JP4717448B2 - 超音波探触子 - Google Patents

Description

本発明は、超音波を用いて生体情報を得るために使用される超音波探触子に関する。

超音波診断装置は、超音波探触子を用いて生体に対して超音波の送受信を行うことにより、生体内の画像情報などを得るものであり、各種医療分野で活用されている。例えば、動脈硬化診断を目的とした頸動脈の超音波診断に用いられる超音波診断装置として、図３に示すような構成のものが下記の特許文献１に開示されている。この超音波診断装置においては、操作者が超音波探触子１０を把持し、超音波探触子１０を被検者１５の頸部体表に当てて、超音波ビームを体内の血管１４に向けて放射する。そして、超音波計測部１１では血管１４から反射された超音波信号を検出して検波出力し、データ解析処理部１２では、出力された検波信号に基づいて血管１４の特性を解析し、その解析結果を表示装置１３に表示させる。
特開２０００−２２９０７８号公報（図１）

しかしながら、超音波診断を実施する際に、体表に当てた超音波探触子１０が位置ずれを起こしたり、体表に当てている角度が変化したりすると、検出する超音波信号が変化してしまい、得られる解析結果の精度に誤差が生じてしまうという問題があった。この問題は、頸動脈の診断や、手腕、足など体表面の湾曲度合いが大きな診断部位の診断時、特に超音波探触子１０の操作時などに特に顕著に生じていた。なぜならば、超音波探触子１０の筺体が超音波送受信面から体表面と遠ざかる方向に高くなった構成をしており、超音波探触子１０の被検体との接触面を支点として超音波探触子１０に揺れや振動を与えることから、超音波探触子１０を安定して保持し難いからである。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、操作性を向上させ、自身の位置ずれ及び角度変化を抑制し、より安定した正確な診断を可能とする超音波探触子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、被検者の体内に対して超音波を送信し、受信した受信波を電気信号に変換して超音波診断装置へ送信する超音波探触子であって、前記超音波の送受信を行うヘッド部と、前記ヘッド部を覆う筺体部と、前記ヘッド部の前記超音波の送受信面における長手方向及び短手方向のうち、少なくとも前記長手方向における前記筺体部の側面に直接設置され、前記筺体部から前記短手方向に伸長する部材とを有し、前記部材は、被検体の形態に応じて塑性変形して前記被検体に密着してその形態を保持する塑性体で構成された超音波探触子が提供される。この構成により、超音波探触子の操作性を向上させ、超音波探触子の位置ずれ及び角度変化を抑制し、より安定した正確な診断を可能とする。

また、本発明の超音波探触子において、前記部材が前記筺体部の少なくとも前記長手方向の両側面のうちの両側若しくは片側に設けられたことは、本発明の好ましい態様である。この構成により、超音波探触子の操作性を向上させ、超音波探触子の位置ずれ及び角度変化を抑制し、より安定した正確な診断を可能とする。

また、本発明の超音波探触子において、前記塑性体の材料が酢酸ビニル樹脂を主成分とする材料であることは、本発明の好ましい態様である。この構成により、超音波探触子の操作性を向上させ、超音波探触子の位置ずれ及び角度変化を抑制し、より安定した正確な診断を可能とする。

また、本発明の超音波探触子において、前記部材が着脱を可能とする構成であることは、本発明の好ましい態様である。この構成により、超音波探触子の操作性を向上させ、超音波探触子の位置ずれ及び角度変化を抑制し、より安定した正確な診断を可能とする。

本発明の超音波探触子は、上記構成を有し、超音波探触子の使用時における不安定さが軽減され、その結果、ヘッド部の位置ずれや被検者への接触角度の変化を抑制し、より安定した正確な診断を可能とする。

＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の第１の実施の形態に係る超音波探触子について図１を用いて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る超音波探触子の一例を示す概略図である。図１に示すように、超音波探触子１は、超音波診断装置を構成する際に、不図示の超音波診断装置本体と電気的に接続されて使用されるものであり、超音波を送受信し、受信した受信波を電気信号に変換して超音波診断装置本体に送信する機能を有している。超音波探触子１は、不図示の操作者によって被検体５の体表に当てられて使用され、被検体５に対して超音波の送受信を行うヘッド部２と、ヘッド部２を超音波診断装置本体と電気的に接続するためのケーブル３とを備え、さらにヘッド部２とケーブル３とを接続した部分を含めて抱合する筺体４を備えている。

ヘッド部２は、例えば、超音波を送受信する圧電セラミックスなどの圧電材料の振動子及び分解能を向上させるために音響整合層や音響レンズなどを備えている。例えば、図１のヘッド部２の奥行き方向に複数個配列した振動子のような、いわゆる電子走査型のタイプでは、複数個配列した振動子方向が長くなるので長軸（長手）となり、それと直交する方向は長軸より短いので短軸（短手）方向となる。図１において、超音波探触子１を被検体５に当てたとき短軸方向に対して不安定になるため、超音波探触子１の長軸方向に沿った筺体４の両側には安定体６が設けられており、安定した状態で被検体５に超音波探触子１のヘッド部２を当てられる構成となっている。この安定体６は、超音波探触子１の短軸方向に対して安定性が得られるように少なくとも短軸方向の筺体４の幅の２倍以上の幅にすることが望ましく、上述した部分又は部材に相当するものである。ここで、安定体６は、図１に示すような部材に限られず、安定した状態でヘッド部２を被検体５に当てられれば、かんじきに用いられる外枠のような部分であってもよい。

超音波探触子１を当てる被検体５の表面形態は様々であり同じ形態ではないため、超音波探触子１の長軸方向の両側に設ける安定体６がプラスチックのような固定された形状では、超音波探触子１を被検体５の形態に密着させることができない。そのため、安定体６は、柔軟性を有する弾性体の材料若しくは塑性変形するような塑性体の材料を使用して密着できる構成であることが望ましい。弾性体材料としては、シリコーンゴム、ウレタンゴムなどに代表されるようなゴム材や、エチレン−酢酸ビニル樹脂（ＥＶＡ）、ポリエチレンなどのエラストマー材若しくはゲル状にできる物質のゲル材が有用であり、被検体５の形態に合わせて変形して密着しやすいものが望ましい。

また、塑性変形する塑性体材料としては、酢酸ビニル樹脂を主成分とした材料あるいはガム状のような材料が有用である。上述したように超音波探触子１を当てる被検体５の表面形態は様々であり同じ形態ではない。よって、安定体６に塑性変形する塑性体材料を使用することにより、安定体６を設けた超音波探触子１を被検体５に当てたときに、安定体６は塑性変形して被検体５の形態で密着してその形状で保持されるため、超音波探触子１を安定させて被検体５に当てていることができる。

安定体６としては、超音波探触子１の筺体４に機械的に、あるいは接着などの方法で直接固定して設ける、あるいは着脱できるような構成にしても超音波探触子１が安定体６によって被検体５に安定して当てられる方法であればこれに限定されるものではない。なお、第１の実施の形態では、超音波探触子１の筺体４の両側面に安定体６を設けた場合について説明したが、このほか、超音波探触子１の筺体４の長軸方向の片側面だけに設けても安定して被検体５に当てることができる形状であれば同様の効果が得られる。

また、第１の実施の形態では、超音波探触子１の筺体４の両側面に安定体６を設けた場合について説明したが、このほか、超音波探触子１の筺体４の短軸方向の幅を広くして安定体６がヘッド部２の両側に設けられ、筺体４が安定体６をも内包する構成としても同様の効果が得られる。また、第１の実施の形態では、超音波探触子１の長軸方向を複数個振動子が配列した方向として説明したが、このほか、複数個の振動子が配列した方向のヘッド部２の長さがその方向と直交する方向のヘッド部２の長さよりも短い場合には、直交する方向を長軸方向としても同様の効果が得られる。また、第１の実施の形態では、超音波探触子１の筺体４の両側面に安定体６を設けた場合について説明したが、このほか、超音波探触子１の筺体４の長軸方向の両側面及び短軸方向、つまり全周に安定体６を設けた場合においても同様の効果が得られる。

以上説明した超音波探触子１によれば、筺体４の長軸方向の側部に安定体６を設けた構成にしているため、ヘッド部２の揺れを抑制し超音波探触子１を安定して保持できる。したがって、操作性が向上し超音波探触子１の位置ずれ及び角度の変化を抑制でき、安定して正確な診断を行うことができる。

＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係る超音波探触子について図２を用いて説明する。図２は本発明の第２の実施の形態に係る超音波探触子の一例を示す断面図である。なお、図２において図１と同一部分には同一番号を付している。図２に示すように、超音波探触子１は、第１の実施の形態と同様に、ヘッド部２及びケーブル３を備え、ヘッド部２とケーブル３とを電気的に接続した部分を含めて抱合する筺体４を備えている。ヘッド部２は、例えば、超音波を送受信する圧電セラミックスなどの圧電材料の振動子及び分解能を向上させるために音響整合層や音響レンズなどを備えている。例えば、図２のヘッド部２の短軸方向に直交する奥行き方向に複数個配列した振動子のような、いわゆる電子走査型のタイプでは、複数個配列した振動子方向が長くなるので長軸（長手）となり、それと直交する方向は長軸より短いので短軸（短手）方向となる。

図２において、超音波探触子１を被検体５に当てたとき短軸方向に対して不安定になるため、超音波探触子１の長軸方向（図２では短軸方向と直交する奥行きの方向）に沿った筺体４の両側には安定体６が設けられており、安定した状態で被検体５に超音波探触子１のヘッド部２を当てられる構成となっている。この安定体６には、第１の実施の形態で説明した弾性変形する弾性体、若しくは塑性変形する塑性体を用い、かつ、その弾性体、塑性体は高分子などの外膜７で抱合されている（覆われている）。そのような安定体６が超音波探触子１の筺体４の長軸方向の両側面に設けられている。

外膜７を設ける点が第２の実施の形態の特徴である。すなわち、安定体６は被検体５に接触することになるので、使用する安定体６は被検体５に対して害を与えない材料である必要がある。仮に被検体５に対して多少有害であるが安定体６としての機能が十分果たせる材料である場合には、この材料を直接被検体５に接触させないように、高分子フィルムのような外膜７で抱合させるような構成の安定体６にすれば、被検体５に害を与えるという問題は解消できることになる。この高分子の外膜７としては、シリコーンゴムなどのゴム系のフィルム若しくはエチレン−酢酸ビニル樹脂（ＥＶＡ）、ポリエチレンなどのエラストマーのフィルムを用いるとよい。また、高分子の外膜７で抱合されている弾性変形する弾性体、若しくは塑性変形する塑性体の安定体６は、接着のようにして固定された場合でも、また、ただ単に内包された場合のどちらでも安定体６としての機能を果たす構成であればこれらに限定されるものではない。

なお、第２の実施の形態では、外膜７に内包される安定体６は弾性変形する弾性体、若しくは塑性変形する塑性体のいわゆる固体の場合について説明したが、このほか、外膜７に内包される安定体６は、液体若しくはゲル状のものであっても同様の効果を得ることができる。この液体は、被検体５に対して害が少ないあるいは害がない液体であればどのようなものでもよく、例えば水や生理食塩水、あるいはシリコーンゲルなどを用いても有用である。

また、外膜７に内包された安定体６は、超音波探触子１の筺体４に機械的に、あるいは接着などの方法で外膜７を介して直接固定して設ける、あるいは着脱できるような構成にしても超音波探触子１が安定体６によって被検体５に安定して当てられる方法であればこれに限定されるものではない。また、第２の実施の形態では、超音波探触子１の筺体４の両側面に外膜７に内包された安定体６を設けた場合について説明したが、このほか、超音波探触子１の筺体４の長軸方向の片側面だけに設けても安定して被形体５に当てることができる形状であれば同様の効果が得られる。

また、第２の実施の形態では、超音波探触子１の筺体４の両側面に外膜７に内包された安定体６を設けた場合について説明したが、このほか、超音波探触子１の筺体４の短軸方向の幅を広くして安定体６がヘッド部２の両側に設けられ、筺体４が安定体６をも内包する構成としても同様の効果が得られる。また、第２の実施の形態では、超音波探触子１の長軸方向を複数個振動子が配列した方向として説明したが、このほか、複数個の振動子が配列した方向のヘッド部２の長さがその方向と直交する方向のヘッド部２の長さよりも短い場合には、直交する方向を長軸方向としても同様の効果が得られる。また、第２の実施の形態では、超音波探触子１の筺体４の両側面に外膜７に内包された安定体６を設けた場合について説明したが、このほか、超音波探触子１の筺体４の長軸方向の両側面及び短軸方向、つまり全周に外膜７に内包された安定体６を設けた場合においても同様の効果が得られる。

以上説明した超音波探触子１によれば、長軸方向の側部に外膜７に内包された安定体６を設けた構成にしているため、ヘッド部２の揺れを抑制し超音波探触子１を安定して保持できる。したがって、操作性が向上し超音波探触子１の位置ずれ及び角度の変化を抑制でき、安定して正確な診断を行うことができる。

本発明に係る超音波探触子は、診断時の超音波探触子の位置ずれを及び角度変化を抑制することにより、誤差の少ない正確な診断を可能とするため、動脈硬化診断など各種医療分野で活用される超音波探触子などに有用である。

本発明の第１の実施の形態に係る超音波探触子の一例を示す概略図 本発明の第２の実施の形態に係る超音波探触子の一例を示す断面図 従来の超音波診断装置の構成の一例を示す構成図

符号の説明

１、１０ 超音波探触子
２ ヘッド部
３ ケーブル
４ 筺体（筺体部）
５ 被検体
６ 安定体（部分又は部材）
７ 外膜
１１ 超音波計測部
１２ データ解析処理部
１３ 表示装置
１４ 血管
１５ 被検者

Claims (4)

1. 被検者の体内に対して超音波を送信し、受信した受信波を電気信号に変換して超音波診断装置へ送信する超音波探触子であって、
   前記超音波の送受信を行うヘッド部と、
   前記ヘッド部を覆う筺体部と、
   前記ヘッド部の前記超音波の送受信面における長手方向及び短手方向のうち、少なくとも前記長手方向における前記筺体部の側面に直接設置され、前記筺体部から前記短手方向に伸長する部材とを有し、
   前記部材は、被検体の形態に応じて塑性変形して前記被検体に密着してその形態を保持する塑性体で構成された超音波探触子。
2. 前記部材は、前記筺体部の少なくとも前記長手方向の両側面のうちの両側若しくは片側に設けられた請求項１に記載の超音波探触子。
3. 前記塑性体の材料は、酢酸ビニル樹脂を主成分とする材料である請求項１に記載の超音波探触子。
4. 前記部材は、着脱を可能とする構成である請求項１から３のいずれか１つに記載の超音波探触子。