(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シースと、該シース内部に延在し、該シース内部で回転するドライブシャフトと、該ドライブシャフトの先端部に備えられた超音波振動子とを有する超音波カテーテルの基端のコネクタに設けられるコネクタ側接点群および装置本体に設けられる装置側接点群により、少なくとも３つ以上の接点対を備えた超音波カテーテル用電気的コネクタ接続構造において、
前記コネクタ側接点群は、前記コネクタの端面に配置される複数のコネクタ側端部接点と、前記コネクタの端面よりもやや先端側に配置され内側へ弾性変形可能な一つのバネ接点と、を有し、
前記装置側接点群は、前記バネ接点が内側に接触する略円筒状接点と、前記コネクタ側端部接点と接続される複数の装置側内方接点と、を有するものであり、
前記バネ接点は、前記ドライブシャフトに電気的に接続されており、前記コネクタの内腔で回転運動するものであることを特徴とする超音波カテーテル用電気的コネクタ接続構造。
【請求項２】
体腔内に挿入される体腔内挿入部と、前記体腔内挿入部の先端部付近に設けられた超音波振動子と、前記超音波振動子と電気的に接続されて送受信信号の伝送を行う信号伝送線と、を有する超音波カテーテル診断装置において、前記体腔内挿入部の内腔に収納された前記信号伝送線以外の電気伝導体の内の少なくとも一つがコンデンサを介して本体装置側の信号ＧＮＤとの交流的接地に前記バネ接点と前記略円筒状接点とが用いられることを特徴とする請求項１記載の超音波カテーテル用電気的コネクタ接続構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波カテーテルが備える電気的コネクタに関し、既存の同軸コネクタに加えて新たな電気的接点を設け、少なくとも３系統以上の同軸コネクタとすることに関する。
【０００２】
【従来の技術】
医療用の超音波カテーテルは、体外から挿入して、血管系や消化器系のような環状器官等の体腔内の超音波画像観察を行う器具である。
【０００３】
血管等の体腔内に挿入する体腔内挿入部の先端に装着されている超音波振動子から超音波を送波し、被験体内の反射体で反射されたエコーを同じ超音波振動子で受波し、増幅・検波等の処理を行った後に画像としてＣＲＴ等の表示器に表示する体腔内超音波診断装置が医療用に広く用いられている。
【０００４】
この診断装置に用いられる体腔内挿入部は、超音波振動子に信号を伝送する信号伝送線（ツイストペア線や同軸ケーブル等）と、信号伝送線を内包し、超音波振動子を毎秒３０回転程度の回転数で回転させるためのトルクを伝達するドライブシャフト、さらにドライブシャフトを内包し、ドライブシャフトの保護と回転の安定化を行う樹脂製のシースから成っている。
【０００５】
超音波カテーテルのコネクタ部には超音波信号の送受信を行うための電気的接続と、ドライブシャフトへの回転駆動力を伝達するための機械的接続とを兼ねた接続機構が設けられている。超音波カテーテルに新たな機能付加及び性能向上を行うため、このような接続機構を有するコネクタに電気的接点数を増やすことが考えられるが、回転機構を保持しながら電気的接点数を増やすことは困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の技術では、カテーテルの機能追加・性能向上のために必要な電気的接点を多くすることは困難であった。
【０００７】
本発明の目的は、現在の電気的接点に加えて新たな電気的接点を設ける手段を提供するものであり、更には、元の系統の接点はそのままで変更することなく電気的接続と機械的接続を両立させ、かつコネクタのサイズを大幅に大きくすることなく対応できる超音波カテーテル用電気的コネクタ接続構造を提供することである。
【０００８】
また元の系統の接点が同軸である場合には、同軸性を保ったままもう１系統の電気的接点を設けることができる超音波カテーテル用電気的コネクタ接続構造を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明においては、シースと、該シース内部に延在し、該シース内部で回転するドライブシャフトと、該ドライブシャフトの先端部に備えられた超音波振動子とを有する超音波カテーテルの基端のコネクタに設けられるコネクタ側接点群および装置本体に設けられる装置側接点群により、少なくとも３つ以上の接点対を備えた超音波カテーテル用電気的コネクタ接続構造において、前記コネクタ側接点群は、前記コネクタの端面に配置される複数のコネクタ側端部接点と、前記コネクタの端面よりもやや先端側に配置され内側へ弾性変形可能な一つのバネ接点と、を有し、前記装置側接点群は、前記バネ接点が内側に接触する略円筒状接点と、前記コネクタ側端部接点と接続される複数の装置側内方接点と、を有するものであり、前記バネ接点は、前記ドライブシャフトに電気的に接続されており、前記コネクタの内腔で回転運動するものであることを特徴とする超音波カテーテル用電気的コネクタ接続構造ともって解決手段とする。
【００１０】
このようにすれば、設計の意図するところにより自在にコネクタ端子の形状変更や組み合わせが可能となる。
【００１１】
また、体腔内に挿入される体腔内挿入部と、前記体腔内挿入部の先端部付近に設けられた超音波振動子と、前記超音波振動子と電気的に接続されて送受信信号の伝送を行う信号伝送線と、を有する超音波カテーテル診断装置において、前記体腔内挿入部の内腔に収納された前記信号伝送線以外の電気伝導体の内の少なくとも一つがコンデンサを介して本体装置側の信号ＧＮＤとの交流的接地に前記バネ接点と前記略円筒状接点とが用いられることを特徴とする請求項１記載の超音波カテーテル用電気的コネクタ接続構造をもって解決手段とする。
【００１２】
このようにすれば、バネ接点を介して電気伝導体に発生した外来ノイズを効果的にグランドアースすることができるので、装置のノイズ対策にとって有効な手段となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
｛実施の形態１｝
図１は本発明が適用される超音波カテーテルのコネクタ部分の説明するための断面構造である。
【００１７】
コネクタ側接点群２０の内部にはドライブシャフト６、信号伝送線７、中心接点２３、および管状接点２２、バネ接点２１が収納されている。
【００１８】
このコネクタ側接点群２０の最中心部に位置するドライブシャフト６は中空構造であり、その内腔には信号伝送線７が収納されており、このような状態でドライブシャフト６が回転することで超音波カテーテルの先端部分に備わる超音波振動子の回転動作のためのトルク伝達を行う。ドライブシャフト６と共に回転するのは信号伝送線７、中心接点２３、および管状接点２２、バネ接点２１であり、コネクタ側接点群２０の内腔で回転運動を行う。
【００１９】
ドライブシャフト６の端部から引き出された伝送線７は２本組になっており、それぞれ設計の意図するところにより中心接点２３および管状接点２２に接続されている。また、ドライブシャフト６に電気的に接続したバネ接点２１はコネクタ側接点群２０の外周部分に位置し、弾性運動を示すバネ部分はコネクタ側接点群２０の端部近傍に位置している。このバネ接点２１は一本に限定されること無く円周上に等間隔に複数本設けることで、より確実な機械的接触が達成される。図２は本発明が適用される超音波カテーテルの全体を示す外観図である。全体は略紐状の長尺であり、樹脂製のシース４０により全体が覆われ、シース４０内部にドライブシャフト６が延在し、ドライブシャフト６の先端部には超音波振動子１が備わる。この超音波振動子１はドライブシャフト６にて回転運動を行い、超音波の送受信を繰り返しながら管腔臓器の内壁の走査を行う。これらの機械的、電気的な動作の動力伝達および制御信号を本体装置から超音波カテーテルに送るために、着脱自在に接続ならしめるのがコネクタ側接点群２０である。
【００２０】
図３はコネクタ側接点群２０と装置側接点群３０の各々の構成を説明するための概略図である。
【００２１】
中心接点２３を囲むように管状接点２２が設けられており、同軸構造とすることで中心接点２３に対してのシールド効果を発揮する。この同軸構造に対して本体装置側には装置側接点群３０が設けられており、管状接点２２は外側接点３２に嵌挿され、中心接点２３は中心受接点３３に嵌挿されることで、同軸構造のシールド効果のある接続が達成される。
【００２２】
また、コネクタ側接点群の最外周にはバネ接点２１が設けられており、このバネ接点２１にはドライブシャフト６が電気的に接続されている。バネ構造による弾性変形をもって装置側接点群３０の受接点３１に確実に接触される。
【００２３】
本発明の超音波カテーテル用電気的コネクタ接続構造によれば、管状接点２２、中心接点２３および外側接点３２、中心受接点３３は従来より用いられてきた形状のままで良く、バネ接点２１および受接点３１を新たに追加するのみで接点の増加が達成される。
【００２４】
装置側には薄肉の円筒状の受接点３１の追加のみなので、装置側接点群３０の設置スペースを広げる必要が無い。また、カテーテル側にはバネ接点２１の追加のみであり、薄肉の金属にて製作可能である。このバネ接点２１の弾性変形によりたとえ薄肉であっても確実な接触が得られるので、小型にすることが可能となり従来のコネクタ側接点群２０の外形形状や大きさを変更することなく、本発明の適用が可能である。
【００２５】
｛実施の形態２｝
図４は本発明の実施の形態２の概略構成図であり本発明に係る超音波カテーテルを例に構造を説明する。尚、本図ではカテーテル全体を覆うシース４０は省略されている。
【００２６】
図４に示すように体腔内に挿入されるカテーテルの先端部分に超音波振動子１が収納されている。この超音波振動子１は板状の圧電セラミックもしくは圧電性高分子材料などにより製作されており、この超音波振動子１は圧電現象を利用した超音波の送信／受信を行うためのトランスデューサーとして機能する。
【００２７】
超音波振動子１の両面には一対の電極２がそれぞれ設けられており、この電極２に電気信号を加えることによって超音波の送信がなされ、また逆に電極２の出力を電気的に増幅することで超音波の受信が行われる。
【００２８】
この超音波振動子１は片方の電極２と共に絶縁層４にて外部と電気的に絶縁されており、残る一方の電極２は超音波の送受信を行うために外部に向けて露出している。なお、この露出面は保護のために金メッキなどが施されても良く、さらには音響整合層を設けて外部との音響インピーダンスのマッチングを行っても良い。
【００２９】
絶縁層４はハウジング５に収納されてカテーテルの先端部に位置決め固定され、この状態でそれぞれの電極２から引き出された２本の伝送線７はドライブシャフト６の内腔に挿通されて本体装置側の超音波送受信回路へと接続される。なお、ドライブシャフト６は本体装置側の回転駆動機構により所定の回転数で回転運動を行い、カテーテル先端部のハウジング５を同軸に回転させる。この回転により超音波振動子１はカテーテルの中心軸をその回転の中心軸として周方向に回転する。
【００３０】
超音波振動子１と装置本体側の送受信回路との信号の往復がなされる伝送線７は、機械的な捻りや曲げに対する耐久性を確保するためと、電気的な誘導性ノイズに対するマージン確保の意味からツイストペア線が用いられている。
【００３１】
伝送線７と受信回路１０の間にはパルストランス９が設けられており、体腔内挿入部と本体装置とを電気的に絶縁して患者への安全性を高めている。
【００３２】
受信回路１０は差動アンプにて構成されており、差動アンプのプラス（＋）入力端子及びマイナス（−）入力端子にはそれぞれ抵抗器１３とコンデンサ１２によるフィルタ回路が形成されて不要な周波数帯の電気的な入力を阻止している。超音波振動子１の一方の電極２はカテーテル内にプライミングによって満たされた生埋食塩水と接しており、もう一方の電極２は絶縁層内４に存して、各々の電極２に伝送線７が接続されている。
【００３３】
この伝送線７はパルストランス９の２次側に接続される。パルストランス９の１次側は受信回路１０（差動アンプ）の入力に接続される。伝送線７はそれを内包するドライブシャフト６（導体）と浮遊容量８で結合している。２本の伝送線７のインピーダンスが等しいのであれば、ドライブシャフト６が受けるノイズは、同相信号として２本の伝送線７に伝わるため、後段の受信回路１０によって除去することができる。
【００３４】
しかし超音波振動子１の片側の電極２がカテーテル内を満たしている生理食塩水から、患者の身体を介して接地された場合、２本の伝送線７のインピーダンスが異なり、それぞれの伝送線７に伝わるノイズの大きさが変わるため、受信回路１０を通してもノイズが伝わることになる。
【００３５】
これにより画像にノイズが現れる。これに対して伝送線７を内包するドライブシャフト６と装置側の信号ＧＮＤ１４との間に高耐圧（３０００Ｖ程度）のコンデンサ１１を入れて、交流的に接地した場合、信号が画像に現れるような高周波帯（受信系の通過帯域）ではコンデンサ１１のインピーダンスが低くなるので、交流的に接地されたことになり、ノイズが画像に現れない。
【００３６】
本発明が適用される超音波カテーテルはコネクタ側接点群２０にて本体装置と着脱自在に接続されており、コンデンサ１１は受接点３１を介してバネ接点２１に接続し、最終的にはドライブシャフト６に接続する。
【００３７】
以上のような構成によれば、超音波振動子１の２つの電極２に接続されている各々の伝送線７のインピーダンスが何らかの理由で異なり、各々に伝わるノイズの大きさが異なる場合にも、内包するドライブシャフト６をコンデンサ１１を介して装置側の信号ＧＮＤ１４と接続することにより、高周波帯では交流的に接地されてノイズが信号ＧＮＤ１４に流れるため、画像にノイズは現れない。なお、このコンデンサ１１の条件は以下の通りである。
【００３８】
１）商用電源を介して、何らかの原因で装置側に高電圧がかかった場合にも絶縁破壊を起こさないこと。なおかつ患者側への漏れ電流が小さくなること（この２条件からコンデンサが高耐圧であることが求められる）。
【００３９】
２）商用電源の周波数である５０Ｈｚ（または６０Ｈｚ）のときには、患者側に流れる漏れ電流が十分小さくなるようにインピーダンスが高く、超音波信号の周波数帯では交流的に接地したときのインピーダンスが十分低くなる容量値であること。
【００４０】
図５には本発明を具備した超音波カテーテル診断装置のブロック図を示す。
【００４１】
本体装置に備わる送受信回路は超音波振動子１に電気的な信号を負荷する事で超音波振動子１の圧電現象による機械的な歪みを生じさせる。この機械的な歪みにより機械振動を起こして超音波を対象組織に送信する。
【００４２】
次に、所定のタイミングにて送信を停止し、この停止の期間に対象組織から反射してくる超音波（超音波エコー）を超音波振動子１にて受信する。この反射してくる超音波は機械的な振動であり、この機械的な振動エネルギにより超音波振動子１が機械的に歪まされる。この歪みが圧電現象により電気的な信号に変換され、次にフィルタによって不要な帯域が削除され、この後に電気信号は受信回路１０にて増幅される。
【００４３】
この増幅された信号は対数増幅部および検波部を経て信号処理されて、Ａ−Ｄ変換部にてデジタル信号に変換処理される。その後ＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｃａｎ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）に入力され、ＣＲＴに超音波断層像がリアルタイムに表示される。
【００４４】
｛実施の形態３｝
図６は本発明の実施の形態３の概略構成図であり本発明に係る体腔内超音波診断装置のうち超音波カテーテルを例に構造を説明する。尚、本図ではカテーテル全体を覆うシース４０は省略されている。
【００４５】
図６に示すように超音波振動子１に伝送線７が接続され、パルストランス９の２次側に接続されている。パルトランス９の１次側には受信回路１０（差動アンプ）が接続される。
【００４６】
超音波振動子１の両面は金属を蒸着した電極面になっており、その内の片方はカテーテル内を満たしている生理食塩水に接触している。カテーテルを患者の体内に挿入した場合、この電極２は、血液から患者の体を通して接地される。
【００４７】
さらに図６のように受信回路１０（差動アンプ）の２つの入力の内、生理食塩水に接触している電極２側の伝送線７に受信回路１０（差動アンプ）の反転入力を接続し、その出力信号をコンデンサ１１を介してドライブシャフト６に接続する。
【００４８】
本発明が適用される超音波カテーテルはコネクタ側接点群２０にて本体装置と着脱自在に接続されており、コンデンサ１１は受接点３１を介してバネ接点２１に接続し、最終的にはドライブシャフト６に接続する。
【００４９】
この回路は伝送線７を伝わる信号の内、ノイズ成分のみを取り出して、その信号を反転させて、ドライブシャフト６に入力することを目的としている。これによりドライブシャフト６が受けるノイズを相殺して画像へのノイズを低減する効果を得ることができる。
【００５０】
なお、このコンデンサ１１に求められる技術的な条件は前述の｛実施の形態２｝中の１）、２）の通りである。
【００５１】
また実施の形態２と同様に、図５の本発明を具備したカテーテル型血管内超音波診断装置のブロック図に示す構成により処理が行われる。すなわち、送受信部は超音波振動子を送信し、被験体内からのエコーを受波して増幅し、フィルタに入力する。フィルタの出力は対数増幅および検波されてＡ一Ｄ変換される。その後ＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ＳｃａｎＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）に入力され、ＣＲＴに超音波断層像がリアルタイムに表示される。
【００５２】
なお、以上説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、現在の電気的接点に加えて新たな電気的接点を設ける手段を提供でき、更には、元の系統の接点はそのままで変更することなく電気的接続と機械的接続を両立させ、かつコネクタのサイズを大幅に大きくすることなく対応できる超音波カテーテル用電気的コネクタ接続構造が提供できる。
【００５４】
また、元の系統の接点が同軸である場合には、同軸性を保ったままもう１系統の電気的接点を設けることができる超音波カテーテル用電気的コネクタ接続構造を提供できる。
【００５５】
また、バネ接点を介して電気伝導体に発生した外来ノイズを効果的にグランドアースすることができるので、装置のノイズ対策にとって有効な手段となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る超音波カテーテルのコネクタ部分の構成を説明するための図である。
【図２】  本発明に係る超音波カテーテルの全体を示す先端部断面図である。
【図３】  本発明に係る超音波カテーテルのコネクタ部分の構成を説明するための図である。
【図４】  本発明の実施の形態２の概略構成図であり本発明に係る超音波カテーテルを例に構造を説明するための図である。
【図５】  本発明に係るカテーテル型血管内超音波診断装置のブロック図を示す。
【図６】  本発明の実施の形態２の概略構成図であり本発明に係る超音波カテーテルを例に構造を説明するための図である。
【符号の説明】
１…超音波振動子
３…生理食塩水および患者身体のインピーダンス
６…ドライブシャフト
７…信号伝送線
１０…受信回路（差動アンプ）
１１…コンデンサ
１５…反転増幅回路（オペアンプ）
２０…コネクタ側接点群
２１…バネ接点
２２…管状接点
２３…中心接点
３０…装置側接点群
３１…受接点
３２…外側接点
３３…中心受接点
４０…シース
【図１】
0004047964.tif 000002
【図２】
0004047964.tif 000003
【図３】
0004047964.tif 000004
【図４】
0004047964.tif 000005
【図５】
0004047964.tif 000006
【図６】
0004047964.tif 000007