JPH05176929A - 超音波探触子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 血管内の疾患を血管内部から診断するカテー
テル型超音波プローブに用いる小型超音波探触子に関す
るもので、圧電板と信号線の接続に関する問題を解決
し、簡便な方法で圧電板と信号線の接続し、小型な超音
波探触子を提供することを目的とする。 【構成】 圧電板１に設けた超音波放射側と背面側の相
対する位置に電極が存在しない突起部４と、突起部４側
面に配置した絶縁体９を、内導体１１を接着した接続用
部品５と外導体１２を接着した接続用部品７で挟み込ん
で圧着することにより小型超音波探触子を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、血管内の狭窄や閉塞な
どの疾患を血管内から超音波を用いて診断するための、
カテーテル型超音波プローブに用いる小型の超音波探触
子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、血管内の狭窄や閉塞などの疾患を
血管内から超音波を用いて診断するため、血管内に挿入
可能なカテーテルに内包できる小型超音波探触子が要求
されている。超音波探触子は、特開昭５９−６１３９９
号公報に「超音波探触子の製造方法」として記載されて
いる構成が知られている。

【０００３】以下、図６を参照して従来の超音波探触子
の構成について説明する。図６において、７１は超音波
振動子、７２は背面側電極、７３は放射側電極、７４は
折り返し部、７５と７６は半田付け部、７７は絶縁材
料、７８と７９はリード線、８０はバッキング材、８１
は整合層、８２はケースである。

【０００４】以上のように構成された超音波探触子につ
いて、以下その構造について説明する。超音波振動子７
１の放射側電極７３は背面電極７２側に回し込まれ、背
面電極７２中に島状に形成された折り返し部７４を有し
ている。放射側電極７３の電極線取り出しは折り返し部
７４にリード線７８を半田付けし、背面電極７２の電極
線取り出しはリード線７９を半田付けして行なう。折り
返し部７４と半田付け部７５とリード線７８の先端は、
背面電極７２と電気的に絶縁するため絶縁材料７７で取
り囲む。ケース８２の内側には、タングステン等の金属
粉の混入したバッキング材８０を充填する。放射側電極
７３前面には、整合層８１を設ける。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、超音波振動子を小型化した場合、放射側
電極を背面側電極側に回し込むため、背面電極の面積が
小さくなり、有効な振動面積が小さくなる問題点があ
る。また、小型超音波振動子にリード線を半田付けする
ことは、リード線を極めて小さい面積に半田付けするこ
とが難しく、同様に有効な振動面積が減少するという問
題を有していた。

【０００６】本発明は上記従来技術の課題を解決するも
ので、放射面側電極を背面電極側に引き回さず、超音波
振動子にリード線を半田付けする必要をなくしたことに
より、簡単に作製できる小型の超音波探触子を提供する
ことを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、超音波放射側と背面側の相対する位置に電
極が存在しない突起部を有する圧電板と、圧電板に電気
信号を送受するための信号線と、圧電板と信号線を両側
からはさんで接続するため２分割された圧着可能な接続
用部品と、圧電板の超音波放射側に設けられた整合層
と、圧電板の背面側に設けられたバッキング材を有して
いる。

【０００８】

【作用】本発明は上記構成によって、圧電板と信号線の
接続を簡便にし、性能の良い小型超音波探触子を作製す
ることができる。

【０００９】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の第１の実施例について、図
面を参照しながら説明する。

【００１０】図１は本発明の第１の実施例における超音
波探触子の分解斜視図である。図１において、１は突起
部４を有する例えば圧電セラミックスからなる圧電板、
２は放射側電極、３は背面側電極、５は絶縁体で構成さ
れた接続用部品、６は接続用部品Ａ５の内面に配置され
た電極、７は絶縁体で構成された接続用部品、８は接続
用部品７の内面に配置された電極、９は接続用部品５と
接続用部品７の間に挟み込まれる絶縁体、１０は同軸ケ
ーブル、１１は同軸ケーブル１０の内導体、１２は同軸
ケーブル１０の外導体である。

【００１１】以上のように構成された超音波探触子につ
いて、図２に示す接続用部品５、７と同軸ケーブル１０
の構成図と、図３の超音波探触子の断面図を用いてその
構造を説明する。突起部４を有する円形の圧電板１の両
平面には、全面に電極が配置されている。ただし、圧電
板１に電界をかけたとき突起部４が振動しないよう、突
起部４は相対する位置に電極がないような電極形状とな
っている。圧電板１の放射側電極２前面には、音響的整
合を取るため整合層１４を設ける。また、圧電板１の背
面側電極３前面には、超音波が十分減衰可能なバッキン
グ材１５を設ける。ただし、突起部４には整合層１４、
バッキング材１５を付けない。

【００１２】接続用部品５内面には、突起部４の放射側
電極２に接するよう電極６が配置されている。接続用部
品７内面には、突起部４の背面側電極３に接するよう電
極８が配置されている。電極６と電極８は、接続用部品
Ａ５と接続用部品７を向かい合わせたとき相対する位置
に電極がない形状となっている。内導体１１は電極６
に、外導体１２は電極８に、例えば導電性接着剤で接着
されている。

【００１３】圧電板１厚みと同程度の厚みを有する絶縁
体９は、突起部４の延長線上に配置される。内導体１１
を接続した接続用部品５と外導体１２を接続した接続用
部品７で、突起部４と絶縁体９を挟み込むことにより内
導体１１と放射側電極２、外導体１２と背面側電極３が
接続される。また、絶縁体９により内導体１１と外導体
１２は電気的に確実に絶縁される。

【００１４】以上のように本実施例によれば、圧電板１
の突起部４と絶縁体９を、内導体１１を接続した接続用
部品５と外導体１２を接続した接続用部品７で挟み込む
ことにより、簡便な方法で信号線と接続される小型な超
音波探触子を作製することを可能にする。

【００１５】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
について、図１を参照しながら第１の実施例で示した超
音波探触子の製造方法に関して説明する。

【００１６】第１の実施例で用いる突起部４を有する圧
電板１を製造する方法について以下に説明する。まず、
使用する圧電板１より大きい圧電基板の両面に、例えば
金を全面に蒸着する。次に、突起部４を有す形状の圧電
板１が得られるようにマスクをかけ、それから例えばエ
ッチングで不要な電極を取り除く。ただし突起部４のマ
スクは、相対する面に電極が残らない形状とする。最後
に、突起部４を有す圧電板１の形状となるよう圧電基板
より打ち抜き、所望の圧電板１を製造する。

【００１７】次に、図２に示す同軸ケーブル１０の内導
体１１を、接続用部品５に設けられた電極６に導電性接
着剤で接着する。同じように、外導体１２を接続用部品
７に設けられた電極８に接着し、突起部４の挿入される
空間を残すように絶縁体９を挟み込むように接続部品５
と接続用部品７を圧着または接着する。

【００１８】このような方法により製造した同軸ケーブ
ル１０の内導体１１と外導体１２を接続した接続用部品
５と接続用部品７が作る絶縁体９と反対側の空間に、圧
電板１を挿入し必要ならば接着剤等で固定することで超
音波探触子を簡便に構成することができる。

【００１９】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例
について、図４を参照しながら説明する。

【００２０】図４は本発明の第３の実施例における血管
内に挿入可能なカテーテル先端に小型の超音波探触子を
組み込み、外部にある駆動部の力で、例えば径方向にラ
ジアル走査し、血管内部から周囲の状態を診断するカテ
ーテル組み込み型超音波プローブの構成図である。な
お、図４（ｂ）は同図４（ａ）における円Ｘの部分拡大
図である。

【００２１】図４において、３０は超音波を送受波する
超音波探触子、３１はカテーテル、３２はカテーテル３
１先端部に接続されたジョイント、３３はジョイント３
２に接続された軸受、３４は軸受３３の内面に接触し回
転動作するスリーブ、３５はスリーブ３４とともに軸受
３３を挟み込む振動子ホルダ、超音波探触子３０は振動
子ホルダに設けられた円筒形の振動子挿入孔に挿入され
ている。３６は振動子ホルダ３５の内面に挿入固定され
た回転駆動スプリング、３７は振動子ホルダ３５のカテ
ーテル３１先端部に設けられたキャップ、３８は超音波
探触子３０と図示していない本体とを接続する信号線、
３９は軸受３３、キャップ３７に被せられた音響窓、４
０は駆動部である。

【００２２】以上のような構成要素からなる超音波プロ
ーブについて、さらに詳しくその構造を説明する。樹
脂、例えばテフロンやポリエチレン等の中空構造のカテ
ーテル３１先端に、硬質材料で構成された中空構造のジ
ョイント３２を接続固定する。ジョイント３２のカテー
テル３１との接続端と反対側には、軸受３３が挿入固定
されている。すなわち、カテーテル３１と軸受３３はジ
ョイント３２によって接続される。また、軸受３３とジ
ョイント３２を接続する前に、スリーブ３４は中空構造
の軸受３３の内側に駆動部４０の方向から挿入されてい
る。スリーブ３４は軸受３３に対して自由回転運動可能
で、またスリーブ３４の先端部は軸受３３より先にでて
おり、この先端部に振動子ホルダ３５が固定される。す
なわち、スリーブ３４と振動子ホルダ３５により軸受３
３は挟み込まれ、これにより振動子ホルダ３５は軸受３
３から外れることなくスリーブ３４とともに回転する。

【００２３】回転駆動スプリング３６は、カテーテル３
１内を通り、ジョイント３２、軸受３３の中空内を通過
しスリーブ３４の挿入孔に挿入固定される。信号線３８
は、回転駆動スプリング３６内の空間を通り、スリーブ
３４の中空部分より振動子ホルダ３５内側に挿入され、
振動子ホルダ３５外側に出され超音波探触子３０の電極
と接続される。振動子ホルダ３５の先端はキャップ３７
の内側に差し込まれ、振動子ホルダ３５の回転動作時の
軸ブレを防いでいる。

【００２４】また、キャップ３７の形状は先端にいくほ
ど細くなり、血管へのカテーテル３１の挿入を容易にし
ている。このキャップ３７は軸受３３とともに極めて薄
い音響窓３９が被せられている。この音響窓３９は熱収
縮性の材料を用いることで、先端部が細くなる形状のキ
ャップ３７にも良好に被せることが可能である。この音
響窓３９により、カテーテル３１を細い血管内を移動さ
せている時でも、例えば軸受３３の鋭角な部分により血
管内壁を傷つけることがなく、安全な診断治療が可能と
なる。

【００２５】次に図５の構成図を用い、図４に示した超
音波プローブの振動子ホルダ３５と信号線３８の接続に
関して説明する。図５はカテーテル型超音波プローブ先
端部の部分拡大斜視図である。

【００２６】図５において、５０は接続用部品、５１は
接続用部品５０に設けられた電極、５２は絶縁体、５３
は図４に示した信号線３８で図５においては同軸ケーブ
ルとしている。５４は同軸ケーブル５３を構成する内導
体、５５は同軸ケーブルを構成する外導体である。５６
は圧電板、５７は圧電板側面に位置する突起部、５８は
圧電板５６上に設けられた放射側電極、５９は放射側電
極５８と反対側に位置する背面側電極である。突起部５
７における放射側電極５８および背面側電極５９は実施
例１に示す構成と同じで、相対する位置に電極が存在し
ない構成である。６０は背面側電極５９に設けられたバ
ッキング材、放射側電極５８には図示していない整合層
が配置されている。３５は振動子ホルダで、６１は振動
子ホルダ３５に設けられた振動子挿入孔、６２は振動子
ホルダ３５に設けられた溝である。６３は溝６２に設け
られた電極である。

【００２７】振動子ホルダ３５の内側から通過された同
軸ケーブル５３の外導体５５は、溝６２に設けられた電
極６３に接続され、内導体５４は接続用部品５０に設け
られた電極５１に接続される。圧電板５６はバッキング
材６０と図示してない整合層とともに、振動子ホルダ３
５に設けられた振動子挿入孔６１に、突起部５７を溝６
２に合わせるように挿入し固定させる。さらに、溝６２
の突起部５７の延長線上の空間に絶縁体５２を配置し、
内導体５４を接続した接続用部品５０を溝６２に合わせ
込み固定する。振動子ホルダ３５は、内導体５４と外導
体５５の電気的短絡を避けるため樹脂等の絶縁物で構成
する。

【００２８】以上のように構成された超音波探触子につ
いて、以下その動作を説明する。最初に、カテーテル３
１を目的とする患部に移動させる。カテーテル３１が患
部近傍に位置したら、駆動部４０より回転駆動スプリン
グ３６を回転させる。この回転駆動力は回転駆動スプリ
ング３６を伝達し、スリーブ３４と振動子ホルダ３５を
回転させる。振動子ホルダ３５の回転により超音波探触
子３０はラジアル方向に回転させられる。超音波探触子
３０に超音波送信信号を信号線３８を通し送る。超音波
送信信号を受けた超音波探触子３０は超音波を送波し、
超音波探触子３０から送波された超音波は音響窓３９を
通り血管内を伝達し、音響インピーダンスの差から種々
の位置で反射され、再び超音波探触子３０に戻り電気信
号に変換される。

【００２９】この反射信号は信号線３８を通り、カテー
テル３１後端部にある図示していない本体に送られ、２
次元の超音波断層像を表示装置に表示する。振動子ホル
ダ３５と音響窓３９との空間には超音波を効率良く伝搬
させるため、予め生理食塩水のような体に害のないよう
な液体で充満させるか、または血液を先端部から注入さ
せる。

【００３０】このような極めて細い血管に挿入可能なカ
テーテル型超音波プローブは、冠状動脈を目的部位とす
るにはカテーテル３１外径をφ２ｍｍ以下にする必要が
あり、またカテーテル３１内径はおよそφ１ｍｍ程度と
なる。

【００３１】以上のように、樹脂、例えばテフロンやポ
リエチレン等の中空構造のカテーテル３１先端に硬質材
料で構成された中空構造のジョイント３２を装着固定
し、軸受３３の内側にはスリーブ３４が挿入され、反対
側より振動子ホルダ３５を挿入し軸受３３の内面に対し
自由に回転運動させるように固定させることで、非常に
簡易な構成と少ない部品点数により細管カテーテル３１
に超音波探触子３０をラジアル方向に回転駆動させる機
構を構成できる。

【００３２】さらに、振動子ホルダ３５に溝６２を設
け、突起部５７を有す圧電板５６、バッキング材６０、
整合層からなる超音波探触子３０と信号線３８の接続
を、溝６２に設けられた電極６３と電極５１を有す接続
用部品５０で絶縁体５２とともに挟み込み接続すること
で、内径φ１ｍｍ程度の極めて細いカテーテル３１内で
回転する振動子ホルダ３５内に挿入可能な超音波探触子
から有効な振動子面積を減らすことなく、簡単に信号線
３８が取り出すことが可能となる。

【００３３】なお、第１の実施例で圧電板１は突起部４
を有する円形としたが、圧電板１は突起部４を有する４
角形など他の形状としても良い。同じく、第１の実施例
で同軸ケーブル９を信号線としたが、同軸ケーブル９を
２本の単線としても良い。同じく、第１の実施例で接着
部１３を設けたが、内導体１１を電極６に、外導体１２
を電極８に接触させ固定されるように絶縁体９と接続用
部品５、７で挟み込んでも良い。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明は、超音波放射側と
背面側の相対する位置に電極が存在しない突起部を有す
る圧電板と、圧電板に電気信号を送受するための信号線
と、圧電板の突起部と信号線を両側からはさんで接続す
るため２分割された圧着可能な接続用部品または振動子
ホルダと接続用部品と、圧電板の超音波放射側に整合層
と、圧電板の背面側にバッキング材を設けることによ
り、簡便な方法で圧電セラミックスと信号線の接続で
き、高性能な小型な超音波探触子を実現できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における超音波探触子の
分解斜視図

【図２】同第１の実施例における超音波探触子の要部で
ある接続用部品と同軸ケーブルの部分拡大斜視図

【図３】同第１の実施例における超音波探触子の断面図

【図４】（ａ）本発明の第３の実施例におけるカテーテ
ル型超音波プローブの側面図 （ｂ）同カテーテル型超音波プローブの部分拡大断面図

【図５】同第３の実施例におけるカテーテル型超音波プ
ローブ先端部の部分分解斜視図

【図６】従来の超音波探触子の断面図

【符号の説明】

１ 圧電板 ２ 放射側電極 ３ 背面側電極 ４ 突起部 ５ 接続用部品 ６ 電極 ７ 接続用部品 ８ 電極 ９ 絶縁体 １０ 同軸ケーブル １１ 内導体 １２ 外導体 １３ 接着部 １４ 整合層 １５ バッキング材 ３０ 超音波探触子 ３１ カテーテル ３２ ジョイント ３３ 軸受 ３４ スリーブ ３５ 振動子ホルダ ３６ 回転駆動スプリング ３７ キャップ ３８ 信号線 ３９ 音響窓 ４０ 駆動部 ５０ 接続用部品 ５１ 電極 ５２ 絶縁体 ５３ 同軸ケーブル ５４ 内導体 ５５ 外導体 ５６ 圧電板 ５７ 突起部 ５８ 放射側電極 ５９ 背面側電極 ６０ バッキング材 ６１ 振動子挿入孔 ６２ 溝 ６３ 電極 ７１ 超音波振動子 ７２ 背面側電極 ７３ 放射側電極 ７４ 折り返し部 ７５ 半田付け部 ７６ 半田付け部 ７７ 絶縁材料 ７８ リード線 ７９ リード線 ８０ バッキング材 ８１ 整合層 ８２ ケース

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波放射側と背面側の相対する位置に
   電極が存在しない突起部を有する圧電板と、前記圧電板
   に電気信号を送受する信号線と、前記圧電板の前記突起
   部と前記信号線を両側からはさんで接続する２分割され
   た接続可能な接続用部品と、前記圧電板の超音波放射側
   に設けられた整合層と、前記圧電板の背面側に設けられ
   たバッキング材を備えた超音波探触子。
2. 【請求項２】 超音波放射側と背面側の相対する位置に
   電極が存在しない突起部を有する圧電板と、中空細管構
   造のカテーテルと、前記カテーテル先端内部に位置する
   絶縁体で構成された振動子ホルダと、ジョイントと、軸
   受と、スリーブと、電極の設けられた接続用部品と、前
   記カテーテル後端に位置する駆動部と、前記振動子ホル
   ダに設けられた電極を有する溝と、前記駆動部で発生す
   る駆動力を前記カテーテル先端部の振動子ホルダに伝達
   させる中空の回転駆動スプリングと、前記回転駆動スプ
   リング内を通り前記圧電板に接続された信号線を備えた
   超音波探触子。