JPH10272134A - 超音波プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は超音波プローブ内部のエコーパス内へ
の気泡の混入を最小限に抑制することが可能な超音波プ
ローブを提供することを目的とする。 【解決手段】超音波プローブ４は、フレキシブルワイヤ
３０と、このフレキシブルワイヤ３０に接続される振動
子保持具３１と、この振動子保持具３１により保持され
る超音波振動子３２とがシース２０により覆われて構成
されている。シース２０における超音波振動子３２のエ
コーパス近傍位置には、音響窓２１が設けられている。
さらに、プローブ内部の超音波振動子（又は反射板）近
傍に停滞した気泡を排除する手段を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を生体内に
送波し生体内の各組織からの反射波を受波することによ
り超音波診断画像を作成する超音波診断装置に取り付け
られる超音波プローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波を生体内に送波し、生体内の各組
織からの反射波により超音波断層像等の生体情報を得る
超音波診断装置は、無侵襲で、かつ造影剤なしで軟部組
織の診断ができる利点を有しており、現在では広く用い
られている。このような超音波診断装置では、超音波診
断装置本体（以下、単に「装置本体」と称する）と、こ
の装置本体にコネクタを介して着脱自在に接続される超
音波プローブとが各々別体で構成されるのが一般的であ
る。

【０００３】超音波プローブは、アレイ状に配置された
超音波振動子を有しており、各振動子を駆動して超音波
パルスを発生させて生体内に送波する。また、生体内か
らの反射波を受波して電気信号に変換する。このように
超音波プローブによって得られたエコー情報を用いて超
音波診断画像、例えば超音波断層像を形成することがで
きる。

【０００４】ところで、装置本体に対して別体で構成さ
れる超音波プローブのなかには、細径プローブと呼ばれ
るものがある。細径プローブは、例えば１０００〜２０
００ｍｍ程度の長さを有する管状の導中部を有し、この
導中部の先端には超音波振動子が設けられている。この
ような細径プローブは、比較的細径な例えば血管等の管
腔又は内視鏡装置のかん子孔等に挿入され、血管内又は
消化器管等の超音波診断のために用いられる。

【０００５】細径プローブの基端（超音波振動子が設け
られる先端とは逆側の端）には、着脱部が設けられてお
り、この着脱部を介して当該細径プローブはヘッダに接
続される。ヘッダは、細径プローブ先端に設けられた超
音波振動子を、導中管の軸心を中心として回転駆動する
ものである。すなわち、ヘッダにおいて発生された回転
力は、トルクワイヤを介して超音波振動子を保持する保
持具に伝達され、保持具と共に超音波振動子が回転駆動
される。これにより、超音波振動子が指向する方向が変
化し、超音波断層像を得るための領域を走査することが
できる。

【０００６】図１１は、従来から知られているこの種の
細径プローブの先端部の構成を示す図である。同図の
（ａ）に示す構成によれば、フレキシブルワイヤ３０が
手元操作部側のヘッダ（図示しない）により回転駆動さ
れると、この回転力が振動子保持具３１に伝わり、これ
により超音波振動子３２が回転する。シース２０の一部
には音響窓２１が設けられており、超音波振動子３２
は、この音響窓２１を介して超音波の送受波を行なうも
のとなっている。

【０００７】細径プローブの内部は、内容液で満たされ
ており、超音波振動子３２（振動子保持具３１）は、こ
の内容液中に含浸されており、これにより良好な音響イ
ンピーダンス特性が得られるようになっている。ところ
が、何らかの原因によって内容液中に気泡が発生し、こ
の気泡が超音波エコーパス内に存在すると超音波診断画
像の画質が劣化するという問題がある。場合によっては
エコーの送受信ができなくなることもある。また、プロ
ーブ内部に発生した気泡の排除は、機構の複雑さ、微細
さに起因して非常に困難であるという問題がある。した
がって、気泡の発生回避、あるいは気泡が発生した場合
の排除方法が大きな課題となっている。気泡が発生する
場合は大別して二通りある。その一つは、例えばシース
あるいは音響窓材のピンホールを介して外部から混入す
る場合であり、もう一つは、工場組立て時点から内部に
残存している気泡が徐々にプローブ先端のエコーパス近
傍に移動してくる場合である。

【０００８】このような気泡発生による問題を回避する
ため、図１１の（ｂ）に示すように、音響窓周辺にバブ
ルトラップを設け、これにより気泡をトラップする超音
波プローブが既に提案されている。図１１の（ｂ）はバ
ブルトラップを有する超音波プローブの断面を示す図で
あって、３１は振動子保持具、３２は超音波振動子、２
６はバブルトラップである。内容液中に発生した気泡は
振動子保持具３１の回転駆動により生じた水流によって
移動しバブルトラップ２６の位置に留まる。これにより
超音波振動子近傍に気泡が停滞することがない。

【０００９】しかしながら、このように音響窓２１周辺
にバブルトラップ２６を設ける従来の超音波プローブに
おいては、プローブ先端部の形状が非対称となり、これ
により構造が複雑化し、製作が困難になるという問題が
ある。

【００１０】ところで、図１１の（ｃ）に示すように、
プローブ先端部に開口部を有し、この開口部を通じてプ
ローブの内容液を排出し、これにより気泡を放出（「フ
ラッシング」と称する）可能な超音波プローブが知られ
ている。ところが、このように内容液をフラッシングす
る超音波プローブにおいては、プローブ先端の開口部が
ウイルス等の感染経路になる恐れがあるという問題があ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は下記の
超音波プローブを提供することにある。 (a) 超音波プローブ内部のエコーパス内への気泡の混入
を最小限に抑制することが可能な超音波プローブ。

【００１２】(b) 超音波振動子の回転に支障なく上記エ
コーパス内への気泡の混入を抑制することが可能な超音
波プローブ。 (c) 検査中に気泡が発生した場合であっても、検査を中
断することなく気泡を排除可能な超音波プローブ。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

（１）本発明の超音波プローブは、内容液に含浸された
超音波振動子と、前記内容液を循環させるための水回路
と、前記水回路に接続され、該水回路を循環する内容液
から気泡を排除する気泡排除手段とを具備する。 （２）本発明の超音波プローブは、上記（１）に記載の
超音波プローブであって、且つ前記水回路は、プローブ
基端部から先端部に到る第１、第２の水路からなり、前
記第１の水路の一端と、前記第２の水路の一端とは、前
記超音波振動子の近傍位置において、該超音波振動子を
含む空間を介して結合されることを特徴とする。 （３）本発明の超音波プローブは、上記（２）に記載の
超音波プローブであって、且つ前記第１、第２の水路間
に内圧差を生じさせることにより、前記内容液を循環さ
せることを特徴とする。 （４）本発明の超音波プローブは、内容液に含浸された
超音波振動子と、前記内容液中における前記超音波振動
子近傍の領域に、気泡が混入するのを防止する気泡混入
防止手段とを具備する。 （５）本発明の超音波プローブは、上記（４）に記載の
超音波プローブであって、且つ前記気泡混入防止手段
は、プロペラを回転駆動することにより前記内容液を特
定方向に流動させるプロペラ機構であることを特徴とす
る。 （６）本発明の超音波プローブは、内容液に含浸され、
所定方向に回転駆動される超音波振動子と、前記超音波
振動子を保持する筒状の保持具と、前記保持具に設けら
れ、前記回転駆動により前記内容液中の気泡を内部に取
り込む気泡取り込み手段とを具備する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。先ず第１実施形態においては、
内容液を循環させることにより気泡を排除する超音波プ
ローブを備えた超音波診断装置について説明する。次に
第２実施形態においては、超音波振動子が配設された空
間の内圧を高くすることにより気泡が他の空間から混入
するのを防止する超音波プローブについて説明する。最
後に第３実施形態においては、気泡を取り込むトラップ
構造を有する超音波プローブについて説明する。

【００１５】（第１実施形態）図１は本発明の第１実施
形態に係る超音波プローブを備えた超音波診断装置の外
観を示す図である。図１に示すように、本実施形態の超
音波診断装置は、装置本体２、観察用モニタ１２、ヘッ
ダ保持アーム６、ヘッダ保持具７、ヘッダ５、そして超
音波プローブ４によって構成されている。

【００１６】超音波プローブ４はアレイ状に配置された
超音波振動子を有しており、各振動子を駆動して超音波
パルスを発生させて生体内に送波し、生体内からの反射
波を同振動子によって受波して電気信号に変換し、各送
受波によるエコー情報を用いて生体内の画像、例えば断
層像を形成することができる。また、超音波プローブ４
は１０００〜２０００ｍｍ程度の長さを有する細径のプ
ローブであって、管状の導中部を有し、この導中部の先
端に超音波振動子が設けられている。プローブ４の内部
は、内容液（超音波伝搬媒質）が充填されており、超音
波振動子はこ内容液に含浸されている。

【００１７】このような細径プローブ４は、比較的細径
な例えば血管等の管腔又は内視鏡装置のかん子孔等に挿
入され、血管内又は消化器管等の超音波診断のために用
いられる。

【００１８】細径プローブ４の基端（超音波振動子が設
けられる先端とは逆側の端）には着脱部が設けられてお
り、この着脱部を介して当該細径プローブ４はヘッダ５
に接続される。ヘッダ５は、細径プローブ４の先端に設
けられた超音波振動子を、導中管の軸心を中心として回
転駆動するものである。すなわち、ヘッダ５において発
生された回転力は、トルクワイヤを介して超音波振動子
を保持する保持具に伝達され、保持具と共に超音波振動
子は回転駆動される。これにより、超音波振動子が指向
する方向が変化し、超音波断層像を得るための領域を走
査することができる。このようにして超音波パルスを送
波しながら被検体を走査し、生体内の各組織からの反射
波に基づくことにより超音波断層像等の生体情報を得る
ことができる。

【００１９】そして本実施形態の超音波プローブ４は、
プローブ内部の超音波振動子（又は反射板）近傍に停滞
した気泡を排除する手段を備える。ここで気泡排除に関
する種々の構成例を説明する。

【００２０】先ずは、内容液を循環させることにより気
泡を排除する超音波プローブについて説明する。図２
は、このような超音波プローブ４の先端部の構造を示す
断面図である。超音波プローブ４は、フレキシブルワイ
ヤ３０と、このフレキシブルワイヤ３０に接続される振
動子保持具３１と、この振動子保持具３１により保持さ
れる超音波振動子３２とがシース２０により覆われて構
成されている。シース２０における超音波振動子３２の
エコーパス近傍位置には、音響窓２１が設けられてい
る。なお、図２の（ａ）は超音波振動子３２の振動面が
プローブの側面方向を向くように配置されている例、同
図（ｂ）は超音波振動子３２の振動面がプローブ先端方
向を向くように配置されるとともに、この振動面に対し
超音波反射板３３が配置される例、をそれぞれ示してい
る。

【００２１】さらに本実施形態においては、基端部から
先端封止部に至る超音波プローブ４の内部に、内容液を
循環させるための第１、第２の水路（３４、４４）から
なる水回路が設けられている。第１の水路３４の一端と
第２の水路４４の一端とは、超音波振動子３２の近傍位
置において、超音波振動子３２を含む空間を介して結合
されている。

【００２２】図３は超音波プローブ４の基端部の構造を
示す断面図である。プローブ基端部４０においては、第
１の水路３４はＯリング部４３に結合されている。また
第２の水路４４はＯリング部４１に結合されており、こ
のＯリング部４１は水袋４２に結合されている。水袋４
２およびＯリング部４３は真空脱泡装置の水路Ａ，Ｂに
それぞれ結合されている。

【００２３】図４は超音波プローブ４の基端部に接続さ
れる真空脱泡装置の構成を示す図である。真空脱泡装置
は、同図に示すように電磁弁５１、圧力センサ５２、制
御基板５３、真空ポンプ５４、真空容器５５から構成さ
れている。真空容器５５は、上記水路Ａと水路Ｂとの間
に設けられている。このような真空脱泡装置によれば、
超音波プローブ４のＯリング部４３から水路Ａを経て流
入してきた内容液中から気泡のみが除去される。気泡が
除去された内容液は、水路Ｂから放出され水袋４２およ
びＯリング部４１を経て第１の水路４４に戻される。

【００２４】したがって、基端部から先端封止部に至る
超音波プローブ４の内部において内容液を循環させるこ
とができ、これにより超音波振動子３２近傍に停滞する
気泡を排除することができる。なお、このような内容液
の循環機構は、術者が手動で操作するように構成しても
良いし、あるいは、内容液中の酸素含有量を検出する手
段をさらに具備し、この酸素含有量が所定量以上になる
と上記循環機構が自動的に作動するように構成しても良
い。あるいは、プローブ使用中において常時、内容液を
循環させるように構成しても良い。

【００２５】上記水回路に係るプローブ先端部の構造の
変形例としては、図５の（ａ）および（ｂ）に示すよう
に、シース２０の内部に細管２２を埋設し、これを上記
第１の水路としても良い。また図６の（ａ）および
（ｂ）に示すように、シース３０の内表面に細管２２を
併設し、同様にこれを上記第１の水路としても良い。

【００２６】ところで、上述したような内容液の循環機
構によらず、次に述べるような構成により超音波振動子
３２近傍の気泡を排除するようにしても良い。先ずは図
７の（ａ）に示すように、ケーブル３５に接続された昇
温板３６により反射板３３近傍における内容液の温度を
上昇（あるいは下降）させ、かかる温度上昇（下降）に
よる内容液の対流を利用することにより、反射板３３近
傍に停滞する気泡を排除できる。

【００２７】または図７の（ｂ）に示すように、例えば
フレキシブルワイヤ３０の操作により振動子保持具３１
および超音波振動子３２を前後に移動可能なように構成
し、超音波振動子３２近傍の気泡を追い出すようにして
排除できる。

【００２８】または図７の（ｃ）に示すように、プロー
ブ内部の先端に水袋２３およびノズル２４を配置し、か
つフレキシブルワイヤ３０の操作により振動子保持具３
１、超音波振動子３２、そして反射板３３を前後に移動
可能とする。フレキシブルワイヤ３０を操作して反射板
３３をプローブ先端方向に押し出すと、水袋２３の内容
液がノズル２４を介して噴出し、これにより超音波振動
子３２近傍の気泡を排除できる。

【００２９】さらには図８に示すように、プローブ先端
部に、所定の開口を有する先端開口部２５を設け、プロ
ーブの使用時においては図示しない先端ネジにより先端
開口部２５を封止するように構成する。そしてプローブ
の気泡抜き（気泡排除）を行なう際は、先端開口部２５
に加減圧装置６０を接続し、この加減圧装置６０により
プローブ内部に圧力差を生じせしめ、内容液を循環させ
ることにより気泡を排除することができる。

【００３０】以上説明したように、本実施形態によれば
超音波プローブ内部において内容液を循環させ、超音波
振動子（又は反射板）近傍に停滞した気泡を排除するこ
とにより、気泡による画像の劣化を最小限に抑えること
ができ、超音波診断画像の解像度を向上できる。

【００３１】（第２実施形態）第２実施形態は、超音波
振動子が配設された空間の内圧を高くすることにより気
泡が別空間から混入するのを防止する超音波プローブに
関する。図９は第２実施形態に係る超音波プローブの先
端部の構造を示す断面図である。図９に示される超音波
プローブの先端部以外の構成は第１実施形態のものと同
様である。

【００３２】超音波プローブ４は、フレキシブルワイヤ
３０と、このフレキシブルワイヤ３０に接続される振動
子保持具３１と、この振動子保持具３１により保持され
る超音波振動子３２とがシース２０により覆われて構成
されている。シース２０における超音波振動子３２のエ
コーパス近傍位置には音響窓２１が設けられている。さ
らに本実施形態では、フレキシブルワイヤ３０にプロペ
ラ３７が取り付けられている。このプロペラ３７はフレ
キシブルワイヤ３０と共に回転駆動される。

【００３３】超音波プローブ内における気泡発生の原因
の多くは、工場におけるプローブの組立て時から残存す
るものであって、この気泡はプローブ使用の際における
振動子の前後移動に伴って、フレキシブルワイヤ３０の
軸受け部から振動子３２側の空間に押し出される形で移
動すると考えられる。

【００３４】そこで本実施形態では、超音波プローブ内
において超音波振動子を取り囲む空間の内圧を他の空間
よりも高くする手段を備え、これにより超音波振動子を
取り囲む空間に気泡が混入するのを防止する。すなわ
ち、本実施形態の超音波プローブ４においては、フレキ
シブルワイヤ３０と共にプロペラ３７が回転駆動され、
これにより特定方向の水流が発生し、この水流によって
超音波振動子３２側の空間の内圧が高くなる。したがっ
て軸受け部分を介して超音波振動子３２側の空間に気泡
が混入するのを防止できる。

【００３５】このような本実施形態の超音波プローブに
よれば、仮に気泡が発生しても検査を中断する必要がな
く、プローブ交換を行ったり、気泡抜き作業を行ったり
する必要がない。

【００３６】（第３実施形態）第３実施形態は、気泡を
取り込むトラップ構造を有する超音波プローブに関す
る。図１０は、このような第３実施形態に係る超音波プ
ローブの断面図である。図１０の（ａ）および（ｂ）に
示すように、振動子保持具３１における超音波振動子３
２の背面側には、同振動子保持具３１の側面からわずか
に突出し且つ回転方向に対して開口した切欠き部を有す
るトラップ構造体が設けられている。このトラップ構造
体は、振動子保持具３１と共に回転することにより、そ
の内部に気泡を取り込むことができる。あるいは図１０
の（ｃ）に示すように、振動子保持具３１における超音
波振動子３２の背面側から振動子保持具３１の先端部に
向かって気泡を案内する螺旋状の複数の案内溝と、振動
子保持具３１の先端部に設けられ案内溝に接続された気
泡取り込み部とによって構成されたトラップ構造体によ
り気泡を取り込むようにしても良い。

【００３７】このような第３実施形態の超音波プローブ
によれば、振動子保持具３１自体にトラップ構造体が設
けられており、すなわち振動子保持具３１と共に回転す
るトラップ構造体の内部に気泡が取り込まれるように構
成されている。このため、音響窓周辺のシース部分にバ
ブルトラップを設ける場合のようにプローブ先端部の形
状が非対称になり振動子の回転に支障をきたすという不
具合が生じることがない。

【００３８】したがって、振動子保持具３１は適切に回
転駆動され、トラップ構造体によりエコーパス内への気
泡の混入を効果的に抑制できる。本発明は上述した実施
形態に限定されず種々変形して実施可能である。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、気泡が発生してもプロ
ーブ交換が不要であるため検査時間を短縮できる。ま
た、発生した気泡による画像の劣化を最小限に抑えるこ
とができ、超音波診断画像の解像度を向上できる。ま
た、プローブの交換、脱気水の充填等の作業を最小限に
抑えることができ、術者（オペレータ）の負担を軽減で
きる。また、プローブの気泡抜き修理等が不要となるた
め超音波プローブの信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る超音波プローブを
備えた超音波診断装置の外観を示す図。

【図２】第１実施形態に係る超音波プローブの先端部の
構造を示す断面図。

【図３】第１実施形態に係る超音波プローブの基端部の
構造を示す断面図。

【図４】第１実施形態に係る超音波プローブの基端部に
接続される真空脱泡装置の構成を示す図。

【図５】第１実施形態に係る超音波プローブの先端部の
構造の変形例を示す図。

【図６】第１実施形態に係る超音波プローブの先端部の
構造の変形例を示す図。

【図７】第１実施形態に係る超音波プローブの気泡排除
機構の構成例を示す図。

【図８】第１実施形態に係る超音波プローブの気泡排除
機構の構成例を示す図。

【図９】本発明の第２実施形態に係る超音波プローブの
断面図。

【図１０】本発明の第３実施形態に係る超音波プローブ
の断面図。

【図１１】従来例に係る気泡のトラップおよび気泡のフ
ラッシングを説明するための図。

【符号の説明】

２…超音波診断装置本体 ４…超音波プローブ ５…ヘッダ ６…ヘッダ保持アーム ７…ヘッダ保持具 １２…観察用モニタ ２０…シース ２１…音響窓 ２２…細管 ２３…水袋 ２４…ノズル ２５…先端開口部 ２６…バブルトラップ ３０…フレキシブルワイヤ ３１…振動子保持具 ３２…超音波振動子 ３３…反射板 ３４…第１の水路 ３５…ケーブル ３６…昇温板 ３７…プロペラ ４０…プローブ基端部 ４１…Ｏリング部 ４２…水袋 ４３…Ｏリング部 ４４…第２の水路 ５０…真空脱泡装置 ５１…電磁弁 ５２…圧力センサ ５３…制御基板 ５４…真空ポンプ ５５…真空容器 ６０…加減圧装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内容液に含浸された超音波振動子と、 前記内容液を循環させるための水回路と、 前記水回路に接続され、該水回路を循環する内容液から
   気泡を排除する気泡排除手段と、 を具備することを特徴とする超音波プローブ。
2. 【請求項２】 前記水回路は、プローブ基端部から先端
   部に到る第１、第２の水路からなり、 前記第１の水路の一端と、前記第２の水路の一端とは、
   前記超音波振動子の近傍位置において、該超音波振動子
   を含む空間を介して結合されることを特徴とする請求項
   １に記載の超音波プローブ。
3. 【請求項３】 前記第１、第２の水路間に内圧差を生じ
   させることにより、前記内容液を循環させることを特徴
   とする請求項２に記載の超音波プローブ。
4. 【請求項４】 内容液に含浸された超音波振動子と、 前記内容液中における前記超音波振動子近傍の領域に、
   気泡が混入するのを防止する気泡混入防止手段とを具備
   することを特徴とする超音波プローブ。
5. 【請求項５】 前記気泡混入防止手段は、プロペラを回
   転駆動することにより前記内容液を特定方向に流動させ
   るプロペラ機構であることを特徴とする請求項４に記載
   の超音波プローブ。
6. 【請求項６】 内容液に含浸され、所定方向に回転駆動
   される超音波振動子と、 前記超音波振動子を保持する筒状の保持具と、 前記保持具に設けられ、前記回転駆動により前記内容液
   中の気泡を内部に取り込む気泡取り込み手段と、 を具備することを特徴とする超音波プローブ。