(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波伝達媒体が満たされた空間内で超音波振動子を振動させ、超音波を発生する超音波発生装置において、
前記超音波伝達媒体は流動パラフィンからなり、その分子量ごとに分子数の度数分布を求めた時、最大分子量Ｍ１が、
５２０≦Ｍ１≦１４００
であることを特徴とする超音波発生装置。
【請求項２】
前記流動パラフィンは、分子数が最も多いピークトップ分子量Ｍ２が、
２３０≦Ｍ２≦３８０
であることを特徴とする請求項１記載の超音波発生装置。
【請求項３】
前記流動パラフィンの動粘度をＳ（ｍｍ2／ｓ）とした時に、
４≦Ｓ≦１２．５
であることを特徴とする請求項１又は２記載の超音波発生装置。
【請求項４】
超音波伝達媒体が満たされた空間内で超音波振動子を振動させ、超音波を発生する超音波発生装置において、
前記超音波伝達媒体は流動パラフィンからなり、その分子量ごとに分子数の度数分布を求めた時、最大分子量Ｍ１が、
１３００≦Ｍ１≦１４００
であることを特徴とする超音波発生装置。
【請求項５】
前記流動パラフィンは、分子数が最も多いピークトップ分子量Ｍ２が、
３２０≦Ｍ２≦３８０
であることを特徴とする請求項４記載の超音波発生装置。
【請求項６】
前記流動パラフィンの動粘度をＳ（ｍｍ2／ｓ）とした時に、
９≦Ｓ≦１２．５
であることを特徴とする請求項４又は５記載の超音波発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用超音波診断装置に好適な超音波発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用の電子内視鏡には、体内から消化器官の表面を光学的に観察するためのＣＣＤカメラと、消化器官の組織内部を観察するための超音波プローブが設けられたものが知られている。超音波プローブは、生体組織に向けて超音波を発し、生体組織を反射してくる超音波エコーを検出する。検出された超音波信号は生体組織の断層情報を有し、生体組織を超音波により走査すると生体組織の断層画像を得ることができる。すなわち、ＣＣＤカメラによる生体組織の光学的な画像と、超音波プローブによる生体組織内部の超音波画像とによって、消化器官の疾病の有無やその進行度を的確に診断することが可能となる。
【０００３】
超音波プローブは、超音波の発振源となる超音波振動子を備えている。超音波振動子は、圧電素子等からなり、超音波振動を効率よく外部に伝達するために流動性の超音波伝達媒体が充填された空間に収納される。この伝達媒体としては、炭化水素系オイルの一種である流動パラフィンが用いられる（特許文献１，特許文献２参照）。特に、特許文献２に記載の超音波プローブは、超音波の高周波成分の伝達効率を向上させるために動粘度が２０ｍｍ2／ｓより小さい流動パラフィンが用いられている。
【特許文献１】特開平５−１７６９３１号公報
【特許文献２】特開２００１−２９９７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特定の動粘度で平均分子量の異なる流動パラフィンを比較した場合や、これらをブレンドした流動パラフィンの超音波特性を検証した結果、同じ動粘度であってもパラフィン分子の分子量分布が異なると、その超音波伝達特性も異なることが判明した。すなわち、良好な超音波特性の流動パラフィンを得るためにはその組成を考慮する必要がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点を考慮してなされたもので、超音波の伝達効率が良好な流動パラフィンを使用した超音波発生装置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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、超音波伝達媒体が満たされた空間内で超音波振動子を振動させ、超音波を発生する超音波発生装置において、前記超音波伝達媒体は流動パラフィンからなり、その分子量ごとに分子数の度数分布を求めた時、最大分子量Ｍ１が、５２０≦Ｍ１≦１４００であることを特徴とする。
【０００７】
また、前記流動パラフィンは、分子数が最も多いピークトップ分子量Ｍ２が、２３０≦Ｍ２≦３８０であることを特徴とする。
【０００８】
前記流動パラフィンの動粘度をＳ（ｍｍ2／ｓ）とした時に、４≦Ｓ≦１２．５であることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項１に記載の超音波発生装置のさらに好ましい形態として、１３００≦Ｍ１≦１４００であることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に記載の超音波発生装置のさらに好ましい形態として、３２０≦Ｍ２≦３８０であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に記載の超音波発生装置のさらに好ましい形態として、９≦Ｓ≦１２．５であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、各条件式により規定される最大分子量、ピークトップ分子量の組成を有する流動パラフィンは、従来よりも超音波の生体組織への侵入長が大きく、広い周波数域で高い受信感度が得られる優れた超音波伝達特性を有し、従来よりも生体組織の深部について、高解像度、高コントラストの超音波画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１において、電子内視鏡１０は、生体内部に挿入される管状の内視鏡本体１１と、内視鏡本体１１を操作するための操作部１２とが設けられている。内視鏡本体１１の先端部１１ａにはＣＣＤカメラが設けられている。電子内視鏡１０はモニタ１３ａ及びモニタ１３ｂに接続されており、ＣＣＤカメラにより撮影された画像がモニタ１３ａに表示される。また、超音波検査を行う際に、超音波プローブ１４が処置具導入口１０Ａから導入され、鉗子チャンネル（図示なし）を介して内視鏡本体１１の先端部１１ａに設けられた鉗子口から突出する。超音波検査によって得られる超音波画像は、モニタ１３ｂに表示することができる。
【００１４】
図２において、超音波プローブ１４は、シース１８の先端に、ポリエチレンを材質とするキャップ１９が取り付けられている。キャップ１９の内部には、超音波を発振し、超音波エコーを受信する超音波トランスデューサ２０が設けられている。超音波トランスデューサ２０は、コントロールケーブル２１に連結された台座２２の上に設けられている。コントロールケーブル２１は、フレキシブルシャフト２３とこれを被覆する可撓性チューブ２４とからなる。フレキシブルシャフト２３は、その一端部が台座２２に連結され、他端部がトランスレータ１５に連結されている。トランスレータ１５はモータを内蔵しており、モータの駆動によりフレキシブルシャフト２３がその軸方向を中心に回転する。これにより、台座２２がフレキシブルシャフト２３を軸として回転し、超音波トランスデューサ２０が回転する。超音波トランスデューサ２０を回転することにより、超音波によって生体組織をラジアル走査し、超音波画像を得ることができる。
【００１５】
超音波トランスデューサ２０は、超音波振動子として作用する圧電素子と、圧電素子に取り付けられた電極と、音響整合層とバッキング層とからなる。キャップ１９の内部は超音波伝達媒体２５が充填され、超音波トランスデューサ２０から発振される超音波及び超音波トランスデューサ２０で受ける超音波エコーの伝達効率が高まるようにされている。超音波伝達媒体２５は、超音波トランスデューサ２０が円滑に変位するための潤滑材としても作用する。超音波伝達媒体２５は、潤滑性と電気絶縁性と生体への無害性を有することが必要で、これらの条件に適合する物質として、炭化水素系オイルの一種である流動パラフィンが使用される。
【実施例】
【００１６】
次に、組成の異なる四種類の流動パラフィンＡ〜流動パラフィンＤを使用して、それぞれの超音波伝達特性を比較する実験を行い、最も優れた伝達特性を示す流動パラフィンを特定した結果を示す。流動パラフィンＡは従来の超音波プローブに使用されているものである。流動パラフィンＢは、その比重が０．８２５〜０．８５０ｇ／ｍｌである。流動パラフィンＣは、その比重が０．８１５〜０．８４０ｇ／ｍｌである。流動パラフィンＤは、その比重が０．７９５〜０．８３０ｇ／ｍｌである。図３のグラフは、これらの流動パラフィンについて分子量分布を測定し、縦軸をパラフィンの分子数、横軸をパラフィンの分子量で示したものである。また、図４の表は、これらの流動パラフィンについて、各温度に対する動粘度の測定結果と、分子量分布の代表値を示したものである。
【００１７】
なお、分子量の計測は、Gel Permeation Chromatography法（ＧＰＣ法）により行った。使用装置は島津製作所製ＬＣ−１０型、カラムはＰｌｇｅｌ製ＭＩＸＤ−Ｅ、溶離液はクロロホルム（１ｍｌ／ｍｉｎ）、検出器は示唆屈折計、標準物質にポリスチレンを用い
ている。各分子量の値はポリスチレン換算値である。動粘度測定は、ＪＩＳ  Ｋ２２８３（原油および石油製品−動粘度試験方法）により測定したものである。
【００１８】
図３に示すように、従来の超音波プローブで使用されている流動パラフィンＡは、最小分子量が約９０、最大分子量が約１９００の分布を示し、最頻値であるピークトップ分子量は５９０、中央値である数平均分子量は４９０、重量平均分子量は５７０であった。流動パラフィンＢは、最小分子量が約９０、最大分子量が約１４００の分布を示し、最頻値であるピークトップ分子量は３８０、中央値である数平均分子量は３４０、重量平均分子量は４００であった。流動パラフィンＣは、最小分子量が約９０、最大分子量が約１３００の分布を示し、最頻値であるピークトップ分子量は３２０、中央値である数平均分子量は３００、重量平均分子量は３５０であった。流動パラフィンＤは、最小分子量が約９０、最大分子量が約１９００の分布を示し、最頻値であるピークトップ分子量は２３０、数平均分子量及び重量平均分子量は測定不能であった。
【００１９】
図４において、流動パラフィンＡ〜流動パラフィンＤの動粘度を測定したところ、最大分子量及び平均分子量及びピークトップ分子量が大きい流動パラフィンは動粘度が高く、最大分子量及び平均分子量及びピークトップ分子量が小さい流動パラフィンは動粘度が低いことが確認された。この結果に基づいて、各流動パラフィンを超音波伝達媒体２５として使用した超音波プローブから発振される２５ＭＨｚの超音波の生体組織への侵入長（ペネトレーション）を測定したものが図５に示すグラフである。
【００２０】
流動パラフィンＢは、他の流動パラフィンと比べて格段に良好なペネトレーションを示した。これは、生体組織内部のより深い位置の断層画像を再現できることを表す。また、流動パラフィンＣ及び流動パラフィンＤは、流動パラフィンＢよりも劣るが、流動パラフィンＡより優れており、実用上問題のない値を示した。これにより、従来よりも良好なペネトレーションが得られる条件として、使用環境として人の体温とほぼ等しい４０℃における動粘度Ｓが４≦Ｓ≦１２．５であることがわかる。また、４０℃における動粘度Ｓが９≦Ｓ≦１２．５であれば、ペネトレーションが特に良好である。
【００２１】
図６に示すグラフは、ペネトレーションの値が最も良好な結果を示した流動パラフィンＢについて、受信周波数ごとの受信感度を測定した結果を示すグラフである。破線で示す従来の流動パラフィンＡと実線で示す流動パラフィンＢとを比較する。従来の流動パラフィンＡは、２０ＭＨｚ付近で−５０ｄＢの最も良好な受信感度を示し、１５ＭＨｚ付近と３０ＭＨｚ付近では−６０ｄＢの受信感度を示している。一方、流動パラフィンＢは、約１２ＭＨｚから約３５ＭＨｚの広い周波数域で−５０ｄＢの高い受信感度を示しており、流動パラフィンＡに比べて格段に周波数に対する受信感度が優れている。これは、流動パラフィンＢを使用した超音波プローブでは、高解像度、高コントラストの超音波画像を得られることを表す。
【００２２】
流動パラフィンＢ〜流動パラフィンＤに関する以上の実験結果より、最大分子量が１９００より小さく、５２０〜１４００の範囲内であること、また、ピークトップ分子量が５９０より小さく、２３０〜３８０の範囲内であることが、従来の流動パラフィンＡに比べて優れた超音波伝達特性を得るための条件として抽出できる。さらに好ましくは、最大分子量が１３００〜１４００の範囲内であり、ピークトップ分子量が３２０〜３８０の範囲内であれば、流動パラフィンＢ又は流動パラフィンＣのように優れた超音波伝達特性を示すことが期待できる。
【００２３】
なお、本発明の超音波発生装置は、医療用のＣＣＤカメラを備えた電子内視鏡に限られず、体外式超音波装置にも使用することができる。また、使用する超音波の周波数領域が同じであれば、医療用内視鏡に限らず、その他の工業用検査機器にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】超音波プローブを用いた電子内視鏡装置の構成図である。
【図２】超音波プローブの断面図である。
【図３】四種類の流動パラフィンの分子量分布を測定したグラフである。
【図４】四種類の流動パラフィンの各温度における動粘度と分子量分布の代表値の表である。
【図５】各流動パラフィンの４０℃における動粘度とペネトレーションの関係を示すグラフである。
【図６】最良の流動パラフィンと従来の流動パラフィンの周波数に対する受信感度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２５】
１０  電子内視鏡
１０Ａ  処置具導入口
１１  内視鏡本体
１１ａ  先端部
１２  操作部
１３ａ，１３ｂ  モニタ
１４  超音波プローブ
１５  トランスレータ
１８  シース
１９  キャップ
２０  超音波トランスデューサ
２５  超音波伝達媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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