JP3042629B2 - 使捨て可能な腔内用超音波装置 - Google Patents

使捨て可能な腔内用超音波装置

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JP3042629B2
JP3042629B2 JP2275521A JP27552190A JP3042629B2 JP 3042629 B2 JP3042629 B2 JP 3042629B2 JP 2275521 A JP2275521 A JP 2275521A JP 27552190 A JP27552190 A JP 27552190A JP 3042629 B2 JP3042629 B2 JP 3042629B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、使捨て可能な腔内用超音波装置に関し、こ
れは、内部に音波変換器を有するカテーテルと、音波を
外方に組織へ向け、またエコー音を受けてこのエコー音
を変換器へ与えて可視表示器へ送る回転可能な音響ミラ
ーとを有し、可視表示器は、組織の超音波画像を表示
し、これによって組織の構造ないしは組立て、たとえば
堅固か柔軟かを判定することができる。より詳細には本
発明は、そのような装置であってカテーテル先端部の直
径が3mm以下で内部に音響ミラーを回転させる非常に小
さな電気モータを有するものに関し、変換器は、音波を
音響ミラーに60MHz以下の周波数で与える。
背景技術 これまでオランダ特許出願第87.00632号では、内部に
回転可能な音響ミラーを備えたカテーテル先端部、また
は内部に音響ミラーを有する回転可能なカテーテル先端
部を有するカテーテルを提供することが提案されてい
る。回転可能な音響ミラーからカテーテルの近端まで可
撓性駆動軸が伸び、これはカテーテルの外に位置する適
当なモータにより駆動される。カテーテル先端部には回
転可能な音響ミラーと反対側に変換器が装着されてい
る。カテーテル先端部内の音響ミラーまたはミラーを担
持した先端部を回転させると、変換器によって放射され
た高周波の超音波振動すなわち音波が回転する路として
様々な方向に放出され、またこの音波のエコーが音響ミ
ラーによって、そしてさらに変換器によって受波され、
表示器に送られる。そこで、カテーテル先端部の周囲の
領域の画像が形成され、これは脈管における組織または
細い強調部分を含むことがある。
上述のカテーテルを有する装置の問題点は、可撓性駆
動軸がかなり長く、すなわち少なくともカテーテル自体
の長さほどあることである。この装置では、可撓性駆動
軸によってねじれのない回転力を供給し、そのような長
い可撓性駆動軸を故障なく長時間にわたって駆動するこ
とが困難である。
以下に詳細に述べるように、本発明は、カテーテル先
端部に小さいモータを設け、カテーテル先端部内の音響
ミラーに結合された短い駆動軸を駆動することによっ
て、長い駆動軸の問題を有さない腔内用超音波装置を提
供する。
オランダ特許出願第87.00632号では、カテーテル先端
部に、またはその近傍に流体で駆動されるタービンを設
け、このタービンの短い駆動軸を回転可能な音響ミラー
に結合することが提案されている。
これまで欧州特許出願第0139574号には、１つの実施
例の内視空洞プローブの遠端にモータが装着された内視
プローブを提供することが提案されている。このモータ
はミラーを回転させ、これは変換器で放射された信号を
反射する。
このプローブは生体の器官等の診断に使用される。こ
のプローブはいくらか体積と寸法が大きく、生体空洞に
挿入することを企図しているので、脈管や動脈の内部に
挿入するのに適していない。また、カテーテル先端部内
のモータの直径が3mm以下であることも教示されていな
い。
サカイ（Sakai）のドイツ公開公報DE3219118A1には、
回転可能なミラーに装着された金属ハウジングと、ミラ
ーを回転させるモータとを有する内視鏡が開示されてい
る。光ファイバも内視機能用に設けられる。
この特許公開公報には、直径が3mm以下であって、カ
テーテル先端部の変換器付近に位置する音響ミラーを回
転させるモータが内部に装着されたカテーテル先端部
は、開示も示唆もされていない。
エグルトン他（Eggleton et al）の米国特許第4,546,
771号には音響顕微鏡が開示され、これは高周波音響ビ
ームを送受波可能で針の内部に位置する変換器を有す
る。この特許では、100MHz〜400MHz,好ましくは500MHz
以上の周波数を使用することが教示されている。これら
の周波数では、本発明の腔内用超音波装置で用いられる
ような60MHz以下の周波数で得られる必要な深さは生じ
ない。
この特許では、針に装着された小さい電磁石および永
久磁石の配置によって回転部材を回転させることが教示
されている。この特許の針は、生検法用の組織に挿入で
きるだけであり、本発明のカテーテル先端部のようにカ
テーテル先端部の周囲の領域、とくにカテーテル先端部
の周囲にある組織または細い強調部分の診断用のための
血管への挿入には適用されず、また血管への挿入を企図
してもいない。
発明の開示 本発明によれば、小さな横断面を有する血管および同
様な腔の診断および（または）処置のための使捨て可能
な腔内用超音波装置が提供される。この装置はカテーテ
ルを含み、このカテーテルは、本体と、腔内に導入可能
な遠端および遠端部を有する先端部と、近端部とを含
み、このカテーテルは、直径が3mm以下であり、先端部
に回転可能な部材と、先端部にあって回転可能な部材に
結合されて回転可能な部材を選択された回転速度で回転
させる小型モータと、音波を60MHz以下の周波数で発生
して前記回転可能な部材に供給する手段を含む。
実施例の説明 次に添付図面を詳細に参照すると、第１図にはカテー
テル１が示され、これは、たとえばプラスチック材料な
どの適当な使捨て可能な材料からなる細い可撓性管の形
をとり、これは使捨て可能な腔内用超音波装置１′の一
部を形成している。管１の直径は2.7mm以下であり、本
装置を冠状動脈の診断や処置に使用する場合は、たとえ
ば0.62mmとなる。
たとえばプラスチック材料などの適当な材料の小さい
キャップ２が可撓性管１の遠端部に固定され、カテーテ
ル先端部２′を画成している。キャップ２は、超音波を
送波して送波放射のエコーを受波する手段を本装置に設
ける場合は、超音波放射すなわち音波に透明な材料から
なる。いずれにせよキャップ２は、この超音波放射がキ
ャップ２を透過できる窓を有する。
可撓性管１の遠端には円筒状のモータ３が固定され、
モータ３は実質的にカテーテル管１の軸と同心である。
本装置１′のこの実施例では、モータ３はカテーテル
先端部２′の遠端からある距離に配置されている。
駆動軸４がモータ３から伸びてその一部をなし、これ
はモータ３によって駆動される。
本装置１′のこの実施例では、回転可能な部材は回転
可能な音響ミラー５であり、これは、駆動軸４に装着さ
れて鏡面６を有する。鏡面６は、カテーテル管１の軸線
とある角度で交差する面内にあり、モータ３の駆動軸４
の軸線とも交差する。ミラー５は、モータの動作中は駆
動軸４とともにその上で回転する。
モータ３は、600〜4,000rpm,たとえば1,200rpm,1,800
rpm,3,600rpmで駆動できる。
このモータの回転速度は、本装置１′の接続されてい
る表示器上のラスタに関係している。
カテーテル管２の遠端部内には、モータ３とミラー面
６との間にミラー６と反対側に、すなわちこれに面して
変換器７が装着されている。
図示のように、変換器７は貫通する中央通路すなわち
チャネル８を有し、これを通して駆動軸４が伸びる。
正確に選定された周波数で超音波が変換器７によって
鏡面６へ送波され、鏡面６で外方向に全体的に矢印９で
示す方向に反射される。この反射された放射波束９は、
キャップ２内に形成されまたはこれによって画成された
窓を通して、カテーテル先端部２′から放出される。
超音波が、カテーテルを動脈に装填した場合、たとえ
ば動脈壁などの障害物で反射されると、そこで反射され
た信号、すなわちエコー信号が窓を通過し、鏡面６に入
射して変換器７で反射すなわち受波される。この反射さ
れた音波はそこで、変換器７によって可視表示器に供給
され、カテーテル先端部２′の周囲の領域、およびその
領域の材料の超音波像を可視表示器に表示することがで
きる。この表示器のラスタが音響ミラー５の回転速度と
整合している。音波の動作周波数によって、この超音波
像の領域の深さが決まる。
メガヘルツの周波数領域では、低い方の周波数、たと
えば10MHz以下では、領域の深さが増すが、解像度は満
足できない程度になることがわかった。一方、45MHzと6
0MHzの間の周波数では、良好な解像度を生ずるが、領域
の深さが浅くなることがわかった。したがって、本発明
の装置１′では、変換器７で発生する超音波は、60MHz
以下、標準的には15MHzから45MHzの領域、好ましくは約
30MHzの周波数で発生される。
超音波画像がカテーテル先端部２′の周囲の領域でエ
コーすなわち超音波放射によって形成できる様子は、オ
ランダ特許出願第87.00632号に記載され、その開示内容
をここに引用する。
モータ３は、好ましくは多極マイクロ同期モータであ
る。モータ３用の電源はカテーテル管１の外部に置くこ
とができ、モータ３は電源へ１対の導電線10および11に
よって接続される。これらの導電線10および11は、カテ
ーテル管１の内部を通って電源とそれが接続されている
モータ３との間に伸びている。導電線10は電流供給線10
とし、導電線11は電流排出、接地すなわち共通線11とし
てよい。
また、変換器７に対して電気信号を送る導電線12およ
び13がカテーテル管１の内部で、導電線12および13の遠
端における変換器７と導電線12および13の駆動近端にお
ける表示器との間に伸びている。
第２図に示す使捨て可能な腔内用超音波装置１″の実
施例では、モータ３がキャップ２の外側遠端部３″に装
着されている。この実施例では、駆動軸４がモータ３か
ら近端方向に伸び、これに鏡面６が装着されたミラー５
を有する。したがって変換器７は、ミラー５に近く、鏡
面６の反対側に、すなわちこれに面して可撓性カテーテ
ル管１の内部でその遠端に装着されている。
端部キャップ２およびモータ３は、一体のユニットと
して構成でき、したがって可撓性カテーテル管１の遠端
に鏡面６の周囲のキャップ２の周縁領域の厚さを減らし
て、鏡面６で反射される超音波束９がキャップ２の薄い
壁を通過でき、したがって反射された音波すなわちエコ
ーがキャップ２の薄い壁を通って戻れることがわかる。
モータ３用の導電線10および11、ならびに変換器７用の
導電線12および13は、ここでも第１図に示す装置１′の
実施例のようにカテーテル管１の内部を通って伸びてい
る。
第３図を参照すると、本発明の使捨て可能な腔内用超
音波装置１のさらに他の実施例がこれに示されてい
る。この実施例すなわち装置１は、キャップ２の遠端
部３に装着された変換器７を有する。したがってモー
タ３は、第１図における装置１′の実施例と全く同じよ
うにカテーテル管１の遠端部に装着されている。そこ
で、鏡面６を有するミラー５は、第２図に示すミラー５
と同様に変換器７とモータ３の間に装着され、鏡面６は
変換器７に面し、音響ミラー５はモータ３の駆動軸４に
装着されている。
このように、第１図および第２図では、鏡面６がカテ
ーテル端部２′の近端方向に面し、第３図では、鏡面６
がカテーテル端部２″の遠端方向に面ししている。
第３図に示す装置１ではまた、毛細管14がモータ
３、駆動軸４、ミラー５、変換器７およびキャップ２の
遠端部３の遠端に配列された適当な孔を通って伸びて
いる。これはまた、モータ３の近端でカテーテル管１内
に装着された電子スイッチ15も通過している。
この構造の本装置１の場合、カテーテル管１すなわ
ち毛細管14を通して案内線を挿入することができる。こ
れは、様々な公知のカテーテル法用にキャップ２の遠端
部３の遠端を越えて突き出す。
電子スイッチ15は集積スイッチであり、変換器７で検
出された反射信号すなわちエコー信号を増幅してからこ
れを導電線12および13を通して可視表示器へ転送する回
路を含む。
また、モータ３への導電線10および11、ならびに変換
器７への導電線12および13を一緒に使用して、内腔内に
おけるカテーテルの位置、すなわち周囲の領域に対する
カテーテル先端２の相対的位置を決める手段とすること
ができる。
第１図に示す装置１′において導電線12および13は、
変換器７からカテーテル管１の遠端部を通過し、すなわ
ちこれに埋め込まれ、導電線10および11は、モータ３か
ら近端方向に伸びている。
第２図に示す装置１″において導電線10および11は、
カテーテル先端２の遠端部３に固定され、放射音波お
よび反射音波９の経路と交差して、すなわち交わって、
次にカテーテル先端部１の遠端部を通り、カテーテル管
１の内部まで伸びている。したがって、導電線10および
11のミラー５の近傍の部分は、可視表示器に表示できる
ので、内腔または血管の診断領域に対するカテーテル先
端部の位置が判別できる。
同様に、導電線12および13のキャップ２内でミラー５
の近傍で伸びる部分の位置は、可視表示器に表示でき、
内腔または血管の診断領域に対するカテーテル先端部
２″の向きおよび位置が判別できる。
この配向方法は、オランダ特許出願第89.01084号に記
載の配向方向に相当し、その開示内容をここの引用す
る。
第１図〜第３図に示す実施例１′,1″,1の上述の記
載から、モータ３、ミラー５および変換器７のそれぞれ
に位置を所望に変えてよいことがわかる。
鏡面６には、カテーテル軸に対してオランダ特許出願
第87.00632に教示のような方法で角度をもたせる。
第１図に示す実施例では、変換器７は中央路８を有
し、これを通って駆動軸４が伸びることができる。
腔内用超音波装置１′,1″,1のモータ３は実質的に
適当な形状の円筒状であり、長さが約6mmを下回り、好
ましくは約4mmを下回り、直径は約2.4mm以下、好ましく
は約1mm以下である。
また、上述のように、導電線などの素子の位置を利用
して、周囲の領域に対するカテーテル先端部の向きを判
別することができ、これはオランダ特許出願第89.0184
号に教示されている。
本装置１′,1″または１は、動脈または静脈の内部
の診断を行なう装置、または、診断の最中でさえ、妨害
法を使用して、たとえばプラークを破壊する装置に、適
当な方法で固定してから診断を行なうことができる。
本装置１′,1″または１は、たとえばオランダ特許
出願第87.00632号に記載のようなスパーク腐食法を行な
う装置に固定することができる。
本装置１′,1″または１にはまた、脈管形成の分野
で周知のバルーン拡張法に用いるバルーンを設けること
もできる。実際の脈管形成法では、適当なバルーンをカ
テーテル先端部２″の周囲に固定でき、カテーテル管１
に沿って別なチャネルを形成し、これをバルーンに接続
して、その動作中はこれをふくらまし、その後バルーン
を収縮させることができる。
第３図の説明に関して記載したように、中央路すなわ
ち毛細管14を設けてカテーテル管１およびカテーテル先
端部２″を通る案内線を受容する。
カテーテル先端部２″において変換器７およびミラー
片５が配置されている空間は、主に液体で満たしてから
装置１′,1″または１を動作させ、装置１′,1″また
は１が音響的に確実に動作するようにする。上述の空
間は、真空技術を用いてあらかじめ排気し、液体を空間
内に中央路を通して吸引しておくことができる。この空
間に充填管を通して液体を直接導入し、存在していた空
気または他の気体をカテーテル管１の適当な排気路を通
して追い出すこともできる。この充填管は、カテーテル
管１内の別な内腔であってよく、またはカテーテル管１
自体に沿って、もしくはその中に、設けられて使用時に
は引き出すことのできるものであってもよい。
さらに、集積スイッチ15は、第３図に示すように装置
１′,1″または１のカテーテル管２″でモータ３およ
び変換器７の近傍に装着できる。この構造の装置は、変
換器７により出力されるエコー信号の増幅を助け、その
後、導電線12および13によって可視表示器に転送する。
この増幅によって、カテーテル先端部２′内の、またそ
の上にある、そうでなければ必要なある構体をなくすこ
とができる。たとえば、カテーテルマントルの周囲にら
せん状に巻回され、ファラデーケージとして作用させ、
カテーテル先端部２′およびカテーテル管１の内部に封
入された金属線を設けることをなくすことができる。
本装置１′,1″または１は、約1.6mmの直径を有す
るフレンチ５号カテーテルと一緒で良好に動作する。
さらに、変換器７は、60MHz以下、標準的には15MHzお
よび45MHzの間のいずれかで、そして装置１′,1″また
は１の好ましい使用では約30MHzで、音波を送波する
ように構成し、配置し、動作させる。
使用する周波数、とくに約30MHzでは、少なくとも1/2
インチ（約12.7mm）のの深さの領域を有する超音波画像
が良好な解像度で生じ、診断中の組織または細い強調部
分の組立てもしくは構造、たとえば固い石灰質もしくは
柔軟な脂肪質を判定することができることがわかった。
さらに、第１図〜第３図を参照して前述した構造を有す
る本装置１′,1″または１は、単純で廉価な方法で構
成されるため、装置１′,1″または１を使捨て可能な
装置とすることができる。
上述の記載から、本発明の装置１′,1″または１
は、多くの利点を有し、そのくつかを上述し、また本発
明に固有の他の利点も有する。したがって本発明の範囲
は、添付の特許請求の範囲に必要な程度にのみ限定され
る。
要約すると、血管および同様な腔の診断や処置のため
の使捨て可能な腔内用超音波装置は、小さな横断面を有
する。本装置はカテーテルを含み、これは、本体と、腔
内に導入可能な遠端および遠端部を有する先端部と、近
端部とを含む。このカテーテルは、直径が3mm以下であ
り、先端部に回転可能な部材と、先端部にあって回転可
能部材に結合されて回転可能部材を選択された回転速度
で回転させる小型モータとを有し、また、音波を60MHz
以下の周波数で発生して回転可能部材に供給する手段を
含む。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の教示によって構成された使捨て可能
な腔内用超音波装置の一実施例のカテーテル先端部の断
面図、 第２図は、本発明の教示によって構成された他の使捨て
可能な腔内用超音波装置の一実施例のカテーテル先端部
を示す、第１図と同様な断面図、 第３図は、本発明の教示によって構成されたさらに他の
使捨て可能な腔内用超音波装置の一実施例のカテーテル
先端部を示す、第１図と同様な断面図である。 主要部分の符号の説明 １……カテーテル ２……キャップ ３……円筒状モータ ４……駆動軸 ５……回転可能な音響ミラー ６……鏡面 ７……変換器 10,12……導電線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−59970（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−240948（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−83945（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−168649（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−41533（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−100440（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 8/00 - 8/14 A61M 25/00

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】小さな横断面を有する血管および同様な腔
    の診断および（または）処置のための使捨て可能な腔内
    用超音波装置において、該装置はカテーテルを含み、該
    カテーテルは、本体と、腔内に導入可能な遠端および遠
    端部を有する先端部と、近端部とを含み、該カテーテル
    は、直径が3mm以下であり、前記先端部に回転可能な部
    材と、該先端部にあって該回転可能な部材に結合されて
    該回転可能な部材を選択された回転速度で回転させる小
    型モータと、音波を60MHz以下の周波数で発生して前記
    回転可能な部材に供給する手段とを含み、前記モータ
    は、前記遠端に向う側を有し、該遠端に向う側に駆動軸
    を含み、前記カテーテルは、さらに中央路を有し、該中
    央路は、前記音波を発生する手段および前記駆動軸を通
    って、さらに前記先端遠端部の遠端までも、これを貫い
    て真っすぐに伸びていることを特徴とする使捨て可能な
    腔内用超音波装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の装置において、前記回転
    可能な部材は回転可能な音響ミラーであり、該音響ミラ
    ーは前記遠端部に位置して前記駆動軸に接続され、該回
    転可能な音響ミラーは鏡面を有し、該鏡面は、前記駆動
    軸の軸線、および前記音波を発生する手段からの音波の
    伝搬の軸線と角度をなして交差する平面上にあることを
    特徴とする腔内用超音波装置。
  3. 【請求項３】請求項２に記載の装置において、前記音波
    を発生する手段は変換器を含み、該変換器は、前記先端
    部において前記モータと前記音響ミラーとの間に、前記
    鏡面に面して装着され、内部を前記駆動軸が伸びる中央
    路を有することを特徴とする腔内用超音波装置。
  4. 【請求項４】請求項１に記載の装置において、前記モー
    タは、前記遠端部に装着され、前記遠端から後方に伸び
    る駆動軸を含み、前記回転可能は部材は回転可能な音響
    ミラーであり、該音響ミラーは、前記駆動軸に装着さ
    れ、該音響ミラーは、前記駆動軸の軸線、および前記音
    波を発生する手段からの音波の軸線と角度をなして交差
    する面を有し、該音波を発生する手段は前記先端部にお
    いて前記鏡面に対向して位置することを特徴とする腔内
    用超音波装置。
  5. 【請求項５】請求項１に記載の装置において、前記モー
    タは、全体として円筒形であり、長さが約6mm以下であ
    り、直径が約2.4mm以下であることを特徴とする腔内用
    超音波装置。
  6. 【請求項６】請求項５に記載の装置において、前記モー
    タは、長さが約4mm以下であり、直径が約1mm以下である
    ことを特徴とする腔内用超音波装置。
  7. 【請求項７】請求項１に記載の装置において、前記モー
    タは、前記音響ミラーで受波された音波のエコーが供給
    される可視表示器におけるラスタに同期する回転速度で
    動作し、該音響ミラーの回転は該ラスタに依存している
    ことを特徴とする腔内用超音波装置。
  8. 【請求項８】請求項１に記載の装置において、前記カテ
    ーテルは、前記モータおよび前記音波を発生する手段に
    電力を供給する導電体を含むことを特徴とする腔内用超
    音波装置。
  9. 【請求項９】請求項１に記載の装置において、前記音波
    は、約15MHzおよび約45MHzの間の周波数で発生すること
    を特徴とする腔内用超音波装置。
  10. 【請求項１０】請求項１に記載の装置において、前記音
    波は、約30MHzの周波数で発生し、前記カテーテル先端
    の周囲の診断中の領域における組織またはプラークなど
    の物体の組立てまたは構造を判定するのに十分な解像度
    で十分な領域の深さを得ることを特徴とする腔内用超音
    波装置。
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