JP4222050B2 - 超音波プローブ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、医療用の超音波診断装置などに用いられる超音波プローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波プローブは、患者身体内へ超音波を放射し、身体内からの反射波を受波するためのものであり、その放射・受波面を身体（皮膚）表面に接触させて使用される。通常、多数の超音波振動子を１列に配列し、その放射・受波面側に音響レンズを設けて構成されている。超音波振動子の配列方向（長軸方向）のフォーカスは各振動子の駆動タイミングの電子的制御によって行い、配列方向に直角な方向（短軸方向）のフォーカスを音響レンズで行うようにしている。
【０００３】
具体的に図で示すと、図３（ａ）のように、振動子１に音響レンズ２が取り付けられており、患者身体３の表面に圧接させて身体３内に超音波を放射する。なお、この図は超音波プローブを短軸方向に切断して長軸方向に見た断面図である。音響レンズ２はシリコンゴムなどで形成されており、短軸方向の断面では突状に湾曲し、長軸方向（紙面に直角な方向）にはその形状を維持していて、全体としては蒲鉾状となっている。この音響レンズ２によるフォーカス距離（フォーカスＦまでの距離）は、音響レンズ２内の音速、超音波伝播媒体（身体）中の音速（通常１５３０ｍ／ｓｅｃ）および音響レンズ２の突状湾曲面の曲率半径によって決定される。シリコンゴムで形成された音響レンズ２の場合は、図３（ｂ）に示すように曲率半径が大きくなるとフォーカスはＦ’となり、フォーカス距離は長くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の超音波プローブでは、使用によって音響レンズが磨耗したとき問題が生じる。音響レンズが接触する対象は通常、人間の皮膚であって柔らかいものであるが、長い間使用されると音響レンズが磨耗することは避けられない。音響レンズが磨耗すると、その厚さは初期状態より薄くなるとともに曲率半径が大きくなる。すなわち、最初図３（ａ）のようであったものが図３（ｂ）のようになり、フォーカスがＦ’のように遠くなってフォーカス距離が長くなってしまう。すると、音響レンズとしての性能の劣化が生じるとともに、安全面でも問題が惹起される。
【０００５】
まず、音響レンズとしての性能についてであるが、フォーカス距離が長くなるというレンズ特性の変化により、放射される超音波ビームの特性に悪影響があり、超音波断層像などの画像の画質が劣化し、診断能力の低下がもたらされてしまう。
【０００６】
安全面ではつぎのような問題が生じる。第１に、振動子１より発生した超音波は音響レンズを通って身体内に放射されるが、音響レンズ内での超音波の減衰量は比較的大きい。音響レンズが薄くなると、その減衰量が小さくなるため、初期状態よりも大きな音響出力が身体内に放射される。
【０００７】
第２に、音響レンズの皮膚に接する表面温度が高くなる問題を生じる。超音波を放射する振動子は、診断装置本体から供給される電気エネルギーを音響エネルギーに変換するものであるが、その変換効率は１００％ではなく、一部は音響エネルギーとはならずに熱となる。このため、振動子は一種の熱源となっており、実際、音響レンズの表面でもその熱を感じることができる。そのため、皮膚が熱による障害を受けないよう、超音波プローブの表面温度についての規格はその上限を定めている。振動子の上に設けられた音響レンズの厚さが薄くなると、音響レンズ表面と熱源である振動子との距離が近くなって、音響レンズ表面の温度が規格を超えて高くなり、皮膚に損傷を与えるおそれが生じる。
【０００８】
この発明は、上記に鑑み、音響レンズの磨耗による問題を回避することができるように改善した超音波プローブを提供することを目的とする。
【０００９】
上記の目的を達成するため、この発明によれば、超音波振動子と、該振動子の超音波放射側に取り付けられる凸状の音響レンズとからなる超音波プローブにおいて、該音響レンズには、その超音波放射側表面から、磨耗による性能・安全面での影響が無視しえなくなる所定深さに、該音響レンズを形成する材質の音響インピーダンスと同じ音響インピーダンスを有し、該材質とは異なる色の材質により形成される色違い部が内在していることを特徴となっている。
【００１０】
音響レンズの超音波放射側表面から所定深さには、その音響レンズを形成する材質の音響インピーダンスと同じ音響インピーダンスではあるが、その材質とは異なる色の材質により形成される色違い部を埋め込んで（内在させて）いる。そのため、音響レンズの表面が磨耗して、その磨耗量が性能・安全面で無視し得ない問題を起こすような状態になると、色違い部が露出してくるので、超音波プローブの使用者はそれを見て、磨耗の度合いに気付くことになり、新たな超音波プローブに交換するなどの適切な処置をとることができる。また、色違い部は音響レンズを形成する材質の音響インピーダンスと同じ音響インピーダンスであるため、その境界面で反射を起こしたり、音響レンズとしての特性に影響を与えることはない。超音波は、密度と音速の積で表される音響インピーダンスの異なる媒質の境界で反射を起こすが、上記のように音響インピーダンスを色違い部においても同じにすることによって、このような支障が起こらないようにしている。
【００１１】
なお、音響レンズは無着色のあるいは着色したシリコンゴムで形成し、色違い部は他の色に着色した同じシリコンゴムで形成することができる。
【００１２】
また、色違い部は層状に形成してもよいし、独立島状ないし独立の塊状に形成してもよく、要は表面が一定深さまで磨耗してきたときに色違い部が露出するようになっていればよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１（ａ）はこの発明の実施の形態にかかる超音波プローブの図３（ａ）と同様の短軸方向断面図であり、この図に示すように、超音波振動子１の超音波放射面側（図では上側）に音響レンズ２が取り付けられており、この音響レンズ２には、色違いの層２１が設けられている。この色違い層２１は音響レンズ２と同じ材質のたとえばシリコンゴムで形成されており、単に異なる色で着色されているだけのものとなっている。音響レンズ２は無着色としたり、あるいは所定の色で着色されているが、その色とは異なる色で着色することにより色違い層２１を形成する。この色違い層２１は、音響レンズ２の表面より一定の深さに埋め込まれている。その深さは、そこまで磨耗したときにもたらされる性能・安全面での影響が無視し得なくなるかどうかによって決定する。
【００１４】
そのため、超音波プローブの長い間の使用によって、図１（ｂ）のように音響レンズ２の表面が磨耗してきたとき、色違い層２１が露出することとなり、性能・安全面での影響が無視し得なくなるほどに磨耗が進行したことがはっきりと示されることになる。したがって、使用者はこれを見て、磨耗の進行に気付かされ、新たな超音波プローブに交換するなどの適切な処置を講じることができる。
【００１５】
このように色違い層２１を埋め込んだ音響レンズ２では、色違い層２１は音響レンズ２の他の部分と同じ材質のシリコンゴムで形成されており、音響インピーダンスは同じであるため、色違い層２１と他の部分との間の境界で超音波が反射を起こすことはなく、画像に影響を及ぼすことはない。
【００１６】
さらに、単に色違い層２１を設けるだけであるため、構成が簡単であり、製造コストがかかるということもない。
【００１７】
図２は他の例を示すものである。図２（ａ）は図１（ａ）と同様の短軸方向断面図であり、図２（ｂ）は放射面側より見た平面図である。図２（ｂ）では、左右方向が超音波プローブの長軸方向、上下方向が短軸方向である。この図２の例では、層状の色違い部ではなく、独立島状ないし独立の塊状の色違い部を設けている。具体的には、音響レンズ２の表面から一定の深さに球状塊の色違い球２２を等間隔で多数埋め込んでいる。この場合も、色違い球２２は、音響レンズ２と音響インピーダンスが同じ材質で形成する。たとえば音響レンズ２をシリコンゴムで形成する場合、それと異なる色で着色した同じ材質のシリコンゴムで形成した色違い球２２を埋め込む。
【００１８】
この図２の例の場合も、音響レンズ２の表面が磨耗してくると、色違い球２２が露出するようになり、磨耗が進行したことがわかり、超音波プローブの寿命が尽きてきたことを知ることができる。色違い球２２は音響レンズ２の他の部分と同じ材質で同じ音響インピーダンスであるため、画像に悪影響が生じることはなく、また製造容易で製造コストが高くなることもない。
【００１９】
なお、上記では色違い部として層状のもの（図１）と球状のもの（図２）とをあげて説明したが、これらに限るわけではないことはもちろんである。独立島状の塊の色違い部を埋め込む場合、その形状は球に限られる必要はなく、また等間隔に配列する必要もない。要するに、色違い部は音響レンズの他の部分と音響インピーダンスが同じで、一定深さに埋め込まれていればよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の超音波プローブによれば、音響レンズの磨耗の程度がかなり進行してきて寿命の限界に近づいてきたことが容易に使用者に認識できるようになり、超音波プローブ交換などの適切な措置をとる判断を的確に下すことができる。これによって、超音波プローブを含めた超音波診断装置全体の診断能力を低下させることなく、精度の高い診断を常に行うことを確保することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す断面図で、（ａ）は磨耗前、（ｂ）は磨耗後をそれぞれ示す。
【図２】この発明の他の実施の形態を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】従来例を示す断面図で、（ａ）は磨耗前、（ｂ）は磨耗後をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１ 超音波振動子
２ 音響レンズ
２１ 色違い層
２２ 色違い球
３ 身体
Ｆ、Ｆ’ フォーカス
【発明の属する技術分野】
この発明は、医療用の超音波診断装置などに用いられる超音波プローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波プローブは、患者身体内へ超音波を放射し、身体内からの反射波を受波するためのものであり、その放射・受波面を身体（皮膚）表面に接触させて使用される。通常、多数の超音波振動子を１列に配列し、その放射・受波面側に音響レンズを設けて構成されている。超音波振動子の配列方向（長軸方向）のフォーカスは各振動子の駆動タイミングの電子的制御によって行い、配列方向に直角な方向（短軸方向）のフォーカスを音響レンズで行うようにしている。
【０００３】
具体的に図で示すと、図３（ａ）のように、振動子１に音響レンズ２が取り付けられており、患者身体３の表面に圧接させて身体３内に超音波を放射する。なお、この図は超音波プローブを短軸方向に切断して長軸方向に見た断面図である。音響レンズ２はシリコンゴムなどで形成されており、短軸方向の断面では突状に湾曲し、長軸方向（紙面に直角な方向）にはその形状を維持していて、全体としては蒲鉾状となっている。この音響レンズ２によるフォーカス距離（フォーカスＦまでの距離）は、音響レンズ２内の音速、超音波伝播媒体（身体）中の音速（通常１５３０ｍ／ｓｅｃ）および音響レンズ２の突状湾曲面の曲率半径によって決定される。シリコンゴムで形成された音響レンズ２の場合は、図３（ｂ）に示すように曲率半径が大きくなるとフォーカスはＦ’となり、フォーカス距離は長くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の超音波プローブでは、使用によって音響レンズが磨耗したとき問題が生じる。音響レンズが接触する対象は通常、人間の皮膚であって柔らかいものであるが、長い間使用されると音響レンズが磨耗することは避けられない。音響レンズが磨耗すると、その厚さは初期状態より薄くなるとともに曲率半径が大きくなる。すなわち、最初図３（ａ）のようであったものが図３（ｂ）のようになり、フォーカスがＦ’のように遠くなってフォーカス距離が長くなってしまう。すると、音響レンズとしての性能の劣化が生じるとともに、安全面でも問題が惹起される。
【０００５】
まず、音響レンズとしての性能についてであるが、フォーカス距離が長くなるというレンズ特性の変化により、放射される超音波ビームの特性に悪影響があり、超音波断層像などの画像の画質が劣化し、診断能力の低下がもたらされてしまう。
【０００６】
安全面ではつぎのような問題が生じる。第１に、振動子１より発生した超音波は音響レンズを通って身体内に放射されるが、音響レンズ内での超音波の減衰量は比較的大きい。音響レンズが薄くなると、その減衰量が小さくなるため、初期状態よりも大きな音響出力が身体内に放射される。
【０００７】
第２に、音響レンズの皮膚に接する表面温度が高くなる問題を生じる。超音波を放射する振動子は、診断装置本体から供給される電気エネルギーを音響エネルギーに変換するものであるが、その変換効率は１００％ではなく、一部は音響エネルギーとはならずに熱となる。このため、振動子は一種の熱源となっており、実際、音響レンズの表面でもその熱を感じることができる。そのため、皮膚が熱による障害を受けないよう、超音波プローブの表面温度についての規格はその上限を定めている。振動子の上に設けられた音響レンズの厚さが薄くなると、音響レンズ表面と熱源である振動子との距離が近くなって、音響レンズ表面の温度が規格を超えて高くなり、皮膚に損傷を与えるおそれが生じる。
【０００８】
この発明は、上記に鑑み、音響レンズの磨耗による問題を回避することができるように改善した超音波プローブを提供することを目的とする。
【０００９】
上記の目的を達成するため、この発明によれば、超音波振動子と、該振動子の超音波放射側に取り付けられる凸状の音響レンズとからなる超音波プローブにおいて、該音響レンズには、その超音波放射側表面から、磨耗による性能・安全面での影響が無視しえなくなる所定深さに、該音響レンズを形成する材質の音響インピーダンスと同じ音響インピーダンスを有し、該材質とは異なる色の材質により形成される色違い部が内在していることを特徴となっている。
【００１０】
音響レンズの超音波放射側表面から所定深さには、その音響レンズを形成する材質の音響インピーダンスと同じ音響インピーダンスではあるが、その材質とは異なる色の材質により形成される色違い部を埋め込んで（内在させて）いる。そのため、音響レンズの表面が磨耗して、その磨耗量が性能・安全面で無視し得ない問題を起こすような状態になると、色違い部が露出してくるので、超音波プローブの使用者はそれを見て、磨耗の度合いに気付くことになり、新たな超音波プローブに交換するなどの適切な処置をとることができる。また、色違い部は音響レンズを形成する材質の音響インピーダンスと同じ音響インピーダンスであるため、その境界面で反射を起こしたり、音響レンズとしての特性に影響を与えることはない。超音波は、密度と音速の積で表される音響インピーダンスの異なる媒質の境界で反射を起こすが、上記のように音響インピーダンスを色違い部においても同じにすることによって、このような支障が起こらないようにしている。
【００１１】
なお、音響レンズは無着色のあるいは着色したシリコンゴムで形成し、色違い部は他の色に着色した同じシリコンゴムで形成することができる。
【００１２】
また、色違い部は層状に形成してもよいし、独立島状ないし独立の塊状に形成してもよく、要は表面が一定深さまで磨耗してきたときに色違い部が露出するようになっていればよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１（ａ）はこの発明の実施の形態にかかる超音波プローブの図３（ａ）と同様の短軸方向断面図であり、この図に示すように、超音波振動子１の超音波放射面側（図では上側）に音響レンズ２が取り付けられており、この音響レンズ２には、色違いの層２１が設けられている。この色違い層２１は音響レンズ２と同じ材質のたとえばシリコンゴムで形成されており、単に異なる色で着色されているだけのものとなっている。音響レンズ２は無着色としたり、あるいは所定の色で着色されているが、その色とは異なる色で着色することにより色違い層２１を形成する。この色違い層２１は、音響レンズ２の表面より一定の深さに埋め込まれている。その深さは、そこまで磨耗したときにもたらされる性能・安全面での影響が無視し得なくなるかどうかによって決定する。
【００１４】
そのため、超音波プローブの長い間の使用によって、図１（ｂ）のように音響レンズ２の表面が磨耗してきたとき、色違い層２１が露出することとなり、性能・安全面での影響が無視し得なくなるほどに磨耗が進行したことがはっきりと示されることになる。したがって、使用者はこれを見て、磨耗の進行に気付かされ、新たな超音波プローブに交換するなどの適切な処置を講じることができる。
【００１５】
このように色違い層２１を埋め込んだ音響レンズ２では、色違い層２１は音響レンズ２の他の部分と同じ材質のシリコンゴムで形成されており、音響インピーダンスは同じであるため、色違い層２１と他の部分との間の境界で超音波が反射を起こすことはなく、画像に影響を及ぼすことはない。
【００１６】
さらに、単に色違い層２１を設けるだけであるため、構成が簡単であり、製造コストがかかるということもない。
【００１７】
図２は他の例を示すものである。図２（ａ）は図１（ａ）と同様の短軸方向断面図であり、図２（ｂ）は放射面側より見た平面図である。図２（ｂ）では、左右方向が超音波プローブの長軸方向、上下方向が短軸方向である。この図２の例では、層状の色違い部ではなく、独立島状ないし独立の塊状の色違い部を設けている。具体的には、音響レンズ２の表面から一定の深さに球状塊の色違い球２２を等間隔で多数埋め込んでいる。この場合も、色違い球２２は、音響レンズ２と音響インピーダンスが同じ材質で形成する。たとえば音響レンズ２をシリコンゴムで形成する場合、それと異なる色で着色した同じ材質のシリコンゴムで形成した色違い球２２を埋め込む。
【００１８】
この図２の例の場合も、音響レンズ２の表面が磨耗してくると、色違い球２２が露出するようになり、磨耗が進行したことがわかり、超音波プローブの寿命が尽きてきたことを知ることができる。色違い球２２は音響レンズ２の他の部分と同じ材質で同じ音響インピーダンスであるため、画像に悪影響が生じることはなく、また製造容易で製造コストが高くなることもない。
【００１９】
なお、上記では色違い部として層状のもの（図１）と球状のもの（図２）とをあげて説明したが、これらに限るわけではないことはもちろんである。独立島状の塊の色違い部を埋め込む場合、その形状は球に限られる必要はなく、また等間隔に配列する必要もない。要するに、色違い部は音響レンズの他の部分と音響インピーダンスが同じで、一定深さに埋め込まれていればよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の超音波プローブによれば、音響レンズの磨耗の程度がかなり進行してきて寿命の限界に近づいてきたことが容易に使用者に認識できるようになり、超音波プローブ交換などの適切な措置をとる判断を的確に下すことができる。これによって、超音波プローブを含めた超音波診断装置全体の診断能力を低下させることなく、精度の高い診断を常に行うことを確保することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す断面図で、（ａ）は磨耗前、（ｂ）は磨耗後をそれぞれ示す。
【図２】この発明の他の実施の形態を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】従来例を示す断面図で、（ａ）は磨耗前、（ｂ）は磨耗後をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１ 超音波振動子
２ 音響レンズ
２１ 色違い層
２２ 色違い球
３ 身体
Ｆ、Ｆ’ フォーカス
Claims (1)
- 超音波振動子と、該振動子の超音波放射側に取り付けられる凸状の音響レンズとからなる超音波プローブにおいて、該音響レンズには、その超音波放射側表面から、磨耗による性能・安全面での影響が無視しえなくなる所定深さに、該音響レンズを形成する材質の音響インピーダンスと同じ音響インピーダンスを有し、該材質とは異なる色の材質により形成される色違い部が内在していることを特徴とする超音波プローブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003042005A JP4222050B2 (ja) | 2003-02-20 | 2003-02-20 | 超音波プローブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003042005A JP4222050B2 (ja) | 2003-02-20 | 2003-02-20 | 超音波プローブ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004248860A JP2004248860A (ja) | 2004-09-09 |
| JP4222050B2 true JP4222050B2 (ja) | 2009-02-12 |
Family
ID=33025399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003042005A Expired - Fee Related JP4222050B2 (ja) | 2003-02-20 | 2003-02-20 | 超音波プローブ |
Country Status (1)
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|---|---|
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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2003
- 2003-02-20 JP JP2003042005A patent/JP4222050B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2004248860A (ja) | 2004-09-09 |
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