| 【発明の名称】 |
超音波診断装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】宮本 眞一
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| 【要約】 |
【課題】良好な超音波診断を容易に行うことができ、また、先端の細径化、小型化も可能な限り実現して幅広い診断用途で活用でき、更に組立性や組立後のメンテナンス性にも優れた超音波診断装置を提供する。
【解決手段】超音波内視鏡１は、先端キャップ１３、超音波振動子１５、スリップリング２１、エンコーダ３４及びモータ３６が、ハウジング３１によって先端側から順に直列に配設され且つ一体化されて、超音波走査ユニット３７を構成する。そして、この超音波走査ユニット３７は、内視鏡先端部６に、ネジ４０により着脱可能に取付けられる。ここで、超音波走査ユニット３７を内視鏡先端部６に嵌合する時に、コネクタ３３とコネクタ４５とが結合され、超音波観測装置によって制御可能となり、超音波走査を開始することが可能となる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 回転して超音波を送受信する超音波振動子と、該回転する超音波振動子と他の固定部材との間に介在し信号を伝達自在にする回転型信号伝達手段と、上記超音波振動子の回転位置を検出する回転位置検出手段と、上記超音波振動子を回転する回転駆動手段とを備えた超音波診断装置において、先端に、少なくとも上記超音波振動子と上記回転型信号伝達手段と上記回転位置検出手段と上記回転駆動手段をこの順で先端側から直列に、かつ一体に配設したことを特徴とする超音波診断装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に体腔内の病変等を超音波断層像によって診断する超音波内視鏡や超音波プローブ等の超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、超音波振動子から発振される超音波ビームを機械的に回転走査させる、超音波内視鏡或いは超音波プローブ等の超音波診断装置が種々提案されており、例えば、従来より一般的に知られている超音波内視鏡の例としては、図１２〜図１５に示すものがある。
【０００３】すなわち、図１２の全体図に示すように、超音波内視鏡１００では、細長の挿入部１０１の後端に、操作部１０２と副操作部１０３とを備えて構成されており、操作部１０２からは図示しない光源装置と接続されるユニバーサルコード１０４が、副操作部１０３からは図示しない超音波観測装置と接続される超音波コード１０５がそれぞれ延出されている。
【０００４】上記副操作部１０３は、図１３の断面図、図１４のＸＩＶ−ＸＩＶ線矢視図に示すように、内部に駆動装置１０６が配設されている。この駆動装置１０６は、可撓性シャフト１１１を回動させるモータ１０７と、このモータ１０７の回転位置を検出するエンコーダ１０８と、スリップリング１０９とからなり、モータ１０７の回動はタイミングベルト１１０により、エンコーダ１０８、スリップリング１０９に伝達され、可撓性シャフト１１１を介して、挿入方向と垂直なラジアル方向の回動を挿入部１０１の先端部１１２側に伝達する。
【０００５】図１５の先端部拡大図に示すように、上記可撓性シャフト１１１内部には、後述する超音波振動子１１３に接続された同軸ケーブル１１４が挿通されており、スリップリング１０９に接続される。
【０００６】上記先端部１１２の先端面側は、円筒状の先端キャップ１１５に覆われており、この内部は超音波伝達媒体１１６で満たされている。そして、先端キャップ１１５内部で、上記超音波振動子１１３が挿入方向と平行に回転可能に軸支され、可撓性シャフト１１１により回動される。こうして、挿入方向と垂直な方向の断層像をとるラジアル走査を行なうことができるようになっている。
【０００７】また、上記可撓性シャフト１１１は、先端部１１２において振動子保持部材１１７を介し超音波振動子１１３に接続されている。先端部１１２には、可撓性シャフト１１１を挿通させるための貫通穴１１８が挿入軸と平行に設けられており、その先端側には、振動子保持部材１１７を安定して回転させるためにボールベアリング１１９を配置するための段部１２０が形成されている。
【０００８】このように構成された従来の超音波内視鏡１００では、検査中において術者は常にモータ１０７、スリップリング１０９、エンコーダ１０８が内蔵されている副操作部１０３を手で持ち続ける必要があるため、術者の負担が大きいという問題があった。また、可撓性シャフト１１１を介して超音波振動子１１３を回動させているため、内視鏡を体腔内へ挿入し超音波検査を行なっている最中に、可撓性シャフト１１１にねじれが生じることにより、副操作部１０３内のエンコーダ１０８と先端部１１２の超音波振動子１１３との間に位相ずれがおこり、超音波画像上に揺れやゆがみなどの不具合を発生させる原因となる可能性がある。
【０００９】このため、特開平７−２４１２９３号公報では、先端部の先端硬質部内に、超音波振動子に加え、モータと、エンコーダをも内蔵し、超音波振動子をモータによって直接的に回転できるようにした超音波内視鏡が開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この先行技術では、照明系、撮像系などの内視鏡機能部分の更に先端側にモータ、エンコーダを配置する構成であるため、先端硬質部が長くなってしまうという新たな課題を生じた。また、上記先行技術では、超音波振動子がモータを囲繞するように配置されるので、先端硬質部の外径が大きくなって細径化が困難という問題も生じた。また、この先行技術では、スリップリングの明瞭な構成が記載されておらず、現実的にこの構成での具体的な実現は難しいという問題もあった。
【００１１】また、上述の先端硬質部の大型化の問題については、例えば、米国特許５，３７５，６０２号で、先端硬質部サイズの小形化が求められる血管カテーテルにおいて、カテーテル先端部に特殊な小型モータを形成し小形化を図ったものが提案されている。この技術によれば、先端部の細径化、小型化は可能となるが、モータの構成部品を先端硬質部に直接組込んでいかなくてはならないため組立性や組立後のメンテナンス性が悪いという問題が生じてしまう。
【００１２】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、良好な超音波診断を容易に行うことができ、また、先端の細径化、小型化も可能な限り実現して幅広い診断用途で活用でき、更に組立性や組立後のメンテナンス性にも優れた超音波診断装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため請求項１記載の発明による超音波診断装置は、回転して超音波を送受信する超音波振動子と、該回転する超音波振動子と他の固定部材との間に介在し信号を伝達自在にする回転型信号伝達手段と、上記超音波振動子の回転位置を検出する回転位置検出手段と、上記超音波振動子を回転する回転駆動手段とを備えた超音波診断装置において、先端に、少なくとも上記超音波振動子と上記回転型信号伝達手段と上記回転位置検出手段と上記回転駆動手段をこの順で先端側から直列に、かつ一体に配設したことを特徴とする。
【００１４】上記請求項１記載の超音波診断装置は、回転駆動手段で超音波振動子を回転し、超音波を送受信し、超音波診断する。この際、回転する超音波振動子と他の固定部材との間の信号伝達は回転型信号伝達手段を通じて行われ、超音波振動子の回転位置の検出は回転位置検出手段により行われる。そして、先端に、少なくとも上記超音波振動子と上記回転型信号伝達手段と上記回転位置検出手段と上記回転駆動手段をこの順で先端側から直列に、かつ一体に配設したことにより、術者は副操作部を手で持ち続ける必要もなく、使いやすい。また、回転位置検出手段と超音波振動子との間隔も短いため、位相ずれがおこり、超音波画像上に揺れやゆがみなど発生することもない。また、照明系、撮像系などの内視鏡機能部分の更に先端側に設けることはしないため、先端が長くなることもなく、超音波振動子と回転型信号伝達手段と回転位置検出手段と回転駆動手段をこの順で直列に配設するため、大径化することもなく、先端を小型化できる。また、超音波振動子と回転型信号伝達手段と回転位置検出手段と回転駆動手段は一体化されているため、組立性や組立後のメンテナンス性にも優れる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１〜図９は本発明の実施の第１形態を示し、図１は超音波内視鏡の先端部拡大図、図２は超音波内視鏡の全体図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面説明図、図４はスリップリングのリング部拡大図、図５は図４のＶ−Ｖ線断面図、図６は図１のＶＩ−ＶＩ線断面図、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図、図８は一体化した超音波走査ユニットの説明図、図９は超音波走査ユニットの結合部の拡大説明図である。
【００１６】本発明の実施の第１形態は、本発明を超音波内視鏡に適用するもので、図２において、符号１は超音波内視鏡を示し、この超音波内視鏡１は、細長の挿入部２の後端に操作部３を備えて構成される。
【００１７】上記操作部３の側部からは、ユニバーサルコード４が延出され、図示しない光源装置に接続される。同じく、上記操作部３の側部からは、超音波コード５が延出され、図示しない超音波観測装置に接続され、この超音波観測装置内には図示しない制御装置が設けられていて、後述する先端部６に配置している超音波走査ユニットを制御、駆動させる。
【００１８】上記挿入部２は、その先端に設けられた先端部６と湾曲自在の湾曲部７からなり、上記操作部３に設けられた湾曲ノブ８を操作することにより、湾曲部７を湾曲自在になっている。
【００１９】上記先端部６は、図１及び図３に示すように、硬質の先端部本体１０が設けられ、この先端部本体１０には、内視鏡光学系として照明光学系１１及び観察光学系１２が斜め前方に向けて配設されている。
【００２０】上記照明光学系１１は、照明光を伝送する図示しないライトガイドと、照明光を拡開して出射する図示しない照明レンズからなり、照明レンズを経て斜め前方に照明光を出射し、体腔内の患部等の被写体を照明する。
【００２１】また、観察光学系１２は照明された被写体の光学像を結ぶ対物レンズ１２ａと、結像位置に先端面が配置されたイメージガイド１２ｂを有し、このイメージガイド１２ｂにより光学像を後端面に伝送する。
【００２２】上記先端部本体１０の先端面は、円筒状の先端キャップ１３に覆われており、この先端キャップ１３内部は超音波伝達媒体１４で満たされている。超音波振動子１５は、振動子保持部材１６及び振動子シャフト１７によって固定されており、振動子シャフト１７はブラシ保持部材１８に設けられたボールベアリング１９によって、挿入軸と平行な方向に回転可能に支持されている。これにより、上記超音波振動子１５は、挿入軸と垂直な向きの断層像を得るラジアル走査を行なうことができる構成になっている。
【００２３】上記超音波振動子１５の同軸ケーブル２０は、回転型信号伝達手段としてのスリップリング２１のリング部２２に接続されている。このスリップリング２１のリング部２２は、図４及び図５に示すように、リング部本体２３、２枚の金属リング２４、絶縁部材２５、プリント基板２６から主に構成されている。そして、上記２枚の金属リング２４は、絶縁部材２５を挟み、絶縁された状態で上記リング本体２３に固定され、内周面には各々ケーブル２７がはんだ付けされており、これらのケーブル２７は、リング部本体２３の切り欠き部を通り、ケーブル２７の他端はプリント基板２６のパターン面にはんだ付けされている。一方、超音波振動子１５の同軸ケーブル２０もプリント基板２６のパターン面にはんだ付けされるため、上記同軸ケーブル２０と金属リング２４は電気的に導通される。
【００２４】また、上記スリップリング２１を上記リング部２２と共に構成するブラシ部２８は、図６及び図７に示すように、上記ブラシ保持部材１８と金属ブラシ２９とから主に構成されている。
【００２５】また、上記振動子シャフト１７は、ブラシ保持部材１８に設けられたボールベアリング１９に回転可能に、かつＯリング３０により水密を確保した状態で軸支され、更に、ブラシ保持部材１８は、ハウジング３１に固定されている。
【００２６】そして、この構成により、金属ブラシ２９の金属リング２４に対する接触荷重は、ブラシ保持部材１８のハウジング３１に対する位置決め誤差によらず、一意的に決まるので、安定した電気的導通が可能となっている。
【００２７】上記スリップリング２１の金属ブラシ２９は、上記リング部２２の金属リング２４と弾性的に押圧された状態で接触し、電気的に導通され、他端は同軸ケーブル３２にはんだ付けされる。従って、上記超音波振動子１５の同軸ケーブル２０は、リング部２２、金属ブラシ２９を経て上記同軸ケーブル３２と電気的に導通される。
【００２８】上記同軸ケーブル３２は、ハウジング３１に挿通された穴を通り、先端部本体１０内の後述するコネクタ３３に接続される。以上のように、スリップリング２１を先端キャップ１３内の超音波伝達媒体１４中に配置したため、前述した従来の超音波内視鏡１００の先端キャップ１１５とほぼ同じ大きさの中に超音波振動子１５およびスリップリング２１を収納することができる。
【００２９】上記振動子シャフト１７は、超音波振動子１５の回転位置を検出する回転位置検出手段としてのエンコーダ３４に接続されており、このエンコーダ３４は、軸継手３５を介して、回転駆動手段としてのモータ３６に結合される。また、上記エンコーダ３４およびモータ３６は、ハウジング３１に固定されている。
【００３０】上記エンコーダ３４の外径は、先端キャップ１３およびスリップリング２１の外径よりも小さく形成されている。更に、上記モータ３６の外径は、上記エンコーダ３４の外径よりも小さく形成され、例えば、直径２〜５ｍｍの大きさで形成されている。
【００３１】これは、近年モータの小型化が進み、数ｍｍのモータが市販されるようになってきているが、超音波走査に必要な特性をもつエンコーダのサイズの小型化はモータほど進んでいないのが現状であり、これを考慮したものである。従って、最も細径化が進んでいる要素であるモータを先端部本体側の端部に配置することにより、内視鏡機能部にモータを奥深くまで嵌挿することができる。ここで、前述した従来の超音波内視鏡１００においても、先端部１１２には、可撓性シャフト１１１およびボールベアリング１１９を保持するための段部１２０のある貫通穴１１８が設けてある。この貫通穴１１８と同サイズの穴にモータを嵌合させることができるので、従来の超音波内視鏡１００の先端部１１２と同サイズを維持することが可能となる。
【００３２】また、本実施の第１形態による、この部分の先端部６の挿入軸と垂直な向きにおける位置関係は、図３に示すような配置となっており、先端部６に、超音波振動子１５、スリップリング２１、エンコーダ３４、モータ３６を先端側からこの順で直列に設けたことにより、超音波内視鏡１の先端部本体１０のサイズを長くあるいは太くすることなく構成することができるのである。
【００３３】而して、上記先端キャップ１３、超音波振動子１５、スリップリング２１、エンコーダ３４およびモータ３６は、ハウジング３１によって一体化されることとなり、図８に示すように、超音波走査ユニット３７を構成する。
【００３４】そして、上記超音波振動子１５用の同軸ケーブル２０，３２、エンコーダ用の信号ケーブル３８、及び図示しないモータ３６の電源供給ケーブルは、全てコネクタ３３に接続される。
【００３５】上記超音波走査ユニット３７は、図９（Ａ）に示すように、ネジ４０によって先端部本体１０に着脱可能に固定される。尚、この先端部本体１０への固定方法は、ネジを用いる方法に限ることなく、例えば図９（Ｂ）に示すように、スナップフィット部４１を形成し、これを利用した固定方法等でもよい。これにより、上記超音波走査ユニット３７は、先端部本体１０に取外し可能となり、図９のような内視鏡機能部分４２の先端部本体１０に着脱可能に装着されることとなる。
【００３６】また、上記超音波走査ユニット３７のハウジング３１の側面には、Ｏリング４３が設けられており、このＯリング４３により、超音波走査ユニット３７を先端部本体１０へ組込んだ際に、超音波内視鏡１の先端部６の防水が可能となっている。
【００３７】このような構成とすることで、超音波走査ユニット３７の全体を覆う等、超音波走査ユニット３７自体を防水構造とする必要がないので、超音波走査ユニット３７をより小サイズ化することができ、また構造を簡略にすることができる。
【００３８】一方、上記超音波走査ユニット３７の後部に配設される上記コネクタ３３は、先端部本体１０へ挿通し固定されると同時に、先端部本体１０の挿通穴４４内に固定されているコネクタ４５と結合され導通される。該コネクタ４５には、ケーブル４６が接続されており、このケーブル４６は、挿入部２、操作部３さらに超音波コード５の内部を通り、超音波観測装置に接続されている。
【００３９】そして、上述の如く構成される超音波内視鏡１では、先端キャップ１３、超音波振動子１５、スリップリング２１、エンコーダ３４およびモータ３６はハウジング３１によって先端側から順に直列に配設され且つ一体化されて、超音波走査ユニット３７を構成する。
【００４０】そして、この超音波走査ユニット３７は、内視鏡先端部６に、ネジ４０により着脱可能に取付けられる。ここで、超音波走査ユニット３７を内視鏡先端部６に嵌合する時に、コネクタ３３とコネクタ４５とが結合され、超音波観測装置によって制御可能となり、超音波走査を開始することが可能となる。
【００４１】このように、本実施の第１形態によれば、超音波振動子１５とエンコーダ３４とが可撓性シャフトを介さずに、振動子シャフト１７により直結されるので、超音波画像のゆれや流れが一掃され、超音波診断の質を向上することができる。また、従来の副操作部１０３等の大型の駆動装置を常に手で持つ必要がないので、術者の負担を軽減することができる。更に、超音波走査ユニット３７は、小型のスリップリング２１を、従来の超音波内視鏡と同サイズの先端キャップ１３内に超音波媒体１４に浸漬した状態で収納し、また、従来の超音波内視鏡の先端硬質部に設けられる挿通穴と略同サイズの穴に嵌挿可能な外形サイズに形成して配置するようにしたので、先端部６を従来の超音波内視鏡と略同サイズのままで大型化することなく実現することが可能になる。また、超音波走査ユニット３７は、これ以外の内視鏡機能部分４２が全て完成した後の最終工程で取付ければ良いので、超音波内視鏡１の組立を簡略化することができ、修理などのメンテナンス性にも優れる。更に、超音波走査ユニット３７以外の内視鏡機能部分４２は、種々のタイプの内視鏡で構成可能であるため、汎用性に優れ、内視鏡全体の製造コストの削減にも効果がある。
【００４２】次に、図１０及び図１１は本発明の実施の第２形態を示し、図１０は超音波プローブの全体概略説明図、図１１は超音波走査ユニットの要部拡大説明図である。尚、本実施の第２形態は、本発明を内視鏡光学系を有しない超音波プローブに適用したものである。
【００４３】すなわち、これらの図に示すように、超音波プローブ５０は、把持部５１と硬質な先端部５２から構成されており、この先端部５２には、前記実施の第１形態と同様に超音波走査ユニット５３が装着されるようになっている。
【００４４】上記超音波走査ユニット５３は、超音波振動子５４、スリップリング５５、エンコーダ５６、及びモータ５７が、先端側から順に直列に、且つ一体に配設され構成されている。これら超音波振動子５４、スリップリング５５、エンコーダ５６、及びモータ５７とその他の構成部分の詳細は、前記第１形態と略同様であるので説明は省略する。
【００４５】このように超音波プローブ５０を構成することにより、本実施の第２形態では、前記実施の第１形態の効果に加え、把持部５１の大きさを小さくすることができるため、術者が握りやすくなり操作性が向上するという効果を有する。
【００４６】［付記］
（１） 回転して超音波を送受信する超音波振動子と、該回転する超音波振動子と他の固定部材との間に介在し信号を伝達自在にする回転型信号伝達手段と、上記超音波振動子の回転位置を検出する回転位置検出手段と、上記超音波振動子を回転する回転駆動手段とを備えた超音波診断装置において、先端に、少なくとも上記超音波振動子と上記回転型信号伝達手段と上記回転位置検出手段と上記回転駆動手段をこの順で先端側から直列に、かつ一体に配設したことを特徴とする超音波診断装置。
【００４７】（２） 前記回転型信号伝達手段は、前記超音波振動子を覆って先端に取付けた先端キャップ内に、超音波伝達媒体中に浸漬して配設したことを特徴とする付記項１に記載の超音波診断装置。
【００４８】（３） 前記回転駆動手段の外径は前記回転位置検出手段の外径より小さく形成し、且つ、上記回転位置検出手段の外径は前記回転型信号伝達手段の外径より小さく形成したことを特徴とする付記項１又は付記項２の何れかに記載の超音波診断装置。
【００４９】（４） 前記一体にした前記超音波振動子と前記回転型信号伝達手段と前記回転位置検出手段と前記回転駆動手段は、外周の所定位置に防水用のＯリングを１つ有し、先端に装着することを特徴とする付記項１乃至付記項３の何れか一つに記載の超音波診断装置。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明によれば、先端に、少なくとも超音波振動子と回転型信号伝達手段と回転位置検出手段と回転駆動手段をこの順で先端側から直列に、かつ一体に配設したことにより、術者は副操作部を手で持ち続ける必要もなく、使いやすい。また、回転位置検出手段と超音波振動子との間隔も短いため、位相ずれがおこり、超音波画像上に揺れやゆがみなど発生することもない。また、照明系、撮像系などの内視鏡機能部分の更に先端側に設けることはしないため、先端が長くなることもなく、超音波振動子と回転型信号伝達手段と回転位置検出手段と回転駆動手段をこの順で直列に配設するため、大径化することもなく、先端を小型化できる。また、超音波振動子と回転型信号伝達手段と回転位置検出手段と回転駆動手段は一体化されているため、組立性や組立後のメンテナンス性にも優れるという効果を奏する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００３７６
【氏名又は名称】オリンパス光学工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１１月５日（１９９９．１１．５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７６２３３
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 進
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１２８９８１（Ｐ２００１−１２８９８１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月１５日（２００１．５．１５） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３１５６５０ |
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