(57)【要約】【課題】  超音波の受信感度を向上させる。【解決手段】  超音波プローブ１１の先端のキャップ３０により密閉された空間内に、超音波伝達媒体３４を充填する。超音波伝達媒体３４は、少なくとも融点が２０℃以下で、且つ少なくとも沸点が１８０℃以上、より好ましくは、融点が１０℃以下で、且つ沸点が２００℃以上の２基以上の水酸基を有する鎖式炭化水素である多価アルコール、若しくはポリエーテル化合物からなる。超音波伝達媒体３４とキャップ３０との間の音響インピーダンスの差異が低減されるので、超音波伝達媒体３４とキャップ３０との間でエコー信号の反射が起こることが少なくなる。【選択図】        図２
2006198162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波伝達媒体を充填したキャップ内で、圧電素子、電極、および音響整合層からなる超音波トランスデューサを機械的に変位させ、前記キャップを介して生体に超音波を走査する超音波プローブにおいて、
前記超音波伝達媒体として、２基以上の水酸基を有する鎖式炭化水素である多価アルコール、若しくはポリエーテル化合物を用いたことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
前記多価アルコール、若しくはポリエーテル化合物は、少なくとも融点が２０℃以下で、且つ少なくとも沸点が１８０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項３】
前記多価アルコールは、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、１、２−プロパンジオール、１、３−プロパンジオール、グリセリン、１、２−ブタンジオール、１、３−ブタンジオール、１、４−ブタンジオール、１、５−ペンタンジオールのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記ポリエーテル化合物は、平均分子量４００までのポリエチレンオキシドまたはポリエチレングリコール、平均分子量７００までのポリプロピレンオキシドまたはポリプロピレングリコール、あるいはこれらの誘導体のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波トランスデューサを機械的に変位させ、生体に超音波を走査する超音波プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療分野において、超音波画像を利用した医療診断が実用化されている。超音波画像は、超音波プローブから生体の所要部に超音波を照射し、そのエコー信号を電気的に検出することによって得られる。また、超音波を走査しながら照射することにより、超音波断層画像を得ることも可能で、超音波を送受信する超音波トランスデューサを機械的に回転あるいは揺動、もしくはスライドさせるメカニカルスキャン機構を備えた超音波プローブも知られている。このような超音波プローブで生体内の超音波画像を取得する際には、超音波プローブを内視鏡の鉗子孔に挿通して、内視鏡の先端に設けられたカメラで超音波プローブの先端が生体内のどの箇所にあるかを観測しながら行う。
【０００３】
超音波トランスデューサは、圧電素子、電極、および音響整合層からなり、超音波プローブ先端のキャップ内に内蔵されている。メカニカルスキャン機構を備えた超音波プローブでは、超音波の伝達効率を向上させるとともに、超音波トランスデューサの変位運動が円滑となるように、キャップに超音波伝達媒体が充填されている。
【０００４】
超音波伝達媒体は、揮発性が無く、流動性を有することが必要とされており、例えば水、カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）水溶液、生理食塩水、ひまし油、流動パラフィンなどが用いられている。また、１０ＭＨｚ以上の高周波帯域における使用時の超音波減衰を防止するために、脂肪酸グリセライドを主成分とするオイルを超音波伝達媒体として用いた超音波プローブも提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３４５８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、超音波伝達媒体として主に用いられている流動パラフィンの音響インピーダンス（＝１．２Ｍｒａｙｌ）は、ポリエチレンを材質とするキャップの音響インピーダンス（＝２．３Ｍｒａｙｌ）よりも低いため、流動パラフィンとキャップとの間で生体から戻ってくるエコー信号の反射が起こり、感度が低下するという問題があった。
【０００６】
特許文献１に記載の超音波プローブでは、超音波伝達媒体として脂肪酸グリセライドを主成分とするオイルを用いることにより、超音波減衰を防止することはできるが、脂肪酸グリセライドの音響インピーダンスは１．２９Ｍｒａｙｌであるため、流動パラフィンの場合と同様に感度が低下する。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、超音波の受信感度を向上させることができる超音波プローブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、超音波伝達媒体を充填したキャップ内で、圧電素子、電極、および音響整合層からなる超音波トランスデューサを機械的に変位させ、前記キャップを介して生体に超音波を走査する超音波プローブにおいて、前記超音波伝達媒体として、２基以上の水酸基を有する鎖式炭化水素である多価アルコール、若しくはポリエーテル化合物を用いたことを特徴とする。
【０００９】
なお、前記多価アルコール、若しくはポリエーテル化合物は、少なくとも融点が２０℃以下で、且つ少なくとも沸点が１８０℃以上であることが好ましい。
【００１０】
また、前記多価アルコールは、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、１、２−プロパンジオール、１、３−プロパンジオール、グリセリン、１、２−ブタンジオール、１、３−ブタンジオール、１、４−ブタンジオール、１、５−ペンタンジオールのうちのいずれかであることが好ましい。
【００１１】
また、前記ポリエーテル化合物は、平均分子量４００までのポリエチレンオキシドまたはポリエチレングリコール、平均分子量７００までのポリプロピレンオキシドまたはポリプロピレングリコール、あるいはこれらの誘導体のうちのいずれかであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の超音波プローブによれば、超音波伝達媒体として、超音波伝達媒体として、２基以上の水酸基を有する鎖式炭化水素である多価アルコール、若しくはポリエーテル化合物を用いたので、超音波伝達媒体とキャップとの間の音響インピーダンスの差異が低減され、超音波の受信感度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１において、超音波診断装置２は、内視鏡１０と、超音波プローブ１１と、超音波観測器１２とからなる。内視鏡１０は、軟性部材からなり、生体内に挿入される挿入部１３と、挿入部１３の基端部分に連設された操作部１４と、内視鏡用モニタ（図示せず）に接続されるコード１５とを備えている。挿入部１３の先端１３ａには、生体内撮影用のカメラ（図示せず）が内蔵されており、このカメラで撮影した画像を内視鏡用モニタを介して観測することが可能となっている。
【００１４】
超音波プローブ１１は、内視鏡１０の鉗子孔１６に挿通され、挿入部１３と同様に軟性部材からなるシース１７と、後述するモータ４９など（図３参照）が内蔵されたトランスレータ１８と、超音波観測器１２に接続されるコード１９とを備えている。一方、超音波観測器１２は、超音波画像を表示するモニタ２０を備えている。なお、内視鏡用モニタとモニタ２０とを兼用してもよい。
【００１５】
図２において、シース１７の先端１７ａには、ポリエチレンを材質とするキャップ３０が取り付けられており、このキャップ３０内には、超音波トランスデューサ３１が内蔵されている。超音波トランスデューサ３１は、コントロールケーブル３２が連結された台座３３に載置されている。コントロールケーブル３２は、フレキシブルシャフト３２ａと、フレキシブルシャフト３２ａを被覆する可撓チューブ３２ｂとからなる。フレキシブルシャフト３２ａの先端は台座３３に連結され、その基端はトランスレータ１８内に延長されており、トランスレータ１８に内蔵されたモータ４９（図３参照）により、所定の回転速度（例えば１０〜４０回転／秒）で回転駆動される。これにより、超音波トランスデューサ３１は、フレキシブルシャフト３２ａを回転軸として所定の回転速度で回転される。
【００１６】
キャップ３０により密閉された空間内には、超音波伝達媒体３４が充填されている。この超音波伝達媒体３４は、超音波の伝達効率を向上させるとともに、超音波トランスデューサ３１の回転を円滑にする潤滑油として機能し、少なくとも融点が２０℃以下で、且つ少なくとも沸点が１８０℃以上、より好ましくは、融点が１０℃以下で、且つ沸点が２００℃以上の２基以上の水酸基を有する鎖式炭化水素である多価アルコール、若しくはポリエーテル化合物からなる。なお、必要に応じて、特開２００２−３４５８１９号公報に記載される脂肪酸グリセライドを主成分とするオイルを併用してもよい。
【００１７】
多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、１、２−プロパンジオール、１、３−プロパンジオール、グリセリン、１、２−ブタンジオール、１、３−ブタンジオール、１、４−ブタンジオール、１、５−ペンタンジオールのうちのいずれかが用いられる。中でも、比重が１（水）よりも大きく、経口毒性ＬＤ50の値が２０００ｍｇ／ｋｇ以上のテトラエチレングリコール、グリセリンなどが特に好ましく用いられる。
【００１８】
一例として、テトラエチレングリコールを超音波伝達媒体３４として用いた場合、テトラエチレングリコールの音響インピーダンスは１．８５Ｍｒａｙｌであるので、超音波伝達媒体として従来用いられていた流動パラフィン（１．２Ｍｒａｙｌ）と比べて、キャップ３０の音響インピーダンス（２．３Ｍｒａｙｌ）との差異が低減され、超音波伝達媒体３４とキャップ３０との間でエコー信号の反射が起こることが少なくなる。これにより、エコー信号の受信感度が１０ｄＢ向上する。
【００１９】
また、ポリエーテル化合物としては、平均分子量４００までのポリエチレンオキシドまたはポリエチレングリコール、平均分子量７００までのポリプロピレンオキシドまたはポリプロピレングリコール、あるいはこれらの誘導体（例えば、ポリエーテルポリオールなど）のうちのいずれかが用いられる。ポリプロピレンオキシドまたはポリプロピレングリコールは、ジオール型、トリオール型のいずれでもよい。これらの中でも、比重が１（水）よりも大きく、経口毒性ＬＤ50の値が２０００ｍｇ／ｋｇ以上の平均分子量２００ないし４００のポリエチレングリコール、平均分子量２００ないし７００のポリプロピレングリコールが特に好ましく用いられる。
【００２０】
一例として、平均分子量２００のポリエチレングリコールを超音波伝達媒体３４として用いた場合、平均分子量２００のポリエチレングリコールの音響インピーダンスは１．８Ｍｒａｙｌであるので、流動パラフィンと比べて、キャップ３０の音響インピーダンスとの差異が低減され、超音波伝達媒体３４とキャップ３０との間でエコー信号の反射が起こることが少なくなる。これにより、エコー信号の受信感度が１０ｄＢ向上する。
【００２１】
図３に示すように、超音波トランスデューサ３１は、台座３３側から順に、フェライトゴム製のバッキング材４０、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）の薄膜からなる圧電素子４１、およびエポキシ樹脂製の音響整合層４２からなり、圧電素子４１を電極４３ａ、４３ｂで挟み込んだ構成となっている。両電極４３ａ、４３ｂには、配線４４ａ、４４ｂがそれぞれ接続されている。電極４３ｂ側の配線４４ｂは、アースに接続されている。一方、電極４３ａ側の配線４４ａは、コントロールケーブル３２内に挿通され、トランスレータ１８内の送受信切替回路４５に接続されている。
【００２２】
送受信切替回路４５は、超音波トランスデューサ３１による超音波の送受信切り替えを所定の時間間隔で行う。この送受信切替回路４５には、パルス発生回路４６および電圧測定回路４７が接続されている。パルス発生回路４６は、超音波トランスデューサ３１から超音波を発生させる際（超音波の送信時）に、パルス電圧を圧電素子４１に印加する。これにより、超音波トランスデューサ３１は、所定の周波数を有する超音波を発生する。
【００２３】
電圧測定回路４７は、生体からのエコー信号を超音波トランスデューサ３１で受信した際（超音波の受信時）に、圧電素子４１に発生する電圧を測定する。電圧測定回路４７は、この測定結果をコントローラ４８に送信する。コントローラ４８は、電圧測定回路４７から送信された測定結果を超音波画像に変換し、これを超音波観測器１２に送信する。
【００２４】
生体内の超音波画像を取得する際には、超音波プローブ１１が鉗子孔１６に挿通された内視鏡１０の挿入部１３が生体内に挿入され、内視鏡用モニタにより生体内が観測されながら生体内の所要部が探索される。そして、生体内の所要部にシース１７の先端１７ａが到達し、超音波画像を取得する指示がなされると、フレキシブルシャフト３２ａを回転軸として、超音波トランスデューサ３１が所定の回転速度で回転される。そして、送受信切替回路４５により超音波トランスデューサ３１の超音波の送受信が切り替えられながら、パルス発生回路４６からのパルス電圧の印加により、超音波トランスデューサ３１から超音波が発せられ、キャップ３０を介して生体に超音波が走査される。また、生体からのエコー信号が超音波トランスデューサ３１で受信され、電圧測定回路４７により圧電素子４１に発生した電圧が測定される。
【００２５】
生体からのエコー信号は、キャップ３０、超音波伝達媒体３４、および音響整合層４２を介して圧電素子４１に到達するが、超音波伝達媒体３４として、２基以上の水酸基を有する鎖式炭化水素である多価アルコール、若しくはポリエーテル化合物を用い、超音波伝達媒体３４とキャップ３０との間の音響インピーダンスの差異が低減されているので、超音波伝達媒体３４とキャップ３０との間でエコー信号の反射が起こることが少なくなる。したがって、超音波の受信感度を向上させることができる。
【００２６】
電圧測定回路４７の測定結果はコントローラ４８に送信され、コントローラ４８で超音波画像に変換される。変換された超音波画像は、コード１９を介して超音波観測器１２に送信され、超音波観測器１２のモニタ２０に表示される。
【００２７】
以上説明したように、超音波伝達媒体３４として、２基以上の水酸基を有する鎖式炭化水素である多価アルコール、若しくはポリエーテル化合物を用いたので、超音波の受信感度を向上させることができる。また、超音波プローブ２の使用後には、挿入部１３を例えば１６０℃加熱で消毒する必要があるが、少なくとも融点が２０℃以下で、且つ少なくとも沸点が１８０℃以上、より好ましくは、融点が１０℃以下で、且つ沸点が２００℃以上の多価アルコール、若しくはポリエーテル化合物を用いたので、消毒時に蒸発してしまうおそれがない。さらに、経口毒性ＬＤ50の値が２０００ｍｇ／ｋｇ以上のものを用いれば、超音波プローブ２の使用時に、超音波伝達媒体３４がキャップ３０から漏れ出したとしても、生体機能に影響を及ぼすおそれがない。
【００２８】
上記実施形態では、フレキシブルシャフト３２ａを回転軸として超音波トランスデューサ３１を回転させる超音波プローブ１１を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、超音波トランスデューサ３１を揺動、あるいはスライドさせて生体に超音波を走査する超音波プローブについても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】超音波診断装置の構成を示す概略図である。
【図２】超音波プローブの先端の構造を示す拡大断面図である。
【図３】超音波トランスデューサの構成およびトランスレータの電気的構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
２  超音波診断装置
１０  内視鏡
１１  超音波プローブ
１２  超音波観測器
３０  キャップ
３１  超音波トランスデューサ
３４  超音波伝達媒体
４１  圧電素子
４２  音響整合層
４３ａ、４３ｂ  電極
４８  コントローラ
【図１】
2006198162.tif 000003
【図２】
2006198162.tif 000004
【図３】
2006198162.tif 000005