JP2006102240A - 超音波診断医用カプセル - Google Patents

Abstract

【課題】超音波振動子が配設された空間部への超音波伝達媒体の充填を、全ての構成部品をカプセル内に収納した後に行える超音波診断医用カプセルを提供すること。
【解決手段】振動子カバー４の半球状の端部には、注射器３０に設けられている注射針３２が穿刺される弾性部材で形成した注入部２０が一体的に設けられている。超音波カプセル１の超音波振動子１１は長手方向中心軸に対して回転する。したがって、超音波振動子１１から放射される超音波は、長手方向中心軸に対して略直交する方向に放射される。このため、超音波の放射等が注入部２０によって遮られることを防止するため、注入部２０を超音波放射領域と異なる領域である半球状端部に配置している。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波を送受信する超音波振動子をカプセル内に備え、このカプセルを体腔内に導入して診断又は処置を行う超音波診断医用カプセルに関する。

従来より、医療用に構成したカプセルを体腔内に導入して、体腔内の病変部の情報を収集したり、薬液を投与したりする医療方法が知られている。近年においては、医療用に構成したカプセルを体腔内に送り込んで、体腔内の画像を取得できるカプセル型内視鏡が実用化されている。

一方、観測用超音波信号を生体組織へ送受波し、この生体組織から反射するエコー信号によって、診断用の超音波断層画像を得る超音波診断装置においても、例えば特開平９−１３５８３２号公報に超音波プローブでは挿入が困難な部位の超音波診断を可能にする超音波診断医用カプセルが提案されている。
特開平９−１３５８３２号公報

しかしながら、前記特開平９−１３５８３２号公報の超音波診断医用カプセルにおいては、超音波伝達媒体が密室内に充填されていることは示されているが、超音波伝達媒体を密閉室内に充填する工程に関する具体的な説明がなく、超音波診断医用カプセルを構成する各種部品を組み立てている途中に、超音波伝達媒体を充填する工程を設けていると考えられる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、超音波振動子が配設される空間部への超音波伝達媒体の充填を、全ての構成部品をカプセル内に収納した後に行える超音波診断医用カプセルを提供することを目的にしている。

本発明の超音波診断医用カプセルは、超音波振動子が配設されるとともに超音波伝達媒体が貯留される空間部を形成する振動子カバーを備える超音波診断医用カプセルにおいて、
前記振動子カバーの一部に超音波伝達媒体注入部を設けている。

この構成によれば、全ての構成部品をカプセル内に収納させた状態において、振動子カバーに設けられている超音波伝達媒体注入部を介して超音波伝達媒体の注入を行える。

本発明によれば、全ての構成部品をカプセル内に収納した後、或いは医療現場で患者がカプセルを飲み込む前に、振動子カバーに設けられている超音波伝達媒体注入部を介して超音波伝達媒体の注入を行える超音波診断医用カプセルを提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１ないし図９は本発明の一実施形態に係り、図１は超音波伝達媒体を空間部に充填する注射器を備える超音波診断医用カプセルを説明する図、図２は注射器の構成例を説明する図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４は注射器の注射針を超音波伝達媒体注入部に穿刺した状態を示す図、図５は注射針を介して空間部内に超音波伝達媒体を充填している状態を説明する図、図６は超音波伝達媒体中に発生した気泡を除去するとともに、超音波伝達媒体を充填している状態を説明する図、図７は超音波伝達媒体中の気泡を除去した状態を説明する図、図８は注射針を超音波伝達媒体注入部から抜去した状態を示す図、図９は注射針を穿刺して形成された孔を接着剤で埋めた状態であって、空間部内に超音波伝達媒体が充填された超音波診断医用カプセルを示す図である。

図１に示すように本実施形態の超音波診断医用カプセル（以下、超音波カプセルと略記）１は、超音波伝達媒体を充填するための例えば注射器３０と組み合わせて使用される。
超音波カプセル１は円柱状のカプセル本体２、端部を半球状に形成した本体カバー３及び振動子カバー４を備えて構成されている。この超音波カプセル１のカプセル本体２と振動子カバー４とによって構成される空間部５には注射器３０を介して流動パラフィン、脱気水、カルボキシメチルセルロース水溶液等の超音波伝達媒体が充填されるようになっている。つまり、本実施形態に示す超音波カプセル１においては、空間部５内に超音波伝達媒体が充填されていない状態である。

なお、カプセル本体２及び本体カバー３は生体適合性を有する硬質な樹脂部材で形成されている。これに対して、振動子カバー４は低密度ポリエチレンやポリメチルペンテン等の超音波透過性を有する樹脂部材で形成されている。

超音波カプセル１内には超音波振動子１１等を有する超音波ユニット１０、電力供給のためのバッテリ６、制御部７、超音波観測装置（不図示）との間で無線送信を行う無線送受信部８、超音波ユニット１０を構成する超音波振動子１１を回転させる駆動モータ９等が配設されている。

超音波ユニット１０は、例えば超音波振動子１１、振動子シャフト１３を有する振動子固定部材１２、Ｏリング１４、回転型信号伝達手段であるスリップリング１５、エンコーダ１６等によって構成されている。超音波振動子１１は、振動子固定部材１２の固定部１７に一体的に固定されている。

超音波振動子１１からは入出力信号用ケーブル（不図示）が延出している。この入出力信号用ケーブルは、スリップリング１５のリング部（不図示）、このリング部に電気的に接触する金属ブラシ（不図示）を経て、このスリップリング１５の出力側のケーブル（不図示）と電気的に導通されている。

振動子シャフト１３は、スリップリング１５に設けられた例えばボールベアリング（不図示）によって超音波カプセル１の長手方向中心軸と略同心で回転可能に軸支されている。Ｏリング１４は、振動子シャフト１３を保持するとともに、この振動子シャフト１３の外周面及びユニット配置孔２ａの内周面に密着して液密を確保する構成になっている。

制御部７には回転する超音波振動子１１の回転を検出するエンコーダ１６と電気的に接続された回転検出回路（不図示）、スリップリング１５を介して超音波振動子１１との間で超音波信号の送受信を行わせる超音波送受信回路（不図示）、この送受信回路からの受信信号を処理する信号処理回路（不図示）、この信号処理回路によって処理された超音波画像信号に対して所定の処理を施して無線送受信部８から超音波観測装置に向けて超音波画像信号等を送信する無線送信回路（不図示）等が設けられている。これら回路にはバッテリ６からの電力が供給されるようになっている。

本実施形態の振動子カバー４の例えば半球状の端部には、注射器３０に設けられている後述する注射針３２が穿刺される弾性部材で断面形状を略凸字形状に形成した超音波伝達媒体注入部（以下、注入部と略記する）２０が接着、或いは溶着等によって一体的に設けられている。本図においては細径部の先端面と振動子カバー４の外表面とが面一致状態である。

本実施形態の超音波カプセル１の超音波振動子１１は、該超音波カプセル１の長手方向中心軸に対して回転する。したがって、超音波振動子１１から放射される超音波は、該長手方向中心軸に対して略直交する方向に放射される。このため、超音波の放射等が注入部２０によって遮られることを防止するため、注入部２０を超音波放射領域と異なる領域である半球状端部に配置させている。このことによって、モニタ（不図示）の画面上に表示される超音波超音波断層画像に不具合が生じることが防止される。

一方、注射器３０は、注射筒であるシリンジ３１と、このシリンジ３１に例えば着脱自在に取り付けられる注射針３２とで主に構成されている。シリンジ３１は、超音波伝達媒体が貯留される内孔を備える外筒３３と、この外筒３３の内孔に対して摺動自在に配置されるピストン部（不図示）を有する内筒３４とで構成されている。

注射針３２の基端部には外筒３３の先端部３３ａが係入配置される着脱部３５が設けられている。着脱部３５の側部には吸引用口金３６か設けられている。吸引用口金３６には一端部を例えば図示しない吸引機に接続した二点鎖線に示す吸引チューブ３７の他端部が着脱自在に連結されるようになっている。

図２及び図３に示すように注射針３２は、例えばステンレス製で細長な超音波伝達媒体供給管路を構成する内管３８と、この内管３８に対して外嵌配置される吸引管路を構成する外管３９とで構成されている。

注射針３２の基端部に設けられた着脱部３５には外筒３３の先端部３３ａの外周面が当接する内周面を有する連結用凹部３５ａが設けられている。連結用凹部３５ａの底面には内管３８の端面が配置されている。このことによって、内管３８の基端開口３８ａと連結用凹部３５ａとが連通状態になっている。

したがって、連結用凹部３５ａ内に先端部３３ａを配設し、かつ外筒３３の内孔内に超音波伝達媒体を貯留した状態において、内筒３４を押し込み操作することによって、外筒３３に貯留されていた超音波伝達媒体が先端部３３ａ及び内管３８に設けられている貫通孔を通過して注射針３２の先端開口３８ｂから流れ出ていく。

これに対して、外管３９の内周面には長手方向に延びる複数（図３においては４つ）の溝３９ａが形成されている。また、外管３９の先端部側周面の所定の位置には溝３９ａに連通する吸引用孔３９ｂが複数、設けられている。これら吸引用孔３９ｂは、注射針３２を注入部２０に穿刺した際、空間部５内に配置される位置に形成されている。さらに、外管３９の基端側である例えば吸引用口金３６に設けられている透孔３６ａに対応する外周面所定位置にも１つの溝３９ａに連通する吸引用連通孔３９ｃが設けられている。又、吸引用連通孔３９ｃと吸引用口金３６の透孔３６ａとは着脱部３５に形成されている連通路３５ｂを介して連通した構成になっている。なお、注射針３２の先端面には溝３９ａが構成する吸引用先端開口３９ｄが設けられている。

内管３８の外周面には外管３９に形成されているそれぞれの溝３９ａを連通状態にする周溝３８ｃが、基端側である例えば外管３９の吸引用連通孔３９ｃ近傍及び先端部側の吸引用孔３９ｂ近傍に形成されている。

このことによって、吸引用孔３９ｂ及び吸引用先端開口３９ｄと吸引用口金３６の透孔３６ａとが、溝３９ａ、周溝３８ｃ、吸引用連通孔３９ｃ及び連通路３５ｂを介して連通している。したがって、吸引用口金３６に吸引チューブ３７を連結した状態において、吸引機を動作させることによって、吸引用孔３９ｂ及び吸引用先端開口３９ｄを介しての吸引を行える。

図４乃至図９を参照して医療現場において医療従事者が超音波カプセル１の空間部５内へ超音波伝達媒体を充填する作業について説明する。
まず、医師或いは看護士等の医療従事者は、空間部５内に超音波伝達媒体の充填されていない超音波カプセル１と、空間部５内に充填される超音波伝達媒体を外筒３３の内孔内に貯留した注射器３０とを用意する。そして、医療従事者は、超音波カプセル１の注入部２０を例えば上方に向けた状態にして媒体充填用治具（不図示）等に設置する。

次に、医療従事者は、吸引用口金３６に吸引チューブ３７が連結されている状態の注射器３０の注射針３２を、図４に示すように注入部２０に所定量、穿刺する。そして、医療従事者は、注射針３２が注入部２０から空間部５内に所定量、突出した状態において、内筒３４の押し込み操作を行う。

すると、図５に示すように超音波伝達媒体２１が注射針３２の内管３８に設けられている貫通孔内を矢印ｂに示すように流れることによって、注射針３２の先端開口３８ｂから該超音波伝達媒体２１が流れ出ていく。このことによって、空間部５内が超音波伝達媒体２１によって徐々に満たされていく。

医療従事者によって内筒３４の押し込み操作が続けられることによって、図６に示すように空間部５内が超音波伝達媒体２１で満たされた状態になる。このとき、医療従事者によって、超音波伝達媒体２１中に気泡２２が存在することが確認された場合には、吸引機を動作状態にするとともに、前記媒体充填用治具を適宜操作して超音波カプセル１の傾き状態等を変化させて気泡２２の位置を移動させる。

すると、吸引用孔３９ｂ或いは吸引用先端開口３９ｄを介して超音波伝達媒体２１が吸引され、この超音波伝達媒体２１とともに気泡２２が溝３９ａ、周溝３８ｃ、吸引用連通孔３９ｃ及び連通路３５ｂを通過して吸引用口金３６の透孔３６ａに導かれ、吸引チューブ３７を介して図示しないタンクに排出される。このとき、医療従事者が内筒３４の押し込み操作を続けることによって、超音波伝達媒体２１中の気泡２２の排出とともに、超音波伝達媒体２１の空間部５内への充填が行われる。

そして、図７に示すように空間部５内が気泡２２の排除された超音波伝達媒体２１で満たされた媒体充填状態になったなら、医療従事者は、超音波伝達媒体２１の空間部５内への充填を完了したと判断し、図８に示すように注射針３２を注入部２０から抜去する。このことによって、空間部５内に超音波伝達媒体２１が充填されて、超音波診断を行える超音波カプセル１が構成される。このとき、注入部２０が弾性部材で形成されていることによって、注射針３２を穿刺した際に形成された穿刺孔が弾性力によって塞がれた状態になっている。

ここで、注射針３２を穿刺した際に形成された穿刺孔をより確実に密閉する場合には、図９に示すように注入部２０の外側表面である細径部の先端面に例えば接着剤２３を塗布する。このことによって、注射針３２を穿刺した際に形成された穿刺孔が接着剤２３によって密閉された超音波カプセル１が構成される。

上述のように構成した超音波カプセル１の作用を説明する。
本実施形態の超音波カプセル１は、図示しない超音波観測装置からこの超音波カプセル１に向けて出力された超音波観測指示信号を無線送受信部８で受信すると、制御部７を介して駆動モータ９が駆動状態になってモータ軸が回転を開始するとともに、超音波振動子１１に振動子駆動信号が出力される。このことによって、超音波振動子１１が所定の回転状態になるとともに、振動子駆動信号がスリップリング１５等を介して超音波振動子１１に伝送される。

すると、超音波振動子１１から生体組織に向かって超音波パルスが繰り返し発信されてラジアル走査が行われるとともに、生体組織で反射したエコー信号が超音波振動子１１で受信される。超音波振動子１１で受信された電気信号は、スリップリング１５等を介して制御部７に伝送され、無線送受信部８から超音波観測装置に向けて無線送信されて、表示装置の画面上に超音波断層画像が表示される。

なお、本実施形態においては注射器３０によって超音波カプセル１の空間部５内に超音波伝達媒体２１を充填する場合を示しているが、超音波カプセル１の空間部５内への超音波伝達媒体２１の充填は注射器に限定されるものではなく、超音波カプセル１を製造する工程において、全ての構成部品を組み込んでカプセル状に構成した後、前記注射器３０と同様に超音波伝達媒体供給管路と吸引用管路とを備える専用の注入装置（不図示）によって超音波伝達媒体２１の空間部５内への充填を行うようにしてもよい。

このように、超音波カプセルを構成する振動子カバーに注入部を設けたことによって、全ての構成部品を組み込んで超音波カプセルを構成した後に超音波伝達媒体の充填を行うことや、医療現場においては患者がカプセルを飲み込む直前に超音波伝達媒体の充填を容易に行うことができる。

また、注入部を超音波放射領域と異なる領域に設けたことによって、超音波振動子から出射される超音波等が注入部によって遮られることを確実に防止することができる。

なお、振動子カバー４に設ける注入部２０の構成は上述したものに限定されるものではなく、以下の図１０乃至図１４に示すように注入部を構成するようにしてもよい。

図１０は注入部の他の構成を説明する図であり、本実施形態の注入部２０Ａには、注射針３２を空間部５内にスムーズに案内するための注射針案内部となるスリット２０ａを設けている。このスリット２０ａは、注入部２０Ａの有する弾性力によって通常状態においては閉塞状態である。
このことによって、注射針３２の穿刺及び、注射針３２の注入部２０Ａからの突出量の調整を容易に行うことができる。

図１１は注入部の別の構成を説明する図であり、本実施形態の注入部２０Ｂにおいては、注射針３２を空間部５内にスムーズに案内する、通常状態においては弾性力によって塞がれる前記スリット２０ａに加えて、穿刺距離を短くするとともに接着剤溜まり部を兼ねる凹部２０ｂを設けている。

このことによって、図１０に比べてさらに容易に注射針３２の穿刺を行うことができる。また、超音波伝達媒体２１の充填作業終了後に、凹部２０ｂに接着剤２３を塗布することによって、スリット２０ａを密閉する接着剤２３が振動子カバー４の外表面から突出することを確実に防止することができる。

図１２は注入部のさらに他の構成を説明する図であり、本実施形態の注入部２０Ｃにおいては、超音波伝達媒体中の気泡を除去するための吸引用貫通孔２０ｃを設けている。
このことによって、吸引用貫通孔２０ｃに対して一点鎖線に示すように吸引チューブ３７を配置させた状態で、二点鎖線に示すように注射器３０の注射針３２を注入部２０Ｃに穿刺して超音波伝達媒体２１の充填を行うことによって、空間部５内に充填された超音波伝達媒体中に発生していた気泡の除去をより素早く、確実に行うことができる。

なお、本実施形態においては、超音波伝達媒体２１を充填後、この超音波伝達媒体２１の空間部５内からの漏水を防止するため、少なくとも吸引用貫通孔２０ｃを接着剤等によって閉塞する。このため、吸引用貫通孔２０ｃに対応するように接着剤溜まり部となる破線に示す凹部２０ｄを設けたり、注射針３２が穿刺される位置に破線に示すように前記スリット２０ａに加えて、穿刺距離を短くする接着剤溜まり部を兼ねる凹部２０ｂを設けるようにしてもよい。

図１３は注入部のさらに別の構成を説明する図であり、本実施形態の注入部２０Ｄにおいては、注入部２０Ｄの太径部を振動子カバー４の外表面側に一体に設けている。このことによって、注入部２０Ｄの細径部を振動子カバー４の外表面側から取り付けられるので、注入部２０Ｄの振動子カバー４への一体固定をより容易に行うことができる。

図１４は注入部及び振動子カバーの他の構成を説明する図であり、本実施形態においては、注入部２０Ｅを振動子カバー４の半球状端部に設けた肉厚部４ａに一体的に設けている。
このことによって、注入部２０Ｅの太径部端面と振動子カバー４の外表面とを面一致させることができるとともに、注入部２０Ｅを外表面側から取り付けられるので、注入部２０Ｃの振動子カバー４への一体固定を容易に行うことができる。

なお、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

図１ないし図９は本発明の一実施形態に係り、図１は超音波伝達媒体を空間部に充填する注射器を備える超音波診断医用カプセルを説明する図 注射器の構成例を説明する図 図２のＡ−Ａ線断面図 注射器の注射針を超音波伝達媒体注入部に穿刺した状態を示す図 注射針を介して空間部内に超音波伝達媒体を充填している状態を説明する図 超音波伝達媒体中に発生した気泡を除去するとともに、超音波伝達媒体を充填している状態を説明する図 超音波伝達媒体中の気泡を除去した状態を説明する図 注射針を超音波伝達媒体注入部から抜去した状態を示す図 注射針を穿刺して形成された孔を接着剤で埋めた状態であって、空間部内に超音波伝達媒体が充填された超音波診断医用カプセルを示す図 注入部の他の構成を説明する図 注入部の別の構成を説明する図 注入部のさらに他の構成を説明する図 注入部のさらに別の構成を説明する図 注入部及び振動子カバーの他の構成を説明する図

符号の説明

１…超音波診断医用カプセル
４…振動子カバー
５…空間部
２０…超音波伝達媒体注入部
２１…超音波伝達媒体
３０…注射器
３２…注射針
代理人 弁理士 伊藤 進

Claims (3)

1. 超音波振動子が配設されるとともに超音波伝達媒体が貯留される空間部を形成する振動子カバーを備える超音波診断医用カプセルにおいて、
   前記振動子カバーの一部に超音波伝達媒体注入部を設けたことを特徴とする超音波診断医用カプセル。
2. 前記超音波伝達媒体注入部は弾性部材であり、この弾性部材を前記超音波振動子から放射される超音波が通過する超音波放射領域と異なる領域に設けたことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断医用カプセル。
3. 前記超音波伝達媒体注入部の中央部に、前記超音波伝達媒体を前記空間部内に注入するための注射針を該空間部内に導く注射針案内部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断医用カプセル。

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