JPH0856949A - 超音波プローブ - Google Patents
超音波プローブInfo
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- JPH0856949A JPH0856949A JP7225857A JP22585795A JPH0856949A JP H0856949 A JPH0856949 A JP H0856949A JP 7225857 A JP7225857 A JP 7225857A JP 22585795 A JP22585795 A JP 22585795A JP H0856949 A JPH0856949 A JP H0856949A
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/12—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves in body cavities or body tracts, e.g. by using catheters
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- A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
- A61B8/4444—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device related to the probe
- A61B8/445—Details of catheter construction
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- A—HUMAN NECESSITIES
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- A61B8/4483—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
- A61B8/4488—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer the transducer being a phased array
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
- B06B1/0625—Annular array
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- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods 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
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/22—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for
- A61B17/22004—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic shock waves
- A61B17/22012—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic shock waves in direct contact with, or very close to, the obstruction or concrement
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Abstract
(57)【要約】
【課題】近視野においても、解像度の高い全円周イメー
ジングを可能とする、カテーテルのような超音波プロー
ブを提供すること。 【解決手段】電気音響変換素子１６が、中央領域に音響
ビームを放射するように、シェル１０の内側表面の全円
周にアレイの形で配置され、電気的または機械的手段に
より変換素子のサブセットが選択的に励起され、第１の
音響ビーム２０を放射する。また、リフレクタ１４が、
中心領域内に変換素子と間隔を空けて配置され、第１の
音響ビームを偏向し、第２の音響ビーム２４の経路を画
定する。これらの経路に沿って返ってきたエコー・ビー
ムによってイメージングが行われる。
ジングを可能とする、カテーテルのような超音波プロー
ブを提供すること。 【解決手段】電気音響変換素子１６が、中央領域に音響
ビームを放射するように、シェル１０の内側表面の全円
周にアレイの形で配置され、電気的または機械的手段に
より変換素子のサブセットが選択的に励起され、第１の
音響ビーム２０を放射する。また、リフレクタ１４が、
中心領域内に変換素子と間隔を空けて配置され、第１の
音響ビームを偏向し、第２の音響ビーム２４の経路を画
定する。これらの経路に沿って返ってきたエコー・ビー
ムによってイメージングが行われる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に超音波装置に関す
るものであり、とりわけ人間の血管のような導管の内部
についてイメージング及び処置を実施するための超音波
プローブに関するものである。
るものであり、とりわけ人間の血管のような導管の内部
についてイメージング及び処置を実施するための超音波
プローブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超音波装置を利用して、心臓血管疾患の
診断及び処置が行われる。超音波イメージングは、問題
となる人体に音波を送り込み、結果生じる音波の反射を
検出する、人体を傷つけない方法で実施することが可能
である。反射は音響インピーダンスが変化する結果とし
て生じるので、反射の受信における時間遅延、または、
反射の位相変化を利用して、問題となる人体内の器官ま
たは他の組織のイメージを形成することが可能である。
しかし、人体を傷つけない超音波イメージングにはいく
つかの制限がある。例えば、人体内の深部にある目標組
織の十分な解像度は、その組織の音響ビームの受け入れ
やすさ、及びビームの周波数によって制限される。患者
の骨、肺構造、及び、より密度の高い組織を通る場合、
ビームは目標組織に到達しにくい。周波数については、
周波数が高くなると、波長が短くなり、解像度が向上す
るが、周波数が高くなるにつれて、より急速に減衰する
ので、浸透の深さが制限される。
診断及び処置が行われる。超音波イメージングは、問題
となる人体に音波を送り込み、結果生じる音波の反射を
検出する、人体を傷つけない方法で実施することが可能
である。反射は音響インピーダンスが変化する結果とし
て生じるので、反射の受信における時間遅延、または、
反射の位相変化を利用して、問題となる人体内の器官ま
たは他の組織のイメージを形成することが可能である。
しかし、人体を傷つけない超音波イメージングにはいく
つかの制限がある。例えば、人体内の深部にある目標組
織の十分な解像度は、その組織の音響ビームの受け入れ
やすさ、及びビームの周波数によって制限される。患者
の骨、肺構造、及び、より密度の高い組織を通る場合、
ビームは目標組織に到達しにくい。周波数については、
周波数が高くなると、波長が短くなり、解像度が向上す
るが、周波数が高くなるにつれて、より急速に減衰する
ので、浸透の深さが制限される。
【０００３】用途によっては、体内超音波装置によって
この制限が克服される場合もある。問題となる体内に配
置されると、プローブ内の単一変換素子、または変換素
子アレイを利用して音響ビームの送受を行うことが可能
である。カテーテル・プローブは、血管にプローブを通
すことによって、血管の３６０゜断面イメージを提供す
る。機械的カテーテルと電気スイッチ式カテーテルの両
方が知られている。Chihara他の米国特許第5,273,045号
には、両タイプのカテーテルが記載されている。機械的
カテーテルの実施例の１つでは、単一の圧電素子がカテ
ーテルの縦軸に対して９０゜の角度に向けられており、
回転することによって全円周イメージが得られるように
なっている。機械的カテーテルの第２の実施例では、単
一変換素子は音響ビームをカテーテルの縦軸に沿って送
り、リフレクタは該軸に対して９０゜の角度でビームを
偏向するために用いられる。リフレクタを機械的に回転
させることによって、全周囲領域のイメージングが行わ
れる。次に、電気スイッチ式カテーテルに言及すると、
Chihara他の特許には、従来の電気スイッチ式カテーテ
ルが、プローブ先端の円筒形領域の周囲に配列された圧
電素子アレイを備えるものとして記述され、説明されて
いる。段階的に、順々に圧電素子を励起させることによ
って、プローブ先端まわりの領域がイメージングされ
る。各実施例とも、横方向の走査が行われるが、比較的
弱い適応性しか得られないものの、前方向及び後方向カ
テーテルを形成することも可能である。Chihara他もま
た、イメージングがカテーテルの経路の前方に直接行わ
れる実施例についても解説している。本出願の譲受人に
譲渡される、Dias他の米国特許第5,284,148号及びDias
の米国特許第5,291,090号には、複数の変換素子を利用
した他の血管内装置の記載がある。
この制限が克服される場合もある。問題となる体内に配
置されると、プローブ内の単一変換素子、または変換素
子アレイを利用して音響ビームの送受を行うことが可能
である。カテーテル・プローブは、血管にプローブを通
すことによって、血管の３６０゜断面イメージを提供す
る。機械的カテーテルと電気スイッチ式カテーテルの両
方が知られている。Chihara他の米国特許第5,273,045号
には、両タイプのカテーテルが記載されている。機械的
カテーテルの実施例の１つでは、単一の圧電素子がカテ
ーテルの縦軸に対して９０゜の角度に向けられており、
回転することによって全円周イメージが得られるように
なっている。機械的カテーテルの第２の実施例では、単
一変換素子は音響ビームをカテーテルの縦軸に沿って送
り、リフレクタは該軸に対して９０゜の角度でビームを
偏向するために用いられる。リフレクタを機械的に回転
させることによって、全周囲領域のイメージングが行わ
れる。次に、電気スイッチ式カテーテルに言及すると、
Chihara他の特許には、従来の電気スイッチ式カテーテ
ルが、プローブ先端の円筒形領域の周囲に配列された圧
電素子アレイを備えるものとして記述され、説明されて
いる。段階的に、順々に圧電素子を励起させることによ
って、プローブ先端まわりの領域がイメージングされ
る。各実施例とも、横方向の走査が行われるが、比較的
弱い適応性しか得られないものの、前方向及び後方向カ
テーテルを形成することも可能である。Chihara他もま
た、イメージングがカテーテルの経路の前方に直接行わ
れる実施例についても解説している。本出願の譲受人に
譲渡される、Dias他の米国特許第5,284,148号及びDias
の米国特許第5,291,090号には、複数の変換素子を利用
した他の血管内装置の記載がある。
【０００４】従来の電子スイッチ式カテーテルの場合、
ほぼ平面の波面を発生させるために、カテーテルの円筒
形領域の外側表面に沿った変換素子を選択的にトリガ
し、位相シフトを取り入れている。しかし、一度にトリ
ガできる変換素子の数は限られている。例えば、３２素
子のカテーテルを用いる場合、カテーテルの、波面方向
とは反対側に位置する１６の変換素子は、非作動状態の
ままでなければならない。他の１６の変換素子のうち、
波面方向に対して最大角をなす変換素子の利用には、大
きい位相シフトが必要であり、これらの変換素子のイメ
ージ発生に対する作用には、シェーディング効果(shadi
ng effect)のために、かなりのアポディゼーションが加
えられる。従って、実際上、所与の時間に作動させるこ
との可能な最大数の変換素子は、９０゜の扇形内に位置
する変換素子に限られる。イメージング回転が時計廻り
方向の場合、９０゜の扇形の時計廻り方向における端部
を越える、それまで励起されていなかった変換素子を電
気的に励起し、もとの９０゜の扇形の反時計廻り方向に
おける端部に位置する変換素子の励起を停止するやり方
で進められてゆく。すなわち、前方端の変換素子の励起
を開始し、後方端の変換素子の励起を停止することによ
って、９０゜の扇形が変換器アレイを順次掃引すること
になる。
ほぼ平面の波面を発生させるために、カテーテルの円筒
形領域の外側表面に沿った変換素子を選択的にトリガ
し、位相シフトを取り入れている。しかし、一度にトリ
ガできる変換素子の数は限られている。例えば、３２素
子のカテーテルを用いる場合、カテーテルの、波面方向
とは反対側に位置する１６の変換素子は、非作動状態の
ままでなければならない。他の１６の変換素子のうち、
波面方向に対して最大角をなす変換素子の利用には、大
きい位相シフトが必要であり、これらの変換素子のイメ
ージ発生に対する作用には、シェーディング効果(shadi
ng effect)のために、かなりのアポディゼーションが加
えられる。従って、実際上、所与の時間に作動させるこ
との可能な最大数の変換素子は、９０゜の扇形内に位置
する変換素子に限られる。イメージング回転が時計廻り
方向の場合、９０゜の扇形の時計廻り方向における端部
を越える、それまで励起されていなかった変換素子を電
気的に励起し、もとの９０゜の扇形の反時計廻り方向に
おける端部に位置する変換素子の励起を停止するやり方
で進められてゆく。すなわち、前方端の変換素子の励起
を開始し、後方端の変換素子の励起を停止することによ
って、９０゜の扇形が変換器アレイを順次掃引すること
になる。
【０００５】電気スイッチ式カテーテルを形成し、操作
する先行技術による方法は、多くの用途においてうまく
機能するが、この構成にはいくつかの限界がある。前述
のように、一度に利用される変換素子は、総数のうち比
較的わずかな部分である。さらに、円形アレイのビーム
形成特性は、最適にはほど遠い。イメージング超音波ア
レイにほぼ接触する人体構造のイメージングが困難であ
る。アレイが問題となる構造に近接すると、「リング・
ダウン・アーティファクト(ring-down artifact)」と呼
ばれることもある、イメージング部品による悪影響が増
大する。この現象によって、走査の近視野における解像
度が劣化する。
する先行技術による方法は、多くの用途においてうまく
機能するが、この構成にはいくつかの限界がある。前述
のように、一度に利用される変換素子は、総数のうち比
較的わずかな部分である。さらに、円形アレイのビーム
形成特性は、最適にはほど遠い。イメージング超音波ア
レイにほぼ接触する人体構造のイメージングが困難であ
る。アレイが問題となる構造に近接すると、「リング・
ダウン・アーティファクト(ring-down artifact)」と呼
ばれることもある、イメージング部品による悪影響が増
大する。この現象によって、走査の近視野における解像
度が劣化する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、近視
野においても、解像度の高い全円周イメージングを可能
とする、カテーテルのような超音波プローブを提供する
ことにある。
野においても、解像度の高い全円周イメージングを可能
とする、カテーテルのような超音波プローブを提供する
ことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による超音波プロ
ーブには、中心領域に収束する音響ビームを形成するよ
うに方向づけられた電気音響変換素子のアレイが含まれ
ている。望ましい実施例の場合、変換素子は円形アレイ
であり、音響ビームはほぼ軸に向けられる。音響リフレ
クタは、中心領域内において、変換素子に対して間隔を
あけて配置され、音響ビームの向きを直して、変換素子
アレイの半径方向の範囲を越えた位置にある物体のイメ
ージングを行うための呼び掛けビームを形成する。問題
となる物体からのエコーによって戻る音響エネルギは、
音響リフレクタにぶつかり、偏向されてアレイに送られ
る。音響ビームは収束するように内側に向けられるの
で、所与の時間に励起可能な変換素子数が増大する。
ーブには、中心領域に収束する音響ビームを形成するよ
うに方向づけられた電気音響変換素子のアレイが含まれ
ている。望ましい実施例の場合、変換素子は円形アレイ
であり、音響ビームはほぼ軸に向けられる。音響リフレ
クタは、中心領域内において、変換素子に対して間隔を
あけて配置され、音響ビームの向きを直して、変換素子
アレイの半径方向の範囲を越えた位置にある物体のイメ
ージングを行うための呼び掛けビームを形成する。問題
となる物体からのエコーによって戻る音響エネルギは、
音響リフレクタにぶつかり、偏向されてアレイに送られ
る。音響ビームは収束するように内側に向けられるの
で、所与の時間に励起可能な変換素子数が増大する。
【０００８】変換素子は、第１の円錐台形容積を決める
ことが可能であり、中心領域に向かう方向成分を有する
第１の音響エネルギ経路を形成するように向けられた、
前部表面を備えている。アレイは一般に、所望の形状の
内部表面を備えたシェル上に形成される。シェルは変換
素子と任意にインピーダンス整合がとられるので、変換
素子を外側表面に固定して形成し、シェルを介して音響
リフレクタに音響ビームを送るようにすることも可能で
ある。変換素子を電気的に励起するため、各変換素子毎
に電極が電気的に接続される。一般に、マルチプレクサ
回路を利用して、選択された変換素子の励起が実施され
るが、励起はアレイ周りで進められ、問題となる物体の
全円周イメージが形成される。一方、多素子接触子を回
転させることによって、変換素子のサブセットに対する
励起を機械的に進めることも可能である。
ことが可能であり、中心領域に向かう方向成分を有する
第１の音響エネルギ経路を形成するように向けられた、
前部表面を備えている。アレイは一般に、所望の形状の
内部表面を備えたシェル上に形成される。シェルは変換
素子と任意にインピーダンス整合がとられるので、変換
素子を外側表面に固定して形成し、シェルを介して音響
リフレクタに音響ビームを送るようにすることも可能で
ある。変換素子を電気的に励起するため、各変換素子毎
に電極が電気的に接続される。一般に、マルチプレクサ
回路を利用して、選択された変換素子の励起が実施され
るが、励起はアレイ周りで進められ、問題となる物体の
全円周イメージが形成される。一方、多素子接触子を回
転させることによって、変換素子のサブセットに対する
励起を機械的に進めることも可能である。
【０００９】音響リフレクタは、呼び掛けビームの方向
を決め、また、呼び掛けビームの特性を部分的に決定す
るために利用可能な、幾何学形状を備えている。実施例
の１つでは、音響リフレクタは円錐台形構造を備えてい
る。リフレクタの勾配によって呼び掛けビームが、前方
向、横方向、後方向のいずれに生じるかが決まる。呼び
掛けビームの整形のため、他の回転立体にすることも可
能である。例えば、リフレクタは、焦点の合った呼び掛
けビーム及びエコー・ビームが得られるように、軸に対
して角度が半分変化する外側表面を備えることが可能で
ある。もう１つの実施例では、変換素子はそれぞれ、音
響プローブの軸に対して平行な音響ビームを投射する。
固定リフレクタは問題となる物体にビームを向け直す。
やはり、変換素子のサブセットが一度に励起されるが、
これを順次行うことによって、全円周イメージが形成さ
れる。
を決め、また、呼び掛けビームの特性を部分的に決定す
るために利用可能な、幾何学形状を備えている。実施例
の１つでは、音響リフレクタは円錐台形構造を備えてい
る。リフレクタの勾配によって呼び掛けビームが、前方
向、横方向、後方向のいずれに生じるかが決まる。呼び
掛けビームの整形のため、他の回転立体にすることも可
能である。例えば、リフレクタは、焦点の合った呼び掛
けビーム及びエコー・ビームが得られるように、軸に対
して角度が半分変化する外側表面を備えることが可能で
ある。もう１つの実施例では、変換素子はそれぞれ、音
響プローブの軸に対して平行な音響ビームを投射する。
固定リフレクタは問題となる物体にビームを向け直す。
やはり、変換素子のサブセットが一度に励起されるが、
これを順次行うことによって、全円周イメージが形成さ
れる。
【００１０】本発明の利点は、問題となる物体に音響エ
ネルギを送る前に変換素子からの音響ビームを収束させ
ることによって、特定の時間に放射する変換素子のサブ
セットに、より多くの変換素子を含むことができるとい
う点である。従って、超音波プローブのイメージ形成能
力が向上する。もう１つの利点は、音響エネルギが問題
となる物体に送られる前に移動する距離が短いというこ
とである。とりわけ、変換素子からリフレクタまでの音
響経路が内側に向けられている場合、変換素子にすぐ隣
接した物体のイメージングの悪影響が軽減される。もう
１つの利点は、呼び掛けビームの焦点を選択的に移動さ
せるために、変換素子とリフレクタの間のスペースを液
体にして、軸方向にリフレクタをアレイに近づけたり、
アレイから離したりすることが可能になる。
ネルギを送る前に変換素子からの音響ビームを収束させ
ることによって、特定の時間に放射する変換素子のサブ
セットに、より多くの変換素子を含むことができるとい
う点である。従って、超音波プローブのイメージ形成能
力が向上する。もう１つの利点は、音響エネルギが問題
となる物体に送られる前に移動する距離が短いというこ
とである。とりわけ、変換素子からリフレクタまでの音
響経路が内側に向けられている場合、変換素子にすぐ隣
接した物体のイメージングの悪影響が軽減される。もう
１つの利点は、呼び掛けビームの焦点を選択的に移動さ
せるために、変換素子とリフレクタの間のスペースを液
体にして、軸方向にリフレクタをアレイに近づけたり、
アレイから離したりすることが可能になる。
【００１１】
【実施例】図１を参照すると、円錐台形上のシェル１０
にはその内部表面に変換素子アレイ１２が設けられてい
る。変換素子は内部表面に等間隔に配置されている。ア
レイには６４の変換素子を含むことが可能であるが、本
発明を実施する上で変換素子数は重要ではない。図１に
は円錐台形上の音響リフレクタ１４も示されている。さ
らに詳細に後述するように、リフレクタ１４は変換素子
１２によって発生した音響エネルギ及び変換素子が受け
るエコー・エネルギのミラーとして機能する。
にはその内部表面に変換素子アレイ１２が設けられてい
る。変換素子は内部表面に等間隔に配置されている。ア
レイには６４の変換素子を含むことが可能であるが、本
発明を実施する上で変換素子数は重要ではない。図１に
は円錐台形上の音響リフレクタ１４も示されている。さ
らに詳細に後述するように、リフレクタ１４は変換素子
１２によって発生した音響エネルギ及び変換素子が受け
るエコー・エネルギのミラーとして機能する。
【００１２】図１及び図２を参照すると、シェル１０の
内部表面における１対の変換素子が、図示のように、音
響ビーム２０及び２２をリフレクタ１４に送っている。
エネルギは、リフレクタに到達すると、リフレクタ１４
及びシェル１０の一致軸に対して９０゜の角度に向け直
される。動作時、シェル及びリフレクタは、人間の血管
のような導管に軸方向に挿入可能なシース内に収容され
る。すなわち、リフレクタの表面からの音響エネルギ
は、カテーテル・プローブの移動に対し垂直方向に進
む。しかし、シェル１０及びリフレクタ１４の一方また
は両方の幾何学形状を修正することによって、音響エネ
ルギを前方向または後方向に送ることも可能である。例
えば、リフレクタ１４の角度を半分に減少すると、音響
エネルギがシェル及びリフレクタの仮想頂点に向かって
挿入されるプローブの後方に向けられる、後方向プロー
ブが得られる。
内部表面における１対の変換素子が、図示のように、音
響ビーム２０及び２２をリフレクタ１４に送っている。
エネルギは、リフレクタに到達すると、リフレクタ１４
及びシェル１０の一致軸に対して９０゜の角度に向け直
される。動作時、シェル及びリフレクタは、人間の血管
のような導管に軸方向に挿入可能なシース内に収容され
る。すなわち、リフレクタの表面からの音響エネルギ
は、カテーテル・プローブの移動に対し垂直方向に進
む。しかし、シェル１０及びリフレクタ１４の一方また
は両方の幾何学形状を修正することによって、音響エネ
ルギを前方向または後方向に送ることも可能である。例
えば、リフレクタ１４の角度を半分に減少すると、音響
エネルギがシェル及びリフレクタの仮想頂点に向かって
挿入されるプローブの後方に向けられる、後方向プロー
ブが得られる。
【００１３】図２には、逆方向に送られる音響エネルギ
を表した、１対の矢印２４及び２６が含まれている。し
かし、シェル１０の変換素子アレイは一般に、従来の電
子スイッチ式変換アレイと同様の働きをするので、特定
の期間に作動するのは、変換素子のサブセットだけであ
り、アレイの軸まわりを系統的に循環して作動する。例
えば、呼びかけビームが図２の参照位置２４から時計回
りに旋回すると、呼びかけビームを発生するための変換
素子のサブセットとすぐ隣りの、作動していない素子が
作動する。それと同時に、先行する変換素子のサブセッ
トの反時計廻り方向における端部に位置する変換素子
が、停止し、同じ数の励起した変換素子が残される。新
しい先頭変換素子を作動させ、後尾変換素子を停止させ
るこの技法は、カテーテル・プローブが挿入される物体
の全円周イメージを得るために続行される。
を表した、１対の矢印２４及び２６が含まれている。し
かし、シェル１０の変換素子アレイは一般に、従来の電
子スイッチ式変換アレイと同様の働きをするので、特定
の期間に作動するのは、変換素子のサブセットだけであ
り、アレイの軸まわりを系統的に循環して作動する。例
えば、呼びかけビームが図２の参照位置２４から時計回
りに旋回すると、呼びかけビームを発生するための変換
素子のサブセットとすぐ隣りの、作動していない素子が
作動する。それと同時に、先行する変換素子のサブセッ
トの反時計廻り方向における端部に位置する変換素子
が、停止し、同じ数の励起した変換素子が残される。新
しい先頭変換素子を作動させ、後尾変換素子を停止させ
るこの技法は、カテーテル・プローブが挿入される物体
の全円周イメージを得るために続行される。
【００１４】音響エネルギの発生以外に、変換素子１
２、１６、及び１８は、問題となる物体からのエコー・
エネルギを受けるために用いられる。呼び掛けビームの
エネルギの一部は、音響インピーダンスの変化に遭遇す
ると、リフレクタ１４に向けて反射される。次に、エコ
ー信号は、エネルギを検出可能な変換素子アレイに向け
直される。検出されたエネルギは、既知の技法を利用し
て、イメージの形成に用いられる。
２、１６、及び１８は、問題となる物体からのエコー・
エネルギを受けるために用いられる。呼び掛けビームの
エネルギの一部は、音響インピーダンスの変化に遭遇す
ると、リフレクタ１４に向けて反射される。次に、エコ
ー信号は、エネルギを検出可能な変換素子アレイに向け
直される。検出されたエネルギは、既知の技法を利用し
て、イメージの形成に用いられる。
【００１５】変換素子１２、１６、及び、１８を形成す
る材料は、重要ではない。例えば、５ＭＨｚといった低
周波数での動作の場合、適合する材料は、ジルコン酸チ
タン酸鉛（ＰＺＴ）系列の圧電材料とすることが可能で
ある。例えば、４０ＭＨｚといった高周波数での動作
は、シェル１０に被着され、フォトリソグラフ加工によ
ってパターン形成された酸化亜鉛を用いることによって
可能となる。酸化亜鉛の代わりとしては、ポリ二フッ化
ビニリデン（ＰＶＤＦ）及びその共重合体がある。変換
器の厚さは、変換素子の所望の動作周波数に関連する。
所望の周波数（ｆ０）と変換器の厚さ（ｔ）の関係は、
ｆ０＝ＶＬ／２ｔであり、ここで、ＶＬは、変換器材料
の音波面の縦方向の速度である。
る材料は、重要ではない。例えば、５ＭＨｚといった低
周波数での動作の場合、適合する材料は、ジルコン酸チ
タン酸鉛（ＰＺＴ）系列の圧電材料とすることが可能で
ある。例えば、４０ＭＨｚといった高周波数での動作
は、シェル１０に被着され、フォトリソグラフ加工によ
ってパターン形成された酸化亜鉛を用いることによって
可能となる。酸化亜鉛の代わりとしては、ポリ二フッ化
ビニリデン（ＰＶＤＦ）及びその共重合体がある。変換
器の厚さは、変換素子の所望の動作周波数に関連する。
所望の周波数（ｆ０）と変換器の厚さ（ｔ）の関係は、
ｆ０＝ＶＬ／２ｔであり、ここで、ＶＬは、変換器材料
の音波面の縦方向の速度である。
【００１６】シェル１０は、導電材料と絶縁材料のいず
れかによって形成される。使用可能な絶縁材料は、電極
層として機能する、クロム・金のコーティングを施した
溶融石英である。シェルが導電性材料で形成される場
合、シェルは変換素子１２、１６、及び１８を作動させ
る共通電極として用いることが可能である。変換素子１
２、１６、及び１８とは反対側のシェル表面には、パル
ス幅を狭める、つまり、超音波プローブのイン・ライン
の解像能力を低下させるため、後方に向けられた音響エ
ネルギを吸収するための材料からなる層２８が設けられ
ている。
れかによって形成される。使用可能な絶縁材料は、電極
層として機能する、クロム・金のコーティングを施した
溶融石英である。シェルが導電性材料で形成される場
合、シェルは変換素子１２、１６、及び１８を作動させ
る共通電極として用いることが可能である。変換素子１
２、１６、及び１８とは反対側のシェル表面には、パル
ス幅を狭める、つまり、超音波プローブのイン・ライン
の解像能力を低下させるため、後方に向けられた音響エ
ネルギを吸収するための材料からなる層２８が設けられ
ている。
【００１７】図２には、変換素子１６及び１８を励起さ
せる電極は示されていない。一般に、変換素子の裏側表
面、すなわち、シェル１０と変換素子１６及び１８との
間において、変換器アレイの変換素子に単一の電極を接
続することが可能である。次に、個々の電極は変換素子
の表側表面に形成される。電極に使用可能なメタライゼ
ーションは、１００Åのクロム層の上に２０００Åの金
の層を重ねたものである。次に、従来の配線及びマルチ
プレクス技法を利用し、オン・ボード集積回路を用いて
変換器アレイの変換素子のサブセットを選択的にトリガ
することが可能である。
せる電極は示されていない。一般に、変換素子の裏側表
面、すなわち、シェル１０と変換素子１６及び１８との
間において、変換器アレイの変換素子に単一の電極を接
続することが可能である。次に、個々の電極は変換素子
の表側表面に形成される。電極に使用可能なメタライゼ
ーションは、１００Åのクロム層の上に２０００Åの金
の層を重ねたものである。次に、従来の配線及びマルチ
プレクス技法を利用し、オン・ボード集積回路を用いて
変換器アレイの変換素子のサブセットを選択的にトリガ
することが可能である。
【００１８】図２には示されていないが、変換素子１６
及び１８の表側表面には、一般に、インピーダンス整合
層が形成される。インピーダンス整合層によって、変換
素子の圧電材料とカテーテル・プローブ内の結合流体の
インピーダンス間に緩やかな遷移が生じるので、音響エ
ネルギを伝送する効率が向上する。結合流体は、カテー
テル・プローブまわりの媒体とのインピーダンス整合が
とれるように選択される。体内検査の場合、使用可能な
結合流体は塩溶液であり、これには無菌環境を維持する
添加物を含めることが可能である。塩溶液が結合流体と
して用いられる場合、整合層には３μｍのアルミニウム
粉末と混合したヒゾル・エポキシを使用することが可能
である。変換素子１６及び１８と音響リフレクタ１４の
間のスペースには、音響ビーム２０及び２２の適正な伝
搬を保証するのに適した音響特性を有する、例えば低損
失の溶融シリカといった、固体材料が任意に充填され
る。
及び１８の表側表面には、一般に、インピーダンス整合
層が形成される。インピーダンス整合層によって、変換
素子の圧電材料とカテーテル・プローブ内の結合流体の
インピーダンス間に緩やかな遷移が生じるので、音響エ
ネルギを伝送する効率が向上する。結合流体は、カテー
テル・プローブまわりの媒体とのインピーダンス整合が
とれるように選択される。体内検査の場合、使用可能な
結合流体は塩溶液であり、これには無菌環境を維持する
添加物を含めることが可能である。塩溶液が結合流体と
して用いられる場合、整合層には３μｍのアルミニウム
粉末と混合したヒゾル・エポキシを使用することが可能
である。変換素子１６及び１８と音響リフレクタ１４の
間のスペースには、音響ビーム２０及び２２の適正な伝
搬を保証するのに適した音響特性を有する、例えば低損
失の溶融シリカといった、固体材料が任意に充填され
る。
【００１９】次に、図３を参照すると、圧電変換素子３
２及び３４の表側放射表面に曲線をなす円柱レンズ３０
が設けられた、本発明の第２の実施例が示されている。
変換素子は円錐台形状のシェル３６の内部表面に固定さ
れている。２つの圧電素子だけしか示されていないが、
シェルには全円周にわたる素子が設けられている。曲線
をなす円柱レンズは変換素子のそれぞれの上に広がって
いるが、分けられた円柱レンズを利用することも可能で
ある。
２及び３４の表側放射表面に曲線をなす円柱レンズ３０
が設けられた、本発明の第２の実施例が示されている。
変換素子は円錐台形状のシェル３６の内部表面に固定さ
れている。２つの圧電素子だけしか示されていないが、
シェルには全円周にわたる素子が設けられている。曲線
をなす円柱レンズは変換素子のそれぞれの上に広がって
いるが、分けられた円柱レンズを利用することも可能で
ある。
【００２０】円柱レンズ３０によって、変換素子３２及
び３４のアレイのビーム形成特性が向上する。シェル３
６及びレンズ３０の幾何学形状によって、変換素子から
の個々の音響ビームに関する焦点３８が決まる。焦点
は、シェル及び音響リフレクタ４０の一致軸に沿って結
ばれることが望ましい。基準ビーム４２が実線で示され
ている。基準ビームの焦点は、プローブ・ハウジング４
４の外部を越える。ハウジング４４の円筒側壁には、呼
び掛けビームを通過させ、ハウジングに戻るエコー・エ
ネルギを通過させるための音響窓４３が設けられてい
る。音響窓はポリマーのレードームとすることも可能で
ある。リフレクタ４０は図示のようにシェル３６のホー
ル４７及びプローブ・ハウジング４４のホール４９と位
置が合った中央ホールを備えている。これらのホールに
よって、標準的な医療方法に従い、ガイド・ワイヤを簡
単に通すことが可能になる。このタイプの構成は、解説
の実施例及び図解の実施例のどれにでも利用することが
可能である。
び３４のアレイのビーム形成特性が向上する。シェル３
６及びレンズ３０の幾何学形状によって、変換素子から
の個々の音響ビームに関する焦点３８が決まる。焦点
は、シェル及び音響リフレクタ４０の一致軸に沿って結
ばれることが望ましい。基準ビーム４２が実線で示され
ている。基準ビームの焦点は、プローブ・ハウジング４
４の外部を越える。ハウジング４４の円筒側壁には、呼
び掛けビームを通過させ、ハウジングに戻るエコー・エ
ネルギを通過させるための音響窓４３が設けられてい
る。音響窓はポリマーのレードームとすることも可能で
ある。リフレクタ４０は図示のようにシェル３６のホー
ル４７及びプローブ・ハウジング４４のホール４９と位
置が合った中央ホールを備えている。これらのホールに
よって、標準的な医療方法に従い、ガイド・ワイヤを簡
単に通すことが可能になる。このタイプの構成は、解説
の実施例及び図解の実施例のどれにでも利用することが
可能である。
【００２１】ハウジング４４に流体が充填されると、リ
フレクタ４０に対して変換素子３２及び３４を移動させ
ることが可能になる。例えば、シェルを所定の位置に固
定し、リフレクタを軸方向に移動させることが可能であ
る。焦点距離は一定のままであるが、リフレクタ４０に
よって反射される基準ビーム４２は軸方向に移動する。
さらに重要なことには、定焦点距離基準ビーム４２の焦
点が、シェルに対してリフレクタが移動するにつれて半
径方向に変位する。従って、呼び掛けビームは本質的に
焦点ゾーンを有している。
フレクタ４０に対して変換素子３２及び３４を移動させ
ることが可能になる。例えば、シェルを所定の位置に固
定し、リフレクタを軸方向に移動させることが可能であ
る。焦点距離は一定のままであるが、リフレクタ４０に
よって反射される基準ビーム４２は軸方向に移動する。
さらに重要なことには、定焦点距離基準ビーム４２の焦
点が、シェルに対してリフレクタが移動するにつれて半
径方向に変位する。従って、呼び掛けビームは本質的に
焦点ゾーンを有している。
【００２２】作動した変換素子のサブセットが、基準ビ
ーム４２の方向から１８０゜回転または旋回することに
よって、呼び掛けビーム４６が形成される。回転を続け
ると、呼び掛けビームが基準方向４２に戻る。
ーム４２の方向から１８０゜回転または旋回することに
よって、呼び掛けビーム４６が形成される。回転を続け
ると、呼び掛けビームが基準方向４２に戻る。
【００２３】図４には、平面で一部を切り取った球の形
をしたシェル５２の内部表面に変換素子４８及び５０が
形成された実施例が示されている。シェルの形状は装置
のビーム形成特性に影響を与える。図４の場合、シェル
５２の半径によって中心５４に焦点が結ばれる。しか
し、音響リフレクタ５６によって変換素子からの音響エ
ネルギが偏向され、実線で示す基準ビーム５８が得られ
る。従って、基準ビームの焦点は、方位角と仰角の両方
とも、シェル５２の曲率、及び変換素子４８からのリフ
レクタ５６の距離によって決まる。シェル５２によっ
て、焦点合わせの手段が得られるので、レンズは、不要
である。
をしたシェル５２の内部表面に変換素子４８及び５０が
形成された実施例が示されている。シェルの形状は装置
のビーム形成特性に影響を与える。図４の場合、シェル
５２の半径によって中心５４に焦点が結ばれる。しか
し、音響リフレクタ５６によって変換素子からの音響エ
ネルギが偏向され、実線で示す基準ビーム５８が得られ
る。従って、基準ビームの焦点は、方位角と仰角の両方
とも、シェル５２の曲率、及び変換素子４８からのリフ
レクタ５６の距離によって決まる。シェル５２によっ
て、焦点合わせの手段が得られるので、レンズは、不要
である。
【００２４】呼び掛けビーム６０は、基準方向５８にお
けるもとの呼び掛けビームを形成するのに利用された変
換素子のサブセットから１８０゜の位置にある変換素子
４８及び５０を順次励起することによって得られる。図
４には、平面で一部を切り取った球の形をしたシェル５
２の外側面に位置する吸音装置６２も示されている。変
換素子を励起すると、内側と外側の両方に音響エネルギ
が発生する。吸音装置によって、変換素子の外側表面か
ら周囲環境への音響エネルギの伝達が最小限に抑えられ
る。また、適正な設計の吸音装置によって、対象物のイ
ン・ラインの解像度を向上させることが可能な、短く
て、狭い呼び掛けパルスも得られる。
けるもとの呼び掛けビームを形成するのに利用された変
換素子のサブセットから１８０゜の位置にある変換素子
４８及び５０を順次励起することによって得られる。図
４には、平面で一部を切り取った球の形をしたシェル５
２の外側面に位置する吸音装置６２も示されている。変
換素子を励起すると、内側と外側の両方に音響エネルギ
が発生する。吸音装置によって、変換素子の外側表面か
ら周囲環境への音響エネルギの伝達が最小限に抑えられ
る。また、適正な設計の吸音装置によって、対象物のイ
ン・ラインの解像度を向上させることが可能な、短く
て、狭い呼び掛けパルスも得られる。
【００２５】次に、図５を参照すると、音響リフレクタ
６４が示されており、その外部表面６６はリフレクタが
挿入される音響プローブのビーム形成特性に寄与する。
リフレクタは、円錐台形ではなく、上述のタイプのリフ
レクタ及び変換器支持シェルの仮想頂点からの距離に応
じて勾配が変化する外部表面を含む。外部表面の設計
は、超音波プローブのビーム形成特性に寄与する。外部
表面は、変換素子から発生する音響ビームの焦点を合わ
せるため、個々の変換素子に対して凹面領域を与える。
凸状外部表面の利用も考慮される。
６４が示されており、その外部表面６６はリフレクタが
挿入される音響プローブのビーム形成特性に寄与する。
リフレクタは、円錐台形ではなく、上述のタイプのリフ
レクタ及び変換器支持シェルの仮想頂点からの距離に応
じて勾配が変化する外部表面を含む。外部表面の設計
は、超音波プローブのビーム形成特性に寄与する。外部
表面は、変換素子から発生する音響ビームの焦点を合わ
せるため、個々の変換素子に対して凹面領域を与える。
凸状外部表面の利用も考慮される。
【００２６】図６の実施例の場合、変換素子６８及び７
０は、セグメント化されたドーナツ形構造のシェル７２
に接着されている。やはり、２つの変換素子だけしか示
されていないが、実際には円形アレイが用いられる。半
ドーナツ形構造によって、個々の変換素子がシェル７２
の軸にほぼ平行な方向に音響エネルギを投射するように
位置決めされる。仮想焦点はシェルから等間隔である
が、リフレクタ構造７８は、基準ビーム８０及び後続ビ
ーム８２によって表すように、音響ビームの向きを直
す。代替案として、多数のレンズによって焦点が結ばれ
るように、フラットな表面に変換素子の円形アレイを形
成することも可能である。リフレクタ構造７８の半角を
変化させることによって、前方向及び後方向超音波プロ
ーブを形成することが可能である。
０は、セグメント化されたドーナツ形構造のシェル７２
に接着されている。やはり、２つの変換素子だけしか示
されていないが、実際には円形アレイが用いられる。半
ドーナツ形構造によって、個々の変換素子がシェル７２
の軸にほぼ平行な方向に音響エネルギを投射するように
位置決めされる。仮想焦点はシェルから等間隔である
が、リフレクタ構造７８は、基準ビーム８０及び後続ビ
ーム８２によって表すように、音響ビームの向きを直
す。代替案として、多数のレンズによって焦点が結ばれ
るように、フラットな表面に変換素子の円形アレイを形
成することも可能である。リフレクタ構造７８の半角を
変化させることによって、前方向及び後方向超音波プロ
ーブを形成することが可能である。
【００２７】図７の場合、両面リフレクタ８４の両端
に、２つのシェル８１及び８３が配置されている。リフ
レクタは、シェル８１、８３に接続された変換素子８
６、８８、９０、及び９２に関して対称であるような円
錐表面を有している。円錐形状の半角は、シェル８１、
８３及びリフレクタ８４を含む超音波プローブが、閉塞
した血管の再疎通のために用いられるタイプの超音波血
管形成装置を通すために設けられた中央開口部８５の方
向に挿入されたとき、前方視野及び後方視野の両方が得
られるような角度である。シェル８１の変換素子を利用
すれば、前方視野が得られ、一方、シェル８３の変換素
子を利用すれば、後方視野が得られる。
に、２つのシェル８１及び８３が配置されている。リフ
レクタは、シェル８１、８３に接続された変換素子８
６、８８、９０、及び９２に関して対称であるような円
錐表面を有している。円錐形状の半角は、シェル８１、
８３及びリフレクタ８４を含む超音波プローブが、閉塞
した血管の再疎通のために用いられるタイプの超音波血
管形成装置を通すために設けられた中央開口部８５の方
向に挿入されたとき、前方視野及び後方視野の両方が得
られるような角度である。シェル８１の変換素子を利用
すれば、前方視野が得られ、一方、シェル８３の変換素
子を利用すれば、後方視野が得られる。
【００２８】図８の場合、変換素子９４のそれぞれにつ
いて、一次スイッチ９６、４つの二次スイッチ９８、１
００、１０２、及び１０４、及び、独立した三次スイッ
チ１０６〜１２８が設けられた、１３の変換素子９４を
駆動するためのマルチプレクス回路が示されている。励
起信号は入力ライン１３０において一次スイッチ９６に
接続されている。一次スイッチ、二次スイッチ、及び三
次スイッチが図８に示す位置につくと、最初の５つの変
換素子が、電気的に励起されて、共同で呼び掛けビーム
を発生する。この５つの変換素子は、問題となる物体か
ら反射されるエネルギの検出にも利用される。次に、呼
び掛けビームは、三次スイッチ１０６を開いて第１の変
換素子を停止させ、第６の変換素子を作動させるために
三次スイッチ１１４を閉じることによって、進行する。
次のステップでは、一次スイッチ９６がトグルされる
と、スイッチ９８及び１０８が開いて、スイッチ１００
及び１１６が閉じ、これによって、変換素子のサブセッ
ト３〜７が独立して作動する。三次スイッチ１１０を開
き、三次スイッチ１１８を閉じることによって、変換素
子４〜８が作動する。次のステップにおいて、一次スイ
ッチ９６がトグルされると、スイッチ１００及び１１２
が開き、スイッチ１０２及び１２０が閉じて、変換素子
５〜９が作動する。呼び掛けビームは、こうして、系統
的に進行させることができる。一般に、プローブ・レベ
ルでは、マルチプレクスは集積回路内において実施され
るので、６４の変換素子からなるアレイは、プローブか
らイメージング電子装置まで少なくとも６４の独立した
ワイヤを必要とするということにはならない。
いて、一次スイッチ９６、４つの二次スイッチ９８、１
００、１０２、及び１０４、及び、独立した三次スイッ
チ１０６〜１２８が設けられた、１３の変換素子９４を
駆動するためのマルチプレクス回路が示されている。励
起信号は入力ライン１３０において一次スイッチ９６に
接続されている。一次スイッチ、二次スイッチ、及び三
次スイッチが図８に示す位置につくと、最初の５つの変
換素子が、電気的に励起されて、共同で呼び掛けビーム
を発生する。この５つの変換素子は、問題となる物体か
ら反射されるエネルギの検出にも利用される。次に、呼
び掛けビームは、三次スイッチ１０６を開いて第１の変
換素子を停止させ、第６の変換素子を作動させるために
三次スイッチ１１４を閉じることによって、進行する。
次のステップでは、一次スイッチ９６がトグルされる
と、スイッチ９８及び１０８が開いて、スイッチ１００
及び１１６が閉じ、これによって、変換素子のサブセッ
ト３〜７が独立して作動する。三次スイッチ１１０を開
き、三次スイッチ１１８を閉じることによって、変換素
子４〜８が作動する。次のステップにおいて、一次スイ
ッチ９６がトグルされると、スイッチ１００及び１１２
が開き、スイッチ１０２及び１２０が閉じて、変換素子
５〜９が作動する。呼び掛けビームは、こうして、系統
的に進行させることができる。一般に、プローブ・レベ
ルでは、マルチプレクスは集積回路内において実施され
るので、６４の変換素子からなるアレイは、プローブか
らイメージング電子装置まで少なくとも６４の独立した
ワイヤを必要とするということにはならない。
【００２９】図９には、図８のマルチプレクスアプロー
チに対する代替案として、図１の円錐台形状のシェル１
０の内部表面に位置する変換素子のサブセットを順次励
起する機械的アプローチの平面図が示されている。変換
素子に１対１で対応する電極１３２が、シェルの内部表
面に沿って上方に延び、シェルの上部リップ１３４の上
で曲がっている。従って、電極１３２は、逆Ｌ字形構造
を有している。リップ１３４の上で曲がった部分は、回
転式接触子１３６にさらされる。接触子は、不図示の励
起信号源に接続された金属部材である。接触子１３６
は、シェル１０の軸まわりで接触子を駆動する駆動シャ
フト１３５にも接続されている。
チに対する代替案として、図１の円錐台形状のシェル１
０の内部表面に位置する変換素子のサブセットを順次励
起する機械的アプローチの平面図が示されている。変換
素子に１対１で対応する電極１３２が、シェルの内部表
面に沿って上方に延び、シェルの上部リップ１３４の上
で曲がっている。従って、電極１３２は、逆Ｌ字形構造
を有している。リップ１３４の上で曲がった部分は、回
転式接触子１３６にさらされる。接触子は、不図示の励
起信号源に接続された金属部材である。接触子１３６
は、シェル１０の軸まわりで接触子を駆動する駆動シャ
フト１３５にも接続されている。
【００３０】接触子１３６に物理的及び電気的に接続さ
れた１０個の電極１３２は、連係動作する変換素子に励
起信号を伝導する。従って、全変換素子のうちの１つの
サブセットが、矢印１３８で示すように、リフレクタ１
４の方向に音響エネルギを発生する。矢印１４０は、リ
フレクタ１４が反射した呼び掛けビームを表している。
接触子１３６を時計廻り方向に回転させると、順次、接
触子の後方端の電極が切断され、前方端の電極が接続さ
れる。シェル１０のリップ１３４に沿って接触子を回転
させると、図８において電気的に実施された変換素子の
連続トリガが機械的に実施されることになる。
れた１０個の電極１３２は、連係動作する変換素子に励
起信号を伝導する。従って、全変換素子のうちの１つの
サブセットが、矢印１３８で示すように、リフレクタ１
４の方向に音響エネルギを発生する。矢印１４０は、リ
フレクタ１４が反射した呼び掛けビームを表している。
接触子１３６を時計廻り方向に回転させると、順次、接
触子の後方端の電極が切断され、前方端の電極が接続さ
れる。シェル１０のリップ１３４に沿って接触子を回転
させると、図８において電気的に実施された変換素子の
連続トリガが機械的に実施されることになる。
【００３１】図１及び図２を再び参照すると、動作時、
変換素子のサブセット１２、１６、及び１８がトリガさ
れて、音響リフレクタ１４を備えた中心領域に向かって
音響エネルギが送られる。リフレクタは矢印２４及び２
６で示すように、音響エネルギを外側に偏向するステン
レス鋼のような材料で作られている。エコー・エネルギ
は逆の経路をたどって変換素子のサブセット１２、１
６、及び１８に達する。変換素子からの音響経路は内側
への方向成分を有しているので、音響エネルギの外側へ
の放射に比べると、特定の時間により多くの変換素子を
作動させることが可能である。超音波プローブのビーム
特性は、シェル１０またはリフレクタ１４の幾何学形状
を変更するか、あるいは各変換素子の放射表面にレンズ
を設けることによって、所望のところに合わせることが
可能である。
変換素子のサブセット１２、１６、及び１８がトリガさ
れて、音響リフレクタ１４を備えた中心領域に向かって
音響エネルギが送られる。リフレクタは矢印２４及び２
６で示すように、音響エネルギを外側に偏向するステン
レス鋼のような材料で作られている。エコー・エネルギ
は逆の経路をたどって変換素子のサブセット１２、１
６、及び１８に達する。変換素子からの音響経路は内側
への方向成分を有しているので、音響エネルギの外側へ
の放射に比べると、特定の時間により多くの変換素子を
作動させることが可能である。超音波プローブのビーム
特性は、シェル１０またはリフレクタ１４の幾何学形状
を変更するか、あるいは各変換素子の放射表面にレンズ
を設けることによって、所望のところに合わせることが
可能である。
【００３２】
【実施態様】なお、本発明の実施態様の例を以下に示
す。
す。
【００３３】〔実施態様１〕以下の（ａ）〜（ｃ）を含
むことを特徴とする、超音波プローブ： （ａ）それぞれの表側表面が、中央領域に向かう方向成
分を備えた第１の音響エネルギ経路を画定するように方
向づけられている、前記中央領域のまわりに配置された
超音波変換素子のアレイ； （ｂ）前記変換素子の前記前部表面と間隔をあけ、前記
前部表面に対し、前記第１の音響エネルギ経路内に収ま
るように配置され、前記第１の音響エネルギ経路とは異
なる第２の音響エネルギ経路に沿って前記音響エネルギ
を反射するように設計された音響リフレクタ； （ｃ）前記変換素子に接続されて、前記変換素子を電気
的に励起し、これによって、前記第１の音響エネルギ経
路に沿った音響信号の伝送を開始する電極手段。
むことを特徴とする、超音波プローブ： （ａ）それぞれの表側表面が、中央領域に向かう方向成
分を備えた第１の音響エネルギ経路を画定するように方
向づけられている、前記中央領域のまわりに配置された
超音波変換素子のアレイ； （ｂ）前記変換素子の前記前部表面と間隔をあけ、前記
前部表面に対し、前記第１の音響エネルギ経路内に収ま
るように配置され、前記第１の音響エネルギ経路とは異
なる第２の音響エネルギ経路に沿って前記音響エネルギ
を反射するように設計された音響リフレクタ； （ｃ）前記変換素子に接続されて、前記変換素子を電気
的に励起し、これによって、前記第１の音響エネルギ経
路に沿った音響信号の伝送を開始する電極手段。
【００３４】〔実施態様２〕前記第２の音響エネルギ経
路内に配置された窓を有するハウジングが更に設けられ
ていることと、前記アレイ及び前記音響リフレクタが前
記ハウジング内に配置されており、前記変換素子と前記
窓の間で音響エネルギを反射させるために、前記音響リ
フレクタが整列していることを特徴とする、実施態様１
に記載のプローブ。
路内に配置された窓を有するハウジングが更に設けられ
ていることと、前記アレイ及び前記音響リフレクタが前
記ハウジング内に配置されており、前記変換素子と前記
窓の間で音響エネルギを反射させるために、前記音響リ
フレクタが整列していることを特徴とする、実施態様１
に記載のプローブ。
【００３５】〔実施態様３〕前記アレイが変換素子の曲
線アレイであることを特徴とする、実施態様１または実
施態様２に記載のプローブ。
線アレイであることを特徴とする、実施態様１または実
施態様２に記載のプローブ。
【００３６】〔実施態様４〕前記変換素子が円錐台形構
造をなすように配列されることを特徴とする、実施態様
１または実施態様２に記載のプローブ。
造をなすように配列されることを特徴とする、実施態様
１または実施態様２に記載のプローブ。
【００３７】〔実施態様５〕前記電極手段を介して、前
記アレイの選択された変換素子に励起信号を送るトリガ
手段がさらに設けられていることを特徴とする、実施態
様１ないし実施態様４に記載のプローブ。
記アレイの選択された変換素子に励起信号を送るトリガ
手段がさらに設けられていることを特徴とする、実施態
様１ないし実施態様４に記載のプローブ。
【００３８】〔実施態様６〕前記音響リフレクタが、断
面の直径が漸増し、前記変換素子アレイの軸と一致する
軸を備えていることと、前記音響リフレクタが、前記軸
に垂直な前記第２の音響エネルギ経路を画定するような
寸法に作られていることを特徴とする、実施態様１ない
し実施態様５に記載のプローブ。
面の直径が漸増し、前記変換素子アレイの軸と一致する
軸を備えていることと、前記音響リフレクタが、前記軸
に垂直な前記第２の音響エネルギ経路を画定するような
寸法に作られていることを特徴とする、実施態様１ない
し実施態様５に記載のプローブ。
【００３９】〔実施態様７〕前記音響リフレクタが、断
面の直径が漸増し、前記変換素子アレイの軸と一致する
軸を備えていることと、前記音響リフレクタが、前記軸
と前記軸に対する垂線の間の方向に音響ビームを反射す
るような寸法に作られていることを特徴とする、実施態
様１ないし実施態様５に記載のプローブ。
面の直径が漸増し、前記変換素子アレイの軸と一致する
軸を備えていることと、前記音響リフレクタが、前記軸
と前記軸に対する垂線の間の方向に音響ビームを反射す
るような寸法に作られていることを特徴とする、実施態
様１ないし実施態様５に記載のプローブ。
【００４０】〔実施態様８〕前記変換素子によって放出
される音響エネルギの焦点を合わせるための円柱レンズ
手段がさらに設けられていることを特徴とする、実施態
様１ないし実施態様７に記載のプローブ。
される音響エネルギの焦点を合わせるための円柱レンズ
手段がさらに設けられていることを特徴とする、実施態
様１ないし実施態様７に記載のプローブ。
【００４１】〔実施態様９〕前記変換素子がシェルの湾
曲内部表面に固定されることを特徴とする、実施態様１
ないし実施態様８に記載のプローブ。
曲内部表面に固定されることを特徴とする、実施態様１
ないし実施態様８に記載のプローブ。
【００４２】〔実施態様１０〕前記音響リフレクタの幾
何学形状が、音響エネルギの焦点合わせに寄与すること
を特徴とする、実施態様１ないし実施態様７および実施
態様９に記載のプローブ。
何学形状が、音響エネルギの焦点合わせに寄与すること
を特徴とする、実施態様１ないし実施態様７および実施
態様９に記載のプローブ。
【００４３】〔実施態様１１〕前記電極手段に、前記変
換素子のそれぞれに関する第１の電極が含まれているこ
とと、選択された数の隣接する第１の電極を電気的に接
続するための手段が前記プローブにさらに設けられてい
ることと、前記電気的接続手段が、電気的に接続される
第１の電極を変更するために変位可能であることを特徴
とする、実施態様１ないし実施態様１０に記載のプロー
ブ。
換素子のそれぞれに関する第１の電極が含まれているこ
とと、選択された数の隣接する第１の電極を電気的に接
続するための手段が前記プローブにさらに設けられてい
ることと、前記電気的接続手段が、電気的に接続される
第１の電極を変更するために変位可能であることを特徴
とする、実施態様１ないし実施態様１０に記載のプロー
ブ。
【００４４】〔実施態様１２〕問題となる物体内部のイ
メージングを行うための超音波カテーテルにおいて、音
響エネルギの通過に対してほぼ透過性の窓を備え、縦軸
を有するカテーテル・ハウジングと、前記窓を介して前
記カテーテル・ハウジングからの音波を伝送し、前記窓
を介して前記カテーテル・ハウジングに入る音波を検知
する変換手段を含み、前記変換手段に複数の固定圧電素
子及び固定音響リフレクタが含まれていることと、前記
圧電素子の放射表面が、ほぼ前記縦軸及び前記音響リフ
レクタに向かっていることと、前記音響リフレクタが、
前記カテーテル・ハウジングの前記窓を通る前記放射表
面からの音波を偏向させるような幾何学形状が付与さ
れ、整列されていることを特徴とする、超音波カテーテ
ル。
メージングを行うための超音波カテーテルにおいて、音
響エネルギの通過に対してほぼ透過性の窓を備え、縦軸
を有するカテーテル・ハウジングと、前記窓を介して前
記カテーテル・ハウジングからの音波を伝送し、前記窓
を介して前記カテーテル・ハウジングに入る音波を検知
する変換手段を含み、前記変換手段に複数の固定圧電素
子及び固定音響リフレクタが含まれていることと、前記
圧電素子の放射表面が、ほぼ前記縦軸及び前記音響リフ
レクタに向かっていることと、前記音響リフレクタが、
前記カテーテル・ハウジングの前記窓を通る前記放射表
面からの音波を偏向させるような幾何学形状が付与さ
れ、整列されていることを特徴とする、超音波カテーテ
ル。
【００４５】〔実施態様１３〕前記圧電素子が、前記縦
軸と一致する軸を備えた湾曲表面に沿って固定されてい
ることを特徴とする、実施態様１２に記載の超音波カテ
ーテル。
軸と一致する軸を備えた湾曲表面に沿って固定されてい
ることを特徴とする、実施態様１２に記載の超音波カテ
ーテル。
【００４６】〔実施態様１４〕前記放射表面が、前記縦
軸に対しほぼ同じ角度をなすことを特徴とする、実施態
様１２に記載の超音波カテーテル。
軸に対しほぼ同じ角度をなすことを特徴とする、実施態
様１２に記載の超音波カテーテル。
【００４７】〔実施態様１５〕前記音響リフレクタの直
径が、前記縦軸に沿って変動し、前記縦軸に対して垂直
な各断面が、ディスク形状をなしていることを特徴とす
る、実施態様１４に記載の超音波カテーテル。
径が、前記縦軸に沿って変動し、前記縦軸に対して垂直
な各断面が、ディスク形状をなしていることを特徴とす
る、実施態様１４に記載の超音波カテーテル。
【００４８】〔実施態様１６〕前記音響リフレクタが、
円錐台形構造を有することを特徴とする、実施態様１５
に記載の超音波カテーテル。
円錐台形構造を有することを特徴とする、実施態様１５
に記載の超音波カテーテル。
【００４９】〔実施態様１７〕問題となる物体内部のイ
メージングを行うための超音波カテーテルであって、以
下の（ａ）〜（ｄ）を含むことを特徴とする、超音波カ
テーテル： （ａ）縦軸を有し、音響エネルギに対して透過性の窓を
備えるハウジング； （ｂ）前記ハウジング内で前記縦軸まわりに対称に配置
され、それぞれが、前記窓との整列がずれた経路に沿っ
て音響エネルギを伝送するように向けられている、変換
素子のアレイ； （ｃ）前記窓と前記変換素子の間で音響エネルギを偏向
させるように配置されており、前記縦軸に対して勾配を
形成する表面を備えた音響リフレクタ； （ｄ）前記変換素子を選択的に励起する電極手段。
メージングを行うための超音波カテーテルであって、以
下の（ａ）〜（ｄ）を含むことを特徴とする、超音波カ
テーテル： （ａ）縦軸を有し、音響エネルギに対して透過性の窓を
備えるハウジング； （ｂ）前記ハウジング内で前記縦軸まわりに対称に配置
され、それぞれが、前記窓との整列がずれた経路に沿っ
て音響エネルギを伝送するように向けられている、変換
素子のアレイ； （ｃ）前記窓と前記変換素子の間で音響エネルギを偏向
させるように配置されており、前記縦軸に対して勾配を
形成する表面を備えた音響リフレクタ； （ｄ）前記変換素子を選択的に励起する電極手段。
【００５０】〔実施態様１８〕電極手段に、Ｌ字形の第
１の電極が含まれており、前記第１の電極が、その一部
に接続するように整列した接触子によって、励起信号源
に選択的に接続されるということと、前記接触子が、前
記ハウジング内に回転可能に取り付けられていることを
特徴とする、実施態様１７に記載の超音波カテーテル。
１の電極が含まれており、前記第１の電極が、その一部
に接続するように整列した接触子によって、励起信号源
に選択的に接続されるということと、前記接触子が、前
記ハウジング内に回転可能に取り付けられていることを
特徴とする、実施態様１７に記載の超音波カテーテル。
【００５１】〔実施態様１９〕前記変換素子アレイが、
中空のドーナツ形構造を有する表面に固定されることを
特徴とする、実施態様１７に記載の超音波カテーテル。
中空のドーナツ形構造を有する表面に固定されることを
特徴とする、実施態様１７に記載の超音波カテーテル。
【００５２】〔実施態様２０〕前記音響リフレクタが、
円錐台形状の金属部材であることを特徴とする、実施態
様１７に記載の超音波カテーテル。
円錐台形状の金属部材であることを特徴とする、実施態
様１７に記載の超音波カテーテル。
【００５３】〔実施態様２１〕以下の（ａ）〜（ｃ）
を、ガイド部材や血管形成装置を通すように設けた、軸
に沿って移動する超音波プローブ： （ａ）第１の超音波変換素子アレイ； （ｂ）第２の超音波変換素子アレイ； （ｃ）前記移動方向に関して、前記第１のアレイからの
音響エネルギを前方に向け直し、前記移動方向に関し
て、前記第２のアレイからの音響エネルギを後方に向け
直すリフレクタ手段。
を、ガイド部材や血管形成装置を通すように設けた、軸
に沿って移動する超音波プローブ： （ａ）第１の超音波変換素子アレイ； （ｂ）第２の超音波変換素子アレイ； （ｃ）前記移動方向に関して、前記第１のアレイからの
音響エネルギを前方に向け直し、前記移動方向に関し
て、前記第２のアレイからの音響エネルギを後方に向け
直すリフレクタ手段。
【００５４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、リフレクタを使用することにより、焦点をプロー
ブから近い位置に設定でき、近視野においても解像度の
高いイメージングが可能となる。また、変換素子を円形
アレイとすることにより、全円周のイメージングが可能
となる。
れば、リフレクタを使用することにより、焦点をプロー
ブから近い位置に設定でき、近視野においても解像度の
高いイメージングが可能となる。また、変換素子を円形
アレイとすることにより、全円周のイメージングが可能
となる。
【図１】本発明による変換器アレイ及び音響リフレクタ
の組立分解図である。
の組立分解図である。
【図２】図１のリフレクタと、アレイの２つの変換素子
に関する、直径に沿った略図である。
に関する、直径に沿った略図である。
【図３】本発明の第２の実施例の直径に沿った略図であ
る。
る。
【図４】本発明の第３の実施例の直径に沿った略図であ
る。
る。
【図５】図１の音響リフレクタの第２の実施例に関する
透視図である。
透視図である。
【図６】変換素子アレイの各変換素子が、アレイの軸に
平行な方向に音響エネルギを伝送するように向けられ
た、本発明の第４の実施例の直径に沿った略図である。
平行な方向に音響エネルギを伝送するように向けられ
た、本発明の第４の実施例の直径に沿った略図である。
【図７】変換素子アレイが音響リフレクタの両側に配置
された、本発明の第５の実施例の直径に沿った略図であ
る。
された、本発明の第５の実施例の直径に沿った略図であ
る。
【図８】変換素子アレイの変換素子を選択的に励起させ
るためのマルチプレクサ・アプローチに関する略図であ
る。
るためのマルチプレクサ・アプローチに関する略図であ
る。
【図９】図１のシェルにおける変換素子のサブセットを
作動させる第２のアプローチに関する平面図である。
作動させる第２のアプローチに関する平面図である。
１０：シェル １２：変換素子アレイ １４：リフレクタ ２０：音響ビーム ２２：音響ビーム ３０：レンズ ３２：圧電変換素子 ３４：圧電変換素子 ３６：シェル ４０：リフレクタ ４２：基準ビーム ４３：音響窓 ４４：プローブ・ハウジング ４６：呼び掛けビーム ４７：ホール ４８：変換素子 ４９：ホール ５０：変換素子 ５２：シェル ５６：リフレクタ ６０：呼び掛けビーム ６２：吸音装置 ６４：リフレクタ ６８：変換素子 ７０：変換素子 ７２：シェル ７８：リフレクタ構造 ８０：基準ビーム ８２：後続ビーム ８３：シェル ８４：両面リフレクタ ８５：開口部 ８６：変換素子 ８８：変換素子 ９０：変換素子 ９４：変換素子 ９６：一次スイッチ ９８：二次スイッチ １００：二次スイッチ １０２：二次スイッチ １０４：二次スイッチ １０６〜１２８：三次スイッチ １３２：電極 １３４：リップ １３５：駆動シャフト １３６：接触子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｒ 17/00 ３３２ Ｚ
Claims (1)
- 【請求項１】以下の（ａ）〜（ｃ）を含むことを特徴と
する、超音波プローブ： （ａ）それぞれの表側表面が、中央領域に向かう方向成
分を備えた第１の音響エネルギ経路を画定するように方
向づけられている、前記中央領域のまわりに配置された
超音波変換素子のアレイ； （ｂ）前記変換素子の前記前部表面と間隔をあけ、前記
前部表面に対し、前記第１の音響エネルギ経路内に収ま
るように配置され、前記第１の音響エネルギ経路とは異
なる第２の音響エネルギ経路に沿って前記音響エネルギ
を反射するように設計された音響リフレクタ； （ｃ）前記変換素子に接続されて、前記変換素子を電気
的に励起し、これによって、前記第１の音響エネルギ経
路に沿った音響信号の伝送を開始する電極手段。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US288,523 | 1988-12-22 | ||
| US28852394A | 1994-08-10 | 1994-08-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0856949A true JPH0856949A (ja) | 1996-03-05 |
Family
ID=23107493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7225857A Pending JPH0856949A (ja) | 1994-08-10 | 1995-08-10 | 超音波プローブ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5577506A (ja) |
| EP (1) | EP0696435A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0856949A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2005120360A1 (ja) * | 2004-06-10 | 2008-04-03 | オリンパス株式会社 | 静電容量型超音波プローブ装置 |
| JP2009109381A (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Furukawa Co Ltd | 超音波測位装置および超音波受信器 |
| CN106019261A (zh) * | 2016-05-03 | 2016-10-12 | 华南理工大学 | 一种基于声电联合结构的扩展仿生探头 |
Families Citing this family (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5871019A (en) * | 1996-09-23 | 1999-02-16 | Mayo Foundation For Medical Education And Research | Fast cardiac boundary imaging |
| US6585763B1 (en) | 1997-10-14 | 2003-07-01 | Vascusense, Inc. | Implantable therapeutic device and method |
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