JP2022124502A - 超音波内視鏡 - Google Patents

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Abstract

Figure 2022124502000001
【課題】複数の同軸ケーブルを含む信号線束を容易に固定できる超音波内視鏡を提供する。
【解決手段】超音波内視鏡は、挿入部の先端部に、超音波トランスデューサが配置された超音波内視鏡であって、超音波トランスデューサに電気的に接続され、先端部の中心軸に沿って延びる複数の信号線束であって、各信号線束は複数の同軸ケーブルと、複数の同軸ケーブルを被覆するシールド層と、シールド層を被覆する外皮とを含み、複数の信号線束の先端側に位置し、先端部において、外周側に配置される受け部材と、内側に配置される押さえ部材と、を備え、複数の信号線束が受け部材と押さえ部材との間で挟持されることで固定される。
【選択図】図7

Description

本発明は、超音波内視鏡に関する。
近年、医療現場において、被検者の体内の画像を撮像できる観察系と、被検者の体内に超音波を照射し、その反射波を受信して映像化できる超音波トランスデューサとを備える、超音波内視鏡が使用される。このような超音波内視鏡は、例えば特許文献1及び2に開示されているように、超音波トランスデューサと超音波用信号線とが電気的に接続される。
特許4261202号公報 特開2004-298240号公報
ところで、特許文献1及び2においては、超音波トランスデューサと超音波用信号線とを電気的に接続する際、超音波用信号線を一定形状の開口を通過させているため、超音波用信号線の断面形状と開口の断面形状とを一致させる必要がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、複数の同軸ケーブルを含む信号線束を容易に固定できる超音波内視鏡を提供することを目的とする。
第1態様の超音波内視鏡は、挿入部の先端部に、超音波トランスデューサが配置された超音波内視鏡であって、超音波トランスデューサに電気的に接続され、先端部の中心軸に沿って延びる複数の信号線束であって、各信号線束は複数の同軸ケーブルと、複数の同軸ケーブルを被覆するシールド層と、シールド層を被覆する外皮とを含み、複数の信号線束の先端側に位置し、先端部において、外周側に配置される受け部材と、内側に配置される押さえ部材と、を備え、複数の信号線束が受け部材と押さえ部材との間で挟持されることで固定される。
第2態様の超音波内視鏡において、先端部の中心軸に直交し、且つ、受け部材及び押さえ部材を通る平面で切断した先端部断面において、中心軸を通る直線で先端部断面を2つに分割した領域のうち一方側の領域を第1分割領域とし、他方側の領域を第2分割領域とした場合に、第1分割領域に複数の信号線束が配置される。
第3態様の超音波内視鏡において、観察系ユニットが先端部に配置され、観察系ユニットは撮像素子と撮像素子に接続される信号ケーブルとを備え、信号ケーブルが、複数の信号線束の少なくとの一つの間に沿って配置される。
第4態様の超音波内視鏡において、先端部断面において、第1分割領域に複数の信号線束及び信号ケーブルが配置される。
第5態様の超音波内視鏡において、押さえ部材は、複数の信号線束を信号線束毎に個別に押さえる複数の個別押さえ面を備え、各個別押さえ面は各信号線束に倣う湾曲形状を有する。
第6態様の超音波内視鏡において、信号ケーブルが、複数の個別押さえ面の間で、且つ、押さえ部材を挟んで複数の信号線束とは反対側に配置される。
第7態様の超音波内視鏡において、中心軸に沿って先端部に配置される鉗子チューブを備え、先端部断面において、第1分割領域に複数の信号線束が配置され、第2分割領域に鉗子チューブが配置される。
第8態様の超音波内視鏡において、観察系ユニットが先端部に配置され、観察系ユニットは撮像素子と撮像素子に接続される信号ケーブルとを備え、先端部断面において、信号ケーブル及び鉗子チューブのそれぞれの中心軸を通る直線で先端部断面を2つに分割した領域のうち一方側の領域を第3分割領域とし、他方側の領域を第4分割領域とした場合に、複数の信号線束のうち一部の信号線束が第3分割領域に配置され、且つ、他部の信号線束が第4分割領域に配置される。
第9態様の超音波内視鏡において、受け部材と押さえ部材とにより固定される位置において、複数の信号線束は、外皮から露出する露出領域と、外皮より剛性が低く、露出領域を被覆する絶縁部材とを備える。
第10態様の超音波内視鏡において、受け部材と押さえ部材の一方には一端が開放された係止溝が設けられ、受け部材と押さえ部材の他方には係止溝に係止可能な係止片が設けられ、係止溝に係止片を係止することによって、受け部材と押さえ部材との相対位置が位置決めされる。
第11態様の超音波内視鏡において、受け部材及び押さえ部材の少なくとも一方が金属製である。
第12態様の超音波内視鏡において、受け部材及び押さえ部材が、先端部のグラウンドから絶縁される。
第13態様の超音波内視鏡において、観察系ユニットが先端部に配置され、観察系ユニットは撮像素子と撮像素子に接続される信号ケーブルとを備え、受け部材及び押さえ部材が、信号ケーブルのグラウンドから絶縁される。
第14態様の超音波内視鏡において、超音波トランスデューサと複数の信号線束とが基板を介して電気的に接続される。
第15態様の超音波内視鏡において、基板がフレキシブルプリント基板である。
本発明の超音波内視鏡によれば、複数の同軸ケーブルを含む信号線束を容易に固定できる。
図1は、超音波内視鏡を用いる超音波検査システムの構成の一例を示す概略構成図である。 図2は、図1に示す超音波内視鏡の先端部の一例の外観を示す部分拡大斜視図である。 図3は、図2に示す超音波内視鏡の先端部の縦断面図である。 図4は、同軸ケーブルの一例の構成を模式的に示す断面図である。 図5は、複数の同軸ケーブルによって構成される信号線束の一例を模式的に示す断面図である。 図6は、超音波内視鏡の先端部の一部を示す斜視図である。 図7は、複数の信号線束を含む超音波内視鏡の先端部の一部を示す斜視図である。 図8は、図7とは異なる方向から見た、複数の信号線束を含む超音波内視鏡の先端部の一部を示す斜視図である。 図9は、複数の信号線束が配置された先端部の中心軸に直交し、且つ、受け部材及び押さえ部材を通る平面で切断した先端部の断面である。 図10は、複数の信号線束と信号ケーブルとが配置された先端部の中心軸に直交し、且つ、受け部材及び押さえ部材を通る平面で切断した先端部の断面である。 図11は、複数の信号線束と鉗子チューブとが配置された先端部の中心軸に直交し、且つ、受け部材及び押さえ部材を通る平面で切断した先端部の断面である。 図12は、複数の信号線束と信号ケーブルと鉗子チューブとが配置された先端部の中心軸に直交し、且つ、受け部材及び押さえ部材を通る平面で切断した先端部の断面である。 図13は、受け部材と押さえ部材との相対位置を位置決めする構造を説明するための斜視図である。 図14は、先端部、湾曲部、軟性部及び信号線束の構造を示す概略図である。 図15は、図14とは異なる信号線束の構造を示す概略図である。 図16は、信号線束の同軸ケーブルをフレキシブルプリント基板に電気的に接続するための手順を説明するための図である。
以下、添付図面に従って本発明に係る超音波内視鏡の好ましい実施形態について説明する。
図1は、実施形態の超音波内視鏡12を使用する超音波検査システム10の一例を示す概略構成図である。図2は、図1に示す超音波内視鏡の先端部の一例の外観を示す部分拡大斜視図である。図3は、図2に示す超音波内視鏡の先端部の中心軸に沿う縦断面図である。
図1に示すように、超音波検査システム10は、超音波内視鏡12と、超音波画像を生成する超音波用プロセッサ装置14と、内視鏡画像を生成する内視鏡用プロセッサ装置16と、体腔内を照明する照明光を超音波内視鏡12に供給する光源装置18と、超音波画像及び内視鏡画像を表示するモニタ20と、を備える。また、超音波検査システム10は、洗浄水などを貯留する送水タンク21aと、体腔内の吸引物を吸引する吸引ポンプ21bとを備える。
超音波内視鏡12は、被検体の体腔内に挿入される挿入部22と、挿入部22の基端部に連設され、術者が操作を行うための操作部24と、操作部24に一端が接続されたユニバーサルコード26とを有する。
操作部24には、送水タンク21aからの送気送水管路(不図示)を開閉する送気送水ボタン28aと、吸引ポンプ21bからの吸引管路(不図示)を開閉する吸引ボタン28bとが並設される。また、操作部24には、一対のアングルノブ29、29と処置具挿入口30とが設けられる。
ユニバーサルコード26の他端部には、超音波用プロセッサ装置14に接続される超音波用のコネクタ32aと、内視鏡用プロセッサ装置16に接続される内視鏡用のコネクタ32bと、光源装置18に接続される光源用のコネクタ32cとが設けられる。超音波内視鏡12は、これらのコネクタ32a、32b及び32cを介してそれぞれ超音波用プロセッサ装置14、内視鏡用プロセッサ装置16及び光源装置18に着脱自在に接続される。また、コネクタ32cには、送水タンク21aに接続される送気送水用チューブ34aと、吸引ポンプ21bに接続される吸引用チューブ34bとが備えられる。
挿入部22は、先端側から順に、硬質部材で形成され、超音波観察部36と内視鏡観察部38とを有する先端部40と、先端部40の基端側に連設された湾曲部42と、湾曲部42の基端側と操作部24の先端側との間を連結する軟性部44とを有する。湾曲部42は、複数の湾曲駒(アングルリング)を連結してなり、湾曲自在に構成される。軟性部44は、細長、且つ長尺で、可撓性を有する
湾曲部42は、操作部24に設けられた一対のアングルノブ29、29を回動操作することにより、遠隔的に湾曲操作される。これにより、先端部40を所望の方向に向けることができる。
超音波用プロセッサ装置14は、後述する超音波観察部36の超音波トランスデューサ46(図2参照)の複数の超音波振動子48に超音波を発生させるための超音波信号を生成して供給する。また、超音波用プロセッサ装置14は、超音波が放射された観察対象部位から反射されたエコー信号を超音波振動子48で受信して取得し、取得したエコー信号に対して各種の信号処理を施して超音波画像を生成する。生成された超音波画像がモニタ20に表示される。
内視鏡用プロセッサ装置16は、内視鏡観察部38において光源装置18からの照明光に照明された観察対象部位から取得された画像信号を受信して取得し、取得した画像信号に対して各種の信号処理及び画像処理を施して、内視鏡画像を生成する。生成された内視鏡画像がモニタ20に表示される。
超音波用プロセッサ装置14及び内視鏡用プロセッサ装置16が、別々に設けられた2台の装置(コンピュータ)によって構成されている。ただし、これに限定されるものではなく、1台の装置によって超音波用プロセッサ装置14及び内視鏡用プロセッサ装置16の双方が構成されてもよい。
光源装置18は、内視鏡観察部38を用いて体腔内の観察対象部位を撮像して画像信号を取得するために、赤光、緑光及び青光などの3原色光からなる白色光又は特定波長光などの照明光を発生させて、超音波内視鏡12内のライトガイド(不図示)などを伝搬し、内視鏡観察部38から出射して体腔内の観察対象部位を照明する。
モニタ20は、超音波用プロセッサ装置14及び内視鏡用プロセッサ装置16により生成された各映像信号を受けて超音波画像及び内視鏡画像を表示する。これらの超音波画像及び内視鏡画像の表示は、いずれか一方のみの画像を適宜切り替えてモニタ20に表示したり両方の画像を同時に表示したりすることも可能である。
なお、実施形態では、一台のモニタ20に超音波画像及び内視鏡画像を表示するが、超音波画像表示用のモニタと、内視鏡画像表示用のモニタとが別々に設けられてもよい。また、モニタ20以外の表示形態、例えば、術者が携帯する端末のディスプレイに表示する形態にて超音波画像及び内視鏡画像を表示してもよい。
次に、図2及び図3を参照して先端部40の構成を説明する。
図2に示すように、超音波内視鏡12の先端部40には、基端側に超音波画像を取得するための超音波観察部36と、先端側に内視鏡画像を取得するための内視鏡観察部38とが設けられている。
超音波内視鏡12の先端部40は、先端側の内視鏡観察部38の部分に被せられるキャップ状の先端部品41aと、基端側の超音波観察部36の基端側に配置される基端側リング41bと、SUS(ステンレス鋼(Steel Use Stainless))等の金属リング41c(図3参照)とを備える。ここで、先端部品41a及び基端側リング41bは、硬質樹脂等の硬質部材からなり、外装部材となる。金属リング41cは、外装部材の内側に配置される。
内視鏡観察部38は、先端面に設けられる処置具導出口76、観察窓78、照明窓80及び洗浄ノズル82などを含んでいる。照明窓80は、観察窓78を挟んで2つ設けられている。
超音波観察部36は、超音波トランスデューサ46により構成される。超音波トランスデューサ46は、複数の超音波振動子48を、円周方向に配列されて構成される。
先端部40には、内部に、超音波観察部36を覆う超音波伝達媒体(例えば、水、オイル等)を注入したバルーン(不図示)が着脱自在に装着されていてもよい。超音波及びエコー信号は空気中で減衰する。そのため、バルーンに超音波伝達媒体を注入して膨張させ、観察対象部位に当接させることにより、超音波観察部36の超音波トランスデューサ46と観察対象部位の間から空気を排除し、超音波及びエコー信号の減衰を防止することができる。
図3に示すように、先端部40には、観察窓78の後方(基端側)に、観察系ユニット85が配置される。観察系ユニット85は、例えば、対物レンズ86と、プリズム88と、撮像素子90と、基板92と、信号ケーブル94とを含んでいる。
観察窓78から入射した観察対象部位の反射光は、対物レンズ86によって取り込まれる。取り込まれた反射光は、プリズム88により光路が直角に折り曲げられて、撮像素子90の撮像面に結像される。撮像素子90は、観察窓78、対物レンズ86及びプリズム88を透過して撮像面に結像された観察対象部位の反射光を光電変換して、画像信号を出力する。撮像素子90としては、CCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)及びCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補形金属酸化膜半導体)などを挙げることができる。
撮像素子90は基板92に搭載される。基板92には撮像素子90と電気的に接続される回路パターン(不図示)が形成されている。回路パターンは端部に複数の電極を備え、この複数の電極に複数の信号ケーブル94がそれぞれ接続される。信号ケーブル94は、芯線を絶縁チューブで被覆したものから構成されてもよい。基板92の回路パターンも内視鏡画像の信号を伝送するため、基板92の回路パターンと信号ケーブル94とが内視鏡画像の信号伝送路となる。複数の信号ケーブル94は、湾曲部42及び軟性部44(不図示)に向かって延出される。複数の信号ケーブル94は、操作部24からユニバーサルコード26内に挿通されて、最終的には内視鏡用のコネクタ32bに接続される(図1参照)。内視鏡用のコネクタ32bは、内視鏡用プロセッサ装置16に接続される。なお、複数の信号ケーブル94は、シールド部材によって覆われることによってシールドケーブルとしておくことが好ましい。
処置具導出口76は鉗子チューブ84の出口である。鉗子チューブ84は挿入部22の基端側に延在し、操作部24の処置具挿入口30に連通するように延びる。鉗子などの処置具が操作部24の処置具挿入口30から鉗子チューブ84に挿入され、処置具導出口76から突出される。処置具により被検体の処置が行われる。
照明窓80(図2参照)には、ライトガイド98の出射端が接続される。ライトガイド98は、挿入部22から操作部24まで延設される。ライトガイド98の入射端は、ユニバーサルコード26を介して接続された光源装置18に接続される。ライトガイド98は、挿入部22の基端側に向かって延出され、操作部24からユニバーサルコード26内に挿通されて、最終的には光源用のコネクタ32cに接続される。光源用のコネクタ32cは、光源装置18に接続される(図1参照)。光源装置18で発せられた照明光は、ライトガイド98を伝って照明窓80から被観察部位に照射される。
洗浄ノズル82には、送気送水チャネル100が接続されている。送気送水チャネル100は、挿入部22の基端側に向かって延出され、操作部24からユニバーサルコード26内に挿通される。さらに、送気送水チャネル100は、光源用のコネクタ32cに接続され、送気送水用チューブ34aを介して送水タンク21aに接続される。洗浄ノズル82は、観察窓78及び照明窓80の表面を洗浄するために、送水タンク21aから超音波内視鏡12内の送気送水チャネル100を経て、空気、又は洗浄水を観察窓78及び照明窓80に向けて噴出する。
金属リング41cの内側には、内視鏡観察部38を構成する部品、挿入部22の基端側から先端側に延びる管路及び伝送路などの様々な部材が収納される。
超音波観察部36を構成する超音波トランスデューサ46は、円筒状に配列された複数の超音波振動子48(図2参照)と、複数の超音波振動子48に対応する複数の個別電極52a及び複数の超音波振動子48に共通の共通電極52bを備える電極部52と、複数の個別電極52aがそれぞれ接続されるフレキシブルプリント基板56と、外周に巻き付けられた複数の超音波振動子48を支持する金属リング41cとを含んでいる。フレキシブルプリント基板56はFPC(Flexible Printed Circuit)基板とも称される。
フレキシブルプリント基板56は、薄くて柔軟性を有するので、容易に屈曲させることができる。フレキシブルプリント基板56に代えて柔軟性を有さない剛性の高いリジッド基板を適用することができる。フレキシブルプリント基板56とリジッド基板とを含む場合、単に基板と称される。
超音波トランスデューサ46は、更に、超音波振動子48の上に積層された音響整合層64と、音響整合層64上に積層された音響レンズ66とを有する。超音波トランスデューサ46は、音響レンズ66、音響整合層64、超音波振動子48及びバッキング材層54の積層体からなる。なお、金属リング41cには、この積層体が嵌合等の方法で結合される。
音響整合層64は、超音波振動子48の外周に設けられ、人体等の被検体と超音波振動子48との間の音響インピーダンス整合をとるためのものである。
音響整合層64の外周上に取り付けられている音響レンズ66は、超音波振動子48から発せられる超音波を観察対象部位に向けて収束させるためのものである。音響レンズ66は、例えば、シリコン系樹脂(ミラブル型シリコンゴム(HTVゴム)、液状シリコンゴム(RTVゴム)等)、ブタジエン系樹脂、ポリウレタン系樹脂等からなる。音響整合層64によって被検体と超音波振動子48との間の音響インピーダンス整合をとり、超音波の透過率を高めるため、音響レンズ66には、必要に応じて酸化チタンやアルミナ、シリカ等の粉末が混合される。
図2に示すように、超音波振動子48は、円筒状に配列された複数、例えば48~192個の直方体形状の超音波振動子48からなる複数チャンネル、例えば48~192チャンネル(CH)のアレイである。
超音波トランスデューサ46では、複数の超音波振動子48が、一例として、図示例のように周方向に所定のピッチで配列されている。このように、超音波トランスデューサ46を構成する各超音波振動子48は、先端部40の中心軸方向(挿入部22の長手軸方向)を中心とする円筒状に等間隔で配列されている。さらに、各超音波振動子48は、超音波用プロセッサ装置14から入力される駆動信号に基づいて順次駆動される。これによって、超音波振動子48が配列された範囲を走査範囲としてラジアル電子走査が行われる。
図3に示すように、バッキング材層54の基端側の側面に取り付けられるフレキシブルプリント基板56は、一方で、電極部52の複数の個別電極52aと電気的に接続され、他方で、信号線束72の複数の同軸ケーブル58と配線接続される。こうして、超音波振動子48の個別電極52aと各同軸ケーブル58とが電気的に接続され、各超音波振動子48と信号線束72とが電気的に接続される。
実施形態では、後述するように、複数の信号線束72が用いられる。更に、複数の信号線束72の先端側に位置し、且つ、先端部40の内部において、先端部40の外周側に配置される受け部材110と、先端部40の内側に配置される押さえ部材120とを備える。複数の信号線束72が受け部材110と押さえ部材120との間で挟持されることで固定される。
次に、図4及び図5に基づいて、同軸ケーブルと信号線束の構造について説明する。
図4に示すように、同軸ケーブル58は、中心に芯線58aと、芯線58aの外周に第1絶縁層58bと、第1絶縁層58bの外周にシールド部材58cと、シールド部材58cの外周に第2絶縁層58dとを備える。同軸ケーブル58は、中心側から芯線58aと、第1絶縁層58bと、シールド部材58cと、第2絶縁層58dとを同心円状に積層される。
図5に示すように、信号線束72は、複数の同軸ケーブル58で構成されるケーブル束72aと、ケーブル束72aを被覆するシールド層72bと、シールド層72bを被覆する外皮72cとを備える。ケーブル束72aは、複数の同軸ケーブル58を撚り合わせすることで構成してもよい。信号線束72は複数の同軸ケーブル58を内部に含む一本の信号線束72として取り扱われる。
シールド層72bは、例えば、複数本の素線を編み組むことで構成できる。素線は、メッキ処理(錫メッキ又は銀メッキ)された銅線又は銅合金線等で構成される。
また、シールド層72bの内側で、ケーブル束72aの外周に、テープ巻き層(不図示)が配置されてもよい。テープ巻き層は、例えば、樹脂製テープであり、ケーブル束72aが個々の同軸ケーブル58にばらけてしまうことを抑制できる。その場合、テープ巻き層の範囲はケーブル束72aが拘束される長手軸方向の範囲と基本的には同じになる。
次に、図6から図8を参照して、受け部材110と押さえ部材120について説明する。図6は、超音波内視鏡の先端部の一部を示す斜視図である。図7及び図8は、複数の信号線束を含む超音波内視鏡の先端部の一部を示す斜視図である。
図6においては、受け部材110と押さえ部材120の構造の理解を容易にするため信号線束72を省略している。
図6に示すように、受け部材110は、先端部40の基端側リング41b(不図示)の内周に沿って配置される、円筒形状の部材である。受け部材110の円筒形状には、完全に閉じた円筒形状及び中心軸CLに沿って一部が切り取られた円筒形状を含む(図8参照)。受け部材110は、少なくとも、複数の信号線束72に対向する位置に配置されていればよい。
押さえ部材120は、中心軸CLに沿って延びる部材で構成される。押さえ部材120は、受け部材110と対向する位置において、複数の信号線束72を挟持可能な押さえ面を少なくとも一つ備える。後述するように受け部材110と押さえ部材120とにより、複数の信号線束72を挟持できる。押さえ部材120は、少なくとも受け部材110と対向する位置において、複数の信号線束72を信号線束毎に個別に押さえることが可能な複数の個別押さえ面120aを備えてもよい。図6に示す押さえ部材120は、2本の信号線束72を信号線束毎に個別に押さえることが可能な2個の個別押さえ面120aを備えている。更に、個別押さえ面120aは複数の信号線束72の各信号線束72に倣う湾曲形状を有することが好ましい。湾曲形状の個別押さえ面120aは、受け部材110と協働して確実に各信号線束72を挟持し、固定することを可能にする。
個別押さえ面120aは、受け部材110を超えて基端側に延びてもよい。信号線束72と個別押さえ面120aとが接する面積が大きくなり、安定して信号線束72を挟持できる。
押さえ部材120は、中心軸CL方向に沿って並ぶ2個の個別押さえ面120aを連結する連結部120bを備える。連結部120bは、2個の個別押さえ面120aの幅方向の端部同士を連結する。これにより、2個の個別押さえ面120aの間であって、押さえ部材120を挟んで信号線束72とは反対側に、信号線束72が中心軸CLに沿って延びる空間が画定される。連結部120bは受け部材110を超えて先端側に延びてもよい。実施形態では、連結部120bは金属リング41cの位置まで延びる。押さえ部材120は、2個の個別押さえ面120aと連結部120bとを一体的に作製できる。
図7及び図8に示すように、2本の信号線束72が受け部材110と押さえ部材120とにより挟持され、固定される。図6から図8で示すように、比較的簡単な構造である受け部材110と押さえ部材120とにより複数の信号線束72を固定できる。
一般的に、超音波内視鏡では、100本以上の同軸ケーブルが束ねられ、さらに外皮で被覆され1本の信号線束として、超音波トランスデューサに電気的に接続される。このような信号線束は、超音波内視鏡12の先端部40の位置で、局所的に形状を変形(断面視で楕円形状などに)させて、デッドスペースを無くすことが望ましい。しかしながら、信号線束の外被が硬いため、収縮チューブなどを用いて信号線束を楕円形状に変形させても、信号線束が元の円形状に戻ってしまう場合がある。したがって、信号線束を変形させた状態を維持することは容易ではない。信号線束の変形形状を維持できない場合、信号線束が先端部に配置される内容物の中でも太いため、デッドスペースが大きくなる。
そこで、実施形態では、1本の信号線束を複数の信号線束72にすることで、信号線束72を変形させるために必要な力を小さくしている。さらに、先端部40の外周側に配置される受け部材110と、内側に配置される押さえ部材120との間で挟持し固定することにより、複数の信号線束72を容易に変形でき、変形された信号線束72の形状を維持することができる。
受け部材110と押さえ部材120の少なくとも一方は、金属製であり、金属製にすることにより、その厚さを薄くできる。金属製の材料としてSUS、アルミニウムなどを挙げることができる。受け部材110と押さえ部材120の両方が金属製であることが好ましい。
さらに、受け部材110と押さえ部材120とを剛体にすることで、信号線束72を、より確実に変形を維持でき、固定できる。剛体は、少なくとも信号線束72を変形しうる程度の剛性を有すればたり、それ以上の剛性を有してもよい。
複数の信号線束72とし、信号線束72を変形させるために必要な力を小さくすることで、受け部材110及び押さえ部材120の厚みも薄くしても、信号線束72を変形でき、結果、超音波内視鏡12の先端部40を細径化することが可能になる。
図8に示すように、受け部材110は、先端側に延びる連結部110aを有してもよい。連結部110aを介して受け部材110と金属リング41cとを連結できる。受け部材110と金属リング41cとの相対的な位置関係が決定される。
次に、先端部40における、受け部材110及び押さえ部材120が配置される位置での、信号線束72、鉗子チューブ84及び信号ケーブル94の好ましい配置について、図9から図12を参照して説明する。
まず、信号線束72の配置について説明する。図9は、先端部40の中心軸CLに直交し、且つ、受け部材110及び押さえ部材120を通る平面で切断した先端部断面を示している。複数の信号線束72が先端部40の中心軸CLに沿って延びる方向に配置される。中心軸CLを通る直線L1により先端部断面が2つ領域に分割されている。2つに分割した領域のうち一方側の領域を第1分割領域AR1とし、他方側の領域を第2分割領域AR2とした場合に、一方の領域である第1分割領域AR1に複数の信号線束72が配置される。
図9に示すように、複数の信号線束72が受け部材110及び押さえ部材120により断面視で楕円形状に変形されている。その結果、受け部材110の内周と信号線束72の外周との間に生じるデッドスペースを小さくできる。
また、複数の信号線束72が第1分割領域AR1に配置されるので、先端部40において、信号線束72以外の内容物を挿通させる際の、配置空間を大きくできる。配置空間を有効活用することで先端部40のデッドスペースを小さくでき、内容物を効率的に先端部40に配置できるので、結果として先端部40を細径化することが可能になる。
各信号線束72に対応する個別押さえ面120aの湾曲形状は、信号線束72に完全に倣う必要はなく、信号線束72を略楕円形状に変形できる程度の湾曲形状であればよい。
次に、信号線束72と信号ケーブル94との配置について説明する。図10は、図9と同様の先端部断面を示している。図10に示すように、先端部40には複数の信号線束72と、信号ケーブル94とが、中心軸CLに沿って配置されている。信号ケーブル94が、2本の信号線束72の間に沿って配置される。2本の信号線束72は、受け部材110と押さえ部材120とにより挟持され、固定されている。2本の信号線束72を並べて配置することで画定される空間に信号ケーブル94を配置することにより、先端部40の配置空間を有効活用でき、先端部40の細径化が可能になる。
また、術者の操作性改善を実現できる。すなわち、実施形態では、観察系ユニット85における対物レンズ86等の光学系を、先端部40の中心軸CLに近接して配置でき、術者が超音波内視鏡12を操作する際の違和感を低減できる。一方で、光学系が先端部40の外周の端部に近いほど、管腔内に超音波内視鏡12を入れた場合、管腔の隅に入っているような感じを、術者は受けるからである。
さらに、図10に示すように、先端部断面において、第1分割領域AR1に複数の信号線束72及び信号ケーブル94が配置されることが好ましい。第1分割領域AR1に信号線束72及び信号ケーブル94が配置されるので、先端部40の配置空間をより有効活用できる。
また、信号ケーブル94が、複数の個別押さえ面120aの間で、且つ、押さえ部材120を挟んで複数の信号線束72とは反対側に配置される。複数の信号線束72が受け部材110と押さえ部材120とにより確実に挟持される。信号ケーブル94は受け部材110と押さえ部材120により挟持されないので、信号ケーブル94はある程度の配置の自由度を持つことができる。
次に、信号線束72と鉗子チューブ84との配置について説明する。図11は、図9と同様の先端部断面を示している。図11に示すように、先端部40には複数の信号線束72と、鉗子チューブ84とが、中心軸CLに沿って配置されている。2本の信号線束72は、受け部材110と押さえ部材120とにより挟持され、固定されている。先端部断面において、第1分割領域AR1に複数の信号線束72が配置され、第2分割領域AR2に鉗子チューブ84が配置される。鉗子チューブ84が信号線束72の次に太い内容物であり、鉗子チューブ84と信号線束72とが干渉しない第1分割領域AR1と第2分割領域AR2とにそれぞれ配置されることで、先端部40の配置空間をより有効活用でき、先端部40を細径化できる。
次に、信号線束72と信号ケーブル94と鉗子チューブ84との配置について説明する。図12は、図9と同様の先端部断面を示している。図12に示すように、先端部40には複数の信号線束72と、信号ケーブル94と、鉗子チューブ84とが、中心軸CLに沿って配置されている。2本の信号線束72(72-1及び72-2)は、受け部材110と押さえ部材120とにより挟持され、固定されている。
図12に示すように、先端部断面において、信号ケーブル94の中心軸CL1及び鉗子チューブ84の中心軸CL2を通る直線L2で先端部断面を2つに分割した領域のうち一方側の領域を第3分割領域AR3とし、他方側の領域を第4分割領域AR4とした場合に、複数の信号線束72のうち一部の信号線束72-1が第3分割領域AR3に配置され、且つ、他部の信号線束72-2が第4分割領域AR4に配置される。
先端部40の配置空間において、信号線束72-1、72-2と信号ケーブル94と鉗子チューブ84とは、他の内容物と比較して占める範囲が大きい。したがって、2本の信号線束72-1、72-2を異なる分割領域に配置することで、配置空間を有効活用できる。
次に、受け部材110と押さえ部材120との相対位置を位置決めするための位置決め構造について、図13を参照して説明する。
図13(A)は、複数の信号線束72を含む超音波内視鏡12の先端部40の一部を、基端側から見た斜視図である。図13(B)及び図13(C)は、位置決め構造の拡大図である。
図13(A)に示すように、押さえ部材120が複数の信号線束72を挟持できる位置に配置され、押さえ部材120が受け部材110に固定される。具体的には、図13(B)及び図13(C)に示すように、受け部材110には、係止溝110bが形成されている。係止溝110bは、中心軸CLに沿って延び、基端側を向く一端が開放されたスリットである。一方、押さえ部材120には、係止溝110bに係止可能な係止片120cが設けられる。係止片120cは、例えば、個別押さえ面120aに連続して中心軸CLから離れる方向に延びる。
押さえ部材120の係止片120cを受け部材110の係止溝110bに挿入することにより、係止片120cが係止溝110bに係止される。その結果、受け部材110と押さえ部材120との相対位置が位置決めされる。
図13に示す位置決め構造は、接着剤の使用を不要にでき、接着剤を塗布する工程を省くことができる。ただし、この位置決め構造は接着剤の使用を許容する。また、この位置決め構造は、係止片120cを係止溝110bに挿入する比較的簡単な構造で、受け部材110と押さえ部材120とを位置決めでき、ネジの使用を不要にできる。その結果、先端部40を細径化できる。一般に、ネジを使用する場合、ネジのための配置空間が必要となり、先端部40の径が大きくなるからである。
実施形態では、受け部材110に係止溝110bを設け、押さえ部材120に係止片120cを設けた場合を説明した。これに限定されず、受け部材110に係止片を設け、押さえ部材120に係止溝を設けもよい。受け部材110の係止片を押さえ部材120に係止溝を挿入することで、受け部材110と押さえ部材120との相対位置を位置決めできる。
なお、受け部材110及び押さえ部材120は、先端部40のグラウンドと絶縁されていることが好ましい。また、受け部材110及び押さえ部材120は、信号ケーブル94のグラウンドと絶縁されていることが好ましい。上記のグラウンドと受け部材110及び押さえ部材120とを絶縁することにより、超音波内視鏡12の信号ケーブル94を伝送する信号が信号線束72に入ることに起因するノイズの発生を抑制できる。
次に、信号線束72の好ましい構造について図14及び図15を参照して説明する。図14は、先端部40、湾曲部42、軟性部44及び信号線束72の構造を示す概略図である。図14(A)は、先端部40、湾曲部42及び軟性部44に信号線束72が挿通される状態を示す図である。図14(B)は信号線束72の第1形態の構造を示し、図14(C)は信号線束72の第2形態の構造を示し、図14(D)は信号線束72の第3形態の構造を示す。
図15は、信号線束72の構造を示す概略図である。図15(E)は信号線束72の第4形態の構造を示し、図15(F)は信号線束72の第5形態の構造を示し、図15(G)は信号線束72の第6形態の構造を示す。
図14(A)に示すように、信号線束72が軟性部44、湾曲部42及び先端部40に挿通される。先端部40において、同軸ケーブル58がフレキシブルプリント基板56に電気的に接続される。また、信号線束72が受け部材110と押さえ部材120とにより挟持される(以下、受け部材110と押さえ部材120とにより挟持される箇所を挟持箇所130と称する)。湾曲部42には複数の湾曲駒42aが連結部42bを介して軸方向に連結されている。複数の湾曲駒42aの内部には、複数の操作ワイヤ(不図示)が軸方向に沿って配置され、且つ、周方向に所定の間隔で配置されている。この操作ワイヤの基端は、操作部24に設けられた一対のアングルノブ29、29で回動されるプーリ(不図示)に接続されている。これにより、一対のアングルノブ29、29を回動操作してプーリを回動すると、操作ワイヤが牽引され、湾曲部42が所望の方向に湾曲される。
図14(B)に示すように、信号線束72の第1形態は、複数の同軸ケーブル58で構成されるケーブル束72aと、ケーブル束72aを被覆するシールド層72bと、シールド層72bを被覆する外皮72cとを備える。信号線束72は、挟持箇所130から先端側に一定の長さ分のシールド層72bと外皮72cとが除去されている。ケーブル束72aが外皮72cとシールド層72bとから露出する。ケーブル束72aを構成する複数の同軸ケーブル58が個々の同軸ケーブル58に解きほぐされ、各同軸ケーブル58がフレキシブルプリント基板56の電極パッド(不図示)に電気的に接続される。
図14(B)に示すように、先端部40において、少なくとも挟持箇所130から一定長さ分の外皮72cとシールド層72bとが除去されるので、配線作業時の配線長WL(外皮72cの端部から同軸ケーブル58の先端までの長さ)を確保できる。それにより、配線時の同軸ケーブル58の取り回しが容易になり、断線などの配線ミスを低減できる。なお、シールド層72bと外皮72cの先端位置は先端部40に位置し、かつ両方の先端位置はケーブル束72aの先端位置に一致する。
図14(C)に示すように、信号線束72の第2形態は、信号線束72の第1形態と異なり、先端部40において、外皮72cが除去されている。外皮72cから露出する露出領域ではシールド層72bが露出する。露出領域(シールド層72b)には、外皮72cより剛性が低く、露出領域(シールド層72b)を被覆する絶縁部材74が備えられる。絶縁部材74は、例えば、シリコンチューブ、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン:polytetrafluoroethylene)チューブ、熱収縮チューブ、テープなどを例示できる。信号線束72の外皮72cは硬いため、外皮72cを除去し、外皮72cより剛性の低い絶縁部材74を被覆することで、信号線束72を容易に変形でき、挟持箇所130で変形形状を維持できる。なお、外皮72cの先端位置は湾曲部42に位置し、シールド層72bの先端位置と一致していない。シールド層72bの先端位置とケーブル束72aの先端位置は一致する。
図14(D)に示すように、信号線束72の第3形態は、信号線束72の第1形態と異なり、先端部40、湾曲部42及び軟性部44の一部において、外皮72cが除去されている。第2形態と同様に外皮72cから露出する露出領域ではシールド層72bが露出する。露出領域(シールド層72b)には、外皮72cより剛性が低く、露出領域(シールド層72b)を被覆する絶縁部材74が備えられる。
信号線束72の第3形態は、第2形態と同様に、挟持箇所130の外皮72cが除去されているので、信号線束72を容易に変形でき、その変形形状を維持できる。また、信号線束72の第3形態では、湾曲部42において硬い外皮72cが除去されているので、湾曲部42を容易に湾曲できる。なお、外皮72cの先端位置は軟性部44に位置し、シールド層72bの先端位置と一致していない。シールド層72bの先端位置とケーブル束72aの先端位置は一致する。
図15(E)に示すように、信号線束72の第4形態は、信号線束72の第1形態と異なり、先端部40において、シールド層72b及び外皮72cが除去されている。外皮72cから露出する露出領域では、シールド層72bも除去されているので、ケーブル束72aが露出する。外皮72cから露出する露出領域(ケーブル束72a)には、外皮72cより剛性が低く、露出領域(ケーブル束72a)を被覆する絶縁部材74が備えられる。
信号線束72の第4形態は、挟持箇所130において、シールド層72b及び外皮72cが除去されているので、より確実に、信号線束72を容易に変形でき、その変形形状を維持できる。なお、シールド層72bと外皮72cの先端位置は湾曲部42に位置し、かつ両方の先端位置は一致する。シールド層72bと外皮72cの先端位置はケーブル束72aの先端位置とは一致していない。
図15(F)に示すように、信号線束72の第5形態は、信号線束72の第1形態と異なり、先端部40において、シールド層72b及び外皮72cが除去されている。さらに、シールド層72bは湾曲部42の一部において、除去されている。また、外皮72cは湾曲部42及び軟性部44の一部において、除去されている。
外皮72cから露出する露出領域(ケーブル束72a及びシールド層72b)には、外皮72cより剛性が低く、露出領域(ケーブル束72aびシールド層72b)を被覆する絶縁部材74が備えられる。
信号線束72の第5形態は、挟持箇所130において、シールド層72b及び外皮72cが除去されているので、より確実に、信号線束72を容易に変形でき、その変形形状を維持できる。また、信号線束72の第5形態では、湾曲部42において硬い外皮72cが除去されているので、湾曲部42を容易に湾曲できる。なお、シールド層72bの先端位置は湾曲部42に位置し、外皮72cの先端位置は軟性部44に位置する。両者の先端位置は一致していない。
図15(G)に示すように、信号線束72の第6形態は、信号線束72の第1形態と異なり、先端部40、湾曲部42及び軟性部44の一部において、外皮72cが除去されている。さらに、先端部40、湾曲部42及び軟性部44の一部において、シールド層72bが除去されている。
外皮72cから露出する露出領域(ケーブル束72a)には、外皮72cより剛性が低く、露出領域(ケーブル束72a)を被覆する絶縁部材74が備えられる。
信号線束72の第6形態は、挟持箇所130において、シールド層72b及び外皮72cが除去されているので、より確実に、信号線束72を容易に変形でき、その変形形状を維持できる。また、信号線束72の第6形態では、湾曲部42において硬い外皮72cが除去されているので、湾曲部42を容易に湾曲できる。なお、シールド層72bと外皮72cの先端位置は軟性部44に位置し、両者の先端位置は一致している。信号線束72の構造は、図14及び図15に限定されることなく適宜変更でき、シールド層72bと外皮72cの先端位置は、一致させてもよく、また、一致させなくてもよい。
次に、信号線束72の同軸ケーブル58をフレキシブルプリント基板56に電気的に接続するための好ましい手順を、図16を参照して説明する。
図16(A)に示すように、信号線束72とフレキシブルプリント基板56とが準備される。信号線束72は、複数の同軸ケーブル58で構成されるケーブル束72aと、ケーブル束72aを結束するテープ72dと、テープ72dで結束されたケーブル束72aを被覆するシールド層72bと、シールド層72bを被覆する外皮72cと、備える。挟持箇所130から先端側に向けて一定長さ分の外皮72cと、シールド層72bと、テープ72dとが除去されている。露出されたケーブル束72aの複数の同軸ケーブル58が個々の同軸ケーブル58に解きほぐされている。
フレキシブルプリント基板56は同軸ケーブル58と電気的に接続される電極パッド(不図示)を基端側に備える。同軸ケーブル58の先端側とフレキシブルプリント基板56の電極パッドとが対向する位置に配置される。
次に、図16(B)に示すように、外皮72cが先端部40、湾曲部42及び軟性部44の一部において除去される。露出領域のシールド層72bが、先端側から湾曲部42内の位置Pで、折り返される。シールド層72bが例えば編組で構成されている場合、容易に折り返すことができるので、シールド層72bを外皮72cの端部と同じ位置で除去する必要はない。外皮72cの先端位置は軟性部44に位置する。
同軸ケーブル58の先端から位置Pの間において、外皮72cとシールド層72bとが存在していないので、配線作業時の配線長WL(位置Pから同軸ケーブル58の先端までの長さ)を確保でき、同軸ケーブル58を容易に取り回すことができる。その結果、同軸ケーブル58をフレキシブルプリント基板56に電気的に接続する際の断線などの配線ミスを低減できる。
次に、図16(C)に示すように、折り返されたシールド層72bを折り返し前の状態に戻す。配線作業時はシールド層72bを折り返して配線長WLを長くし、配線後に元の状態に戻し、ケーブル束72aの先端位置までシールド層72bで被覆する。これにより、EMC(Electro Magnetic Compatibility)特性を向上できる。ケーブル束72aとシールド層72bの先端位置は一致する。
その後、絶縁部材74として熱収縮チューブを、外皮72cの先端側の部分からシールド層72bの先端位置まで被せる。熱収縮チューブは両端に開口を有する筒状部材であって、加熱することにより径が小さくなる方向に収縮する。
次に、図16(D)に示すように、絶縁部材74を加熱し、絶縁部材74を収縮させる。これにより、外皮72cから露出する露出領域(シールド層72b)には、外皮72cより剛性が低く、露出領域(ケーブル束72aびシールド層72b)を被覆する絶縁部材74が備えられる。シールド層72bを除去することなく、配線長WLの長さを確保し、且つ、EMC特性の向上を図ることができる。
ラジアル電子走査方式の超音波内視鏡12について説明したが、コンベックス電子走査方式の超音波内視鏡にも適用できる。
10 超音波検査システム
12 超音波内視鏡
14 超音波用プロセッサ装置
16 内視鏡用プロセッサ装置
18 光源装置
20 モニタ
21a 送水タンク
21b 吸引ポンプ
22 挿入部
24 操作部
26 ユニバーサルコード
28a 送気送水ボタン
28b 吸引ボタン
29 アングルノブ
30 処置具挿入口
32a コネクタ
32b コネクタ
32c コネクタ
34a 送気送水用チューブ
34b 吸引用チューブ
36 超音波観察部
38 内視鏡観察部
40 先端部
41a 先端部品
41b 基端側リング
41c 金属リング
42 湾曲部
42a 湾曲駒
42b 連結部
44 軟性部
46 超音波トランスデューサ
48 超音波振動子
52 電極部
52a 個別電極
52b 共通電極
54 バッキング材層
56 フレキシブルプリント基板
58 同軸ケーブル
58a 芯線
58b 第1絶縁層
58c シールド部材
58d 第2絶縁層
64 音響整合層
66 音響レンズ
72 信号線束
72-1 信号線束
72-2 信号線束
72a ケーブル束
72b シールド層
72c 外皮
72d テープ
74 絶縁部材
76 処置具導出口
78 観察窓
80 照明窓
82 洗浄ノズル
84 鉗子チューブ
85 観察系ユニット
86 対物レンズ
88 プリズム
90 撮像素子
92 基板
94 信号ケーブル
98 ライトガイド
100 送気送水チャネル
110 受け部材
110a 連結部
110b 係止溝
120 押さえ部材
120a 個別押さえ面
120b 連結部
120c 係止片
130 挟持箇所
AR1 第1分割領域
AR2 第2分割領域
AR3 第3分割領域
AR4 第4分割領域
CL 中心軸
CL1 中心軸
CL2 中心軸
L1 直線
L2 直線
P 位置
WL 配線長

Claims (15)

  1. 挿入部の先端部に、超音波トランスデューサが配置された超音波内視鏡であって、
    前記超音波トランスデューサに電気的に接続され、前記先端部の中心軸に沿って延びる複数の信号線束であって、各信号線束は複数の同軸ケーブルと、前記複数の同軸ケーブルを被覆するシールド層と、前記シールド層を被覆する外皮とを含み、
    前記複数の信号線束の先端側に位置し、前記先端部において、外周側に配置される受け部材と、内側に配置される押さえ部材と、を備え、
    前記複数の信号線束が前記受け部材と前記押さえ部材との間で挟持されることで固定される、超音波内視鏡。
  2. 前記先端部の中心軸に直交し、且つ、前記受け部材及び前記押さえ部材を通る平面で切断した先端部断面において、前記中心軸を通る直線で前記先端部断面を2つに分割した領域のうち一方側の領域を第1分割領域とし、他方側の領域を第2分割領域とした場合に、前記第1分割領域に前記複数の信号線束が配置される、請求項1に記載の超音波内視鏡。
  3. 観察系ユニットが前記先端部に配置され、前記観察系ユニットは撮像素子と前記撮像素子に接続される信号ケーブルとを備え、
    前記信号ケーブルが、前記複数の信号線束の少なくとの一つの間に沿って配置される、請求項2に記載の超音波内視鏡。
  4. 前記先端部断面において、前記第1分割領域に前記複数の信号線束及び前記信号ケーブルが配置される、請求項3に記載の超音波内視鏡。
  5. 前記押さえ部材は、前記複数の信号線束を信号線束毎に個別に押さえる複数の個別押さえ面を備え、各個別押さえ面は各前記信号線束に倣う湾曲形状を有する、請求項4に記載の超音波内視鏡。
  6. 前記信号ケーブルが、前記複数の個別押さえ面の間で、且つ、前記押さえ部材を挟んで前記複数の信号線束とは反対側に配置される、請求項5に記載の超音波内視鏡。
  7. 前記中心軸に沿って前記先端部に配置される鉗子チューブを備え、
    前記先端部断面において、前記第1分割領域に前記複数の信号線束が配置され、前記第2分割領域に前記鉗子チューブが配置される、請求項2から6のいずれか一項に記載の超音波内視鏡。
  8. 観察系ユニットが前記先端部に配置され、前記観察系ユニットは撮像素子と前記撮像素子に接続される信号ケーブルとを備え、
    前記先端部断面において、前記信号ケーブル及び前記鉗子チューブのそれぞれの中心軸を通る直線で前記先端部断面を2つに分割した領域のうち一方側の領域を第3分割領域とし、他方側の領域を第4分割領域とした場合に、前記複数の信号線束のうち一部の信号線束が前記第3分割領域に配置され、且つ、他部の信号線束が前記第4分割領域に配置される、請求項7に記載の超音波内視鏡。
  9. 前記受け部材と前記押さえ部材とにより固定される位置において、前記複数の信号線束は、前記外皮から露出する露出領域と、前記外皮より剛性が低く、前記露出領域を被覆する絶縁部材とを備える、請求項1から8のいずれか一項に記載の超音波内視鏡。
  10. 前記受け部材と前記押さえ部材の一方には一端が開放された係止溝が設けられ、前記受け部材と前記押さえ部材の他方には前記係止溝に係止可能な係止片が設けられ、前記係止溝に前記係止片を係止することによって、前記受け部材と前記押さえ部材との相対位置が位置決めされる、請求項1から9のいずれか一項に記載の超音波内視鏡。
  11. 前記受け部材及び前記押さえ部材の少なくとも一方が金属製である、請求項1から10のいずれか一項に記載の超音波内視鏡。
  12. 前記受け部材及び前記押さえ部材が、前記先端部のグラウンドから絶縁される、請求項1から11のいずれか一項に記載の超音波内視鏡。
  13. 観察系ユニットが前記先端部に配置され、前記観察系ユニットは撮像素子と前記撮像素子に接続される信号ケーブルとを備え、
    前記受け部材及び前記押さえ部材が、前記信号ケーブルのグラウンドから絶縁される、請求項1から12のいずれか一項に記載の超音波内視鏡。
  14. 前記超音波トランスデューサと前記複数の信号線束とが基板を介して電気的に接続される、請求項1から13のいずれか一項に記載の超音波内視鏡。
  15. 前記基板がフレキシブルプリント基板である、請求項14に記載の超音波内視鏡。
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