JP2010005188A - 超音波検査装置 - Google Patents

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Katsuzo Iyama
勝蔵 井山
Masashi Kadota
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Abstract

【課題】簡易な構成および容易な操作で超音波送受信部を所定の方向に振れるようにした超音波検査装置を提供する。
【解決手段】超音波検査装置1は、被検体に挿入される挿入部2と、矯正部材15とを備え、挿入部2は、その先端部に超音波送受信部12と、音波送受信部の後端側に設けられて超音波送受信部を振るように湾曲する湾曲部11と、湾曲部に設けられた挿通路23と、を含んでいる。矯正部材15は、挿通路23内で挿抜される。挿通路23は、挿通路内から矯正部材15が抜去されている状態で湾曲しており、矯正部材が挿入されることによって該矯正部材に沿うように変形し、湾曲部11が、挿通路と一体となって弾性的に変形する。
【選択図】図2

Description

本発明は、超音波検査装置に関する。
医療分野で消化管等の管腔や体腔などに挿入され、組織の表面および深部を検診する用途や、あるいは工業分野で配管などに挿入され、それらの物の表面および深部を検査する用途などに超音波検査装置が用いられている。
従来の超音波検査装置は、典型的には、被検体に挿入される挿入部の先端部に超音波送受信部が設けられており、この超音波送受信部で発生する超音波を被検体に当て、その超音波エコーを超音波送受信部で受信する。受信された超音波エコーは画像化され、その画像は被検体の表面および深部の状態の診断に供される。
ここで、超音波送受信部と被検体の観察部位との間に空気などの気体が介在すると、超音波が減衰してしまい、画像を生成するための超音波エコーが得られなくなる。そこで、ワイヤを用いた遠隔操作により、超音波送受信部が設けられた挿入部の先端部を上下あるいは左右に振り、それにより超音波送受信部を被検体の観察部位に押し付けるように構成した超音波検査装置が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。また、ワイヤに替えて、流体圧により伸縮する圧力袋やバルーンなどを用いたものも知られている(例えば、特許文献3〜6参照)。
特許文献1に記載された検査装置では、超音波変換機が位置する探触子に連なって屈曲部が設けられている。そして、把持部には、回転操作されるノブと、このノブと一体に回転するプーリとが設けられており、このプーリを周回して折り返されたケーブルが、屈曲部及び挿入部の上下の両側縁に沿って、あるいは左右の両側縁に沿って配設されている。プーリが回転されることにより、折り返されたケーブルの一端側は長く、他端側は短くなり、それにより屈曲部が屈曲し、探触子の先端部が上下、あるいは左右に振られる。
特許文献2に記載された検査装置では、挿入部の先端構成部が、超音波プローブが設けられた先側半部と、この先側半部を回動可能に支持する後側半部とで構成されている。そして、先側半部をその回転方向いずれか一方に付勢するスプリングが、これら先側半部と後側半部とに架け渡されており、また、把持部から延びる操作ワイヤが、先側半部と後側半部との連結部に設けられたプーリを経て先側半部に連結されている。操作ワイヤが牽引操作されると、先側半部がスプリングとは逆の回転方向に引かれて回動し、操作ワイヤの牽引力が解除されると、先側半部はスプリングに付勢されて元の状態に復元する。それにより、超音波プローブが設けられた先側半部が振られる。
また、例えば特許文献3に記載された検査装置は、挿入部の径方向両側に2つの可撓性の細長い圧力袋を備えており、両圧力袋はポンプなどの圧力源に接続されている。両圧力袋に圧力差が生じると、一方の圧力袋が他方の圧力袋に比べて長くなり、挿入部は、長い圧力袋が外径側となるように湾曲する。それにより、挿入部の先端部が振られる。
特開平9−525号公報 特開平11−347037号公報 特表2001−521806号公報 特開平4−8337号公報 特開平4−135570号公報 特開平7−204159号公報
上記特許文献1に記載された検査装置は、屈曲部の上下の両側縁に沿って、あるいは左右の両側縁に沿って複数箇所にワイヤが配設されており、その構成が比較的複雑である。また、屈曲部の複数箇所にワイヤを配設しているため、屈曲部が太くなり易い。また、ワイヤ操作のためのプーリが把持部に設けられており、把持部が大型なものとなり易い。また、検査装置を支持するのと同じ手でノブを回転させる操作は、一般に困難である。
上記特許文献2に記載された検査装置は、回動する先側半部と、これを支持する後側半部との間に架け渡された牽引ワイヤの動作を円滑にするプーリが、先側半部と後側半部との連結部に設けられており、その構成が比較的複雑である。
上記特許文献3〜6に記載された検査装置は、いずれもポンプやシリンジなどの外部機器である圧力源に接続して圧力袋やバルーンなどに流体を供給しており、装置が大型なものとなり易く、また、操作も煩雑なものとなり易い。
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、簡易な構成および容易な操作で超音波送受信部を所定の方向に振れるようにした超音波検査装置を提供することを目的とする。
本発明は下記のとおりである。
(1)被検体に挿入される挿入部を備え、前記挿入部は、その先端部に超音波送受信部と、前記超音波送受信部の後端部に設けられて該超音波送受信部を振るように湾曲する湾曲部と、前記湾曲部に設けられた挿通路と、を含み、前記挿通路内で挿抜される矯正部材を設け、前記挿通路は、該挿通路内から前記矯正部材が抜去されている状態で湾曲しており、前記矯正部材が挿入されることによって該矯正部材に沿うように変形し、前記湾曲部が、前記挿通路と一体となって弾性的に変形する超音波検査装置。
(2)前記挿通路内から前記矯正部材が抜去されている状態で、該挿通路および前記湾曲部がいずれも湾曲している超音波検査装置。
(3)前記挿通路内から前記矯正部材が抜去されている状態で、該挿通路が湾曲しているのに対して前記湾曲部が直線状である超音波検査装置。
(4)前記湾曲部が、弾性部材を有し、前記弾性部材が、前記挿通路内に前記矯正部材が挿入された際の前記湾曲部の変形に抗する弾性力を該湾曲部に作用させる超音波検査装置。
(5)前記湾曲部が、弾性材料で形成されている超音波検査装置。
(6)前記挿入部の後端に連なって設けられた把持部をさらに備え、前記把持部が、押圧操作によって前記矯正部材を挿抜する操作手段を含む超音波検査装置。
(7)前記操作手段は、前記把持部の外殻に設けられ該外殻の内部に向けて弾性的に変位する操作部を有しており、前記矯正部材は、その後端部を固定されており、変位する前記操作部に接触して弾性的に撓められる超音波検査装置。
(8)前記操作手段は、前記把持部の外殻に設けられ該外殻の内部に向けて押下げられる操作部と、前記矯正部材に連結された伝達部材と、を有しており、前記伝達部材は、前記操作部に係合し、該操作部の押下げに伴って前記矯正部材の挿抜方向に移動する超音波検査装置。
本発明によれば、挿通路内で矯正部材を挿抜するだけで湾曲部を湾曲させ、あるいは復元させ、超音波送受信部を振ることができる。よって、超音波送信部を振るための構成を簡易なものとすることができ、また、超音波送信部を振るための操作を容易なものとすることができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は本発明の実施形態の超音波検査装置の一例を示す斜視図、図2は図1の検査装置の縦断面図、図3は図2におけるIII-III線断面図、図4は図1の検査装置の動作を示す模式図、図5は図1の検査装置の矯正部材を挿抜する操作手段の動作を示す模式図である。
図1に示すように、超音波検査装置1は、被検体に挿入される挿入部2と、挿入部2の後端部に連なって設けられた把持部3と、を備えている。
そして、挿入部2は、円筒状に成形された硬性の基部10と、基部10の先端側に設けられた湾曲部11と、この湾曲部11の先端側に設けられた超音波送受信部12とを有している。
図2および図3を参照して、超音波送受信部12には、電気信号と超音波とを相互に変換する超音波トランデューサが設けられている。この超音波トランデューサは、挿入部2内を挿通された配線25を介して図示しない処理装置から入力される駆動信号に基づいて被検体に向け超音波を発生する。そして、上記の超音波トランデューサは、被検体で反射された超音波エコーを受信し、これを電気信号に変換して、配線25を介して上記の処理装置に出力する。処理装置は、入力された電気信号から超音波エコー画像を生成し、これを図示しないモニタに表示させる。
湾曲部11は、例えば伸縮性のある樹脂材料などで形成され、略円筒状に成形された可撓な筒体20と、伸縮されることによって弾性力を発現させるコイルバネなどの弾性部材21とで大略構成されている。筒体20の筒壁は、適宜な厚みを有しており、この筒壁の所定の部位には、中心軸に沿って延びる収容孔22が形成されている。また、中心軸を挟んで収容孔22が形成された部位とは反対側の部位には、同じく中心軸に沿って延びる挿通孔23が形成されている。この挿通孔23は、後述する矯正部材15が挿抜される挿通路14の一部を構成し、湾曲部11における挿通路は、湾曲部11を構成する筒体20と一体となっている。
収容孔22は、その内部に弾性部材21を収容し、閉塞されている。自然状態での収容孔22に比べて自然状態での弾性部材21が長くなっており、収容孔22内に収容された弾性部材21は、筒体20の軸方向に圧縮されて弾性力を発現させ、この弾性力を筒体20に作用させる。
弾性部材21の弾性力が作用した筒体20において、収容孔22が形成された部位は軸方向に伸ばされる。その一方で、中心軸を挟んで収容孔22が形成された部位とは反対側にあたる挿通孔23が形成された部位は、収容孔22が形成された部位程には軸方向に伸ばされない。そのため、湾曲部11を構成する筒体20において収容孔22側の部位と挿通孔23側の部位とで長さに差が生じ、湾曲部11は、収容孔22が外径側、そして挿通孔23が内径側となるように湾曲する。尚、以後の説明では、湾曲部11が上記のように湾曲した状態を初期状態として説明する。
挿通孔23の一端は、円筒状の基部10内に向けて開口している。基部10内には、把持部3から延びて挿通孔23の開口部に接続する挿通管24が設けられている。これら挿通孔23および挿通管24により挿通路14が構成されており、この挿通路14には、把持部3側から棒状の矯正部材15が挿入される。
矯正部材15は、硬質なものも用いられ得るが、図示の例では密着バネやステンレス、超弾性合金の線材等で形成されており、この場合に、矯正部材15は、弾性的に変形する湾曲部11の弾性力に抗するのに十分な剛性が付与されている。この矯正部材15が挿通路14内で挿抜されることにより、湾曲部11は、超音波送受信部12を上下あるいは左右に振るように湾曲する。
具体的には、図4(A)に示すように、初期状態において、矯正部材15は挿通孔23内から抜去されており、湾曲部11は、収容孔22が外径側、そして挿通孔23が内径側となるように湾曲している。挿通孔23に矯正部材15が挿入されると、図4(B)を参照して、挿通孔23が矯正部材15に沿うように、湾曲部11が直線状に矯正される。それにより、超音波送受信部12が所定の方向Aに振られる。
湾曲部11が直線状に矯正される際に、軸方向に伸ばされていた筒体20の収容孔22側の部位が軸方向に縮められる。それに伴い、収容孔22に収容された弾性部材21は、軸方向に圧縮され、筒体20に弾性力を作用させる。弾性部材21の弾性力は、上述のとおり湾曲部11を湾曲させて初期状態に復元させるように作用するが、挿通孔23に矯正部材15が挿入されている間は、矯正部材15の剛性によって弾性部材21の弾性力は相殺され、湾曲部11は直線状に保たれる。
そして、矯正部材15が挿通孔23から抜去されると、図4(C)に示すように、弾性部材21の弾性力によって湾曲部11は湾曲して初期状態に復元する。それにより、超音波送受信部12が上記所定の方向Aとは逆方向Bに振られる。
次に、挿通路14内で矯正部材15を挿抜し、湾曲部11の湾曲を遠隔操作する操作手段について説明する。
図5(A)に示すように、湾曲部11の湾曲を遠隔操作する操作手段は、把持部3の外殻30に設けられた操作部31を有している。操作部31は、例えば弾性を有する樹脂材料で形成されており、押圧されることによって、円筒状に成形されている外殻30の内部に向けて弾性的に変位する。
矯正部材15は、挿入部2から直線状に延びて外殻30内を挿通され、その後端部を把持部3に固定されている。そして、矯正部材15の中間部は、操作部31に接触している。
図5(B)に示すように、操作部31が押圧されて外殻30の内部に向かうように変位すると、操作部31を介して矯正部材15もまた押圧され、外殻30の内部に向かうように弾性的に撓む。矯正部材15の後端部は把持部3の後端部に固定されているので、矯正部材15の先端部が後退し、それにより矯正部材15は湾曲部11に設けられた挿通孔23から抜去される。そして、操作部31の押圧が解除されて、外殻30の外側に向うように変位すると、矯正部材15の撓みが解除され、矯正部材15の先端部が前進し、それにより矯正部材15が湾曲部11に設けられた挿通孔23に挿入されて図5(A)に示すように湾曲部11は湾曲状態から直線状態となる。
このように、操作部31を押圧操作するだけで、矯正部材15が湾曲部11の挿通孔23で挿抜され、湾曲部11を湾曲させ、あるいは復元させ、超音波送受信部12を振ることができる。よって、超音波送信部12を振るための構成を簡易なものとし、それによって挿入部2を細くすることができ、また、超音波送信部12を振るための操作を容易なものとすることができる。特に、操作部31を押圧して矯正部材15を挿抜する操作は、把持部3を把持するのと同じ手でできるので、容易である。
尚、上述した超音波検査装置1では、伸縮されて弾性力を発現させるコイルバネなどの弾性部材21を湾曲部11の筒体20の筒壁に内包したものとして説明したが、自然状態で湾曲し、この状態に弾性的に復元する板バネなどの弾性部材に替えることもできる。
また、湾曲部11の筒体20それ自体を弾性材料で形成し、これを自然状態で湾曲した状態に成形すれば、弾性部材21を省くことができる。それにより、超音波送信部12を振るための構成を一層簡易なものとすることができる。
次に図6〜図10を参照して、本発明の実施形態の超音波検査装置の他の例を説明する。図6は本発明の実施形態の超音波検査装置の他の例を示す斜視図、図7は図6の検査装置の縦断面図、図8は図7のVIII-VIII線断面図、図9は図6の検査装置の動作を示す模式図、図10は図6の検査装置の矯正部材を挿抜する操作手段の動作を示す模式図である。尚、上述した超音波検査装置1と共通する構成要素については同一符号を付することにより説明を省略あるいは簡略する。
図6に示すように、超音波検査装置101は、被検体に挿入される挿入部102と、挿入部102の後端部に連なって設けられた把持部103と、を備えている。
挿入部102は、略円筒状に成形された硬性の基部10と、基部10の先端側に設けられた湾曲部111と、この湾曲部111の先端側に設けられた超音波送受信部12とを有している。
図7及び図8に示すように、湾曲部111は、例えば伸縮性のある樹脂材料などで形成され、略円筒状に成形された可撓な筒体120と、自然状態で直線状をなし、湾曲されるとこの状態に弾性的に復元する板バネやコイルバネなどの弾性部材121とで大略構成されている。筒体120の筒壁は、適宜な厚みを有しており、この筒壁の所定の部位には、軸に沿って延びる収容孔22が形成されている。また、中心軸を挟んで収容孔22が形成された部位とは反対側の部位には、その先端が次第に中心軸に接近するように湾曲して軸方向に延びる挿通孔123が形成されている。この挿通孔123は、後述する矯正部材15が挿抜される挿通路114の一部を構成し、湾曲部111における挿通路は、湾曲部111を構成する筒体120と一体となっている。
収容孔22は、その内部に弾性部材121を収容し、閉塞されている。自然状態での収容孔22および弾性部材121はいずれも直線状をなし、弾性部材121は、筒体120に弾性力を作用させることなく収容孔22内に収容されている。よって、湾曲部111は、初期状態において直線状をなしている。
挿通孔123の一端は、円筒状の基部10内に向けて開口している。基部10内には、把持部103から延びて挿通孔123の開口部に接続する挿通管24が設けられている。これら挿通孔123および挿通管24により挿通路114が構成されており、この挿通路114には、把持部103側から矯正部材15が挿入される。この矯正部材15が挿通路114内で挿抜されることにより、湾曲部111は、超音波送受信部12を上下あるいは左右に振るように湾曲する。
具体的には、図9(A)に示すように、湾曲部111は、初期状態において上記のとおり直線状をなしている。一方、挿通孔123は、初期状態において上記のとおり湾曲しており、そこに矯正部材15が挿入されると、図9(B)を参照して、挿通孔123が矯正部材15に沿うように湾曲部111が湾曲する。それにより、超音波送受信部12が所定の方向Aに振られる。
湾曲部111が湾曲する際に、筒体120の収容孔22に収容された弾性部材121もまた同様に湾曲し、湾曲部111に弾性力を作用させる。弾性部材121の弾性力は、湾曲した湾曲部111を直線状に復元させるように作用するが、挿通孔123に矯正部材15が挿入されている間は、矯正部材15の剛性によって弾性部材121の弾性力は相殺され、湾曲部111は湾曲した状態に保たれる。
そして、矯正部材15が挿通孔123から抜去されると、図9(C)に示すように、弾性部材121の弾性力によって湾曲部111は直線状に復元する。それにより、超音波送受信部12が上記所定の方向Aとは逆方向Bに振られる。
次に、挿通路114内で矯正部材15を挿抜し、湾曲部111の湾曲を遠隔操作する操作手段について説明する。
図10(A)に示すように、湾曲部111の湾曲を遠隔操作する操作手段は、把持部103の外殻130に設けられた操作部131と、矯正部材15の後端に連結された伝達部材132と、を有している。
操作部131は、略円柱状に成形されており、略筒状に成形された外殻130を貫通して設けられ、外殻130の内部に向けて移動可能に支持されている。矯正部材15は、挿入部102から直線状に延びて外殻130内に導入されており、伝達部材132は、外殻130の内部で矯正部材15の延長上に設置され、矯正部材15の延在方向に前後移動できるように支持されている。伝達部材132の移動方向は、操作部131の移動方向と略90°で交差している。
外殻130の内部に向く操作部131の一端部には傾斜面131aが形成されており、伝達部材132の後端部には、操作部131の傾斜面131aと整合する傾斜面132aが形成されている。これらの傾斜面131a,132aは、伝達部材132の移動方向及び操作部131の移動方向のいずれに対しても交差するように傾斜している。
図10(B)に示すように、外殻130の内部に向けて操作部131が押し下げられると、操作部131の傾斜面131aが伝達部材132の傾斜面132aを摺動し、それに伴って伝達部材132は押され、前方に向けて移動する。それにより、矯正部材15もまた前方に向けて移動し、その先端部が湾曲部11に設けられた挿通孔23に挿入される。
伝達部材132には、付勢部材135が装着されている。この付勢部材135は、伝達部材132が前方へ移動した際に、逆向きの後方に向けて伝達部材132を付勢する。図示の例では、付勢部材135にコイルバネが用いられ、伝達部材132の外周に巻回されている。伝達部材132には、このコイルバネ135の後端と係合する鍔部133が設けられており、また、把持部103には、鍔部133の前方にあって鍔部133との間にコイルバネ135を挟む支持壁134が設けられている。
伝達部材132が前方に向けて移動すると、コイルバネ135は鍔部133と支持壁134との間で挟まれて圧縮されて弾性力を発現させ、伝達部材132を後方に向けて付勢する。操作部131の押し下げが解除されると、コイルバネ135の弾性力により、伝達部材132は後方に向けて移動し、それにより、矯正部材15もまた後方に向けて移動し、その先端部が湾曲部11に設けられた挿通孔123から抜去される。また、後方に向けて移動する伝達部材132に押されて、操作部131が押し上げられる。
このように、操作部131を押圧操作するだけで、矯正部材15が湾曲部111の挿通孔123で挿抜され、湾曲部111を湾曲させ、あるいは復元させ、超音波送受信部12を振ることができる。よって、超音波送信部12を振るための構成を簡易なものとし、それによって挿入部102を細くすることができ、また、超音波送信部12を振るための操作を容易なものとすることができる。特に、操作部131を押圧して矯正部材15を挿抜する操作は、把持部103を把持するのと同じ手でできるので、容易である。
尚、湾曲部111の筒体120それ自体を弾性材料で形成すれば、弾性部材121を省くことができる。それにより、超音波送信部12を振るための構成を一層簡易なものとすることができる。
本発明は、例えば直腸用の超音波検査装置に好適に用いられる。即ち、直腸用の超音波検査装置は、検査のしやすさから100〜150mmほどの挿入部に把持部が接続された簡易な構成が望まれ、また、直腸から前立腺の検査を行う場合などに管腔壁に超音波送受信部を押し当てる必要がある。かかる押し当て操作は、検査装置全体を傾けるなどして行うこともできるが、肛門への負担が懸念されるため、超音波送受信部を独立して略15°程度振れることが望ましい。本発明は、以上の要望を満足することができ、よって、直腸用の超音波検査装置に好適に用いられる。また、本発明は、医療分野においては直腸用の超音波検査装置に限らず、工業分野においては配管用の超音波検査装置など、種々の用途の超音波検査装置に適用できる。
本発明の実施形態の超音波検査装置の一例を示す斜視図である。 図1の検査装置の縦断面図である。 図2におけるIII-III線断面図である。 図1の検査装置の動作を示す模式図である。 図1の検査装置の矯正部材を挿抜する操作手段の動作を示す模式図である。 本発明の実施形態の超音波検査装置の他の例を示す斜視図である。 図6の検査装置の縦断面図である。 図7におけるVIII-VIII線断面図である。 図6の検査装置の動作を示す模式図である。 図6の検査装置の矯正部材を挿抜する操作手段の動作を示す模式図である。
符号の説明
1 超音波検査装置
2 挿入部
3 把持部
10 基部
11 湾曲部
12 超音波送受信部
14 挿通路
15 矯正部材
20 筒体
21 弾性部材
22 収容孔
23 挿通孔
24 挿通管
25 配線
30 外殻
31 操作部
101 超音波検査装置
102 挿入部
103 把持部
111 湾曲部
114 挿通路
120 筒体
121 弾性部材
123 挿通孔
130 外殻
131 操作部
132 伝達部材
133 鍔部
134 支持壁
135 付勢部材(コイルバネ)

Claims (8)

  1. 被検体に挿入される挿入部を備え、
    前記挿入部は、その先端部に超音波送受信部と、前記超音波送受信部の後端部に設けられて該超音波送受信部を振るように湾曲する湾曲部と、前記湾曲部に設けられた挿通路と、を含み、
    前記挿通路内で挿抜される矯正部材を設け、
    前記挿通路は、該挿通路内から前記矯正部材が抜去されている状態で湾曲しており、前記矯正部材が挿入されることによって該矯正部材に沿うように変形し、
    前記湾曲部が、前記挿通路と一体となって弾性的に変形する超音波検査装置。
  2. 請求項1記載の超音波検査装置であって、
    前記挿通路内から前記矯正部材が抜去されている状態で、該挿通路および前記湾曲部がいずれも湾曲している超音波検査装置。
  3. 請求項1記載の超音波検査装置であって、
    前記挿通路内から前記矯正部材が抜去されている状態で、該挿通路が湾曲しているのに対して前記湾曲部が直線状である超音波検査装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の超音波検査装置であって、
    前記湾曲部が、弾性部材を有し、
    前記弾性部材が、前記挿通路内に前記矯正部材が挿入された際の前記湾曲部の変形に抗する弾性力を該湾曲部に作用させる超音波検査装置。
  5. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の超音波検査装置であって、
    前記湾曲部が、弾性材料で形成されている超音波検査装置。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の超音波検査装置であって、
    前記挿入部の後端に連なって設けられた把持部をさらに備え、
    前記把持部が、押圧操作によって前記矯正部材を挿抜する操作手段を含む超音波検査装置。
  7. 請求項6記載の超音波検査装置であって、
    前記操作手段は、前記把持部の外殻に設けられ該外殻の内部に向けて弾性的に変位する操作部を有しており、
    前記矯正部材は、その後端部を固定されており、変位する前記操作部に接触して弾性的に撓められる超音波検査装置。
  8. 請求項6記載の超音波検査装置であって、
    前記操作手段は、前記把持部の外殻に設けられ該外殻の内部に向けて押下げられる操作部と、前記矯正部材に連結された伝達部材と、を有しており、
    前記伝達部材は、前記操作部に係合し、該操作部の押下げに伴って前記矯正部材の挿抜方向に移動する超音波検査装置。
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