超音波ビームが出射するように配設し、超音波探触子
１の先端側には出射された超音波ビームをラジアル方向
に反射させるミラー３４が配設されている。したがっ
て、音響反射面３５はハウジング５のミラー開口部とな
っている。

【００２８】また、超音波探触子１とミラー３４との間
には、例えばシリコンゴムから成る超音波伝達部材３６
が設けられており、超音波ビームは超音波伝達部材３６
の超音波ビーム通過部３７を通過していくことになる。
また、ハウジング５の超音波ビーム通過部３７近傍に、
凹部３８が形成されている。なお、超音波伝達部材３６
の材質はシリコンゴムに限らず、超音波探触子１と超音
波部材との音響整合をほどよくとれる音響インピーダン
スを有するものであれば、他の材質であってもよい。他
の構成、超音波ビームを放射させる作用については、上
述した第２実施の形態とほぼ同様である。

【００２９】以上のごとく本実施の形態によれば、超音
波探触子１とミラー３４との間に超音波伝達部材３６を
設けてあるので、超音波ビーム通過部３７に気泡が入り
込むことを防止できる。また、ハウジング５の超音波ビ
ーム通過部３７近傍に凹部３８が形成されているので、
音響放射面３５及びその近傍のみがシース９内壁側に接
近し超音波伝達媒体６中に発生した気泡を音響放射面３
５上に止まらせることなく、周囲の凹部３８に移動させ
ることができる。したがって、超音波プローブの先端部
を上向きに保管しておいたり、搬送時の環境変化により
シース内に気泡が発生した場合でも、音響放射面３５上
に付着することなく周囲の凹部方向へ移動していき、適
正な超音波画像を得られる。

【００３０】以上の実施の形態に記載された内容は、以
下の発明としても捉えることもできる。 １．超音波探触子とこの超音波探触子を保持するハウジ
ングとを超音波伝達媒体を充填したシース内に設け、前
記超音波探触子の音響放射面を通して超音波ビームを前
記シース外に出射するようにしたメカニカル走査型の超
音波プローブにおいて、前記超音波探触子の音響放射面
を凸面に形成してシース内壁とのクリアランスを小さく
し、超音波伝達媒体中に発生した気泡を音響放射面に付
着させないように構成したことを特徴とする超音波プロ
ーブ。

【００３１】第１項によれば、ハウジング５の突出部が
超音波探触子１の凸型音響レンズ２の音響反射面１１周
辺に形成されていない。つまり、凸型音響レンズのみが
シース９内壁側に突出し、音響放射面１１はその周辺に
対して開放された状態となっている。したがって、超音
波プローブの先端部を上向きに保管しておいたり、搬送
時の環境変化によりシース内に気泡１２が発生した場合
でも、音響放射面１１とシース９内壁とのクリアランス
が狭く音響放射面１１上に気泡が付着することなく周囲
の凹部方向へ移動していき、適正な超音波画像を得られ
る。

【００３２】２．超音波探触子とこの超音波探触子を保
持するハウジングとを超音波伝達媒体を充填したシース
内に設け、前記超音波探触子の音響放射面を通して超音
波ビームを前記シース外に出射するようにしたメカニカ
ル走査型の超音波プローブにおいて、前記超音波探触子
の音響放射面の近傍を前記シース内壁から離隔するよう
に凹部形成し、相対的に前記超音波探触子の音響放射面
を前記シース内壁側に突出させ、超音波伝達媒体中に発
生した気泡を音響放射面に付着させないように構成した
ことを特徴とする超音波プローブ。

【００３３】第２項によれば、音響放射面のみがその周
辺のみがシース内壁側に突出し開放された状態を呈して
いる。したがって、シース内に気泡が発生した場合で
も、音響放射面上に付着することなく周囲の凹部方向へ
移動していき、適正な超音波画像を得られる。

【００３４】３．超音波探触子及びミラーとこれらを保
持するハウジングとを超音波伝達媒体を充填したキャッ
プ又はシース内に設け、前記ミラーを回転させることに
より超音波ビームを前記シース外に出射するようにした
メカニカル走査型の超音波プローブにおいて、前記超音
波探触子と前記ミラーとの間に固体の音響伝達部材を設
けるとともに音響放射面を前記シース内壁に近接させ、
前記音響放射面近傍に凹部を形成し超音波伝達媒体中に
発生した気泡を音響放射面に付着させないようにしたこ
とを特徴とする超音波プローブ。

【００３５】第３項によれば、超音波探触子とミラーと
の間に超音波伝達部材を設けてあるとともに音響放射面
を前記シース内壁に近接させてあるので、超音波ビーム
通過部に気泡が入り込むことを防止できる。また、超音
波ビーム通過部近傍に凹部が形成されているので、超音
波伝達媒体中に発生した気泡を音響放射面上に止まらせ
ることなく、周囲の凹部に移動させることができる。し
たがって、シース内に気泡が発生した場合でも、音響放
射面上に付着することなく周囲の凹部方向へ移動してい
き、適正な超音波画像を得られる。

【００３６】４．超音波探触子とこの超音波探触子を保
持するハウジングとこのハウジングに接続されたフレキ
シブルシャフトをキャップ又はシースで覆い、その内部
に超音波伝達媒体を充填した超音波プローブにおいて、
前記フレキシブルシャフトの前記ハウジング近傍位置外
周に、前記シース内径より小さな気泡制御具を設け、粘
性の低い前記超音波伝達媒体を充填するとともに前記超
音波探触子周辺に防止コーティングを施したことを特徴
とする超音波プローブ。

【００３７】第４項によれば、超音波プローブの先端部
を左右に大きく振って、気泡を小さく砕きながら気泡制
御具より手元側に移動させたり、移動させた気泡を検査
中に先端部に戻ろうとするのを抑制できる。また、粘性
の低い超音波伝達媒体６を用いたため、超音波探触子１
近傍に気泡１２が発生しても容易に除去できる。一方、
超音波探触子１周辺は防水コーティングされているた
め、超音波探触子１の機能低下を招くおそれはない。

【００３８】５．超音波探触子及びミラーとこれらを保
持するハウジングとこのハウジングに接続されたフレキ
シブルシャフトをキャップ又はシースで覆い、その内部
に超音波伝達媒体を充填したミラー反射型超音波プロー
ブにおいて、前記フレキシブルシャフトの前記ハウジン
グ近傍位置外周に、前記シース内径より小さな気泡制御
具を設けたことを特徴とするミラー反射型超音波プロー
ブ。

【００３９】第５項によれば、ミラー反射型超音波プロ
ーブの先端部を左右に大きく振り、気泡を小さく砕きな
がら気泡制御具より手元側に移動させたり、移動させた
気泡を検査中に先端部に戻ろうとするのを抑制できる。

【００４０】

【発明の効果】以上のごとく本発明によれば、超音波プ
ローブの先端部を左右に大きく振って、気泡を小さく砕
きながら気泡制御具より手前側に移動させたり、移動さ
せた気泡を検査中に先端部に戻ろうとするのを抑制でき
る。また、粘性の低い超音波伝達媒体を用いたため、超
音波探触子近傍に気泡が発生しても容易に除去でき、適
正な超音波画像を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波プローブの全体構成図であ
る。

【図２】第２実施の形態に係る先端部の断面図である。

【図３】図２におけるＸ−Ｘ断面図である。

【図４】気泡が発生している状態を示した先端部の断面
図である。

【図５】第３実施の形態に係る先端部の断面図である。

【図６】同変形例を示した先端部の断面図である。

【図７】第４実施の形態に係る先端部の断面図である。

【図８】同変形例を示した先端部の断面図である。

【図９】第５実施の形態に係る先端部の断面図である。

【図１０】第６実施の形態に係る先端部の断面図であ
る。

【図１１】第１実施の形態に係る先端部の断面図、各種
気泡トラップを示した斜視図である。

【図１２】コーティング範囲を示した先端部の一部断面
図である。

【図１３】気泡が発生している状態を示した先端部の断
面図、気泡を除去する状態を示した説明図である。

【図１４】気泡が停止している状態を示した先端部の断
面図である。

【図１５】従来例に係る先端部の断面図である。

【符号の説明】

１ 超音波探触子 ２ 凸型音響レンズ ３ 圧電板 ４ バッキング材 ５ ハウジング ６ 超音波伝達媒体 ７ 同軸ケーブル ７ａ 芯線 ７ｂ シールド線 ８ａ ＋電極 ８ｂ ＧＮＤ電極 ９ シース １０ フレキシブルシャフト １１ 音響放射面

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波探触子とこの超音波探触子を保持
   するハウジングとこのハウジングに接続されたフレキシ
   ブルシャフトとをキャップ又はシースで覆い、その内部
   に超音波伝達媒体を充填した超音波プローブにおいて、 前記フレキシブルシャフトの前記ハウジング近傍位置外
   周に、前記キャップ又はシース内径より小さな気泡制御
   具を設け、粘性の低い前記超音波伝達媒体を充填したこ
   とを特徴とする超音波プローブ。