JP2020120913A - 超音波プローブ操作用のステッパー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】形状や寸法が異なる様々な超音波プローブに対応可能である等のステッパー装置を提供すること。【解決手段】ステッパー装置２は、スライドテーブル２２と、超音波プローブＰが装着され、スライドテーブル２２において超音波プローブの軸を中心にして回転可能に設けられるクレイドル２４と、クレイドル２４を超音波プローブの軸方向に沿って往復移動させる直動ステージ２１と、超音波プローブの本体外形に適合し、該超音波プローブをクレイドル２４とともに挟持して該クレイドル２４に嵌合する本体アダプタ２６とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、超音波プローブを手動操作するためのステッパー装置に関する。

前立腺がんや前立腺肥大症などを早期発見するための検査法のひとつに経直腸的超音波検査がある。前立腺は、骨盤の奥深い位置にあるため、外部からの触診等で診断することはできない。そのため、経直腸的超音波検査では、被検者の肛門から棒状の超音波プローブを挿入し、直腸内壁を介して得られるエコー画像により前立腺の状態が観察される。またスクリーニング検査の結果、前立腺がんが強く疑われる場合には、生検針を取り付けたプローブを肛門に挿入し、エコー画像で前立腺の位置を確認しながら、がんが疑われる場所やがんの好発部位など数か所の標的組織を採取する系統的生検も有効とされている（例えば特許文献１参照）。

経直腸的前立腺超音波検査においては、前立腺の形状や大きさ等を正確に測定するために、超音波プローブの先端部を直腸（前立腺が接している前上方側）内壁に当接させた状態を保ちながら、しかも被検者に過度な苦痛を与えないようにして、プローブの挿入及び回転等の操作が求められる。検査医師がそのような超音波プローブの操作を正確に且つ比較的負担なくできるようにするために、超音波プローブの移動及び回転操作を簡単に行えるようにした装置（ステッパー）が実用化されている（例えば非特許文献１参照）。

特表２００７−５３６０６３号公報

多目的ワークステーションステッパー（Multi-Purpose Workstation（商標）Stepper）、［2019年1月10日検索］、インターネット＜http://civco.com/mmi/ultrasound/positioning/brachytherapy/multipurpose-workstation-stepper-PID5074.htm＞

例えば非特許文献１に示されるステッパーは、往復動するキャリッジに搭載されるクレイドルを備え、そのクレイドルに超音波プローブ（トランスデューサ）が装着される構造である。つまり、従来のステッパーは、使用される超音波プローブ毎に専用品として提供されるものであり、外形や寸法等が異なる他のプローブを用いる場合には、それに適合したクレイドル等の部材を新たに設計変更し製造する必要があった。

本発明は、こうした課題に鑑みてなされたものであり、形状や寸法が異なる様々な超音波プローブに対応可能であり、またプローブ回転操作時の芯ぶれも可及的に抑える等のステッパー装置を提供することを目的としている。

上述の課題を解決するため、本発明は、超音波プローブを手動操作するためのステッパー装置であって、テーブルと、超音波プローブが装着され、前記テーブルにおいて前記超音波プローブの軸を中心にして回転可能に設けられるクレイドルと、前記クレイドルを前記超音波プローブの軸方向に沿って往復移動させるステージと、前記超音波プローブの一部の外形に適合し、該超音波プローブを前記クレイドルとともに挟持して該クレイドルに嵌合するアダプタ部材とを備えるステッパー装置である。

ステッパー装置において、前記アダプタ部材の外周面によって回転軸面が形成され、前記テーブルに設けた回転軸受部に前記回転軸面が支持されることにより、前記クレイドルの回転中心と前記超音波プローブの軸とが一致して該クレイドルが前記テーブルに回転可能に設けられることが好ましい。

ステッパー装置において、前記回転軸受部が前記クレイドルの回転半径方向において開閉可能であり、それにより該クレイドルが前記アダプタ部材を介して前記テーブルに対し着脱可能であることが好ましい。

ステッパー装置において、前記クレイドルの先頭部で前記テーブルに回転可能に支持するための回転支持部材を更に備え、前記超音波プローブの前記一部よりも先頭側の他の部分が前記回転支持部材に着脱可能に係合するよう構成されていることが好ましい。

本発明のステッパー装置によれば、アダプタ部材を交換するだけで、形状や寸法が異なる様々な超音波プローブにも対応することができる。また、構造上、クレイドルの回転中心と超音波プローブの軸とが一致するため、プローブの先端がその回転操作によって芯ぶれせず、検査の正確性の向上のみならず、被検者の苦痛も最小限に抑えることができる。また、クレイドルをテーブルから着脱できるので、超音波プローブの交換やメンテナンス時の取り扱いも良好となる。

超音波プローブ支持装置の外観斜視図である。 超音波プローブが装着された状態にあるステッパーの外観斜視図である。 直動ステージの上に搭載されたスライドテーブルの外観斜視図である。 クレイドルの外観斜視図である。 本体アダプタの外観斜視図である。 本体アダプタ及び下アダプタの外観斜視図である。 ヘッドホルダの外観斜視図である。 超音波プローブが装着された状態にあるステッパーの側面図である。 図８のＩＸ−ＩＸ線で切断した位置で見た断面図である。 図８のＸ−Ｘ線で切断した位置で見た断面図である。

図１は、本発明の一実施形態による超音波プローブ支持装置１の外観斜視図である。本実施形態による超音波プローブ支持装置１は、経直腸的前立腺超音波検査等に用いる超音波プローブＰを検査医師等（以下「使用者」という。）がマニピュレート（手動操作）するための、本発明に関連するステッパー２と、ステッパー２を検査に適した空間位置及び姿勢で保持するためのスタビライザー３と、４個のキャスター４３Ａ、４３Ｂ、４４Ａ、４４Ｂを有する可搬型のスタンド部４とを備えて構成される。

詳細は後述するが、ステッパー２は、直動ステージ２１、スライドテーブル２２、クレイドル２４等を備えている。超音波プローブＰは、本体アダプタ２６を介してクレイドル２４に装着される。クレイドル２４は、スライドテーブル２２上において、略半円柱状（かまぼこ形状）の回転軸面を有する本体アダプタ２６及び滑り軸受を有する回転支持部材であるヘッドホルダ２７等を介して回動可能に設けられている。使用者がクレイドル２４後部の回動操作ノブ２５を回動することにより、超音波プローブＰが、そのプローブ軸を中心に揺動回転するよう構成されている。また、スライドテーブル２２は、直動ステージ２１に対して一方向にスライド（直動）するよう設けられている。使用者が側部の直動操作ノブ２３を回動することにより、スライドテーブル２２、クレイドル２４及び超音波プローブＰが、プローブ軸に沿って並進するよう構成されている。

スタビライザー３は、図１に示されるように、１つ又は複数のユニバーサルジョイント３１で結合された関節アームとして構成される。使用者は、ジョイント締付ノブ３２で締結してユニバーサルジョイント３１の角度を固定することができる。スタビライザー３のアーム先端部に上述のステッパー２（詳細には直動ステージ２１）が取り付けられ、スタビライザー３の基端部が、以下説明するスタンド部４に取り付けられている。

スタンド部４は、図１に示されるように、長脚４１Ａ及び短脚４１Ｂが直線的に伸びてなる第一の水平脚と、長脚４２Ａ及び短脚４２Ｂが直線的に伸びてなる第二の水平脚とを備えている。第一の水平脚において、長脚４１Ａの端部にはキャスター４３Ａが設けられ、短脚４１Ｂの端部にはキャスター４３Ｂが設けられている。第二の水平脚において、長脚４２Ａの端部にはキャスター４４Ａが設けられ、短脚４２Ｂの端部にはキャスター４４Ｂが設けられている。キャスター４３Ａ、４３Ｂ、４４Ａ、４４Ｂは、その小さな転がり摩擦抵抗により回動自在であり、また各車軸が垂直軸まわりに旋回して進行方向を向くように操舵される。

第一の水平脚（４１Ａ、４１Ｂ）と第二の水平脚（４２Ａ、４２Ｂ）とは、外筒フレーム４７が接続している位置で、互いに直角に交差している。長脚４１Ａ、４２Ａは、被検者が横になったベッドの下に深く進入できるように、それらの高さが低く設計されることが好ましい。また、長脚４１Ａ、４２Ａは、スタビライザー３が最大限伸びるリーチ範囲においてステッパー２の重心バランスを確保し本体が倒れない長さであることが好ましい。

外筒フレーム４７は中空の角筒部材からなる。外筒フレーム４７の上開口部には、同じく中空の角筒部材である内筒フレーム４８が摺動可能に挿入されている。これら外筒フレーム４７及び内筒フレーム４８により、高さ方向において伸縮可能な垂直フレーム（４７、４８）が構成される。また、外筒フレーム４７の上開口部付近にはフレーム固定部５０が設けられている。使用者は、垂直フレームの高さ調整後にフレーム締付ノブ５１を操作することで、外筒フレーム４７に対し内筒フレーム４８を固定することができる。

また、本実施形態による超音波プローブ支持装置１は、スタンド部４の長脚４１Ａ、４２Ａのそれぞれに、アンカー４５、４６が懸装されている。アンカー４５、４６は、後述する位置ロック操作部６０の操作レバー６１が操作されることにより、その自重によって下動して床面に接地し、それにより当該スタンド部４が床面に安定設置（位置ロック）される。アンカー４５、４６が床面に接地する際、キャスター４３Ａ、４３Ｂ、４４Ａ、４４Ｂは、床面に接した状態が維持されたまま動くことはない。そのため、支持装置１が保持している超音波プローブＰの位置や姿勢にずれが生じることなく、また、超音波プローブＰに不要なショックを与えずに、静的な安定設置が可能となる。

アンカー４５、４６は、例えば合成ゴムにより成形することができる。また、アンカー４５、４６の接地面に低摩擦材を貼り付けたもの、或いはそれらの接地面に滑り止め用のエンボス加工が施されたものでもよい。

上述の超音波プローブ支持装置１に備えられるステッパー２の構造を更に詳細に説明する。図２は、超音波プローブＰが装着された状態にあるステッパー２の外観斜視図である。図３は、直動ステージ２１の上に搭載されたスライドテーブル２２の外観斜視図である。

スライドテーブル２２は、アルミ等の軽金属からなる平坦なベース盤２２ａ上に、左右一対の開閉式回転軸受部２２１Ａ、２２１Ｂと、左右一対の回転軸受部２２２Ａ、２２２Ｂと、ヘッドマウント部２２３と、ハンドルアッシー２８と、リアロッド留具２２７等が、図３に示す所定位置に配置されて構成される。

超音波プローブＰが装着されるクレイドル２４は、図４に示すように、ボート形状の底部を有するフロント部２４１と、上部が開放する略円筒形状のリア筒状部２４３と、フロント部２４１及びリア筒状部２４３を連結する一対のリアロッド部２４２と、リア筒状部２４３から後方に伸び回動操作ノブ２５が取り付けられた回動シャフト部２４４等を有している。フロント部２４１の中央部又はその中央部よりも後方の部分に本体アダプタ２６が着脱可能に嵌合される。また、フロント部２４１の先端部には、回転支持部材であるヘッドホルダ２７が着脱可能に嵌合される。

図５は本体アダプタ２６の外観斜視図である。本体アダプタ２６の上外周面２６ａは半円柱状にわん曲した回転軸面となっている。本体アダプタ２６の下部は、超音波プローブの本体部分の外形に対応した溝部であるプローブ嵌合部２６ｂが形成されている。本体アダプタ２６は、超音波プローブＰの本体部分を、クレイドル２４（詳細にはフロント部２４１）の底部とともに挟持するようにして、該クレイドル２４に嵌合するよう構成されている。

なお、超音波プローブの形状や寸法に応じて、例えば図６に例示するような下アダプタ２９を併用してもよい。

図７はヘッドホルダ２７の外観斜視図である。ヘッドホルダ２７には、上部が開放するＵ字状の溝であって、超音波プローブのヘッド部（棒状の挿入部）の根元部分（本体アダプタ２６によって挟持される本体部分よりも先頭側の部分）を係合させるためのプローブ係合溝２７ａが形成されている。ヘッドホルダ２７の前面下部には、スライドテーブル２２のヘッドマウント部２２３の滑り軸受部２２３ａに摺動可能に嵌合するための、円弧状の軸受溝２７ｂが形成されている。ヘッドホルダ２７の背面下部には、クレイドル２４（詳細にはフロント部２４１）の先端部に嵌合するための、同じく円弧状の嵌合凸部２７ｃが形成されている。

特に図９に示すように、本体アダプタ２６がクレイドル２４（詳細にはフロント部２４１）に嵌合すると、本体アダプタ２６の上外周面２６ａとクレイドル２４のフロント部２４１の下面が連続して、円筒状の回転軸面が形成される。この回転軸面の中心線と超音波プローブＰのプローブ軸とは一致している。スライドテーブル２２に設けられている開閉式回転軸受部２２１Ａ、２２１Ｂの各ローラに、本体アダプタ２６及びクレイドル２４の回転軸面が支持されることにより、クレイドル２４は、スライドテーブル２２に対し、超音波プローブＰのプローブ軸周を中心にして回転可能に取り付けられる。

開閉式回転軸受部２２１Ａ、２２１Ｂは、それぞれ下ローラ２２１Ａａ、２２１Ｂａと、上ローラ２２１Ａｂ、２２１Ｂｂとを有している。一対の開閉式回転軸受部２２１Ａ、２２１Ｂは、左右対称に配置されるのみで構造は同一である。ここでは図９を参照して、一方の開閉式回転軸受部２２１Ａについて説明する。下ローラ２２１Ａａは、スライドテーブル２２に固定されたローラブラケット２２１Ａｃに回転自在に設けられる。上ローラ２２１Ａｂは、ローラブラケット２２１Ａｃに対し傾倒動作する可動ブラケット２２１Ａｄに回転自在に設けられる。ローラブラケット２２１Ａｃに螺合する開閉ねじ２２８Ａを回すことで、可動ブラケット２２１Ａｄが、クレイドル２４の回転半径方向（ラジアル方向）において開閉するように動作する。

開閉ねじ２２８Ａ、２２８Ｂを回して開閉式回転軸受部２２１Ａ、２２１Ｂを開くことにより、超音波プローブＰを装着したクレイドル２４をスライドテーブル２２に装着及び脱着することができるようになる。また、クレイドル２４をスライドテーブル２２に設置した状態で、左右の開閉ねじ２２８Ａ、２２８Ｂを回して開閉式回転軸受部２２１Ａ、２２１Ｂを閉じることで、クレイドル２４の回転中心の芯だしを簡単に行うことができる。

クレイドル２４が開閉式回転軸受部２２１Ａ、２２１Ｂに設置されると、リア筒状部２４３のわん曲する下面が、左右の回転軸受部２２２Ａ、２２２Ｂの各ローラ２２２Ａａ、２２２Ｂａに回転可能に支持される。

以上説明した超音波プローブ操作用のステッパー２によれば、本体アダプタ２６やヘッドホルダ２７を交換するだけで、形状や寸法が異なる様々な超音波プローブにも対応することができる。また、構造上、クレイドル２４の回転中心と超音波プローブＰの軸とが一致するため、プローブＰの先端がその回転操作によって芯ぶれせず、検査の正確性の向上のみならず、被検者の苦痛も最小限に抑えることができる。また、クレイドル２４をスライドテーブル２２から容易に着脱できるので、超音波プローブＰの交換やメンテナンス時の取り扱いも良好となる。

１ 超音波プローブ支持装置 ２ ステッパー
３ スタビライザー ４ スタンド部
２１ 直動ステージ ２２ スライドテーブル
２３ 直動操作ノブ ２４ クレイドル
２５ 回動操作ノブ ２６ 本体アダプタ
２７ ヘッドホルダ ２８ ハンドルアッシー
３１ ユニバーサルジョイント ３２ ジョイント締付ノブ
４１Ａ、４２Ａ 長脚 ４１Ｂ、４２Ｂ 短脚
４３Ａ、４３Ｂ、４４Ａ、４４Ｂ キャスター
４５、４６ アンカー ４７、４８ 垂直フレーム
５０ フレーム固定部 ５１ フレーム締付ノブ
６０ 位置ロック操作部 ６１ 操作レバー
２２１Ａ、２２１Ｂ 開閉式回転軸受部 ２２２Ａ、２２２Ｂ 回転軸受部
２２３ ヘッドマウント部 ２２４ ハンドル部
２２５ シャフト受部 ２２６ シャフト留具
２２７ リアロッド留具 ２２８Ａ、２２８Ｂ 開閉ねじ
２２９Ａ ばね
２４１ フロント部 ２４２ リアロッド部
２４３ リア筒状部 ２４４ 回動シャフト部
Ｐ 超音波プローブ

上述の課題を解決するため、本発明は、超音波プローブを手動操作するためのステッパー装置であって、テーブルと、超音波プローブが装着され、前記テーブルにおいて前記超音波プローブの長手方向の軸を中心にして回転可能に設けられるクレイドルと、前記クレイドルを前記超音波プローブの前記軸の方向に沿って往復移動させるステージと、前記超音波プローブの一部の外形に適合し、該超音波プローブを前記クレイドルとともに挟持して該クレイドルに嵌合するアダプタ部材とを備えるステッパー装置である。

ステッパー装置において、前記アダプタ部材の外周面によって回転軸面が形成され、前記テーブルに設けた回転軸受部に前記回転軸面が支持されることにより、前記クレイドルの回転中心と前記超音波プローブの前記軸とが一致して該クレイドルが前記テーブルに回転可能に設けられることが好ましい。

Claims (4)

1. 超音波プローブを手動操作するためのステッパー装置であって、
   テーブルと、
   超音波プローブが装着され、前記テーブルにおいて前記超音波プローブの軸を中心にして回転可能に設けられるクレイドルと、
   前記クレイドルを前記超音波プローブの軸方向に沿って往復移動させるステージと、
   前記超音波プローブの一部の外形に適合し、該超音波プローブを前記クレイドルとともに挟持して該クレイドルに嵌合するアダプタ部材と
   を備えるステッパー装置。
2. 前記アダプタ部材の外周面によって回転軸面が形成され、前記テーブルに設けた回転軸受部に前記回転軸面が支持されることにより、前記クレイドルの回転中心と前記超音波プローブの軸とが一致して該クレイドルが前記テーブルに回転可能に設けられる、請求項１に記載のステッパー装置。
3. 前記回転軸受部が前記クレイドルの回転半径方向において開閉可能であり、それにより該クレイドルが前記アダプタ部材を介して前記テーブルに対し着脱可能である、請求項２に記載のステッパー装置。
4. 前記クレイドルの先頭部で前記テーブルに回転可能に支持するための回転支持部材を更に備え、前記超音波プローブの前記一部よりも先頭側の他の部分が前記回転支持部材に着脱可能に係合するよう構成されている、請求項１〜３の何れか１項に記載のステッパー装置。

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