JP3151773B2 - 内視鏡プローブ - Google Patents

内視鏡プローブ

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JP3151773B2
JP3151773B2 JP51326691A JP51326691A JP3151773B2 JP 3151773 B2 JP3151773 B2 JP 3151773B2 JP 51326691 A JP51326691 A JP 51326691A JP 51326691 A JP51326691 A JP 51326691A JP 3151773 B2 JP3151773 B2 JP 3151773B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、プローブヘッドを一方の端部に備えた可撓
性管を有してTEE形プローブとしての使用に特に適した
内視鏡プローブに関し、前記プローブヘッドが多数の長
尺の変換器素子から成る変換器を有するフェイズドアレ
イ型（Phased aray type）の超音波変換器手段を備
え、前記長尺の変換器素子が個々の素子に接続されて前
記可撓性管を貫通するケーブルを介して個別に電気的に
被制御可能であり、前記変換器が前記プローブヘッド内
に取り付けられてプローブヘッドの軸線に対して垂直な
軸線を有する略円筒形の変換器ハウジング内に取り付け
られ、前記変換器ハウジングが変換器ハウジングと共働
する駆動手段により前記アレイの平面内で前記変換器が
回転可能であるように前記ローブヘッド内に回転可能に
取り付けられ、前記長尺の変換器素子が少なくとも１枚
の可撓性プリント基板を介して、前記可撓性管を貫通す
るケーブルに接続された内視鏡プローブに関する。
内視鏡プローブは、ロイ・Ｗ・マーチン他の論文「多
面食道透過撮像用の内視鏡マイクロマニピュレータ
（「医学および生物学における超音波」、第12巻、第12
号965乃至975頁、1986年）に開示されている。公知の装
置は、略平坦な変換器を含んで僅かに平坦化された部分
を有するプローブヘッドを備えている。この変換器は、
個別に励起可能で共働してフェイズドアレイを構成する
多数の隣接した長尺の圧電材料素子から成る。長尺（ス
トリップ型）素子を適切に連続して励起することによ
り、検査すべき環境を走査すると共に長尺素子に直角な
平面内に反射を生じるビームを得ることができる。詳細
は、J.C.ソマーによる「超音波心臓検出法」（マーチナ
ス・ニジョフ社刊、ハーグ、1977年）に開示されてい
る。長手方向軸線を中心に可撓性管とプローブヘッドを
回転させることは、プローブヘッドの周囲環境が超音波
ビームにより走査可能となることを意味する。可撓性管
には引張ケーブルも通っており、これにより、前記ヘッ
ドを前後に移動させることができる。
医学界では、より多くの情報を得ることができる内視
鏡プローブが求められている。従来、この目的に二面TE
E形プローブを使用することが提案されてきた。このプ
ローブヘッドは、可撓性管およびヘッドの長さ方向に前
後して位置するやはり隣接した長尺の素子から成る２つ
の変換器アレイを有する。一方の変換器の各素子は、他
方の変換器の各素子に対して直角に配設されている。従
って、このヘッドを用いて、互いに直角の方向に走査移
動が可能な２本の走査ビームを得ることができる。
この従来のプローブの欠点は、走査ビームが２つの異
なる点から生じることである。別の欠点は、硬質のヘッ
ドが比較的長く、実用上問題となることである。また、
解像度が同一で２つの別個の変換器アレイを設けるため
には、２倍の制御ケーブル数を要する。更に、これらの
ケーブルは全て可撓性管を通って搬送されなければなら
ないが、可撓性管は、このためのスペースを殆ど有しな
い。これらの欠点を解決すべく、米国特許明細書第4543
960号は、変換器アレイの平面に対して垂直な軸線を中
心に回動可能なプローブヘッド内に、変換器アレイを取
り付けることを提示している。ここでは、変換器アレイ
を支持する変換器ハウジングは、プローブヘッドの空洞
内に取り付けられている。この変換器ハウジングは、ア
レイとは反対のハウジングの側に設けられた頂点を中心
に回転可能である。２枚の可撓性プリント基板上に形成
した導体を介して、変換器アレイの各素子は、可撓性管
を通って延びる１本以上の電気ケーブルの導体に接続さ
れている。可撓性プリント基板は、変換器ハウジングの
周囲に楕円形状を成して配設される。
本発明の目的は、略述した前記欠点を解消することで
あり、よく一般的には、超音波検査法により人体を内側
から最適な態様で検査することができ且つ信頼性が高い
小型の内視鏡プロープを提供することにある。
このため、本発明によれば、上述した型の装置は、少
なくとも１枚の可撓性プリント基板は、変換器ハウジン
グ内の開口部を通って変換器ハウジング内でループを形
成し、少なくとも変換器素子の多数の接続電極で終端す
ることを特徴とする。
以下、多数の典型的な実施例を示す添付図面を参照し
て、本発明をより詳細に説明する。
図１は、本発明に係るTEE形プローブヘッドの一実施
例を示す概略破断平面図、 図２は、図１のプローブヘッドの概略破断側面図、 図３は、図１のプローブヘッドの概略平面図であっ
て、別の作動位置を示した図、 図４は、図１および図２のプローブヘッドの詳細図、 図５は、本発明に係るプローブに使用可能で独特なプ
リント基板の一例を示した図、 図６は、図５のプリント基板の変形例を示した図であ
る。
図１乃至図３は、本発明の典型的な一実施例としての
TEE系プローブを示す。TEE系（食道透過超音波心臓検
査）プローブは、食道から食道壁を通過する超音波放射
により、心臓、或いは食道付近の人体のその他の部分を
検査するために使用できる装置である。図示した装置
は、ハウジング２を備えたプローブヘッド１を有する。
このヘッド１は、可撓性管（図示せず）の可撓性端部３
に接続されている。可撓性管を貫通するボーデンケーブ
ルを用いて、プローブヘッドは前方（図２に示した方
向）または後方に曲げることができる。この動作は、端
部３を介して可能となる。必要に応じて、プローブヘッ
ドを側方へ揺動させるために、同様のボーデンケーブル
を設けてもよい。
ハウジング２は、円形の横断面を有する接続部材６を
介して可撓性管の端部３に接続されているが、それ自体
は略矩形の横断面を有してその両縁部が円形断面になっ
ている。ハウジング２は、円形壁７により自由端部が閉
鎖されたホルダ８に向けて僅かに広がっている。ハウジ
ング２の内部には、フェイズドアレイ型の超音波変換器
が配設されている。ホルダ８は、略平坦なヘッド壁内
に、円形の開口部９を備えている。この開口部内後方に
は、図２から明らかなように、バッキング層10上に位置
する略平坦な変換器11より成る変換器が設置される。変
換器11は、多数の互いに離間して隣合ったストリップ型
変換器素子から構成されている。各変換器素子は、例え
ば圧電素子より成り、図１に示した位置でプローブヘッ
ドの長手方向軸線Ｈに平行に延びる。バッキング層10
は、プローブヘッドの内部に向けて放射される超音波振
動を吸収する。この超音波振動は、吸収されない場合に
は外乱反射となる。バッキング層10は、例えば、適当な
プラスチック材から成る電気的に絶縁されたフレーム12
の内側に形成されている。
変換器11の上方には、音響レンズ13が配設されてい
る。個々のストリップ型変換器素子を適切に同期して励
起することにより、ストリップ型素子に直角な平面内の
セクタ領域を走査可能な超音波ビームを得ることができ
る。この技術自体は公知であり、揺動ビームでプローブ
ヘッドの周囲を走査するために使用することができる
が、この揺動は一つの平面内でのみ行われる。
レンズ13、変換器11、フレーム12、及びバッキング層
10は、略円筒状の変換器ハウジング14内に配設されてい
る。レンズ13により開口部９の高さで封止された変換器
ハウジング14は、図示例では、ピン16上に支持された底
部15も有する。ピン16は、開口部９の反対側に位置する
プローブヘッド１のハウジング壁の孔と嵌合する。ピン
の中央軸線は、変換器ハウジングの中央軸線H2と一致
し、円形開口部９の中心点は、前記中央軸線H2上に位置
する。これにより、変換ハウジング14は、ピンを中心に
回転可能である。
図示した典型的な実施例では、変換器ハウジング14
は、図１に示した静止位置から時計方向及び反時計方向
のいずれにも約90゜回転可能である。図３は、変換器11
が90゜回転した状態のプローブヘッド１を示す。従っ
て、合計の回転範囲は180゜となり、プローブヘッド自
体の位置を移動することなく、複数のストリップ素子か
ら成る同一のディスク型変換器により、球の区分の空間
領域を完全に走査することができる。
変換器ハウジング14を回転させるために、本実施例で
は、変換器ハウジングの周囲にベルト17を配設してい
る。ベルト17の２個の自由端部18及び19は、引張ケーブ
ル20、21に接続されている。引張ケーブルも又、ボーデ
ンケーブルとして構成され、その外側ケーブルを符号2
2、23で図示している。ベルト17は、間挿した金属スト
リップに単一スポット溶接により接続されたばね鋼ベル
トである。金属ストリップは、プラスチック製の変換器
ハウジング14に固定されている。静止位置において、ス
ポット溶接部は、図１の符号24で示したように、プロー
ブヘッドの長手方向軸線H1上及びその近傍に位置する。
前記各部材は、図４にも全て示されている。間挿した
金属ストリップは、符号25で示され、変換器ハウジング
14に適当な方法で接続されている。これにより、ベルト
17が変換器ハウジング上で揺動するのを防いでいる。
変換器の各素子と可撓性管を通過する電気ケーブルと
の間で電気的接続を行うために、可撓性のプリント基板
を使用している。この基板上には、一方の側で個々の変
換器素子に接続されると共に他方の側で電気ケーブルの
コアに接続された導電トラックを設けている。
図１に、多数のケーブルを符号30乃至33で示す。可撓
性プリント基板には、符号34、35を付す。プリント基板
は、プローブヘッドの可撓性管との接続部分に位置する
支持板36から延出して変換器ハウジング14内に達してい
る。このため、変換器ハウジング14は、周縁部に沿って
約180゜に亘り凹部37を備えている。凹部37の高さは、
可撓性プリント基板の幅に等しい。変換器ハウジン14
は、バッキング層10の下に、底部15上に及び／又はバッ
キング層10内に固定された２本のピン38、39を有する。
長尺の可撓性プリント基板34、35は、ピン38、39のそれ
ぞれのまわりをループＲを形成して通過する。各可撓性
プリント基板は、ストリップ型変換器素子の一方の端部
に取り付けられた接続電極の方向に、バッキング層10の
下をループ状に延びている。従って、各可撓性プリント
基板は、変換器ハウジングの周囲の空間を要しない。
図示実施例において、全てのストリップ型変換器素子
要の接続電極は、プローブヘッドの前側に位置してい
る。しかしながら、例えば、偶数番目の素子用の電極を
前側に、奇数番目の素子用の電極を変換器の反対側に取
り付けることも可能である。図１に示した静止位置のみ
ならず変換器ハウジングの回転時にも可撓性プリント基
板のループＲが変換器ハウジングの回転軸線H2を略通過
するように、ピン38、39を配設することが好ましい。こ
れにより、変換器ハウジング９の回転が、可撓性プリン
ト基板に必要な空間を変更させことはない。図１と図３
との比較から明らかなように、変換器ハウジングの外側
に延びる可撓性プリント基板の部分は、変換器ハウジン
グの回転の間、僅かに位置を変えだけである。図示した
ように、ピン38、39は、軸線Ｈに垂直な中心線を少し過
ぎた軸線Ｈの側にそれぞれ位置している。
本実施例の支持板36は、ケーブル30乃至33の端部が接
続された導電トラックを備えたプリント基板43、44を、
両側で支持している。プリント基板43、44の導体と可撓
性プリント基板の導体間の接続点を、符号45で示す。
図５は、上述した装置に使用可能な可撓性プリント基
板50の平ブランクの概略図である。図示プリント基板
は、２枚の翼ストリップ34、35より成り略Ｖ字形の平坦
なブランクを形成している。各翼ストリップ34、35は、
プリント基板43、44に接続するための第一の端部62、63
を備えた長尺の部分60、61を有する。各翼ストリップは
又、取り付け状態で（図１及び図２の）前側で変換器ハ
ウジング14に着座する短い横方向部分64、65を有する。
横方向部分64、65は、それぞれ端部ストリップ66、67を
備えている。２つの横方向部分の端部ストリップは、位
置68で互いに接続されており、２枚の翼ストリップ間の
接続部を形成している。端部ストリップ66、67は、取り
付け状態で、約90゜折り曲げられ（線Ａ、Ｂに沿っ
て）、その底部で変換器素子の接続電極と当接してい
る。この接続電極は例えば金電極であり、導電性接着剤
で接続を行う。又、取り付け状態で、Ｃ、Ｄは互いに接
近するか接する。
上述した可撓性プリント基板の翼ストリップの長尺部
分の幅は、バッキング層に必要な厚さと共に、プローブ
ヘッドの最小高さを相当に決定することに留意された
い。本発明の別の実施例によれば、長尺部分60、61は、
取り付け状態で、長手方向の折り曲げ線を中心に折り曲
げられている。
図６は、この目的に適した可撓性プリント基板の平ブ
ランクの一例を示す。可撓性プリント基板の翼ストリッ
プ34、35の長尺部分60、61の長手方向に延びる導電トラ
ックは、それぞれ折り曲げ線74、75の一方の側に位置す
る２つの部分70、71及び72、73に分割される。これによ
り、可撓性プリント基板に必要な高さは、相当低減され
る。折り曲げ線74、75に沿って折られたプリント基板は
図５のプリント基板とほぼ同様にしてプローブ内に設け
られる。すなわち、線Ａ、Ｂに沿って端部ストリップ6
6、67を約90゜折り曲げ、短い横方向部分64′、65′を
ハウジング14の前側で着座させ、端部ストリップ66、67
に変換器素子の接続電極を接続し、二つ折りにした部7
0、71、72、73の端部をプリント基板43、44に接続す
る。
可撓性プリント基板の翼ストリップの長尺部分が折り
曲げられ、且つ、可撓性プリント基板とケーブル30乃至
33との間に複数の接続素子を設けた場合、プリント基板
43、44は両側に導電トラックを備えることができ、各プ
リント基板43又は44の各側は部分70乃至73の一つに対応
する。
原則として、個別の可撓性プリント基板を２枚（又は
それ以上）使用してもよい。単一のプリント基板を使用
することにより、特に端部ストリップ内のトラックの位
置決めを正確に行うことができる。各トラックの中心か
ら中心までの距離を適切に選定することにより、各トラ
ックを変換器素子の金電極と正確に整列させることもで
き、プリント基板を正確に位置決めした後は、第二のプ
リント基板のずれが生じることはない。
図示例における変換器ハウジング14は、ホルダ８の開
口部９内に、封止部を形成する単純なＯリングを介して
取り付けられている。軸受スリーブ又は他の適当な軸受
構造を使用することも可能である。
上述したことから、種々の変形が可能であることは当
業者には明らかである。例えば、レンズ上にキャップを
配設し、変換器ハウジングと開口部９の縁部との間の空
隙を覆うようにしてもよい。その場合、前記キャップの
下に音響カプリング流体を塗布する必要がある。
ベルト17の代わりに、歯付きラック等の別の伝達機構
を設けてよい。このラックは、引張ケーブルにより長手
方向に移動することができ、変換器ハウジングと直接或
いは間接的に連結された歯車と係合する。この場合、１
本の引張ケーブルで行うことが可能である。変換器ハウ
ジングを所定の静止位置に押し返すためのばねを使用し
てもよい。
単一の折り曲げ式又は非折り曲げ式の可撓性プリント
基板の代わりに、上述したように、２枚以上の可撓性プ
リント基板を設けるか、或いは、コネクタ40、41の間に
及びケーブル30乃至33に１本以上のワイヤ束を接続して
もよい。
ベルト17は、より幅を狭くすることもでき、変換器ハ
ウジングの溝内に僅かに凹んで配設することが好まし
い。
変換器は、図示例において、略平坦且つ六角形である
が、例えば丸或いは矩形で僅かに凹凸を有してもよい。
また、上述したプローブは、原則的に、食道以外の身
体空洞を通る検査に使用することができる。
これらの及び同様の変形は、本発明の範囲内にあると
考えられる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−22534（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−206450（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−10171（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−40119（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4543960（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 8/00 - 8/15

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】プローブヘッドを一方の端部に備えた可撓
    性管を有し、特にTEE形プローブとしての使用に適した
    内視鏡プローブにして、 前記プローブヘッドが、多数の長尺の変換器素子から成
    る変換器を有するフェイズドアレイ型の超音波変換器手
    段を備え、 前記長尺の変換器素子が、個々の素子に接続されて前記
    可撓性管を貫通するケーブルを介して、個別に電気的に
    被制御可能であり、 前記変換器が、前記プローブヘッド内に取り付けられて
    プローブヘッドの軸線に対して垂直な軸線を有する略円
    筒形の変換器ハウジング内に取り付けられ、 前記変換器ハウジングが、変換器ハウジングと共働する
    駆動手段により前記アレイの平面内で前記変換器が回転
    可能であるように、前記プローブヘッド内に回転可能に
    取り付けられ、 前記長尺の変換器素子が、少なくとも１枚の可撓性プリ
    ント基板を介して、前記可撓性管を貫通するケーブルに
    接続された内視鏡プローブにおいて、 前記少なくとも１枚の可撓性プリント基板が、前記変換
    器ハウジング内の開口部を通って前記変換器ハウジング
    内でループを形成し、少なくとも変換器素子の多数の接
    続電極で終端することを特徴とする内視鏡プローブ。
  2. 【請求項２】請求の範囲第１項記載の内視鏡プローブに
    して、 前記少なくとも１枚の前記可撓性プリント基板の一部
    が、前記ケーブルと前記ループとの間で前記変換器ハウ
    ジングの軸線又はその近傍を通過し、 前記変換器ハウジング内の開口部が、略180゜の円弧に
    亘り形成されていることを特徴とする内視鏡プローブ。
  3. 【請求項３】請求の範囲第１項又は第２項記載の内視鏡
    プローブにして、 各可撓性プリント基板が、前記変換器ハウジング内に取
    り付けられた少なくとも１本のピンに沿って案内されて
    いることを特徴とする内視鏡プローブ。
  4. 【請求項４】請求の範囲第３項記載の内視鏡プローブに
    して、 前記少なくとも１枚の可撓性プリント基板が、前記変換
    器ハウジング内に取り付けられた２本のピンの間を案内
    され、 前記ピンが、前記変換器ハウジングの軸線に略平行に延
    びると共に、前記ケーブルに接続された前記可撓性プリ
    ント基板の一部から見て前記変換器ハウジングの軸線を
    過ぎた位置に取り付けられ、更に変換器ハウジングの静
    止位置において前記プローブヘッドの軸線の両側にそれ
    ぞれ位置することを特徴とする内視鏡プローブ。
  5. 【請求項５】前記請求の範囲のいずれか１項に記載の内
    視鏡プローブにして、 前記変換器ハウジングが、絶縁フレームの内側に位置し
    て前記変換器を支持するバッキング層を有することを特
    徴とする内視鏡プローブ。
  6. 【請求項６】請求の範囲第５項記載の内視鏡プローブに
    して、 前記変換器ハウジング内の前記少なくとも１枚の可撓性
    プリント基板が、前記バッキング層の下に位置すること
    を特徴とする内視鏡プローブ。
  7. 【請求項７】前記請求の範囲のいずれか１項に記載の内
    視鏡プローブにして、 前記可撓性管を貫通する前記ケーブルの導体が、前記少
    なくとも１枚のプリント基板上に設けられた導体に接続
    され、 前記少なくとも１個のプリント基板上の前記導体が、前
    記少なくとも１枚の可撓性プリント基板上の導電トラッ
    クに接続されていることを特徴とする内視鏡プローブ。
  8. 【請求項８】請求の範囲第７項記載の内視鏡プローブに
    して、 前記少なくとも１枚のプリント基板と、前記少なくとも
    １枚の可撓性プリント基板が、支持板により支持されて
    いることを特徴とする内視鏡プローブ。
  9. 【請求項９】前記請求の範囲のいずれか１項に記載の内
    視鏡プローブにして、 非折り曲げ状態で略Ｖ字形の２枚の翼ストリップより成
    る単一の可撓性プリント基板を備え、 前記翼ストリップが、それぞれ長尺部分と短い横方向部
    分より成ると共に、それらの横方向部分の端部を介して
    互いに接続され、 各横方向部分が、前記導体が終端して前記導体が分離し
    た変換器素子に接続される端部を有することを特徴とす
    る内視鏡プローブ。
  10. 【請求項１０】請求の範囲第９項記載の内視鏡プローブ
    にして、 前記翼ストリップの長尺部分のそれぞれが、前記翼スト
    リップの長手方向に延びる折り曲げ線の両側にそれぞれ
    位置する少なくとも２つのグループの導電トラックを有
    し、 前記翼ストリップのそれぞれが、折り曲げ線に沿って折
    り曲げられていることを特徴とする内視鏡プローブ。
  11. 【請求項１１】前記請求の範囲のいずれか１項に記載の
    内視鏡プローブにして、 前記駆動手段が、前記変換器ハウジングの周囲に巻き付
    けられたベルト型素子より成り、 前記ベルト型素子の自由端部が、可撓性管を貫通する引
    張ケーブルに接続されていることを特徴とする内視鏡プ
    ローブ。
  12. 【請求項１２】請求の範囲第11項記載の内視鏡プローブ
    にして、 前記ベルト型素子が、ばね鋼から成ることを特徴とする
    内視鏡プローブ。
  13. 【請求項１３】請求の範囲第12項記載の内視鏡プローブ
    にして、 前記ベルト型素子と前記変換器ハウジングとの間に、金
    属ストリップ型部材が配設され、 前記ストリップ型部材が、変換器ハウジングに固定され
    ると共に、単一のスポット溶接により前記ベルト型素子
    に接続されていることを特徴とする内視鏡プローブ。
  14. 【請求項１４】請求の範囲第１項乃至第10項のいずれか
    １項に記載の内視鏡プローブにして、 前記駆動手段が、歯付きラックと、前記歯付きラックと
    係合して前記変換器に接続された歯車より成ることを特
    徴とする内視鏡プローブ。
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