JP2594559B2 - 体腔内超音波診断装置 - Google Patents

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
の駆動部分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対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内視
鏡を挿入することは殆ど不可能であり、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
子を固定した中空の支持部材と、この支持部材を回動さ
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支持部材を駆動手段に駆動
結合する中空の動力伝達手段と、前記超音波探触子に接
続され前記中空の動力伝達手段に配設された信号導線
と、前記先端部分の先端面に配置され、かつ、当該先端
部分の挿入方向前方の像を形成する対物レンズと、該対
物レンズが形成した像を前記操作部まで伝達する像伝達
手段と、前記支持部材の中空部分及び前記動力伝達手段
の内部を経て前記操作部まで延在する中空チャンネルと
を具え、前記像伝達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。

〔発明を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の長手方向中心軸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57-1
90552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との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′の厚みを信号導線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、しかも若干の弛み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、その検出値に応じて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、図
示は省略されているが、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の外側には長手方向溝が形成さ
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
ヤを収めるものである。

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
送するための対物レンズである観察用レンズ群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。尚、観察用レンズ群30は
先端部分の先端面に配置して挿入方向の前方の視野の像
を形成する。

内視鏡部29の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。

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
実施例は、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
から操作部２に至るまで中心軸線の近傍領域を貫通して
延在する中空チャンネルを利用し、その内部に内視鏡部
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（36
0°）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
す縦断面図、 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 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

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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を
   固定した中空の支持部材と、この支持部材を回動させる
   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支持部材を駆動手段に駆動結合
   する中空の動力伝達手段と、前記超音波探触子に接続さ
   れ前記中空の動力伝達手段に配設された信号導線と、前
   記先端部分の先端面に配置され、かつ、当該先端部分の
   挿入方向前方の像を形成する対物レンズと、該対物レン
   ズが形成した像を前記操作部まで伝達する像伝達手段
   と、前記支持部材の中空部分及び前記動力伝達手段の内
   部を経て前記操作部まで延在する中空チャンネルとを具
   え、前記像伝達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。