JP2549663B2

JP2549663B2 - 体腔内超音波診断装置

Info

Publication number: JP2549663B2
Application number: JP62187837A
Authority: JP
Inventors: 嗣久笹井
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1987-07-29
Filing date: 1987-07-29
Publication date: 1996-10-30
Anticipated expiration: 2011-10-30
Also published as: JPS6432847A

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は、内視鏡に超音波診断機能を持たせた体腔内
超音波診断装置に関するものである。

〔背景技術〕

体腔内超音波診断装置は、内視鏡に超音波走査機構を
一体に組合わせたものとして従来既知である。かかる超
音波診断装置においては、一般に、体腔内への挿入部の
先端部分に超音波探触子がその中心軸線を中心として回
動可能に配置され、この探触子を回動させるべく体腔外
の駆動部内に駆動手段としての駆動モータが配置され、
さらに、探触子を駆動モータに体して駆動結合する動力
伝達手段として中空のフレキシブルシャフトが挿入部内
に挿通されている。そして、探触子からの信号導線はフ
レキシブルシャフトの内部スペースに通されて外部の超
音波診断装置まで導かれる。駆動モータにより探触子を
回動させて体腔内の超音波による走査を行うものである
ことは言うまでもない。また、光学的観察手段として、
挿入部先端部分の側面に対物レンズを配置し、これによ
り得られた光学像をイメージガイドファイバーにより接
眼部まで導くものである。

従来技術においては、内視鏡の挿入部先端部分に超音
波探触子が配置され、かつ、その駆動軸であるフレキシ
ブルシャフトが挿入部の中心領域を占めているため、光
学的観察手段は先端部分の側面に配置せざるを得なかっ
た。そのために光学的観察手段の視野方向は側面方向に
限定されており、内視鏡を挿入しようとする方向が死角
となるので、体腔内での内視鏡操作が困難であった。特
に大腸のごとく管腔が複雑に蛇行している臓器内で上述
した既知の内視鏡を使用しようとしても、その視野方向
の制約に由来する操作の困難性から直腸より奥部に乃至
鏡を挿入することは殆ど負可能であり、仮に可能であっ
たとしても著しい危険を伴うものである。

光学的観察手段の対物レンズを内視鏡における挿入部
の先端面に配置し、内視鏡の挿入方向と光学的視野方向
とを一致させた構成も既知である。しかし、かかる既知
の構成によれば観察手段が影となってその方向での超音
波の視野が遮られ、したがって内視鏡先端部の軸線と直
交する断層面内で全周にわたる超音波視野を得ることが
できず、得られる視野は事実上は180゜程度に過ぎなか
った。そのため、体腔内における目的部位の完全な超音
波診断像を得るためには、体腔内で内視鏡を捻ったり回
転させる等の複雑で煩わしい操作が必要とされていた。

〔発明の開示〕

本発明は、従来技術における上述の問題点に着目して
なされたものであり、複雑に蛇行した狭隘な臓器内でも
安全かつ容易に操作することができ、しかも少なくとも
ほぼ全周にわたる広範な超音波診断範囲を有する体腔内
超音波診断装置を提案することを目的としている。

かかる目的を達成するため、本発明による体腔内超音
波診断装置は、体腔内への挿入部の先端部分に配置さ
れ、その中心軸線を中心として回動させうる超音波探触
子と、この探触子を回動させるべく体腔外の駆動部内に
配置された駆動手段と、前記挿入部内に挿通されて前記
探触子を駆動手段に駆動結合する中空の動力伝達手段と
を具え、前記先端部分における作動機能の制御に供する
操作部まで延在する中空チャンネルを、前記先端部分に
おける端面から前記動力伝達手段の内部を経て形成し、
前記先端部分として少なくとも第１、第２および第３の
ユニットを設け、第１のユニットは挿入部の湾曲部分に
隣接して配置された管状部材よりなり、第２のユニット
は後部領域において前記動力伝達手段に駆動結合される
と共に軸受を介して第１のユニット内に相対回動可能に
支承され、前記領域が第１のユニットの軸線方向前方に
配置されて前記探触子を支持する中空円筒状の支持部材
よりなり、第３のユニットは前部領域が第２のユニット
の軸線方向前方に配置されて前記先端部分の挿入方向前
方から光学的視野像を入射させる光学系を支持すると共
に、第２のユニットの前部領域内で当該領域を軸受を介
して相対回動可能に支承し、前記光学系に入射した光学
的視野像を前記操作部側に伝送しうる像伝送手段を前記
中空チャンネル内に配設したことを特徴とする。

〔発明の実施するための最良の形態〕

以下、本発明を図示の好適な実施例について説明す
る。

第１図は、本発明による体腔内超音波診断装置の一実
施例の全体構成を示す概念図である。この超音波診断装
置は、体腔内に挿入される可撓性挿入部と、この挿入部
の先端部分１を外部から操作する手元側の操作部２とを
具えている。先端部分１内には超音波による診断を行う
ための超音波探触子３を配置し、この探触子３は先端部
分１の長手方向中心線を中心として回動させうる機械走
査式、いわゆるメカラジアル型のものとする。さらに、
超音波探触子３を回転駆動させるための駆動部４を操作
部２に隣接させて配置すると共に駆動部４を、後述する
動力伝達素子を介して探触子３に対し機械的に駆動結合
する。本発明においては、超音波探触子３、その駆動部
４ならびに両者を結合する動力伝達素子を全て中空構造
とし、挿入部の先端部分から操作部２に至るまで中心軸
線の近傍領域に中空チャンネルが貫通して延在する配置
とする。

超音波探触子３は、例えばPZT、ニオブ酸リチウムま
たは適宜の高分子材料の膜よりなる超音波振動子と、こ
の振動子に接着固定された適当なダンピング材料とを具
える既知の構成のものとする。第２図にも示すとおり、
超音波探触子３は中空円筒状を呈する支持部材５に取付
け、この支持部材５は玉軸受６及びすべり軸受７により
回動可能に支承する。支持部材５の後端部に、前述の動
力伝達素子の一部としての中空多層フレキシブルシャフ
ト８の先端部を一体に結合し、このフレキシブルシャフ
ト８は、超音波診断装置における挿入部の内部に挿通し
た可撓性チューブ９内に回動可能に配置すると共に駆動
部４まで延在させるものである。

体腔内への挿入部の先端に配置した機械走査式の超音
波探触子を駆動部内の駆動モータに対してフレキシブル
シャフトを介して結合し、この探触子からの信号導線を
フレキシブルシャフトの内部に通した構成を有する超音
波診断装置は、例えば本出願人の出願に係る特開昭57−
190552号公報に記載されており、既知である。しかるに
本発明では、信号導線を別の部位に配置してフレキシブ
ルシャフトの内部を他の目的に供しうる中空チャンネル
として構成するものである。

すなわち、第３図に示す実施例では、フレキシブルシ
ャフト８を密巻コイルよりなる内周層8aと、内周層8aの
コイルの線材よりも比較的太い線材の粗巻コイルよりな
る中間層8bと、内周層8aのコイルと同程度の太さの線材
の密巻コイルよりなる外周層8cとの３層構造とする。さ
らに、超音波探触子３からの信号導線10としての極細同
軸ケーブルを、内周層8aと外周層8cとの間で中間層8bに
おける粗巻コイルの隣接周回部分の間隙スペース内に若
干の弛みを持たせてつる巻状に配置する。内周層8aと外
周層8cとを間における信号導線10のつぶれを確実に防止
するため、中間層8bの粗巻コイルの素材として信号導線
10よりも太い線材を使用するものである。

なお、第３図の実施例においては、内周層8aおよび外
周層8cの各コイル線材と、中間層8bのコイル線材とは相
互に逆方向に巻回するのが有利である。かかる配置によ
り、内外周両面が平滑で乱れの少ないフレキシブルシャ
フトを実現することが可能となるからである。

また、第４図に示す実施例では、フレキシブルシャフ
ト８を第３図の実施例におけると同様の密巻コイルより
なる内周層8aおよび外周層8cと、これら両層の間につる
巻状の隙間が形成されるように配置されたゴム等の弾性
材料よりなる中間層8b′との３層構造とし、中間層8b′
の隙間内に信号導線10を若干の弛みを持たせて配置する
と共に中間層8b′の厚みを信号線10の直径より大として
信号導線のつぶれを防止可能とする。

第３図および第４図のいずれの実施例においても、信
号導線10は、フレキシブルシャフト８における内周層8a
と外周層8cとの間で中間層8b,8b′によって完全に保護
され、しかも若干の弛を持たせて配置されているため、
超音波診断装置における挿入部が体腔内に挿入されるに
際して屈曲しても引張り応力が作用せず、断線のおそれ
が実質的に皆無である。そして、フレキシブルシャフト
８内には十分な内部スペースを有し、後述するごとく所
要の目的に供し得る中空チャンネルを、その全長にわた
って確保することができる。

上述の構成のフレキシブルシャフト８は、第５図に示
すとおり、超音波診断装置における挿入部の後端側で、
可撓性を有しない通常の中空軸11に結合する。この中空
軸11は、駆動部４内の適宜の位置に配置された軸受12,1
3により回動可能に支承すると共に、駆動モータ14に対
し適当な結合手段15によって駆動結合する。その結合手
段15は、第５図に示すごとく、中空軸11に取付けたプー
リ15a、駆動モータ14の出力軸に取付けたプーリ15b、お
よび両プーリ15a,15bの間に掛けられたベルト15cを具え
るベルト駆動結合機構とすることができる。また、第１
図に示すごとく、中空軸11および駆動モータ14の出力軸
に取付けた減速歯車機構で結合手段15を構成してもよ
い。

かかる配置によれば、駆動モータ14を作動させること
により、その出力トルクが駆動結合手段15、中空軸11、
フレキシブルシャフト８および中空円筒状の支持部材５
を介して挿入部の先端部分１における超音波探触子３に
伝達され、探触子３を先端部分１の中心軸線を中心とし
て所要の角度だけ回動させることができる。なお、超音
波探触子３の送受信方位を検出可能とすべく、駆動部４
内にロータリーエンコーダ16を配置し、このエンコーダ
16により探触子の送受信方位を中空軸11の回動角度とし
て検出し、その検出値に応じた所要の信号処理を行わせ
る構成とすることができる。

第２図に示すとおり、超音波探触子３を収めた診断装
置の挿入部における先端部分１の内部スペース17には、
その音響インピーダンスが生体におけるものと近似した
値を有する超音波伝達媒体、例えば流動パラフィンを満
たし、この伝達媒体は挿入部の先端面におけるねじ封止
箇所18から前述の可撓性チューブ９内を経て操作部４内
の図示しない封止箇所まで完全に充填する。なお、全て
の隙間に超音波伝達媒体が満たされるように、例えばす
べり軸受け７の非摺動面側、すなわち支持部材５にねじ
結合される側に軸線方向に向けて延在する複数の溝19を
形成する。

また、挿入部の先端部分１における外周面には図示し
ない既知のバルーンを装着するための一対の周方向装着
溝20を形成する。これらの溝20にバルーンを装着した状
態でバルーン内部に対する脱気水の注入及び吸引排出を
可能とすべく、両装着溝20の間に注水口および吸引口を
開口させ、これらの注水口および吸引口は操作部２側に
配置した注水・吸引口金（図示せず）にチューブ21を介
して接続する。

超音波探触子３からの信号導線10を、挿入部の先端部
分１から駆動部４に至るまでのフレキシブルシャフト８
の内周層8aと外周層8cとの間に通すことは、第３図およ
び第４図に関連して前述したとおりである。このフレキ
シブルシャフト８と中空軸11との結合部位よりも手前側
では、第６図に示すように、信号導線10を中空軸11の外
周面に形成した長手方向溝22内に配置する。

さらに、第6A図に示すとおり、駆動部４における各構
成要素の取付けに供するフレーム23の外側には長手方向
溝23a,23bが形成されており、これらの溝内にはバルー
ンに対する脱気水の注入・吸引チューブ21と、挿入部の
先端部分１に隣接して配置されている湾曲部分の湾曲操
作に供する操作ワイヤ24を収めることである。なお、こ
のフレーム23は第５図においては図示が省略されてい
る。

中空軸11の外周面における長手方向溝22内に配置した
信号導線10は、中空軸11の後端側でスリップリング25に
接続する。スリップリング25に対して接点部材26を摺動
接触させ、これら接点部材26に接続された導線27を操作
部２内に導入し、操作部２からいわゆるユニバーサルコ
ード28内に挿通して図示しない超音波観察手段に接続可
能とする。

上述したとおり、本発明では超音波探触子３、その駆
動部４ならびに両者を結合する動力伝達素子8,11を全て
中空構造とし、挿入部の先端部分１から操作部２に至る
まで中心軸線の近傍領域に中空チャンネルが貫通して延
在する配置とされている。そして、この中空チャンネル
内に、挿入部の挿入方向の光学的視野を得ることのでき
る内視鏡部29を配置するものである。

この内視鏡部29は、第１図、第２図および第７図に示
すように、挿入方向の視野内の光学像を操作部２側に伝
送するための観察用レンズ群30、イメージガイドファイ
バー31、視野方向に照明光を送る照明用レンズ群32およ
びライトガイドファイバー33、上記レンズ群30,32の先
端側の表面を所要に応じて洗浄すべく水や空気の吐出に
供するノズル34、ならびに体腔内の液体の吸引や組織の
生検を行うための鉗子の挿通等に供するチャンネル35を
具える、それ自体は通常の構成のものである。すなわ
ち、この内視鏡部29は、挿入部を体腔内に挿入したとき
に、レンズ群32から照明光を照射しつつ操作部２に設け
た接眼部36を覗くことにより、レンズ群30を通じて被診
断部位、すなわち目的部位の表面の内視鏡像を観察しう
るものである。

内視鏡部29のイメージファイバー31、ライドガイドフ
ァイバー33およびチャンネル35は、前述した超音波探触
子３の支持部材５、フレキシブルシャフト８および中空
軸11内に挿通配置されるので、探触子３の回動に伴い、
いわゆる連れ回りを生じるおそれがある。したがって、
かかる連れ回りを防止するため、第５図に示すように内
視鏡部29を中空軸11の外部で適宜構成の回動防止手段、
例えば回動防止ピン37と協働させるのが望ましい。

上述したところから明らかなとおり、本発明において
は超音波診断装置に体腔内への挿入部の先端部分１内に
超音波探触子３を配置し、この探触子３を中空円筒状の
支持部材５に取付けると共に支持部材５を探触子３の駆
動部４に対して中空の動力伝達素子8,11により結合して
挿入部の先端部分１における端面から操作部２に至るま
で中心軸線の近傍領域を貫通する中空チャンネルを形成
し、この中空チャンネル内に挿入部の挿入方向前方の光
学的視野を得ることのできる内視鏡部29を収めた特異な
配置を特徴とするものである。かかる配置を容易かつ確
実に実現可能とするため、本発明においては体腔内への
挿入部の先端部分１を第１、第２および第３のユニット
U₁〜U₃に区分する。すなわち、第２図に示すとおり、第
１のユニットU₁は挿入部の湾曲部分50に隣接配置された
管状部材51により構成する。第２のユニットU₂は超音波
探触子３が取付けられ、かつ、フレキシブルシャフト８
に結合された中空円筒状の支持部材５により構成する。
さらに、第３のユニットU₃は内視鏡部29の先端構成部材
30,32,34を取付けた先端キャップ状の支持部材52を含む
ものである。

上述のごとく第１、第２および第３のユニットU₁〜U₃
に区分した先端部分１の組立て要領について説明すれ
ば、下記のとおりである。

先ず、本例においては第３のユニットU₃における支持
部材52に複数のねじ53によって硬質部材54を一体的に結
合し、硬質部材54の後端に接続されている保護管55およ
び可撓性チューブ56により内視鏡部29の内臓素子、すな
わちイメージファイバー31、ライトガイドファイバー33
およびチャンネル35を保持しうる構成としておく。

次に、第２のユニットU₂における支持部材５の後端部
にすべり軸受７の環状摺動面部材57を半径方向のボルト
58によって固定する。この状態で第２のユニットU₂を、
フレキシブルシャフト８の後端側から第１のユニットU₁
内に挿通し、ねじリング59によって上記摺動面部材57を
第１のユニットU₁に対して軸線方向に固定する。

さらに、第３のユニットU₃に可撓性チューブ56の後端
側からねじリング60を挿通しておき、この状態で玉軸受
６を止めねじ61により硬質部材54に対して軸線方向に固
定する。そして、すべり軸受７における別の環状摺動面
部材62を保護管55上に挿通して第３のユニットU₃をその
後端側から第２のユニットU₂における中空円筒状の支持
部材５およびフレキシブルシャフト８に挿通し、ねじリ
ング60により玉軸受６を第２のユニットU₂に対して軸線
方向に固定する。

最後に、第１のユニットと第３のユニットU₁,U₃の間
に適宜のねじり剛性を有するポリエチレン等の剛性樹脂
製円筒部材63を架橋配置し、両ユニットの相対角度位置
をピン64により固定する。円筒部材63はその両端部にお
いて対応するユニットU₁,U₃に対して接着する。また、
ピン64も対応するユニットに対して接着するものであ
る。

上述の実施例におけるごとく体腔内への挿入部の先端
部分１を第１、第２および第３のユニットU₁,U₂,U₃に区
分したことにより、第１のユニットU₁に第２のユニット
U₂を挿通し、第２のユニットU₂に第３のユニットU₃を挿
通して順次に先端部分１を組立てることができる。かく
して特異な内部配置を有する先端部分を比較的容易かつ
確実に組立てることが可能となるものである。

第８図および第９図は、前記中空チャンネル内に配置
される内視鏡部29の他の実施例を示すものである。この
実施例においても体腔内への挿入部の先端部分１を第
１、第２のユニットU₁,U₂,U₃に区分するものであり、挿
入方向における視野内の光学像の伝送手段をレンズ群30
と、CCD等の固体撮像素子38および電気ケーブル39とに
より構成した点を除いては、本質的には前述の実施例と
代わるところがない。

本発明においては、上述のごとく挿入部の先端部分１
を順次に組立てることのできる第１、第２および第３の
ユニットU₁,U₂,U₃に区分し、当該先端部分１から操作部
２に至るまで中心軸線の近傍領域を貫通する中空チャン
ネルの内部に内視鏡部29を配置する構成としたので、挿
入方向前方を直視しうると共に容易かつ確実に組立てる
ことのできる内視鏡光学系を実現することが可能とな
る。そして、かかる内視鏡光学系を有するいずれの実施
例も、従来技術におけるごとき視野方向の制限がなく、
大腸のように管腔が複雑に蛇行している狭隘な臓器内で
あっても挿入方向前方を常に確認しつつ挿入部を目的部
位まで安全に挿入することができ、しかも超音波探触子
３を全周（360゜）にわたり完全に回動させうるので何
等困難かつ複雑な操作を必要とすることなく目的部位の
完全な超音波診断像を容易かつ確実に得ることができる
効果を達成するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による体腔内超音波診断装置
の全体構成を示す概念図、第２図はその挿入部の先端部分における具体的構成を示
す絨緞面図、第３図は超音波探触子をその駆動部に結合するための中
空多層フレキシブルシャフトの一実施例を示す斜視図、第４図は中空多層フレキシブルシャフトの他の実施例を
示す斜視図、第５図は超音波探触子の駆動部における具体的構成を示
す縦断面図、第６図は第５図のVI−VI線に沿う中空軸の横断面図、第6A図は第５図に示す駆動部の横断面図、第７図は第２図の配置における挿入部の先端面を示す正
面図、第８図は内視鏡光学系の他の実施例を示す第２図と同様
な縦断面図、第９図は第８図の配置における挿入部の先端面を示す第
７図と同様な正面図である。１……可撓性挿入部の先端
部分２……操作部、３……超音波探触子４……駆動部、５……支持部材 6,7……軸受８……フレキシブルシャフト 8a……内周層、8b,8b′……中間層 8c……外周層、10……信号導線 14……駆動モータ、29……内視鏡部 30……観察用レンズ群、32……照明用レンズ群 34……ノズル、35……チャンネル U₁……第１のユニット、U₂……第２のユニット U₃……第３のユニット

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】体腔内への挿入部の先端部分に配置され、
その中心軸線を中心として回動させうる超音波探触子
と、この探触子を回動させるべく体腔外の駆動部内に配
置された駆動手段と、前記挿入部内に挿通されて前記探
触子を駆動手段に駆動結合する中空の動力伝達手段とを
具え、前記先端部分における作動機能の制御に供する操
作部まで延在する中空チャンネルを、前記先端部分にお
ける端面から前記動力伝達手段の内部を経て形成し、前
記先端部分として少なくとも第１、第２および第３のユ
ニットを設け、第１のユニットは挿入部の湾曲部分に隣
接して配置された管状部材よりなり、第２のユニットは
後部領域において前記動力伝達手段に駆動結合されると
供に軸受を介して第１のユニット内に相対回動可能に支
承され、前部領域が第１のユニットの軸線方向前方に配
置されて前記探触子を支持する中空円筒状の支持部材よ
りなり、第３のユニットは前部領域が第２のユニットの
軸線方向前方に配置されて前記先端部分の挿入方向前方
からの光学的視野像を入射させる光学系を支持すると共
に、第２のユニットの前部領域内で当該領域を軸受を介
して相対回動可能に支承し、前記光学系に入射した光学
的視野像を前記操作部側に伝送しうる像伝送手段を前記
中空チャンネル内に配設したことを特徴とする体腔内超
音波診断装置。