(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は患者の食道又は胃から身体を走査する超音波診断システム用探触子を提供。【解決手段】体腔内から超音波走査するための、その末端部分に設けられた圧電性変換器を有し、前記末端部分は、２方向に動くことができる超音波変換器探触子であって、前記末端部分に接続される屈曲可能な接合部分と、前記接合部分に接続される胃内視鏡管と、前記接合部分の動きを制御するために、該接合部分に接続され、前記胃内視鏡管に結合される、前記探触子のハンドル内に配置される制御手段とを有し、その固定が前記末端部分にかけられる小さな力によって解除され得るように前記接合部分を屈曲状態に固定する手段を更に有することを特徴とする超音波変換器探触子。【選択図】図１
2005040619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔内から超音波走査するための、その末端部分に配置される圧電性変換器を有し、前記末端部分は、２方向に動くことができる超音波変換器探触子であって、
前記末端部分に接続される屈曲可能な接合部分と、
前記接合部分に接続される胃内視鏡管と、
前記接合部分の動きを制御するために、該接合部分に接続され、前記胃内視鏡管に結合される、前記探触子のハンドル内に配置される制御手段とを有し、
その固定が前記末端部分にかけられる小さな力によって解除され得るように前記接合部分を屈曲状態に固定する手段を更に有することを特徴とする超音波変換器探触子。
【請求項２】
前記固定手段が、固定ボタンと、前記固定ボタンに結合されるカム表面と、前記カム表面及び前記制御手段に係合する制動手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の超音波変換器探触子。
【請求項３】
前記制動手段がスプリングを含むことを特徴とする請求項２に記載の超音波変換器探触子。
【請求項４】
前記制御手段が、前記屈曲可能な接合部分に接続されるプーリーを含み、前記制動手段が、前記プーリーに制動力を加えるよう適応されることを特徴とする請求項２に記載の超音波変換器探触子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者の食道または胃の中から身体を走査する超音波診断システム用探触子に関する。特に、本発明の探触子は、多数の平面配置のどの１つのイメージングにも理想的に適合しており、しばしば多平面ＴＥＥ（経食道超音波心臓診断法）探触子と呼ばれる。
【背景技術】
【０００２】
心臓は、超音波診断が常に困難な１つの臓器である。この理由は心臓が、肋骨と肺に囲まれた胸郭の空洞内に存在するからである。肋骨を通しての超音波走査は、骨構造の吸収的および反射的性格から実用的な選択ではない。従って、受容される臨床検査は、肋間から心臓を走査することである。しかし超音波の肋間のウィンドウを通じての送波および受波は、肋骨に付着している軟骨組織などの一般的身体構造からの音響反射のため、臨床的に有利とはいえない場合がある。
【０００３】
医学機器を体内に導入し、体外から操作することができる内視鏡技術の出現は、心臓を超音波で走査する新技術：経食道超音波心臓診断法、の発展を導いた。この技術によって、超音波変換器が、延長された探触子の末端に位置し、それは患者の口から、食道または胃の内に入る。胸郭空洞内のそのような位置からは、肋骨は、もはや超音波の送波および受波の傷害とならない。典型的な経食道走査ヘッドは、臨床医が探触子上の変換器が希望通りに心臓に向かうように、探触子末端を操作することを可能とする体外の制御機構を有する。心臓自身の近傍に超音波変換器を置くこの技術は、心臓疾患の症状の診断に最も有効であることが知られている。
【０００４】
その内容を引用により本明細書に含む米国特許第４，５４３，９６０（ハルイその他）には、走査ヘッドの中の回転基板上に、フェーズドアレー（phased array）または線状アレー（linear array）変換器が設置されている経食道超音波心臓診断（ＴＥＥ）用走査ヘッドが記載されている。この特許の図に示されるように、アレー変換器は、円筒状回転可能な基板上に設置された、圧電性素子の正方形または長方形状の配列である。プーリーが、回転可能な基板から延びるシャフト上に設置され、それによって基板と変換器アレーが、走査ヘッド内で回転する。走査ヘッドの制御ユニットからの制御ケーブルは、プーリーの周囲を通る。制御ユニットの制御により制御ケーブルが動くにつれて、プーリーと回転可能基板が回転する。これにより変換器アレーそして画像平面が回転する。ハルイらの探触子を改良したものが、米国特許第５，２２６，４２２（マッケイゲン（McKeighen）その他）に記載されており、そこには新たな基礎技術、即ち変換器用の釣り鐘状（bell-shaped）ハウジング、そして変換器区画用新規泡トラップ（bubble trap）、を採用する円形アレー変換器が記載されている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願においては、米国特許第４，５４３，９６０および５，２２６，４２２などのＴＥＥ走査ヘッドの、製造および性能の向上についての多数の改良を開示する。走査ヘッドの変換器は、単に探触子の先端部を置き換えることによって、医師に変換器の交換を可能とする、取り去ることの可能な接合（articulating）先端部内に収容される。この接合機構は、互いに噛み合い、連続し、ねじれに剛直な接合ジョイントを形成する多数のリンクを有している。このジョイントは、角のある係止が取り付けられ、装着されたとき、実質的にねじれ動作を示さない。接合ジョイントは、探触子のハンドルから制御される接合固定装置により所望の位置で固定することができ、先端部ではなく、ハンドル内に位置する接合機構のリミットストップを有する。固定の状態は、ハンドルおよび超音波写像システムのスクリーン上に表示される。患者の安全のため、万一ジョイントが接合位置に固定されている間に、探触子が患者の食道から取り去られるような場合、探触子先端部への比較的小さな負荷で、固定は解除される。探触子先端部内の変換器は、２つの回転速度、即ち比較的遅い速度および早い速度、でモータードライブ機構により回転する。同時に両方の速度制御を押し下げると、変換器を、その予め決められたホームポジションに回転させる。変換器には、変換器のレンズ内に蓄積する熱を放散するための新規技術が採用されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
まず図１について説明する。図１には、本発明の多平面ＴＥＥ探触子の平面図が示されている。この探触子は、探触子の主たる制御部が位置するハンドル１０を含む。ハンドル１０の一端からの延長が、胃内視鏡管１２である。胃内視鏡管は、食道のような体内の空洞内に挿入するのに適しており、ＴＥＥに使用するには、管は約１００ｃｍの長さである。胃内視鏡管１２の末端には、探触子の末端部分１４があり、そこには超音波変換器が設置されている。ハンドル１０の他端からの延長は、コネクタ１８で終わる電線１６である。コネクタ１８は、探触子を作動させ、探触子先端部で変換器により送波され、受波される音響信号から形成される画像を表示する超音波システムに、探触子を接続するためのものである。
【０００７】
図１に、５つの探触子制御装置が図示されている。２つのボタン２０および２２は探触子先端部での変換器の、時計回りおよび反時計回りの回転を制御する。探触子の先端部は、左右接合制御ノブ２４および前後接合制御ノブ２６により、ハンドルから４方向のいずれにも接合屈曲させることができる。往復運動する制動ボタン２８、２８'は、どのような接合位置においても接合制御を固定し、そしてその固定を解除するのに使用される。
【０００８】
図２ａ、図２ｂ、図３ａおよび図３ｂには、探触子の末端部分の詳細が図示されている。図２ａおよび２ｂに示すように、先端部は、胃内視鏡管１２から脱着自在であり、それは例えば異なる診療処置のために変換器を交換することを使用者に可能にする。圧電性変換器３０が図２ａおよび図３ａに示され、これらの図で下方向に送波し、受波するように配置されている。末端部分の基部に近い端でコネクタピン５０に個々の変換器素子を接続するコイル状屈曲性回路４８により、変換器へ、また変換器から、電気信号が供給される。米国特許第４，４２６，８８６に説明があるように、屈曲性回路のコイル巻きは、繰返し屈曲による回路の電気導通の切断を防止する。変換器３０は、回転変換器カップ３２内に設置されている。カップの背後には、シャフト３４がある。変換器ドライブギア３６は、シャフト３４の周囲に設置されている。このドライブギアは、末端部分ドライブシャフト４２の回転により回転し、その動きは、ウォームギア４０、ウォームホイール３８および介在する遊び歯車３７により、ドライブギアに伝えられる。末端部分ドライブシャフト４２は、保持リング４６により、末端部内の所定場所に置かれている。胃内視鏡ドライブシャフト５２をはめこむために先端部ドライブシャフト４２の末端に、正方形の穴４４が形成されている。
【０００９】
探触子先端部１４の末端のコネクタピン５０は、胃内視鏡管の末端部分でソケット５１と接続する。コネクタピンがソケットにはめこまれると、胃内視鏡ドライブシャフト５２の正方形末端は、末端部分ドライブシャフト４２内の正方形穴４４にはめこまれ、その変換器カップ３２内の変換器を回転させる。同時に、金属スプリングピン６０、６０'は、コネクタの電気遮蔽を完全にするために胃内視鏡内のコネクタ遮蔽６２、６２'に接続する。希望により、これらの接続のはめ込みをガイドするために、末端部分と胃内視鏡管の間に、１つまたはそれ以上のガイドピンを使用することができる。接続が完了すると、２つの部品をつなぎ合わせるために、末端部分のねじ端５６に、胃内視鏡管のねじリング５８が、ねじ止めされる。希望により、意図しないときに２つの部品が外れないように、このねじ止めに固定機構を使用してもよい。
【００１０】
図３ａに、胃内視鏡管１２への末端部分１４の接続状態を示す。コネクタソケット５１は、胃内視鏡を通じ、変換器へ、そして変換器から、の電気信号を伝達する個々の同軸ワイヤ５４に接続し、最終的にコネクタ１８そして超音波システムに接続する。また、探触子の末端部分を接合する機構の末端リンク６８が示されている。
【００１１】
図３ｂには、縦断面での胃内視鏡管の端面図が示されており、そこには多数の部品の相対位置が図示されている。ドライブシャフト５２は、胃内視鏡管の中心を通っている。管の端部には、管のそれぞれの側に２群に分けられたコネクタソケットが配置されている。コネクタの一群は、Ｄ字型真鍮遮蔽管６４内に収納され、他群は、第２の真鍮遮蔽管６６内に収納されている。群分けは、連続波ドプラモードにおける変換器の作動中のクロストークを減少させる。これは、一群のコネクタへの送波変換器素子の接続、および他群のコネクタへの受波変換器素子の接続により達成される。二群に分け、そして別個の遮蔽を行うことによって、送波信号線と受波信号線の間のクロストークが防止される。図３ｂ中、６７で示された位置で、接合制御ケーブルが胃内視鏡管の中を通る。ケーブル端は、図２ａ、図２ｂ、図３ａ中の６９で示された位置に達している。
【００１２】
図６ａおよび６ｂに変換器３０の拡大図を示す。圧電性セラミックのプレート３０は最初、その２つの平らな表面および端面が金属被覆電極コーティングでおおわれている。次いで、矢印９４で示された長さ方向に、電極コーティングに穴を開けるために、レーザーカッティングまたはフォトリソグラフィーが使用される。次いで、セラミックプレートおよびその金属被覆コーティングは、矢印９６に示すように、横にさいの目切りにより、個々の変換器素子および電極にさいの目にされる。その結果、図６ａおよび６ｂに示されるような、変換器素子と電極の配列となる。信号電極９０は、変換器３０の１つの平坦な表面上に置かれ、変換器素子の一端を覆う。戻り電極９２は、図６ａに示すように、変換器の他の平坦な表面上に置かれ、変換器素子の他端を覆う。屈曲性回路４８から延びる金属フィンガ４９、４９'は、各素子の端部で電極に取り付けられている。
【００１３】
レーザーで形成された切り欠きとノッチは、１つの素子から次へと変換器素子の信号端および戻り端の交互配列を生じさせる。即ち、金属製フィンガ４９は、信号電極９０に接続され、その間に置かれた金属製フィンガ４９'は、戻り電極９２に接続される。各信号フィンガは、各素子の他端上の戻りフィンガに対向しなければならないことから、互い違いのパターンは、変換器の一端から他端へと連続する。信号接続と戻り接続の互い違いは、各電極と各接続の間のクロストークを減少させることに寄与する。
【００１４】
図７ａおよび７ｂは、変換器カップ３２内での、変換器３０の構造の詳細を示す。図７ｂは、図７ａの円で囲った部分の拡大図である。変換器３０は、変換器の送波面を覆う１つまたは複数のマッチング層（matching layer）１０２を有し、裏打ち材１０４で裏打ちされている。変換器３０は、前方を音響レンズ素材１０６、後方をエポキシ１０８で、変換器カップ３２内に完全に収納されている。アルミニウム箔のシート１００が、変換器３０の前方のレンズ素材中に埋め込まれており、該シートがヒートシンク１１８に接触する変換器の後方に延びている。変換器カップは、変換器カップ３２の周辺部の周囲に置かれたボールベアリング１１０により動くことによって探触子の末端部分の、その区域内で回転する。マイラーシート１１４は、変換器および変換器カップの前方を覆い、固定リング１１６により所定位置に保持される。マイラーシートの内部表面は、アルミニウム加工されている。油の薄い層が、レンズ素材とマイラーカバーのアルミニウム加工された内部表面の間の空隙を満たしている。
【００１５】
本発明者らは、最も好ましいレンズ素材が、低熱伝導率を有することを見いだした。このことは、変換器周囲に熱の蓄積を生じさせる。連続波ドップラの場合、通常のことであるが、変換器の特定の素子のみが作動しているとき、作動素子の周辺にホットスポットが生じる場合がある。変換器の前方の埋め込まれたアルミニウム箔シート１００は、ホットスポットに発生した熱を放散し、レンズ素材が取り込んだ熱を、変換器後方で探触子が患者と接触する表面から離れた熱吸収体であるヒートシンクに伝導することによって、かかる熱の蓄積を減少させるのを助ける。シート１００用に多くの他の金属を使用することができるが、本発明者らは、熱／音響的用途における利得の高数値から、アルミニウムを選択する。アルミニウムは高い、質量密度に対する熱伝導率の比により好適であり、本用途に理想的である。グラファイト、超伝導物質などの、好ましい比を有する他の物質は、他の用途に好ましい場合がある。
【００１６】
カバー１１４の内部表面のアルミニウム層も同様の目的で使用されている。レンズ素材の前方に移動する熱は、拡散し、変換器カップの側面に伝えられ、そこではさらに変換器カップを囲むハウジング構造中に放散される。これら２つの熱放散技術の組み合わせは、医学的に安全な温度制限の中でのＴＥＥ探触子のより長い時間の使用を可能とする。
【００１７】
図４ａー４ｃおよび５ａ−５ｃに、胃内視鏡管１２の末端部分の接合機構７０を示す。図４ａは、機構７０の相互連結リンクの略図である。各中心リンク７２は同一であり、互いに９０度ずつずれるように回転しながら１つのリンクから次へと隣接するリンク同士で接合している。希望により、６８に示される末端リンクのような、一方のみで接続する特別の末端リンクを機構の各端に使用することができる。リンクの対向する側の対向する広いフィンガ８０および８０'の相互接続は、各リンクを、その隣に対して旋回心軸を中心に旋回させ、連続する旋回心軸は、互いに９０度ずれながら配置される。これは、この接合機構７０が、一方向に曲げられたとき、一つ置きのリンクの間の一つ置きの旋回心軸での機構の旋回により屈曲が起きることを意味している。最初の曲げに対し９０度回転させた第２の方向にこの接合機構が曲げられたとき、その間にある１つ置きの軸が旋回することとなる。これらの中間的位置では、屈曲は、全ての軸の旋回を生じさせる。
【００１８】
９０度ずつ変化するリンク７２の相互接続は、リンクが向かい合う側面に介在するリミットストップタブ７４を互いに対向させる。接合機構が屈曲していくと、リミットストップタブが、１つのリンクから他への旋回を制限する。例えば、各リミットストップタブが旋回を１０度に制限することを想定すると、もし接合機構が、９０度の最大角で屈曲するとすると、図４ｃに示すように、所望の方向への旋回は、１つおきの旋回軸により与えられるので、計１８個のリンクが必要となる、リミットストップタブの使用は、１つのリンクから他への屈曲を、用途に適した角度に制限し、それは、リンクの中心を通る導管の希望する容積の維持を含み、ＴＥＥ探触子用途においては、電線、変換器ドライブシャフトおよび接合制御ケーブルを通す必要がある。
【００１９】
図４ｂおよび図５ａー５ｃは、好ましいリミットストップタブの具体例を示し、それは対向するリンクの細いフィンガと噛み合う細いフィンガ７８により形成される。リミットストップは、１つのリンクの細いフィンガが、対向するリンクの細いフィンガと噛み合うときに働き、各フィンガの端が、対向するリンクの主部８６に接触する。図５ａー５ｃもまた、各リンクの広幅フィンガ８０、８０'を示す。各リンクの一端で対向する側に位置する広幅フィンガ８０は、突出するスタッド８２を有する。フィンガ８０に対し各リンクの周囲に９０度ずつずれて位置する広幅フィンガ８０'の各々は、相互接続リンクからのスタッドがはめ込まれる穴８４を有する。これら噛み合うフィンガ、相互接続穴およびスタッドは、接合機構７０に非常なねじれ強さを与える。このねじれ強さは、医師が探触子を体内で回転するとき、胃内視鏡に対して探触子先端部がねじられるのを防止する。
【００２０】
図５ａは、各リンクの主部８６の内表面の周囲に位置するいくつかの突起を示し、各突起は、穴６７を有する。リンクが相互接続されると、機構の穴６７は、整列し、胃内視鏡の接合制御ケーブルが通される。ねじれ強さに加えて、接合機構７０は、接合制御ケーブルの制動もしくは固定が行われたとき、実質的にねじれ挙動を示すことがない。従って接合機構は、探触子先端部が曲げられ、種々の位置で固定されてもねじれることなくその形状を維持する。接合機構の該リンクは、スタッド８２を穴８４に合致させることにより、容易にはめ合わされる。リンクは、接合機構に長期耐久性を付与し、そして内部に収納される電線を電気的に遮蔽するために、真鍮または好ましくはステンレススチールで製造される。さらに、図４ｂに示すように、好ましいフィンガは接合機構の外部表面に沿って、実質的に連続支持表面を形成する。該表面は、外側の鞘を締め付けたりはさみ付けたりすることなく依然として容易に屈曲しながら、鞘覆いを設けることができる。
【００２１】
ハンドル１０内に位置する接合制御機構が、図８ａ、図８ｂおよび図９に示されている。ハンドル１０の部材は、ハンドルケース内に収納されている縦形シャシ１２０上に設置される。左右制御ノブ２４は、シャフト１２２により、左右プーリー１２６に接続される。制御ケーブル１３０は、プーリー１２６の周囲に巻き付けられ、ケーブルブラケット１３３を通じ、胃内視鏡管１２を通じ、接合機構７０の対向して整列する穴６７を通じて、胃内視鏡の末端の接続点６９に延びる。
【００２２】
同様に、前後制御ノブ２６は、前後プーリー１２８に取り付けられる。ケーブル１３０'は、プーリー１２８に巻き付けられ、同様にケーブルブラケット１３３、胃内視鏡管１２、接合機構の対向して整列する穴６７の他の対を通じて、ケーブル接続点６９に延びる。連結金具（turnbuckle）１３２、１３２'は、ケーブルの張りに合わせるため、各ケーブルと並行して設けられる。
【００２３】
シャフト１２２は、探触子のシャシ１２０に接続する管１２４の内部に収納されている。管１２４は、プーリー１２８およびノブ２６の中心を通り、そして２つの制御ノブの間に、該管の末端に取り付けられたリミットストップカム１３４を有する。リミットストップピン１３８は、左右制御ノブ２４から下に延び、ノブ２４が回転すると通路１３８'の中を移動する。同様に、リミットストップピン１３６は、前後制御ノブ２６から上に延び、ノブ２６が回転するにつれて通路１３６'の中を移動する。それぞれのノブによって制御される接合が要求する範囲に対応して、移動通路１３６'および１３８'は相違することが分かる。先行技術のＴＥＥ探触子においては、接合リミットストップは、内視鏡管の末端に据え付けられている。もし医師が、ケーブルに過剰な負荷をかけたり、制御ノブを回しすぎた場合、末端に据え付けられたリミットストップは、過剰負荷となるか作動しなくなり、ＴＥＥ探触子を損傷するか、患者を傷つけるかあるいは両者の結果となる。図９は、ハンドル自身のシャシで支持された該リミットによって、リミットストップはハンドル内に設置するのが好ましいことを示している。制御ノブがこれらリミットストップに抗して回されようとする場合、続いて負荷される力は、ハンドルにかかり、内視鏡の末端にはかからない、このため、ＴＥＥ探触子の損害および患者を傷つける可能性が少なくなる。
【００２４】
図８ａ、図８ｂおよび図１０は、接合機構７０の制動装置を示す。患者からの超音波情報の収集を希望する位置に探触子の先端部が配置されるまで、医師は制御ノブ２４および２６を操作する。変換器が適切に配置されたとき、医師はそのときの位置に接合機構を固定することを望む。制動装置は、この目的を充足するために各接合配置に対して適用される。
【００２５】
第１の制動装置は、左右プーリー１２６に設けられ、第２の制動は前後プーリー１２８にもうけられる。制動用固定ボタン２８'の対は、ハンドル１０の一方から延び、固定解放ボタン２８の対は、ハンドルの他の側から延びている。固定ボタン２８'を押し下げると、矢印１５２で表される方向に往復接合制動カム１４０ａもしくは１４０ｂが動く。各カムのカム表面１４１は、次いで、制動スライド１４６ａまたは１４６ｂの各カムフォロアー１４２ａまたは１４２ｂを加圧する。このそれぞれは、スライディングポスト１５０によりハンドルのシャシに取り付けられる。制動スライドはスプリング１４８ａまたは１４８ｂにより予め負荷をかけられており、カムフォロアーはピン１４４ａまたは１４４ｂにより接続され、カムフォロアーが、スプリングに抗して動くことを許容する。制動が、その完全固定位置まで動くと、制動スライドは、約０．７６ｍｍ（０．０３０インチ）動き、プーリーに対し約８．２ｋｇ（１８ポンド）の負荷をかける。
【００２６】
プーリーに対して制動スライドが動くと、それはまた図１０中１５４に位置する感圧性スイッチを押し、そして閉とする。スイッチの閉動作は、固定が作動したことを知らせ、米国特許第５，０５０，６１０に示されたＬＥＤハンドル表示のように、ハンドル上のＬＥＤ光を発光させる。スイッチ信号はまた、コネクタ１８を通じて超音波システムに接続し、超音波システムのディスプレイに「制動作動中（BRAKE ON）」なるメッセージを表示させる。１つは超音波システム上そして他方はＴＥＥ探触子ハンドル上の２つの表示は、制動装置が作動中で探触子先端部が、ある接合位置で固定されていることを、医師に警告する。この警告は、ある屈曲した位置に曲げられた先端部のＴＥＥ探触子の取り出しは、食道に苦痛を与え、または患者または探触子にその他の損傷を与える可能性があるため、制動が解除されるまで、患者の体からＴＥＥ探触子を取り出さないよう医師に注意することを意図している。
【００２７】
しかし、本発明のＴＥＥ探触子は、屈曲状態で固定されたＴＥＥ探触子の取り出しによる傷害をも防止するようにデザインされている。制動としてプーリーに負荷された８．２ｋｇ（１８ポンド）の力は、接合探触子の端にある程度の小さな力がかけられても、解除されることを本発明者らは見いだした。従って、もし探触子が、固定された屈曲位置で取り出されても、探触子の先端部を押す食道壁のわずかな力が、屈曲している先端部のてこの作用と相まって、制動力に打ち勝ち、探触子を真っ直ぐにするであろう。探触子は、探触子が固定された屈曲位置で取り出されるときでさえも、患者にほとんどまたは全く苦痛を与えずに患者から取り出すことができる。
【００２８】
変換器の回転制御システムが、図８ａ、図８ｂおよび図１１に示されている。各変換器回転制御ボタン２０および２２は、３点スイッチである。通常位置は、オフ（off）であり、第１停止点がポジション１で、第２停止点がポジション２である。スイッチが第１停止点まで押されると、変換器はゆっくり回転する。もしスイッチ２０が押されると、この回転は、時計回り方向であり、もしスイッチ２２が押されると、その回転は、反時計回り方向である。スイッチを第２停止点まで押すと、時計回り方向にしろ反時計回りにしろ変換器のより速い回転となる。
【００２９】
スイッチ２０および２２の種々の状態は、ワイヤ１６２およびコネクタ１８を通じて超音波システムに伝えられ、処理され、そしてモーター１６０のためのモータードライブ信号に変換され、それはコネクタ１８およびワイヤ１６４を通じ、実行される。該モーターは、時計回り、反時計回り、遅、速で運転される。モーターシャフトの回転は、スリップクラッチ１７２を通じ、ギア１７０に伝えられる。ギア１７０は、遊び歯車１６８を回転させ、それは次いでギア１７４を回転させる。ギア１７４は、電位差計１８０のシャフトに接続され、ドライブシャフト５２の端のギア１７６も回転させる。ドライブシャフトの回転は、ウォームギア４０、ウォームホイール３８、遊び歯車３６、変換器ドライブギア３６、変換器カップシャフト３４、そして最後に変換器カップおよび変換器３０を回転させる。このようにして、変換器の写像平面２００は、患者の体内を回転する。
【００３０】
電位差計１８０のシャフトはモーターと同調して回転するので、それは信号をワイア１６６を通じて超音波システムに送り、該システムは解析し、写像平面２００の相対配置を示す。この配置情報は通常米国特許第５，２０７，２２５に記載されたように超音波システムディスプレイ上に表示される。変換器ドライブギア３６は、変換器回転用リミットストップピン１９０が差し込まれるアーチ状開口１９２を有する。リミットストップピン１９０および開口１９２はこのようにして両方向への変換器の回転の範囲を制限する。もし使用者が、当該範囲の端のリミットストップに対して、モーター１６０の運転を継続しても、スリップクラッチ１７２の摩擦は陵駕される。即ちモーターは回転を続けるであろうが、モーターギアトレインは、スリップクラッチ１７２の作用により、回転しない。
【００３１】
最後に、回転する変換器および写像平面には、予め定められた名目上の、もしくは「ホーム」配置が与えられる。通常、この配置は、胃内視鏡の非屈曲管に直角または平行に整列された写像平面２００である。両方のボタン２０および２２が同時に押されるとき、超音波システムはモーター１６０に、変換器をこのホームポジションに回転させるように命令する。変換器は適切な方向に回転して、電位差計からの信号をホームポジションを指示する信号にするので、超音波システムは、電位差計１８０の信号を監視している。もし医師が、このホームポジションへの回転中に、画像中の何かに注目したとき、または再び一定量ずつの回転に制御しようと決めたとき、ホームポジションシーケンスにいる間にいずれかのスイッチを押すと、このシーケンスは終了し、医師のボタン２０および２２による通常制御状態に戻る。
【００３２】
本発明を要約すると、本発明により、超音波変換器の回転が、モーターで制御される多平面ＴＥＥ探触子が提供される。該モーターは、時計回り方向または反時計回り方向で、そして高回転速度でまたは低回転速度で変換器が回転するように制御される。モーターはまた、変換器が予め定められたホームポジションに向かうように、自動的に制御される。探触子の変換器先端部は、胃内視鏡管に脱着可能に接続される。音響レンズ中に蓄積する熱を放散するために、アルミニウムシートが変換器の前の音響レンズ内に埋め込まれる。胃内視鏡管は、１つのリンクから次へと交互の回転軸を形成する多数のマッチング円筒状リンクで形成される接合部分を有する。隣のリンクに対する各リンクの旋回範囲は、リンクの旋回点に関して直角に位置する対向するリミットストップによって調整される。好ましくは、該リミットストップは、多数の対向し、噛み合うフィンガにより形成され、高いねじれ安定性を接合部分に付与する。接合部分は、ハンドル内に設けられた接合リミットストップにより、探触子のハンドルから制御される。接合部分は、任意の屈曲位置で固定することができるが、もし探触子が固定された屈曲位置にある状態で取り出される場合は、変換器先端部分に対する食道の力によりこの固定は解放される。接合部分が固定されているとき、探触子のハンドル上および超音波システムの表示装置上に表示信号が表示される。
【００３３】
本発明の超音波診断システム用ＴＥＥ探触子は、変換器を２方向に回転することができ、使用者が画像を得たいと希望する位置に容易に変換器を向けることができ、そしてその位置に変換器を固定することができる。一方使用者は、簡単な操作により変換器を、予め定められた「ホームポジション」に戻すことができる。探触子の変換器先端部は、胃内視鏡管に脱着可能に接続される。
【００３４】
変換器の前の音響レンズ内に埋め込まれたアルミニウムシートにより、音響レンズ中に蓄積する熱が放散され、探触子の温度上昇を抑えることができ、患者に熱による悪影響を与えることがないので、従来より長期の連続診断が可能である。接合部分は、探触子のハンドルから、使用者が容易に操作することができる。さらに接合部分は、任意の屈曲位置で固定することができるが、もし探触子が固定された屈曲位置にある状態で取り出される場合は、変換器先端部分に対する食道の力によりこの固定は解放され、患者を傷つけることがない。接合部分が固定されているとき、使用者にそれを知らせるため、探触子のハンドル上および超音波システムの表示装置上に表示信号が表示され、誤操作が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の多平面ＴＥＥ探触子の平面図である。
【図２ａ】本発明の多平面ＴＥＥ探触子の末端部分の図である。
【図２ｂ】本発明の多平面ＴＥＥ探触子の末端部分の図である。
【図３ａ】本発明の多平面ＴＥＥ探触子の末端部分の図である。
【図３ｂ】本発明の多平面ＴＥＥ探触子の末端部分の図である。
【図４ａ】図１の探触子の先端部の接合機構の図である。
【図４ｂ】図１の探触子の先端部の接合機構の図である。
【図４ｃ】図１の探触子の先端部の接合機構の図である。
【図５ａ】図１の探触子の先端部の接合機構の図である。
【図５ｂ】図１の探触子の先端部の接合機構の図である。
【図５ｃ】図１の探触子の先端部の接合機構の図である。
【図６ａ】図１の探触子の超音波アレー変換器および電極の構造を示す図である。
【図６ｂ】図１の探触子の超音波アレー変換器および電極の構造を示す図である。
【図７ａ】図１の探触子先端部の変換器により発生する熱の放散技術を示す図である。
【図７ｂ】図１の探触子先端部の変換器により発生する熱の放散技術を示す図である。
【図８ａ】探触子先端部の接合および変換器の回転を制御するために使用される図１の探触子のハンドル内の機構を示す図である。
【図８ｂ】探触子先端部の接合および変換器の回転を制御するために使用される図１の探触子のハンドル内の機構を示す図である。
【図９】図８ａおよび図８ｂの接合制御機構のためのリミットストップおよび制御ノブを示す図である。
【図１０】図８ａおよび図８ｂの接合制御機構の制動システムの図である。
【図１１】探触子先端部分の中の変換器を回転させるためのモーター制御リンク装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０・・・・・・ハンドル  １２・・・・・・胃内視鏡管  １４・・・・・・末端部分  １６・・・・・・電線  １８・・・・・・コネクタ  ２０、２２・・・・・・変換器回転制御ボタン  ２４・・・・・・左右接合制御ノブ  ２６・・・・・・前後接合制御ノブ  ２８、２８'・・・・・・往復制動ボタン  ３０・・・・・・圧電性変換器  ３２・・・・・・変換器カップ  ３４・・・・・・変換器シャフト  ３６・・・・・・変換器ドライブギア  ３７・・・・・・遊び歯車  ３８・・・・・・ウォームホイール  ４０・・・・・・ウォームギア  ４２・・・・・・末端部分ドライブシャフト  ４４・・・・・・正方形の穴  ４６・・・・・・保持リング  ４８・・・・・・コイル状屈曲性回路  ４９、４９'・・・・・・金属フィンガ  ５０・・・・・・コネクタピン  ５１・・・・・・ソケット  ５２・・・・・・胃内視鏡ドライブシャフト  ５４・・・・・・同軸ワイヤ  ５６・・・・・・ねじ端  ５８・・・・・・ねじリング  ６０、６０'・・・・・・金属スプリングピン  ６４、６６・・・・・・真鍮遮蔽管  ６７・・・・・・穴  ６８・・・・・・末端リンク  ６９・・・・・・ケーブル接続点  ７０・・・・・・接合機構  ７２・・・・・・リンク  ７４・・・・・・リミットストップタブ  ７８・・・・・・細いフィンガ  ８０、８０'・・・・・・広幅フィンガ  ８２・・・・・・スタッド  ８４・・・・・・スタッドはめ込み穴  ８６・・・・・・リンクの主部  ９０・・・・・・信号電極  ９２・・・・・・戻り電極  １００・・・・・・シート  １０２・・・・・・マッチング層  １０４・・・・・・裏打ち材  １０６・・・・・・音響レンズ素材  １０８・・・・・・エポキシ  １１０・・・・・・ボールベアリング  １１４・・・・・・マイラーシート  １１６・・・・・・固定リング  １１８・・・・・・ヒートシンク  １２０・・・・・・シャシ  １２２・・・・・・シャフト  １２４・・・・・・管  １２６・・・・・・左右プーリー  １２８・・・・・・前後プーリー  １３０、１３０'・・・・・・制御ケーブル  １３２、１３２'・・・・・・連結金具  １３３、１３３'・・・・・・ケーブルブラケット  １３４・・・・・・リミットストップカム  １３６、１３８・・・・・・リミットストップピン  １３６'、１３８'・・・・・・通路  １４０ａ、１４０ｂ・・・・・・往復接合制動カム  １４１・・・・・・カム表面  １４２ａ、１４２ｂ・・・・・・カムフォロワー  １４４ａ、１４４ｂ・・・・・・ピン  １４８ａ、１４８ｂ・・・・・・スプリング  １５０・・・・・・スライディングポスト  １５４・・・・・・感圧性スイッチ  １６２、１６４、１６６・・・・・・ワイヤ  １６８・・・・・・遊び歯車  １７０・・・・・・ギア １７２・・・・・・スリップクラッチ  １７４、１７６・・・・・・ギア  １８０・・・・・・電位差計  １９０・・・・・・変換器回転用リミットストップピン  １９２・・・・・・開口  ２００・・・・・・写像平面
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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