JP4291029B2

JP4291029B2 - 超音波プローブ

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Publication number: JP4291029B2
Application number: JP2003100784A
Authority: JP
Inventors: 啓成児玉
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2023-04-03
Also published as: JP2004305334A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、超音波プローブ、詳しくは被検体に対して超音波を送受することによって得られる超音波信号に基づいて超音波断層像を生成する超音波診断装置において使用される体腔内挿入型の超音波プローブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、超音波振動子等を用いて生体内の被検部位についての二次元的な可視像の超音波断層画像を生成し、病気の診断等を行なうための超音波診断装置については種々の提案がなされている。
【０００３】
この超音波診断装置は、超音波振動子から生体組織内に向けて超音波パルスを繰り返し送信して、当該生体組織によって反射される超音波パルスのエコーを同一あるいは別体に設けた超音波振動子により受信し得るように構成されている。この超音波パルスを送受信する方向を所定ピッチで徐々に移動させることにより、生体内における被検部位について、複数の方向からのエコー情報を収集し得るようになっている。そして、このエコー情報に基づいて二次元的な（可視像の）超音波断層画像を生成し、これを所定の表示装置を用いて表示し得るように構成されている。
【０００４】
このような超音波診断装置としては、例えば体外式超音波プローブによるものが一般である。このほかにも、例えば細径の超音波プローブを内視鏡の処置具挿通チャンネル等に挿通して当該内視鏡を介して体腔内へ導入し得るように構成した体腔内挿入型の超音波プローブを備えた超音波診断装置についての提案が特開平１０−２３４７３６号公報等によってなされており、また一般に実用化されている。
【０００５】
このような体腔内挿入型の超音波プローブを備えた超音波診断装置では、内視鏡観察下において癌化した粘膜組織やポリープ等の病変部等を含む被検部位の超音波断層画像を得ることができるというものである。
【０００６】
また、近年においては、例えばラジアル操作と同時にリニア操作を行なって被検体の三次元的な超音波断層像を生成する三次元走査用の超音波プローブについて、例えば特開２０００−１５７５４６号公報・特開２００２−２２４１１７号公報等によって種々の提案がなされている。
【０００７】
このような三次元走査用超音波プローブは、三次元的な超音波断層像を得ることによって被検体内部の腫瘍等の形状を把握したり、その体積を計測することができるというものである。
【０００８】
一方、挿入方向に対して側方の観察を行ない得るように構成した側視型の内視鏡が従来より一般に実用化されている。このような側視型内視鏡としては、例えば十二指腸のファーター氏乳頭を観察すると共に、そこに介在する胆管・膵管に超音波プローブ等や各種の処置具等を導入する機能を備えて構成される十二指腸ファイバースコープ等がある。
【０００９】
このような側視型内視鏡においては、超音波プローブや処置具等を内視鏡の挿入方向に対して側方に向けて案内して、当該超音波プローブや処置具等を胆管・膵管に挿入し得るようにするための誘導子等からなる誘導機構を、その先端構成部に設けて構成されているものが一般である。
【００１０】
図６は、従来の側視型内視鏡の挿入部の先端部位近傍を拡大して概略構成を示す図であって、当該側視型内視鏡における超音波プローブの動作の概略を示す模式図である。
【００１１】
図６に示すように従来の側視型内視鏡１００の挿入部には、超音波プローブ１１０が同図に示す矢印Ｓ方向に進退自在に挿通されて構成されている。また、当該側視型内視鏡１００の挿入部の先端部位には、先端構成部１００ａが設けられている。そして、この先端構成部１００ａの内部には、超音波プローブ１１０の進行方向を案内する誘導子１０１等の各種の構成部材が配設されている。
【００１２】
誘導子１０１は、先端構成部１００ａの内部において所定の範囲内を回動自在となるように所定の支軸１０１ａによって軸支されている。これにより、超音波プローブ１１０を所定の方向、即ち当該側視型内視鏡１００の挿入方向に対して側方がわの所定の方向に向けて案内することができるように構成されている。
【００１３】
このような構成からなる当該側視型内視鏡１００の超音波プローブ１１０の動作は、次のようになる。
【００１４】
即ち、まず誘導子１０１及び超音波プローブ１１０が図６において実線で示す所定の位置（符号Ｈ１）にあるときに、所定の操作を行なって超音波プローブ１１０を矢印Ｓ１方向に向けて進める。すると、超音波プローブ１１０は側視型内視鏡１００の軸方向に沿って進む。やがて、当該超音波プローブ１１０の最先端部は誘導子１０１の案内面１０１ｂに当接する。さらに超音波プローブ１１０を矢印Ｓ１方向に押し進めると、当該超音波プローブ１１０は案内面１０１ｂに沿ってその進行方向を変更しながら所定の方向（側視型内視鏡１００の側方）へと進む。そして、超音波プローブ１１０の先端が図６の二点鎖線で示す任意の位置（符号Ｈ２）となったときに、当該超音波プローブ１１０の移動を停止させる。
【００１５】
この状態において、所定の操作を行なって誘導子１０１を図６に示す矢印Ｒ方向へと回動させる。すると、当該誘導子１０１の矢印Ｒ方向への回動に伴って超音波プローブ１１０の先端部位も同方向へと湾曲しながら移動する。そして、目標となる部位近傍、例えば十二指腸乳頭近傍に対向する所望の位置に超音波プローブ１１０が配置された時点で誘導子１０１の回動を停止させる。すると、当該誘導子１０１は図６において点線で示す所定位置に配置されると共に、超音波プローブ１１０は同図において二点鎖線で示す所定の位置（符号Ｈ３）に配置されることになる。
【００１６】
そして、この状態から所定の操作を行なって超音波プローブ１１０を矢印Ｓ１方向に移動させると、当該超音波プローブ１１０は胆管・膵管等の管内に円滑に導入されることになる。
【００１７】
ところで、上述したような形態の従来の超音波プローブにおいては、その先端側に設けられる先端硬質部において、超音波振動子を保持するためのハウジングと、このハウジングを進退方向又は回転方向に自在に駆動するためのフレキシブルシャフトとの両者の間の連結部分における軸受機構部は、次のような構成となっているのが普通である。
【００１８】
図７・図８は、従来の超音波プローブの一部を示し、図７は当該従来の超音波プローブにおける先端部近傍のみを拡大して示す断面図である。また、図８は、図７のＧ−Ｇ線に沿う断面を示す要部拡大断面図であって、主に軸受機構部の概略構成を示す図である。
【００１９】
図７・図８に示すように従来の超音波プローブ１１０において、超音波振動子１２１（図７参照）を保持するハウジング１１１と、これに連結されるフレキシブルシャフト１１２とは、ジョイント部材１１３を介して連結されている。
【００２０】
フレキシブルシャフト１１２は、内シース１１５に挿通されている。この内シース１１５の先端部の内径側には軸受部材１１４が溶着されている。ここで、当該軸受部材１１４の外周面上には所定のねじ加工が施されている。このねじ加工は、軸受部材１１４と内シース１１５との間の溶着力の向上を目的として施されているものである。
【００２１】
また、内シース１１５の先端部であって軸受部材１１４が配設されている部位の外周面側の所定の位置にはＣリング１１６が嵌合している。そして、このＣリング１１６と軸受部材１１４とは接着剤１３１によって接着され、かつ両者は内シース１１５の先端部において接着されている。このＣリング１１６は、内シース１１５と軸受部材１１４との間の接続強度の向上を目的として配設されているものである。
【００２２】
このように従来の超音波プローブにおける軸受部材１１４は、ハウジング１１１とジョイント部材１１３とに挟持されるように配設されている。そして、この軸受部材１１４によってハウジング１１１はジョイント部材１１３を回転自在に保持している。
【００２３】
なお、ハウジング１１１とジョイント部材１１３との間の接続部位は接着剤１３０によって接着固定されている。
【００２４】
以上のように構成される構成体と超音波媒体（図示せず）とを外シース（図示せず）に収納することで体腔内挿入型の超音波プローブにおける挿入部の先端部が構成されている。
【００２５】
【特許文献１】
特開平１０−２３４７３６号公報
【００２６】
【特許文献２】
特開２０００−１５７５４６号公報
【００２７】
【特許文献３】
特開２００２−２２４１１７号公報
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したように従来の側視型の内視鏡で超音波プローブを用いる場合においては、誘導子１０１を回動させて超音波プローブ１１０をその軸方向（進退方向）に対して側方に向けて湾曲させるようにしている。このとき、当該超音波プローブ１１０の先端硬質部１１０ｂには曲げ方向への力量が加わることになる。
【００２９】
したがって、この場合における超音波プローブ１１０の湾曲動作の自由度を確保するためには、その先端硬質部１１０ｂの軸方向における長さ寸法はできる限り短いものであることが望ましい。
【００３０】
しかしながら、超音波プローブにおけるの先端硬質部１１０ｂの長さ寸法は、ハウジングの円滑な回転動作を確保するために設けられる軸受機構部１１０ａ（図７参照。また詳細は図８参照）のサイズによって制約されることになる。
【００３１】
つまり、上述の図７・図８で示される構成の従来の超音波プローブにおいては、ハウジング１１１・ジョイント部材１１３・軸受部材１１４・内シース１１５・Ｃリング１１６及び外シース（図示せず）の各部材の長さ及び厚さ寸法と、各構成部材間に必要となる隙間寸法（クリアランス）やフレキシブルシャフト１１２の内部に連通される各種の信号ケーブル等の径寸法等、各種の条件によって、その軸受機構部１１０ａの長さ及び外径寸法が制約されてしまうことになる。したがって、このような構成からなる従来の手段では、先端硬質部１１０ｂのさらなる短縮化及び超音波プローブ１１０自体の細径化を実現するには困難であるという問題点がある。
【００３２】
さらに、上述の図７・図８で例示する従来のものでは、その軸受機構部１１０ａの構造が複雑になってしまうことから、部品点数及び製造工程が多くなり、これによりその製造コストが増大してしまう傾向にあるという問題点がある。
【００３３】
本発明は、上述した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、ハウジングとフレキシブルシャフトとを含む回転部分及びシースを回転自在に接続する軸受機構を備えた体腔内挿入型の超音波プローブにおいて、軸受機構の構造を単純化することによって先端硬質部の短縮化及び超音波プローブの細径化を実現すると共に、製造コストの削減に寄与し得る超音波プローブを提供することである。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による超音波プローブは、超音波振動子が配設されたハウジングと、前記ハウジングの後端に対し一体的に構成された、前記ハウジングの外径より小径な軸部と、該軸部よりも大径な後端部位とを有する管状のジョイント部と、前記後端部位の内周面に嵌合固定された、前記ジョイント部を介して前記ハウジングに回転運動を伝達するフレキシブルシャフトと、前記フレキシブルシャフト及び前記ジョイント部の外周を覆うとともに、先端部位の内周面が前記軸部の外周面に当接するよう前記先端部位が他の部位よりも熱加工により小径に形成された、前記軸部を前記先端部位において回転自在に支持するシースと、を具備し、前記ジョイント部が、前記フレキシブルシャフトと前記ハウジングとを連結するとともに、前記軸部及び前記シースの前記先端部位が、前記シースに対して前記ハウジング及び前記フレキシブルシャフトを回転自在とする軸受け機構を構成していることを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。
図１は、本発明の一実施形態の超音波プローブの概略構成を示す図である。図２は本実施形態の超音波プローブにおいて、その先端部近傍の構成を拡大して示す要部拡大断面図である。そして図３は当該超音波プローブの先端部近傍をさらに拡大して示す図であって、図２のＡ−Ａ線に沿う要部拡大断面図である。この図３ではハウジングとフレキシブルシャフトとを連結する軸受機構部の詳細構成を示している。なお、図３においては外シースを省略してその内部構成部材のみを示している。
【００３７】
また、図４・図５は、本実施形態の超音波プローブにおいて、ハウジングとフレキシブルシャフトとを連結する軸受機構部の組み立て手順を示す図である。このうち、図４はジョイント部に対して内シースを取り付ける際の説明図である。図５はジョイント部に対する内シースの配置を示す説明図である。
【００３８】
本実施形態の超音波プローブ１は、図１に示すように各種の操作部材等が配設される操作部１ａと、この操作部１ａに連設され使用時には体腔内に挿入される部位である挿入部１ｂ等によって構成されている。
【００３９】
挿入部１ｂの全体は外シース１６（図２の点線参照）によって、その外面が覆われている。これによって、その内部構成部材等が水密的に保護されている。
【００４０】
挿入部１ｂの外シース１６の先端部１０の内部には、図２に示すように超音波振動子等の各種の部材（図示せず）を内部に保持する先端ハウジング（以下、単にハウジングという）１１と、このハウジング１１に連設され所定の回転運動を伝達するフレキシブルシャフト１２と、フレキシブルシャフト１２の外面を覆うインナーシース（以下、内シースと言う）１５等の先端硬質部を構成する各種の構成部材が配設されている。
【００４１】
フレキシブルシャフト１２は、挿入部１ｂ（図１参照）の内部を連通して操作部１ａ（同図１参照）の所定の部位に連設されている。このフレキシブルシャフト１２の先端側には、上述したようにまた図２に示すようにハウジング１１が軸受機構部１０ａを介して連設されている。このような構成により、操作部１ａの所定の操作部材を操作すればハウジング１１を進退自在かつ回動自在に操作することができるようになっている。なお、ハウジング１１の内部に配設されるべき超音波振動子等の各種の構成部材のそれぞれについては本実施形態に直接関連しない部分であるので、その図示及び詳細な説明は省略する。
【００４２】
ハウジング１１は、超音波振動子等の各種構成部材（図示せず）が内部に配設されるハウジング部１１ａと、このハウジング部１１ａの一端部に連設され軸受機構部１０ａ（図２・図３参照）の一部であって内側回転部を構成するジョイント部１３とからなり、このハウジング部１１ａとジョイント部１３との両者は一体的に形成されている。つまり、本実施形態の超音波プローブ１においては、従来別体で配設されていたジョイント部材と同じ役目をするジョイント部１３がハウジング１１と一体に形成されている。
【００４３】
ジョイント部１３は、中空の管状部材によって形成されている。また、フレキシブルシャフト１２も中空であって湾曲自在な管状部材によって形成されている。これによって、操作部１ａから延出される各種のケーブル等はフレキシブルシャフト１２内を連通してハウジング１１の内部に導かれるようになっている。そして、操作部１ａとハウジング１１の内部に設けられる各種構成部材とが電気的に接続されるようになっている。なお、ハウジング１１において、ハウジング部１１ａとジョイント部１３とは略同軸上に配置されるように形成されている。
【００４４】
一方、ジョイント部１３は、図２・図３に示すようにそのハウジング１１の最後端側となる最後端部位１３ｂと、この最後端部位１３ｂとハウジング部１１ａとの間に位置する軸部１３ａとによって形成されている。この場合において、軸部１３ａは最後端部位１３ｂよりも小径となるように形成されている。そして、当該軸部１３ａは軸受機構部１０ａの一部（内側回転部）を構成している。
【００４５】
内シース１５の先端部は、軸部１３ａの外周面の略全面を覆うように配設されている。この内シース１５の先端部位であって、軸部１３ａに対応する所定の部位には熱成型加工処理（図３に示す矢印Ｂ参照）が施されることで所定の形態に成形されている。これによって内シース１５の先端部位は、軸受機構部１０ａの外側支持部材として機能するようになっている。
【００４６】
ここで、熱成型後における内シース１５の先端部位の形態は、次のように設定されている。即ち、軸受機構部１０ａの外径Ｄ１（図３参照）は軸部１３ａの外径Ｄ２（同図３参照）と内シース１５の肉厚ｔ（同図３参照）×２よりも大径となるように、つまり、次の（１）式を満たすように設定されている。
【００４７】
Ｄ１＞Ｄ２＋２ｔ
また、内シース１５の先端部位における熱成型範囲Ｌ１（図３参照）は、軸部１３ａの長さ寸法Ｌ２（同図３参照）よりも短い範囲となるように設定されている。即ち、次の（２）式を満たすように設定されている。
【００４８】
Ｌ１＜Ｌ２
このように構成される本実施形態の超音波プローブ１において、ハウジング１１とフレキシブルシャフト１２とを連設させ軸受機構部１０ａを組み立てる際には次のような手順となる。
【００４９】
即ち、まずハウジング１１とフレキシブルシャフト１２とを連設させる。つまり、ハウジング１１のジョイント部１３の最後端部位１３ｂに対してフレキシブルシャフト１２を所定の手段を用いて固設する。この固設手段については従来一般的に用いられている手段を用いればよい。
【００５０】
次いで、図４に示すように内シース１５を同図矢印Ｃで示す方向へ移動させる。この場合において、内シース１５の内径寸法はジョイント部１３の最大外径寸法（最後端部位１３ｂの外径寸法）よりも大きくなるように設定されている。したがって、このとき内シース１５はジョイント部１３に対して何等の抵抗もなく移動させることができる。そうして、ジョイント部１３が内シース１５の先端部位によって完全に覆われる位置となったときに当該内シース１５の移動を停止させる。これにより図５に示す状態になる。
【００５１】
この状態（図５に示す状態）において、軸受機構部１０ａの所定の範囲に対して所定の治具等を用いて図５の矢印Ｄ方向に向けて加熱する熱成型処理を行なう。この熱成型処理を施すことによって、内シース１５の先端部位の内径は、ジョイント部１３の最大外径寸法（最後端部位１３ｂの外径寸法）よりも小径に成型される。これにより、内シース１５の抜去を防ぐと同時に、当該内シース１５の先端の所定部位が所定の形態に成型されて軸受機構部１０ａの一部としての役目をするようになる。これにより、軸部１３ａと内シース１５の先端の所定部位との間で円滑な回転動作を得ることができるようになる。
【００５２】
以上説明したように上記一実施形態によれば、超音波プローブ１のハウジング１１とフレキシブルシャフト１２とを連設させるためのジョイント部１３をハウジング１１に一体的に形成すると共に、内シース１５の所定部位を熱成型加工処理を施すことで軸受機構部１０ａの一部として利用するように構成したので、超音波プローブ１の先端部１０近傍における構成部品数を大幅に削減することができる。したがって、超音波プローブ１の先端硬質部の短縮化と細径化とを容易に実現することができ、超音波プローブ自体の細径化も実現することができる。これと同時に、構成部品点数の削減化によって製造工程を簡略化することができるので製造コストの低減化にも寄与することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、ハウジングとフレキシブルシャフトとを含む回転部分及びシースを回転自在に接続する軸受機構を備えた体腔内挿入型の超音波プローブにおいて、軸受機構の構造を単純化することによって先端硬質部の短縮化及び超音波プローブの細径化を実現すると共に、製造コストの削減に寄与し得る超音波プローブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の超音波プローブの概略構成を示す図。
【図２】図１の超音波プローブの先端部近傍の構成を拡大して示す要部拡大断面図。
【図３】図１の超音波プローブの先端部近傍をさらに拡大して示す図であって、図２のＡ−Ａ線に沿う要部拡大断面図。
【図４】図１の超音波プローブにおいてハウジングとフレキシブルシャフトとを連結する軸受機構部の組み立て手順を示す図であって、ジョイント部に対して内シースを取り付ける際の説明図。
【図５】図１の超音波プローブにおいてハウジングとフレキシブルシャフトとを連結する軸受機構部の組み立て手順を示す図であって、ジョイント部に対する内シースの配置を示す説明図である。
【図６】従来の側視型内視鏡の挿入部の先端部位近傍を拡大して概略構成を示す図であって、当該側視型内視鏡における超音波プローブの動作の概略を示す模式図。
【図７】従来の超音波プローブの先端部近傍のみを拡大して示す断面図。
【図８】図７のＧ−Ｇ線に沿う断面を示し主に軸受機構部の概略構成を示す要部拡大断面図。
【符号の説明】
１・１１０……超音波プローブ
１ａ……操作部
１ｂ……挿入部
１０……先端部
１０ａ・１１０ａ……軸受機構部
１１・１１１……ハウジング
１１ａ……ハウジング部
１２・１１２……フレキシブルシャフト
１３……ジョイント部
１３ａ……軸部
１３ｂ……最後端部位
１５・１１５……内シース
１６……外シース
１００……側視型内視鏡
１００ａ……先端構成部
１０１……誘導子
１０１ａ……支軸
１０１ｂ……案内面
１１０ｂ……先端硬質部
１１３……ジョイント部材
１１４……軸受部材
１１６……Ｃリング
１２１……超音波振動子
１３０・１３１……接着剤

Claims

超音波振動子が配設されたハウジングと、
前記ハウジングの後端に対し一体的に構成された、前記ハウジングの外径より小径な軸部と、該軸部よりも大径な後端部位とを有する管状のジョイント部と、
前記後端部位の内周面に嵌合固定された、前記ジョイント部を介して前記ハウジングに回転運動を伝達するフレキシブルシャフトと、
前記フレキシブルシャフト及び前記ジョイント部の外周を覆うとともに、先端部位の内周面が前記軸部の外周面に当接するよう前記先端部位が他の部位よりも熱加工により小径に形成された、前記軸部を前記先端部位において回転自在に支持するシースと、
を具備し、
前記ジョイント部が、前記フレキシブルシャフトと前記ハウジングとを連結するとともに、前記軸部及び前記シースの前記先端部位が、前記シースに対して前記ハウジング及び前記フレキシブルシャフトを回転自在とする軸受け機構を構成していることを特徴とする超音波プローブ。