JPH03228753A - 超音波探触子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、カテーテルに用いる超音波探触子に関するも
のである。

従来の技術 最近、カテーテル先端部における超音波探触子が循環器
系の医療分野等で注目を集めている。このカテーテル先
端部の超音波探触子としては、例えば、ＰＲ，０ＣＥＥ
ＤＩＮＧ　ＯＦ　ＴＨＥ　　ＩＥＥＥ（プロシディング
　オブ　デイ　アイトリプルイー）ＶＯＬ７６、　ＮＯ
９，１９８８に記載されている構成が知られている。以
下、図面を参照しながら上記従来のカテーテル先端部の
超音波探触子について説明する。

第６図は従来のカテーテル先端部の超音波探触子を示す
断面図である。第６図において、■旧はカテーテル、１
０２はカテーテル１０１の先端部側方に形成された音響
窓、ｌＯ３はカテーテル１０１内において、音響窓１０
２の前側で超音波送信面が音響窓１０２に対して直角方
向となるように配置された超音波振動子、１０４はカテ
ーテル１０】内において、音響窓１０２の後側で傾斜し
て配置され、超音波振動子１０３から送信される超音波
を音響窓１０２の外方へ反射させる音響反射板である。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

超音波振動子１０３より送信された超音波は、音響反射
板用４によりカテーテル１０１の側方、すなわち、径方
向に反射され、音響窓１１２を通過して被検体の被検部
位に向かう。被検部位で反射された超音波は、送信と同
じ径路を逆にたどり、超音波振動子１０３により受信さ
れる。カテーテルｌＯ１の先端部は全体、またはその一
部が回転可能に構成されており、この回転により径方向
の走査が行われる。

発明が解決しようとする課題 しかし、以上のような従来例の構成では、超音波をカテ
ーテル１０１の径方向へ送信するようになっているため
、カテーテル１旧の前方の走査が困難であり、カテーテ
ル１０１の前方を映像化して情報を得るのが困難である
という課題を有していた。

本発明は、上記のような従来技術の課題を解決しようと
するものであり、カテーテルの前方の走査を行い、カテ
ーテルの前方の映像化等による情報を得ることができ、
したがって、診断の効果を上げることができ、また、機
械的機構や複雑な電子回路を必要とせず、構成が簡単で
あると共に、カテーテル先端部の密閉、絶縁に有利であ
り、しかも、コストの低下を図ることができるようにし
た超音波探触子を提供することを目的とするものである
。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するための本発明の技術的解決手段は、
カテーテルと、このカテーテルの先端部内側に設けられ
、超音波を送信し、かつ受信する超音波送受信部と、上
記カテーテルの先端部内側で上記超音波送受信部の前側
に設けられ、印加される電圧の変化により音速が変化し
、上記超音波送受信部から送信される超音波の屈折角を
変化するように制御し、上記カテーテル前方を走査する
ための音速可変層を備えたものである。

そして１、上記音速可変層に圧電体を用いることができ
、また、上記超音波送受信部として、平面状の超音波振
動子を用い、または、円筒状の超音波振動子と、この超
音波振動子の内側に配置され、この超音波振動子から上
記カテーテルの中心軸方向に送信される超音波を上記カ
テーテルの前方へ反射させる円錐形の音響ミラーを用い
ることができる。また、上記超音波送受信部から送信さ
れた超音波が上記音速可変層中を伝搬し、上記カテーテ
ルの前方部を扇状走査するように構成することができる
。

作　　　　用 したがって、本発明によれば、カテーテル先端部に設け
られた超音波送受信部が音速可変層に超音波を送信する
と、音速可変層に入射した超音波は、音速可変層の内部
を伝搬し、カテーテル周囲媒質との境界において音速可
変層とカテーテル周囲の媒質との音速差により屈折し、
カテーテル前方に送波される。カテーテル前方の被検部
より反射された超音波は、送信時と同様に周囲媒質と音
速可変層の境界において屈折されて音速可変層内に入射
し、音速可変層内を伝搬して超音波送受信部により受信
される。そして、音速可変層への印加電圧が変更される
ことにより、音速可変層の音速が変化し、音速可変層と
周囲媒質境界における超音波の屈折角が変化するので、
この行程を繰り返すことによりカテーテル前方部を走査
することができる。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

まず、本発明の第１の実施例について説明する。

第１図および第２図は本発明の第１の実施例における超
音波探触子を示し、第１図は一部切欠斜視図、第２図は
縦断面図である。

第１図において、■はカテーテル、２はカテーテル１の
先端部内側に設けられた超音波送受信部であり、超音波
振動子、カップリング媒質等を有し、超音波を送信し、
かつ受信する。３はカテテルｌの先端部内側で超音波送
受信部２の前側に設けられた音速可変層であり、印加さ
れる電圧の変化により音速が変化し、超音波送受信部２
から送信される超音波の屈折角を変化するように制御す
る。４は音速可変層３の前面の音波放射面、５は被検体
の周囲媒質、６は被検部である。上記音波放射面４と、
超音波送受信部２および音速可変層３の境界には、音速
可変層３の音速可変幅と走査領域に適した角度θ１、θ
２が付けられている。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

超音波送受信部２において発生した超音波パルスは、音
速可変層３へ入射し、音速可変層３の中を伝搬する。こ
のとき、音速可変層３の音速は、この音速可変層３に印
加される電圧によって決定される。超音波パルスが音速
可変層３と周囲媒質５の境界である音波放射面４へ到達
するさ、この超音波パルスは自身の音波放射面４への入
射角と、音速可変層３の音速および周囲媒質５の音速♂
の比で決定される屈折角で屈折し、カテーテル１の前方
の周囲媒質５中に送波され、周囲媒質５の中を伝搬する
。カテーテルｌの前方の被検部６によって反射された超
音波パルスは、往路と同じ径路を戻り、音波放射面４て
屈折され、音速可変層３中を伝搬し、超音波送受信部２
に達し、受信される。このようにして超音波パルスの送
受信動作が終了すると、音速可変層３の印加電圧が変更
され、その音速が変化し、音波放射面４ての屈折角が変
化する。この状態で上記と同様に超音波パルスの送、受
信を行なう。そして、上記動作を繰り返すことにより、
カテーテルｌの前方部が走査される。

なお、音波放射面４における屈折現象は超音波送受信部
２と音速可変層３との境界でも発生する。

このように本実施例によれば、カテーテル１の先端部内
側に超音波送受信部２を設け、カテーテル１の先端部内
側で超音波送受信部２の前側において印加される電圧の
変化により音速が変化する音速可変層３を設けることに
より、カテーテルｌの前方部の走査を可能にし、走査領
域の情報が得られ、その部分の画像化が可能になる。

なお、本実施例においては、音速可変層３への印加電圧
を階段状に変化させるように説明したが、超音波送信間
隔が走査時間に比べて著しく短い場合には、印加電圧を
連続的に変化させても同様の効果を得ることができる。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。

本実施例においては、第１図および第２図に示す上記第
１の実施例における音速可変層３が圧電体により構成さ
れたものであり、その他の構成は上記第１の実施例と同
様である。

圧電体は電圧によりその弾性係数を変化させて、音速を
変えることができる。したがって、上記第１の実施例に
おける構成において、上記のように音速可変層３を圧電
体で構成することにょシ、上記第１の実施例と同様の効
果を得ることができる。

次に、本発明の第３の実施例について説明する。

第３図は本発明の第３の実施例における超音波探触子を
示す一部切欠斜視図である。

本実施例においては、第３図に示すように、超音波送受
信部２が平面状の超音波振動子７と、その前面のカップ
リング媒質８とから構成されたものであり、その他の構
成は上記第１の実施例と同様である。

本実施例によれば、平面状の超音波振動子７によシカノ
ブリング媒質８と音速可変層３を介して超音波パルスの
送受信が行なわれ、上記第１の実施例さ同様に音速可変
層３の音速が変化されることにより、カテーテルｌの前
方部の走査が行なわれ、走査領域の情報が得られ、その
部分の画１象化が可能になる。

なお、本実施例では平面状の超音波振動子７を円盤状に
形成しているが、方形、あるいは矩形などの形状であっ
ても、同様の効果を得ることができる。

次に、本発明の第４の実施例について説明する。

第４図は本発明の第４の実施例における超音波探触子を
示す縦断面図である。

本実施例においては、第４図に示すように、超音波送受
信部２がカテーテルｌの内周面に配置された円筒状の超
音波振動子９と、この超音波振動子９の内側に配置され
、この超音波振動子９からカテーテル１の中心軸方向に
送信される超音波をカテーテル１の前方へ反射させる円
錐形の音響ミラー１０と、この音響ミラー１０の前面の
カップリング媒質１１とから構成されたものであり、そ
の他の構成は上記第１の実施例と同様である。

本実施例によれば、円筒状の超音波振動子９からカテー
テル１の中心軸方向に送波された超音波パルスは、円錐
形の音響ミラー１０によりカテテル１の前方へ反射され
、力ｙブリング媒質１１中を伝搬し、音速可変層３に入
射する。以下、上記第１の実施例と同様にして超音波の
送受信が行なわれ、そして、音速可変層３の音速が変化
されることにより、カテーテル１の前方部の走査が行な
われ、走査領域の情報が得られ、その部分の画ｆ３化が
可能となる。

本実施例においては、超音波振動子９を円筒状に形成し
ているので、その体積を比較的大きくすることができ、
音響出力を上げることが可能である。

次に、本発明の第５の実施例について説明する。

第５図は本発明の第５の実施例における超音波探触子を
示す縦断面図である。

本実施例においては、第５図に示すように、上記第１の
実施例と同様に、カテーテル１の先端部内側に超音波送
受信部２が設けられ、カテーテル１の先端部内側で超音
波送受信部２の前側において印加される電圧の変化によ
り音速が変化される音速可変層３が設けられている。そ
して、超音波送受信部２において発生した超音波パルス
がこの超音波送受信部２と音速可変層３との境界で屈折
されずに音速可変層３中を一定方向に伝搬し、音速可変
層３に印加される電圧が変化され、音速可変層３の音速
が変化することにより、超音波パルスによる音波放射面
５４ての走査を１平面の扇状に限定するように設定され
たものである（なお、第５図中には中心のビームを代表
して示している）。

このように本実施例によれば、カテーテル１の前方部が
扇状に走査され、その部分の２次元情報が得られ、画１
象化が可能となる。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、カテーテルの先端部
内側に超音波を送信し、かつ受信する超音波送受信部を
設け、カテーテルの先端部内側で上記超音波送受信部の
前側において印加される電圧の変化により音速が変化し
、屈折角を制御することができる音速可変層を設けるこ
とにより、超音波によるカテーテルの前方部の走査を行
ない、その部分の情報を得ることができ、それらの情報
をもとにしてカテーテル前方領域の画像化を行なうこと
ができる。したがって、カテーテルが挿入されている管
内の状態把握に大きな効果をもたらす。また、上記のよ
うに音速可変層に印加する電圧を変化することにより超
音波によるカテーテル前方部の走査を行ない、機械的な
機構や複雑な電子回路を必要としないので、構成が簡単
であると共に、カテーテルの先端部の密閉、絶縁に有利
であり、しかも、コストの低下を図ることができる。

特に、医療現場で使用した場合、循環器系の疾患等に対
する診断に大きな助力となる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１、第２の実施例にお
ける超音波探触子を示し、第１図は一部切欠斜視図、第
２図は縦断面図、第３図は本発明の第３の実施例におけ
る超音波探触子を示す一部切欠斜視図、第４図は本発明
の第４の実施例における超音波探触子を示す縦断面図、
第５図は本発明の第５の実施例における超音波探触子を
示す縦断面図、第６図は従来の超音波探触子を示す縦断
面図である。 ■・・・カテーテル、２・・・超音波送受信部、３・・
・音速可変層、４・・・音波放射面、５・周囲媒質、６
・・・被検部、７・・・超音波振動子、８・・・カップ
リング媒質、９・・・超音波振動子、１０・・・円錐形
音響ミラー１１ カンブリング媒質。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）カテーテルと、このカテーテルの先端部内側に設
   けられ、超音波を送信し、かつ受信する超音波送受信部
   と、上記カテーテルの先端部内側で上記超音波送受信部
   の前側に設けられ、印加される電圧の変化により音速が
   変化し、上記超音波送受信部から送信される超音波の屈
   折角を変化するように制御し、上記カテーテル前方を走
   査するための音速可変層を備えた超音波探触子。
2. （２）音速可変層が圧電体である請求項１記載の超音波
   探触子。
3. （３）超音波送受信部が平面状の超音波振動子で構成さ
   れた請求項１または２記載の超音波探触子。
4. （４）超音波送受信部が円筒状の超音波振動子と、この
   超音波振動子の内側に配置され、この超音波振動子から
   カテーテルの中心軸方向に送信される超音波を上記カテ
   ーテルの前方へ反射させる円錐形の音響ミラーを有する
   請求項１または２記載の超音波探触子。
5. （５）超音波送受信部から送信された超音波が音速可変
   層中を伝搬し、カテーテルの前方部を扇状走査する請求
   項１記載の超音波探触子。