JP3313455B2 - カテーテル型超音波探触子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カテーテル型超音波探
触子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】人体中の血管や体腔内に挿入して所定部
位の超音波断層像等を得るために使用されるカテーテル
型超音波探触子の従来例を図７に示す。この従来例にお
いて、柔軟なチューブ１の先端部には、体外の装置本体
１５からの信号により駆動される圧電振動子３が固定さ
れ、その後方には、反射面４ａが楕円形状となるように
円柱体を切断した形状の超音波反射体４が配置される。
なお、図７において８は装置本体１５と圧電振動子３を
接続するケーブルを示す。

【０００３】上記圧電振動子３からの超音波ビームをラ
ジアル・スキャンさせるために、超音波反射体４は、軸
受１６により回転自在に支持されており、装置本体１５
側のモータ１７の回転動力をフレキシブル・シャフト１
８を介して超音波反射体４に伝達する。

【０００４】しかし、上述した従来例においては、フレ
キシブル・シャフト１８は、動力伝達のために所定の剛
性を必要とするために、全体の剛性も高くなってしま
い、人体の深部まで挿入できなかったり、あるは血管を
傷つける可能性があるばかりか、曲がりくねった血管等
に挿入し、カテーテルの曲率が小さい場合等には、フレ
キシブル・シャフト１８がチューブ１内壁との摩擦で円
滑に回転できなくなり、超音波反射体４の回転むらによ
る画像のみだれを惹起してしまうという欠点を有するも
のであった。

【０００５】また、かかる欠点を解消するために、チュ
ーブ１の先端部内にモータ１７を構成して超音波ビーム
をスキャンさせる構造も提案されているが、ロータ、ス
テータ等を構成要素とするモータ１７をチューブ１内に
配置するためには、一定の容積を必要とするために、超
音波探触子の外径が大きくなってしまうという欠点を有
するものであった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の欠点
を解消すべくなされたものであって、柔軟、かつ、細径
で製造効率の高いカテーテル型超音波探触子を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば上記目的
は、実施例に対応する図１に示すように、チューブ１
と、音響ヘッド部２とを有し、前記音響ヘッド部２は、
超音波ビームを送受信する圧電振動子３と、圧電振動子
３の前方に回転自在に配置される超音波反射体４と、外
部に設けた固定子によって形成される磁場により回転駆
動されて前記超音波反射体４を回転させる永久磁石５
と、少なくとも超音波反射体４と圧電振動子３との間の
空隙部に封入される液状の音響媒体６とをケース７内に
収納して形成され、かつ、前記音響ヘッド部２は、圧電
振動子３に接続されるケーブル８をチューブ１内に挿通
させて、該チューブ１の先端に接合されるカテーテル型
超音波探触子を提供することにより達成される。

【０００８】

【作用】本発明に係るカテーテル型超音波探触子は、圧
電振動子３等の構成部材を予め組み込んだ音響ヘッド部
２をチューブ１の先端に固定することにより形成され
る。この結果、細径のチューブ１先端への部品組み込み
等が不要となり、製造効率が向上する。

【０００９】また、スキャンビームを形成する超音波反
射体４は、外部に設けた固定子によって駆動され、チュ
ーブ１内にモータ１７の全てを構成する場合に比して細
径化、小型化が図られる。

【００１０】また、請求項１記載の発明において、探触
子は、外壁部にガイドワイヤ９を挿通させる挿通孔１０
を有しており、ガイドワイヤ９を使用した探触子の挿入
を可能としている。

【００１１】さらに、請求項２記載の発明において、前
記超音波反射体４の回転軸は、音響ヘッド部２の中心軸
に対して偏心した位置に配置される。回転中心の偏心に
より、ビーム発信位置と音響窓間の距離が変化し、この
変化に基づく画像の変化から探触子の正確な位置、姿勢
の認知が可能となる。

【００１２】また、請求項３記載の発明において、チュ
ーブ１の先端には、外部の固定子からの磁場により駆動
される圧電振動子３が揺動自在に保持され、探触子より
前方のセクタ画像を得ることが可能となる。

【００１３】請求項４記載の発明において、上記圧電振
動子３等は、音響ヘッド部２内に組み込まれており、該
音響ヘッド部２をチューブ１先端に固定することにより
探触子が形成され、製造効率の向上等が図られる。

【００１４】また、請求項５記載の発明において、ケー
ブル８の圧電振動子３への接続部位には、ケーブル８の
余長を吸収する余長吸収スペース１３が設けられ、圧電
振動子３が揺動動作をする際のケーブル８の受傷が防が
れる。

【００１５】請求項６記載の発明において、圧電振動子
３の音響送受信面３ａと音響窓との距離は、圧電振動子
３の揺動角度により異なるように形成される。この結
果、ビーム発信位置と音響窓間の距離が変化し、この変
化に基づく画像の変化から探触子の正確な位置、姿勢の
認知が可能となる。

【００１６】さらに、請求項７記載の発明において、探
触子は外壁部にガイドワイヤ９を挿通させる挿通孔１０
を有し、ガイドワイヤ９により所定部位にガイド可能と
される。

【００１７】請求項８記載の発明において、圧電振動子
３の揺動面はガイドワイヤ９と交叉していて、ガイドワ
イヤ９画像を含む受信像を得ることが可能であり、該受
信像から探触子の位置、姿勢を正確に認知することが可
能となる。

【００１８】また、請求項１０記載の発明において、音
響ヘッド部２とチューブ１との接合部位は、可撓性を有
しており、音響ヘッド部２は、チューブ１の中心軸に対
して首振り変位が可能とされる。この結果、探触子を血
管等の曲率に合わせて変形させることが可能となり、よ
り深部への挿入が可能となる。

【００１９】さらに、請求項１１記載の発明において、
チューブ１には、Ｘ線吸収能に優れた材料を混入した合
成樹脂材により形成されており、探触子の位置の把握が
容易になる。

【００２０】また、請求項１２記載の発明において、超
音波を送受信する音響窓の一部に他の部位とは超音波伝
搬特性の異なるマーカー１４が形成される。マーカー１
４は、例えば超音波を反射することにより、画像上にそ
の位置を示し、観測者は、これに基づいて探触子の挿入
姿勢を検知することができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の望ましい実施例を添付図面に
基づいて詳細に説明する。本発明に係るカテーテル型超
音波探触子は、図１に示すように、柔軟なチューブ１
と、このチューブ１の先端に固定される音響ヘッド部２
とから構成される。

【００２２】音響ヘッド部２は、収納筒１２の先端開口
をキャップ部材１１により閉塞したケース７と、ケース
７内に収容される永久磁石５、超音波反射体４、および
チューブ１内に挿通されるケーブル８に接続される圧電
振動子３とからなる。

【００２３】ケース７を構成する収納筒１２、およびキ
ャップ部材１１は、血液の凝集しにくい例えばウレタン
系合成樹脂材により形成され、キャップ部材１１と収納
筒１２との接合は、エポキシ系の接着剤等により接着さ
れる。また、収納筒１２は、超音波の送受信時の音響窓
となるために、可及的に肉厚を薄く形成するのが望まし
い。

【００２４】一方、永久磁石５は、人体外部に配置され
る固定子と協働してモータ１７を構成するもので、キャ
ップ部材１１の後部壁面に突出する回転軸１１ａにより
回転自在に支持され、上記固定子により形成される磁場
により回転駆動される。

【００２５】超音波反射体４は、反射面４ａが楕円形状
となるように円柱体を切断した形状に形成されており、
例えば反射面４ａの背面壁を永久磁石５に接着する等し
て永久磁石５と一体化され、永久磁石５の回転に伴って
回転するようにされる。

【００２６】上記超音波反射体４は、反射面４ａを後方
に向けて配置されており、圧電振動子３は、音響送受信
面３ａを超音波反射体４の反射面４ａに向けて配置され
る。この実施例に係る圧電振動子３は、音響送受信面３
ａに曲率を持たせて体内の所定部位に焦点を結ぶように
したフォーカス型振動子であり、望ましくは、送信時の
超音波の背面へのまわり込みを防止するためのバッキン
グ材が端子形成面に配置される。

【００２７】また、上記圧電振動子３の背面を収納筒１
２の内壁に突設された封止用フランジ１９に接合するこ
とにより、収納筒１２内は密閉状とされており、該収納
筒１２の空隙には、人体と音響インピーダンスが略等し
く、かつ、人体に漏れても人体に影響のない材料、すな
わち、水あるいは生理食塩水等の音響媒体６が封入され
る。

【００２８】以上のように構成される音響ヘッド部２
は、予めサブアッセンブリされ、チューブ１の先端に固
定されて超音波探触子が形成される。音響ヘッド部２の
チューブ１への固定は、接着、あるいは溶着等の周知の
手段によることが可能である。

【００２９】また、上記チューブ１にＢａＢｒ2等のＸ
線を吸収する材料を混入しておくと、Ｘ線で観察する際
にカテーテルの位置を正確に知ることが可能となり、診
断上好都合となる。

【００３０】さらに、図２に示すように、チューブ１の
先端、および音響ヘッドの一部あるいは全部にガイドワ
イヤ９を挿通させるための挿通孔１０を形成すると、カ
テーテルをより正確に所定の部位にガイドすることがで
きる。

【００３１】さらに、図３に示すように、チューブ１の
先端の断面形状を先端に行くにしたがって薄肉としたエ
ッジ状とするとともに、音響ヘッド部２の対応部位にテ
ーパ部２０を形成し、これらを嵌合させた状態で結合し
た場合には、音響ヘッド部２は、チューブ１の中心軸に
対して首振り状に変位することが可能となるので、血管
の湾曲部に沿ってカテーテルをより挿入しやすくするこ
とができる。

【００３２】しかして、この実施例におけるカテーテル
型超音波探触子は、先ず、体内の所望の部位に挿入され
た後、体外の固定子（ステータ）を駆動すると、該カテ
ーテルを包含する領域に発生する磁場により、カテーテ
ル内の永久磁石５と超音波反射体４が中心軸回りに回転
し、所定部位へのラジアルスキャンビームが発信され
る。

【００３３】この場合、音響窓となる収納筒１２の内壁
に超音波を反射するマーカー１４を形成しておくと、圧
電振動子３の受信信号に現われる窓の反射エコーから、
超音波反射体４の回転角度等、カテーテルの血管内での
挿入姿勢を知ることが可能となり、得られた断層像の位
置をより詳細に特定することできる。

【００３４】なお、上記マーカー１４の形成は、収納筒
１２に特別な材料を配置することによっても可能である
が、図４（ａ）に示すように、収納筒１２の内壁の断面
形状を一部変化させることによっても実現することがで
きる。また、同様の効果は、図４（ｂ）に示すように、
超音波反射体４の回転中心４ｂを収納筒１２の中心軸１
２ａに対してδだけ偏心させることによっても実現可能
である。

【００３５】図５に本発明の第２の実施例を示す。な
お、本実施例の説明において、上記実施例と同一の構成
は、図中に同一の符号を付して説明を省略する。この実
施例は、カテーテルの挿入部位から前方に向かって超音
波をセクタスキャンするのに適した変形を示すもので、
チューブ１の先端には、振動子収容凹部２１が凹設され
る。

【００３６】振動子収容凹部２１は、図６に示すよう
に、圧電振動子３の外径よりやや大径に形成されてお
り、対向する内壁面に外方に向けて開放されたヒンジ支
持溝２２を備える。

【００３７】一方、圧電振動子３は、図５（ａ）に示す
ように、側壁に円柱状のヒンジ部２３を、音響送受信面
３ａの背面側に端子２４を備えており、チューブ１内に
挿通されるケーブル８が端子２４に接続される。

【００３８】後述するように、圧電振動子３が揺動した
際のケーブル８への負荷を軽減するために、上記ケーブ
ル８は、圧電振動子３の接合部位近傍に余長が生じる状
態で圧電振動子３に接続されており、さらに、該余長部
分を吸収するために、チューブ１には、振動子収容凹部
２１を後方に延長して余長吸収スペース１３が形成され
る。

【００３９】上記圧電振動子３は、ヒンジ部２３をチュ
ーブ１のヒンジ支持溝２２内に嵌合させて所定位置に保
持され、チューブ１の前方開放端にキャップ部材１１が
装着される。キャップ部材１１は、背面にヒンジ押さえ
２５を有しており、チューブ１先端に接合された状態
で、ヒンジ支持溝２２の壁面と協働して圧電振動子３の
ヒンジ部２３を挟持し、該圧電振動子３を揺動自在に保
持する。

【００４０】また、チューブ１の余長吸収スペース１３
の壁面とケーブル８との間の隙間には、シール材２６が
充填され、上記圧電振動子３とキャップ部材１１との間
隙には、生理食塩水等の音響媒体６が封止される。

【００４１】したがってこの実施例において、カテーテ
ルを体内の所望の部位に挿入した後、体外の固定子（ス
テータ）を駆動すると、永久磁石５を備えた圧電振動子
３が揺動し、前方に向かってセクタスキャンビームが発
信される。

【００４２】なお、この実施例においても、音響窓とな
るキャップ部材１１にマーカー１４を形成しておくと、
圧電振動子３の受信信号に現われる窓の反射エコーか
ら、超音波反射体４の揺動角度等、カテーテルの血管内
での挿入姿勢を知ることが可能となり、得られた断層像
の位置をより詳細に特定することできる。

【００４３】さらに、上述した説明において圧電振動子
３等の各構成部材は、チューブ１の先端に直接組み込ま
れているが、上述した第１の実施例に示したように、こ
れら各構成部材を予めケース７内にサブアッセンブリし
ておき、チューブ１の先端に接合することにより製造す
ることも可能である。

【００４４】なお、これら前方に向かって超音波ビーム
をセクタスキャンする場合には、セクタ領域内にガイド
ワイヤ９が配置されるように挿通孔１０の位置を設定し
ておくと、ガイドワイヤ９の位置を超音波画像に捕える
ことが可能となる。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、外部の固定子の磁場により超音波反射体、あ
るいは圧電振動子を回転駆動するために、カテーテルを
小型化することができる。

【００４６】また、予め音響ヘッド部に各構成要素を組
み込んでおく場合には、製造効率を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面図である。

【図２】図１の変形例を示す図で、（ａ）は断面図、
（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

【図３】図１のさらに他の変形例を示す図である。

【図４】音響ヘッド部の変形例を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施例を示す図で、（ａ）は断
面図、（ｂ）は圧電振動子を示す斜視図である。

【図６】図５の分解斜視図である。

【図７】従来例を示す図である。

【符号の説明】

１ チューブ ２ 音響ヘッド部 ３ 圧電振動子 ３ａ 音響送受信面 ４ 超音波反射体 ５ 永久磁石 ６ 音響媒体 ７ ケース ８ ケーブル ９ ガイドワイヤ １０ 挿通孔 １１ キャップ部材 １２ 収納筒 １３ 余長吸収スペース １４ マーカー

フロントページの続き (72)発明者 川辺 憲二 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−344974（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 8/00 - 8/15

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チューブ（１）と、音響ヘッド部（２）
   とを有し、 前記音響ヘッド部（２）は、超音波ビームを送受信する
   圧電振動子（３）と、 圧電振動子（３）の前方に回転自在に配置される超音波
   反射体（４）と、 外部に設けた固定子によって形成される磁場により回転
   駆動されて前記超音波反射体（４）を回転させる永久磁
   石（５）と、 少なくとも超音波反射体（４）と圧電振動子（３）との
   間の空隙部に封入される液状の音響媒体（６）とをケー
   ス（７）内に収納して形成され、 かつ、前記音響ヘッド部（２）は、圧電振動子（３）に
   接続されるケーブル（８）をチューブ（１）内に挿通さ
   せて、該チューブ（１）の先端に接合されるカテーテル
   型超音波探触子であって、 外壁部にガイドワイヤ（９）を挿通させる挿通孔（１
   ０）が形成され、ガイドワイヤ（９）により所定部位に
   ガイド可能としたカテーテル型超音波探触子。
2. 【請求項２】 前記超音波反射体（４）の回転軸は、音
   響ヘッド部（２）の中心軸に対して偏心した位置に配置
   される請求項１記載のカテーテル型超音波探触子。
3. 【請求項３】 ケーブル（８）が挿通されるチューブ
   （１）と、 ケーブル（８）に接続され、音響送受信面（３ａ）をチ
   ューブ（１）の開放端に向けて、該チューブ（１）の先
   端部に揺動自在に収納される圧電振動子（３）と、 外部に設けた固定子によって形成される磁場により駆動
   されて前記圧電振動子（３）をチューブ（１）の中心軸
   に対して揺動させる永久磁石（５）と、 前記チューブ（１）の開放端を閉塞するキャップ部材
   （１１）と、 前記圧電振動子（３）とキャップ部材（１１）との間の
   空隙部に封入される液状の音響媒体（６）とを有する カ
   テーテル型超音波探触子。
4. 【請求項４】 収納筒（１２）と、 音響送受信面（３ａ）を収納筒（１２）の開放端に向け
   て、該収納筒（１２）の先端部に揺動自在に収納される
   圧電振動子（３）と、 外部に設けた固定子によって形成される磁場により駆動
   されて前記圧電振動子 （３）を収納筒（１２）の中心軸
   に対して揺動させる永久磁石（５）と、 前記収納筒（１２）の開放端を閉塞するキャップ部材
   （１１）と、 前記圧電振動子（３）とキャップ部材（１１）との間の
   空隙部に封入される液状の音響媒体（６）とにより音響
   ヘッド部（２）が形成され、 該音響ヘッド部（２）は、圧電振動子（３）に接続され
   るケーブル（８）をチューブ（１）内に挿通させて、該
   チューブ（１）の先端に接合される カテーテル型超音波
   探触子。
5. 【請求項５】 前記ケーブル（８）の圧電振動子（３）
   への接続部位には、ケーブル（８）の余長を吸収する余
   長吸収スペース（１３）が設けられる請求項３または４
   記載のカテーテル型超音波探触子。
6. 【請求項６】 前記圧電振動子（３）の音響送受信面
   （３ａ）と音響窓との距離は、圧電振動子（３）の揺動
   角度により異なっている請求項３、４または５記載のカ
   テーテル型超音波探触子。
7. 【請求項７】 外壁部にガイドワイヤ（９）を挿通させ
   る挿通孔（１０）が形成され、ガイドワイヤ（９）によ
   り所定部位にガイド可能とした請求項３、４、５または
   ６記載のカテーテル型超音波探触子。
8. 【請求項８】 前記圧電振動子（３）の揺動面はガイド
   ワイヤ（９）と交叉しており、 ガイドワイヤ（９）画像を含む受信像を得ることが可能
   な請求項７記載の カテーテル型超音波探触子。
9. 【請求項９】 前記音響ヘッド部（２）は、チューブ
   （１）の先端に接着して固定される請求項１または４記
   載のカテーテル型超音波探触子。
10. 【請求項１０】 前記音響ヘッド部（２）とチューブ
    （１）との接合部位は、可撓性を有しており、音響ヘッ
    ド部（２）は、チューブ（１）の中心軸に対して首振り
    変位が可能である請求項９記載のカテーテル型超音波探
    触子。
11. 【請求項１１】 前記チューブ（１）は、Ｘ線吸収能に
    優れた材料を混入した合成樹脂材により形成される請求
    項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０記載
    のカテーテル型超音波探触子。
12. 【請求項１２】 超音波を送受信する音響窓の一部に他
    の部位とは超音波伝 搬特性の異なるマーカー（１４）が
    形成され、該マーカー（１４）による画像から挿入姿勢
    を検知可能とした請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０または１１記載のカテーテル型超音波探触
    子。