JP3209464B2 - 超音波探触子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生体の中空器官，中空
の構造物等、中空を有する被検査体、例えば人体の血管
内に挿入される圧電振動子を備えた超音波探触子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より血管等に超音波探触子を挿入し
て超音波診断を行う超音波診断装置が用いられている。
尚、ここでは人体の血管内に超音波探触子を挿入する場
合について説明するが、他の中空を有する被検査体につ
いても同様である。図３５は、人体の血管内に超音波探
触子が挿入された様子を示した模式図である。

【０００３】超音波診断装置本体部１０に超音波探触子
１２の後端が接続されており、前端が患者１の太腿部か
ら血管を通って患部にまで挿入されている。超音波探触
子１２の前端部には圧電振動子が備えられており、この
圧電振動子で超音波が送受信され、その受信信号が本体
部１０に送られ、本体部１０に備えられたモニタ画面１
１上に超音波による画像が表示され診断に供される。

【０００４】図３６は、従来の超音波探触子前端部（以
下単に超音波探触子と呼ぶ）の概略構成を示した模式図
である。超音波探触子１２はチューブ１３で覆われてお
り、その最前端部に圧電振動子１４が備えられており、
この圧電振動子１４はリード線１６により本体部１０と
接続されている。またこの圧電振動子１４と向きあう位
置に、斜めの反射面１８ａを有する反射体１８が配置さ
れている。

【０００５】リード線１６を経由して本体部１０から圧
電振動子１４に信号が送られると圧電振動子１４から反
射体１８側に向けて超音波１５が発せられる。この超音
波は反射体１８の反射面１８ａで反射され生体内に向け
て送信される。生体内ではその各組織等で超音波が反射
され、この反射超音波がこの超音波探触子１２に入射し
反射面１８ａで再度反射して圧電振動子１４で受信され
る。この受信信号はリード線１６を経由して本体部１０
に伝送される。

【０００６】反射体１８にはフレキシブルシャフト２０
の一端が連結されている。このフレキシブルシャフト２
０は、その他端が本体部１０内に備えられたモータ２５
の軸と連結されており、モータ２５が回転するとその回
転力がフレキシブルシャフト２０を経由して反射体１８
に伝わり、この反射体１８が回転する。これにより、圧
電振動子１４から発信された超音波による血管を輪切り
にする方向の走査が行われ、超音波による血管の断層像
が得られることになる。

【０００７】尚、反射体１８の後部にはしきり板２２が
備えられてこのしきり板２２より前端部側が密封され、
その空間内に音響インピーダンスが人体とほぼ同一な音
響カップリング材料、例えば生理食塩水が充満されてい
る。図３７は、従来の超音波探触子の他の例を示した模
式図である。この図、および以下に示す各図において、
前述した従来例（図３６）の各構成部品と対応する部品
には、具体的な構造等の相違に拘らず、図３６において
付した番号と同一の番号を付して示し、相違点のみ説明
する。

【０００８】この例は、反射体１８を回転させるための
モータ３２が超音波探触子３０に組み込まれている。こ
のモータ３２はリード線３４で本体部１０と接続されて
いる。図３８，図３９は従来の超音波探触子のさらに異
なる各例を示した模式図である。

【０００９】図３８に示す超音波探触子４０は、フレキ
シブル・シャフト４２に横向きに圧電振動子１４が固定
されており、フレキシブル・シャフト４２を前後方向に
動かすことにより超音波１５による直線的な走査が行わ
れる。また図３９に示す超音波探触子５０も直線的な走
査を行うものであるが、圧電振動子１４はリニアモータ
を構成するロータ５２に固定され、チューブ１３の内壁
にステータ５４が固定された構造を備えたものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のように各種の超
音波探触子が知られているが、これら各種の超音波探触
子のうち、図３６、図３８に示すような、本体部側から
延びるフレキシブル・シャフト等を用いて反射体ないし
圧電振動子を回転，移動する構成のものは、フレキシブ
ル・シャフト等の堅さのために超音波探触子の柔軟性が
損なわれ、したがってこの超音波探触子を例えば屈曲し
た血管内に挿入して患部まで到達させるための操作が大
変であるという問題がある。

【００１１】また、図３７、図３９に示すように、超音
波探触子内にモータを備えた場合は、フレキシブル・シ
ャフト等を備える必要がなく、したがって柔軟性，可撓
性に富み、操作性が向上するが、モータを超音波探触子
内部に備えることから超音波探触子の外径が太くなり、
細い血管等に挿入できなくなるという問題がある。本発
明は、上記問題に鑑み、柔軟性，可撓性を確保した上で
細い径で構成することのできる超音波探触子を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の超音波探触子は、被検査体内に挿入される、
所定の方向に延びるチューブと、該チューブ内部に、少
なくとも一部の部材が前後方向に移動自在及び／又は前
後方向を軸として回転自在に配置された、生体内に超音
波を送信するとともに生体内で反射した超音波を受信す
る送受信体とを備えた超音波探触子において、上記少な
くとも一部の部材を移動及び／又は回転させるロータを
チューブ内に備えるとともに、被検査体の外部に配置さ
れ該検査体の外部からロータを駆動するステータを備え
たことを特徴とするものである。

【００１３】ここで、上記ロータを、磁性体もしくは永
久磁石で構成することが好ましい。このロータを磁性体
もしくは永久磁石で構成する場合において、上記送受信
体として圧電振動子を備えこの圧電振動子を移動及び／
又は回転させる場合は、この圧電振動子の裏面側に上記
ロータとしての磁性体もしくは永久磁石を備えることが
好ましく、この場合に、圧電振動子を、上記ロータの回
転軸方向前面に取り付けることも好ましい態様であり、
あるいは、圧電振動子を上記ロータの回転軸方向側面に
取り付けることも好ましい態様である。また上記ロータ
を円筒型とすることも好ましい態様である。

【００１４】また上記送受信体として超音波を送受信す
る圧電振動子と該圧電振動子から送信された超音波をチ
ューブ外部に向けて反射するとともにチューブ外部で反
射した超音波を圧電振動子に向けて反射する反射体とを
備え、この反射体を移動及び／又は回転させる場合は、
該反射体に上記ロータとしての磁性体もしくは永久磁石
を備えることが好ましい。この場合に、チューブの先端
部に中空の部屋を設け、この部屋を音響カップリング材
料で満たし、ロータを具備した反射体をこの部屋の内部
に挿入し、この部屋の入口を圧電振動子で栓をした構成
とすることが好ましく、あるいはチューブの先端部に中
空の部屋を設け、圧電振動子をこの部屋の深端側に配し
てこの部屋の深端側を塞ぎ、この部屋の残部を音響カッ
プリング材料で満たし、ロータを具備した反射体をこの
部屋の先端側に配置し、この部屋の先端部に栓を設けた
構成としてもよい。

【００１５】また、上記ステータに把手を備えることが
好ましく、また、上記ステータに多関節のアーム機構を
備えることも好ましい態様である。さらに上記ステータ
に、その被検査体との接触面側に柔軟体を備えることも
好ましい態様である。

【００１６】

【作用】本発明の超音波探触子は、上記少なくとも一部
の部材、即ち圧電振動子や反射体を移動及び／又は回転
させるロータをチューブ内に備え、このロータを駆動す
るステータは生体の外部に配置するように構成したた
め、フレキシブル・シャフト等を備える必要がなく超音
波探触子の柔軟性，可撓性が確保されるとともに、ステ
ータがチューブ内に備えられない分、チューブの外径を
細く構成することが可能となる。

【００１７】ここで、前述したように、超音波探触子に
は生理食塩水等の音響カップリング材料が充満されてい
る。圧電振動子に送信される電気的信号はパルス状であ
って電力は常時は供給されておらず、かつリード線部等
は通常防水対策がとられているが、一方、超音波探触子
内のロータは常時電力を必要とするので、万が一診断の
際に生理食塩水が洩れ出し感電する恐れがある。

【００１８】これに対し、ロータを磁性体もしくは永久
磁石で構成した場合は、感電のおそれのない、より安全
性の高い超音波探触子が構成される。この場合におい
て、圧電振動子にロータとしての磁性体、永久磁石を直
接固定し、あるいは反射体を磁性体、永久磁石で構成し
てそれ自体をロータとして用いることにより、別体のロ
ータを備える必要がなく、したがってより細い超音波探
触子を構成することができる。

【００１９】またロータとしての磁性体もしくは永久磁
石を円筒型に形成した場合、この中をレーザーファイバ
ーなどの治療手段を貫通することができ、超音波探触子
で状況を観察しながら治療を行うことが可能となる。ま
た、圧電振動子をロータの回転軸方向前面に設けた場
合、ロータを回転することにより、超音波探触子の前方
の超音波画像が得られ、血管が脂質で閉塞されていも、
閉塞厚さなどを観察することができる。

【００２０】また、ロータの回転軸に対し、側面に圧電
振動子を取り付け、回転する構成とした場合は、回転軸
に直交する断面の断層像が得られる。さらに、このロー
タ回転軸方向前面に圧電振動子をドーナツ状に取り付け
た場合は、回転軸前方の回転軸と交わる方向の断層像も
得られる。またステータは被検査体外で操作されるが、
このステータに把手、あるいは多関節のアーム機構を備
えると操作性が増すことになる。さらにこのステータ
に、その被検査体との接触面側に柔軟体を備えると、こ
のステータが被検査体と接触したときの感触が良くな
り、またこのステータの被検査体との密着性が向上す
る。

【００２１】

【実施例】以下本発明の実施例について説明する。以下
の各実施例においても前述した各従来例（図３５〜図３
９参照）の各構成部品に対応する構成部品には、具体的
な構造の相違等に拘らず図３５〜図３９において付した
番号と同一の番号を付し、重複説明は省略する。

【００２２】図１は、本発明の超音波探触子の第１実施
例の、特徴部分を表わした模式図である。反射体１８に
は軸受６１を介してモータを構成するロータ６２が連結
されており、このロータ６２には軸受兼用のしきり板２
２を介してロータ６２の回転速度を検出する検出器６４
が連結されている。この検出器６４で検出されたロータ
６２の回転速度は、リード線６６を経由して本体部１０
に伝えられる。また、患者１の体表１ａの外部にはロー
タ６２を駆動するステータ６８が備えられている。本実
施例ではロータ６２は磁性体で構成されている。ただし
本図では、本例の原理を示すために体表から血管までの
位置深さは無視し浅く示してある。

【００２３】図２は、図１に示す超音波探触子を具備し
た超音波診断装置の概略回路ブロック図である。本体部
１０（図３５参照）内に、圧電振動子の駆動回路や受信
信号の処理回路などを含む超音波制御系５０１を備え、
リード線１６を経由して超音波探触子６０内に備えられ
た圧電振動子１４に超音波発信信号が送られ、これによ
り圧電振動子１４から超音波が発信される。生体各組織
から反射して戻ってくる反射超音波はこの圧電振動子１
４で再び受信され、リード線１６を経由して超音波制御
系５０１に送られる。

【００２４】また本体部１０内にはモータを構成するロ
ータ６２，ステータ６８を制御する制御系５０２が備え
られ、入力された指令値に基づき、アンプ５０３を経由
して、ロータ６２の周囲に所定の磁界が生じるようにス
テータ６８が駆動される。検出器６４でロータ６２の回
転速度が検出され、この回転速度を表わす信号はリード
線６６を経由して制御系５０２に伝達され、この回転速
度が指令値と比較される。また、検出器６４で検出され
たロータ６２の位置を表わす信号は、反射超音波を表わ
す電気信号とともに超音波制御系５０１に入力される。
超音波制御系５０１では入力された信号を処理し、その
処理後の信号をモニタ１１に送る。

【００２５】モニタ１１では送られてきた信号に基づい
て血管を輪切りにした方向の断層像を表示する。尚、他
の走査方法、例えばリニア走査やセクタ走査の時も、基
本的な装置側の回路は図２のブロック図および該ブロッ
ク図の説明から容易に類推できる。血管の輪切り像を得
るラジアル走査や、その他リニア走査、セクタ走査など
の走査方法は、プローブに設ける識別信号から識別可能
であり、各走査方法による信号処理は、超音波診断装置
における周知の技術である。

【００２６】図３は、ロータ、ステータからなるモータ
構造の一例を示した模式図である。チューブ１３内に磁
性体からなるロータ６２が備えられており、このロータ
６２は、図３に示すように４つの突極６２ａ〜６２ｄを
有している。一方ステータ６８は６つの突極６８ａ〜６
８ｆを有する略中空円筒形に構成されている。このステ
ータ６８は、その中空円筒の内部に診断の際に人体がす
っぽりと挿入される程度の大きさを有している。

【００２７】ここで、先ず図３（Ａ）に示すようにステ
ータ６８の突極６８ａ，６８ｄがそれぞれＮ極，Ｓ極と
なるように励磁され、かつロータ６２の突極６２ａ，６
２ｃがそれぞれステータ６８の突極６８ａ，６８ｄに対
向した位置にあるものとする。この状態で、図３（Ｂ）
に示すように、突極６８ａ，６８ｄの励磁をオフにし、
突極６８ｂ，６８ｅがそれぞれＮ極，Ｓ極となるように
励磁すると、マックスウェルの応力によりロータ６２に
反時計方向にトルクが働き、ロータ６２が反時計方向に
回転して図３（Ｃ）に示す状態となる。このようにして
励磁を順次切り換えることによりロータ６２が回転す
る。尚ここではステータ６８が６極，ロータ６２が４極
の場合であるが、ステータ６８，ロータ６２の各極数は
これに限られるものでないことはいうまでもない。

【００２８】図４は、ロータを永久磁石で構成した場合
のロータ，ステータの構造例を示した模式図である。こ
の例ではステータ６８は４つの突極６８ａ，６８ｂ，６
８ｄを有しており、ロータ６２は永久磁石で構成され突
極は有していない。ここで図４（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ），（Ｄ）にそれぞれ示すようにステータ６８の各
突極６８ａ，６８ｂ，６８ｃ，６８ｄが順次Ｎ極となる
ように励磁することにより、ロータ６２が図４の時計方
向に回転する。尚この例はステータの相数が４、ロータ
の極数が２極の場合であるが、それぞれ例えば６相，４
極等としてもよいことはもちろんである。

【００２９】図５は、ロータを永久磁石で構成した場合
の他の例を示した模式図である。この例ではコイルから
なるステータ６８が備えられており、このコイルに例え
ば正弦波状に変化する交番電流を流すことにより、この
コイルのロータ６２側にＮ極とＳ極が交互に発生し、こ
れによりロータ６２が回転する。図６は、ロータを永久
磁石で構成した場合のもう一つの例を示した模式図であ
る。図３，図４では身体を取り巻くステータ構造とした
が、図６に示すように、ステータを円弧状とすることも
可能である。

【００３０】先ず、ステータ６８の突極６８ａにＮ極が
現われるように励磁するとロータ６２のＳ極が突極６８
ａに引かれる。次に突極６８ｃにＳ極が現われるように
励磁するとこの突極６８ｃにロータ６２のＮ極が引かれ
る。以下突極６８ｂ：Ｓ極→突極６８ａ：Ｓ極→突極６
８ｃ：Ｎ極→突極６８ｂ：Ｎ極→突極６８ａ：Ｎ極→突
極６８ｃ：Ｓ極→突極６８ｂ：Ｓ極となるように順次制
御することによりロータ６２が図の反時計方向に回転す
る。

【００３１】このように本例ではステータを円弧状とし
たため、操作性に特に優れている。また身体をほぼ中心
として本例の円弧状ステータを複数個配置することも可
能である。これらの各例に見るように超音波探触子内に
備えられたロータ６２を磁性体もしくは永久磁石で構成
し、生体の外部にステータ６８を配置してロータ６２を
駆動することができ、種々の具体的構造をとることがで
きる。

【００３２】図７は、本発明の超音波探触子の第２実施
例の特徴部分を表わした模式図である。この超音波探触
子７０は反射体７１自体が磁性体もしくは永久磁石で構
成された例であり、この反射体７１に軸受兼用のしきり
板２２を介して検出器６４が連結されている。このよう
に反射体自体でロータを構成してもよい。

【００３３】図８は、本発明の超音波探触子の第３実施
例の特徴部分を表わした模式図、図９は図８に示す第３
実施例を構成するロータ付の反射体を表わした模式図、
図１０は図８に示す第３実施例を構成するフランジ付の
圧電振動子の、互いに異なる方向からみた斜視図であ
る。チューブ１３の先端部には中空の部屋４１３が設け
られており、その中空の部屋４１３の奥側にロータ付の
反射体４１４が配置されている。この反射体４１４は、
図９に示すように、超音波を反射するミラー部４１４ａ
と永久磁石からなるロータ４１４ｂから構成されてい
る。

【００３４】中空の部屋４１３内には生理食塩水等の音
響カップリング材料が充填されており、またこの部屋４
１３の先端側には圧電振動子４１５が配置されている。
この圧電振動子４１５は、図１０に示すように、その外
周がシール材４１５ａで覆われ、また端部にフランジ４
１５ｂが形成されている。中空の部屋４１３は、図１０
に示すような構造の圧電振動子４１５で栓をされ、これ
により中空の部屋４１３が外部から遮断される。またチ
ューブ１３の先端にはこの圧電振動子４１５を覆うシー
ル材４１６が配置されており、これにより中空の部屋４
１３は完全に水密な状態に保たれる。またリード栓１６
は、圧電振動子４１５の電極４１５ｃ（図１０参照）に
接続されている。

【００３５】図８に示す構造の超音波探触子を組立てる
には、先ず中空の部屋４１３にロータ付反射体４１４が
挿入され、その部屋４１３が音響カップリング材料で満
たされる。その後、圧電振動子４１５で栓がなされ、チ
ューブ１３の先端がシリコンゴム等からなるシール材４
１６で覆われる。図１１は、図８に示す実施例におい
て、図９に示す反射体４１４に代えて用いることのでき
る反射体を示した図である。この図１１に示す反射体４
１４’は、図９に示す反射体のミラー部４１４ａに相当
する部分を含めて全体が永久磁石で構成されている。こ
のように永久磁石自身を斜めにカットしてロータ付反射
体４１４’を構成してもよい。

【００３６】図１２は、図８に示す実施例において、図
１０に示す圧電振動子４１５に代えて用いることのでき
る圧電振動子を示した図である。この図１２に示す圧電
振動子４１５’にはその電極４１５ｃに、超音波送受信
回路を構成する回路素子４１５ｆが搭載された回路基板
４１５ｅが半田４１５ｄで接続されており、この回路基
板４１５ｅが、図９に示す圧電振動子４１５のフランジ
４１５ｂの役割をなしている。この図１２に示すよう
に、圧電振動子に超音波送受信回路が搭載された回路基
板４１５ｅを備えることにより、超音波探触子全体の小
型化、ノイズの低減化が可能となる。また回路基板４１
５ｅによりフランジを構成した場合、回路基板の他にフ
ランジを備える必要がなく、この点からも小型化が達成
される。なお、圧電振動子にフランジや超音波送受回路
を備えることは以下に示す各実施例では特に触れない
が、必要に応じて、図８〜図１２に示す実施例と同様
に、圧電振動子にフランジや超音波波探触子を備えても
よい。

【００３７】図１３は、本発明の超音波探触子の第４実
施例の特徴部分を表わした模式図、図１４は図１３に示
す第４実施例で用いられる圧電振動子の斜視図である。
この超音波探触子を構成するチューブ１３の内部には、
リード線１６が通る孔４２１が形成されており、またチ
ューブ１３の先端部にはこの孔４２１よりも太い中空の
部屋が形成されている。その中空の部屋４２２の奥側に
は、圧電振動子４２５が配設されている。この圧電振動
子４２５には、図１４に示すように、凹面圧電材４２５
ａと、その背面に貼着されたバッキング材４２５ｂと、
さらにその背面に貼着された、電極４２５ｄを備えた基
板４２５ｃとから構成されている。このような構成の圧
電振動子４２５が中空の部屋４２２の奥側に配置され、
これにより中空の部屋４２２と孔４２１との間が遮断さ
れる。この中空の部屋４２２には音響カップリング材が
充填され、この中空の部屋４２２の、圧電振動子４２５
に対向する位置に、例えば図９に示す構造のロータ付反
射体４１４が配置されている。さらに、この中空の部屋
４２２の先端は蓋４２６で栓がなされ、その蓋４２６の
周囲がシリコンゴム等のシール材４２７で覆われ、これ
により部屋４２２の内部が水密状態に保持されている。

【００３８】図１３に示す構造の超音波探触子を組立て
るには、チューブ１３の先端部より圧電振動子４２５を
挿入し、これにより中空の部屋４２２とリード線１６が
通る孔４２１との間を遮蔽する。その後ロータ付反射体
４１４を中空の部屋４２２内に配置し、この部屋４２２
を音響カップリング材で満たす。その後チューブ１３の
先端に蓋４２６が覆せられ、その蓋４２６の周囲がシー
ル材４２７で覆われる。この実施例では、圧電振動子４
２５を中空の部屋４４２の奥側に配置し、その圧電振動
子４２５の背面側の電極４２５ｄにリード線１６を接続
する構成としたため、リード線１６は孔４２１内を通せ
ばよく、この構成によりこの超音波探触子の組立てが一
層容易化されている。

【００３９】図１５は、本発明の超音波探触子の第５実
施例の特徴部分を表わした模式図である。この実施例に
係る超音波探触子８０には反射体は備えられておらず、
圧電振動子１４が横向きに配置され、この圧電振動子１
４から直接に側方に超音波が送信される。この圧電振動
子１４の裏面にはこの裏面から送信される超音波を吸収
するためのバッキング７２が貼付されている。このバッ
キング７２は回転軸７４に固定され、この回転体にはロ
ータ６２が固定されている。圧電振動子１４に配線され
るリード線１６は、ブラシ７６を介し、回転軸７４の内
部を経由して圧電振動子１４と接続されている。また、
ロータ６２は電磁石で構成されており、本体部１０（図
３５参照）とは、リード線７７，ブラシ７８により接続
されている。

【００４０】この実施例に示すように、圧電振動子１４
を回転させる構造とすることもでき、またロータ６２を
電磁石で構成することもできる。もちろん、ロータ６２
を永久磁石、磁性体で構成しても何ら問題はない。図１
６は、本発明の超音波探触子の第６実施例の特徴部分を
表わした模式図である。

【００４１】この図に示す超音波探触子９０には、圧電
振動子１４の裏面に磁性体あるいは永久磁石からなるロ
ータ６２が貼付されており、ステータ６８との組合せで
リニアモータが構成され、これにより圧電振動子１４が
チューブ１３内を平行移動し、超音波１５によるリニア
走査が行われる。図１７は、図１６に示すロータ６２，
ステータ６８からなるリニアモータの原理図である。

【００４２】先ずロータ６２をステータ６８の突極６８
ａ，６８ｂに対向した位置に置き、突極６８ａ，６８ｂ
にＳ極が現れるように励磁する。次に突極６８ｂ，６８
ｃ→突極６８ｃ，６８ｄ→…→突極６８ｆ，６８ｇに順
次Ｓ極が現れるように励磁する。これによりロータ６
２、したがって圧電振動子６４が平行移動し、リニア走
査が行われることとなる。

【００４３】図１８は、本発明の超音波探触子の第７実
施例の特徴部分を表わした模式図、図１９は図１８のＸ
−Ｘに沿う断面図である。この超音波探触子１００に
は、図１９に示すように、圧電振動子１４の裏面に半円
筒形のバッキング７２が貼付され、このバッキング７２
に沿ってロータ６２が形成されている。この実施例は、
ロータ６２は電磁石で構成されステータ６８との組合せ
でリニアモータを構成する例である。圧電振動子１４
は、ブラシ９２を介して図１８に示すリード線１６と接
続されており、またロータ６２には、リード線７７を経
由しブラシ９４を介して電力が供給されるように構成さ
れている。本例では、ロータに電磁石を用いているが、
もちろん永久磁石を用いても何ら問題はない。この圧電
振動子１４の動きについては図１６に示す第６実施例の
場合と同様である。

【００４４】図２０〜図２２は本発明の第８実施例の構
成を示す図である。チューブ２０１は体外まで連続して
おり、超音波探触子の挿入や引き出しはこのチューブ２
０１により体外から行う。永久磁石２０２は円筒型であ
ってモータのロータを構成する。この永久磁石２０２
は、図２２に示すように２つ割になっており、２極モー
タを構成する。永久磁石２０２には、図２０に示すよう
にチューブ２０１の内面に設けられた２条の円周状のリ
ングに合わせて２条の溝が設けられ、回転自在に嵌合す
る構造となっている。

【００４５】圧電振動子２０３は永久磁石２０２の円筒
部前面にドーナツ状に取り付けられている。その詳細を
図２１に示す。圧電振動子２０３は８分割で構成されて
いるが、このように分割することによりフレームレート
の向上が図られる。また、これは一種の開口面合成であ
り、前方の３次元構造を得ることができる。コイル２０
４は、コイル２０４のリード線２０６から供給される電
流により回転磁界を発生し、ロータを形成する永久磁石
２０２と一体となってモータを構成する。モータとして
は、ロータの位置検出にホール素子を用いたホールモー
タなどを用いるとよい。リード線２０５は圧電振動子２
０３の電極に電圧を印加するものである。

【００４６】次に動作について説明する。図２３は各圧
電振動子２０３の超音波ビームの走査状態を示す。永久
磁石２０２が回転しない場合は、８個の圧電振動子２０
３から照射される８点の位置のデータしか得られない
が、回転することにより、円筒状に超音波ビームが走査
され、前方の超音波断層像が得られる。

【００４７】本実施例に示した圧電振動子２０３を回転
することにより前方の対象物の３次元超音波情報が得ら
れることについては、同一出願人による特願平３−１１
８８７２に詳説してあるので、ここで要点のみを説明す
る。図２４は進行方向の垂直面にドーナツ状に８個の圧
電振動子を配置し、ドーナツの中心軸を回転軸として回
転して３次元超音波画像を得る装置を示す。

【００４８】まず、始に８分割された圧電振動子３０４
のうち、１個の圧電振動子を送信素子３０３とし、残り
７個の圧電振動子を受信素子３０１とする。次に送信素
子３０３からインパルスの球面波を送信し、任意の被測
定点３０２からの反射波を他の７個の受信素子３０１で
受信する。次に各受信素子３０１からの出力をＡ／Ｄ変
換器３０５でデジタル信号に変換し、ウエイブ・データ
としてウエイブ・メモリ３０６に取込む。次にウエイブ
・メモリ３０６に取り込んだ各受信素子３０１のデータ
から３次元画像を再構成する前に、再構成する空間とし
て、超音波探触子の圧電振動子３０４が配置された平面
と平行な面、つまりＣモード像に相当する面を予め数面
選択しておき、各Ｃモード像ごとの、送信素子〜任意の
被測定点〜受信素子間の伝播経路の伝播時間を各受信素
子ごとに計算して予めデータ・マスク３０８を製作して
おく。

【００４９】次に各Ｃモード像ごとの各受信素子３０１
ごとに予め計算されたデータ・マスク３０８と等しい、
実測の各Ｃモード像ごとの各受信素子３０１のウエイブ
・データをウエイブ・メモリ３０６から読み出し、演算
処理回路３０７で全てを加算した結果から逆に被測定点
を同定し、１枚のＣモード像を獲得する。最後の２段階
を、高速に演算処理することの繰り返しによる各Ｃモー
ド像を再構成し、数枚のＣモード像をモニター３０９
に、ｖｏｘｅｌ表示、あるいは階調コードとピクセルの
大きさの変化を持たせた表示等をすることで、超音波放
射面より前方の３次元画像を得ることができる。

【００５０】次に第９実施例を図２５により説明する。
図２５は永久磁石２０２の円筒外表面に圧電振動子２０
３を取り付けたもので、永久磁石２０２を回転すること
により、回転軸と直交する断面の超音波断層像が得られ
る。次に第１０実施例を図２６により説明する。図２６
は第８実施例と第９実施例を組合せたもので、前方及
び、回転軸断面の超音波断層像が得られる。

【００５１】図２７はロータリートランス２０７を用い
て圧電振動子２０３のリード線２０５を取り出す方法を
示す図である。永久磁石２０２の回転によりリード線２
０５はよじれてしまうので、ロータリートランス２０７
を用いることによりリード線２０５は機械的に分離する
ことにより、よじれを防止する。また、接触ブラシ等を
用いて電気信号の送受を行うことも可能である。

【００５２】尚、以上の説明において図示していない
が、超音波ビームを絞るための音響レンズや、超音波送
受信の効率を向上させたり周波数帯域を広くしたりする
ための整合層やバッキングを圧電振動子に具備しても何
ら問題なく、周知の技術である。更に、振動子として、
アレイ型、アニュラ型のものを使用することも可能であ
る。

【００５３】図２８は、患者に接触されるステータの外
形図である。患者１内に超音波探触子１１０が挿入さ
れ、その後挿入された超音波探触子１１０に対向する位
置にステータ１０２が配置されるが、このステータ１０
２に把手１０４を備えることによりこのステータ１０２
の操作性が向上する。図２９は、ステータの他の例の外
形図である。

【００５４】この図に示すようにステータ１０２に多関
節のアーム１０６を備え、ステータ１０２を所定範囲内
の任意の位置に移動するとともにその移動した位置に保
持できる構造とするとステータ１０２の操作性がさらに
向上する。このアーム１０６の一端は、例えば本体部１
０（図３５参照）、もしくは患者１が横たわるベットの
縁等に固定される。

【００５５】図３０は、ステータの他の例の模式図であ
る。ステータ１０２の、患者１の体表１ａと接する側に
例えばゴム等の柔軟体１０８を貼付することにより患者
１にやわらかい接触感を与え、またステータ１０２によ
り患者１が傷つけられることが防止される。次に超音波
探触子により診断しながら治療を行う例を説明する。図
３１は円筒型永久磁石２０２の中に治療用レーザファイ
バ２０８を通し、レーザ光を照射する状態を示す。図３
２は血管内で脂質付着部を超音波探触子により診断しな
がらレーザ光で脂質を焼き取っている状態を示す。

【００５６】図３３は治療用レーザファイバ２０８の先
端にホットチップ２０９を取り付けた器具を永久磁石２
０２内に通した状態を示し、図３４は血管内で脂質を診
断しながら、ホットチップ２０９で脂質を焼き取る治療
をしている状態を示す。上述のように、第８実施例（図
２３参照）では前方を診断することで、脂質の長さを把
握することができる。しかし、回転軸に直交する断面の
診断を行うことができないので、脂質の厚さを把握する
ことができない。一方第９実施例（図２５参照）では回
転軸に直交する断面を診断することで脂質の厚さを把握
できるが、前方を診断することができないので、脂質の
長さを把握することができない。

【００５７】第１０実施例（図２６参照）は第８、第９
実施例を組合せることにより前方、回転軸に直交する断
面の直径診断が可能となり、脂質の長さと、厚さを把握
することができる。また、第８〜第１０実施例において
は、円筒状の永久磁石２０２の中にレーザファイバやホ
ットチップ付レーザファイバを通すことで診断と治療を
同時に行うことができる。従って、Ｘ線のモニタなしに
カテーテル型超音波探触子を安全かつ確実に挿入可能と
なり、診断と治療を同時に行うことができる。これによ
り治療部位へのレーザの照射、進達のモニタを行うこと
ができるので、レーザ光による血管の穿孔、ホットチッ
プによる血管壁正常組織の焼損の可能性を大幅に減少す
ることができる。

【００５８】なお、上記第８〜第１０実施例では永久磁
石２０２は２極、コイル２０４は１つの場合を示した
が、これらの数を増加してもよい。また、永久磁石２０
２の前方の圧電振動子２０３の数は１個以上であればよ
い。さらに、二重のドーナツ状にするなど、他の形態も
可能である。また、前述したように、圧電振動子２０３
で送受信される超音波の音響特性を向上させるため、バ
ッキング、整合層、レンズ等を取り付けることは周知の
技術である。また、超音波ビームの送信方向または、受
信方向を検出するために、ロータリーエンコーダや非接
触のレーザを用いたエンコーダを用いて位置検出、角度
検出等を行うこと、および診断装置側に、超音波受信信
号とともに位置信号を処理する信号処理回路や制御回路
を備えることや超音波断層像を表示する表示回路を備え
ることなども周知技術である。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波探
触子は、圧電振動子や反射体を移動及び／又は回転させ
るロータをチューブ内に備え、このロータを駆動するス
テータは生体の外部に配置するように構成したため、フ
レキシブル・シャフト等を備える必要がなく超音波探触
子の柔軟性，可撓性が確保されるとともに、ステータが
チューブ内に備えられない分、チューブの外径を細く構
成することが可能となる。また本発明において、円筒状
の永久磁石をロータとし、この永久磁石の前方や円筒表
面に圧電振動子を取り付けることにより、前方や円筒軸
と直交する断面の超音波断層像が得られる。さらに円筒
状永久磁石内にレーザファイバ等を通すことにより診断
しながらレーザ光による治療などを安全に行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波探触子の第１実施例の特徴部分
を表わした模式図である。

【図２】図１に示す超音波探触子を具備した超音波診断
装置の概略回路ブロック図である。

【図３】ロータ，ステータからなるモータ構造の一例を
示した模式図である。

【図４】ロータを永久磁石で構成した場合のロータ，ス
テータの構造例を示した模式図である。

【図５】ロータを永久磁石で構成した場合のモータの他
の例を示した模式図である。

【図６】ロータを永久磁石で構成した場合のモータのも
う一つの例を示した模式図である。

【図７】本発明の超音波探触子の第２実施例の特徴部分
を表わした模式図である。

【図８】本発明の超音波探触子の第３実施例の特徴部分
を表わした模式図である。

【図９】図８に示す第３実施例を構成するロータ付の反
射体を表わした模式図である。

【図１０】図８に示す第３実施例を構成するフランジ付
の圧電振動子の、互いに異なる方向からみた斜視図であ
る。

【図１１】図８に示す実施例において、図９に示す反射
体に代えて用いることのできる反射体を示した図であ
る。

【図１２】図８に示す実施例において、図１０に示す圧
電振動子に代えて用いることのできる圧電振動子を示し
た図である。

【図１３】本発明の超音波探触子の第４実施例の特徴部
分を表わした模式図である。

【図１４】図１３に示す第４実施例で用いられる圧電振
動子の斜視図である。

【図１５】本発明の超音波探触子の第５実施例の特徴部
分を表わした模式図である。

【図１６】本発明の超音波探触子の第６実施例の特徴部
分を表わした模式図である。

【図１７】図１５に示すロータ，ステータからなるリニ
アモータの原理図である。

【図１８】本発明の超音波探触子の第７実施例の特徴部
分を表わした模式図である。

【図１９】図１８のＸ−Ｘに沿う断面図である。

【図２０】第８実施例の構成を示す横断面図である。

【図２１】図２０のＸ−Ｘ矢視図である。

【図２２】図２０のＹ−Ｙ断面図である。

【図２３】第８実施例の超音波走査状態を示す図であ
る。

【図２４】円筒型永久磁石の前面に設けた圧電振動子の
動作を説明する図である。

【図２５】第９実施例の超音波走査状態を示す図であ
る。

【図２６】第１０実施例の超音波走査状態を示す図であ
る。

【図２７】圧電振動子への給電をロータリートランスを
用いて行う場合を示す図である。

【図２８】患者に接触されるステータの外形図である。

【図２９】ステータの他の例の外形図である。

【図３０】ステータの他の例の模式図である。

【図３１】永久磁石内にレーザファイバを通した状態を
示す図である。

【図３２】レーザ光による治療と超音波探触子による診
断を同時に行う状態を示す図である。

【図３３】永久磁石内にホットチップを頭部にもつレー
ザファイバを通した状態を示す図である。

【図３４】ホットチップによる治療と超音波探触子によ
る診断を同時に行う状態を説明する図である。

【図３５】人体の血管内に超音波探触子が挿入された様
子を示した模式図である。

【図３６】従来の超音波探触子の概略構成を示した模式
図である。

【図３７】従来の超音波探触子の他の例を示した模式図
である。

【図３８】従来の超音波探触子のさらに異なる例を示し
た模式図である。

【図３９】従来の超音波探触子のもう１つの例を示した
模式図である。

【符号の説明】

１ 患者 １ａ 体表 ２ 血管 １０ 本体部 １１ モニタ画面 １３ チューブ １４ 圧電振動子 １５ 超音波 １８，７１ 反射体 ６０ 超音波探触子 ６２ ロータ ６４ 検出器 ６８，１０２ ステータ ７０，８０，９０，１００，１１０ 超音波探触子 ２０１ チューブ ２０２ 永久磁石 ２０３ 圧電振動子 ２０４ コイル ２０５ 圧電振動子からのリード線 ２０６ コイルのリード線 ２０７ ロータリートランス ２０８ 治療用レーザファイバ ２０９ ホットチップ ４１４，４１４’ 反射体 ４１５，４１５’ 圧電振動子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 一宏 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 石川 寛 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−168649（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−41533（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 8/12 G01N 29/00 - 29/28

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査体内に挿入される、所定の方向に
   延びるチューブと、該チューブ内部に、少なくとも一部
   の部材が、前記所定の方向に移動自在及び／又は前記所
   定の方向を軸として回転自在に配置された、被検査体内
   に超音波を送信するとともに被検査体内で反射した超音
   波を受信する送受信体とを備えた超音波探触子におい
   て、 前記少なくとも一部の部材を移動及び／又は回転させる
   ロータを前記チューブ内に備えるとともに、被検査体の
   外部に配置され該被検査体の外部から前記ロータを駆動
   するステータを備えたことを特徴とする超音波探触子。
2. 【請求項２】 前記ロータが、磁性体もしくは永久磁石
   からなることを特徴とする請求項１記載の超音波探触
   子。
3. 【請求項３】 前記送受信体が圧電振動子を含み、該圧
   電振動子の裏面側に前記ロータとしての磁性体もしくは
   永久磁石が具備されてなることを特徴とする請求項２記
   載の超音波探触子。
4. 【請求項４】 前記圧電振動子が、前記ロータの回転軸
   方向前面に取り付けられてなることを特徴とする請求項
   ３記載の超音波探触子。
5. 【請求項５】 前記圧電振動子が、前記ロータの回転軸
   方向側面に取り付けられてなることを特徴とする請求項
   ３記載の超音波探触子。
6. 【請求項６】 前記ロータが、円筒型であることを特徴
   とする請求項３記載の超音波探触子。
7. 【請求項７】 前記送受信体が超音波を送受信する圧電
   振動子と該圧電振動子から送信された超音波をチューブ
   外部に向けて反射するとともにチューブ外部で反射した
   超音波を前記圧電振動子に向けて反射する反射体とから
   なり、該反射体に前記ロータとしての磁性体もしくは永
   久磁石が具備されてなることを特徴とする請求項２記載
   の超音波探触子。
8. 【請求項８】 前記チューブの先端部に中空の部屋を設
   け、該部屋を音響カップリング材料で満たし、ロータを
   具備した前記反射体を該部屋の内部に挿入し、該部屋の
   入口を圧電振動子で栓をしたことを特徴とする請求項７
   記載の超音波探触子。
9. 【請求項９】 前記チューブの先端部に中空の部屋を設
   け、前記圧電振動子を該部屋の深端側に配して該部屋の
   深端側を塞ぎ、該部屋の残部を音響カップリング材料で
   満たし、ロータを具備した前記反射体を該部屋の先端側
   に配置し、該部屋の先端部に栓を設けたことを特徴とす
   る請求項７記載の超音波探触子。
10. 【請求項１０】 前記ステータが、把手を備えたことを
    特徴とする請求項１記載の超音波探触子。
11. 【請求項１１】 前記ステータが、多関節のアーム機構
    を備えたことを特徴とする請求項１記載の超音波探触
    子。
12. 【請求項１２】 前記ステータが、被検査体との接触面
    側に柔軟体を備えたことを特徴とする請求項１記載の超
    音波探触子。