JPH08206115A - 音波を音響導波管と結合する装置 - Google Patents
音波を音響導波管と結合する装置Info
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- JPH08206115A JPH08206115A JP7272331A JP27233195A JPH08206115A JP H08206115 A JPH08206115 A JP H08206115A JP 7272331 A JP7272331 A JP 7272331A JP 27233195 A JP27233195 A JP 27233195A JP H08206115 A JPH08206115 A JP H08206115A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、超音波変換器と、ビームによる検査
中の遠隔位置の身体との間で、音波のビームの効率的な
結合および伝送を提供する。 【解決手段】本発明の装置は、内部を有するハウジング
と、ハウジング内に設置され、音波のビームを発生する
ための超音波変換器と、変換器と音響的に結合されるプ
リズムと、ハウジングの内部から外向きに延伸する音響
導波管であり、プリズムと導波管との間で音波の効率的
な伝送を与えるように、音響プリズムが固定結合される
音響導波管とから構成される。
中の遠隔位置の身体との間で、音波のビームの効率的な
結合および伝送を提供する。 【解決手段】本発明の装置は、内部を有するハウジング
と、ハウジング内に設置され、音波のビームを発生する
ための超音波変換器と、変換器と音響的に結合されるプ
リズムと、ハウジングの内部から外向きに延伸する音響
導波管であり、プリズムと導波管との間で音波の効率的
な伝送を与えるように、音響プリズムが固定結合される
音響導波管とから構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に超音波診断
プローブの分野に関し、更に詳細には、観血的超音波診
断プローブの分野に関する。
プローブの分野に関し、更に詳細には、観血的超音波診
断プローブの分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波プローブは、検査すべき身体内部
の問題とする各種構造についての情報を集める便利で正
確な方法を与える。一般に、問題とする各種構造は、構
造を取り巻く身体の媒体の音響インピーダンスとは異な
る音響インピーダンスを有する。動作中、このような超
音波プローブは、プローブから身体の媒体の中に音響的
に結合する音波を発生するので、音波は身体内に伝送さ
れる。
の問題とする各種構造についての情報を集める便利で正
確な方法を与える。一般に、問題とする各種構造は、構
造を取り巻く身体の媒体の音響インピーダンスとは異な
る音響インピーダンスを有する。動作中、このような超
音波プローブは、プローブから身体の媒体の中に音響的
に結合する音波を発生するので、音波は身体内に伝送さ
れる。
【０００３】たとえば、医療用超音波プローブは、医師
が、患者の身体内部の心臓組織または胎児組織のよう
な、各種の解剖学的部分の画像データを集めるために、
便利で正確な方法を提供する。一般に、問題とする心臓
又は胎児組織は、組織構造を取り巻く身体流体の音響イ
ンピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有する。
が、患者の身体内部の心臓組織または胎児組織のよう
な、各種の解剖学的部分の画像データを集めるために、
便利で正確な方法を提供する。一般に、問題とする心臓
又は胎児組織は、組織構造を取り巻く身体流体の音響イ
ンピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有する。
【０００４】血管または動脈の内側を撮像できる、幾つ
かの従来から知られているカテーテル型のプローブのよ
うな、幾つかの従来から知られている観血的プローブで
は、音響結合は、プローブの一部を患者の身体内に、血
管または動脈の切り口を介して挿入することにより達成
される。たとえば、プローブはプローブハウジングを備
え、これが患者身体に挿入される。プローブハウジング
には、超音波のビームを発生する圧電変換器が収容され
る。このビームは、プローブハウジングの壁を介して伝
達され、血管の内部を走査する。
かの従来から知られているカテーテル型のプローブのよ
うな、幾つかの従来から知られている観血的プローブで
は、音響結合は、プローブの一部を患者の身体内に、血
管または動脈の切り口を介して挿入することにより達成
される。たとえば、プローブはプローブハウジングを備
え、これが患者身体に挿入される。プローブハウジング
には、超音波のビームを発生する圧電変換器が収容され
る。このビームは、プローブハウジングの壁を介して伝
達され、血管の内部を走査する。
【０００５】音波が身体を介して伝播するにつれて、音
波の一部は身体内の各種構造により弱く反射され、ハウ
ジングの壁を介して伝達され、変換器により受け取られ
る。弱く反射された音波が、変換器を介して伝播するに
つれて、それらは変換器に結合された電極により電気的
に検知される。変換器により受け取られた弱く反射され
た波の、相対的一時遅延および強さを分析することによ
り、電極に電気的に結合される撮像システムの構成要素
は、弱く反射された波からの画像を構成して、患者の身
体内の各種組織構造の空間間隔関係、および組織構造の
音響インピーダンスに関連する特性を示す。医師は、撮
像システムに結合された表示装置で再構成像を見る。
波の一部は身体内の各種構造により弱く反射され、ハウ
ジングの壁を介して伝達され、変換器により受け取られ
る。弱く反射された音波が、変換器を介して伝播するに
つれて、それらは変換器に結合された電極により電気的
に検知される。変換器により受け取られた弱く反射され
た波の、相対的一時遅延および強さを分析することによ
り、電極に電気的に結合される撮像システムの構成要素
は、弱く反射された波からの画像を構成して、患者の身
体内の各種組織構造の空間間隔関係、および組織構造の
音響インピーダンスに関連する特性を示す。医師は、撮
像システムに結合された表示装置で再構成像を見る。
【０００６】音波は、問題とする組織構造により弱く反
射されるだけであるので、変換器と検査中の身体との間
で、効率的な音響伝送を行なわせようとすることが重要
である。このような効率的な音響伝送は、変換器より発
生された音波の強さが、波が変換器から身体の媒体内に
伝わるにつれて、過度に減少されないことを保証する。
更に、このような効率的な音響伝送は、弱く反射された
波の強さが、反射波が身体の媒体から変換器により受け
取られる際に、過度に減少されないことを保証する。
射されるだけであるので、変換器と検査中の身体との間
で、効率的な音響伝送を行なわせようとすることが重要
である。このような効率的な音響伝送は、変換器より発
生された音波の強さが、波が変換器から身体の媒体内に
伝わるにつれて、過度に減少されないことを保証する。
更に、このような効率的な音響伝送は、弱く反射された
波の強さが、反射波が身体の媒体から変換器により受け
取られる際に、過度に減少されないことを保証する。
【０００７】更に、圧電変換器は、身体内側に漏洩電流
を放出することがあり、これは、プローブが冠状動脈を
撮像する場合、生命を脅かす繊維攣縮を恐らく誘発する
可能性があるので、変換器を患者の身体内に挿入するの
は望ましくない。更に、挿入した変換器の電極に結合し
ているワイヤの延伸長は、アンテナとして働き、これ
は、音響画像を表す電気信号を不明瞭にする可能性のあ
る、望ましくない無線周波妨害信号を受信することがあ
る。
を放出することがあり、これは、プローブが冠状動脈を
撮像する場合、生命を脅かす繊維攣縮を恐らく誘発する
可能性があるので、変換器を患者の身体内に挿入するの
は望ましくない。更に、挿入した変換器の電極に結合し
ているワイヤの延伸長は、アンテナとして働き、これ
は、音響画像を表す電気信号を不明瞭にする可能性のあ
る、望ましくない無線周波妨害信号を受信することがあ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】必要とされるのは、超
音波変換器と、ビームによる検査中の遠隔位置の身体と
の間で、音波のビームの効率的な結合および伝送を提供
する装置である。
音波変換器と、ビームによる検査中の遠隔位置の身体と
の間で、音波のビームの効率的な結合および伝送を提供
する装置である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、超音波変換器
と、ビームによる検査中の遠隔位置の身体との間で、音
波のビームの効率的な結合および伝送を提供する。
と、ビームによる検査中の遠隔位置の身体との間で、音
波のビームの効率的な結合および伝送を提供する。
【００１０】本発明の装置は好適には、血管、動脈、ま
たは問題とする体腔内の他の組織の内側を撮像すること
ができる、カテーテル型のプローブとして実施される。
手短に且つ一般的に言えば、本発明には、内部に超音波
変換器を設置するように構成された内部を有するハウジ
ングが含まれる。プリズムが、変換器と、およびハウジ
ングの内部から外向きに延伸する長手方向寸法を有する
音響導波管と音響的に結合されている。
たは問題とする体腔内の他の組織の内側を撮像すること
ができる、カテーテル型のプローブとして実施される。
手短に且つ一般的に言えば、本発明には、内部に超音波
変換器を設置するように構成された内部を有するハウジ
ングが含まれる。プリズムが、変換器と、およびハウジ
ングの内部から外向きに延伸する長手方向寸法を有する
音響導波管と音響的に結合されている。
【００１１】音響プリズムは、プリズムと導波管との間
で音波のビームの効率的な伝送を与えるように、導波管
の最も近い部分に固定結合されている。好適には、導波
管には、コアおよびコアを取り巻く被覆が含まれる。好
適実施例では、プリズムは、音波を導波管のコア内に効
率的に案内するために、導波管のコアに固定結合され
る。したがって、音波のビームは変換器から、プリズム
を介して、および導波管の長手方向寸法に沿って、導波
管の末端部分まで伝送される。
で音波のビームの効率的な伝送を与えるように、導波管
の最も近い部分に固定結合されている。好適には、導波
管には、コアおよびコアを取り巻く被覆が含まれる。好
適実施例では、プリズムは、音波を導波管のコア内に効
率的に案内するために、導波管のコアに固定結合され
る。したがって、音波のビームは変換器から、プリズム
を介して、および導波管の長手方向寸法に沿って、導波
管の末端部分まで伝送される。
【００１２】導波管の末端部分は、検査中の患者身体
の、遠隔位置の体腔内に挿入される。導波管の末端部分
は、超音波ビームを放出し、問題とする組織を走査す
る。したがって、本発明は、超音波変換器と、検査中の
遠隔位置の身体との間の効率的な音響結合を提供する。
の、遠隔位置の体腔内に挿入される。導波管の末端部分
は、超音波ビームを放出し、問題とする組織を走査す
る。したがって、本発明は、超音波変換器と、検査中の
遠隔位置の身体との間の効率的な音響結合を提供する。
【００１３】変換器への簡略電気接続を行なうには、変
換器をハウジングと固定結合するのが好ましい。好適に
は、導波管をハウジング内部で回転し、導波管の末端部
分が、ハウジングが実質上静止していながら、問題とす
る組織を回転走査するようにする。プリズムは導波管に
固定されているので、プリズムは導波管と共に回転し、
音波が、プリズムから導波管内に伝送される際に、音波
の如何なる揺動をも実質的に削減する。プリズムの表面
が、変換器の表面に対して回転するにつれて、変換器の
表面とプリズムの表面との間に置かれた流体材料が、そ
れらの間の音響結合を有利にもたらす。
換器をハウジングと固定結合するのが好ましい。好適に
は、導波管をハウジング内部で回転し、導波管の末端部
分が、ハウジングが実質上静止していながら、問題とす
る組織を回転走査するようにする。プリズムは導波管に
固定されているので、プリズムは導波管と共に回転し、
音波が、プリズムから導波管内に伝送される際に、音波
の如何なる揺動をも実質的に削減する。プリズムの表面
が、変換器の表面に対して回転するにつれて、変換器の
表面とプリズムの表面との間に置かれた流体材料が、そ
れらの間の音響結合を有利にもたらす。
【００１４】変換器は音波のビームを発生するが、この
ビームはプリズムに入射し、あるパワーレベルを有す
る。プリズムは、音波の入射ビームを反射して、あるパ
ワーレベルを有する音波の反射ビームを生成する表面を
有する。音波の入射ビームのパワーレベルは、音波の反
射ビームのパワーレベルのフィードバックに基づき調節
され、音波の入射ビームのパワーレベルを所望レベルに
維持するようにする。
ビームはプリズムに入射し、あるパワーレベルを有す
る。プリズムは、音波の入射ビームを反射して、あるパ
ワーレベルを有する音波の反射ビームを生成する表面を
有する。音波の入射ビームのパワーレベルは、音波の反
射ビームのパワーレベルのフィードバックに基づき調節
され、音波の入射ビームのパワーレベルを所望レベルに
維持するようにする。
【００１５】変換器により発生された音波のビームは縦
波を含んでいる。本発明の好適実施例によれば、プリズ
ムは音響インピーダンスを有し、導波管は、境界面での
音響屈折により縦波を横波から実質上分離するように、
プリズムの音響インピーダンスとは十分異なる音響イン
ピーダンスを有する。このような分離は、横波が縦波よ
り低い速度で走行し、検査中の身体により反射された縦
波により与えられる音響画像を弱める傾向があるので、
望ましいことである。好適には、装置には更に、導波管
の表面と結合される吸収材料が含まれる。吸収材料は、
屈折横波を実質的に吸収するように、屈折横波に十分近
い位置に配置されている。その位置は、屈折縦波から十
分遠いので、屈折縦波は導波管内で実質的に反射し、そ
れにより、長手方向寸法、または導波管に沿った屈折縦
波の伝播がもたらされる。
波を含んでいる。本発明の好適実施例によれば、プリズ
ムは音響インピーダンスを有し、導波管は、境界面での
音響屈折により縦波を横波から実質上分離するように、
プリズムの音響インピーダンスとは十分異なる音響イン
ピーダンスを有する。このような分離は、横波が縦波よ
り低い速度で走行し、検査中の身体により反射された縦
波により与えられる音響画像を弱める傾向があるので、
望ましいことである。好適には、装置には更に、導波管
の表面と結合される吸収材料が含まれる。吸収材料は、
屈折横波を実質的に吸収するように、屈折横波に十分近
い位置に配置されている。その位置は、屈折縦波から十
分遠いので、屈折縦波は導波管内で実質的に反射し、そ
れにより、長手方向寸法、または導波管に沿った屈折縦
波の伝播がもたらされる。
【００１６】本発明の他の態様および利点は、例を用い
て本発明の原理を図解する添付図面と関連して行なう、
以下の詳細説明から明らかになるであろう。
て本発明の原理を図解する添付図面と関連して行なう、
以下の詳細説明から明らかになるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１、図２、および図３は本発明
の好適実施例の図である。本発明の装置は好適には、血
管、動脈、または問題とする体腔内の他の組織の内側を
撮像することができるカテーテル型のプローブとして実
施される。図１の切断図に示すように、本発明はハウジ
ング101を含む。ハウジングは、その内部に超音波変換
器103を設置するように構成された内部を有する。好適
には、変換器には、ジルコン酸チタン酸鉛のような適切
な圧電セラミックの環が含まれる。高圧パルス発生器
（図１には示してない）が、環の対向面上に設置された
電極と結合されて、音波を発生するために、圧電セラミ
ックを電気的に励起する。環の厚さは、音波が所望の周
波数を有するように選定される。好適には、変換器には
更に、フェーズド音響アレーとして動作するように適応
される、複数の同心圧電セラミック環が含まれ、音波の
収束ビームを与えるようになっている。信号遅延は、各
圧電セラミック環と結合されて、圧電セラミック環の各
一つにより発生されたそれぞれの音波を可変に位相合わ
せする。
の好適実施例の図である。本発明の装置は好適には、血
管、動脈、または問題とする体腔内の他の組織の内側を
撮像することができるカテーテル型のプローブとして実
施される。図１の切断図に示すように、本発明はハウジ
ング101を含む。ハウジングは、その内部に超音波変換
器103を設置するように構成された内部を有する。好適
には、変換器には、ジルコン酸チタン酸鉛のような適切
な圧電セラミックの環が含まれる。高圧パルス発生器
（図１には示してない）が、環の対向面上に設置された
電極と結合されて、音波を発生するために、圧電セラミ
ックを電気的に励起する。環の厚さは、音波が所望の周
波数を有するように選定される。好適には、変換器には
更に、フェーズド音響アレーとして動作するように適応
される、複数の同心圧電セラミック環が含まれ、音波の
収束ビームを与えるようになっている。信号遅延は、各
圧電セラミック環と結合されて、圧電セラミック環の各
一つにより発生されたそれぞれの音波を可変に位相合わ
せする。
【００１８】プレキシガラスのような適切な材料のプリ
ズム105が、変換器と音響的に結合している。長手方向
寸法を有する音響導波管107が、ハウジングの内部から
外方向に延伸している。図１に示すように、音響プリズ
ムは、プリズムと導波管との間で音波のビームの効率的
な伝送を与えるように、導波管の最も近い部分と固定結
合されている。
ズム105が、変換器と音響的に結合している。長手方向
寸法を有する音響導波管107が、ハウジングの内部から
外方向に延伸している。図１に示すように、音響プリズ
ムは、プリズムと導波管との間で音波のビームの効率的
な伝送を与えるように、導波管の最も近い部分と固定結
合されている。
【００１９】好適には、導波管には、アルミニウムのよ
うな適切な材料のコア109、およびコアを取り巻く被覆
材料111が含まれる。被覆材料は、被覆内の音響縦波の
速度がコア材料内の音響縦波の速度より大きいように選
定されている。アルミニウムコアを取り巻く被覆が好適
ではあるが、他の適切な材料で代用しても、有益な結果
を得ることができることを理解されたい。たとえば、代
替実施例では、コアは、二酸化ゲルマニウムがドープさ
れた溶融シリカから構成されるが、被覆はドープされな
いシリカから構成される。
うな適切な材料のコア109、およびコアを取り巻く被覆
材料111が含まれる。被覆材料は、被覆内の音響縦波の
速度がコア材料内の音響縦波の速度より大きいように選
定されている。アルミニウムコアを取り巻く被覆が好適
ではあるが、他の適切な材料で代用しても、有益な結果
を得ることができることを理解されたい。たとえば、代
替実施例では、コアは、二酸化ゲルマニウムがドープさ
れた溶融シリカから構成されるが、被覆はドープされな
いシリカから構成される。
【００２０】好適実施例では、プリズム105は、音波を
導波管コア内に効率的に案内するために、導波管コア10
9に固定結合される。たとえば、プレキシガラスをアル
ミニウムコアの周りに樹脂としてモールドし、次にプレ
キシガラス樹脂を硬化して、導波管のコアと固定的に且
つ音響的に結合する。本発明の動作中、音波のビーム
は、変換器から、プリズムを介して、導波管の長手方向
寸法内におよびそれに沿って、導波管の末端部分（図１
および図２には示してない）まで伝送される。
導波管コア内に効率的に案内するために、導波管コア10
9に固定結合される。たとえば、プレキシガラスをアル
ミニウムコアの周りに樹脂としてモールドし、次にプレ
キシガラス樹脂を硬化して、導波管のコアと固定的に且
つ音響的に結合する。本発明の動作中、音波のビーム
は、変換器から、プリズムを介して、導波管の長手方向
寸法内におよびそれに沿って、導波管の末端部分（図１
および図２には示してない）まで伝送される。
【００２１】変換器の電極に簡略電気接続を行なうに
は、変換器103を図１に示すようにハウジング101に固定
結合するのが望ましい。導波管は、手動でまたはそれに
結合されたモータを使用して、ハウジンク内部で回転さ
れるので、導波管の末端部分は、ハウジングが実質的に
静止していながら、問題とする組織を回転走査する。プ
リズムが導波管に固定されているので、プリズムは、図
１に示すように導波管と共に回転し、音波がプリズムか
ら導波管内に伝送される際に、音波の如何なる揺動をも
実質的に削減する。プリズムの表面が変換器の表面に対
して回転するにつれて、変換器の表面とプリズムの表面
との間にある流体材料、たとえば水、は、それらの間の
流体音響結合を有利にもたらす。
は、変換器103を図１に示すようにハウジング101に固定
結合するのが望ましい。導波管は、手動でまたはそれに
結合されたモータを使用して、ハウジンク内部で回転さ
れるので、導波管の末端部分は、ハウジングが実質的に
静止していながら、問題とする組織を回転走査する。プ
リズムが導波管に固定されているので、プリズムは、図
１に示すように導波管と共に回転し、音波がプリズムか
ら導波管内に伝送される際に、音波の如何なる揺動をも
実質的に削減する。プリズムの表面が変換器の表面に対
して回転するにつれて、変換器の表面とプリズムの表面
との間にある流体材料、たとえば水、は、それらの間の
流体音響結合を有利にもたらす。
【００２２】更に、好適実施例では、適切な材料、たと
えばテフロン複合体の環113が、変換器とプリズムとの
間の音響インピーダンス整合を実質的に与えるために、
流体に隣接して設置される。たとえば、変換器の好適実
施例の圧電セラミックが、30メガレイルの音響インピー
ダンスを有し、プリズムの好適実施例のプレキシガラス
が、3.5メガレイルの音響インピーダンスを有して与え
られると、好適なテフロン複合体は、所望のインピーダ
ンス整合を実質的に与える音響インピーダンスを有す
る。
えばテフロン複合体の環113が、変換器とプリズムとの
間の音響インピーダンス整合を実質的に与えるために、
流体に隣接して設置される。たとえば、変換器の好適実
施例の圧電セラミックが、30メガレイルの音響インピー
ダンスを有し、プリズムの好適実施例のプレキシガラス
が、3.5メガレイルの音響インピーダンスを有して与え
られると、好適なテフロン複合体は、所望のインピーダ
ンス整合を実質的に与える音響インピーダンスを有す
る。
【００２３】図２は、変換器103、プリズム105、および
導波管107の断面図を示す部分概略図であり、変換器と
プリズムとの間に設置された流体材料112を明示してい
る。図３は、流体材料112だけでなく、変換器103とプリ
ズムと105との間に設置されたインピーダンス整合材料1
13をも更に明示した詳細な切断図である。簡単にするた
め、図２および図３にはハウジングを示してない。
導波管107の断面図を示す部分概略図であり、変換器と
プリズムとの間に設置された流体材料112を明示してい
る。図３は、流体材料112だけでなく、変換器103とプリ
ズムと105との間に設置されたインピーダンス整合材料1
13をも更に明示した詳細な切断図である。簡単にするた
め、図２および図３にはハウジングを示してない。
【００２４】相対的に言えば、好適実施例の変換器とプ
リズムとの間の音響境界面の表面積は大きいが、好適実
施例のプリズムと導波管との間の音響境界面の表面積は
小さい。一般に、大きい表面積は、音響伝送効率を高め
るが、小さい表面積は、限られた音響伝送効率しか与え
ない。更に、固定結合は、音響伝送効率を高めるが、流
体結合は、限られた音響伝送効率しか与えない。それ
故、本発明の原理によれば、プリズムと導波管との間の
固定結合によりもたらされる、高められた音響伝送効率
は、プリズムと導波管との間の音響境界面の比較的小さ
い表面積によりもたらされる、限られた音響伝送効率を
実質的に相殺する。同様に、本発明の原理によれば、変
換器とプリズムとの間の音響境界面の比較的大きい表面
積によりもたらされる、高められた音響伝送は、変換器
とプリズムとの間の流体結合によりもたらされる、限ら
れた音響伝送を実質的に相殺する。
リズムとの間の音響境界面の表面積は大きいが、好適実
施例のプリズムと導波管との間の音響境界面の表面積は
小さい。一般に、大きい表面積は、音響伝送効率を高め
るが、小さい表面積は、限られた音響伝送効率しか与え
ない。更に、固定結合は、音響伝送効率を高めるが、流
体結合は、限られた音響伝送効率しか与えない。それ
故、本発明の原理によれば、プリズムと導波管との間の
固定結合によりもたらされる、高められた音響伝送効率
は、プリズムと導波管との間の音響境界面の比較的小さ
い表面積によりもたらされる、限られた音響伝送効率を
実質的に相殺する。同様に、本発明の原理によれば、変
換器とプリズムとの間の音響境界面の比較的大きい表面
積によりもたらされる、高められた音響伝送は、変換器
とプリズムとの間の流体結合によりもたらされる、限ら
れた音響伝送を実質的に相殺する。
【００２５】図２に示すように、高圧パルス発生器114
は、変換器を電気的に励起して、音波のビーム115を発
生するが、この音波はプリズムに入射し、且つあるパワ
ーレベルを有する。もちろん、音波は目に見えない。し
かし、変換器により発生されたビームを図２に破線とし
て代表的に示してある。プリズムには、音波の入射ビー
ムを反射して、あるパワーレベルを有する、音波の弱い
反射ビーム119を発生し、更に、導波管内に案内され
る、音波の強い反射ビーム120を発生する表面117があ
る。
は、変換器を電気的に励起して、音波のビーム115を発
生するが、この音波はプリズムに入射し、且つあるパワ
ーレベルを有する。もちろん、音波は目に見えない。し
かし、変換器により発生されたビームを図２に破線とし
て代表的に示してある。プリズムには、音波の入射ビー
ムを反射して、あるパワーレベルを有する、音波の弱い
反射ビーム119を発生し、更に、導波管内に案内され
る、音波の強い反射ビーム120を発生する表面117があ
る。
【００２６】好適にはブリッジカプラーであるセンサ12
2は、音波の弱い反射ビーム119を電気的に検知するよう
に、変換器と結合される。フィードバック制御回路123
が、パルス発生器およびセンサと結合されて、音波の入
射ビーム115のパワーレベルを調節し、音波の弱い反射
ビームのパワーレベルのフィードバックに基づいて、音
波の入射ビームのパワーレベルを所望のレベルに維持す
るようにしている。
2は、音波の弱い反射ビーム119を電気的に検知するよう
に、変換器と結合される。フィードバック制御回路123
が、パルス発生器およびセンサと結合されて、音波の入
射ビーム115のパワーレベルを調節し、音波の弱い反射
ビームのパワーレベルのフィードバックに基づいて、音
波の入射ビームのパワーレベルを所望のレベルに維持す
るようにしている。
【００２７】変換器により発生された音波のビームは縦
波を含んでいる。プリズムと導波管との間の境界面に入
射する縦波が、横波125および縦波127の双方にモード変
換されることが理論づけられている。本発明の好適実施
例によれば、プリズムは音響インピーダンスを有し、導
波管は、境界面での音響屈折により縦波127を如何なる
横波125からも実質上分離するように、プリズムの音響
インピーダンスとは十分異なる音響インピーダンスを有
する。更に、導波管が、プリズムよりも高い音響インピ
ーダンスを有し、その結果、縦波127が、有利な初期角
度で導波管の長手方向寸法に沿って案内されることが望
ましい。
波を含んでいる。プリズムと導波管との間の境界面に入
射する縦波が、横波125および縦波127の双方にモード変
換されることが理論づけられている。本発明の好適実施
例によれば、プリズムは音響インピーダンスを有し、導
波管は、境界面での音響屈折により縦波127を如何なる
横波125からも実質上分離するように、プリズムの音響
インピーダンスとは十分異なる音響インピーダンスを有
する。更に、導波管が、プリズムよりも高い音響インピ
ーダンスを有し、その結果、縦波127が、有利な初期角
度で導波管の長手方向寸法に沿って案内されることが望
ましい。
【００２８】たとえば、好適実施例のプリズムのプレキ
シガラスは、3.5メガレイルの音響インピーダンスを有
する。導波管の好適実施例のアルミニウムは、17メガレ
イルの音響インピーダンスを有し、これは、図２に示す
ように、縦波127を横波125から実質上分離するために、
プリズムの音響インピーダンスとは十分異なっている。
たとえば、スネルの法則を使用して、これら音響インピ
ーダンスを与え、音波の強い反射ビーム120が、プリズ
ムと導波管との間の境界面の法線に対して24度で入射す
るように、プリズム117の表面が配向されていれば、横
波125は、縦波127から約45度の角度だけ離れることにな
る。このような分離は、横波が、縦波よりも低い速度で
走行し、プローブによる検査中の身体により反射される
縦波によって与えられる音響画像を弱くする傾向がある
ので、望ましい。この例において、縦波127は、境界面
の法線に対して72度の有利な初期角度で、導波管の長手
方向の寸法に沿って案内される。
シガラスは、3.5メガレイルの音響インピーダンスを有
する。導波管の好適実施例のアルミニウムは、17メガレ
イルの音響インピーダンスを有し、これは、図２に示す
ように、縦波127を横波125から実質上分離するために、
プリズムの音響インピーダンスとは十分異なっている。
たとえば、スネルの法則を使用して、これら音響インピ
ーダンスを与え、音波の強い反射ビーム120が、プリズ
ムと導波管との間の境界面の法線に対して24度で入射す
るように、プリズム117の表面が配向されていれば、横
波125は、縦波127から約45度の角度だけ離れることにな
る。このような分離は、横波が、縦波よりも低い速度で
走行し、プローブによる検査中の身体により反射される
縦波によって与えられる音響画像を弱くする傾向がある
ので、望ましい。この例において、縦波127は、境界面
の法線に対して72度の有利な初期角度で、導波管の長手
方向の寸法に沿って案内される。
【００２９】好適実施例は更に、図２に示すプリズムお
よび導波管の断面図で明示されるように、導波管の表面
と結合される、たとえばエポキシ配合材のような、音響
吸収材料129を備えている。吸収材料は、屈折した横波1
25を実質的に吸収するように、屈折した横波125に十分
近い位置に配置される。その位置は、屈折した縦波127
から十分遠いので、図２に示すように、屈折した縦波
は、導波管の内部で十分反射し、それにより、長手方向
寸法または導波管に沿った屈折した縦波の伝播がもたら
される。
よび導波管の断面図で明示されるように、導波管の表面
と結合される、たとえばエポキシ配合材のような、音響
吸収材料129を備えている。吸収材料は、屈折した横波1
25を実質的に吸収するように、屈折した横波125に十分
近い位置に配置される。その位置は、屈折した縦波127
から十分遠いので、図２に示すように、屈折した縦波
は、導波管の内部で十分反射し、それにより、長手方向
寸法または導波管に沿った屈折した縦波の伝播がもたら
される。
【００３０】本発明は、超音波変換器と、ビームによる
検査中の遠隔位置の身体との間で、音波ビームの効率的
な結合および伝送を提供する。本発明の特定の実施例を
説明し、図解してきたが、本発明はそのように説明し、
図解した特定の形態または構成に限定されるものではな
く、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、各
種修正および変更をなすことができる。たとえば、本発
明の代替実施例において、縦波および横波の双方への縦
波のモード変換を実質上回避するように、導波管および
プリズムを同一材料から作ることができる。従って、特
許請求の範囲内で、特に説明し且つ図解した以外で、本
発明を実施することができる。
検査中の遠隔位置の身体との間で、音波ビームの効率的
な結合および伝送を提供する。本発明の特定の実施例を
説明し、図解してきたが、本発明はそのように説明し、
図解した特定の形態または構成に限定されるものではな
く、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、各
種修正および変更をなすことができる。たとえば、本発
明の代替実施例において、縦波および横波の双方への縦
波のモード変換を実質上回避するように、導波管および
プリズムを同一材料から作ることができる。従って、特
許請求の範囲内で、特に説明し且つ図解した以外で、本
発明を実施することができる。
【００３１】以下に、本発明の実施態様を列挙する。
【００３２】１．内部を有するハウジングと、ハウジン
グ内に設置され、音波のビームを発生するための超音波
変換器と、変換器と音響的に結合されるプリズムと、ハ
ウジングの内部から外向きに延伸する音響導波管であ
り、プリズムと導波管との間で音波の効率的な伝送を与
えるように、音響プリズムが固定結合される音響導波管
と、から構成される装置。
グ内に設置され、音波のビームを発生するための超音波
変換器と、変換器と音響的に結合されるプリズムと、ハ
ウジングの内部から外向きに延伸する音響導波管であ
り、プリズムと導波管との間で音波の効率的な伝送を与
えるように、音響プリズムが固定結合される音響導波管
と、から構成される装置。
【００３３】２．導波管には、コアおよびコアを取り巻
く被覆が含まれ、プリズムは、音波を導波管のコア内に
案内するために、導波管のコアと音響的に結合される、
前項１に記載の装置。
く被覆が含まれ、プリズムは、音波を導波管のコア内に
案内するために、導波管のコアと音響的に結合される、
前項１に記載の装置。
【００３４】３．プリズムは、導波管のコアと固定結合
される、前項２に記載の装置。
される、前項２に記載の装置。
【００３５】４．ハウジング内で導波管を回転させるた
めの手段から更になる、前項１に記載の装置。
めの手段から更になる、前項１に記載の装置。
【００３６】５．プリズムが導波管と共に回転するよう
に、プリズムが導波管に固定される、前項４に記載の装
置。
に、プリズムが導波管に固定される、前項４に記載の装
置。
【００３７】６．変換器は、プリズムが導波管と共に回
転する際に、ハウジングおよび変換器は実質上静止した
ままであるように、ハウジングと固定結合される、前項
５に記載の装置。
転する際に、ハウジングおよび変換器は実質上静止した
ままであるように、ハウジングと固定結合される、前項
５に記載の装置。
【００３８】７．変換器は音響インピーダンスを有し、
プリズムは、変換器とは異なる音響インピーダンスを有
して、変換器とプリズムとの間で音響インピーダンス整
合を与えるために、変換器およびプリズムと結合される
インピーダンス整合材料から更になる、前項１に記載の
装置。
プリズムは、変換器とは異なる音響インピーダンスを有
して、変換器とプリズムとの間で音響インピーダンス整
合を与えるために、変換器およびプリズムと結合される
インピーダンス整合材料から更になる、前項１に記載の
装置。
【００３９】８．プリズムに入射し且つあるパワーレベ
ルを有する音波のビームを発生するために、変換器と結
合されるパルス発生器であって、プリズムは、あるパワ
ーレベルを有する反射音波を生成するために、入射音波
を反射する表面を備える、パルス発生器と、反射波のパ
ワーレベルを検知するために、プリズムと結合されるセ
ンサとから更になる前項１に記載の装置。
ルを有する音波のビームを発生するために、変換器と結
合されるパルス発生器であって、プリズムは、あるパワ
ーレベルを有する反射音波を生成するために、入射音波
を反射する表面を備える、パルス発生器と、反射波のパ
ワーレベルを検知するために、プリズムと結合されるセ
ンサとから更になる前項１に記載の装置。
【００４０】９．反射波のパワーレベルに基づいて、入
射波のパワーレベルを調節するために、パルス発生器と
結合されるフィードバック回路から更になる、前項８に
記載の装置。
射波のパワーレベルを調節するために、パルス発生器と
結合されるフィードバック回路から更になる、前項８に
記載の装置。
【００４１】１０．変換器は圧電セラミック環を含む、
前項１に記載の装置。
前項１に記載の装置。
【００４２】
【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、変
換器より発生された音波の強さが、波が変換器から身体
の媒体内に伝わるにつれて、過度に減少されないことが
保証される。更に、弱い反射波の強さが、反射波が身体
の媒体から変換器により受け取られる際に、過度に減少
されないことが保証されるので、音波ビームの効率的な
結合および伝送が達成される。
換器より発生された音波の強さが、波が変換器から身体
の媒体内に伝わるにつれて、過度に減少されないことが
保証される。更に、弱い反射波の強さが、反射波が身体
の媒体から変換器により受け取られる際に、過度に減少
されないことが保証されるので、音波ビームの効率的な
結合および伝送が達成される。
【００４３】更に、圧電変換器を患者の身体内に挿入す
る必要がなく、圧電変換器の漏洩電流により、生命を脅
かす繊維攣縮を誘発する危険性が回避される。更にま
た、音響画像を表す電気信号を不明瞭にする可能性のあ
る、望ましくない無線周波妨害信号を削除することが可
能となる。
る必要がなく、圧電変換器の漏洩電流により、生命を脅
かす繊維攣縮を誘発する危険性が回避される。更にま
た、音響画像を表す電気信号を不明瞭にする可能性のあ
る、望ましくない無線周波妨害信号を削除することが可
能となる。
【図１】本発明の好適実施例の図である。
【図２】本発明の好適実施例の図である。
【図３】本発明の好適実施例の図である。
101 ハウジング 103 超音波変換器 105 プリズム 107 音響導波管 109 コア 113 インピーダンス整合材料 114 パルス発生器 122 ブリッジカプラ（センサ） 123 フィードバック制御回路
Claims (1)
- 【請求項１】 内部を有するハウジングと、 ハウジング内に設置され、音波のビームを発生するため
の超音波変換器と、 変換器と音響的に結合されるプリズムと、 ハウジングの内部から外向きに延伸する音響導波管であ
り、プリズムと導波管との間で音波の効率的な伝送を与
えるように、音響プリズムが固定結合される音響導波管
と、 から構成される装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US330032 | 1994-10-27 | ||
| US08/330,032 US5515850A (en) | 1993-06-07 | 1994-10-27 | Apparatus for coupling acoustic waves with an acoustic waveguide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08206115A true JPH08206115A (ja) | 1996-08-13 |
Family
ID=23288012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7272331A Pending JPH08206115A (ja) | 1994-10-27 | 1995-10-20 | 音波を音響導波管と結合する装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5515850A (ja) |
| EP (1) | EP0709059A2 (ja) |
| JP (1) | JPH08206115A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011104036A (ja) * | 2009-11-16 | 2011-06-02 | Chiba Inst Of Technology | 超音波検査装置および検査方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5813998A (en) * | 1996-02-28 | 1998-09-29 | Hewlett-Packard Company | Method and system for coupling acoustic energy using an end-fire array |
| ES2224901B1 (es) * | 2004-11-08 | 2005-11-01 | Juan Antonio Talavera Martin | Sistema de transmision basado en la propagacion de ondas elasticas a traves de cables electricos. |
| US8666118B2 (en) | 2009-05-20 | 2014-03-04 | Imagenex Technology Corp. | Controlling an image element in a reflected energy measurement system |
| US20130090576A1 (en) * | 2011-10-10 | 2013-04-11 | Foster B. Stulen | Surgical instrument with ultrasonic waveguide defining a fluid lumen |
| CA3218014A1 (en) * | 2015-04-24 | 2016-10-27 | Les Solutions Medicales Soundbite Inc. | Connection device for mechanical waveguides |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4445892A (en) * | 1982-05-06 | 1984-05-01 | Laserscope, Inc. | Dual balloon catheter device |
| US5400788A (en) * | 1989-05-16 | 1995-03-28 | Hewlett-Packard | Apparatus that generates acoustic signals at discrete multiple frequencies and that couples acoustic signals into a cladded-core acoustic waveguide |
| US5029588A (en) * | 1989-06-15 | 1991-07-09 | Cardiovascular Imaging Systems, Inc. | Laser catheter with imaging capability |
| US5254112A (en) * | 1990-10-29 | 1993-10-19 | C. R. Bard, Inc. | Device for use in laser angioplasty |
| US5371483A (en) * | 1993-12-20 | 1994-12-06 | Bhardwaj; Mahesh C. | High intensity guided ultrasound source |
-
1994
- 1994-10-27 US US08/330,032 patent/US5515850A/en not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-04-05 EP EP95105145A patent/EP0709059A2/en not_active Withdrawn
- 1995-10-20 JP JP7272331A patent/JPH08206115A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011104036A (ja) * | 2009-11-16 | 2011-06-02 | Chiba Inst Of Technology | 超音波検査装置および検査方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5515850A (en) | 1996-05-14 |
| EP0709059A2 (en) | 1996-05-01 |
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