JPH06277219A - Medical ultrasonic converter assembly - Google Patents

Medical ultrasonic converter assembly

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JPH06277219A
JPH06277219A JP99394A JP99394A JPH06277219A JP H06277219 A JPH06277219 A JP H06277219A JP 99394 A JP99394 A JP 99394A JP 99394 A JP99394 A JP 99394A JP H06277219 A JPH06277219 A JP H06277219A
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JP
Japan
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ultrasonic
transducer
lens
rigid
patient
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Application number
JP99394A
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Japanese (ja)
Inventor
Rodney J Solomon
ロドニー・ジェイ・ソロモン
Gregory G Vogel
グレゴリー・ジー・ヴォーゲル
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HP Inc
Original Assignee
Hewlett Packard Co
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Publication date
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    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/18Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/26Sound-focusing or directing, e.g. scanning
    • G10K11/30Sound-focusing or directing, e.g. scanning using refraction, e.g. acoustic lenses
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G10K11/02Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Multimedia (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE: To obtain an ultrasonic-converter assembly which is free from generation of large distortions or other deterioration in ultrasonic images by structuring an interface means to conduct to a patient's body ultrasonic energy which is received/transmitted from/to the ultrasonic converter and by equipping with an ultrasonic element consisting of a rigid material of a lower-sonic velocity. CONSTITUTION: An ultrasonic converter 10 having an ultrasonic transmission element manufactured from a rigid lower sonic-velocity material is installed within a probe housing 12. The converter 10 has an array of converter elements so arranged as to meet the flat plane of the figure at right angles and an ultrasonic lens 14 has a flat plane and a convex outer plane installed to the converter 10. The convex outer plane of the lens 14 is a cylindrical shape in the direction to meet the flat plane of the figure at right angles and normally, is manufactured from such elastic lower-sonic velocity materials as silicone rubber, etc. Further, as a protective cover 20 manufactured from a rigid lower sonic-velocity material covers the outer plane of the convex shape of the lens 14, having a uniformly matched form with the convex outer plane, it is arranged that no air is present between the elements.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は一般に、医療用超音波装
置のための変換器アセンブリに関し、特に、変換器と患
者の身体との間で超音波エネルギーの連結を行うための
界面要素に関する。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates generally to transducer assemblies for medical ultrasonic devices, and more particularly to interfacial elements for providing ultrasonic energy coupling between the transducer and the body of a patient.

【0002】[0002]

【従来の技術】超音波変換器は、様々な医療用途で頻繁
に用いられるものである。変換器は、1つの変換器要素
または一連の変換器要素を備えることができる。変換器
は、一般には、患者の体内における所望領域の画像を生
成するための超音波画像形成システムの一部となる。多
くの用途の場合、変換器は、手持型プローブ内に取り付
けられる。その手持型プローブは、患者の身体における
選択された外部領域に隣接して位置決めされ、例えば心
臓を走査するために胸壁に隣接して位置決めされる。他
の例では、変換器は、身体内の腔又は経路中に配置可能
なプローブ中に取り付けられる。変換器は、超音波エネ
ルギーを集束させるために超音波レンズを備えているこ
とが多い。
Ultrasonic transducers are frequently used in various medical applications. The converter can comprise a converter element or a series of converter elements. The transducer is typically part of an ultrasound imaging system for producing an image of the desired area within the patient's body. For many applications, the transducer is mounted within a handheld probe. The handheld probe is positioned adjacent a selected external region of the patient's body, for example, adjacent the chest wall for scanning the heart. In another example, the transducer is mounted in a probe that can be placed in a cavity or pathway in the body. Transducers are often equipped with ultrasonic lenses to focus the ultrasonic energy.

【0003】超音波変換器を医療用画像形成に用いる場
合、変換器と画像形成される患者の身体の領域との間の
材料が画像を歪ませたり画像と干渉したりしないことを
確実化することが重要である。特に、超音波エネルギー
が音速の異なる材料間の界面に遭遇する際には、エネル
ギーが一部反射したり屈折したりする。空気中の音速
(約332m/sec)は、人体中の音速(約1540m/sec)と大
きく異なるので、超音波変換器と患者の身体の間の空気
を排除することが重要である。このため、変換器と患者
の身体との間に音響ゲルを用いるのが一般的である。
When an ultrasonic transducer is used in medical imaging, it ensures that the material between the transducer and the area of the patient's body being imaged does not distort or interfere with the image. This is very important. In particular, when ultrasonic energy encounters the interface between materials of different sound speeds, some of the energy is reflected or refracted. Since the speed of sound in air (about 332 m / sec) is significantly different from the speed of sound in the human body (about 1540 m / sec), it is important to exclude air between the ultrasonic transducer and the patient's body. For this reason, it is common to use acoustic gel between the transducer and the patient's body.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】平坦な圧電結晶用の単
一片型の超音波レンズは、通常は凸状の外部構造を有す
る。これにより、変換器と画像形成が行われる身体部分
との良好な接触が可能となる。変換器に接触する内面が
平面でその外側が凸状である超音波エネルギーの集束用
レンズを提供するためには、材料中の音速は人体内の音
速より遅くなければならない。そのような低音速を有す
る典型的な材料は、シリコンゴムであり、これは、比較
的柔らかく、耐久性に乏しく、極めて減衰性が高く、超
音波変換器上に構成しなければならないものである。こ
のシリコンゴムレンズ上に保護カバーを設けることが望
ましい。しかし、このカバーは、超音波画像に大きな歪
を生じさせたり、超音波エネルギーを減衰するものであ
ってはならない。
Single piece ultrasonic lenses for flat piezoelectric crystals usually have a convex outer structure. This allows good contact between the transducer and the body part on which the image is formed. In order to provide a lens for focusing ultrasonic energy with a flat inner surface contacting the transducer and a convex outer surface, the speed of sound in the material must be slower than the speed of sound in the human body. A typical material with such a low speed of sound is silicone rubber, which is relatively soft, poorly durable, extremely dampening and must be constructed on an ultrasonic transducer. . It is desirable to provide a protective cover on this silicone rubber lens. However, the cover should not cause a large distortion in the ultrasonic image or attenuate the ultrasonic energy.

【0005】別の超音波変換器の構成には、米国特許第
5,127,410号(1992年7月7日発行)に記載されている食
堂通過型(transesophageal)プローブ中で回転式変換器
及びレンズを用いたものがある。かかる変換器及びレン
ズは、密封された窓の後に配置され、その窓に対して回
転するものである。そのレンズは、シリコンゴム製の内
部要素とウレタンゴム製の外部要素とを備えている。音
響潤滑材が、レンズと窓との間の隙間に満たされてい
る。このウレタンゴム製のレンズ要素は、比較的柔らか
く、物体がその窓に押し付けられ、あるいは衝突した際
に、この窓に適切な機械的支持を提供することができな
いものである。
Another ultrasonic transducer configuration is described in US Pat.
There is a transesophageal probe described in 5,127,410 (issued July 7, 1992) that uses a rotary transducer and a lens. Such transducers and lenses are placed behind a sealed window and rotate with respect to that window. The lens comprises internal elements made of silicone rubber and external elements made of urethane rubber. Acoustic lubricant is filled in the gap between the lens and the window. The urethane rubber lens element is relatively soft and is unable to provide adequate mechanical support to the window when an object is pressed or impacted on the window.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、医療用
超音波変換器アセンブリが提供される。その変換器アセ
ンブリは、超音波エネルギーの送受信を行う超音波変換
器と、その変換器から送信された超音波エネルギーを患
者の身体へ伝導させ、及び患者の身体から受信された超
音波エネルギーを前記変換器へ伝導させる界面手段とを
備える。その界面手段は、剛性を有する低音速性の材料
から製造された少なくとも1つの超音波伝送要素を備え
る。その材料は好適には、ヒトの組織内での音速とほぼ
一致する音速を有する。その超音波変換器は、単一の変
換器要素又は一連の変換器要素から構成することができ
る。
In accordance with the present invention, a medical ultrasonic transducer assembly is provided. The transducer assembly transmits and receives ultrasonic energy to an ultrasonic transducer, conducts ultrasonic energy transmitted from the transducer to a patient's body, and receives ultrasonic energy received from the patient's body. Interface means for conducting to the converter. The interface means comprises at least one ultrasonic transmission element made of a rigid, low sonic material. The material preferably has a speed of sound that closely matches the speed of sound in human tissue. The ultrasonic transducer can consist of a single transducer element or a series of transducer elements.

【0007】剛性を有する低音速性の材料は好適には、
コンタクトレンズとしてヒトの眼に使用するのに適した
材料である。本発明の剛性を有する低音速性の材料は耐
久性を有するものであり、所望の形状に機械加工または
整形することが可能なものである。剛性を有する低音速
性の材料中の音速は、ヒトの身体内での音速とほぼ一致
しており、超音波画像の歪及び超音波エネルギーの反射
が最小限になるようになっている。
A rigid low sonic material is preferably
A material suitable for use in the human eye as a contact lens. The rigid low-sonic velocity material of the present invention has durability and can be machined or shaped into a desired shape. The velocity of sound in a rigid, low sonic material is approximately the same as the velocity of sound in the human body, so that distortion of the ultrasound image and reflection of ultrasound energy is minimized.

【0008】本発明の第1実施例では、界面手段は超音
波レンズを備え、超音波伝送要素は前記超音波レンズ上
に設けられた保護カバーからなる。その保護カバーは、
変換器の使用中に患者の身体に接触する。
In a first embodiment of the invention, the interface means comprises an ultrasonic lens and the ultrasonic transmission element comprises a protective cover provided on said ultrasonic lens. Its protective cover is
Contact the patient's body while using the transducer.

【0009】第2実施例では、変換器アセンブリは、固
定窓と、その固定窓に対して変換器を回転させる手段と
を備える。超音波レンズは、変換器に取り付けられて、
その変換器と共に回転する。超音波伝送要素は、前記超
音波レンズに取り付けられてその超音波レンズと前記窓
との間に配置された、剛性を有する低音速性の材料から
製造された保護カバーからなる。
In a second embodiment, the transducer assembly comprises a fixed window and means for rotating the transducer with respect to the fixed window. The ultrasonic lens is attached to the transducer,
Rotate with the transducer. The ultrasonic transmission element comprises a protective cover attached to the ultrasonic lens and disposed between the ultrasonic lens and the window and made of a rigid, low sonic material.

【0010】第3実施例では、変換器アセンブリは、固
定窓と、その固定窓に対して変換器を回転させる手段と
を備える。その窓は、剛性を有する低音速性の材料から
製造されたものである。
In a third embodiment, the transducer assembly comprises a fixed window and means for rotating the transducer with respect to the fixed window. The window is made of a rigid, low sound velocity material.

【0011】第4実施例では、変換器アセンブリは、固
定窓と、その固定窓に対して変換器を回転させる手段と
を備える。超音波レンズは、変換器に取り付けられて、
その変換器と共に回転する。超音波伝送要素は、剛性を
有する低音速性の材料から製造された、前記超音波レン
ズの外側要素から構成される。
In a fourth embodiment, the transducer assembly comprises a fixed window and means for rotating the transducer with respect to the fixed window. The ultrasonic lens is attached to the transducer,
Rotate with the transducer. The ultrasonic transmission element comprises the outer element of the ultrasonic lens, made of a rigid, low sonic material.

【0012】第5実施例では、剛性を有する低音速性の
材料から製造された超音波伝送要素は、変換器と患者の
身体との間の超音波エネルギーの連結を行う音響導管か
ら構成される。この音響導管は、患者の身体から変換器
を隔置するための隔離部を備えるものである。また、音
響導管は、その音響導管内で全内反射により超音波エネ
ルギーの伝搬方向を変更させる表面を備えることができ
る。
[0012] In a fifth embodiment, an ultrasonic transmission element made of a rigid, low sonic material comprises an acoustic conduit that provides ultrasonic energy coupling between the transducer and the patient's body. . The acoustic conduit includes an isolation to separate the transducer from the patient's body. The acoustic conduit may also include a surface that redirects ultrasonic energy by total internal reflection within the acoustic conduit.

【0013】本発明の別の態様によれば、超音波変換器
と患者の身体との間で超音波エネルギーの連結を行う要
素が提供される。その要素は、剛性を有する低音速性の
材料から製造された部材から構成されるものである。
In accordance with another aspect of the present invention, there is provided an element for providing ultrasonic energy coupling between an ultrasonic transducer and a patient's body. The element is composed of a member made of a rigid, low sonic material.

【0014】[0014]

【実施例】本発明は、超音波変換器と患者の身体との間
で使用するための新規の界面要素を提供する。本発明
は、通常はコンタクトレンズとしてヒトの眼に使用され
る剛性を有する通気性材料が、超音波エネルギーの伝送
に極めて好適な性質を有する、という発見に基づくもの
である。かかる剛性を有する通気性材料は、超音波変換
器と患者の身体との間に配置される各種の超音波伝送要
素を製造するために用いられる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a novel interface element for use between an ultrasonic transducer and a patient's body. The present invention is based on the discovery that rigid breathable materials, which are commonly used in the human eye as contact lenses, have properties that make them very suitable for the transmission of ultrasonic energy. Such rigid breathable materials are used to fabricate various ultrasonic transmission elements that are placed between the ultrasonic transducer and the patient's body.

【0015】かかる超音波伝送要素に対する最も重要な
要件は、材料中の音速である。この材料中の音速は好適
には、人体内の音速(約1540m/sec)とほぼ一致する。
これにより、送信又は受信された超音波エネルギーがそ
の要素を通過する際に超音波画像に大きな歪みその他の
劣化が発生することが確実になくなる。この材料中の音
速は、人体中の音速に可能な限り近いことが望ましい。
しかし、約950〜2000m/secの範囲内の音速は許容可能な
ものと考えられる。この範囲内の音速を有する材料はほ
とんど柔軟なものであり、従って耐久性に欠けることに
なる。
The most important requirement for such an ultrasonic transmission element is the speed of sound in the material. The speed of sound in this material preferably approximately matches the speed of sound in the human body (about 1540 m / sec).
This ensures that the transmitted or received ultrasound energy does not experience significant distortion or other degradation in the ultrasound image as it passes through the element. It is desirable that the speed of sound in this material be as close as possible to the speed of sound in the human body.
However, sound speeds in the range of about 950-2000 m / sec are considered acceptable. Materials with sonic velocities in this range are mostly flexible and therefore lack durability.

【0016】もう一つの要件として、剛性を有する材料
の音響インピーダンスが人体の音響インピーダンス(1.
54Mrayls)にほぼ一致していなければならない、という
ことがある。約1.0〜2.1Mraylsの範囲内の音響インピー
ダンスが許容可能であると考えられる。
Another requirement is that the acoustic impedance of a rigid material is the acoustic impedance of the human body (1.
54Mrayls) should almost match. Acoustic impedances in the range of about 1.0-2.1 Mrayls are considered acceptable.

【0017】コンタクトレンズに通常用いられる剛性を
有する通気性材料は人体中の音速に非常に近い音速を有
する、ということを発見した。更に、かかる材料は、比
較的硬く、耐久性があり、所望形状に機械加工又は整形
することができるものである。かかる材料の他の利点
は、従来用いられている柔軟な材料の音響減衰(一般に
30dB/cm)より低い音響減衰(一般に20dB/cm)を有する
ことができるということである。従って、この剛性を有
する通気性材料は、超音波変換器と患者の身体との間に
配置可能な様々な超音波伝送要素の製造に用いることが
できる。コンタクトレンズに必要な通気性は、超音波伝
送要素には必要ない。従って、950〜2000m/secの範囲の
音速を有する剛性材料(以下、剛性低音速材料”と称
す)が、本発明による超音波伝送要素の製造に使用可能
であると考えられる。
It has been discovered that the rigid breathable materials commonly used for contact lenses have a velocity of sound very close to the velocity of sound in the human body. Further, such materials are relatively hard, durable and can be machined or shaped into the desired shape. Another advantage of such materials is the acoustic damping (typically
It is possible to have a sound attenuation (generally 20 dB / cm) lower than 30 dB / cm). Thus, this rigid breathable material can be used to make a variety of ultrasonic transmission elements that can be placed between the ultrasonic transducer and the patient's body. The breathability required for contact lenses is not required for ultrasonic transmission elements. Therefore, it is believed that rigid materials having sonic velocities in the range of 950 to 2000 m / sec (hereinafter referred to as rigid low sonic velocity materials) can be used to manufacture the ultrasonic transmission element according to the present invention.

【0018】好適な剛性低音速材料は、「Equalens I
I」という商品名で「Polymer Technology Corporatio
n」(Wilmington,Massachusetts)により販売されてい
る。この材料の測定音速は、上記の範囲内である。他の
通気性コンタクトレンズ材料は、Ellis等の1979年5月1
日発行の米国特許第4,152,508号、Ellis等の1984年1月3
日発行の米国特許第4,424,328号、Ellis等の1984年7月3
1日発行の米国特許第4,463,149号、Ellis等の1986年8月
5日発行の米国特許第4,604,479号、Ellis等の1986年11
月25日発行の米国特許第4,625,007号、Ellis等の1987年
8月11日発行の米国特許第4,686,267号、Ellis等の1989
年5月2日発行の米国特許第4,826,889号、Ellis等の1989
年5月2日発行の米国特許第4,826,936号、Ellis等の1991
年2月26日発行の米国特許第4,996,275号、およびBaron
等の1991年7月16日発行の米国特許第5,032,658号に説明
されている。一般に、この剛性低音速材料は、ポリメチ
ルメタクリレートとシリコンあるいはフッ化シリコンを
含む組成を有する。
A suitable rigid low sonic material is "Equalens I
The product name is "Polymer Technology Corporatio"
n ”(Wilmington, Massachusetts). The measured sound velocity of this material is within the above range. Other breathable contact lens materials are available from Ellis et al., May 1979 1
Published U.S. Pat.No. 4,152,508, Ellis et al., January 1984 3
Published U.S. Pat.No. 4,424,328, Ellis et al., July 1984 3
1-day U.S. Pat.No. 4,463,149, Ellis et al. August 1986
U.S. Pat.No. 4,604,479 issued 5th, Ellis et al. 1986 11
U.S. Pat.No. 4,625,007 issued May 25, Ellis et al., 1987
U.S. Pat.No. 4,686,267, issued August 11, 1989, Ellis et al.
U.S. Pat.No. 4,826,889, issued May 2, 1989, Ellis et al. 1989
U.S. Pat.No. 4,826,936, issued May 2, 1991, Ellis et al.
U.S. Pat. No. 4,996,275, issued February 26, 2010, and Baron
Et al., U.S. Pat. No. 5,032,658, issued Jul. 16, 1991. Generally, this rigid low sonic material has a composition containing polymethylmethacrylate and silicon or silicon fluoride.

【0019】剛性低音速材料で製造された超音波伝送要
素の第1実施例を図1に示す。超音波変換器10は、プロ
ーブハウジング12内に取り付けられる。変換器10は、図
1の平面に直交する方向にアレイをなす変換器要素を有
する。超音波レンズ14は、変換器10に取り付けられた平
坦面と凸状の外面とを有する。レンズ14の凸状の外面
は、図1の平面に直交する方向に円筒状をなす。このレ
ンズ14は、通常はシリコンゴム等の低音速の柔軟材料で
製造される。上述のような剛性低音速材料から製造され
た保護カバー20が、レンズ14の凸状の外面を覆う。この
カバー20は、レンズ14の凸状外面に一致した形状を有
し、それら要素間に空気が存在しないようになってい
る。カバー20の厚さは、一般には約0.5mmとすることが
できる。しかし、他の厚さも利用可能であることが理解
されよう。カバー20は、超音波レンズ14の損傷を防止
し、また得られる超音波画像に歪みを発生させたりその
他の干渉を起こしたりすることがないものである。保護
カバー20は通常は音響ゲルを用いて患者の身体に接触さ
せて配置される。
A first embodiment of an ultrasonic transmission element made of a rigid low sonic material is shown in FIG. The ultrasonic transducer 10 is mounted inside the probe housing 12. Transducer 10 has an array of transducer elements in a direction orthogonal to the plane of FIG. The ultrasonic lens 14 has a flat surface attached to the transducer 10 and a convex outer surface. The convex outer surface of the lens 14 has a cylindrical shape in a direction orthogonal to the plane of FIG. The lens 14 is typically made of a low acoustic velocity flexible material such as silicone rubber. A protective cover 20 made of a rigid low sonic material as described above covers the convex outer surface of the lens 14. The cover 20 has a shape that conforms to the convex outer surface of the lens 14 so that there is no air between the elements. The thickness of cover 20 can generally be about 0.5 mm. However, it will be appreciated that other thicknesses are available. The cover 20 prevents the ultrasonic lens 14 from being damaged and does not cause distortion or other interference in the obtained ultrasonic image. The protective cover 20 is typically placed in contact with the patient's body using acoustic gel.

【0020】剛性低音速材料から製造された超音波伝送
要素の他の実施例を図2を参照して説明する。超音波変
換器プローブ30は、患者の身体32に接触して配置され
る。プローブ30は、圧電材料から形成されたフェイズド
アレイ超音波変換器36を備える。この変換器36は、往復
モータその他の適当な手段を用いて変換器を直接的ある
いは間接的にに回転させる機構38によって回転される。
複合レンズ40は、凸状円柱レンズ要素46と、この凸状要
素46と結合する凹状要素48とを有する。レンズ要素46は
通常はRTV等のシリコンゴムである。レンズ要素48は通
常はウレタンゴムから製造される。窓アセンブリは、エ
ポキシシール42によって覆われたハウジング41中に取り
付けられる。この窓アセンブリは、薄いポリエステル膜
の窓45と背面層47とを備える。この背面層47はウレタン
ゴムから製造することができる。この背面層47は、RFI
スクリーン49を含むことができる。フッ化シリコンオイ
ル等の音響潤滑材51が、レンズ40と背面層47との間に配
設されて、変換器36及びレンズ40が窓アセンブリに対し
て回転することが可能になる。かかるプローブアセンブ
リは、前記引用の米国特許第5,127,410号で一層詳細に
説明されている。
Another embodiment of an ultrasonic transmission element made of a rigid low sonic material will be described with reference to FIG. The ultrasonic transducer probe 30 is placed in contact with the patient's body 32. The probe 30 includes a phased array ultrasonic transducer 36 formed of a piezoelectric material. The transducer 36 is rotated by a mechanism 38 that directly or indirectly rotates the transducer using a reciprocating motor or other suitable means.
The compound lens 40 has a convex cylindrical lens element 46 and a concave element 48 that joins with this convex element 46. Lens element 46 is typically silicone rubber such as RTV. Lens element 48 is typically made of urethane rubber. The window assembly is mounted in a housing 41 covered by an epoxy seal 42. The window assembly comprises a thin polyester film window 45 and a back layer 47. This back layer 47 can be manufactured from urethane rubber. This back layer 47 is RFI
A screen 49 can be included. An acoustic lubricant 51, such as silicon fluoride oil, is disposed between the lens 40 and the back layer 47 to allow the transducer 36 and lens 40 to rotate with respect to the window assembly. Such a probe assembly is described in more detail in the above-referenced US Pat. No. 5,127,410.

【0021】本発明の第2実施例によれば、剛性低音速
材料から製造された保護カバー60が、レンズ要素48の外
面に取り付けられている。この保護カバー60は、変換器
が回転する際に柔軟なウレタンレンズ要素48が物理的に
損傷するのを防止する。更に、カバー60は、ウレタンレ
ンズ要素48を音響潤滑材51による劣化から保護する。最
後に、カバー60は、窓アセンブリに対する機械的裏当て
を提供し、これにより、外部の物体からの圧力や衝撃に
よる窓の損傷の可能性が低減する。
According to a second embodiment of the present invention, a protective cover 60 made of a rigid low sonic material is attached to the outer surface of the lens element 48. This protective cover 60 prevents the flexible urethane lens element 48 from being physically damaged as the transducer rotates. Further, the cover 60 protects the urethane lens element 48 from deterioration due to the acoustic lubricant 51. Finally, the cover 60 provides a mechanical backing for the window assembly, which reduces the potential for damage to the window due to pressure or shock from external objects.

【0022】好適には、カバー60は、音響潤滑材51と相
容性のものであり、音響潤滑剤51を所定位置に維持し
て、レンズ40の回転中に蒸発したり空気ポケットを形成
したりすることがないようにする。この要件は、その剛
性低音速材料の通気特性によりおそらく満たされる。
Preferably, the cover 60 is compatible with the acoustic lubricant 51 and maintains the acoustic lubricant 51 in place to evaporate or form air pockets during rotation of the lens 40. Try not to. This requirement is probably met by the breathing properties of the rigid low sonic material.

【0023】本発明の第3実施例では、変換器プローブ
30の窓45は剛性低音速材料から製造される。従来の変換
器アセンブリでは、窓45は、超音波エネルギーの屈折や
反射を低減させるように非常に薄く、また背面層47はウ
レタンゴムから製造されていた。従って、かかる窓アセ
ンブリは、外部の物体による損傷を受けやすかった。こ
れに対し、窓45を剛性低音速材料で製造すると、比較的
薄く構成することができる。これは、その音響特性が人
体中の音響特性に極めて近いからである。従って、超音
波画像に影響を与えることなくプローブアセンブリに対
する損傷の可能性が低減される。保護カバー60と剛性を
有する低音速窓45とは、別々に用いることが可能であ
り、また、図2の変換器アセンブリ中に組み合わせて用
いることもできる。
In a third embodiment of the invention, a transducer probe
The thirty windows 45 are manufactured from a rigid low sonic material. In conventional transducer assemblies, the window 45 was very thin to reduce refraction and reflection of ultrasonic energy, and the back layer 47 was made of urethane rubber. Therefore, such window assemblies were susceptible to damage by external objects. On the other hand, if the window 45 is made of a rigid low acoustic velocity material, it can be made relatively thin. This is because the acoustic characteristics are very close to the acoustic characteristics in the human body. Therefore, the potential for damage to the probe assembly is reduced without affecting the ultrasound image. The protective cover 60 and the rigid low sound velocity window 45 can be used separately or in combination in the transducer assembly of FIG.

【0024】図3に本発明の第4実施例を示す。同図の
超音波変換器プローブ30は、図2に示すプローブと同様
な構造を有する。図2及び図3における同じ要素には同
じ符号を付してある。図3の実施例では、凸状レンズ要
素46に結合するレンズ要素62は、本発明による剛性低
音速材料から製造される。レンズ要素62は、図2に示
して上述した保護カバー60と同様の利点を有する。レン
ズ要素62は、凸状要素46への物理的損傷を防止し、また
音響潤滑材51により劣化されることはない。更に、剛性
低音速材料からなるレンズ要素62は、窓アセンブリ用の
機械的裏当てを提供し、これにより窓への損傷の可能性
が低減される。
FIG. 3 shows a fourth embodiment of the present invention. The ultrasonic transducer probe 30 in the figure has the same structure as the probe shown in FIG. The same elements in FIGS. 2 and 3 are designated by the same reference numerals. In the embodiment of FIG. 3, lens element 62, which couples to convex lens element 46, is made of a rigid low sonic material according to the present invention. The lens element 62 has the same advantages as the protective cover 60 shown in FIG. 2 and described above. The lens element 62 prevents physical damage to the convex element 46 and is not degraded by the acoustic lubricant 51. In addition, the lens element 62, made of a rigid, low sonic material, provides a mechanical backing for the window assembly, which reduces the potential for damage to the window.

【0025】図4に本発明の第5実施例を示す。音響導
管70は、超音波変換器72と患者の身体74との間で超音波
エネルギーを伝送するのに用いられる。この音響導管
は、剛性低音速材料から製造され、変換器72により送信
又は受信される超音波エネルギーの方向を変更するよう
構成されている。音響導管70の面75は、送受信される超
音波エネルギーの方向に対して45゜の角度をなす。この
面75は、空気に、または、音響導管70の剛性低音速材料
とは音響インピーダンスが十分に異なる他の材料に接触
する。これにより、超音波エネルギーが全内反射により
面75から反射されて可干渉状態が維持される。
FIG. 4 shows a fifth embodiment of the present invention. The acoustic conduit 70 is used to transmit ultrasonic energy between the ultrasonic transducer 72 and the patient's body 74. The acoustic conduit is made of a rigid low sonic material and is configured to redirect the ultrasonic energy transmitted or received by the transducer 72. The surface 75 of the acoustic conduit 70 makes an angle of 45 ° with the direction of transmitted and received ultrasonic energy. This surface 75 contacts the air or another material whose acoustic impedance is sufficiently different from the rigid low sonic material of the acoustic conduit 70. As a result, ultrasonic energy is reflected from the surface 75 by total internal reflection and the coherent state is maintained.

【0026】この音響導管をより簡単にしたものが、剛
性低音速材料製の直線部分からなるものであり、これ
は、超音波変換器を患者の身体から離しておくための隔
離部として機能する。この音響導管の剛性により、例え
ばフィンガーチップ変換器等の、狭い四肢で画像形成を
行うためのクリップオン式装置の構成が可能になる。こ
の剛性低音速材料は、画像形成される器官の曲率に沿う
ように機械加工することができる。
A simpler version of this acoustic conduit consists of a straight section made of a rigid, low sonic material, which acts as an isolation to keep the ultrasonic transducer away from the patient's body. . The rigidity of this acoustic conduit allows the construction of clip-on devices for imaging with narrow limbs, such as fingertip transducers. This rigid low sonic material can be machined to follow the curvature of the imaged organ.

【0027】以上、剛性低音速材料から製造された超音
波伝送要素のいくつかの実施例を図示および説明してき
た。本発明は、剛性低音速材料から製造されたあらゆる
超音波伝送要素を含むものであることが理解されよう。
かかる要素は、構造的剛性を提供し、超音波エネルギー
の反射と屈折を最小限にしつつ、人体との間の超音波エ
ネルギーの送受信を容易化する音速を有するものとな
る。
Above, several embodiments of ultrasonic transmission elements made from rigid low sonic materials have been shown and described. It will be appreciated that the present invention includes any ultrasonic transmission element made from a rigid low sonic material.
Such elements provide structural rigidity and have a speed of sound that facilitates transmission and reception of ultrasonic energy to and from the human body while minimizing reflection and refraction of ultrasonic energy.

【0028】以上、本発明の現在考えられる好適な実施
例を図示および説明してきたが、当業者であれば、特許
請求の範囲に規定する本発明の範囲から逸脱することな
く、さまざまな変更や修正が可能であることは明らかで
あろう。
While the presently preferred and preferred embodiment of the invention has been illustrated and described, those skilled in the art can make various changes and modifications without departing from the scope of the invention as defined in the claims. It will be clear that modifications are possible.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、超
音波画像に大きな歪みその他の劣化を生じさせることの
ない、医療用超音波装置のための変換器アセンブリを提
供することができる。
Since the present invention is constructed as described above, it is possible to provide a transducer assembly for a medical ultrasonic device which does not cause a large distortion or other deterioration of an ultrasonic image.

【0030】以下に、本発明の実施態様を列挙する。The embodiments of the present invention will be listed below.

【0031】1.超音波エネルギーの送受信を行う超音
波変換器と、その変換器から送信された超音波エネルギ
ーを患者の身体へと伝導させ、及び前記患者の身体から
受信された超音波エネルギーを前記変換器へと伝導させ
る、界面手段であって、剛性を有する低音速性の材料か
ら製造された少なくとも1つの超音波伝送要素を備え
る、前記界面手段とからなり、更に、その界面手段が超
音波レンズからなり、前記超音波伝送要素が前記超音波
レンズ上に設けられた保護カバーからなることを特徴と
する、医療用超音波変換器アセンブリ。
1. An ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic energy, conducts the ultrasonic energy transmitted from the transducer to the body of the patient, and transmits the ultrasonic energy received from the body of the patient to the transducer. An interface means for conducting, said interface means comprising at least one ultrasonic transmission element made of a rigid, low acoustic velocity material, further comprising an ultrasonic lens, The ultrasonic transducer assembly according to claim 1, wherein the ultrasonic transmission element comprises a protective cover provided on the ultrasonic lens.

【0032】2.超音波エネルギーの送受信を行う超音
波変換器と、その変換器から送信された超音波エネルギ
ーを患者の身体へと伝導させ、及び前記患者の身体から
受信された超音波エネルギーを前記変換器へと伝導させ
る、界面手段であって、剛性を有する低音速性の材料か
ら製造された少なくとも1つの超音波伝送要素を備え
る、前記界面手段とからなり、更に、前記変換器を回転
させる手段を備え、前記界面手段が、前記変換器に取り
付けられてその変換器と共に回転する超音波レンズと、
その超音波レンズと患者の身体との間に位置決めされた
固定窓とからなり、前記超音波伝送要素が、前記超音波
レンズに取り付けられて前記超音波レンズから前記窓へ
と延びる保護カバーからなることを特徴とする、医療用
超音波変換器アセンブリ。
2. An ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic energy, conducts the ultrasonic energy transmitted from the transducer to the body of the patient, and transmits the ultrasonic energy received from the body of the patient to the transducer. An interface means for conducting, said interface means comprising at least one ultrasonic transmission element made of a rigid, low sonic material, and further comprising means for rotating said transducer, An ultrasonic lens, wherein the interface means is attached to the transducer and rotates with the transducer;
A fixed window positioned between the ultrasonic lens and the patient's body, the ultrasonic transmission element comprising a protective cover attached to the ultrasonic lens and extending from the ultrasonic lens to the window A medical ultrasonic transducer assembly, comprising:

【0033】3.超音波エネルギーの送受信を行う超音
波変換器と、その変換器から送信された超音波エネルギ
ーを患者の身体へと伝導させ、及び前記患者の身体から
受信された超音波エネルギーを前記変換器へと伝導させ
る、界面手段であって、剛性を有する低音速性の材料か
ら製造された少なくとも1つの超音波伝送要素を備え
る、前記界面手段とからなり、更に、前記変換器を回転
させる手段を備え、前記界面手段が、前記変換器に取り
付けられてその変換器と共に回転する超音波レンズから
なり、前記超音波伝送要素が、前記超音波レンズと患者
の身体との間に位置決めされた固定窓からなることを特
徴とする、医療用超音波変換器アセンブリ。
3. An ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic energy, conducts the ultrasonic energy transmitted from the transducer to the body of the patient, and transmits the ultrasonic energy received from the body of the patient to the transducer. An interface means for conducting, said interface means comprising at least one ultrasonic transmission element made of a rigid, low sonic material, and further comprising means for rotating said transducer, The interface means comprises an ultrasonic lens attached to and rotating with the transducer, and the ultrasonic transmission element comprises a fixed window positioned between the ultrasonic lens and the patient's body. A medical ultrasonic transducer assembly, comprising:

【0034】4.超音波エネルギーの送受信を行う超音
波変換器と、その変換器から送信された超音波エネルギ
ーを患者の身体へと伝導させ、及び前記患者の身体から
受信された超音波エネルギーを前記変換器へと伝導させ
る、界面手段であって、剛性を有する低音速性の材料か
ら製造された少なくとも1つの超音波伝送要素を備え
る、前記界面手段とからなり、更に、前記超音波伝送要
素が、前記変換器と患者の身体との間で超音波の連結を
行う音響導管からなることを特徴とする、医療用超音波
変換器アセンブリ。
4. An ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic energy, conducts the ultrasonic energy transmitted from the transducer to the body of the patient, and transmits the ultrasonic energy received from the body of the patient to the transducer. An interface means for conducting, said interface means comprising at least one ultrasonic transmission element made of a rigid, low sonic material, said ultrasonic transmission element further comprising: A medical ultrasonic transducer assembly, comprising an acoustic conduit for ultrasonic coupling between a patient and the body of a patient.

【0035】5.前記音響導管が、その音響導管内で全
内反射により超音波エネルギーの伝搬方向を変更させる
表面を備えていることを特徴とする、前項4記載の医療
用超音波変換器アセンブリ。
5. The medical ultrasonic transducer assembly of claim 4, wherein the acoustic conduit comprises a surface that redirects ultrasonic energy within the acoustic conduit by total internal reflection.

【0036】6.超音波エネルギーの送受信を行う超音
波変換器と、その変換器から送信された超音波エネルギ
ーを患者の身体へと伝導させ、及び前記患者の身体から
受信された超音波エネルギーを前記変換器へと伝導させ
る、界面手段であって、剛性を有する低音速性の材料か
ら製造された少なくとも1つの超音波伝送要素を備え
る、前記界面手段とからなり、更に、前記の剛性を有す
る低音速性の材料内の音速が、約950(m/sec)ないし2000
(m/sec)という範囲内にあることを特徴とする、医療用
超音波変換器アセンブリ。
6. An ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic energy, conducts the ultrasonic energy transmitted from the transducer to the body of the patient, and transmits the ultrasonic energy received from the body of the patient to the transducer. An interface means for conducting, said interface means comprising at least one ultrasonic transmission element made from a rigid, low sonic velocity material, and further comprising said rigid, low sonic velocity material The sound velocity inside is about 950 (m / sec) to 2000
A medical ultrasonic transducer assembly characterized by being in the range of (m / sec).

【0037】7.超音波エネルギーの送受信を行う超音
波変換器と、その変換器から送信された超音波エネルギ
ーを患者の身体へと伝導させ、及び前記患者の身体から
受信された超音波エネルギーを前記変換器へと伝導させ
る、界面手段であって、剛性を有する低音速性の材料か
ら製造された少なくとも1つの超音波伝送要素を備え
る、前記界面手段とからなり、更に、前記変換器を回転
させる手段を備え、前記界面手段が、前記変換器に取り
付けられてその変換器と共に回転する超音波レンズと、
その超音波レンズと患者の身体との間に位置決めされた
固定窓とからなり、前記超音波伝送要素が前記超音波レ
ンズの構成要素からなることを特徴とする、医療用超音
波変換器アセンブリ。
7. An ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic energy, conducts the ultrasonic energy transmitted from the transducer to the body of the patient, and transmits the ultrasonic energy received from the body of the patient to the transducer. An interface means for conducting, said interface means comprising at least one ultrasonic transmission element made of a rigid, low sonic material, and further comprising means for rotating said transducer, An ultrasonic lens, wherein the interface means is attached to the transducer and rotates with the transducer;
A medical ultrasonic transducer assembly, comprising: a fixed window positioned between the ultrasonic lens and a patient's body, the ultrasonic transmission element comprising a component of the ultrasonic lens.

【0038】8.超音波エネルギーの送受信を行う超音
波変換器と、その変換器から送信された超音波エネルギ
ーを患者の身体へと伝導させ、及び前記患者の身体から
受信された超音波エネルギーを前記変換器へと伝導させ
る、界面手段であって、剛性を有する低音速性の材料か
ら製造された少なくとも1つの超音波伝送要素を備え
る、前記界面手段とからなり、更に、前記超音波伝送要
素が、超音波レンズまたはその構成要素からなることを
特徴とする、医療用超音波変換器アセンブリ。
8. An ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic energy, conducts the ultrasonic energy transmitted from the transducer to the body of the patient, and transmits the ultrasonic energy received from the body of the patient to the transducer. Comprising: an interface means for conducting, said interface means comprising at least one ultrasonic transmission element made of a rigid, low acoustic velocity material, the ultrasonic transmission element further comprising an ultrasonic lens Or a medical ultrasonic transducer assembly, characterized in that it consists of its components.

【0039】9.剛性を有する低音速性の材料から製造
された部材からなり、超音波変換器と患者の身体との間
で超音波エネルギーの連結を行うことを特徴とする、要
素。
9. An element comprising a member made of a rigid, low sonic material, characterized by providing an ultrasonic energy connection between the ultrasonic transducer and the patient's body.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】柔軟な超音波レンズと剛性を有する低音速性の
材料製の保護カバーとを備えた本発明による変換器アセ
ンブリを示す部分断面図である。
1 is a partial cross-sectional view of a transducer assembly according to the present invention with a flexible ultrasonic lens and a protective cover made of a rigid, low sonic material.

【図2】回転式変換器及びレンズを採用した変換器アセ
ンブリの実施例を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a transducer assembly that employs a rotary transducer and a lens.

【図3】回転式変換器及びレンズを採用した変換器アセ
ンブリの実施例を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an embodiment of a transducer assembly that employs a rotary transducer and a lens.

【図4】変換器と患者の身体との間で超音波エネルギー
の連結を行うために音響導管を採用した変換器アセンブ
リの概要を示す側面図である。
FIG. 4 is a side view showing a schematic of a transducer assembly that employs an acoustic conduit to provide ultrasonic energy coupling between the transducer and the patient's body.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:超音波変換器 12:プローブハウジング 14:超音波レンズ 20:保護カバー 10: Ultrasonic transducer 12: Probe housing 14: Ultrasonic lens 20: Protective cover

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】超音波エネルギーの送受信を行う超音波変
換器と、 その変換器から送信された超音波エネルギーを患者の身
体へと伝導させ、及び前記患者の身体から受信された超
音波エネルギーを前記変換器へと伝導させる、界面手段
であって、剛性を有する低音速性の材料から製造された
少なくとも1つの超音波伝送要素を備える、前記界面手
段とからなることを特徴とする、医療用超音波変換器ア
センブリ。
1. An ultrasonic transducer for transmitting and receiving ultrasonic energy, conducting ultrasonic energy transmitted from the transducer to a body of a patient, and transmitting ultrasonic energy received from the body of the patient. Medical device, characterized in that it comprises an interfacial means for conducting to said transducer, said interfacial means comprising at least one ultrasonic transmission element made of a rigid, low acoustic velocity material. Ultrasonic transducer assembly.
JP99394A 1993-01-08 1994-01-10 Medical ultrasonic converter assembly Pending JPH06277219A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US230693A 1993-01-08 1993-01-08
US002306 1993-01-08

Publications (1)

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JPH06277219A true JPH06277219A (en) 1994-10-04

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ID=21700167

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JP99394A Pending JPH06277219A (en) 1993-01-08 1994-01-10 Medical ultrasonic converter assembly

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4891913A (en) * 1987-07-17 1990-01-09 Ohi Seisakusho Co., Ltd. Weather strip structure for use with sun roof

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