JPH05237112A

JPH05237112A - 超音波探触子

Info

Publication number: JPH05237112A
Application number: JP4043951A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ishikawa; 寛石川; Kazuhiro Watanabe; 一広渡辺; Kenji Kawabe; 憲二川辺
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1992-02-28
Publication date: 1993-09-17

Abstract

(57)【要約】【目的】前方、側方の２次元、３次元超音波情報を得
る。【構成】チューブ１内に２つの傘歯車２を設け、各々
の回転軸が互いに差交するようにし、チューブ１の軸方
向に配置した回転軸を第１回転軸とし、他方の回転軸を
第２回転軸とし、第１回転軸上あるいはこの第１回転軸
によって回される回転体上や第２回転軸上あるいはこの
第２回転軸によって回される回転体上に圧電振動子３を
取り付け、回転手段４で第１回転軸を回転する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中空の構造物に挿入し
て行う超音波探傷や、人体の体腔、血管等に挿入して行
う超音波診断に用いる超音波探触子に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、本文では、特に血管に挿入した場
合について説明するが、中空の構造物に挿入した場合も
同様である。医療の場合、超音波を人体に用い、超音波
断層画像による診断が広く行われている。超音波診断は
血管内の異常診断にも用いられ、血管の梗塞部位を診断
する場合、まず始に梗塞部位の同定をＸ線撮影で行い、
次に梗塞部位の様子を光ファイバーを用いた光学系によ
り診断をしたり、カテーテル型の超音波探触子を血管内
に挿入して梗塞している脂質の厚さ等の診断を行う。

【０００３】診断後、光ファイバーや超音波探触子を抜
き取り、状況に応じて血管のバイパス手術等の外科的処
置を施したり、梗塞部位の脂質をレーザーやレーザーフ
ァイバーの先端に付けたホットチップによって焼失した
り、カテーテル先端部に設けられたカッターにより削除
したり、またカテーテル先端部に付けたバルーンを梗塞
部位で膨らまして血管径を拡張する等の処置を施す。

【０００４】血管の診断方法としては、光ファイバーを
用いて光学的に観察する方法と、超音波探触子を用いて
超音波断層像を撮影して観察する方法があるが、超音波
による方法は診断部位の表面だけでなく、内部まで観察
でき、その部位の厚み等を計測できることから、極めて
有効な手段である。またこの様な超音波診断は、レーザ
ー光による患部の焼失処理等の治療手段と組み合わせて
使用することが期待されている。

【０００５】従来用いられている超音波探触子、および
これを用いた診断や治療法を説明する。図14は超音波探
触子の構造を示す図で、超音波を送受信する圧電振動子
３はチューブ１の中に納められ、フレキシブル・ワイヤ
ー７によって回転する。フレシキブル・ワイヤー10は中
空になっており、圧電振動子３への信号線が中に配線さ
れている。図15は図14に示すフレキシブル・ワイヤー７
の回転装置を示す。フレキシブル・ワイヤー７はカップ
リング18でモータ８の軸19と結合され、モータ８によっ
て回転される。なお、チューブ１を検査位置へ挿入する
のはチューブ１を人体外部から送り込むことによって行
う。

【０００６】図16は図14に示す超音波探触子を用いて血
管の内部を診断している状態を示す。図17は図16の探傷
で得られる超音波断層像を示し、血管内に付着した脂質
の厚みが得られる。図18はこのようにして得られた脂質
を除去するため、レーザー・ファイバーを挿入し、脂質
にレーザー光を照射し焼失処置をしている状態を表す。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の超音波探触子を
用いる場合、図19に示すように、超音波探触子を回転し
て生ずる１断面の画像しか得られないので、血管につい
た脂質全体を観察しようとした場合、図20に示すように
超音波探触子を前後に動かしながら断層像を取らねばな
らない。また、図21に示すように血管が閉塞している場
合は、超音波探触子をそれ以上送り込めないため、閉塞
の厚さがどの程度か検査できない。

【０００８】また、図22に示すように、上述した診断の
下でレーザー等を用いた治療を行う場合、診断方向が横
断面方向しか持たない従来の超音波探触子では、治療対
象が存在する前方を全く見ることが出来ないため、その
方向にレーザーを照射するのが極めて危険である点が上
げられる。例えば、レーザーの誤照射による血管の穿孔
や正常組織の焼失の可能性がある。

【０００９】また、レーザー照射による治療後の判定、
すなわち治療部位に対して適切にレーザーが当てられた
か、あるいは十分レーザーが進達出来たかを観察出来な
いという欠点もある。さらに、超音波ビームのスキャン
は、図14，15に示すように、カテーテル外部のモータの
トルクでフレシキブル・ワイヤーを介して圧電振動子
や、超音波ビームを反射するための反射体を回転させる
ことによって行う方法があるが、フレシキブル・ワイヤ
ーを用いるためカテーテルの剛性が高くなり、深部まで
挿入出来なかったり、血管を傷つける可能性がある。ま
た、曲がりくねった血管等に挿入し、カテーテルの曲率
が小さい場合など、フレシキブル・ワイヤーがカテーテ
ル内壁との摩擦でスムーズに回転出来なくなり、回転む
らを生じてしまう場合がある。

【００１０】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
ものであり、従来の進行方向に直交する断面の影像に加
えて、前方、さらに側方の３次元的超音波情報を得る超
音波探触子を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の超音波探触子は、チューブ１内に２つの傘
歯車２を設け、その各々の回転軸が互いに交差するよう
に歯み合わせ、前記チューブ１の軸方向に配置した回転
軸を第１回転軸とし、他方の回転軸を第２回転軸としこ
の第２回転軸上またはこの第２回転軸によって回される
回転体に圧電振動子３を取り付け、回転手段４で前記第
１回転軸を回転するようにしたものである。

【００１２】また、前記第１回転軸またはこの第１回転
軸によって回される回転体にも前記圧電振動子３を取り
付けたものである。

【００１３】また、前記第１回転軸と第２回転軸を直交
するようにしたものである。

【００１４】また、チューブ１内に設けられ、このチュ
ーブ１の軸方向の回転軸を有する回転枠５と、この回転
枠５内に設けられ、この回転枠５の回転軸方向に配置し
た第１回転軸とこの第１回転軸に交差する第２回転軸を
有する２つの傘歯車２と、前記第１回転軸を回転する回
転手段４と、前記第１回転軸の回転を前記回転枠５に伝
達する回転伝達手段６と、前記第２回転軸上またはこの
第２回転軸によって回される回転体に取り付けられた圧
電振動子３とを備えたものである。

【００１５】また、前記第１回転軸上またはこの第１回
転軸によって回される回転体にも圧電振動子３を取り付
けたものである。

【００１６】また、前記第１回転軸と前記第２回転軸を
直交するようにしたものである。

【００１７】また、前記回転手段４がフレキシブル・ワ
イヤー７とこれを回転するモータ８を備えたものであ
る。

【００１８】また、前記回転手段４として、前記第１回
転軸に流体による回転体９を取り付け、前記チューブ１
に流体を流すようにしたものである。

【００１９】また、前記回転手段４として、超音波モー
タを用いたものである。

【００２０】また、前記回転手段４として、静電モータ
を用いたものである。

【００２１】また、前記回転手段４として、前記第１回
転軸にロータとして永久磁石14を取り付け、この永久磁
石14の磁束に交差する磁界を発生するコイル15を設けた
ものである。

【００２２】また、前記コイル15を前記チューブ１に取
り付けたものである。

【００２３】

【作用】回転手段４により第１回転軸を有する傘歯車２
が回転し、これに歯み合う傘歯車２が回転して第２回転
軸が回転する。これにより、第２回転軸あるいはこの第
２回転軸によって回される回転体に取り付けられた圧電
振動子３が回転し、第２回転軸に直交し、圧電振動子３
の取付位置を通る断面の超音波情報を収集することがで
きる。

【００２４】第１回転軸あるいはこの第１回転軸によっ
て回される回転体にも圧電振動子３を取り付けることに
より、第１回転軸に直交し、圧電振動子３の取り付け位
置を通る断面の超音波情報も収集できる。

【００２５】２つの傘歯車２の回転軸を直交することに
より、第２回転軸に直交し、圧電振動子３の取り付け位
置を通る断面の超音波情報が得られ、さらに第１回転軸
に直交し圧電振動子３の取り付け位置を通る断面であっ
て、第２回転軸の圧電振動子３によって得られる断面と
直交する断面の超音波情報も得られる。

【００２６】回転手段４により第１回転軸を回転すると
かみ合う傘歯車２により第２回転軸が回転すると共に、
第１回転軸の回転により回転伝達手段６によって回転枠
５が回転する。これにより第２回転軸と直交し、圧電振
動子３の取り付け位置を通る断面が第１回転軸を回転軸
として回転する３次元空間の超音波情報を収集すること
が出来る。

【００２７】さらに第１回転軸上またはこの第１回転軸
によって回される回転体に圧電振動子３を取り付けるこ
とにより第１回転軸に直交し、圧電振動子３の取り付け
位置を通る断面の超音波情報も収集できる。

【００２８】また、回転枠５内の傘歯車２の第１回転軸
と第２回転軸を直交することにより、第２回転軸と直交
し、圧電振動子３を取り付ける位置を通る断面が、この
断面を通る第１回転軸を回転軸として回転する３次元空
間の超音波情報を収集することが出来る。また、第１回
転軸上またはこの第１回転軸によって回される回転体に
圧電振動子３を取り付けることにより第１回転軸に直交
し、圧電振動子３の取り付け位置を通る断面の超音波情
報も収集できる。

【００２９】回転手段４として、フレシキブル・ワイヤ
ー７を第１回転軸に接続し、このフレキシブル・ワイヤ
ー７を外部に設けたモータ８で回転することにより第１
回転軸を回転することができる。

【００３０】また、回転手段４として、第１回転軸に羽
根車やフィンなどの流体による回転体９を取り付け、チ
ューブ１内に流体を流すことにより、この回転体９に流
体を当てて回転体９を回転させ、第１回転軸を回転す
る。

【００３１】また第１回転軸に超音波モータを設け、第
１回転軸を回転することができる。

【００３２】また、第１回転軸に静電モータを設け、第
１回転軸を回転することができる。

【００３３】また、第１回転軸に永久磁石14を取り付け
てロータとし、この永久磁石14の磁束に交差する磁界を
発生するコイル15を設けてモータを構成し、第１回転軸
を回転することができる。

【００３４】このコイル15をチューブ１に取り付けモー
タを構成し、第１回転軸を回転することができる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の第１実施例を示す。チューブ１内
に、チューブ１の軸方向に設けた第１回転軸と、この第
１回転軸に直交する第２回転軸を有する傘歯車２を設
け、第１回転軸、第２回転軸とも、チューブ壁に設けた
軸受けにより回転自在に支持されている。第１回転軸上
および第２回転軸上、あるいは各々回転軸で回される回
転体上で第１回転軸線と交差あるいは平行する位置に圧
電振動子３が取り付けられている。第２回転軸上に取り
付けられた圧電振動子３への信号線はロータリートラン
ス16により取り出される。これにより第２回転軸が図示
のように回転しても信号線が捩れることはない。第１回
転軸上に取り付けられた圧電振動子３への信号線も、図
示していないロータリートランスによって同様に給電さ
れる。以降の実施例においても回転によってよじれる信
号線は、同様のよじれ防止対策がなされているものとす
る。なお、よじれ防止の他の方法としてブラシ接触によ
るものなども利用できる。

【００３６】第１回転軸が図示していない回転手段４に
よって回転されると、傘歯車２により第２回転軸も回転
する。第１回転軸上あるいはこの第１回転軸によって回
される回転体に取り付けられた圧電振動子３は図示する
ように第１回転軸に直交し、圧電振動子３の取り付け位
置を含む断面を超音波走査し、超音波情報を収集する。
また第２回転軸上に取り付けられた圧電振動子３は図示
するように第２回転軸に直交し、圧電振動子３の取り付
け位置を含む断面を超音波走査し、超音波情報を同時に
収集する。本超音波探触子が血管内に挿入されている場
合、超音波情報としては、この超音波探触子の前方と側
方の脂質の厚さや長さのデータが同時に得られる。

【００３７】本実施例により、治療部位へのレーザーの
照射、進達のモニタを行うことが出来るので、レーザー
照射による血管の穿孔やホットチップにより血管壁の正
常組織を焼いてしまうなどの事故を低減することができ
る。

【００３８】次に第２実施例を図２を用いて説明する。
本実施例と第１実施例の相違点は、圧電振動子３を第２
回転軸を介さず直接傘歯車２に取り付けた点で、動作は
第１実施例と同様である。

【００３９】次に第３実施例を図３，図４を用いて説明
する。本実施例は第１実施例の傘歯車２を回転枠５内に
設置し、この回転枠５を回転するようにしたものであ
る。傘歯車２は、回転軸を傘歯車２の第１回転軸と同じ
回転軸を有する回転枠５内に設置され、傘歯車２の第２
回転軸は回転枠５の壁面で回転自在に支持され、傘歯車
２の第１回転軸は第１実施例と同様にチューブ１の壁面
に取り付けられた支持部により回転自在に支持される。
第１回転軸の回転を回転枠５に伝達する機構を図４に示
す。第１回転軸に固着された歯車Ａと、回転枠５の内周
面に固定された内歯車Ｃの間に歯車Ｂを設置し、第１回
転軸の回転を回転枠５に伝達する。

【００４０】第２回転軸に取り付けられた圧電振動子３
による超音波走査は、第２回転軸の回転により第２回転
軸に直交し、圧電振動子３の取り付け位置を含む断面を
走査すると共に、回転枠５の回転によりこの断面が360
°回転して３次元空間を走査する。これにより３次元超
音波情報が得られる。また、第１回転軸に取り付けられ
た圧電振動子３による走査は、第１実施例と同様に、第
１回転軸に直交し、圧電振動子３の取り付け位置を含む
断面を走査して超音波情報を収集する。なお、以上の実
施例では、超音波探触子の前方と側方を同時に走査する
場合について説明しているが、どちらか一方の場合も、
当然可能である。

【００４１】次に第４実施例を図５を用いて説明する。
本実施例も含め以下に説明する実施例の図面は、第１実
施例の第１回転軸の回転方法について図示しているが、
これらの方法は、他の実施例の第１回転軸の回転方法に
もそのまま適用できるものである。

【００４２】本実施例は第１回転軸の回転方法としてフ
レキシブル・ワイヤー７を用いたものである。しかし本
実施例による回転方法は図15に示すようにカテーテル外
部のモータ８のトルクでフレキシブル・ワイヤー７を介
して回転させるものであり、フレキシブル・ワイヤー７
を用いるためカテーテルの剛性が高く、深部まで挿入で
きなかったり、血管を傷つける可能性がある。以降に説
明する実施例では、フレシキブル・ワイヤー７を使用し
ないことによりカテーテルの柔軟性を大幅に改善してお
り、安全に深部までカテーテルを挿入できるようにして
いる。

【００４３】次に第５実施例を図６を用いて説明する。
本実施例は第１回転軸に羽根車またはフィン９を用い
て、流体をこれに吹き付けて回転させるものである。チ
ューブ１内に流体の流路20を設け、この流路20に生理食
塩水等の人体に無害の流体を流す。流体を流す方法とし
て、流し込む方法、カテーテル内を循環させる方法、ま
た流体( 血液) を吸引する方法、気体をカテーテル内を
循環させる方法などがある。

【００４４】次に第６実施例を図７に用いて説明する。
本実施例は回転機構として超音波モータを用いたものの
一例で、第１回転軸をロータ10として摩擦係数の大きな
ものを用い、このロータ10の周囲に圧電振動子21を有
し、外周面がチューブ１の壁面に固着しているステータ
リング11を設け、圧電振動子21に電圧を印加しロータ10
を回転させる。勿論、円板形のステータを用いた超音波
モータを用い、回転軸に第１回転軸をカップリングさせ
ることも可能である。

【００４５】次に第７実施例を図８を用いて説明する。
本実施例は回転機構に静電モータを用いたものの一例で
ある。第１回転軸の周囲にロータ側電極12を固着し、こ
のロータ側電極12の周囲にステータ側電極13を配置して
チューブ１の壁面に固着したものである。ロータ側電極
12、ステータ側電極13に給電することによりロータを回
転する。また、円板形のステータを用い、回転軸に第１
回転軸をカップリングさせることも可能である。

【００４６】次に第８実施例を図９〜図12を用いて説明
する。本実施例は回転機構に永久磁石14とコイル15を用
いてモータを構成したものである。図９に示すように、
第１回転軸にロータとして永久磁石14を取り付け、コイ
ル15をチューブ１の内壁に取り付けてモータを構成す
る。図10はコイル15の平面的形状を示し、図11はコイル
15の断面と永久磁石14の断面形状を示す。また図12はコ
イル15のチューブ１に対する取り付け方法を３種類示し
たものである。

【００４７】コイル15はチューブ１の外面、内面、また
は内部にエッチング、フォトリソグラフ等の技術を用
い、コイル15を形成することでチューブ１が太くならな
い様にしている。図11は永久磁石14が２極でコイル15が
１つの場合を示しているが、４極以上、２つ以上として
もよい。

【００４８】次に第９実施例を図13を用いて説明する。
本実施例は第８実施例と同様に永久磁石14をロータとし
て用いるが、コイル15をチューブ１の外部、つまり体外
に設けたものである。本実施例も永久磁石14の極数、コ
イル15の数は４極以上、２つ以上でもよい。

【００４９】以上の説明においては、超音波データの処
理方法については言及しなかったが、例えば超音波ビー
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、非接触のレーザーを用いたエンコー
ダを用いて位置検出、角度検出等を行い、診断装置側に
おいて、超音波受信信号と位置信号を処理する信号回路
を用いることや、制御回路で制御を行うことで超音波断
層像を表示することは公知の技術で行う。また、圧電振
動子に超音波の送受信特性を向上させるために音響レン
ズ、整合層、バッキング等を形成することも周知の技術
である。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明から明らかのように本発明
は、傘歯車を用いて２つの軸を回転して、この軸に取り
付けられた圧電振動子による平面走査を行う。さらに傘
歯車を回転枠に入れて、この回転枠を回転することによ
り３次元空間の走査を行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す図である。

【図２】本発明の第２実施例を示す図である。

【図３】本発明の第３実施例を示す図である。

【図４】図３のＣ−Ｃ断面図である。

【図５】本発明の第４実施例である。

【図６】本発明の第５実施例である。

【図７】本発明の第６実施例である。

【図８】本発明の第７実施例である。

【図９】本発明の第８実施例である。

【図10】図９のＹ矢視図である。

【図11】図９のＺ−Ｚ断面図である。

【図12】図11のＣ部詳細を示す図である。

【図13】本発明の第９実施例である。

【図14】従来の超音波探触子の構成例を示す図である。

【図15】フレシキブル・ワイヤーの回転機構図である。

【図16】従来の診断の様子を示す図である。

【図17】図16の超音波診断層像である。

【図18】レーザー照射による診断の様子を示す図であ
る。

【図19】従来の診断の様子を示す図である。

【図20】従来の診断の様子を示す図である。

【図21】従来の診断の様子を示す図である。

【図22】レーザー照射の誤りの例を示す図である。

【符号の説明】

１チューブ２傘歯車３圧電振動子５回転枠７フレシキブル・ワイヤー８モータ９羽根車 10 ロータ 11 ステータリング 12 ロータ側電極 13 ステータ側電極 14 永久磁石 15 コイル 16 ロータリートランス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チューブ（１）内に２つの傘歯車（２）
を設け、その各々の回転軸が互いに交差するように噛み
合わせ、前記チューブ（１）の軸方向に配置した回転軸
を第１回転軸とし、他方の回転軸を第２回転軸としこの
第２回転軸上またはこの第２回転軸によって回される回
転体に圧電振動子（３）を取り付け、回転手段（４）で
前記第１回転軸を回転するようにしたことを特徴とする
超音波探触子。
【請求項２】前記第１回転軸またはこの第１回転軸に
よって回される回転体にも前記圧電振動子（３）を取り
付けたことを特徴とする請求項１記載の超音波探触子。
【請求項３】前記第１回転軸と第２回転軸を直交する
ようにしたことを特徴とするとする請求項１または２記
載の超音波探触子。
【請求項４】チューブ（１）内に設けられ、このチュ
ーブ（１）の軸方向の回転軸を有する回転枠（５）と、
この回転枠（５）内に設けられ、この回転枠（５）の回
転軸方向に配置した第１回転軸とこの第１回転軸に交差
する第２回転軸を有する２つの傘歯車（２）と、前記第
１回転軸を回転する回転手段（４）と、前記第１回転軸
の回転を前記回転枠（５）に伝達する回転伝達手段
（６）と、前記第２回転軸上またはこの第２回転軸によ
って回される回転体に取り付けられた圧電振動子（３）
とを備えたことを特徴とする超音波探触子。
【請求項５】前記第１回転軸上またはこの第２回転軸
によって回される回転体にも圧電振動子（３）を取り付
けたことを特徴とする請求項４記載の超音波探触子。
【請求項６】前記第１回転軸と前記第２回転軸を直交
するようにしたことを特徴とする請求項４または５記載
の超音波探触子。
【請求項７】前記回転手段（４）がフレキシブル・ワ
イヤー（７）とこれを回転するモータ（８）を備えたこ
とを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の超音波
探触子。
【請求項８】前記回転手段（４）として、前記第１回
転軸に流体による回転体（９）を取り付け、前記チュー
ブ（１）に流体を流すようにしたことを特徴とする請求
項１〜６のいずれかに記載の超音波探触子。
【請求項９】前記回転手段（４）として、超音波モー
タを用いたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに
記載の超音波探触子。
【請求項10】前記回転手段（４）として、静電モータ
を用いたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記
載の超音波探触子。
【請求項11】前記回転手段（４）として、前記第１回
転軸にロータとして永久磁石(14)を取り付け、この永久
磁石(14)の磁束に交差する磁界を発生するコイル(15)を
設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載
の超音波探触子。
【請求項12】前記コイル(15)を前記チューブ（１）に
取り付けたことを特徴とする請求項11記載の超音波探触
子。