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技術 硬組織診断用超音波探触子

出願人 日立アロカメディカル株式会社
発明者 渡辺徹服部宏
出願日 2000年11月6日 (20年1ヶ月経過) 出願番号 2000-337677
公開日 2002年5月14日 (18年7ヶ月経過) 公開番号 2002-136520
状態 特許登録済
技術分野 超音波診断装置 超音波診断装置 閉回路テレビジョンシステム 超音波変換器
主要キーワード Mモード Bモード 音響カプラ 三次元走査 単振動 膝部分 骨評価装置 取り代
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2002年5月14日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

骨などの硬組織超音波診断を行う。

解決手段

音波探触子14において、振動子20の前面側には音響カプラ26が設けられ、その音響カプラ26はキャップ28によって超音波探触子14に固定される。音響カプラ26は骨の超音波診断に適合する音響インピーダンスを有している。そのような音響カプラ26を介して振動子20が直接的に骨の表面に当接され、その状態で超音波診断が行われる。音響カプラ26の交換などによって当該超音波探触子を軟組織用の超音波探触子として利用することも可能である。

概要

背景

概要

骨などの硬組織超音波診断を行う。

音波探触子14において、振動子20の前面側には音響カプラ26が設けられ、その音響カプラ26はキャップ28によって超音波探触子14に固定される。音響カプラ26は骨の超音波診断に適合する音響インピーダンスを有している。そのような音響カプラ26を介して振動子20が直接的に骨の表面に当接され、その状態で超音波診断が行われる。音響カプラ26の交換などによって当該超音波探触子を軟組織用の超音波探触子として利用することも可能である。

目的

効果

実績

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請求項1

硬組織の表面に当接して超音波診断を行うための超音波探触子であって、超音波の送受波を行う超音波振動子と、前記超音波振動子の硬組織側に設けられ、硬組織に対応した音響インピーダンスを有する部材で構成された音響整合部材と、を含むことを特徴とする硬組織診断用超音波探触子。

請求項2

請求項1記載の超音波探触子において、前記音響整合部材は着脱自在であることを特徴とする硬組織診断用超音波探触子。

請求項3

請求項2記載の超音波探触子において、前記超音波振動子に対して前記音響整合部材を当接固定するキャップを含むことを特徴とする硬組織診断用超音波探触子。

請求項4

請求項1〜3のいずれかに記載の超音波探触子において、前記超音波振動子を先端部に収容した本体が棒状の形態を有することを特徴とする硬組織診断用超音波探触子。

請求項5

請求項1〜4のいずれかに記載の超音波探触子において、前記硬組織は骨であることを特徴とする硬組織診断用超音波探触子。

技術分野

0001

本発明は硬組織診断用超音波探触子に関し、特に、骨(例えば関節)、歯などの硬組織を超音波診断するためのプローブに関する。

0002

超音波診断に当たっては、体表面上に超音波探触子が当接され、その状態で超音波の送受波が行われる。また、血管、尿道などの体腔内に超音波探触子を挿入して超音波診断を行う場合がある。

0003

上記のような超音波診断により形成される断層画像においては、骨内部はいわゆる黒抜けとなって画像化されない。これは骨とその周囲組織との間の音響インピーダンスの差が非常に大きく、その境界で超音波の強い反射が生じるからである。よって、従来から、超音波によって骨内部を画像化するのは困難であるというのがこの分野の常識となっている。

0004

しかし、超音波を骨自体に透過させることは可能であり、例えば、骨評価装置では、骨に超音波を透過させた場合における減衰周波数変化から骨を評価する指標演算されている。ただし、その装置では骨内部の構造を画像化することは行われていない。

0005

従来の超音波探触子は、超音波振動子、1又は複数の整合層及び音響レンズなどを有するが、ここで、音響レンズは、生体組織軟組織)の音響インピーダンスに対応した音響インピーダンスを有する部材で構成されている。つまり、従来においては、軟組織との音響整合を主眼に超音波探触子が設計されていた。

0006

本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、硬組織の超音波診断を行うための超音波探触子を提供することにある。

0007

本発明は、露出した硬組織に直接当接して用いられる超音波探触子を提供することにある。

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、硬組織の表面に当接して超音波診断を行うための超音波探触子であって、超音波の送受波を行う超音波振動子と、前記超音波振動子の硬組織側に設けられ、硬組織に対応した音響インピーダンスを有する部材で構成された音響整合部材と、を含むことを特徴とする。

0009

上記構成によれば、音響整合部材を介して超音波振動子が硬組織の表面に当接され、その状態で超音波の送受波が行われ、これにより硬組織の超音波診断が実行される。

0010

望ましくは、前記音響整合部材は着脱自在である。音響整合部材を硬組織用の他に、軟組織用も用意しておけば、その交換により硬組織及び軟組織の両方の超音波診断を行える。また、音響整合部材の装着により、診断対象を軟組織から硬組織に切り換えるようにしてもよく、それとは逆に音響整合部材の装着により診断対象を硬組織から軟組織に切り換えるようにしてもよい。

0011

望ましくは、前記超音波振動子に対して前記音響整合部材を当接固定するキャップを含む。また望ましくは、前記超音波振動子を先端部に収容した本体が棒状の形態を有する。

0012

また望ましくは、前記硬組織は骨である。骨の音響インピーダンスは個人差もあるが、約3×106kg/m2secであり、上記の音響整合部材の音響インピーダンスは骨の音響インピーダンスに一致させるか、その値と超音波振動子の音響インピーダンスとの中間に設定するのが望ましい。

0013

本発明に係る超音波探触子は、従来の関節鏡代替するものとして、またその関節鏡と併用されるものとして利用することができる。この場合、望ましくは、超音波探触子の先端部の直径は例えば15mm以下に設定され、超音波の中心周波数は10〜15MHの範囲内に設定される。超音波探触子の先端部を細径化し、穿刺を行って超音波診断を行うようにしてもよい。

0014

上記超音波振動子は単振動子であってもよく、その場合にはMモード表示などを行うのが好適である。上記超音波振動子をアレイ振動子とすれば超音波ビーム走査を行って硬組織の二次元断層画像Bモード画像)を表示できる。

発明を実施するための最良の形態

0015

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

0016

図1には、本発明に係る超音波探触子の使用例が示されている。この超音波探触子は硬組織診断用の超音波探触子であり、具体的には骨(特に関節)の超音波診断を行うための超音波探触子である。

0017

図1において、生体10は例えば人間の足であり、その膝部分切開され、関節としての骨12が露出している。切開により形成された切開口11を介して超音波探触子14の先端部が生体内に挿入され、その先端部が骨12の表面に当接される。この状態で超音波パルス送波が行われ、骨12に対する直接的な超音波診断が実行される。

0018

超音波探触子14は、ケーブル18によって超音波診断装置本体に接続されており、その超音波診断装置本体には骨のMモード画像やBモード画像などが表示される。もちろん、画像表示によらずに数値表示などを行うようにしてもよい。

0019

図1に示されるように、超音波探触子14は本実施形態において、ペンシルタイプすなわち棒状の形態を有しており、手16によって例えば筆記具のように把持することが可能である。切開口11内にその先端部を挿入する必要があるため、探触子14の先端部の外径は例えば15mm以下に設定するのが望ましい。もちろん、その先端部の外径を1mm程度に構成すれば、穿刺を行って骨の超音波診断を行うことが可能となる。

0020

このような超音波探触子14は従来の関節鏡に代わって用いられ、そのような関節鏡と共に使用される。

0021

図2には、図1に示した超音波探触子14の分解斜視図が示されている。超音波探触子14の先端部には振動子20が設けられている。この振動子20は例えばPZTなどによって構成されるものであり、その振動子20はバッキング層を兼ねるベース22によって支持されている。振動子20の前方すなわち超音波送受波側には音響整合部材としての1つ(又は複数の)音響カプラ26が設けられ、その音響カプラ26はキャップ28によって超音波探触子14の先端部に着脱自在に固定される。キャップ28には開口30が形成され、そのキャップ28は先端部に装着した状態では、音響カプラ26の前面側が外部に露出する。

0022

ここで、音響カプラ26は骨の超音波診断を行うために骨の音響インピーダンスと同等の音響インピーダンスを有しており、あるいは、骨の音響インピーダンスと振動子20の音響インピーダンスの中間の音響インピーダンスを有している。このようなインピーダンス設定によれば、振動子20にて生じた超音波を効率的に骨に放射することができ、また骨からの超音波を効率的に受波することが可能となる。

0023

本実施形態においては、音響カプラ26が図示されるように着脱自在に構成されているため、軟組織の診断すなわち通常の超音波診断を行う場合には、その音響カプラ26を骨診断用のものから軟組織診断用のものへ取り代えることによって当該軟組織の超音波診断を実現することが可能となる。もちろん、複数の音響カプラを重ね合わせて用い、それらの組合せによって硬組織あるいは軟組織の診断を行うようにしてもよい。

0024

ちなみに、図2に示されるようにキャップ28には位置決め用の溝28Aが形成されており、その溝28Aは超音波探触子14の先端部に形成された突起24と係合する。

0025

図3には、超音波探触子の先端部の断面が示されており、上述したようにキャップ28を先端部に装着した状態では、当該キャップ28によって音響カプラ26が振動子20の前面側に密着固定される。音響カプラ26の生体側の表面はキャップ28の開口から外部に露出しており、そのような表面が骨に対して直接的に当接され、上述した超音波診断が実行される。

0026

ちなみに、上記超音波探触子においては単振動子としての振動子20が用いられていたが、そのような単振動子に代えてアレイ振動子を配置し、超音波ビームの電子走査によって二次元のデータ取込領域を形成するようにしてもよい。また、いわゆるマトリクス型の二次元アレイ振動子を設ければ、超音波ビームを三次元走査することも可能となる。

0027

なお、上述した本実施形態に係る超音波探触子によれば、図1に示したように切開口11に挿入される先端部がキャップ28及び音響カプラ26を含み、それらの生体の体液汚染される部材が着脱自在であるので、当該部材をディスポーザブルタイプとして利用することも可能である。

発明の効果

0028

以上説明したように、本発明によれば、硬組織の超音波診断を行うことが可能となる。

図面の簡単な説明

0029

図1本発明に係る超音波探触子の使用例を示す図である。
図2本発明に係る超音波探触子の分解斜視図である。
図3各図に示した超音波振動子の先端部の断面図である。

--

0030

10生体、11切開口、12 骨、14 超音波探触子、18ケーブル、20振動子、22ベース、26音響カプラ、28キャップ。

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