JP2682244B2 - ラジアル走査式超音波検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、経内視鏡的に体腔内等
に挿入される超音波プローブを備えたラジアル走査式超
音波検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】超音波検査装置として、近年、先端に超
音波振動子を設けた超音波プローブを内視鏡における鉗
子その他の処置具を挿通するために設けられているチャ
ンネル部を介して体内に挿入して、体内壁から超音波の
送受信を行うようにしたものが開発されている。この種
の超音波プローブにおける超音波の走査方式としては、
超音波プローブをチャンネル部から抜き差しすることに
より直線方向に変位させながら走査させるリニア走査タ
イプのものや、超音波振動子を回転駆動させながら走査
するラジアル走査タイプのものも等が用いられる。

【０００３】而して、経内視鏡的に挿入される超音波プ
ローブを備えた超音波検査装置であって、ラジアル走査
を行うタイプのものにおいては、超音波プローブは、可
撓性コードの先端に超音波振動子を装着した回転部材を
設ける構成となし、この回転部材を回転駆動させるよう
にしているが、内視鏡のチャンネル部に挿通されるとい
う関係から、超音波プローブは、少なくとも超音波振動
子を装着した回転部材を含めて、チャンネル部内に挿通
される部分は極く細径なものとしなければならない。こ
のために、超音波振動子の回転駆動機構は回転部材の近
傍位置に設けることはできず、少なくともチャンネル部
の外部位置に設け、この回転駆動手段と回転部材との間
を回転伝達手段を介して接続しなければならない。この
回転伝達手段としては、通常、２重乃至それ以上の多重
コイルばねからなる回転伝達ケーブルを用い、この回転
伝達ケーブルを可撓性スリーブ内に挿通させることによ
り可撓性コードを構成するようにしている。例えば、２
重のコイルばねを用いた場合においては、内側のコイル
ばねの巻回方向と外側のコイルばねの巻回方向とを相互
に反対方向となし、これを所定の方向に捩じ回すと、内
側のコイルばねが拡径し、外側のコイルばねが縮径する
ことになって、両コイルばねが密着して、回転トルクの
伝達が行われる。また、コイルばねを３重に巻回して、
中間のコイルばねを内側及び外側のコイルばねと反対方
向に巻回すると、両方向に回転の伝達がなされる。そし
て、超音波送受信用の信号ケーブルはこの多重コイルば
ねの内部に挿通させている。

【０００４】ここで、前述したラジアル走査式超音波検
査装置において、超音波観測装置に超音波画像を表示す
るためには、超音波振動子による超音波の受信信号と共
に、この超音波振動子の回転角度位置に関する情報も取
得しなければならない。以上のことから、超音波振動子
の回転伝達手段には、この超音波振動子を回転駆動する
ための回転駆動手段としてのモータと、その回転角度位
置を検出するための手段、例えばエンコーダとを設ける
必要がある。従来技術のものにあっては、このモータと
エンコーダとをユニット化して超音波観測装置に装着す
るか、またはこのユニットを内視鏡のチャンネル部にお
ける処置具等の挿入口に着脱可能に装着するように構成
していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したユ
ニットはモータとエンコーダとを内蔵した比較的重量の
ある部材であることから、このモータ−エンコーダユニ
ットを内視鏡のチャンネル部の挿入口に設けるようにす
ると、内視鏡における操作部本体の重量が増すことにな
り、この操作部本体を把持して操作する術者等の操作者
にとって大きな負担となる。また、モータは振動発生源
となるものであることから、その作動中は内視鏡に振動
が伝わり、本体操作部を把持する手に振動が伝達して煩
わしいだけでなく、内視鏡の観察にも支障を来たすおそ
れがある。特に電子内視鏡装置の場合にあっては、電気
的なノイズが発生するという不都合も生じる。以上のこ
とから、このモータ−エンコーダユニットは超音波観測
装置側に配設するのが好ましい。

【０００６】しかしながら、モータ−エンコーダユニッ
トを超音波観測装置側に置くと、このユニットと超音波
振動子との間の距離が極めて長くなる。ここで、回転伝
達手段が剛体で形成されておれば、この回転伝達手段の
どの位置でその回転角度を検出しても、検出誤差が生じ
ることはない。しかしながら、この超音波プローブにあ
っては、回転伝達手段そのものに可撓性を持たせなけれ
ばならないことから、この回転伝達手段である回転伝達
ケーブルにおけるモータとの接続部と回転部材への連結
部との間に位相のずれが生じることになり、その間の距
離が長くなればなる程位相のずれが大きくなってしま
う。しかも、この位相のずれは作動中においても変動す
ることになる。この結果、エンコーダによって検出され
る超音波振動子の角度位置と実際の超音波振動子の位置
との間に大きなずれが生じて、忠実な超音波画像の表示
が損なわれることになり、また画像の安定も失われ、甚
だしい場合には超音波画像の表示が不能となる等といっ
た問題がある。

【０００７】本発明は叙上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、内視鏡の重量軽減と
振動防止とを図るために、超音波振動子の回転駆動手段
及びその回転角度検出手段を超音波観測装置側に設ける
ようになし、しかもこの回転角度検出手段によって超音
波振動子の角度位置を正確にしかも安定した状態で検出
できるようにしたラジアル走査式超音波検査装置を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、回転伝達ケーブルの回転駆動手段及
び超音波振動子の回転角度検出手段を可撓性コードの途
中における内視鏡の本体操作部に荷重がかからない位置
または超音波観測装置内に設置し、また超音波プローブ
における前記チャンネル部の挿入口に位置する部位に
は、前記回転伝達ケーブルの回転角度検出手段位置での
回転角度と前記超音波振動子の回転角度とのずれを検出
するために、前記超音波振動子の走査範囲における所定
の基準位置を表示する基準位置表示部を設けると共に、
この基準位置表示部を検出する手段を内視鏡側に着脱可
能に設ける構成としたことをその特徴とするものであ
る。

【０００９】

【作用】回転伝達ケーブルとして、前述したように、多
重コイルばね等を用いれば、比較的効率良く回転の伝達
を行うことができるため、定常状態においては、あまり
大きな回転の変動を生じることはない。しかしながら、
この回転伝達ケーブルは内視鏡のチャンネル部の内部に
位置する部分と内視鏡から出て、超音波観測装置に接続
される部分とがあり、この内視鏡外の部分は、超音波観
測装置と患者との間の距離に融通性を持たせるために、
かなりの長さを占めている。回転伝達ケーブルは、内視
鏡のチャンネル部内では、このチャンネル内壁に規制さ
れて、振れや旋回等を起こすおそれはなく、このために
当該の部分では超音波振動子の回転と回転伝達ケーブル
との回転はほぼ正確に一致する。ところが、チャンネル
部の外においては、完全に自由状態となっているから、
振れや旋回，捩れ等が生じるおそれがある。また、操作
中において、内視鏡の本体操作部を動かしたとき等のよ
うな外部的要因もあることから、超音波振動子の回転と
超音波プローブの超音波観測装置への接続部における位
置とでは、回転位相の整合性が取れないのが普通であ
る。そして、可撓性コードを大きく動かしている間のよ
うな場合を除き、１回転中において回転の遅れや進みと
いった位相の変動を生じるようなおそれはない。

【００１０】以上のことから、本発明においては、回転
駆動手段による駆動系と、回転角度検出手段による検出
系に加えて、回転伝達ケーブルによる回転伝達時のずれ
を補正する補正系を備えるように構成した。この補正系
としては、内視鏡のチャンネル部の挿入口の位置におい
て回転伝達ケーブルの基準位置の検出を行うように構成
した。この基準位置は、例えば走査原点位置とすること
ができる。既に説明したように、この挿入口部の位置か
ら先端側の部分は位相のずれが生じることはないので、
この基準位置表示部によって超音波振動子の位置を正確
に表示させることができる。しかも、通常の状態では、
１回転中において回転伝達ケーブルの基端側と先端側と
で位相の進み，遅れといった変動が生じることはない。
従って、この基準位置信号とエンコーダ等で構成される
回転角度検出手段からの出力信号とに基づいて超音波振
動子の正確な回転角度を検出することができる。この結
果、回転伝達ケーブルの回転駆動手段及び超音波振動子
の回転角度検出手段を内視鏡の本体操作部における処置
具等の挿入口に設けなくともよくなる。このために、重
量物であり、かつ振動発生源でもある回転駆動手段及び
回転角度検出手段のユニットを内視鏡の本体操作部に荷
重がかからない位置、即ち超音波観測装置に内蔵させた
り、その壁面に取付たり、また可撓性コードの途中位置
であっても、床面や机上，ハンガその他部材に設置する
ことができるようになる。

【００１１】而して、この補正系を構成する基準位置の
検出機構としては、回転伝達ケーブルの表面またはそれ
にスリーブ等を嵌合して設け、このスリーブにマーカを
表示し、このマーカを例えば光学的，磁気的な検出手段
によって検出させるようになし、この検出手段を内視鏡
のチャンネル部における挿入口に着脱可能に装着するこ
とにより構成することができる。ここで、検出手段は回
転駆動手段としてのモータ等や、回転角度検出手段とし
てのエンコーダ等と比較して、極めて軽量で、しかも小
型のものであるから、内視鏡の重量が増大するようなこ
とはなく、またこの検出手段を挿入口に着脱可能に装着
するように構成することによって、それを脱着すれば、
鉗子その他の処置具を挿通するのに支障を来すことはな
い。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。まず、図１に本発明による超音波検査装置
の一例を内視鏡と共に示す。図中において、１は超音波
プローブ、２は超音波観測装置、３は内視鏡をそれぞれ
示す。超音波プローブ１は軟性構造の可撓性コード10の
先端に回転部材11を設け、この回転部材11に超音波振動
子12を装着してなるものである。そして、可撓性コード
10は、図２に示したように、軟性のチューブ13内に多重
の（本実施例においては相互に反対方向に巻回した２重
の）コイルばね等からなる回転伝達ケーブル14が挿通さ
れている。この回転伝達ケーブル14の先端部には回転部
材11に連結されており、その基端部を軸回りに回転させ
ると、この回転部材11がこれに追従回転することにな
る。また、回転伝達ケーブル14内には超音波振動子12に
接続した信号ケーブル15が挿通されており、この信号ケ
ーブル15の他端にはロータリ型信号伝達コネクタ16に接
続されて、信号ケーブル15が超音波観測装置２側の回転
不能なケーブル部との間で相対的に回転可能に接続され
ている。ここで、このロータリ型信号伝達コネクタ16は
ブラシや導電性を有する液体接点を介して回転側電極と
固定側電極との間を接続するように構成したものであ
る。

【００１３】この超音波プローブ１は内視鏡３に設けら
れている鉗子等の処置具を挿通させるためのチャンネル
部30に挿通されて、その挿入部3aの先端から回転部材11
を所定長さだけ導出させて、この回転部材11を回転駆動
する間に体内壁から超音波の送受信を行うようになって
おり、この超音波の受信信号は信号ケーブル15から超音
波観測装置２の信号処理部2aに伝送して、所定の信号処
理を行った上で、モニタ部2bに超音波画像を表示するこ
とができるようになっている。

【００１４】ここで、ラジアル走査を行わせて、超音波
受信信号を取得し、これを超音波観測装置２のモニタ部
2bに表示するためには、まず超音波振動子12が装着され
ている回転部材11を回転駆動しなければならない。ま
た、この超音波振動子12の回転角度位置を検出する必要
もある。このために、回転駆動手段としてのモータ40
と、回転角検出手段としてのエンコーダ41とからなるモ
ータ−エンコーダユニットが設けられる。このモータ−
エンコーダユニットは超音波観測装置２内に設けられて
いる。即ち、回転伝達ケーブル14は超音波観測装置２内
にまで延在せしめられて、その基端部近傍位置には硬質
パイプ42が嵌合固定されており、この硬質パイプ42に一
対のプーリ43，44が取り付けられている。また、モータ
40の出力軸40ａ及びエンコーダ41の入力軸41ａにもそれ
ぞれプーリ45，45が取り付けられて、プーリ43とプーリ
45との間及びプーリ44とプーリ46との間にはタイミング
ベルトからなる伝達ベルト47，48が巻回して設けられて
いる。

【００１５】さらに、前述したモータ４０からなる駆動
系と、エンコーダ４１からなる検出系に加えて、検出系
におけるずれを検出する補正系を備えている。この補正
系の構成としては、回転伝達ケーブル１４の途中位置、
即ち内視鏡３の本体操作部３ｂに設けたチャンネル部３
０の挿入口３０ａに位置する部位に所定の長さにわたっ
てスリーブ５０が被挿固定されており、このスリーブ５
０の外表面にはその軸線方向に向けて超音波振動子１２
の原点位置を表示する、基準位置表示部としての磁気マ
ーカ５１が形成されている。そして、図３に示したよう
に、挿入口３０ａにはこの磁気マーカ５１を検出するた
めの磁気検出部材５２が着脱可能に装着されるようにな
っている。なお、チューブ１４が透明部材で形成されて
いる場合には、このマーカとしては、光学的に検出する
ことができるものを用いることができ、また回転伝達ケ
ーブル１４に直接マーカを形成するように構成すること
もできる。さらに、マーカは必ずしも原点位置である必
要はない。

【００１６】本実施例は前述のように構成されるもので
あって、次にその作動について説明する。まず、内視鏡
２を患者の体内等に挿入して、診断，検査乃至治療を行
うべき部位にまで導く。そこで、この内視鏡により得ら
れる観察対象部の物体像を、接眼部を備えた光学式の内
視鏡では接眼部に接眼させることにより、また電子内視
鏡の場合にはディスプレイ装置を目視することによっ
て、観察を行う。そして、この観察に基づいて超音波検
査を行うべき部位を特定し、内視鏡の挿入部3aの先端部
分をこの部位近傍に位置させる。この状態で、超音波プ
ローブ１を内視鏡３の本体操作部2bに設けた鉗子その他
の処置具を挿入する挿入口30ａからチャンネル部30内に
挿入して、挿入部3aの先端部から所定長さ導出させて、
超音波検査を行うべき部位に位置決めする。

【００１７】そこで、超音波観測装置２内に設けられて
いるモータ40を作動させる。これによって回転伝達ケー
ブル14を介して回転力が回転部材11にまで伝達されて、
超音波振動子12を装着した回転部材11が回転駆動せしめ
られる。この間に、信号ケーブル15を介して駆動信号を
超音波振動子12に伝送することによって、超音波パルス
が体腔壁から体内に向けて入射され、体内における組織
断層部からの反射エコーが受信されて、超音波のラジア
ル走査が行われる。このようにして取得した超音波受信
信号は回転伝達ケーブル14内に挿通した信号ケーブル15
を介して超音波観測装置２に伝送される。このときにお
いて、超音波画像をモニタ部2bに表示するには、この超
音波受信信号と共に超音波振動子12の回転角度位置に関
する情報も必要となる。この角度位置信号はエンコーダ
41により取得され、これによって、ラジアル走査による
超音波検査を超音波画像として表示するのに必要な超音
波受信信号と超音波振動子12の回転角度に関する情報と
が得られて、これらの信号を信号処理部2aで信号処理し
て、モニタ部2bに表示することができる。而して、モー
タ40及びエンコーダ41は超音波観測装置２側に配設され
ていることから、内視鏡３の本体操作部3bに余分な重量
物が装着されなくなり、この結果本体操作部3bの軽量化
が図られて、それを手で把持して操作する術者等の操作
者に対する負担が軽減されると共に、モータ40の作動に
よる振動が本体操作部3bに生じることはない。従って、
本体操作部3bの操作性が良好になる。また、特に電子内
視鏡にあっては、映像信号のケーブルが本体操作部3b内
に挿通されているが、この映像信号用ケーブルにノイズ
が混入したりする不都合も生じるおそれはない。

【００１８】ところで、超音波振動子１２を装着した回
転部材１１は回転伝達ケーブル１４を介して遠隔操作に
よって回転駆動せしめられるものであり、この回転伝達
ケーブル１４は可撓性を持たせるために多重コイルばね
等で形成されており、しかも超音波観測装置２内に設け
たエンコーダ４１と回転部材１１との間にはかなり長い
距離があることから、このエンコーダ４１によっては超
音波振動子１２の回転位置を正確に検出することはでき
ない。また、種々の理由から、超音波振動子１２とエン
コーダ４１との位相のずれは変動することにもなる。し
かしながら、回転伝達ケーブル１４は内視鏡３のチャン
ネル部３０内の部分は比較的短く、しかもその内壁に規
制されて、振れや旋回等を起こすおそれはないので、当
該の部分では超音波振動子１２の回転と回転伝達ケーブ
ル１４との回転はほぼ正確に一致する。そこで、本発明
においては、この回転位相のずれを補正するための補正
系として、超音波振動子１２に対して実質的に回転位相
のずれがないチャンネル部３０の挿入口３０ａの位置に
超音波振動子１２の原点位置を検出するための磁気マー
カ５１が回転伝達ケーブル１４に嵌合させたスリーブ５
０に設けられ、この磁気マーカ５１は磁気検出手段５２
によって検出されるように構成されて、この磁気検出手
段５２からの信号を原点位置信号として用いるようにし
ている。また、内視鏡３または超音波プローブ１を大き
く動かした場合等を除き、モータ４０が定常状態で回転
している状態では、超音波振動子１２が１回転する間に
回転伝達ケーブル１４の基端側、即ちモータ−エンコー
ダユニットへの接続部側と。先端側、即ち回転部材１１
への接続部側との間に回転の進みや遅れが生じて、位相
のずれや変動を生じることはない。

【００１９】従って、超音波振動子12の原点位置を正確
に検出することによって、たとえエンコーダ41を超音波
観測装置２側に設けているにしても、このエンコーダ41
によって超音波振動子12の回転角度を正確に検出するこ
とができ、もって正確で安定した超音波画像を表示させ
ることができる。

【００２０】なお、前述の実施例においては、モータ−
エンコーダユニットを超音波観測装置２内に装着する構
成としたものを示したが、図１に一点鎖線で示したよう
に、モータ−エンコーダユニット 100を超音波観測装置
２の壁面に取付たり、また同図に二点鎖線で示したよう
に、モータ−エンコーダユニット 200を可撓性コード10
の途中位置であって、床面や机上に設置したり、内視鏡
を吊下するためのハンガに吊下する等のように、超音波
プローブを内視鏡３に装着したときに、その荷重が内視
鏡３の本体操作部3bにかからない位置に設置されておれ
ばよい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、回転伝
達ケーブルの回転駆動手段及び超音波振動子の回転角度
の検出手段を可撓性コードの途中における内視鏡の本体
操作部に荷重がかからない位置または超音波観測装置内
に設け、また超音波プローブにおけるチャンネル部の挿
入口に位置する部位に、回転伝達ケーブルの回転角度検
出手段位置での回転角度と超音波振動子の回転角度との
ずれを検出することにより回転位相のずれを補正する補
正系として、走査範囲の原点位置等所定の基準位置を表
示する基準位置表示部を設けて、この基準位置表示部を
検出する手段を内視鏡側に着脱可能に設けるように構成
したので、内視鏡の本体操作部の重量を増大させたり、
この本体操作部を振動させたりすることがなく、しかも
超音波振動子の回転位置を正確に検出することができる
ようになり、超音波検査の精度の向上が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す超音波検査装置と内視
鏡との外観図である。

【図２】超音波プローブの断面図である。

【図３】原点位置の検出機構を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 超音波プローブ ２ 超音波観測装置 ３ 内視鏡 3b 本体操作部 10 コード 11 回転部材 12 超音波振動子 14 回転伝達ケーブル 30 チャンネル部 30ａ 挿入口 40 モータ 41 モータ 50 スリーブ 52 磁気マーカ 52 磁気検出手段 100,200 モータ−エンコーダユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−156738（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−131755（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−188425（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−32901（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−30309（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転伝達ケーブルを備えた可撓性コード
   の先端に超音波振動子を回転可能に設けた超音波プロー
   ブを内視鏡の処置具等を挿通させるためのチャンネル部
   に挿通させて、前記回転伝達ケーブルを軸回りに回転さ
   せることによって、前記超音波振動子をラジアル走査さ
   せるようにしたラジアル走査式超音波検査装置におい
   て、前記回転伝達ケーブルの回転駆動手段及び前記超音
   波振動子の回転角度検出手段を前記可撓性コードの途中
   における内視鏡の本体操作部に荷重がかからない位置ま
   たは超音波観測装置内に設置し、また前記超音波プロー
   ブにおける前記チャンネル部の挿入口に位置する部位に
   は、前記回転伝達ケーブルの回転角度検出手段位置での
   回転角度と前記超音波振動子の回転角度とのずれを検出
   するために、前記超音波振動子の走査範囲における所定
   の基準位置を表示する基準位置表示部を設けると共に、
   この基準位置表示部を検出する手段を内視鏡側に着脱可
   能に装着する構成としたことを特徴とするラジアル走査
   式超音波検査装置。