(57)【要約】【課題】超音波診断装置の挿入部が真っ直ぐな状態においても、湾曲した状態においても、超音波トランスデューサの位置を常に固定する。【解決手段】フレキシブルシャフト２３と接続される回転支持基台２２が超音波挿入部１１の基端側に向かって移動することを規制する係止リング３５を設け、フレキシブルシャフト２３に固着される回転筒２６が超音波挿入部１１の先端側に向かって移動することを規制するために、固定された保持筒２７に回転筒２６を連結し、保持筒２７と係止リング３５との距離はフレキシブルシャフト２３の自然長よりも長く構成する。フレキシブルシャフト２３の内部に挿通されるケーブル２４は所定の長さの余長を持たせ、回転電極２８側に引っ張る方向に付勢される伸縮可能部２４ａを設ける。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性があり、先端が閉塞した挿入部の先端部内に超音波トランスデューサを装着した回転支持基台と、
前記回転支持基台に連結されたフレキシブルシャフトと、
前記回転支持基台が前記挿入部の基端側に向けて移動することを規制する第１のストッパ手段と、
前記フレキシブルシャフトの基端側において前記フレキシブルシャフトが固着された回転筒が前記挿入部の先端側に向けて移動することを規制する第２のストッパ手段と、
前記フレキシブルシャフト内を挿通し、前記超音波トランスデューサと前記挿入部の基端側に設けた回転電極とを接続するケーブルと、を有し、
前記第１のストッパ手段と前記第２のストッパ手段との間隔を前記フレキシブルシャフトの自然長よりも長く構成し、
前記ケーブルは、前記フレキシブルシャフトから前記回転電極の間において、所定の長さの余長を持たせ、この余長部分は前記回転電極側に引っ張る方向に付勢される伸縮可能部を設けたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記伸縮可能部は、前記ケーブルの余長部分を引っ張りバネ構造とする構成としたことを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記伸縮可能部は、前記ケーブルにバネ受けを固着して設け、このバネ受けに引っ張りバネを作用させ、前記バネ受けと前記回転電極との間に前記ケーブルの余長部分を設けることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、体内に挿入して、超音波走査を行う超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波診断装置は、体内に挿入される挿入部の先端に超音波トランスデューサを設けて、この超音波トランスデューサを回転方向または直線方向に移動して操作することにより体内の診断を行う。この種の超音波診断装置は、直接または内視鏡をガイドとして体腔内に挿入される挿入部と、この挿入部を操作する操作部とから構成され、これら挿入部と操作部とは一体もしくは別個の部材で形成される。挿入部は体腔内に挿入されることから、可撓性チューブからなる軟性部材で構成され、挿入部の先端には、超音波トランスデューサを保護するために音響特性に優れた可撓性のキャップ等を装着することにより閉塞した状態にする。
【０００３】
体腔内をラジアル走査する場合、挿入部の先端に設けられた超音波トランスデューサを回転駆動させる必要がある。超音波トランスデューサを回転駆動させるためには、超音波トランスデューサを回転支持基台に装着し、さらに回転支持基台を回転伝達部材に連結する。これにより、超音波トランスデューサを回転駆動させることができる。操作部と挿入部が一体に形成されている場合は、回転伝達部材は、操作部内にあるモータなどの駆動装置に直接接続される。また、操作部と挿入部が別部材で形成されている場合は、回転伝達部材は操作部の基端部にまで延在させ、カップリング部に連結させる。このカップリング部を操作部における駆動装置に着脱可能に接続させる。これにより、超音波トランスデューサを回転駆動させることができる。
【０００４】
一方、体腔内をリニア走査する場合は、超音波トランスデューサを回転駆動させる必要はないが、超音波トランスデューサの方向を制御するために、回転伝達部材を設ける必要がある。
【０００５】
上述した挿入部は、可撓性チューブ等からなる軟性部材と、この軟性部材の内部に回転伝達部材が設けられている構造になっている。回転伝達部材を円滑に回転させるために、軟性部材と回転伝達部材との間にある程度の隙間を設けるようにしている。例えば、挿入部がループ状に湾曲すると、上述したように、軟性部材と回転伝達部材との間には、ある程度の隙間が設けられているため、回転伝達部材は軟性部材の内側に向かって偏って当接することになる。このように回転伝達部材が軟性部材の内側に偏って当接すると、回転伝達部材の先端に設けられた超音波トランスデューサの位置が軸線方向に変化することになる。このとき、超音波トランスデューサは、軟性部材から突出する方向に変位するため、超音波トランスデューサが軟性部材の先端に押し付けられて、円滑に回転しないことがある。超音波トランスデューサが円滑に回転しないと、正確な超音波走査を行うことが困難になる。
【０００６】
そこで、挿入部が湾曲した場合でも、超音波トランスデューサと軟性部材の先端とが接触しないようにするために、超音波トランスデューサと軟性部材の先端との間に予め隙間を設ける必要がある。挿入部は、検査を行う部位によっても異なるが、通常、１ｍ乃至２．５ｍという長さを持つため、挿入部が湾曲したときに超音波トランスデューサと軟性部材の先端とが接触しないようにするために、１０ｍｍ乃至数１０ｍｍ程度は隙間を設ける必要がある。
【０００７】
ところが、上述したように、超音波トランスデューサと軟性部材との間にある程度の隙間を設けると、体腔内壁の立ち上がった部位を走査する際に、超音波トランスデューサのある位置よりも先端の部分を走査することができないという問題が発生する。また、内視鏡の処置具挿通チャンネルをガイドとして体腔内に挿入する場合、超音波トランスデューサを測定する部位に対面させるが、内視鏡観察機構により確認できるのは軟性部材の外形のみであるので、軟性部材の内部に位置する超音波トランスデューサの位置を確認するのは困難である。
【０００８】
上述した問題を解決するために、例えば、回転伝達部材をフレキシブルシャフトで構成し、このフレキシブルシャフトに引っ張り力を作用させた状態で軟性部材内に装着するように構成したものは、従来から知られている（例えば、特許文献１参照。）。このとき、フレキシブルシャフトには常に収縮する力が作用するが、軟性部材とその先端部に装着する先端キャップとの間に係止リングを連結することにより、超音波トランスデューサを支持する支持基台の位置は常に固定される。また、挿入部が湾曲したときには、軟性部材の内部にあるフレキシブルシャフトは湾曲した軟性部材の内側に沿うような位置に変位するため、フレキシブルシャフトには収縮する力が働くが、係止リングによりフレキシブルシャフトが実際に収縮することは無い。このような構成を採ることにより、挿入部が真っ直ぐな状態および湾曲した状態、いずれの状態においても、超音波トランスデューサの位置を常に固定する。
【０００９】
【特許文献１】
特許第３２４８３４４号公報（第４−５頁、第４図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フレキシブルシャフトの内部には、超音波トランスデューサに接続されるケーブルが挿通されている。上述したように、フレキシブルシャフトは予めある程度引っ張られた状態で軟性部材内に装着されるため、フレキシブルシャフト内のケーブルも同様に、予めある程度の余長部分を持っている。従って、フレキシブルシャフトが湾曲すると、内部のケーブルは湾曲したフレキシブルシャフトの内側に偏って当接するため、ケーブルはフレキシブルシャフトから突出する状態になる。そして、繰り返し湾曲すると、ケーブルがフレキシブルシャフト内に手繰り寄せられて、フレキシブルシャフト内でジャミングして戻らなくなることがある。この状態でフレキシブルシャフトの先端側の部分が湾曲すると、ケーブルがフレキシブルシャフトから突出する方向に変位して、ケーブルの先端に接続される超音波トランスデューサに対して押し上げる力が働く。この押し上げる力により、超音波トランスデューサが先端方向に移動してしまい、正確な超音波走査ができなくなることがある。
【００１１】
本発明の目的は、ケーブル自身の形状に伸縮性を持たせることにより、挿入部が湾曲した場合でも、超音波トランスデューサの位置を常に固定することができる超音波診断装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、先端キャップに軟性チューブを連結して設け、他端が固定側部材に連結した挿入部と、前記先端キャップ内に配設され、回転支持基台に装着した超音波トランスデューサと、この超音波トランスデューサを回転駆動するために、密着コイルからなり、その一端が前記回転支持基台に連結され、他端が回転筒に連結されたフレキシブルシャフトと、前記フレキシブルシャフト内を挿通するケーブルとを備えた体腔内挿入型超音波診断装置において、前記先端キャップと軟性チューブとの間に係止リングを設け、前記ケーブルは、回転筒と回転電極との間の区間においてバネ形状に形成され、前記バネ形状に形成された前記ケーブルは、前記挿入部が最も湾曲したときにおいてもその長さが自然長よりも長くなるように形成され、前記ケーブルの先端に設けられた前記支持基台と前記係止リングとは常に当接するように構成することを特徴とする体内挿入型超音波診断装置を提供することにある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
Ａ．本発明の第一の実施形態
図１は、本発明における超音波診断装置を内視鏡に挿通させた図である。図１において、１は内視鏡全体を示す。内視鏡１は、本体操作部２と内視鏡挿入部３とを連設して構成され、内視鏡挿入部３の先端部３ｃには照明窓４および観察窓５からなる内視鏡観察手段が装着されている。内視鏡挿入部３には処置具挿通チャンネル６が挿通され、この処置具挿通チャンネル６は内視鏡挿入部３の先端部３ｃにおいて処置具導出口６ａとして開口している。
【００１５】
１０は超音波診断装置であり、この超音波診断装置１０は超音波挿入部１１と操作部１２とから構成され、超音波挿入部１１は操作部１２に着脱可能に装着される。さらに、操作部１２には、図示しない超音波観測装置がコード１３を介して接続される。超音波挿入部１１は処置具挿通チャンネル６に挿通され、一端が操作部１２に接続され、他端は開口している処置具導出口６ａから突出される。
【００１６】
次に、図２に超音波挿入部１１の構成を示す。超音波挿入部１１は、その大部分が電気絶縁性の良い樹脂材からなる軟性チューブ２０からなり、この軟性チューブ２０の先端には、音響特性に優れ、かつ保形性の良好な先端キャップ２０ａが装着されている。このように先端が閉塞された超音波挿入部１１の先端キャップ２０ａ内部には、超音波走査を行う超音波トランスデューサ２１が回転支持基台２２により支持されている。この回転支持基台２２には、超音波トランスデューサ２１を回転駆動させるためのフレキシブルシャフト２３が接続されている。このフレキシブルシャフト２３は、金属線材を密巻き螺旋状に巻回した密着コイルにより構成され、この密着コイルは２重に設けられている。外側の密着コイルの巻回方向と内側の密着コイルの巻回方向とは相互に反対の向きになっており、これによってフレキシブルシャフト２３の基端部を左右いずれの方向に回転させても、その回転力を確実に先端部分にまで伝達させることができる。また、フレキシブルシャフト２３内にはケーブル２４が挿通されており、一端が超音波トランスデューサ２１に接続されている。なお、上述したフレキシブルシャフト２３を構成する密着コイルは２重のものに限られず、１重であっても多重であってもよい。
【００１７】
超音波挿入部１１の基端部は、操作部１２と接続するためのコネクタ２５により構成される。このコネクタ２５は、回転筒２６、保持筒２７および回転電極２８からなる回転側部材と、スリーブ２９、連結筒３１、外筒３０およびゴムスリーブ３２からなる固定側部材とから構成される。このうち、回転側部材である回転筒２６はフレキシブルシャフト２３に固着され、保持筒２７に連結される。さらに保持筒２７にはケーブル２４に接続される回転電極を挟み込むようにして接続される。一方、固定側部材であるスリーブ２９は一端で軟性チューブ２０に連結され、他端で外筒３０に螺挿された連結筒３１に固着して設けられる。また、連結筒３１には折れ止め用のゴムスリーブ３２が嵌合されて固着されており、軟性チューブ２０の基端側の部位をゴムスリーブ３２に囲繞させるようにしている。
【００１８】
超音波挿入部１１の先端側を図３に示す。図３において、軟性チューブ２０にキャップ２０ａ側の先端に第１のストッパ手段として係止リング３５を介在させる。ここで、この係止リング３５の内径は回転支持基台２２の外径よりも小さく形成する。また、フレキシブルシャフト２３の長さを自然長よりも引き伸ばした状態で回転支持基台２２に接続し、この回転支持基台２２を係止リング３５に当接させた状態にする。なお、本実施形態では、軟性チューブ２０にキャップ２０ａを装着しているが、軟性チューブ２０とキャップ２０ａを一体物として形成してもよい。
【００１９】
また、本実施形態において、超音波挿入部１１の先端側の規制手段として、回転支持基台２２が超音波挿入部１１の基端側へ移動することを抑制する第１のストッパ手段を設けたが、さらに超音波挿入部１１の基端側の規制手段として、フレキシブルシャフト２３が固着される回転筒が先端側へ移動することを抑制する第２のストッパ手段を設ける。すなわち、本実施の形態において、第１のストッパ手段は、回転支持基台２２が基端側に移動することを抑制する係止リング３５であり、第２のストッパ手段は、フレキシブルシャフト２３が固着される回転筒２６の端面２６ａと連結筒３１の端面３１ａとの摺接部である。
【００２０】
次に、超音波挿入部１１に着脱可能に接続される操作部１２について図４を用いて説明する。図４に示されるように、操作部１２はハウジング４０を有して構成され、このハウジング４０には、超音波挿入部１１のコネクタ２５に接続される接続部４１が設けられる。接続部４１は超音波挿入部１１の外筒３０を回転不能に受承するためのものであって、この接続部４１内には回転電極２８が着脱可能に接続される回転体４２が臨んでいる。超音波挿入部１１の回転電極２８と回転電極４２とが接続されると、回転電極２８の電極２８ａおよび電極部２８ｂが回転体４２に設けた図示しない電極とそれぞれ電気的に接続される。そして、回転体４２を回転させると、回転電極２８は確実に追従回転する。このように確実に追従回転させるために、例えば、回転体４２の周胴部に面取りを施すようになし、回転電極２８には、この面取り部に当接する回転規制部を設ける等によって、両者の相対回転を防止する機構を介在させる。回転体４２は、軸受４３によって回転自在に支承されており、その他端は流体接点、ブラシ接点、スリップリング等を介して固定ソケット４４に連結されている。また、この固定ソケット４４にはコード１３内に挿通したコードケーブル４５が接続されている。これによって超音波挿入部１１の先端に位置する超音波トランスデューサ２１は、ケーブル２４、回転電極２８、回転体４２および固定ソケット４４を介して非回転状態となっているコード１３内のコードケーブル４５に電気的に接続される。
【００２１】
また、ハウジング４０内には、超音波挿入部１１内のフレキシブルシャフト２３を回転駆動させるためのモータ４６およびエンコーダ４７が設けられ、回転電極２８が接続される回転体４２には、２個のプーリ４８、４９が設けられている。そして、モータ４６の出力部４６ａとプーリ４８との間およびエンコーダ４７の入力部４７ａとプーリ４９との間には、それぞれ動力伝達ベルト５０、５１が巻回して設けられている。従って、モータ４６を作動させると、回転体４２が回転し、回転時の回転角はエンコーダ４７により検出される。
【００２２】
さらに、操作部１２は、処置具挿通チャンネル６の入口部６ｂに着脱可能に接続されるようになっている。操作部１２を着脱可能に接続するために、操作部１２には入口部６ｂに挿嵌される取付部５２が設けられており、この取付部５２内には超音波挿入部１１の軟性チューブ２０の通路である挿通路５２ａが形成されている。従って、取付部５２を処置具挿通チャンネル６の入口部６ｂに挿嵌することによって、操作部１２を固定できる。しかも、この状態で超音波挿入部１１を挿通路５２ａに沿って適宜抜き差しすることによって、超音波挿入部１１の先端部分の処置具導出口６ａからの突出長さを調整できるようになっている。
【００２３】
以上のように構成される超音波診断装置を用いて超音波走査を行う方法について説明する。
【００２４】
最初に、内視鏡１の内視鏡挿入部３を体腔内に挿入し、超音波診断装置１０の超音波挿入部１１を処置具挿通チャンネル６に挿入する。次に、超音波診断装置１０の超音波挿入部１１が接続されている操作部１２の取付部５２を入口部６ｂに固定する。その後、超音波診断を行う部位に内視鏡１の挿入部３の先端部３ｃが位置すると、超音波診断装置１０の超音波挿入部１１を処置具導出口６ａから所定の長さ突出させる。このように、超音波挿入部１１が処置具導出口６ａから所定の長さ突出すると、超音波挿入部１１の先端内部に位置する超音波トランスデューサ２１を作動させて、超音波診断画像を取得する。
【００２５】
ところで、超音波診断装置１０でラジアル走査を行う場合、超音波トランスデューサ２１を回転駆動しなくてはならない。超音波トランスデューサ２１を回転駆動させるために、操作者はモータ４６を回転駆動させる操作を行う。モータ４６が回転駆動すると、回転体４２が回転駆動する。このように、回転体４２が回転駆動すると、その回転力が回転電極２８、回転筒２６、保持筒２７およびフレキシブルシャフト２３を介して超音波トランスデューサ２１を支持する支持基台２２に伝達する。このとき、軟性チューブ２０内に潤滑機能を持った超音波伝達部材を封入しておくと、フレキシブルシャフト２３と軟性チューブ２０の内面との摺動摩擦を低減することができ、より円滑に回転させることができる。
【００２６】
このように回転される超音波トランスデューサ２１は、所定回転角毎に超音波トランスデューサ２１から先端キャップ２０ａを介して超音波パルスを体内に向けて送信する。超音波トランスデューサ２１から発せられるエコーは、体内における組織断層部において反射し、この反射エコーを超音波トランスデューサ２１で受信する。この受信信号をケーブル２４、回転電極２８、回転体４２、固定ソケット４４およびケーブル４５を介して超音波観測装置に伝送する。このように伝送された信号は、超音波観測装置において所定の信号処理がされた後に、モニタにその超音波画像が表示される。
【００２７】
以上のように、超音波トランスデューサ２１を回転駆動させることにより、超音波走査を行うが、上述したように、軟性チューブ２０内における超音波トランスデューサ２１の軸線方向の位置は常に一定であり、変位しないことが望ましい。本発明においては、超音波挿入部１１が湾曲したときに、回転支持基台２２が前進する方向に押す力の発生を防止するために、フレキシブルシャフト２３内に張力を持たせる。そして、回転支持基台２２を係止リング３５に押圧するようにし、且つフレキシブルシャフト２３を伸縮可能とし、伸張する状態に保持させている。フレキシブルシャフト２３内に挿通されているケーブル２４にバネのような弾性を持たせている。
【００２８】
図５は超音波挿入部１１のコネクタ２５付近の構成を示した図である。図５において、回転電極２８は、シールド接続部２８ａと絶縁部２８ｂと電極接続部２８ｃとから構成される。フレキシブルシャフト２３の内部を挿通するケーブル２４は、回転筒２６から出た後に回転電極２８のシールド接続部２８ａおよび電極接続部２８ｃに接続される。このとき、ケーブル２４は、図５のように、回転筒２６を出てから回転電極２８に達するまでの区間において、ケーブル２４に所定の長さの余長部分を設け、軸線方向に伸縮可能とするためにバネ形状とした伸縮可能部２４ａを形成する。ここで、所定の長さとは、超音波挿入部１１が真っ直ぐな状態においても、湾曲した状態においても常に引っ張り力が作用するように形成する。すなわち、超音波挿入部１１が最も湾曲したときにおいても、ケーブル２４の伸縮可能部２４ａの部分は自然長よりも長く形成される。
【００２９】
このようにケーブル２４に常に引っ張り力が作用するように形成すると、ケーブル２４は常に収縮しようとするが、上述したように超音波挿入部１１の先端部分には係止リング３５が設けられているため、ケーブル２４の収縮力が規制される。以上のように伸縮可能部２４ａを設けることにより、ケーブル２４には常に引っ張り力が作用するように形成し、この引っ張り力は係止リング３５で抑制され、超音波トランスデューサ２１を支持する支持基台２２を常に係止リング３５に当接する位置に固定することができる。例えば、超音波挿入部１１が真っ直ぐな状態のときには、上述したようにケーブル２４には引っ張り力が作用し、また係止リング３５が設けられているので、支持基台２２は係止リング３５に当接する位置に固定される。一方、超音波挿入部１１が湾曲したときには、ケーブル２４がフレキシブルシャフト２３内で湾曲した方向の内側に偏ると、ケーブル２４の先端部分はフレキシブルシャフト２３から突出しようとする。しかしながら、上述したように、ケーブル２４の伸縮可能部２４ａには湾曲したときにおいても引っ張り力が作用し、またフレキシブルシャフト２３も張力が作用した状態に保持されるため、回転支持基台２２は係止リング３５に当接する位置に固定される。これにより、超音波走査を行う際に、超音波トランスデューサ２１は安定的に保護される。さらに、伸縮可能部２４を設けることにより、ケーブル２４に無理な張力が作用して断線する恐れも無い。
【００３０】
以上のように、ケーブル２４に常に引っ張り力が働くようにバネ状に形成する一方、係止リング３５を設けることにより、超音波挿入部１１が湾曲したときにケーブル２４が超音波トランスデューサ２１を支持する支持基台２２を押し上げることが防止できる。
【００３１】
Ｂ．本発明の第２の実施形態
次に、図６を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。
【００３２】
本発明の第２の実施形態では、第１の実施形態における伸縮可能部２４ａをバネ２４１、バネ受け２４２および余長部２４３で構成したものである。図６に示されるように、バネ２４１の先端にはバネ受け２４２が接続され、このバネ受け２４２にケーブル２４が固着されている。このとき、バネ２４１は復元力が働くように予め収縮した状態にし、ケーブル２４には余長部分である余長部２４３を持たせる。このように構成することにより、ケーブル２４に常に引っ張り力を作用させることができる。
【００３３】
また、本発明の第１の実施形態および第２の実施形態では、係止リング３５を軟性チューブ２０と先端キャップ２０ａとの間に設けたが、これに限られず、例えば、軟性チューブの外側に締め付け部材を設けてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したよう、本発明では、挿入部が真っ直ぐな状態においても、湾曲にした状態においても、常に超音波トランスデューサの位置を固定することができ、安定した超音波走査を行うことができ、かつ超音波トランスデューサに接続したケーブルに無理な張力が作用することにより断線する恐れもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における超音波診断装置を内視鏡に挿通させた状態を示す説明図である。
【図２】本発明における超音波診断装置の断面図である。
【図３】本発明における超音波診断装置の先端付近における拡大断面図である。
【図４】本発明における操作部の断面図である。
【図５】本発明における超音波診断装置の基端側における一例を示す拡大断面図である。
【図６】本発明における超音波診断装置の基端側における他の例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１  内視鏡
６  処置具挿通チャンネル
１０  超音波診断装置
１１  超音波挿入部
１２  操作部
２０  軟性チューブ
２０ａ  先端キャップ
２１  超音波トランスデューサ
２２  回転支持基台
２３  フレキシブルシャフト
２４  ケーブル
２４ａ  伸縮可能部
２５  コネクタ
２６  回転筒
２７  保持筒
２８  回転電極
３５  係止リング
４２  回転体
２４１  バネ
２４２  バネ受け
２４３  余長部
【図１】
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【図２】
2004275286.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004275286.tif 000006
【図５】
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【図６】
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