JP3635454B2

JP3635454B2 - 超音波プローブ用ローテータ

Info

Publication number: JP3635454B2
Application number: JP07793199A
Authority: JP
Inventors: 考紀佐藤; 裕長井; 紀男富田
Original assignee: Nihon Kohden Corp
Current assignee: Nihon Kohden Corp
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2019-03-23
Also published as: DE10013783A1; US6325760B1; JP2000271121A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体の診断部位の３次元断層画像を得るために、超音波ビームを扇形状に送信するトランスデューサを内蔵する２次元画像用超音波プローブを着脱式に収納させて回転駆動するための超音波プローブ用ローテータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特開平９−１９４３１号公報には先端面に設けたキャップを診断部位に当ててその隙間に超音波ゼリーを介在させて２次元画像用トランスデューサをモータで回転させる回転式超音波プローブが開示されている。これにより、トランスデューサを患者皮膚に直接当てる必要が無いために、回転に要するトルクを大きくしないで済み、またプローブ先端面と皮膚間の相対運動により中心軸がずれ易いことに起因して測定精度が低下することも回避される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この超音波プローブは回転式専用に構成されたものであり、超音波診断装置に診断部位の２次元の断層画像を表示させる場合には、回転を停止させたとしても余分な構成部分が付属することになる。一方、超音波診断においては先ず２次元画像を表示させて診断し、その過程で必要に応じて３次元画像を表示させるのが通常である。また、３次元画像装置を新たに導入した場合、前述のような回転式超音波プローブを新たに用意する必要がある。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みて、既存のものを含めて種々の形状の２次元画像用超音波プローブを３次元画像用として簡単な操作で転用可能にする着脱式の超音波プローブ用ローテータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この目的を達成するために、請求項１により、モータが設けられたハンディタイプの外筒と、この外筒に収納されてモータにより回転駆動され、かつ内周面が円形状の内筒と、静止状態で超音波ビームの送信により診断部位の２次元画像信号を供給する超音波プローブを保持して着脱自在に内筒へ挿入されるプローブホルダとを備えた超音波プローブ用ローテータであって、内筒の先端部が、後方へ向けて徐々に内径が大きくなる内周面を有するテーパ部として形成され、プローブホルダが、先端部は後方に向けて徐々に内径が小さくなる内周面を有するテーパ部として形成され、また内筒の内径に対応する外径の外周面を有し、さらに超音波プローブの後端から導出されたケーブルが側方から収納されるようになった筒状のホルダ本体と、超音波プローブの先端部外周及び後端部外周を内筒のテーパ部及びホルダ本体のテーパ部にそれぞれ当接させた状態で超音波プローブを保持して内筒へ挿入されているホルダ本体を内筒に固定する本体固定部とを備え、外筒の先端部にキャップが取付けられ、内筒のテーパ部に当接した超音波プローブの先端面とキャップの間に隙間が形成されることを特徴とする。
【０００６】
超音波プローブは、そのケーブルを筒状プローブホルダの中空内部に側方から収納した状態で、そのホルダ本体にその先方から挿入される。プローブホルダは、ホルダ本体の外周面が内筒の内径に対応することにより、ローテータに挿入された状態でそれぞれの中心軸が一致して同心状になる。ホルダ本体が先方へ押されることにより、超音波プローブは先端部の外周、即ちその外周面の途中もしくはその端縁が内筒のテーパ部に当接し、後端部の外周にはホルダ本体のテーパ部が当接する。したがって、超音波プローブは、その前後端部の外周が１８０°以上の範囲に少なくとも部分的に円形状部分を有する限り、テーパ部への当接でローテータと同心状になる。超音波プローブをその前後のテーパ部への当接状態で保持するホルダ本体は、本体固定部により内筒に固定され、内筒と連動して回転する。超音波プローブの先端面とキャップの間に隙間には、超音波ゼリーが充填される。
【０００７】
操作性の良い本体固定部を構成をするには請求項２により、本体固定部が、ホルダ本体にその中心軸に沿って摺動可能に背後から挿入されており、またケーブルが側方から収納されるようになった筒状のホルダ基部と、ホルダ本体にその中心軸に対して半径方向へ形成されたガイド溝に摺動可能にガイドされることにより外方への前進位置で内筒の内周面に当接するロックボタンとを備えると共に、このロックボタンの基底部に、ホルダ基部の先端部に形成された駆動部の前進に伴って駆動部に当接した状態で外方へ駆動される従動部が形成されている。ホルダ基部を先方へ押すことにより、超音波プローブは先端部の外周が内筒のテーパ部に当接し、後端部の外周にはホルダ本体のテーパ部が当接する。このような先方への押込み過程で、ロックボタンがその従動部の駆動部への従動により内筒の内周面に当接し、その当接状態が従動部及び駆動部間の摩擦係合でロックされる。
【０００８】
ロックボタンに関連した構成を簡単にするには、請求項３により、ホルダ基部の先端部外周面が、駆動部として駆動面を形成するように、後方へ向けて徐々に外方へ向かうように傾斜したテーパ部として形成され、ホルダ基部におけるテーパ部の後方領域にホルダ本体の内径に対応する外径を有し、かつホルダ本体の後端の係止縁で係止される摺動部が形成され、ロックボタンが円弧ばねの外周面の複数個所に突設され、円弧ばねの内周面が、従動部として従動面を形成するように、後方へ向けて徐々に外方へ向かう傾斜面として形成されている。
【０００９】
ホルダ本体及びホルダ基部にケーブルを簡単な操作で収納させるには、請求項４により、ホルダ本体及びホルダ基部に、ケーブルを側方から中空内部に収納させる開口部が形成されている。
【００１０】
プローブホルダのローテータに対して位置精度を一層高くして着脱操作も容易にするには、請求項５により、ホルダ基部の先端面及びホルダ本体の後端面のいずれか一方からスライドピンが突設され、他方にはこのスライドピンをガイドするガイド穴が形成されると共に、先端面及び後端面間にはこれらの先端面及び後端面を互いに離反させるよう付勢する弾性体が装着され、ホルダ基部のホルダ本体に挿入される部分よりもさらに後方領域に、内筒の内径に対応する外径を有する摺動部が形成されている。
【００１１】
キャップ装着による超音波ビームの減衰を回避するには、請求項６により、超音波プローブの先端部に設けられているトランスデューサ面に対面するキャップ領域に、開口部が形成されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１乃至図５を基に本発明の実施の形態の一例による超音波プローブ用ローテータを説明する。図３において、１０は超音波プローブの一例であり、被検体の診断部位の２次元画像信号を供給し得るように超音波送信ビームを扇形に走査するトランスデューサを先端部に有する。この超音波プローブの形状は図示のものに限らず、種々存在するが、ハンディータイプとして一般的に互いに類似した円形状の外周を有する形状であり、指を掛ける隆起部１１ａが形成された先端部１１を有し、導出されるケーブル１２の外径に向けて徐々に小さくなる後端部分１３を備えている。この場合、先端部１１は心臓用として肋骨間の間隔に対応した直径のトランスデューサ面に向けて徐々に外径が小さくなっている。
【００１３】
図１はローテータ２０を示すもので、ハンディタイプの外筒２１に、その内周面にガイドされて回転自在に内筒２２が収納さると共に、プローブホルダ３９が付属する。外筒２１の後端部には、ステップモータ１、その回転軸に減速機２を介して連結する歯車３、モータ駆動信号入力用コネクタ４等が収納されたモータ収納ケース２６の筒状ホルダ２６ａが嵌合され、その隆起段部２６ｂが円弧状の嵌合座部２７にさらに嵌合している。
【００１４】
内筒２２の周囲には１８０°よりも僅かに広い範囲にわたり歯車２５が形成され、外筒２１に形成された切欠から突出して歯車３に噛合している。外筒２１の先端部にはリング状の嵌合座部２４が形成され、超音波透過性の材料で形成された半球状のキャップ２３が着脱自在に嵌合している。このキャップの中央部には、超音波プローブ１０のトランスデューサの先端面形状に対応したプローブ先端面１１ｂに対面する開口部２３ａが形成されている。
【００１５】
さらに、内筒２２の先端部は、背後から挿入される超音波プローブ１０の先端部１１が当接するように後方へ向けて徐々に内径が大きくなる内周面を有するテーパ部２２ａとして形成されている。このテーパ部の内径の変化範囲は、外径或は前後長が異なる通常の２次元画像用プローブの先端部外周の端縁もしくは途中の外周面に当接し得るように設定されされている。開口部２２ａの前後方向の位置は、想定される装着されたプローブ先端面１１ｂ間に隙間が残るように設定されている。
【００１６】
プローブホルダ３９は、図１及び図２に示すように、超音波プローブ１０の後端部１３に当接するように、先端部が後方へ向けて徐々に内径が小さくなる内周面を有するテーパ部３１ａとして形成され、かつ内筒２２の内径に対応する外径を有す筒状のホルダ本体３０と、筒状のホルダ基部４０及びロックボタン３５ａよりなる本体固定部とを備えている。ホルダ基部４０は、ホルダ本体３０の内周面に沿って前後に摺動可能に背後から挿入され、かつ駆動部を形成するように、先端部外周面が後方へ向けて徐々に外方へ向けて傾斜したテーパ状の駆動面４１として形成されたている。ロックボタン３５ａは、円弧ばね３５に３個突設されている。
【００１７】
これらのロックボタンは、ホルダ本体３０の所定の前後方向位置の円周の３個所にその中心軸に対して半径方向へ形成されたガイド溝３１に摺動可能にガイドされている。また、この円弧ばねの内周面、即ちロックボタン３５ａの基底部は、後方へ向けて徐々に外方へ向かうように傾斜する従動面３６としてテーパ状に形成されている。これにより、ローブホルダ３９の内筒２２への押し込み過程で駆動面４１の前進により半径方向の前進位置へ当接状態で従動部として開拡しつつ駆動される。
【００１８】
ホルダ基部４０の先端面４０ａからは円周方向へ間隔を置いて３本のスライドピン４４が突設され、対応してホルダ本体３０の後端面３０ｃからはこれらのスライドピンをガイドするガイド穴３７が形成されると共に、各スライドピン４４には先端面４０ａ及び後端面３０ｃを互いに離反させるように付勢するコイルばね４５が装着されている。また、ホルダ基部４０の駆動面４１よりも後方寄りには、ホルダ本体３０の後端部の内径に対応する外径を有するリング状に膨出され、ホルダ本体３０の後端の係止縁３８で係止されるホルダ本体用摺動部４３が形成されている。これにより、ホルダ基部４０は、ガイド穴３７によるスライドピン４４のガイドでスムーズに摺動可能となり、相対的な回転も拘束され、係止縁３８でホルダ本体３０はホルダ基部４０から外れなくなる。
【００１９】
摺動部４３よりもさらに後方寄りには、内筒２２の内径に対応する外径を有する内筒用摺動部４３ａが形成されている。これにより、摺動部４３ａはホルダ本体３０の外周面と共に、内筒２２の内周面に接触状態で挿入され、それぞれの中心軸の一致が高い位置精度で確保される。
【００２０】
ホルダ本体３０及びホルダ基部４０は中空内部を有する相互回転が拘束された筒状であり、超音波プローブ１０の後端から導出されるケーブル１２を収納するための入口として、１８０°よりも充分幅狭の開口部３０ｂ、４０ｂが中心軸に沿って形成されている。円弧ばね３５は、おのずと開口部３５ｂを有する。また、ホルダ基部４０の後端部に形成された円形状ガイド面４９には、ケーブル用シャッタリング４７がリング状押え４８のねじ止めで回転自在に装着され、スポンジ４６を介して摩擦を伴って回転操作可能になっている。同様に、スポンジ４６、シャッタリング４７及びリング状押え４８にも開口部４６ｂ、４７ｂ、４８ｂが形成されている。
【００２１】
このように構成されたローテータ２０の操作方法及び動作は次の通りである。診断に際して３次元の断層画像が必要な場合、終端部が超音波診断装置に接続しているケーブル１２の途中を、図４に示すように、プローブホルダ３９の各開口部３０ｂ、３５ｂ、４０ｂ、４６ｂ、４７ｂ、４８ｂから挿入し、シャッタリング４７を回転操作で閉鎖して筒状のプローブホルダ３９に保持させる。次いで、超音波プローブ１０をホルダ本体３０に挿入させてローテータ２０の内筒２２に挿入し、ホルダ基部４０を先方へ押すと、先端部１１がその外径に対応した内径位置のテーパ部２２ａに当接し、後端部１３はその外径に対応した内径位置のテーパ部３１ａに当接する。さらにコイルばね４５に抗して前進させると、駆動面４１が円弧ばね３５の弾性に抗してその従動面３６を駆動し、ロックボタン３５ａの先端面が内筒２２の内周面に接面し、前進が拘束される。
【００２２】
これにより、超音波プローブ１０の前後のテーパ部２２ａ、３１ａへの当接状態は、ホルダ基部４０の押圧を解除しても駆動面４１及び従動面３６間の摩擦係合でロックされる。ホルダ基部４０の押し込み操作は、円弧ばね３５及びコイルばね４５の反力に抗して確実にロックし得る程度に行う。したがって、プローブホルダ３９はローテータ２０に対して同心状に挿入され、超音波プローブ１０の前後端部１１、１３の円形状外周が前後のテーパ部２２ａ、３１ａに当接することにより、超音波プローブ１０の中心軸がローテータ２０の中心軸に一致した状態に収納される（図５参照）。
【００２３】
超音波プローブは、図示のものに限らず、前後端部の円形状外周が前後のテーパ部２２ａ、３１ａに当接し得る範囲で異なる形状に対しても同様に同心状に収納される。後端部がテーパ状でなく単純な筒形状の超音波プローブに対しても外周面の端縁が当接して同様に同心状に収納される。
【００２４】
開口部２３ａから音響結合作用を呈する超音波透過性の超音波ゼリーを隙間２３ｂに充填して超音波ビームの減衰を防止した状態で、開口部２３ａの周縁を診断部位に当ててローテータ２０を作動させると、内筒２２が１８０°の範囲で自動的に正逆回転し、その回転力がロックボタン３５ａ及び先端部１１の内筒２２ａへの結合により伝播され、扇形超音波ビームの回転で３次元走査が行われる。
【００２５】
超音波プローブ１０を通常状態で使用するために、ホルダ基部４０をローテータ２０から抜くと、ロックボタン３５ａが円弧ばね３５の弾性復帰力で後退してアンロックされ、容易に外すことができる。さらに、コイルばね４５の復帰力でホルダ基部４０はホルダ本体３０から確実に離反して摺動部４３が係止縁３８に係止される位置に復帰し、ロックボタン３５ａはホルダ本体３０の外周面から突出することなくガイド溝３１に拘束される。
【００２６】
尚、別の実施の形態として、キャップ２３に開口部２３ａを備えない場合、その側面に超音波ゼリーの挿入口を形成し、超音波プローブ１０の先端面１１ａ間に隙間を生じさせないように超音波ゼリーを装填し、キャップ２３の材質の選択で僅かな減衰を伴うだけで、診断部位へ同様に静止状態で三次元ビームを照射させるようにする。さらに、多少構成が複雑になることを甘受するならば、基底部に従動面を形成したロックボタンを独立に同一円周方向の複数個配列し、ホルダ本体３０の内側でそれぞれの周囲にコイルばね等を装着して内方へ付勢することも可能である。また、ホルダ基部は、駆動面の後方寄りにねじ山を設け、スライド式でなく、ねじ込みにより前進させることも可能である。この場合、その先端面及びホルダ本体の後端面間には、コイルばね付スライドピンを廃止してスポンジゴムを介在させることが考えられる。また、本体固定部自体を周面にねじ山を備え、またケーブル１２用の開口部を有する筒体とし、内筒の後端部内周面に形成されたねじ山に螺合させ、直接ホルダ本体を押し込むようにすることも可能である。プローブホルダを縦断するケーブル挿入用開口部に代えて、ホルダ基部の挿入されない後方部分は縦方向へ分割して、一方を側方からの開閉蓋とする等も考えられる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、種々の形状の２次元画像用超音波プローブを着脱自在にローテータに装着して３次元画像用プローブとして転用可能になる。ローテータへのホルダ本体の同心状の挿入と、超音波プローブの前後の円形状の外周の内筒及びホルダ本体のテーパ部への当接とにより、超音波プローブはその長さ或は前後端部の外形が異なってもローテータに同心状に保持される。ホルダ本体の操作も抜き差しだけで簡単である。
【００２８】
請求項２の発明によれば、ホルダ本体の内筒への固定が、ロックボタンを摩擦係合状態で駆動するホルダ基部の抜き差し操作で簡単に行うことができ、構成も簡単である。請求項３の発明によれば、ロックボタンが１個のばね力を呈するリング状部品で簡単に構成され、ホルダ基部にテーパにより駆動面が簡単に構成される。ホルダ本体からの離脱が拘束されて高い位置精度の摺動によるロック操作が容易に行われる。請求項４の発明によれば、ケーブルがローテータの閉鎖形状を利用してプローブホルダを単に切欠くだけで構成され、挿入操作も簡単にできる。請求項５の発明によれば、プローブホルダがローテータへ同心状に一層高い位置精度で収納される。ホルダ基部及びホルダ本体間の相対的な回転も防止されてケーブル収納の構成も容易になる。ホルダ基部がばね力で通常状態で所定位置に位置付けされ、操作もし易くなる。請求項６の発明によれば、２次元画像用超音波プローブに前置されるキャップの厚みによる超音波ビームの減衰が回避される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるローテータの断面図である。
【図２】同ローテータのプローブホルダ部分の斜視図である。
【図３】２次元画像用超音波プローブの斜視図である。
【図４】同ローテータの着脱操作を説明する斜視図である。
【図５】同超音波プローブを同ローテータに装着した状態の断面図である。
【符号の説明】
１０超音波プローブ
１１超音波プローブの先端部
１３超音波プローブの後端部
２０ローテータ
２１外筒
２２内筒
２２ａ、３１ａテーパ部
２３キャップ
２３ａ、３０ｂ、３５ｂ、４０ｂ開口部
３１ガイド溝
３５円弧ばね
３５ａロックボタン
４０ホルダ基部
４１駆動面

Claims

モータが設けられたハンディタイプの外筒と、この外筒に収納されてモータにより回転駆動され、かつ内周面が円形状の内筒と、静止状態で超音波ビームの送信により診断部位の２次元画像信号を供給する超音波プローブを保持して着脱自在に前記内筒へ挿入されるプローブホルダとを備えた超音波プローブ用ローテータであって、
前記内筒の先端部が、後方へ向けて徐々に内径が大きくなる内周面を有するテーパ部として形成され、
前記プローブホルダが、先端部は後方に向けて徐々に内径が小さくなる内周面を有するテーパ部として形成され、また前記内筒の内径に対応する外径の外周面を有し、さらに前記超音波プローブの後端から導出されたケーブルが側方から収納されるようになった筒状のホルダ本体と、前記超音波プローブの先端部外周及び後端部外周を前記内筒の前記テーパ部及び前記ホルダ本体の前記テーパ部にそれぞれ当接させた状態で前記超音波プローブを保持して前記内筒へ挿入されている前記ホルダ本体を前記内筒に固定する本体固定部とを備え、
前記外筒の先端部にキャップが取付けられ、前記内筒の前記テーパ部に当接した前記超音波プローブの先端面と前記キャップの間に隙間が形成されることを特徴とする超音波プローブ用ローテータ。
本体固定部が、ホルダ本体にその中心軸に沿って摺動可能に背後から挿入されており、またケーブルが側方から収納されるようになった筒状のホルダ基部と、前記ホルダ本体にその中心軸に対して半径方向へ形成されたガイド溝に摺動可能にガイドされることにより外方への前進位置で内筒の内周面に当接するロックボタンとを備えると共に、このロックボタンの基底部に、前記ホルダ基部の先端部に形成された前記駆動部の前進に伴って駆動部に当接した状態で外方へ駆動される従動部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の超音波プローブ用ローテータ。
ホルダ基部の先端部外周面が、駆動部として駆動面を形成するように、後方へ向けて徐々に外方へ向かうように傾斜したテーパ部として形成され、前記ホルダ基部における前記テーパ部の後方領域にホルダ本体の内径に対応する外径を有し、かつ前記ホルダ本体の後端の係止縁で係止される摺動部が形成され、
ロックボタンが円弧ばねの外周面の複数個所に突設され、前記円弧ばねの内周面が、従動部として従動面を形成するように、後方へ向けて徐々に外方へ向かう傾斜面として形成されていることを特徴とする請求項２記載の超音波プローブ用ローテータ。
ホルダ本体及びホルダ基部に、ケーブルを側方から中空内部に収納させる開口部が形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の超音波プローブ用ローテータ。
ホルダ基部の先端面及びホルダ本体の後端面のいずれか一方からスライドピンが突設され、他方にはこのスライドピンをガイドするガイド穴が形成されると共に、前記先端面及び前記後端面間にはこれらの先端面及び後端面を互いに離反させるよう付勢する弾性体が装着され、
前記ホルダ基部の前記ホルダ本体に挿入される部分よりもさらに後方領域に、内筒の内径に対応する外径を有する摺動部が形成されていることを特徴とする請求項２乃至請求項４のうちいずれか記載の超音波プローブ用ローテータ。
超音波プローブの先端部に設けられているトランスデューサ面に対面するキャップ領域に、開口部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか記載の超音波プローブ用ローテータ。