JPH0265852A - 体腔内超音波プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、体腔内等の超音波断層像を得るために用いる
体腔内超音波プローブに関するものである。

〔従来の技術〕

超音波探触子を挿入部の先端内に設け、回転軸を介し超
音波探触子を回転させるメカニカルラジアルスキャン方
式の体腔内超音波プローブは、実開昭５８−１３６１０
６号公報、実公昭５９−３５２０７号公報に記載がある
ようにこれまでに種々提案されている。

ところがこれら従来の装置は、回転する超音波探触子と
固定した送受信装置との間で信号の授受を行うために、
接触式のブラシや非接触式のロータリートランス等の回
転信号伝達機構を必要とする。

このため体腔内超音波プローブを用いた装置全体の構造
が複雑化するとともに回転伝達機構における接触不良に
よりモニタ上の画像にノイズが生じたり、信号伝達ロス
でＳ／Ｎが悪くなり分解能が低下するという不具合があ
った。

このため、挿入部内に超音波探触子を固定し、超音波探
触子からの超音波ビームは挿入部中心軸に対し垂直方向
に出射させるようにした反射ミラーを回転させることに
より、超音波走査をするようにした体腔内超音波プロー
ブが提案されている。

（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の反射ミラーはス
テンレス製等の金属材料から成るものであった。これら
金属は屈折率が大きく、全反射する範囲が入射角１４°
〜９０°までと広いためサイドローブやカバー内硬質部
等から反射してくる不要エコー（雑音）をも全反射して
しまう。そのため超音波走査中に超音波探触子に不要エ
コーまでが受信されてしまい、モニタ上の画像にノイズ
やゴーストとして表われてしまうという不具合があった
。

本発明は、上記問題点を解決すべく提案されるもので超
音波探触子からの超音波ビームを適正に全反射するとと
もに被検体からの超音波ビームのみを適正に全反射し、
その他の不要エコーを極力透過して超音波探触子に受信
させないようにし、モニタ上に良好な画像を得るように
した体腔内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。

〔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挿入部先端近傍に超音波探触子を
挿入軸と平行方向に超音波ビームを出射するように設け
、該超音波ビーム出射方向に反射ミラーを超音波ビーム
出射方向に対し略４５°の傾斜角を有し反射ミラー面が
超音波探触子に対向しながら回転するように設け、反射
ミラーの回転外周方向にカバーを超音波入出射窓を有し
水密を保つように設け、カバー内部に超音波伝達媒体液
を充満させた体腔内超音波プローブにおいて、反射ミラ
ーを入射角が３０°以上４５°未満で全反射する材料で
構成したものである。

このようにすることにより、ミラーに対し入射角が３０
°未満の方向から入ってくる不要エコーは全反射せず透
過してしまうので超音波探触子に入射しない。

（実施例） 第１図は、本発明の第１実施例に係る体腔内超音波プロ
ーブの全体を示す概要図である。コネクタヲ備えたユニ
バーサルコードおよびアンプを備えたケーブルを連結し
た操作部１、駆動源たるモータを内蔵した副操作部２、
先端硬質部３を有する挿入部４を設けている。

第２図は、先端硬質部３の内部構成を示したものである
。超音波ビームを出射する超音波探触子４を挿入軸と平
行方向に設け、該超音波探触子４に対向し、超音波ビー
ムを挿入軸と直角方向に反射させかつ被検体から反射し
てきた超音波ビームを挿入軸方向に反射させて超音波走
査するための反射ミラー５を設けている。

反射ミラー５はミラーシャフト７を介してフレキシブル
な回転軸８へ連結する。該回転軸８は副操作部２内のモ
ータの駆動力により回転するようになっている。さらに
挿入軸と平行方向に先端硬質部３の前端にいたるまで前
方を直視する光学系９を設けている。したがって、反射
ミラー５を回転させて超音波ビームを３６０°全方向に
出射するようにしても光学系９を設けている部分は透過
していかず、この部分からのエコーは不要エコーとなっ
てしまう。

反射ミラー５とミラーシャフト７の間には超音波ビーム
を吸収減衰させるダンピング材１０を充填している。硬
質ポリエチレン製のカバー６の内部には超音波伝達媒体
液である流動パラフィンを充満している。

反射ミラー５は入射角が３０°以上４５°未渦の範囲で
全反射する材質である硬質ポリエチレンで形成している
。このように構成しているため超音波探触子４から出射
した超音波ビームは反射ミラー５で反射されカバー６の
超音波入出射窓から外部へ出射され、被検体から有効な
反射を再び反射ミラー５を介して超音波探触子４で受信
される。この場合カバー６内の光学系９を具備した先端
硬性部３からも不要エコーが不規則に反射し、カバー６
の内面からも不要エコーが反射してカバー６内の音場は
サイドローブが多く乱れた状態となっており、不要エコ
ーが不規則に反射しやすくなっている。しかし、硬質ポ
リエチレン製の反射ミラー５では不要エコーは全反射し
にくく大部分の不要エコーは透過してダンピング材１０
で吸収され超音波探触子４へは達せず有効な反射エコー
のみが超音波探触子４で受信される。

次に、有効な反射エコーのみが反射ミラー５で反射され
る原理を更に詳細に説明する。第３図に示すように超音
波探触子４から出射した超音波ビーム１２は挿入軸に対
し直角方向３６０°全周方向に反射するように回転自在
に支持された反射ミラー５で反射されカバー６の超音波
入出射窓から出射される。被検体からの反射エコーが反
射ミラー５を介して超音波探触子４へ戻ってくると同時
に信号ケーブルや観察光学系等の支持部であるカバー内
の反射物１３にも超音波ビーム１２が当り、その形状に
よっては不規則に反射されて反射エコーが反射ミラー５
を介して不要エコーとして超音波探触子４へ戻ってくる
。

この場合、反射ミラー５の材質が金属のときとポリエチ
レンやポリスチレン等のプラスチックのときとで全反射
する範囲が異なり、後者の方が狭べ不要エコーを超音波
探触子４に反射する率も少ないので、モニタ上にノイズ
やゴーストの少ない良好な画像を映出できる。

その理論を以下に説明すると、第４図Ａに示すように媒
質１から媒質２に入射角θ１の角度で入射した超音波ビ
ームは屈折角θ２の角度で媒質２内へ透過される。この
場合の関係はスネルの法則η、ｓｉｎθ１＝η２ｓｉｎ
θ２　・・・　（１）に従う。第４ｌ８に示すように全
反射の条件はθ２＝９０　’→ｓｉｎθ２＝１であり、
この関係を（１）式に代入すると全反射するための入射
角は の式から求めることができる。αの範囲が不要エコーま
で全反射する範囲なので小さい程よくθは４５°に近い
程よいこととなる。

屈折率ηと超音波ビームの伝播速度Ｖとの間には、 η＝　　−−−−−−（３） の関係がある（Ｃは定数である）。（３）式を（２）式
に代入すると 表１ となり、この式を用いると媒質１と媒質２の超音波ビー
ムの伝播速度ｖ１とｖ２とが既知であれば、全反射する
場合の入射角θ１が求められる。θ１より大きい角度で
入射する超音波ビームは全反射するが、θ１より小さな
角度で入射する場合は−・部が透過してしまう。

ここで媒質■を超音波伝達媒体液（流動パラフィン）１
１とし、媒質■を反射ミラー５として媒質Ｈの材質を種
々変えて全反射する入射角θ１の値を前記（４）式に基
いて求めると以下の表のごとくなった。

超音波走査に有効な反射エコーは４５°の角度で反射ミ
ラーに戻ってくるものであるので、全反射する入射角θ
、が４５°に近い方が不要エコーを反射ミラー５で全反
射する率が低減することとなる。

しかし、θ１が４５°を越えてしまうと超音波走査に有
効な反射エコーをも全反射せず不具合を生じてしまう。

こうした前提で表１の結果を見ると金属製の反射ミラー
よりもポリスチレン、ポリエチレン製のミラーの方が不
要エコーを全反射する範囲が少なく適当であることが明
らかである。しかしテフロン製のものは全て全反射しな
いので、超音波走査に有効な反射エコーまでも透過して
しまい反射ミラーとしては不適当である。

第５図は、本発明の第２実施例を示すもので、第１実施
例の場合と異なり反射ミラー５とミラーシャフト７を同
材質のポリスチレンで形成している。これにより構成の
簡素化を図れ生産効率が向上する。

次にカバー６の一部分に被検体に対し出射する超音波ビ
ーム幅１４分の切欠き６ａを形成し、ここへシリコン、
ウレタン、ネオプレンゴム等のゴム材から成る膜１５を
設けている。この膜１５は超音波伝達媒体液１１．１６
と音響インピーダンス（ＰＣ）がほぼ同じゴム材から成
るものであるため、カバー６との境界面で有効な反射エ
コーが反射してしまったり、カバー６による多重エコー
が生じてしまったりすることが少なくなり、反射ミラー
５による効果とともに不要エコーの除去効果を一層向上
させることができる。

次に本実施例では先端硬質部３の外周を覆うように天然
ゴムやシリコンゴム等の材料を用いたバルーン１７を設
け、内部に脱気水等の超音波伝達媒体液１６を充満させ
ている。バルーン１７は第６図に示すように一端のバン
ド部分を他端に向けて巻き上げた状態のものを用いるの
で先端硬質部３の前部の溝１８に一端のバンド部分を嵌
め込み、後部の溝１９には巻き戻した他端のバンド部分
を嵌め込めば容易に装着できるのである。このようにバ
ルーン１７を装着することで水の溜まりにくい体腔内で
の超音波走査が容易となる。

〔発明の効果〕

以上のごとく、本発明によれば反射ミラーの材料の選択
をすることにより、超音波走査のために有効な超音波ビ
ームのみを全反射し、不要エコーはできるだけ透過させ
ることにより、超音波観測装置のモニタ上にノイズやゴ
ーストをできるだけ無くし、良好な超音波断層像を映出
でき、超音波診断精度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例に係る体腔内超音波プロ
ーブの全体図、 第２図は、同先端硬質部の断面図、 第３図、第４図は本発明の詳細な説明するための概念説
明図、 第５図は、本発明の第２実施例を示す先端硬質部の断面
図、 第６図は、バルーンの装着方法を示す説明図である。 ３・・先端硬質部　　　　４・・・超音波探触子５・・
・反射ミラー　　　　６・・・カバー１１・・・超音波
伝達媒体液 特許出願人　　オリンパス光学工業株式会社−３： 第３図 第４図 （Ａ） （Ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、挿入部先端近傍に超音波探触子を挿入軸と平行方向
   に超音波ビームを出射するように設け、該超音波ビーム
   出射方向に反射ミラーを超音波ビーム出射方向に対し略
   ４５°の傾斜角を有し反射ミラー面が超音波探触子に対
   向しながら回転するように設け、反射ミラーの回転外周
   方向にカバーを超音波入出射窓を有し水密を保つように
   設け、カバー内部に超音波伝達媒体液を充満させた体腔
   内超音波プローブにおいて、 反射ミラーを入射角が３０°以上４５°未満で全反射す
   る材料で構成したことを特徴とする体腔内超音波プロー
   ブ。 ２、反射ミラーの材料をポリエチレンまたはポリスチレ
   ン等のプラスチックとしたことを特徴とする請求項１記
   載の体腔内超音波プローブ。