JP2006130027A - 超音波内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】 バッキング層により形成されるトンネル状通路の断面をできるだけ広くすることにより、内視鏡機構の装着スペースを広く確保する。
【解決手段】 先端硬質部２ｃに設けた超音波振動子アレイ２４は概略円筒形状となっており、その内周面がトンネル状通路２５となり、内視鏡機構を構成する各部材はバッキング層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、その後にトンネル状通路２５の内部にバッキング層２２と同じ素材のものを溶融状態にして充填して、この充填材をバッキング層２２内において、内視鏡機構を構成する各部材間の隙間に入り込ませている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、挿入部の先端硬質部に、この先端硬質部の前方に観察視野を有する内視鏡観察手段等と、この先端硬質部の軸線と直交する円周状または円弧状の超音波走査面を有する電子走査式の超音波観測手段とを設けた超音波内視鏡に関するものである。

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、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とを含む内視鏡機構と、超音波観測手段とを装着する構成としたものであり、この超音波観測手段による走査態様として、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。

この特許文献１にある超音波内視鏡は、例えば食道，十二指腸等の上部消化管や、大腸等の下部消化管といった体腔管内に挿入されて、挿入方向の前方を内視鏡観察手段により観察し、その結果病変部等といった関心領域が検出されたときには、この関心領域と対面するように超音波観測手段を位置させて、その部位の体内組織に関する情報を取得することができる。
特開２００１−３１４４０３号公報

ところで、超音波振動子アレイは全体として概略円筒形状のユニットから構成され、超音波振動子の内側にバッキング層が配設され、また外側には音響レンズが装着される。音響レンズは、超音波振動子から送信される超音波ビームを収束させるものであり、この音響レンズを設けることによって、超音波ビームの送信面と直交する方向のビームが改善されることになる。超音波振動子アレイは前述した各部材等を一体化して、挿入部の先端硬質部に組み込まれ、内視鏡観察手段等を構成する各部材はこのように円筒形状となった超音波振動子アレイの内部、具体的にはバッキング層の内部に形成したトンネル状通路内に挿通させる。

ここで、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、できるだけ細径のものとする必要がある。超音波観測手段による検査精度を高くしようとすると、超音波振動子を大型化し、その出力パワーを大きくする必要がある。このために、超音波振動子の厚みが大きくなるだけでなく、バッキング層の厚みも大きくしなければならない。バッキング層の内部に形成したトンネル状通路には内視鏡機構が挿通されることになる。

内視鏡機構としては、最小限、体腔内を光学的に観察するものであることから、照明部と観察部とを必要とする。また、これら以外にも、例えば処置具挿通チャンネルや観察窓の洗浄用流体供給チューブ等といった他の部材を設ける場合もある。特に、観察部は、最小限、対物レンズと固体撮像素子、必要に応じて各種のフィルタや光路を曲げるためのプリズム等が配置されることもある。そして、処置具挿通チャンネルは鉗子その他の処置具を挿通させるためのものであって、大型の処置具を挿通させるためには、処置具挿通チャンネルは太いチューブから構成するのが望ましいことになる。

以上のように、超音波内視鏡において、超音波観測手段または内視鏡機構のいずれかの機能の向上を図ろうとすると、その分だけ挿入部が太径化してしまうという問題点がある。特に、バッキング層の内径は内視鏡機構の装着に極めて大きな影響を与えるものであり、本発明の目的とするところは、バッキング層により形成されるトンネル状通路の断面をできるだけ広くするにより、内視鏡機構の装着スペースを広く確保できるようにすることにある。

前述した目的を達成するために、本発明は、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と、処置具挿通チャンネルを含む観察手段以外の手段とからなる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であって、前記超音波観測手段は、複数の超音波振動子を前記挿入部の軸線方向に配列して、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、その内面側に円筒形状となるように形成した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、前記バッキング層の内側で、前記内視鏡機構の配設部に生じている空間領域に、このバッキング層と音響インピーダンスが同じか、若しくは近い充填材を封入する構成としたことをその特徴とするものである。

これによって、充填材が実質的にバッキング層と同様の機能を発揮するようになることから、超音波観測手段を構成するバッキング層そのものの厚みを薄くすることができ、その分だけ内視鏡機構の装着スペースを広くできる等といった効果を奏する。

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。

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。

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。

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。

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の基板１３ａには信号線が所定数接続されている。こ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。

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１２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。

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が嵌合されており、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５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。

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６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、これらで全体が概略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には図示しないケーブルが接続されており、これらのケーブルは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。

以上のように、超音波振動子アレイ２４は概略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上に嵌合させて、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。

而して、図４から明らかなように、超音波内視鏡の挿入部２の内部において、最も狭窄な部位は超音波振動子アレイ２４の装着部であって、バッキング層２２の内側におけるトンネル状通路２５の部位である。内視鏡機構としては、観察部を構成するプリズム１１ｂ，個体撮像素子１３及びその基板１３ａと、映像信号ケーブル１４の先端部分が位置している。照明部を構成するライトガイド１０ｂ（図６参照）、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が、このバッキング層２２の内部に配置されている。従って、バッキング層２２の厚みによって、トンネル状通路２５の大きさが制約されることになる。しかしながら、このトンネル状通路２５の大きさを前述した内視鏡機構が挿通できる程度の寸法とする。そして、挿入部２の外径寸法が所定の値に設定されると、バッキング層２２の厚みがその機能、つまり超音波の送受信面とは反対側の面から送信される超音波の反射エコーが完全に吸収できない場合がある。

ここで、超音波振動子２１からバッキング層２２の方向に進行する超音波は、バッキング層２２と空気層との境界部で反射する。また、バッキング層２２にそれとは音響インピーダンスの異なる部材が当接していると、やはりこの部材からも反射エコーが発生する。

以上のことから、トンネル状通路２５の内部に内視鏡機構を構成する各部材を装着した後に、バッキング層２２と同じ素材の充填材２６を溶融状態にして充填するようにしている。この充填材２６はバッキング層２２内において、内視鏡機構を構成する各部材間の隙間に入り込むようになる。また、例えば処置具挿通路を構成する接続パイプ１６等、バッキング層２２に当接乃至近接している部材を中心方向にずらせるようにする。

このようにしてトンネル状通路２５内にバッキング層２２と同じ材質の充填材２６を充填し、バッキング層２２が形成されているトンネル状通路２５を充填材２６で空気の巻き込みが実質的に存在しないように密に充填するようにしている。

以上のように構成することによって、超音波振動子アレイ２４を構成する超音波振動子２１から超音波パルスを送信させたときに、そのバッキング層２２側に進行する超音波はバッキング層２２の内面で反射するのではなく、充填材２６の内部に向けて進行することになる。従って、たとえバッキング層２２の厚みが薄い場合であっても、超音波振動子２１における送受信面とは反対側からの反射が生じることはない。

また、トンネル状通路２５が設けられている部位は挿入部２のうちの先端硬質部２ｃであるから、この部位に充填材２６を充填して、内部に挿通されている部材を固定したとしても、格別問題とはならないだけでなく、挿入部２の先端部分に衝撃が加わったとき等にいて、観察部を構成する固体撮像素子１３及びその基板１３ａ、さらにはこの基板１３ａから延在させた映像信号ケーブル１４の保護が図られることになる。さらには鏡筒１２内等における気密保持を図ることができる。

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。 挿入部の先端部分の外観図である。 先端硬質部の先端面を示す図である。 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４のＡ−Ａ断面図である。 図４のＢ−Ｂ断面図である。

符号の説明

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
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
２３ 音響レンズ ２４ 超音波振動子アレイ
２５ トンネル状通路 ２６ 充填材

Claims (2)

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と、処置具挿通チャンネルを含む他の手段とからなる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前記挿入部の軸線方向に配列して、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、その内面側に円筒形状となるように形成した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、
   前記バッキング層の内側で、前記内視鏡機構の配設部に生じている空間領域に、このバッキング層と音響インピーダンスが同じか、若しくは近い充填材を封入する
   構成としたことを特徴とする超音波内視鏡。
2. 前記充填材は前記バッキング層と同じ材質のもので構成し、前記観察部には固体撮像素子が設けられており、この固体撮像素子の少なくとも一部は前記充填材の内部に埋設する構成としたことを特徴とする請求項１記載の超音波内視鏡。

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