(57)【要約】【課題】  バッキング層のバッキング機能を果たし、内視鏡挿入部の先端硬質部の細径化を図る。【解決手段】    内視鏡挿入部２の先端硬質部２ｃの超音波振動子アレイ２４を構成するバッキング層２２を概略円筒形状に形成し、その内周面の一部に１又は複数の切り欠き部を形成する。バッキング層２２の内部の内視鏡機構を構成する何れかの部材を部分的に切り欠き部に突出させて、トンネル状通路２５の外径を小さくする。そして、超音波振動子２１から送信された超音波が切り欠き部以外の部分のバッキング層２２で正反射したときに往復する距離よりも、超音波振動子２１から送信された超音波が切り欠き部に入射する前に進む距離と、切り欠き部で反射した後に進む距離との合計値が長くなるように、切り欠き部を形成することを特徴とする超音波内視鏡。【選択図】  図５
2006255246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
挿入部のアングル部に連結して設けた先端硬質部に、その先端面に少なくとも照明部と観察部とからなる内視鏡観察手段を含む内視鏡機構を装着し、この内視鏡機構の装着部の外周部に電子走査式の超音波観測手段を装着した超音波内視鏡において、
前記超音波観測手段は、複数の超音波振動子を全体が円弧状または円周状に設けた超音波振動子アレイと、その内面側にバッキング層とを備える構成となし、
前記バッキング層の内側をトンネル状通路として、このトンネル状通路の内部に前記内視鏡機構を挿通させて設け、
前記バッキング層は前記内視鏡機構を内包するように概略円筒形状に形成され、その内周面の一部に１又は複数の切り欠き部が形成されて、前記内視鏡機構を構成する何れかの部材を部分的に前記切り欠き部の内部に突出させ、
前記超音波振動子から送信された超音波が前記切り欠き部以外の部分のバッキング層で正反射したときに往復する距離よりも、前記超音波振動子から送信された超音波が前記切り欠き部に入射する前に進む距離と、前記切り欠き部で反射した後に進む距離との合計値が長くなるように、前記切り欠き部を形成することを特徴とする超音波内視鏡。
【請求項２】
前記切り欠き部は、前記バッキング層の内周側から外周側に向かうに従って徐々に鋭利となる形状であることを特徴とする請求項１記載の超音波内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子走査式の超音波内視鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波内視鏡は、挿入部の先端硬質部に体腔内を観察する内視鏡観察手段と超音波観測手段とを具備し、内視鏡観察手段は、例えば鉗子その他の処置具を挿通させる処置具挿通部等、他の手段を含む内視鏡機構により構成される。超音波観測手段による走査態様としては、多数の超音波振動子を所定の方向に配列して、これら超音波振動子を順次駆動する、所謂電子走査式としたものは、従来から広く用いられている。そして、内視鏡観察手段における観察視野としては、挿入部の先端硬質部の前方を視野とする直視内視鏡となし、また超音波観測手段による超音波走査面をラジアル方向、つまり円周状または所定の角度範囲とした円弧状としたものは、例えば特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００１−３１４４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、超音波振動子アレイは複数の超音波振動子が円筒形状となるように配列され、その内側にはバッキング層が配設される。バッキング層は、超音波が超音波振動子から被検体に送信されるときに、被検体とは反対方向に送信される超音波のエネルギーを吸収させるものであり、超音波画像をクリアに描写するためには必須構成要素の部材である。電子ラジアル式の超音波内視鏡では、バッキング層の形状は円筒形状となるように形成され、その内側（トンネル状通路）には内視鏡機構が挿通され、その外側には超音波振動子が円筒形状となるように複数の超音波振動子が配列される。そして、バッキング層はバッキング機能を果たすために所定の厚みを有して形成される。すなわち、超音波振動子から送信される超音波（被検体とは反対方向の超音波）はバッキング層のダンピング作用により吸収されるが、バッキング層とトンネル状通路（内視鏡機構が挿通されている部分）とは音響インピーダンスが異なるため、バッキング層とトンネル状通路との境界部において反射することになる。バッキング層は円筒形状をしているため、上記超音波は境界部において正反射（反射方向が入射方向に対して１８０°である反射）し、同じ経路を辿って再び超音波を送信した超音波振動子に向かうことになる。従って、バッキング層がバッキング機能を果たすためには、超音波振動子と上記境界部との間を、超音波振動子から送信された超音波（被検体とは反対方向の超音波）が往復する間に吸収されている必要があり、従ってバッキング層の厚みは所定の厚みを有している必要がある。
【０００４】
また、バッキング層の内側のトンネル状通路には内視鏡機構が挿通されているため、トンネル状通路は内視鏡機構を全て内包するために必要な空間を有している必要がある。ここで、内視鏡機構を構成する各部材は、夫々形状や構造が異なるため、部材の一部が先端硬質部の中心軸から部分的に突出していることがある。このため、トンネル状通路の外径は、内視鏡機構のうち最も突出している部分を基準として定まることになり、バッキング層の内径は大きくなる。
【０００５】
従って、バッキング層の内径が大きくなることにより、挿入部先端に設けられる先端硬質部が太径化することになる。しかし、超音波内視鏡の挿入部は被験者の体内に挿入されて、各種の検査や治療等を行うものであるから、できるだけ細径とする必要があるが、上記のように先端硬質部が太径化すると、先端硬質部の細径化という要請を充足することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、バッキング層がバッキング機能を果たしつつ、先端硬質部の細径化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の超音波内視鏡は、挿入部のアングル部に連結して設けた先端硬質部に、その先端面に少なくとも照明部と観察部とからなる内視鏡観察手段を含む内視鏡機構を装着し、この内視鏡機構の装着部の外周部に電子走査式の超音波観測手段を装着した超音波内視鏡において、前記超音波観測手段は、複数の超音波振動子を全体が円弧状または円周状に設けた超音波振動子アレイと、その内面側にバッキング層とを備える構成となし、前記バッキング層の内側をトンネル状通路として、このトンネル状通路の内部に前記内視鏡機構を挿通させて設け、前記バッキング層は前記内視鏡機構を内包するように概略円筒形状に形成され、その内周面の一部に１又は複数の切り欠き部が形成されて、前記内視鏡機構を構成する何れかの部材を部分的に前記切り欠き部の内部に突出させ、前記超音波振動子から送信された超音波が前記切り欠き部以外の部分のバッキング層で正反射したときに往復する距離よりも、前記超音波振動子から送信された超音波が前記切り欠き部に入射する前に進む距離と、前記切り欠き部で反射した後に進む距離との合計値が長くなるように、前記切り欠き部を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の超音波内視鏡は、バッキング層のバッキング機能を損なうことなく、十分にバッキング機能を発揮しつつ、先端硬質部の細径化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、図１に示したように、超音波内視鏡は本体操作部１、挿入部２及びユニバーサルコード３で大略構成されている。そして、この超音波内視鏡には、光源装置と、映像信号処理装置と、超音波観測装置とが接続されて、全体としてのシステムが構成される。ユニバーサルコード３は本体操作部１から引き出されて、その途中で枝分かれして、光源装置に着脱可能に接続される接続コネクタ３ａ、映像信号処理装置に着脱可能に接続される接続コネクタ３ｂ及び超音波観測装置に着脱可能に接続される接続コネクタ３ｃを備えている。
【００１０】
本体操作部１は、術者等が片手で把持できるものであり、アングル操作手段４及び処置具導入部５が設けられており、また送気送水ボタン６、吸引ボタン７等の操作ボタンが装着されており、さらに各種のスイッチ類８も備えている。
【００１１】
挿入部２は、本体操作部１に連結して設けた所定長さを有するコード状の部材であり、被験者の体内等に挿入されるものである。この挿入部２は、本体操作部１への連結部から大半の長さ分は体腔内等における挿入経路に沿って任意に曲がる軟性部２ａとなっており、この軟性部２ａの先端にアングル部２ｂが連結されており、このアングル部２ｂに先端硬質部２ｃが連結されている。そして、アングル部２ｂは、先端硬質部２ｃを所望の方向に向けるために、遠隔操作により上下及び左右に湾曲操作できるようになっている。このために、本体操作部１にはアングル操作手段４が設けられており、術者の操作でアングル部２ｂを湾曲させて、先端硬質部２ｃを所望の方向に向くように制御される。
【００１２】
図２に挿入部２の先端部分を示し、また図３に挿入部２における先端硬質部２ｃの先端面の構成を示す。これらの図から明らかなように、先端硬質部２ｃにはその軸線の延長線方向、つまり先端硬質部２ｃの前方を視野とし、所定の視野角Ｖを有する内視鏡観察手段と、この内視鏡観察手段の視野より基端側の位置で円形若しくは円弧状の超音波走査面Ｗを有する電子ラジアル走査式の超音波観測手段とが設けられている。
【００１３】
図４に挿入部２における先端部分の断面を示す。図３から明らかなように、内視鏡観察手段は、照明部１０と観察部１１とから構成され、照明部１０は観察部１１を挟んだ両側の位置に配設されている。照明部１０は先端硬質部２ｃの先端面に臨む照明用レンズ１０ａと、ライトガイド１０ｂ（図５参照）とからなり、ライトガイド１０ｂは、光学繊維束からなり、ユニバーサルコード３の接続コネクタ３ａから挿入部２の先端硬質部２ｃにまで延在されて、その照明光出射端が照明用レンズ１０ａと対面する位置に臨んでいる。一方、観察部１１は対物レンズ１１ａと、この対物レンズ１１ａからの光路を９０°曲げるプリズム１１ｂとからなり、対物レンズ１１ａは鏡筒１２内に設けられ、プリズム１１ｂは鏡筒１２に固着して設けられる。そして、プリズム１１ｂには固体撮像素子１３が接合されており、固体撮像素子１３の第１の基板１３ａには信号線が所定数接続されている。また、第１の基板１３ａとは別に固体撮像素子１３から信号線を介して信号を送信するときに必要となるコンデンサ等の電子部品１３ｃを固定するための第２の基板１３ｂが第１の基板１３ａの上部に配置されている。固体撮像素子１３及び電子部品１３ｃからの信号線は束ねられて１本の映像ケーブル１４としてユニバーサルコード３の接続コネクタ３ｂにまで延在されている。
【００１４】
挿入部２の先端硬質部２ｃにおける先端面には、さらに鉗子その他の処置具を導出するための処置具導出用開口１５が設けられており、この処置具導出用開口１５には本体操作部１に設けた処置具導入部５からの処置具挿通チューブが接続される接続パイプ１６が装着されている。また、処置具挿通チューブは本体操作部１の内部で吸引通路と合流させるように構成する。さらに、先端硬質部２ｃには観察部１１における対物レンズ１１ａの先端面が体液等で汚損されたときに、洗浄するためのノズル１７が装着されている。そして、このノズル１７には送気送水ボタン６により操作される洗浄用流体供給チューブ９が接続されている。従って、これらも内視鏡観察手段と共に内視鏡を構成する内視鏡機構として機能する。
【００１５】
内視鏡機構は以上のように構成されるが、これら内視鏡機構を構成する各部材の先端部分は、内視鏡装着部材１８に固定的に保持されている。内視鏡装着部材１８は、前述した内視鏡機構を構成する各部材を挿通させる透孔を複数形成したステンレス等の金属材からなり、この内視鏡装着部材１８には先端キャップ１９が突出されており、この先端キャップ１９によって、金属材から構成される内視鏡装着部材１８が外部に露出しないようになし、これら内視鏡装着部材１８と先端キャップ１９とで先端ブロックが構成される。そして、先端キャップ１９には、図４に示したように、その厚み方向に向けて２箇所のねじ孔１９ａが形成されており、これらのねじ孔１９ａに止めねじ２０が螺挿されて、この止めねじ２０の先端を内視鏡装着部材１８に圧接させると共に内視鏡装着部材１８と先端キャップ１９との当接面を接着することによって、内視鏡装着部材１８と先端キャップ１９とからなる先端ブロックが一体化されている。
【００１６】
先端硬質部２ｃにおける先端キャップ１９の基端側位置にラジアル方向の走査面を有する超音波観測手段が装着されている。この超音波観測手段は、図５から明らかなように、多数の超音波振動子２１が、その送受信面が先端硬質部２ｃの軸線方向に向けるようにして円周方向に配列されており、超音波振動子２１は円周状若しくは円弧状（例えば２７０°程度）に配列されて、電子走査を行なうように構成したものである。このように配列した超音波振動子２１の内周側にはバッキング層２２が装着されており、これら多数の超音波振動子２１はバッキング層２２上に接着等の手段で固着されている。また、超音波振動子２１の外周面には音響レンズ２３が設けられており、これらで全体が円筒形状となった超音波振動子アレイ２４が構成される。そして、各超音波振動子２１にはケーブル４０が接続されており、これらのケーブル４０は１本乃至複数本毎に束ねられて、挿入部２から本体操作部１に延在される。
【００１７】
以上のように、超音波振動子アレイ２４は円筒形状となっており、その内周面がトンネル状通路２５となっている。従って、内視鏡機構を構成する各部材はこの超音波振動子アレイ２４におけるバッキング層２２の内周面からなるトンネル状通路２５の内部に挿通されて、超音波振動子アレイ２４より先端側にまで延在され、先端キャップ１９により覆われた内視鏡装着部材１８に固定されている。また、内視鏡装着部材１８の基端部は大径段差部１８ａとなっており、超音波振動子アレイ２４を構成する音響レンズ２３の先端部分は超音波振動子２１より前方位置まで延在されて、この内視鏡装着部材１８の大径段差部１８ａ上に突出させて、接着等の手段によって超音波振動子アレイ２４が固定されている。また、超音波振動子アレイ２４の基端側はアングル部２ｂの構造体を構成するアングルリング３０における最先端リング３０ａにねじ３１により連結した連結部材３２と当接しており、その間を接着することにより固定されることになる。
【００１８】
ここで、図４に示されるように、バッキング層２２の内側のトンネル状通路２５の部位には、内視鏡機構として、観察部を構成するプリズム１１ｂ、個体撮像素子１３及び第１の基板１３ａ、第２の基板１２ｂ及び電子部品１３ｃ、映像信号ケーブル１４の先端部分が位置している。また、照明部１０を構成するライトガイド１０ｂ（図５参照）、さらには処置具の挿通経路を構成する接続パイプ１６、送気送水チューブ９（図５参照）が、バッキング層２２の内部に配置されている。従って、トンネル状通路２５には種々の部材が挿通されることになるが、図５のＡ−Ａ断面図においては、トンネル状通路２５の中心軸線から見て、内視鏡機構を構成する電子部品１３ｃの先端部分が最も外側に突出している。
【００１９】
前述したように、バッキング層２２を円筒形状に形成し、トンネル状通路２５に挿通されている全ての部材を内包するように形成する場合では、最も外側に突出している部分を内包するようにバッキング層２２の円筒形状を形成する必要がある。従って、バッキング層２２の内径、すなわちトンネル状通路２５の外径は、トンネル状通路２５に挿通されている各部材のうち最も外側に突出している部分、すなわち電子部品１３ｃの先端部分を基準として決定される。
【００２０】
本発明では、バッキング層２２を概略円筒形状に形成し、バッキング層２２の内周面の一部に１又は複数の切り欠き部を形成し、当該切り欠き部にトンネル状通路２５に挿通されている各部材の一部分（外側に突出している部分）を突出させる。切り欠き部が１箇所に形成されている場合は、各部材のうち最も外側に突出している部分を切り欠き部に突出させ、複数の切り欠き部が形成されている場合は、順次外側に突出しているものから切り欠き部に突出させる。これにより、トンネル状通路２５の外径は、形状や構造が異なる内視鏡機構を構成する部材のうち突出している部分を基準として定める必要がない。切り欠き部が１箇所に形成されている場合は、その次に突出している部分を基準としてトンネル状通路２５の外径を定めることができ、２箇所に形成されている場合は、さらにその次に突出している部分を基準として外径を定めることができる。従って、トンネル状通路２５の外径（バッキング層２２の内径）を小さくでき、内視鏡挿入部２の先端硬質部２ｃの細径化を図ることができる。勿論、切り欠き部が多数形成されている場合は、より先端硬質部２ｃの細径化を図ることができる。
【００２１】
例えば、図５では、電子部品１３ｃに対応するバッキング層２２の内周面に１箇所の切り欠き部を形成し、当該切り欠き部に電子部品１３ｃを突出しているため、電子部品１３ｃの先端部分を基準としてトンネル状通路２５の外径を決定する必要がない。この場合は、その次に外側に突出している接続パイプ１６を内包するようにトンネル状通路２５の外径が定められる。従って、上記のように、電子部品１３ｃの先端部分を内包するようにバッキング層２２の内径を形成する場合と比較して、切り欠き部を形成して電子部品１３ｃを突出させるものは、トンネル状通路２５の外径を小さくすることができる。これにより、先端硬質部２ｃを細径とすることができる。
【００２２】
ところで、上記切り欠き部がバッキング層２２に形成されると、切り欠き部と超音波振動子２１との間の距離は、他の部位と比較して短くなる。例えば、図６に示されるように、超音波振動子２１Ａ（超音波振動子２１のうちの１つ）から送信された超音波がバッキング層２２の内周面に到達するまでの距離Ｄ（バッキング層２２の厚みと同一）と、超音波振動子２１Ｂ（超音波振動子２１のうちの１つ）から送信された超音波が切り欠き部に到達するまでの距離Ｄ１とでは、Ｄ１<Ｄとなる。バッキング層２２は、超音波を吸収するための必要最低限の厚みを有して構成されるため、超音波振動子２１Ａから送信された超音波は、バッキング層２２の内周面で反射して往復する間の距離、すなわち距離Ｄ＋Ｄ＝２×Ｄで吸収されることになる。従って、超音波振動子２１Ｂから送信された超音波が切り欠き部で反射し、距離Ｄより短い距離Ｄ１で超音波が往復すると、超音波を吸収しきれなくなり、バッキング層２２は十分なバッキング機能を果たすことができない。
【００２３】
しかし、切り欠き部に入射する超音波は送信元の超音波振動子２１Ｂとは異なる超音波振動子２１Ｃ（超音波振動子２１のうちの１つ）に向かって反射する。そこで、切り欠き部に入射する前に超音波振動子２１Ｂから送信された超音波が進んだ距離Ｄ１と、切り欠き部で反射した後の超音波が進む距離（切り欠き部から超音波振動子２１Ｃまでの距離）Ｄ２との合計値（Ｄ１＋Ｄ２）が、超音波振動子２１Ａがバッキング層２２の内周面で反射した場合における、超音波の往復距離２×Ｄよりも長くなるように（Ｄ１＋Ｄ２≧２×Ｄとなるように）、切り欠き部を形成する。これにより、切り欠き部に入射した超音波も、バッキング層２２の内部で完全に吸収されるため、バッキング機能を十分に果たし得る。
【００２４】
図５は、切り欠き部の形状が内周側（バッキング層２２側）から外周側（超音波振動子２１側）に向かうに従って徐々に鋭利になるものを例示したものである。この形状においては、外周部分になるほど反射角が小さくなり、内周部分になるほど反射角が大きくなる。反射角が小さくなると、反射してからの超音波が進む距離を長く確保することができ、バッキング層２２のダンピング作用を十分に発揮することができる。一方、反射角が大きくなると、反射してからの超音波が進む距離を長く取ることができないが、反射角が大きくなるのは内周部分であるため、超音波が送信されてから反射面に到達するまでの距離を十分に取ることができる。従って、バッキング層２２のダンピング作用を十分に発揮することができる。
【００２５】
以上は、バッキング層２２の内周面に１つの切り欠き部が形成されているものを説明したが、バッキング層２２には複数の切り欠き部が形成されていてもよい。例えば、電子部品１３ｃ及び接続パイプ１６に対応する２箇所に切り欠き部が形成されている場合には、その次に外側に突出している部材であるライトガイド１０ｂを基準としてトンネル状通路２５の外径を定めることができる。従って、トンネル状通路２５の外径を小さくでき、先端硬質部２ｃをさらに細径なものとすることができる。
【００２６】
ここで、バッキング層２２の内周面に１又は複数の切り欠き部を形成し、当該切り欠き部に内視鏡機構を構成する部材の一部を部分的に突出させると、先端硬質部２ｃの細径化を図ることができるが、先端硬質部２ｃの充填率が高くなり、その部分が硬質化する。しかし、内視鏡挿入部２の先端硬質部２ｃはもともと硬質部材であるため、柔軟性を有している必要はなく、先端硬質部２ｃの充填率が高くなったとしても格別問題はない。
【００２７】
以上説明したように、本発明は、バッキング層を概略円筒形状に形成し、その内周面の一部に１又は複数の切り欠き部を形成し、バッキング層の内部のトンネル状通路に挿通されている内視鏡機構を構成する部材の一部を部分的に突出させることにより、トンネル状通路の外径を小さくすることができる。このため、先端硬質部２ｃの細径化を図ることができる。このとき、超音波振動子と切り欠き部との間の距離が短くなるが、切り欠き部に入射する前に超音波が進む距離と、切り欠き部で反射した後の超音波が進む距離との合計が、超音波振動子から送信された超音波がバッキング層の内周面で正反射したときの往復距離よりも長くなるように切り欠き部を形成することにより、超音波がバッキング層の内部を進む距離を確保することができ、全ての超音波振動子が十分なバッキング機能を果たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の一形態を示す超音波内視鏡の全体構成図である。
【図２】挿入部の先端部分の外観図である。
【図３】先端硬質部の先端面を示す図である。
【図４】挿入部のアングル部から先端部分を示す縦断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図５の拡大図である。
【符号の説明】
【００２９】
１      本体操作部      ２  挿入部
２ａ      軟性部      ２ｂ  アングル部
２ｃ      先端硬質部      １０  照明部
１０ａ  照明用レンズ      １０ｂ  ライトガイド
１１  観察部      １１ａ  対物レンズ
１１ｂ  プリズム      １２  鏡筒
１３  固体撮像素子      １３ａ  基板
１３ｃ  電子部品    １８  内視鏡装着部材      
１９  先端キャップ    ２１  超音波振動子  
２２  バッキング層    ２４  超音波振動子アレイ
２５  トンネル状通路
【図１】
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【図２】
2006255246.tif 000004
【図３】
2006255246.tif 000005
【図４】
2006255246.tif 000006
【図５】
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【図６】
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