JP3691646B2 - 超音波プローブ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空のガイド部材内に回転伝達部材を配置し、その遠位端に超音波送受信部を設けた超音波プローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波プローブは、ガイドシースの中に回転伝達部材としてフレキシブルシャフトが回転自在に設けられ、その遠位端に超音波送受信部が設けられ、フレキシブルシャフトの内腔に超音波送受信部からの信号伝達ケーブルが設けられていた。
【０００３】
この超音波プローブを駆動させるための回転駆動装置は、超音波プローブの近位端にあった。この回転駆動装置は、モータとエンコーダ、スリップリングで構成され、モータはフレキシブルシャフトに接続されて、フレキシブルシャフトを介して超音波送受信部を回転させている。
【０００４】
また、エンコーダはモータの回転状態を検知して回転信号を出し、超音波送受信部から得られた超音波信号を超音波送受信部の回転位置に併せた画像を作画するための信号および、モータの回転制御に使用されている。さらに、スリップリングは、フレキシブルシャフト内を通っている信号伝達ケーブルからの超音波送受信信号を回転しないケーブルへ接続するために設けられている。
【０００５】
また、超音波送受信部近傍に回転角度検出機能を持たせた超音波プローブが、特開昭６３−２７００３２号公報、特開平２−２６５４６号公報、特開平５−２７７１１３号公報、特開平６−３０９３７号公報などがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、超音波プローブの近位端にエンコーダがある場合、モータの回転は滑らかでスムーズでも、フレキシブルシャフトに剛性が無く、超音波送受信部が不規則な回転をすることがある。この場合、超音波受信部の回転に完全に同期しないで回転信号を受信するため、超音波画像が流れたり揺れたりという正確なラジアル方式の超音波画像が得られないことがあった。
【０００７】
また、特開昭６３−２７００３２号公報の場合、磁気センサからのケーブルをフレキシブルシャフト内またはシース内に設けなければならない。フレキシブルシャフト内にある場合は、フレキシブルシャフトの内径に制約が出て、十分な剛性のあるフレキシブルシャフトを使用できないため、結果として超音波画像が流れたり揺れたりして正確なラジアル方式の超音波画像が得られないことがあった。
【０００８】
また、特開平６−３０９３７の場合、ガイドシースの超音波送受信面に角度検出のための異物が入り込むので、全周にわたって均一なラジアル超音波画像が得られないという問題があった。
【０００９】
（発明の目的）
本発明は、上記の問題点についてなされたもので安定したひずみのない良好なラジアル方式の超音波画像を得ることができる超音波プローブを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
中空のガイドシースの内腔に回転伝達部材を回転自在に設け、その遠位端に超音波送受信部を設けた超音波プローブにおいて、ガイドシース外表面に信号線を螺旋状に複数本蒸着し、このガイドシース遠位端近傍の信号線遠位端にセンサを設け、ガイドシース内に設けた回転伝達部材と超音波送受信部との間に前記センサに反応する部材と反応しない部材を周方向に対して同一幅で交互に設けることにより、超音波送受信部の回転情報を得ることができるので、確実に回転位置に対応した超音波信号を作画でき、安定したひずみのない良好なラジアル方式の超音波画像を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図４は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態を備えた超音波診断装置の構成を示し、図２は本発明の第１の実施の形態の超音波プローブの先端側の構成を示し、図３は超音波プローブの先端側に設けた回転位置検出センサの構造を示し、図４は回転位置検出センサの出力信号等を示す。本実施の形態の目的は、安定したひずみのない良好なラジアル方式の超音波画像を得ることである。
【００１２】
図１に示す超音波診断装置１は体腔内に挿入される超音波プローブ２と、この超音波プローブ２の近位端から延出されたケーブルの端部に設けたコネクタが着脱自在に接続される超音波観測装置３とから構成される。
【００１３】
超音波プローブ２は、体腔内に挿入される細長のプローブ挿入部４と、このプローブ挿入部４の後端（近位端）に設けられ、術者により把持される把持部５とを有する。
【００１４】
図２に示すようにプローブ挿入部４は中空で円筒状のガイドシース６で形成され、このガイドシース６の内腔には回転伝達部材として、中空のフレキシブルシャフト７が回転自在に設けられており、このフレキシブルシャフト７の遠位端には接続部材或いは振動子支持部材８を介して超音波を送受する超音波振動子９が設けられている。
【００１５】
ガイドシース６の遠位端は閉塞され、その内側に収納された超音波振動子９の周囲は超音波を伝達する液体が充満されている。また、超音波振動子９に少なくとも対向するガイドシース６部分は超音波を透過する材質で形成され、超音波振動子９が回転駆動されることにより、放射状に超音波を送出し、ラジアル走査を行うことができるようにしている。
【００１６】
図１に示すようにフレキシブルシャフト７の近位端は回転駆動装置に連結されている。
つまり、フレキシブルシャフト７の近位端は把持部５内でギヤ１１を設けた軸に連結され、このギヤ１１はモータ１２のギヤ１３と噛合している。そして、モータ１２が回転することにより、ギヤ１３、１１を介して軸に連結されたフレキシブルシャフト７の近位端が回転され、この回転がフレキシブルシャフト７によりその遠位端に伝達される。
【００１７】
また、超音波振動子９に接続され、フレキシブルシャフト７の中空部内を挿通された信号線は軸の後端に設けたロータ側の接点とステータ側の接点とを導通するスリップリング１５のロータ側の接点に接続され、このスリップリング１５のステータ側の接点は信号線１６と接続されている。
【００１８】
また、ガイドシース６は、その外表面に螺旋状に極細の信号線１７が複数本、例えば蒸着で形成されている。この複数本の信号線１７の遠位端には、超音波振動子９の回転位置を検出する回転位置検出センサに接続されている。
【００１９】
本実施の形態ではこの回転位置検出センサは発光ダイオード（以下、ＬＥＤと略記する）１８ａ，１８ｂとフォトダイオード（以下、ＰＤと略記する）１９ａ，１９ｂとが対となるようにして形成したフォトリフレクタであり、１つずつまたは複数個づつ、ガイドシース６に埋め込まれるようにして内腔に向けて設けられている。
【００２０】
図２に示すように超音波振動子９が設けられた振動子支持部材８の基端の円筒状の外表面には、ＬＥＤ１８ａ，１８ｂからの光を反射する反射体２２と、光を反射しない非反射体２３とが周方向に交互に同一幅で帯状に多数設けられている。
この反射体２２、非反射体２３の帯状の方向と対となるＬＥＤ１８ｉ、ＰＤ１９ｉ（ｉ＝ａ又はｂ）との位置関係は、軸方向に形成されている。
【００２１】
つまり、図３（Ａ）に示すようにガイドシーズ６の長手方向に沿った縦断面では対となるＬＥＤ１８ａ，ＰＤ１９ａ或いはＬＥＤ１８ｂ，ＰＤ１９ｂはそれぞれ同一断面上にあって、それらの内側に対向する帯状に形成された反射体２２或いは非反射体２３に対しＬＥＤ１８ｉから光を照射し、その反射光を前記ＬＥＤ１８ｉと対となるＤＰ１９ｉで受光するようにしている。
【００２２】
また、ＬＥＤ１８ａ，ＰＤ１９ａとＬＥＤ１８ｂ，ＰＤ１９ｂとは例えば図３（Ｂ）に示すように横断面では反射体２２或いは非反射体２３の帯の幅の１／２に対応する角度だけずらしてガイドシーズ６の周方向に設けられている。そして、ＰＤ１９ａとＰＤ１９ｂとはそれぞれ反射体２２或いは非反射体２３での反射光を受光することにより図４に示すように、反射体２２が対向する位置に存在する期間で“Ｈ”となり、非反射体２３が対向する位置に存在する期間で“Ｌ”となる等間隔の出力信号を出力する。
【００２３】
この場合、ＬＥＤ１８ａ，ＰＤ１９ａとＬＥＤ１８ｂ，ＰＤ１９ｂとは上記のように反射体２２或いは非反射体２３の帯の幅の１／２に対応する角度だけずらしてガイドシーズ６の周方向に設けているので、ＰＤ１９ａとＰＤ１９ｂの出力信号は１／４周期だけずれている。
【００２４】
制御回路３１はこれらの出力信号を微分する等により、図４に示すように１／４の周期の制御信号を生成し、この信号を駆動パルス発生回路３４に印加して、この制御信号をトリガ信号として駆動パルスを出力させる。
【００２５】
本実施の形態ではフォトリフレクタによるセンサを超音波の送受信を行う超音波送受信部となる超音波振動子９の付近のガイドシース６に設けて、振動子支持部材８の外周面に設けた前記センサで検出される（広い意味で反応する）反射体２２と、検出されない（反応しない）非反射体２３を交互に設けることにより、超音波振動子９の回転位置を検出すると共に、反射体２２と非反射体２３とを周方向に同一幅で多数設け、かつセンサも周方向にずらして複数配置することにより、非常に小さな回転角度も精度良く検出できるようにしている。
【００２６】
例えば、周方向に１回転する場合の反射体２２と非反射体２３との数と、センサの数との積をラジアル走査する場合の音線の数とに一致させることにより、図４で示した制御信号をトリガ信号としてラジアル走査する場合の各駆動パルスのタイミングを精度良く設定できる。
このために、超音波画像が流れたり、揺れたりすることなく、画質の良い超音波画像を得ることができるようにしている。
【００２７】
これに対し、従来例での超音波送受信部の近傍に回転角度検出機能を設けたものでは、最小の回転角度の検出精度は低いため、隣接する音線間の角度を検出精度を確保することは困難であり、このために検出精度の高い回転角度検出を達成できなかった。このために、本実施の形態に比べると、画質の低い画像になってしまう。
【００２８】
ガイドシース６の外周面に設けられた信号線１７の近位端は、例えばフレキシブル基板２１のパターンの信号線と接続され、この信号線は超音波観測装置３内の制御回路３１と接続され、ＰＤ１９で検出された回転位置信号が入力される。なお、ＬＥＤ１８には制御回路３１等から発光電源が供給される。
【００２９】
超音波観測装置３に設けたサーボ回路３２はモータ１２と接続され、モータ１２の回転を制御する。
また、超音波振動子９と接続された信号線１６は超音波観測装置３内の切換回路３３を介して駆動パルス発生回路３４と受信回路３５に接続される。この駆動パルス発生回路３４で発生された駆動パルスは信号線１６等を介して超音波振動子９に印加され、超音波を送出させる。
【００３０】
また、被検体側で反射した超音波が超音波振動子９で受信され、電気信号に変換されてエコー信号となり、制御回路３１により切換えられる切換回路３３を介して受信回路３５に入力され、増幅などされた後、Ａ／Ｄ変換器３６でデジタル信号に変換された後、メモリ３７に一旦格納される。
【００３１】
このメモリ３７に格納された画像データは所定のタイミングで読み出され、デジタルスキャンコンバータ（以下、ＤＳＣと略記）３８により、デジタルの標準的な映像信号に変換された後、Ｄ／Ａ変換器３９を介してアナログの標準的な映像信号に変換された後、モニタ４０に入力され、このモニタ４０の表示面に超音波断層画像が表示されるようにしている。
【００３２】
本実施の形態では上記のように超音波振動子９が取り付けられた振動子支持部材８の基端の円筒状外表面に反射体２２と非反射体２３とを設け、その外周側に対向して設けたＬＥＤ１８ｉによる光を反射体２２或いは非反射体２３での反射光をＰＤ１９ｉで検出することにより、超音波振動子９が取り付けられた振動子支持部材８の回転位置を正確に反映し、高精度の回転位置の検出手段を形成している。
【００３３】
そして、ＰＤ１９ｉの出力信号が入力される制御回路３１はこの出力信号をサーボ回路３２に送り、モータ１２の回転を制御すると共に、駆動パルス発生回路３４に送り、超音波振動子９に印加される駆動パルスのタイミングを制御すると共に、切換回路３３の切換も制御する。
【００３４】
また、制御回路３１は受信回路３５内でのＳＴＣ制御とか、メモリ３７の書込タイミングも制御する。
次に本実施の形態の作用を説明する。
【００３５】
フレキシブルシャフト７は、把持部５内の回転駆動装置からの回転力を超音波振動子９へ伝達し、軸方向の周りに回転する。この時、超音波観測装置３の駆動パルス発生回路３４からの駆動パルスは信号線１６等を介して超音波振動子９へと伝達され、超音波振動子９を駆動して超音波を放射状に送波及び受波し、その受波した超音波を超音波振動子９で電気信号に変換して信号線１６等で伝送し、超音波観測装置３内の切換回路３３を経て受信回路３５に導く。
【００３６】
この一連の動作を超音波振動子９を１回転する間に反射体２２と非反射体２３の数とフォトリフレクタの数の積に対応した数だけ行う。この数は１回転に出力される制御信号の数と一致し、この制御信号をトリガ信号として超音波のラジアル走査を行う。
【００３７】
一方、信号線１７を経て伝達された電気信号によりＬＥＤ１８ｉは常時点灯している。この時、フレキシブルシャフト７の回転により、超音波振動子９とフレキシブルシャフト７の間の振動子支持部材８に設けられた反射体２２および非反射体２３によってＬＥＤ１８ｉからの光は反射されたりされなかったりを交互に繰り返す。反射されたときは、ＰＤ１９ｉによって反射光は電気信号に変換され、信号線１７を伝って回転情報信号として超音波観測装置３の制御回路３１へと伝達される。ここで得られた回転情報信号は、サーボ回路３２に送られ、回転駆動装置へとフィードバックされ、ＰＤ１９ｉが規則的にＬＥＤ１８ｉからの反射光信号を受信したりしなかったりするように回転制御される。
【００３８】
さらに、超音波振動子９からの受信信号は、前記回転情報信号に併せて受信回路３５等で処理されて、モニタ４０上に超音波振動子９の回転位置に対応した超音波画像を作画して描出される。
本実施の形態は以下の効果を有する。
【００３９】
ガイドシース６外周面に信号線１７を螺旋状に複数本蒸着し、ガイドシース６遠位端近傍の信号線１７遠位端に発光ダイオード１８ｉおよびフォトダイオード１９ｉによるフォトリフレクタによるセンサを設け、発光ダイオード１８ｉとフォトダイオード１９ｉに対応する位置に光反射体２２と非反射体２３を同一幅で周方向に交互に設けることで、超音波振動子９付近の回転情報を得ることができるので、確実に回転位置に対応した超音波信号を作画できるので、安定したひずみのない良好なラジアル方式の超音波画像を得ることができる。
【００４０】
また、ラジアル走査する場合の隣接する音線間の角度程度の回転角度検出精度を確保できるので、歪みなどが少ない、非常に画質の良い超音波画像を得ることができる。
【００４１】
なお、図２等ではフォトリフレクタによるセンサの数を２つの場合で説明したが、これに限定されるものでなく、さらにセンサの数を増やしたりしても良いし、１つのセンサでも良い。後述する他のセンサの場合にも同様である。
【００４２】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を図５を参照して説明する。本実施の形態の目的は、第１の実施の形態と同じである。
本実施の形態の構成は以下の通りである。
【００４３】
本実施の形態の超音波プローブ２Ｂは、第１の実施の形態と同様に中空のガイドシース６の内腔にフレキシブルシャフト７が回転自在に設けられており、このフレキシブルシャフト７の遠位端に固定された超音波支持部材８に超音波振動子９が設けられている。
【００４４】
この中空のガイドシース６は、その外表面に螺旋状に極細の信号線１７が複数本蒸着されている。この複数本の信号線１７の遠位端には、複数の磁気センサ４１ａ，４１ｂがガイドシース７に埋め込まれるように内腔に向けて設けられている。信号線１７の近位端は、例えば図１のようにフレキシブル基板２１のパターン等により第１の実施の形態と同様に超音波観測装置３と接続される。
【００４５】
一方、超音波振動子９に接続された信号線は、フレキシブルシャフ７の内腔を通って、例えば図１に示すスリップリング１５を経て超音波観測装置３と接続される。
【００４６】
フレキシブルシャフト７と超音波振動子９との間には、磁気センサ４１ａ，４１ｂで検出（広い意味で反応）される磁性体４２と、検出されない非磁性体４３とが周方向に対して交互に同一幅で帯状に多数設けられている。この磁性体４２、非磁性体４３と磁気センサ４１ａ，４１ｂとの位置関係は、軸方向に対して一致するようになっている。
その他は第１の実施の形態と同様の構成である。
【００４７】
本実施の形態の作用は以下の通りである。
フレキシブルシャフト７は、回転駆動装置からの回転力を超音波振動子９へ伝達し、軸方向に対して回転する。この時、超音波観測装置３の駆動パルス発生回路３４からの駆動パルス信号は信号線１６等を経て超音波振動子９へと伝達され、超音波振動子９を駆動して超音波を送信し、その受信信号を超音波振動子９で受信して超音波送受信用信号線を経て超音波観測装置３の受信回路３５へと伝達する。この一連の動作を超音波振動子９が１回転する間に磁性体４２と非磁性体４３の数と、センサの数の積の数だけ行う。
【００４８】
一方、フレキシブルシャフト７の回転により、超音波振動子９とフレキシブルシャフト７との間の振動子支持部材８に設けられた磁性体４２および非磁性体４３によって、磁気センサ４１ｉは磁気を感知したりしなかったりを交互に繰り返す。感知したときは、磁気センサ４１ｉによって磁気信号は電気信号に変換され、信号線１７を伝って回転情報信号として超音波観測装置３の制御回路３１へと伝達される。
【００４９】
ここで得られた回転情報信号は、第１の実施の形態と同様に制御信号が生成され、サーボ回路３２に送られてこのサーボ回路３２は回転駆動装置を構成するモータ１２に出力する信号をこの制御信号に同期させるように制御してモータ１２による回転速度を制御し、磁気センサ４１ｉが規則的に磁性体４２の磁気を規則的に等間隔に感知するようの回転制御する。
また、この制御信号は駆動パルス発生回路３４に送られ、駆動パルスを出力するタイミングを制御する。
【００５０】
さらに、超音波振動子９からの受信信号は、前記回転情報信号に併せて超音波観測装置３内の受信回路３５等で処理されて、モニタ４０上に超音波振動子９の回転位置に対応した超音波画像を作画して描出される。
本実施の形態は以下の効果を有する。
【００５１】
ガイドシース７外周面に信号線１７を螺旋状に複数本蒸着し、ガイドシース７遠位端近傍の信号線１７遠位端に磁気センサ４１ａ，４１ｂを設け、該磁気センサ４１ａ，４１ｂに対応する位置に磁性体４２と非磁性体４３を同一幅で周方向に交互に設けることで、超音波振動子９付近の回転情報を得ることができるので、確実に回転位置に対応した超音波信号を作画できるので、安定したひずみのない良好なラジアル方式の超音波画像を得ることができる。
【００５２】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を図６を参照して説明する。
本実施の形態の目的は、安定したひずみのない良好なラジアル方式の超音波画像を得ることと、かつ耐久性に優れた超音波プローブを提供することである。
本実施の形態の構成は以下の通りである。
【００５３】
図６に示す超音波プローブ２Ｃは、中空のガイドシース７の内腔に中実または内径の小さい中空のフレキシブルシャフト５１が回転自在に設けられており、このフレキシブルシャフト５１の遠位端には絶縁部材で形成された接続部材５２を介して超音波支持材８が連結され、この超音波支持部材８に複数、例えば２つの超音波振動子９Ａ，９Ｂが周方向に１８０°回転した位置に設けられている。
【００５４】
この中空のガイドシース７は、その外表面に螺旋状に極細の信号線１７ａと１７ｂが複数本づつ蒸着で形成されている。一方の複数本の信号線１７ａの遠位端には、それぞれの集電ブラシ５３が複数個、ガイドシース７の壁から内腔に向けて出されるように設けられている。
【００５５】
一方、超音波振動子９Ａ，９Ｂから伸びる超音波送受信用信号線５４は、芯線とグランド線と別々に超音波振動子９Ａ，９Ｂとフレキシブルシャフト５１の接続部材５２に設けた接点リング５５の内面にそれぞれ接続されている。
【００５６】
また、他方の複数本の信号線１７ｂの遠位端には、例えば第１の実施の形態と同様にガイドシース６の遠位端側に設けたＬＥＤ１８ｉとＰＤ１９ｉとに接続されている。
【００５７】
そして、このガイドシース６におけるＬＥＤ１８ｉとＰＤ１９ｉが設けられた部分に対向する内側の接続部材５２の外表面には第１の実施の形態と同様に反射体２２と非反射体２３とが帯状に多数設けられている。
【００５８】
信号線１７ａ，１７ｂは、ガイドシース６の近位端で例えば図１のフレキシブル基板２１のパターンを介して超音波観測装置３内の制御回路３１と切換回路３３とにそれぞれ接続されている。
【００５９】
つまり、この実施の形態では図１の把持部５内にはスリップリング１５が設けてないで、信号線１７ａと接続されるフレキシブル基板２１のパターンを介して超音波観測装置３内の切換回路３３を介して駆動パルス発生回路３４と受信回路３５とに接続されている。
【００６０】
本実施の形態では受信回路３５には例えば特性の同じ２つの超音波振動子９Ａ，９Ｂからのエコー信号が入力され、それぞれのエコー信号に対して信号処理してメモリ３７に格納する。そして、１回転の半分の回転により、２つの超音波振動子９Ａ，９Ｂにより得られた超音波画像を合成して１つの画像としてモニタ４０に表示することにより、１つの超音波振動子の場合の半分の走査時間で１画面分の超音波画像を得られるようにしている。
【００６１】
なお、接点リング５５の外径は、接点リング５５同士の間にある絶縁性の接続部材５２の外径より小さくしている。
そして、前記複数の集電ブラシ５３は、各々同数の接点リング５５に対して接触している。その他の構成は第１の実施の形態と殆ど同様である。
【００６２】
本実施の形態の作用は以下の通りである。
フレキシブルシャフト５１は、回転駆動装置からの回転力を超音波振動子９Ａ，９Ｂへ伝達し、軸方向に対して回転する。この時、図１の駆動パルス発生回路３４からの駆動パルス信号は、ガイドシース７の外表面の信号線１７ａを伝って集電ブラシ５３から接点リング５５へと伝達され、超音波送受信用信号線５４を経て超音波振動子９Ａ，９Ｂへと伝達される。
【００６３】
そして超音波振動子９Ａ，９Ｂを駆動して超音波を送信し、同じ超音波振動子９Ａ，９Ｂで反射された超音波を受信して電気信号に変換し、超音波送受信用信号線５４を経て接点リング５５へと伝達され、集電ブラシ５３と信号線１７ａを経て超音波観測装置３の受信回路３５へと伝達する。
【００６４】
ここで、接点リング５５は全周に渡っているので、回転中も集電ブラシ５３は常に接点リング５５に接しており、確実に信号線１７ａと超音波送受信用信号線５４との間で信号伝達が行われる。また、接点リング５５は、絶縁部材５２より外径が小さく設けられているので、集電ブラシ５３は絶縁部材５２により軸方向への動きを規制されるので、相対する接点リング５５の隣りの接点リング５５へと移ることはない。
本実施の形態の効果は第１の実施の形態の効果の他に、さらに以下の効果を有する。
【００６５】
ガイドシース６外周面に信号線１７ａ，１７ｂを螺旋状に複数本蒸着し、ガイドシース６遠位端近傍の信号線１７ａ遠位端を集電ブラシ５３に接続し、この集電ブラシ５３に対応する位置に接点リング５５を設けることで、超音波振動子９Ａ，９Ｂ付近で、超音波信号を回転する信号線５４から回転しない信号線１７ａへと伝達することができる。
【００６６】
このことで、フレキシブルシャフト５１内に超音波信号線を設けずに済むので、フレキシブルシャフト５１の内径をきわめて小さくすることができ、剛性の高いフレキシブルシャフト５１が使用できる。よって、回転伝達性が向上し、超音波振動子９Ａ，９Ｂを安定して回転させることができるので、揺れや流れのない安定して良好な超音波画像が得られる。
また、ガイドシース６を途中で屈曲させてもフレキシブルシャフト５１の伸びにより信号線１７ａは切れることがないので、耐久性にも優れている。
【００６７】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態を図７を参照して説明する。
本実施の形態の目的は、安定して良好なラジアル方式の超音波画像を得ることと、かつ耐久性に優れた超音波プローブを提供することである。
【００６８】
図７に示す本実施の形態の超音波プローブ２Ｄは、図６に示す超音波プローブ２Ｃにおいて、ガイドシース６の遠位端側のＬＥＤ１８ｉとＰＤ１９ｉとを設けないで、また接続部材５２に反射体２２と非反射体２３とを設けないで、これら或いは他の構造の回転角度検出手段を例えばフレキシブルシャフト５１の近位端側に設けるようにしたものである。
【００６９】
より具体的に説明すると、中空のガイドシース７の内腔に中実または内径の小さい中空のフレキシブルシャフト５１が回転自在に設けられており、このフレキシブルシャフト５１の遠位端には絶縁部材で形成された接続部材５２を介して超音波支持材８が連結され、この超音波支持部材８に複数、例えば２つの超音波振動子９Ａ，９Ｂが周方向に１８０°回転した位置に設けられている。
【００７０】
この中空のガイドシース７は、その外表面に螺旋状に極細の信号線１７ａが複数本蒸着で形成されている。この複数本の信号線１７ａの遠位端には、それぞれの集電ブラシ５３が複数個、ガイドシース７の壁から内腔に向けて出されるように設けられている。
【００７１】
一方、超音波振動子９Ａ，９Ｂから伸びる超音波送受信用信号線５４は、芯線とグランド線と別々に超音波振動子９Ａ，９Ｂとフレキシブルシャフト５１の接続部材５２に設けた接点リング５５の内面にそれぞれ接続されている。
【００７２】
信号線１７ａは、ガイドシース６の近位端で例えば図１のフレキシブル基板２１のパターンを介して超音波観測装置３内の切換回路３３とに接続されている。つまり、この実施の形態では図１の把持部５内にはスリップリング１５が設けてないで、信号線１７ａと接続されるフレキシブル基板２１のパターンを介して超音波観測装置３内の切換回路３３を介して駆動パルス発生回路３４と受信回路３５とに接続されている。
【００７３】
本実施の形態では受信回路３５には例えば特性の同じ２つの超音波振動子９Ａ，９Ｂからのエコー信号が入力され、それぞれのエコー信号に対して信号処理してメモリ３７に格納する。そして、１回転の半分の回転により、２つの超音波振動子９Ａ，９Ｂにより得られた超音波画像を合成して１つの画像としてモニタ４０に表示することにより、１つの超音波振動子の場合の半分の走査時間で１画面分の超音波画像を得られるようにしている。
【００７４】
なお、接点リング５５の外径は、接点リング５５同士の間にある絶縁性の接続部材５２の外径より小さくしている。
そして、前記複数の集電ブラシ５３は、各々同数の接点リング５５に対して接触している。その他の構成は第１の実施の形態と殆ど同様である。
【００７５】
本実施の形態の作用は以下の通りである。
フレキシブルシャフト５１は、回転駆動装置からの回転力を超音波振動子９Ａ，９Ｂへ伝達し、軸方向に対して回転する。この時、図１の駆動パルス発生回路３４からの駆動パルス信号は、ガイドシース７の外表面の信号線１７ａを伝って集電ブラシ５３から接点リング５５へと伝達され、超音波送受信用信号線５４を経て超音波振動子９Ａ，９Ｂへと伝達される。
【００７６】
そして超音波振動子９Ａ，９Ｂを駆動して超音波を送信し、同じ超音波振動子９Ａ，９Ｂで反射された超音波を受信して電気信号に変換し、超音波送受信用信号線５４を経て接点リング５５へと伝達され、集電ブラシ５３と信号線１７ａを経て超音波観測装置３の受信回路３５へと伝達する。
【００７７】
ここで、接点リング５５は全周に渡っているので、回転中も集電ブラシ５３は常に接点リング５５に接しており、確実に信号線１７ａと超音波送受信用信号線５４との間で信号伝達が行われる。また、接点リング５５は、絶縁部材５２より外径が小さく設けられているので、集電ブラシ５３は絶縁部材５２により軸方向への動きを規制されるので、相対する接点リング５５の隣りの接点リング５５へと移ることはない。
【００７８】
本実施の形態は以下の効果を有する。
【００７９】
ガイドシース６外周面に信号線１７ａを螺旋状に複数本蒸着し、ガイドシース６遠位端近傍の信号線１７ａ遠位端を集電ブラシ５３に接続し、この集電ブラシ５３に対応する位置に接点リング５５を設けることで、超音波振動子９Ａ，９Ｂ付近で、超音波信号を回転する信号線５４から回転しない信号線１７ａへと伝達することができる。
【００８０】
このことで、フレキシブルシャフト５１内に超音波信号線を設けずに済むので、フレキシブルシャフト５１の内径をきわめて小さくすることができ、剛性の高いフレキシブルシャフト５１が使用できる。よって、回転伝達性が向上し、超音波振動子９Ａ，９Ｂを安定して回転させることができるので、揺れや流れのない安定して良好な超音波画像が得られる。
【００８１】
また、ガイドシース６を途中で屈曲させてもフレキシブルシャフト５１の伸びにより信号線１７ａは切れることがないので、耐久性にも優れている。
なお、第３及び第４の実施の形態においては、２つの超音波振動子９Ａ，９Ｂを設けているが、３つ以上にしても良いし、第１及び第２の実施の形態のように１つの超音波振動子９にしても良い。
【００８２】
なお、前記第１の実施の形態から第４の実施の形態まで、カテーテル型の超音波プローブを例に説明したが、これに観察光学系と照明光学系を備えて超音波内視鏡としても良い。
また、上述した実施の形態等を部分的に組み合わせる等して形成される実施の形態等も本発明に属する。
【００８３】
［付記］
１．中空のガイドシースの内腔に回転伝達部材を回転自在に設け、その遠位端に超音波送受信部を設けた超音波プローブにおいて、ガイドシース外表面に信号線を螺旋状に複数本蒸着し、このガイドシース遠位端近傍の信号線遠位端にセンサを設け、ガイドシース内に設けた回転伝達部材と超音波送受信部との間に前記センサに反応（検出され）る部材と反応し（検出され）ない部材を周方向に対して同一幅で交互に設けたことを特徴とする超音波プローブ。
【００８４】
２．付記１の超音波プローブにおいて、センサを発光ダイオードとフォトダイオードとで形成したことを特徴とする超音波プローブ。
【００８５】
３．付記１の超音波プローブにおいて、センサを磁気センサとし、センサに反応する部材を磁性体、センサに反応しない部材を非磁性体としたことを特徴とする超音波プローブ。
４．中空のガイドシースの内腔に回転伝達部材を回転自在に設け、その遠位端に超音波送受信部を設けた超音波プローブにおいて、ガイドシース外表面に信号線を螺旋状に複数本蒸着し、このガイドシース遠位端近傍の信号線遠位端に集電部材を設け、ガイドシース内に設けた回転伝達部材と超音波送受信部との間に接点リングを設け、超音波送受信部と接点リングを導通させたことを特徴とする超音波プローブ。
【００８６】
（付記４の背景）
超音波プローブの近位端にスリップリングがある場合や特開平２−２６５４６号公報の場合、特開平５−２７７１３号公報の場合は、フレキシブルシャフトの内腔に信号伝達ケーブルを通さなければならない。
このため、フレキシブルシャフトの内径に制約が出て、十分な剛性のあるフレキシブルシャフトを使用できないので、結果として超音波画像が流れたり揺れたりして正確なラジアル方式の超音波画像が得られないことがあった。
さらに、超音波プローブを曲げたりしたときに、フレキシブルシャフトが伸縮してフレキシブルシャフト内のケーブルが引っ張られるなどして切れてしまい、耐久性にも問題があった。
【００８７】
さらに、超音波プローブを曲げたりしたときに、フレキシブルシャフトが伸縮してフレキシブルシャフト内のケーブルが引っ張られるなどして切れてしまい、耐久性にも問題があった。また、ガイドシース内にある場合は、回転するフレキシブルシャフトにケーブルが絡まって断線することがあるという問題がある。これを避けるために途中からダブルルーメンのシースを用いて、フレキシブルシャフトが入る内腔とは別の内腔にケーブルを通すと、外径が太るという問題があった。
【００８８】
（付記４の目的）安定して良好な超音波画像を得ること、かつ耐久性に優れた超音波プローブを提供することを目的とする。
（付記４の作用）付記４の構成をとることで、超音波送受信部となる超音波振動子付近で、超音波信号を回転する信号線から回転しない信号線へと伝達することができる。このことで、フレキシブルシャフト内に超音波信号線を設けずに済むので、フレキシブルシャフトの内径をきわめて小さくすることができ、剛性の高いフレキシブルシャフトが使用できるので、回転伝達性が向上し、超音波振動子を安定して回転させることができるという作用を持つ。また、ガイドシースを屈曲させてフレキシブルシャフトが伸びても超音波信号線が切れることがないという作用を持つ。
【００８９】
（付記４の効果）
フレキシブルシャフト内に超音波信号線を設けずに済むので、フレキシブルシャフトの内径をきわめて小さくすることができ、剛性の高いフレキシブルシャフトが使用できるので、耐久性を向上でき、また回転伝達性が向上し、超音波振動子を安定して回転させることができるので、安定して良好な超音波画像を得ることができる。
５．付記１から第４までの超音波プローブにおいて、挿入部先端に観察光学系と照明光学系を設けたことを特徴とする超音波プローブ。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、中空のガイドシースの内腔に回転伝達部材を回転自在に設け、その遠位端に超音波送受信部を設けた超音波プローブにおいて、ガイドシース外表面に信号線を螺旋状に複数本蒸着し、このガイドシース遠位端近傍の信号線遠位端にセンサを設け、ガイドシース内に設けた回転伝達部材と超音波送受信部との間に前記センサに反応する部材と反応しない部材を周方向に対して同一幅で交互に設けたことで、超音波振動子付近の回転情報を得ることができるので、確実に回転位置に対応した超音波信号を作画でき、安定したひずみのない良好なラジアル方式の超音波画像を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を備えた超音波診断装置の構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の超音波プローブの先端側の構成を示す断面図。
【図３】超音波プローブの先端側に設けた回転位置検出センサの構造を示す断面図。
【図４】回転位置検出センサの出力信号等を示す波形図。
【図５】本発明の第２の実施の形態の超音波プローブの先端側の構成を示す断面図。
【図６】本発明の第３の実施の形態の超音波プローブの先端側の構成を示す断面図。
【図７】本発明の第４の実施の形態の超音波プローブの先端側の構成を示す断面図。
【符号の説明】
１…超音波診断装置
２Ａ…超音波プローブ
３…超音波観測装置
４…プローブ挿入部
６…ガイドシース
７…フレキシブルシャフト
８…振動子固定部材
９…超音波振動子
１１，１３…ギヤ
１２…モータ
１５…スリップリング
１６，１７…信号線
１８ａ，１８ｂ…フォトダイオード（ＰＤ）
１９ａ，１９ｂ…発光ダイオード（ＬＥＤ）
２２…反射体
２３…非反射体
３１…制御回路
３４…駆動パルス発生回路
３５…受信回路
４０…モニタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空のガイド部材内に回転伝達部材を配置し、その遠位端に超音波送受信部を設けた超音波プローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波プローブは、ガイドシースの中に回転伝達部材としてフレキシブルシャフトが回転自在に設けられ、その遠位端に超音波送受信部が設けられ、フレキシブルシャフトの内腔に超音波送受信部からの信号伝達ケーブルが設けられていた。
【０００３】
この超音波プローブを駆動させるための回転駆動装置は、超音波プローブの近位端にあった。この回転駆動装置は、モータとエンコーダ、スリップリングで構成され、モータはフレキシブルシャフトに接続されて、フレキシブルシャフトを介して超音波送受信部を回転させている。
【０００４】
また、エンコーダはモータの回転状態を検知して回転信号を出し、超音波送受信部から得られた超音波信号を超音波送受信部の回転位置に併せた画像を作画するための信号および、モータの回転制御に使用されている。さらに、スリップリングは、フレキシブルシャフト内を通っている信号伝達ケーブルからの超音波送受信信号を回転しないケーブルへ接続するために設けられている。
【０００５】
また、超音波送受信部近傍に回転角度検出機能を持たせた超音波プローブが、特開昭６３−２７００３２号公報、特開平２−２６５４６号公報、特開平５−２７７１１３号公報、特開平６−３０９３７号公報などがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、超音波プローブの近位端にエンコーダがある場合、モータの回転は滑らかでスムーズでも、フレキシブルシャフトに剛性が無く、超音波送受信部が不規則な回転をすることがある。この場合、超音波受信部の回転に完全に同期しないで回転信号を受信するため、超音波画像が流れたり揺れたりという正確なラジアル方式の超音波画像が得られないことがあった。
【０００７】
また、特開昭６３−２７００３２号公報の場合、磁気センサからのケーブルをフレキシブルシャフト内またはシース内に設けなければならない。フレキシブルシャフト内にある場合は、フレキシブルシャフトの内径に制約が出て、十分な剛性のあるフレキシブルシャフトを使用できないため、結果として超音波画像が流れたり揺れたりして正確なラジアル方式の超音波画像が得られないことがあった。
【０００８】
また、特開平６−３０９３７の場合、ガイドシースの超音波送受信面に角度検出のための異物が入り込むので、全周にわたって均一なラジアル超音波画像が得られないという問題があった。
【０００９】
（発明の目的）
本発明は、上記の問題点についてなされたもので安定したひずみのない良好なラジアル方式の超音波画像を得ることができる超音波プローブを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
中空のガイドシースの内腔に回転伝達部材を回転自在に設け、その遠位端に超音波送受信部を設けた超音波プローブにおいて、ガイドシース外表面に信号線を螺旋状に複数本蒸着し、このガイドシース遠位端近傍の信号線遠位端にセンサを設け、ガイドシース内に設けた回転伝達部材と超音波送受信部との間に前記センサに反応する部材と反応しない部材を周方向に対して同一幅で交互に設けることにより、超音波送受信部の回転情報を得ることができるので、確実に回転位置に対応した超音波信号を作画でき、安定したひずみのない良好なラジアル方式の超音波画像を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図４は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態を備えた超音波診断装置の構成を示し、図２は本発明の第１の実施の形態の超音波プローブの先端側の構成を示し、図３は超音波プローブの先端側に設けた回転位置検出センサの構造を示し、図４は回転位置検出センサの出力信号等を示す。本実施の形態の目的は、安定したひずみのない良好なラジアル方式の超音波画像を得ることである。
【００１２】
図１に示す超音波診断装置１は体腔内に挿入される超音波プローブ２と、この超音波プローブ２の近位端から延出されたケーブルの端部に設けたコネクタが着脱自在に接続される超音波観測装置３とから構成される。
【００１３】
超音波プローブ２は、体腔内に挿入される細長のプローブ挿入部４と、このプローブ挿入部４の後端（近位端）に設けられ、術者により把持される把持部５とを有する。
【００１４】
図２に示すようにプローブ挿入部４は中空で円筒状のガイドシース６で形成され、このガイドシース６の内腔には回転伝達部材として、中空のフレキシブルシャフト７が回転自在に設けられており、このフレキシブルシャフト７の遠位端には接続部材或いは振動子支持部材８を介して超音波を送受する超音波振動子９が設けられている。
【００１５】
ガイドシース６の遠位端は閉塞され、その内側に収納された超音波振動子９の周囲は超音波を伝達する液体が充満されている。また、超音波振動子９に少なくとも対向するガイドシース６部分は超音波を透過する材質で形成され、超音波振動子９が回転駆動されることにより、放射状に超音波を送出し、ラジアル走査を行うことができるようにしている。
【００１６】
図１に示すようにフレキシブルシャフト７の近位端は回転駆動装置に連結されている。
つまり、フレキシブルシャフト７の近位端は把持部５内でギヤ１１を設けた軸に連結され、このギヤ１１はモータ１２のギヤ１３と噛合している。そして、モータ１２が回転することにより、ギヤ１３、１１を介して軸に連結されたフレキシブルシャフト７の近位端が回転され、この回転がフレキシブルシャフト７によりその遠位端に伝達される。
【００１７】
また、超音波振動子９に接続され、フレキシブルシャフト７の中空部内を挿通された信号線は軸の後端に設けたロータ側の接点とステータ側の接点とを導通するスリップリング１５のロータ側の接点に接続され、このスリップリング１５のステータ側の接点は信号線１６と接続されている。
【００１８】
また、ガイドシース６は、その外表面に螺旋状に極細の信号線１７が複数本、例えば蒸着で形成されている。この複数本の信号線１７の遠位端には、超音波振動子９の回転位置を検出する回転位置検出センサに接続されている。
【００１９】
本実施の形態ではこの回転位置検出センサは発光ダイオード（以下、ＬＥＤと略記する）１８ａ，１８ｂとフォトダイオード（以下、ＰＤと略記する）１９ａ，１９ｂとが対となるようにして形成したフォトリフレクタであり、１つずつまたは複数個づつ、ガイドシース６に埋め込まれるようにして内腔に向けて設けられている。
【００２０】
図２に示すように超音波振動子９が設けられた振動子支持部材８の基端の円筒状の外表面には、ＬＥＤ１８ａ，１８ｂからの光を反射する反射体２２と、光を反射しない非反射体２３とが周方向に交互に同一幅で帯状に多数設けられている。
この反射体２２、非反射体２３の帯状の方向と対となるＬＥＤ１８ｉ、ＰＤ１９ｉ（ｉ＝ａ又はｂ）との位置関係は、軸方向に形成されている。
【００２１】
つまり、図３（Ａ）に示すようにガイドシーズ６の長手方向に沿った縦断面では対となるＬＥＤ１８ａ，ＰＤ１９ａ或いはＬＥＤ１８ｂ，ＰＤ１９ｂはそれぞれ同一断面上にあって、それらの内側に対向する帯状に形成された反射体２２或いは非反射体２３に対しＬＥＤ１８ｉから光を照射し、その反射光を前記ＬＥＤ１８ｉと対となるＤＰ１９ｉで受光するようにしている。
【００２２】
また、ＬＥＤ１８ａ，ＰＤ１９ａとＬＥＤ１８ｂ，ＰＤ１９ｂとは例えば図３（Ｂ）に示すように横断面では反射体２２或いは非反射体２３の帯の幅の１／２に対応する角度だけずらしてガイドシーズ６の周方向に設けられている。そして、ＰＤ１９ａとＰＤ１９ｂとはそれぞれ反射体２２或いは非反射体２３での反射光を受光することにより図４に示すように、反射体２２が対向する位置に存在する期間で“Ｈ”となり、非反射体２３が対向する位置に存在する期間で“Ｌ”となる等間隔の出力信号を出力する。
【００２３】
この場合、ＬＥＤ１８ａ，ＰＤ１９ａとＬＥＤ１８ｂ，ＰＤ１９ｂとは上記のように反射体２２或いは非反射体２３の帯の幅の１／２に対応する角度だけずらしてガイドシーズ６の周方向に設けているので、ＰＤ１９ａとＰＤ１９ｂの出力信号は１／４周期だけずれている。
【００２４】
制御回路３１はこれらの出力信号を微分する等により、図４に示すように１／４の周期の制御信号を生成し、この信号を駆動パルス発生回路３４に印加して、この制御信号をトリガ信号として駆動パルスを出力させる。
【００２５】
本実施の形態ではフォトリフレクタによるセンサを超音波の送受信を行う超音波送受信部となる超音波振動子９の付近のガイドシース６に設けて、振動子支持部材８の外周面に設けた前記センサで検出される（広い意味で反応する）反射体２２と、検出されない（反応しない）非反射体２３を交互に設けることにより、超音波振動子９の回転位置を検出すると共に、反射体２２と非反射体２３とを周方向に同一幅で多数設け、かつセンサも周方向にずらして複数配置することにより、非常に小さな回転角度も精度良く検出できるようにしている。
【００２６】
例えば、周方向に１回転する場合の反射体２２と非反射体２３との数と、センサの数との積をラジアル走査する場合の音線の数とに一致させることにより、図４で示した制御信号をトリガ信号としてラジアル走査する場合の各駆動パルスのタイミングを精度良く設定できる。
このために、超音波画像が流れたり、揺れたりすることなく、画質の良い超音波画像を得ることができるようにしている。
【００２７】
これに対し、従来例での超音波送受信部の近傍に回転角度検出機能を設けたものでは、最小の回転角度の検出精度は低いため、隣接する音線間の角度を検出精度を確保することは困難であり、このために検出精度の高い回転角度検出を達成できなかった。このために、本実施の形態に比べると、画質の低い画像になってしまう。
【００２８】
ガイドシース６の外周面に設けられた信号線１７の近位端は、例えばフレキシブル基板２１のパターンの信号線と接続され、この信号線は超音波観測装置３内の制御回路３１と接続され、ＰＤ１９で検出された回転位置信号が入力される。なお、ＬＥＤ１８には制御回路３１等から発光電源が供給される。
【００２９】
超音波観測装置３に設けたサーボ回路３２はモータ１２と接続され、モータ１２の回転を制御する。
また、超音波振動子９と接続された信号線１６は超音波観測装置３内の切換回路３３を介して駆動パルス発生回路３４と受信回路３５に接続される。この駆動パルス発生回路３４で発生された駆動パルスは信号線１６等を介して超音波振動子９に印加され、超音波を送出させる。
【００３０】
また、被検体側で反射した超音波が超音波振動子９で受信され、電気信号に変換されてエコー信号となり、制御回路３１により切換えられる切換回路３３を介して受信回路３５に入力され、増幅などされた後、Ａ／Ｄ変換器３６でデジタル信号に変換された後、メモリ３７に一旦格納される。
【００３１】
このメモリ３７に格納された画像データは所定のタイミングで読み出され、デジタルスキャンコンバータ（以下、ＤＳＣと略記）３８により、デジタルの標準的な映像信号に変換された後、Ｄ／Ａ変換器３９を介してアナログの標準的な映像信号に変換された後、モニタ４０に入力され、このモニタ４０の表示面に超音波断層画像が表示されるようにしている。
【００３２】
本実施の形態では上記のように超音波振動子９が取り付けられた振動子支持部材８の基端の円筒状外表面に反射体２２と非反射体２３とを設け、その外周側に対向して設けたＬＥＤ１８ｉによる光を反射体２２或いは非反射体２３での反射光をＰＤ１９ｉで検出することにより、超音波振動子９が取り付けられた振動子支持部材８の回転位置を正確に反映し、高精度の回転位置の検出手段を形成している。
【００３３】
そして、ＰＤ１９ｉの出力信号が入力される制御回路３１はこの出力信号をサーボ回路３２に送り、モータ１２の回転を制御すると共に、駆動パルス発生回路３４に送り、超音波振動子９に印加される駆動パルスのタイミングを制御すると共に、切換回路３３の切換も制御する。
【００３４】
また、制御回路３１は受信回路３５内でのＳＴＣ制御とか、メモリ３７の書込タイミングも制御する。
次に本実施の形態の作用を説明する。
【００３５】
フレキシブルシャフト７は、把持部５内の回転駆動装置からの回転力を超音波振動子９へ伝達し、軸方向の周りに回転する。この時、超音波観測装置３の駆動パルス発生回路３４からの駆動パルスは信号線１６等を介して超音波振動子９へと伝達され、超音波振動子９を駆動して超音波を放射状に送波及び受波し、その受波した超音波を超音波振動子９で電気信号に変換して信号線１６等で伝送し、超音波観測装置３内の切換回路３３を経て受信回路３５に導く。
【００３６】
この一連の動作を超音波振動子９を１回転する間に反射体２２と非反射体２３の数とフォトリフレクタの数の積に対応した数だけ行う。この数は１回転に出力される制御信号の数と一致し、この制御信号をトリガ信号として超音波のラジアル走査を行う。
【００３７】
一方、信号線１７を経て伝達された電気信号によりＬＥＤ１８ｉは常時点灯している。この時、フレキシブルシャフト７の回転により、超音波振動子９とフレキシブルシャフト７の間の振動子支持部材８に設けられた反射体２２および非反射体２３によってＬＥＤ１８ｉからの光は反射されたりされなかったりを交互に繰り返す。反射されたときは、ＰＤ１９ｉによって反射光は電気信号に変換され、信号線１７を伝って回転情報信号として超音波観測装置３の制御回路３１へと伝達される。ここで得られた回転情報信号は、サーボ回路３２に送られ、回転駆動装置へとフィードバックされ、ＰＤ１９ｉが規則的にＬＥＤ１８ｉからの反射光信号を受信したりしなかったりするように回転制御される。
【００３８】
さらに、超音波振動子９からの受信信号は、前記回転情報信号に併せて受信回路３５等で処理されて、モニタ４０上に超音波振動子９の回転位置に対応した超音波画像を作画して描出される。
本実施の形態は以下の効果を有する。
【００３９】
ガイドシース６外周面に信号線１７を螺旋状に複数本蒸着し、ガイドシース６遠位端近傍の信号線１７遠位端に発光ダイオード１８ｉおよびフォトダイオード１９ｉによるフォトリフレクタによるセンサを設け、発光ダイオード１８ｉとフォトダイオード１９ｉに対応する位置に光反射体２２と非反射体２３を同一幅で周方向に交互に設けることで、超音波振動子９付近の回転情報を得ることができるので、確実に回転位置に対応した超音波信号を作画できるので、安定したひずみのない良好なラジアル方式の超音波画像を得ることができる。
【００４０】
また、ラジアル走査する場合の隣接する音線間の角度程度の回転角度検出精度を確保できるので、歪みなどが少ない、非常に画質の良い超音波画像を得ることができる。
【００４１】
なお、図２等ではフォトリフレクタによるセンサの数を２つの場合で説明したが、これに限定されるものでなく、さらにセンサの数を増やしたりしても良いし、１つのセンサでも良い。後述する他のセンサの場合にも同様である。
【００４２】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を図５を参照して説明する。本実施の形態の目的は、第１の実施の形態と同じである。
本実施の形態の構成は以下の通りである。
【００４３】
本実施の形態の超音波プローブ２Ｂは、第１の実施の形態と同様に中空のガイドシース６の内腔にフレキシブルシャフト７が回転自在に設けられており、このフレキシブルシャフト７の遠位端に固定された超音波支持部材８に超音波振動子９が設けられている。
【００４４】
この中空のガイドシース６は、その外表面に螺旋状に極細の信号線１７が複数本蒸着されている。この複数本の信号線１７の遠位端には、複数の磁気センサ４１ａ，４１ｂがガイドシース７に埋め込まれるように内腔に向けて設けられている。信号線１７の近位端は、例えば図１のようにフレキシブル基板２１のパターン等により第１の実施の形態と同様に超音波観測装置３と接続される。
【００４５】
一方、超音波振動子９に接続された信号線は、フレキシブルシャフ７の内腔を通って、例えば図１に示すスリップリング１５を経て超音波観測装置３と接続される。
【００４６】
フレキシブルシャフト７と超音波振動子９との間には、磁気センサ４１ａ，４１ｂで検出（広い意味で反応）される磁性体４２と、検出されない非磁性体４３とが周方向に対して交互に同一幅で帯状に多数設けられている。この磁性体４２、非磁性体４３と磁気センサ４１ａ，４１ｂとの位置関係は、軸方向に対して一致するようになっている。
その他は第１の実施の形態と同様の構成である。
【００４７】
本実施の形態の作用は以下の通りである。
フレキシブルシャフト７は、回転駆動装置からの回転力を超音波振動子９へ伝達し、軸方向に対して回転する。この時、超音波観測装置３の駆動パルス発生回路３４からの駆動パルス信号は信号線１６等を経て超音波振動子９へと伝達され、超音波振動子９を駆動して超音波を送信し、その受信信号を超音波振動子９で受信して超音波送受信用信号線を経て超音波観測装置３の受信回路３５へと伝達する。この一連の動作を超音波振動子９が１回転する間に磁性体４２と非磁性体４３の数と、センサの数の積の数だけ行う。
【００４８】
一方、フレキシブルシャフト７の回転により、超音波振動子９とフレキシブルシャフト７との間の振動子支持部材８に設けられた磁性体４２および非磁性体４３によって、磁気センサ４１ｉは磁気を感知したりしなかったりを交互に繰り返す。感知したときは、磁気センサ４１ｉによって磁気信号は電気信号に変換され、信号線１７を伝って回転情報信号として超音波観測装置３の制御回路３１へと伝達される。
【００４９】
ここで得られた回転情報信号は、第１の実施の形態と同様に制御信号が生成され、サーボ回路３２に送られてこのサーボ回路３２は回転駆動装置を構成するモータ１２に出力する信号をこの制御信号に同期させるように制御してモータ１２による回転速度を制御し、磁気センサ４１ｉが規則的に磁性体４２の磁気を規則的に等間隔に感知するようの回転制御する。
また、この制御信号は駆動パルス発生回路３４に送られ、駆動パルスを出力するタイミングを制御する。
【００５０】
さらに、超音波振動子９からの受信信号は、前記回転情報信号に併せて超音波観測装置３内の受信回路３５等で処理されて、モニタ４０上に超音波振動子９の回転位置に対応した超音波画像を作画して描出される。
本実施の形態は以下の効果を有する。
【００５１】
ガイドシース７外周面に信号線１７を螺旋状に複数本蒸着し、ガイドシース７遠位端近傍の信号線１７遠位端に磁気センサ４１ａ，４１ｂを設け、該磁気センサ４１ａ，４１ｂに対応する位置に磁性体４２と非磁性体４３を同一幅で周方向に交互に設けることで、超音波振動子９付近の回転情報を得ることができるので、確実に回転位置に対応した超音波信号を作画できるので、安定したひずみのない良好なラジアル方式の超音波画像を得ることができる。
【００５２】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を図６を参照して説明する。
本実施の形態の目的は、安定したひずみのない良好なラジアル方式の超音波画像を得ることと、かつ耐久性に優れた超音波プローブを提供することである。
本実施の形態の構成は以下の通りである。
【００５３】
図６に示す超音波プローブ２Ｃは、中空のガイドシース７の内腔に中実または内径の小さい中空のフレキシブルシャフト５１が回転自在に設けられており、このフレキシブルシャフト５１の遠位端には絶縁部材で形成された接続部材５２を介して超音波支持材８が連結され、この超音波支持部材８に複数、例えば２つの超音波振動子９Ａ，９Ｂが周方向に１８０°回転した位置に設けられている。
【００５４】
この中空のガイドシース７は、その外表面に螺旋状に極細の信号線１７ａと１７ｂが複数本づつ蒸着で形成されている。一方の複数本の信号線１７ａの遠位端には、それぞれの集電ブラシ５３が複数個、ガイドシース７の壁から内腔に向けて出されるように設けられている。
【００５５】
一方、超音波振動子９Ａ，９Ｂから伸びる超音波送受信用信号線５４は、芯線とグランド線と別々に超音波振動子９Ａ，９Ｂとフレキシブルシャフト５１の接続部材５２に設けた接点リング５５の内面にそれぞれ接続されている。
【００５６】
また、他方の複数本の信号線１７ｂの遠位端には、例えば第１の実施の形態と同様にガイドシース６の遠位端側に設けたＬＥＤ１８ｉとＰＤ１９ｉとに接続されている。
【００５７】
そして、このガイドシース６におけるＬＥＤ１８ｉとＰＤ１９ｉが設けられた部分に対向する内側の接続部材５２の外表面には第１の実施の形態と同様に反射体２２と非反射体２３とが帯状に多数設けられている。
【００５８】
信号線１７ａ，１７ｂは、ガイドシース６の近位端で例えば図１のフレキシブル基板２１のパターンを介して超音波観測装置３内の制御回路３１と切換回路３３とにそれぞれ接続されている。
【００５９】
つまり、この実施の形態では図１の把持部５内にはスリップリング１５が設けてないで、信号線１７ａと接続されるフレキシブル基板２１のパターンを介して超音波観測装置３内の切換回路３３を介して駆動パルス発生回路３４と受信回路３５とに接続されている。
【００６０】
本実施の形態では受信回路３５には例えば特性の同じ２つの超音波振動子９Ａ，９Ｂからのエコー信号が入力され、それぞれのエコー信号に対して信号処理してメモリ３７に格納する。そして、１回転の半分の回転により、２つの超音波振動子９Ａ，９Ｂにより得られた超音波画像を合成して１つの画像としてモニタ４０に表示することにより、１つの超音波振動子の場合の半分の走査時間で１画面分の超音波画像を得られるようにしている。
【００６１】
なお、接点リング５５の外径は、接点リング５５同士の間にある絶縁性の接続部材５２の外径より小さくしている。
そして、前記複数の集電ブラシ５３は、各々同数の接点リング５５に対して接触している。その他の構成は第１の実施の形態と殆ど同様である。
【００６２】
本実施の形態の作用は以下の通りである。
フレキシブルシャフト５１は、回転駆動装置からの回転力を超音波振動子９Ａ，９Ｂへ伝達し、軸方向に対して回転する。この時、図１の駆動パルス発生回路３４からの駆動パルス信号は、ガイドシース７の外表面の信号線１７ａを伝って集電ブラシ５３から接点リング５５へと伝達され、超音波送受信用信号線５４を経て超音波振動子９Ａ，９Ｂへと伝達される。
【００６３】
そして超音波振動子９Ａ，９Ｂを駆動して超音波を送信し、同じ超音波振動子９Ａ，９Ｂで反射された超音波を受信して電気信号に変換し、超音波送受信用信号線５４を経て接点リング５５へと伝達され、集電ブラシ５３と信号線１７ａを経て超音波観測装置３の受信回路３５へと伝達する。
【００６４】
ここで、接点リング５５は全周に渡っているので、回転中も集電ブラシ５３は常に接点リング５５に接しており、確実に信号線１７ａと超音波送受信用信号線５４との間で信号伝達が行われる。また、接点リング５５は、絶縁部材５２より外径が小さく設けられているので、集電ブラシ５３は絶縁部材５２により軸方向への動きを規制されるので、相対する接点リング５５の隣りの接点リング５５へと移ることはない。
本実施の形態の効果は第１の実施の形態の効果の他に、さらに以下の効果を有する。
【００６５】
ガイドシース６外周面に信号線１７ａ，１７ｂを螺旋状に複数本蒸着し、ガイドシース６遠位端近傍の信号線１７ａ遠位端を集電ブラシ５３に接続し、この集電ブラシ５３に対応する位置に接点リング５５を設けることで、超音波振動子９Ａ，９Ｂ付近で、超音波信号を回転する信号線５４から回転しない信号線１７ａへと伝達することができる。
【００６６】
このことで、フレキシブルシャフト５１内に超音波信号線を設けずに済むので、フレキシブルシャフト５１の内径をきわめて小さくすることができ、剛性の高いフレキシブルシャフト５１が使用できる。よって、回転伝達性が向上し、超音波振動子９Ａ，９Ｂを安定して回転させることができるので、揺れや流れのない安定して良好な超音波画像が得られる。
また、ガイドシース６を途中で屈曲させてもフレキシブルシャフト５１の伸びにより信号線１７ａは切れることがないので、耐久性にも優れている。
【００６７】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態を図７を参照して説明する。
本実施の形態の目的は、安定して良好なラジアル方式の超音波画像を得ることと、かつ耐久性に優れた超音波プローブを提供することである。
【００６８】
図７に示す本実施の形態の超音波プローブ２Ｄは、図６に示す超音波プローブ２Ｃにおいて、ガイドシース６の遠位端側のＬＥＤ１８ｉとＰＤ１９ｉとを設けないで、また接続部材５２に反射体２２と非反射体２３とを設けないで、これら或いは他の構造の回転角度検出手段を例えばフレキシブルシャフト５１の近位端側に設けるようにしたものである。
【００６９】
より具体的に説明すると、中空のガイドシース７の内腔に中実または内径の小さい中空のフレキシブルシャフト５１が回転自在に設けられており、このフレキシブルシャフト５１の遠位端には絶縁部材で形成された接続部材５２を介して超音波支持材８が連結され、この超音波支持部材８に複数、例えば２つの超音波振動子９Ａ，９Ｂが周方向に１８０°回転した位置に設けられている。
【００７０】
この中空のガイドシース７は、その外表面に螺旋状に極細の信号線１７ａが複数本蒸着で形成されている。この複数本の信号線１７ａの遠位端には、それぞれの集電ブラシ５３が複数個、ガイドシース７の壁から内腔に向けて出されるように設けられている。
【００７１】
一方、超音波振動子９Ａ，９Ｂから伸びる超音波送受信用信号線５４は、芯線とグランド線と別々に超音波振動子９Ａ，９Ｂとフレキシブルシャフト５１の接続部材５２に設けた接点リング５５の内面にそれぞれ接続されている。
【００７２】
信号線１７ａは、ガイドシース６の近位端で例えば図１のフレキシブル基板２１のパターンを介して超音波観測装置３内の切換回路３３とに接続されている。つまり、この実施の形態では図１の把持部５内にはスリップリング１５が設けてないで、信号線１７ａと接続されるフレキシブル基板２１のパターンを介して超音波観測装置３内の切換回路３３を介して駆動パルス発生回路３４と受信回路３５とに接続されている。
【００７３】
本実施の形態では受信回路３５には例えば特性の同じ２つの超音波振動子９Ａ，９Ｂからのエコー信号が入力され、それぞれのエコー信号に対して信号処理してメモリ３７に格納する。そして、１回転の半分の回転により、２つの超音波振動子９Ａ，９Ｂにより得られた超音波画像を合成して１つの画像としてモニタ４０に表示することにより、１つの超音波振動子の場合の半分の走査時間で１画面分の超音波画像を得られるようにしている。
【００７４】
なお、接点リング５５の外径は、接点リング５５同士の間にある絶縁性の接続部材５２の外径より小さくしている。
そして、前記複数の集電ブラシ５３は、各々同数の接点リング５５に対して接触している。その他の構成は第１の実施の形態と殆ど同様である。
【００７５】
本実施の形態の作用は以下の通りである。
フレキシブルシャフト５１は、回転駆動装置からの回転力を超音波振動子９Ａ，９Ｂへ伝達し、軸方向に対して回転する。この時、図１の駆動パルス発生回路３４からの駆動パルス信号は、ガイドシース７の外表面の信号線１７ａを伝って集電ブラシ５３から接点リング５５へと伝達され、超音波送受信用信号線５４を経て超音波振動子９Ａ，９Ｂへと伝達される。
【００７６】
そして超音波振動子９Ａ，９Ｂを駆動して超音波を送信し、同じ超音波振動子９Ａ，９Ｂで反射された超音波を受信して電気信号に変換し、超音波送受信用信号線５４を経て接点リング５５へと伝達され、集電ブラシ５３と信号線１７ａを経て超音波観測装置３の受信回路３５へと伝達する。
【００７７】
ここで、接点リング５５は全周に渡っているので、回転中も集電ブラシ５３は常に接点リング５５に接しており、確実に信号線１７ａと超音波送受信用信号線５４との間で信号伝達が行われる。また、接点リング５５は、絶縁部材５２より外径が小さく設けられているので、集電ブラシ５３は絶縁部材５２により軸方向への動きを規制されるので、相対する接点リング５５の隣りの接点リング５５へと移ることはない。
【００７８】
本実施の形態は以下の効果を有する。
【００７９】
ガイドシース６外周面に信号線１７ａを螺旋状に複数本蒸着し、ガイドシース６遠位端近傍の信号線１７ａ遠位端を集電ブラシ５３に接続し、この集電ブラシ５３に対応する位置に接点リング５５を設けることで、超音波振動子９Ａ，９Ｂ付近で、超音波信号を回転する信号線５４から回転しない信号線１７ａへと伝達することができる。
【００８０】
このことで、フレキシブルシャフト５１内に超音波信号線を設けずに済むので、フレキシブルシャフト５１の内径をきわめて小さくすることができ、剛性の高いフレキシブルシャフト５１が使用できる。よって、回転伝達性が向上し、超音波振動子９Ａ，９Ｂを安定して回転させることができるので、揺れや流れのない安定して良好な超音波画像が得られる。
【００８１】
また、ガイドシース６を途中で屈曲させてもフレキシブルシャフト５１の伸びにより信号線１７ａは切れることがないので、耐久性にも優れている。
なお、第３及び第４の実施の形態においては、２つの超音波振動子９Ａ，９Ｂを設けているが、３つ以上にしても良いし、第１及び第２の実施の形態のように１つの超音波振動子９にしても良い。
【００８２】
なお、前記第１の実施の形態から第４の実施の形態まで、カテーテル型の超音波プローブを例に説明したが、これに観察光学系と照明光学系を備えて超音波内視鏡としても良い。
また、上述した実施の形態等を部分的に組み合わせる等して形成される実施の形態等も本発明に属する。
【００８３】
［付記］
１．中空のガイドシースの内腔に回転伝達部材を回転自在に設け、その遠位端に超音波送受信部を設けた超音波プローブにおいて、ガイドシース外表面に信号線を螺旋状に複数本蒸着し、このガイドシース遠位端近傍の信号線遠位端にセンサを設け、ガイドシース内に設けた回転伝達部材と超音波送受信部との間に前記センサに反応（検出され）る部材と反応し（検出され）ない部材を周方向に対して同一幅で交互に設けたことを特徴とする超音波プローブ。
【００８４】
２．付記１の超音波プローブにおいて、センサを発光ダイオードとフォトダイオードとで形成したことを特徴とする超音波プローブ。
【００８５】
３．付記１の超音波プローブにおいて、センサを磁気センサとし、センサに反応する部材を磁性体、センサに反応しない部材を非磁性体としたことを特徴とする超音波プローブ。
４．中空のガイドシースの内腔に回転伝達部材を回転自在に設け、その遠位端に超音波送受信部を設けた超音波プローブにおいて、ガイドシース外表面に信号線を螺旋状に複数本蒸着し、このガイドシース遠位端近傍の信号線遠位端に集電部材を設け、ガイドシース内に設けた回転伝達部材と超音波送受信部との間に接点リングを設け、超音波送受信部と接点リングを導通させたことを特徴とする超音波プローブ。
【００８６】
（付記４の背景）
超音波プローブの近位端にスリップリングがある場合や特開平２−２６５４６号公報の場合、特開平５−２７７１３号公報の場合は、フレキシブルシャフトの内腔に信号伝達ケーブルを通さなければならない。
このため、フレキシブルシャフトの内径に制約が出て、十分な剛性のあるフレキシブルシャフトを使用できないので、結果として超音波画像が流れたり揺れたりして正確なラジアル方式の超音波画像が得られないことがあった。
さらに、超音波プローブを曲げたりしたときに、フレキシブルシャフトが伸縮してフレキシブルシャフト内のケーブルが引っ張られるなどして切れてしまい、耐久性にも問題があった。
【００８７】
さらに、超音波プローブを曲げたりしたときに、フレキシブルシャフトが伸縮してフレキシブルシャフト内のケーブルが引っ張られるなどして切れてしまい、耐久性にも問題があった。また、ガイドシース内にある場合は、回転するフレキシブルシャフトにケーブルが絡まって断線することがあるという問題がある。これを避けるために途中からダブルルーメンのシースを用いて、フレキシブルシャフトが入る内腔とは別の内腔にケーブルを通すと、外径が太るという問題があった。
【００８８】
（付記４の目的）安定して良好な超音波画像を得ること、かつ耐久性に優れた超音波プローブを提供することを目的とする。
（付記４の作用）付記４の構成をとることで、超音波送受信部となる超音波振動子付近で、超音波信号を回転する信号線から回転しない信号線へと伝達することができる。このことで、フレキシブルシャフト内に超音波信号線を設けずに済むので、フレキシブルシャフトの内径をきわめて小さくすることができ、剛性の高いフレキシブルシャフトが使用できるので、回転伝達性が向上し、超音波振動子を安定して回転させることができるという作用を持つ。また、ガイドシースを屈曲させてフレキシブルシャフトが伸びても超音波信号線が切れることがないという作用を持つ。
【００８９】
（付記４の効果）
フレキシブルシャフト内に超音波信号線を設けずに済むので、フレキシブルシャフトの内径をきわめて小さくすることができ、剛性の高いフレキシブルシャフトが使用できるので、耐久性を向上でき、また回転伝達性が向上し、超音波振動子を安定して回転させることができるので、安定して良好な超音波画像を得ることができる。
５．付記１から第４までの超音波プローブにおいて、挿入部先端に観察光学系と照明光学系を設けたことを特徴とする超音波プローブ。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、中空のガイドシースの内腔に回転伝達部材を回転自在に設け、その遠位端に超音波送受信部を設けた超音波プローブにおいて、ガイドシース外表面に信号線を螺旋状に複数本蒸着し、このガイドシース遠位端近傍の信号線遠位端にセンサを設け、ガイドシース内に設けた回転伝達部材と超音波送受信部との間に前記センサに反応する部材と反応しない部材を周方向に対して同一幅で交互に設けたことで、超音波振動子付近の回転情報を得ることができるので、確実に回転位置に対応した超音波信号を作画でき、安定したひずみのない良好なラジアル方式の超音波画像を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を備えた超音波診断装置の構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の超音波プローブの先端側の構成を示す断面図。
【図３】超音波プローブの先端側に設けた回転位置検出センサの構造を示す断面図。
【図４】回転位置検出センサの出力信号等を示す波形図。
【図５】本発明の第２の実施の形態の超音波プローブの先端側の構成を示す断面図。
【図６】本発明の第３の実施の形態の超音波プローブの先端側の構成を示す断面図。
【図７】本発明の第４の実施の形態の超音波プローブの先端側の構成を示す断面図。
【符号の説明】
１…超音波診断装置
２Ａ…超音波プローブ
３…超音波観測装置
４…プローブ挿入部
６…ガイドシース
７…フレキシブルシャフト
８…振動子固定部材
９…超音波振動子
１１，１３…ギヤ
１２…モータ
１５…スリップリング
１６，１７…信号線
１８ａ，１８ｂ…フォトダイオード（ＰＤ）
１９ａ，１９ｂ…発光ダイオード（ＬＥＤ）
２２…反射体
２３…非反射体
３１…制御回路
３４…駆動パルス発生回路
３５…受信回路
４０…モニタ
Claims (1)
- 中空のガイドシースの内腔に回転伝達部材を回転自在に設け、その遠位端に超音波送受信部を設けた超音波プローブにおいて、
ガイドシース外表面に信号線を螺旋状に複数本蒸着し、このガイドシース遠位端近傍の信号線遠位端にセンサを設け、ガイドシース内に設けた回転伝達部材と超音波送受信部との間に前記センサに反応する部材と反応しない部材を周方向に対して同一幅で交互に設けたことを特徴とする超音波プローブ。
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