JP4388485B2 - 電子ラジアル型超音波内視鏡 - Google Patents

電子ラジアル型超音波内視鏡 Download PDF

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Description

本発明は、操作性を高め、患者や術者の負担を軽減した電子ラジアル型超音波内視鏡に関する。
超音波内視鏡は、内視鏡としての操作性を向上させることが患者や術者の負担軽減に繋がるため、先端の湾曲部は所定の方向へ湾曲しやすいことが大切である。湾曲の度合いは、超音波を送受信するためのケーブルに大きく影響を受け、特にケーブルの形状、材質、配置が重要な要素となる。
また、体腔内に挿入される硬質部長を短くかつ細径化することも、操作性を高め、患者や術者の負担軽減に繋がる。
コンベックス型超音波内視鏡において内視鏡観察部と超音波観察部の位置決めをするための先端硬質部にて、超音波ケーブルを分岐もしくは形状変形させ、処置具挿通用チャンネルの自由度をあげる技術が開示されている。(例えば、特許文献1参照。)
また、コンベックス型超音波内視鏡において振動子からのケーブルが傾いたものが開示されている。(例えば、特許文献2参照。)
特許文献1及び特許文献2の技術では、内視鏡観察部と超音波観察部の振動子の位置について記述がなかった。これは、振動子360度方向の観察ができるものではなく、振動子には必ず両端が存在し、振動子エレメントの位置は必然的に決まっていたためである。
特開2001−170054号公報 特開2001−112757号公報
従来の超音波内視鏡には、超音波ケーブルを固定するケーブル固定部材がないため、数十から数百本に及ぶ配線が内視鏡組立て時や、内視鏡診断時の曲げ応力などによるよじれや、張力による断線が発生する可能性があった。また、光学系の内視鏡観察部と超音波観察部の機能を持たせるため、細径化が図りにくい状況であった。
また、特許文献2の技術は、少なくとも硬質部におけるケーブルは挿入軸と平行に操作部の方へ伸ばす構成であり、観察光学系を考慮したものではなかった。
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、操作性を高め、患者や術者の負担を軽減した電子ラジアル型超音波内視鏡を提供することである。
本発明の第1の電子ラジアル型超音波内視鏡は、照明光学系と観察光学系とを設けた内視鏡観察部と、超音波を送受する超音波振動子エレメントを複数配列した超音波観察部とを挿入部の先端部を構成する先端硬質部に有し、少なくとも互いに直交する第1の湾曲方向と第2の湾曲方向とに湾曲自在な湾曲部を上記先端硬質部の後端に有する電子ラジアル型超音波内視鏡において、上記先端硬質部で、上記各超音波振動子エレメントと接続された信号線の束からなるケーブルの厚さを上記第2の湾曲方向よりも上記第1の湾曲方向に薄くして上記超音波観察部の内部に設けたケーブル固定部材により上記ケーブルを固定し、上記ケーブル固定部材により、上記ケーブルの中心軸を、その挿入軸方向に対し前記観察光学系から離れた方向に傾ける、ことを特徴とする。
本発明の第の電子ラジアル型超音波内視鏡は、上記第の電子ラジアル型超音波内視鏡であって、上記ケーブル固定部材により、上記ケーブルを形状変形させることを特徴とする。
本発明の第の電子ラジアル型超音波内視鏡は、上記第1又は第2の電子ラジアル型超音波内視鏡であって、上記ケーブル固定部材は、上記内視鏡観察部と上記超音波観察部との接続を行う構造部材であることを特徴とする。
本発明の第の電子ラジアル型超音波内視鏡は、上記第乃至第のいずれか1つの電子ラジアル型超音波内視鏡であって、円筒状にして電子ラジアル型超音波振動子を形成する際の繋ぎ目を、上記観察光学系と略相対する位置に固定することを特徴とする。
本発明の第5の電子ラジアル型超音波内視鏡は、上記第1の電子ラジアル型超音波内視鏡であって、上記ケーブル固定部材は、上記ケーブルのうち上記観察光学系と隣り合う部分を挿入軸方向に対し上記観察光学系から離れた方向に傾けることを特徴とする。
本発明の第の電子ラジアル型超音波内視鏡は、照明光学系と観察光学系とを設けた内視鏡観察部と、超音波を送受する超音波振動子エレメントを複数配列した超音波観察部とを挿入部の先端部を構成する先端硬質部に有し、少なくとも互いに直交する第1の湾曲方向と第2の湾曲方向とに湾曲自在な湾曲部を上記先端硬質部の後端に有する電子ラジアル型超音波内視鏡において、上記先端硬質部で、上記各超音波振動子エレメントと接続された信号線の束からなるケーブルを分岐し、上記分岐したケーブルを束ねたケーブル束の厚さを上記第2の湾曲方向よりも上記第1の湾曲方向に薄くして上記超音波振動子エレメントの内部に設けたケーブル固定部材により上記ケーブルを固定し、上記ケーブル固定部材により、上記ケーブルの中心軸を、その挿入軸方向に対し前記観察光学系から離れた方向に傾ける、ことを特徴とする。
本発明の第の電子ラジアル型超音波内視鏡は、上記第の電子ラジアル型超音波内視鏡であって、上記ケーブル固定部材は、上記内視鏡観察部と上記超音波観察部との接続を行う構造部材であることを特徴とする。
本発明の第の電子ラジアル型超音波内視鏡は、上記第6又は第7の電子ラジアル型超音波内視鏡であって、上記ケーブルの分岐位置に熱収縮チューブを備えたことを特徴とする。
本発明の第の電子ラジアル型超音波内視鏡は、上記第乃至第のいずれか1つの電子ラジアル型超音波内視鏡であって、円筒状にして電子ラジアル型超音波振動子を形成する際の繋ぎ目を、上記観察光学系と略相対する位置に固定することを特徴とする。
本発明の第10の電子ラジアル型超音波内視鏡は、上記第6の電子ラジアル型超音波内視鏡であって、上記ケーブル固定部材は、上記ケーブルのうち上記観察光学系と隣り合う部分を挿入軸方向に対し上記観察光学系から離れた方向に傾けることを特徴とする。
本発明の電子ラジアル型超音波内視鏡によれば、先端硬質部で、各超音波振動子エレメントと接続された信号線の束からなるケーブルを一定の方向に薄く固定することで、所定の方向への湾曲が行いやすいため、患者や術者への負担が少なくなる。
また、ケーブル固定部材により、ケーブルの中心軸を、その挿入軸方向に対し観察光学系から離れた方向に傾けることで、観察光学系の使用できる領域が広がり、配置の自由度が増す。その結果、より細径化を達成することが可能となり、患者や術者の負担軽減となる。また、細径化により操作性も高まる。
なお、円筒状にして電子ラジアル型超音波振動子を形成する際の繋ぎ目を、観察光学系と略相対する位置に固定することで、術者があまり使用しない観察光学系と略相対する位置で画像精度が低下する配置とし、診断精度が向上する。
また、分岐したケーブルの固定に際し、ケーブルの分岐位置に熱収縮チューブを備えることで、ケーブルに加わる張力による断線を防ぐことが可能である。
図1は、本発明にかかる電子ラジアル型超音波内視鏡の外観構成を示す。電子ラジアル型超音波内視鏡1は、体腔内に挿入される細長の挿入部2と、この挿入部2の基端に位置する操作部3と、この操作部3の側部から延出するユニバーサルコード4とで主に構成されている。ユニバーサルコード4の基端部には、図示しない光源装置に接続される内視鏡コネクタ4aが設けられている。この内視鏡コネクタ4aからは図示しないカメラコントロールユニットに電気コネクタ5aを介して着脱自在に接続される電気ケーブル5及び図示しない超音波観測装置に超音波コネクタ6aを介して着脱自在に接続される超音波ケーブル6が延出している。
挿入部2は、先端側から順に硬質な樹脂部材又は金属部材で形成した先端硬質部7、この先端硬質部7の後端に位置する湾曲自在な湾曲部8、この湾曲部8の後端に位置して操作部3の先端部に至る細径かつ長尺で可撓性を有する可撓管部9を連設して構成されている。そして、先端硬質部7の先端側には超音波を送受する複数の振動素子を配列した超音波振動子部10が設けられている。
操作部3には湾曲部8を所望の方向に湾曲制御するアングルノブ11、送気及び送水操作を行うための送気・送水ボタン12、吸引操作を行うための吸引ボタン13、体腔内に導入する処置具の入り口となる処置具挿入口14等が設けられている。
図2は、図1に示す電子ラジアル型超音波内視鏡1の先端硬質部7の拡大図である。図2(a)は外観斜視図を示し、図2(b)は外観構成図を示す。先端硬質部7の先端には、電子ラジアル型走査を可能にする超音波振動子10が設けられている。超音波振動子10は、音響レンズ(超音波送受部)17を形成した材質で被覆されている。また、先端硬質部7には斜面部7aが形成されている。斜面部7aには、観察部位に照明光を照射する照明光学系を構成する照明レンズ18b、観察部位の光学像を捉える観察光学部を構成する対物レンズ18c、切除した部位を吸引したり処置具が突出したりする開口である吸引兼鉗子口18d、送気及び送水するための開口である送気・送水口18aが設けてある。
図3は、電子ラジアル型超音波内視鏡1の先端硬質部のケーブル(その1)を示す図である。ケーブルは、超音波振動子エレメントと駆動信号を送受する信号線を束ねて被覆したものである。図3(a)に示す外観構成図のケーブル21のA−A断面図を図3(b)に示す。ケーブル21aは、円形形状となっている。図3(c)は、ケーブル21のB−B断面図を示す。ケーブル21bは、図示しないケーブル固定部材により、円形から変形された形状、例えば楕円形状(所望の湾曲方向に薄い形状)となっている。ケーブル21b内に柔軟性のある樹脂を少なくとも一部に充填して、ケーブルを図中の上下方向に湾曲しやすくしてもよい。
図4は、電子ラジアル型超音波内視鏡1の先端硬質部のケーブル(その2)を示す図である。図4(a)に示す外観構成図のケーブル22のA−A断面図を図4(b)に示す。ケーブル22のケーブル22aは、円形形状となっている。図4(c)は、図4(a)のケーブル22のB−B断面図を示す。ケーブル22bは、図示しないケーブル固定部材により、所望の湾曲方向(図中の上下方向)に湾曲しやすい2股形状となっている。なお、2股形状でなくとも、3本以上に分岐してもよく、所望の湾曲方向に薄くし、湾曲しやすくなっていれば問題ない。
図5は、電子ラジアル型超音波内視鏡1の先端硬質部のケーブル(その3)を示す図である。図5(a)に示す外観構成図のケーブル23のA−A断面図を図5(b)に示す。ケーブル23aは、振動子近傍で外周の被覆のない円形形状となっている。図5(c)は、図5(a)のケーブル23のB−B断面図を示す。図3(c)と同様に、図示しないケーブル固定部材により、円形から変形された形状、例えば楕円形状(一定の湾曲方向に薄い形状)となっている。必要であれば、ケーブル23b内に柔軟性のある樹脂を少なくとも一部に充填して、ケーブルを図中の上下方向に湾曲しやすくしてもよい。
図6は、ケーブルに熱収縮チューブを取り付けた状態を示す図である。2股に分岐したケーブル24の断線を防ぐための熱収縮チューブ31は、例えばフッ素系樹脂からなる。ケーブル24を分岐させる場合は、分岐箇所に熱収縮チューブ31を取り付けることが好ましい。
図7は、図6に示すケーブル24を固定するケーブル固定部材63の一例を示す。図7(a)は、左側面図であり、ケーブル先端側では、ケーブル孔63aが一つとなっている。図7(b)は正面図であり、図7(c)は右側面図である。図7(c)に示すように、ケーブル孔63bを2つの孔とし、分岐したケーブルを固定する構造となっている。
次に、先端硬質部内でケーブル固定部材により固定されたケーブルの様子を、図8を用いて説明する。
図8(a)は、図2で示した電子ラジアル超音波内視鏡の先端硬質部の側断面図を示す。電極パッド51のうち鍔の中心方向側に信号線62が結線されている。電極パッド51のうち、鍔の外周方向側にワイヤー90の一端が半田101で結線され、他端が振動子エレメントの基板20上にあるシグナル側電極20aと半田102で結線されている。なお、隣接するシグナル側電極20aにワイヤーが接触して短絡しないように短いワイヤー90を用いて結線する。また、信号線62に負荷がかかることにより引っ張られて、信号線62が電極パッド51から外れてしまうことを防ぐために、ポッティング樹脂100で信号線62と電極パッド51との結線部分全体を被覆している。信号線62は、ケーブル分岐箇所62aから2股に分かれており、信号線62の外周部にはケーブル固定部材63が設けられている。また、構造部材30bの片側表面には銅箔103が成膜されており、さらにケーブル固定部材63の円筒側面には導体皮膜109が形成されている。複数の信号線62からなるケーブル62のグランド線をまとめたグランド線70は、ケーブル固定部材63の円筒側面に設けた導体皮膜109と半田110により結線され、さらに構造部材30bの表面の銅箔103、そして、音響整合層34に溝をいれ形成した導電性樹脂層104を介し、圧電素子33の振動子表面側の電極につながっている。圧電素子の音響放射面側には、音響整合層24、そして音響レンズ17を配置している。
この超音波振動子を作製した後、先端硬質部材106及び構造部材105を接続し、さらにU字状の位置決め部材64を用いて、ネジ65止めにより先端硬質部材107に固定し、内視鏡の先端硬質部を形成している。
図8(b)は、図8(a)で示すA−A断面図である。電子ラジアル型超音波振動子は、平板状の音響整合層34上の圧電素子をダイシングして溝を形成し、円筒状にしたものである。そのため、その平板の一端と他端の繋ぎ目は、ピッチをはじめ、位置ズレ、また繋ぎ目の構成部材が若干異なることにより、画像精度が低下するため、図中で示すDown方向に繋ぎ目部分が位置決めされるようにする。構造部材105の外周には位置決め部材64が所望の角度に渡って設けられ、さらに外周には位置決め部材64に固定ネジ65で固定される先端硬質部材107が設けられる。
図9は、先端硬質部のケーブルの傾斜を示す側断面図である。同図に示すように、ケーブル72は、内視鏡観察部である観察光学系108から離れた方向に傾いている(ここでは、例えば3度)。
図10は、ケーブル63を傾斜させるケーブル固定部材66を示す。図10(a)は内視鏡観察部のR(右)、L(左)方向の形状を示す図であり、図10(b)はU(上:観察光学系のある方向)、D(下)方向の形状を示す図である。表面に導電皮膜109が接合されたケーブル固定部材66のケーブル孔66aは、ケーブル先端側(図中の左側)から、D方向に傾斜している。
以下、本実施の形態における作用を説明する。
図3(c)に示すケーブル21bのように、図示しないケーブル固定部材により、円形から変形された形状(所望の湾曲方向(図中の上下方向)に薄い形状)とすることで、所望の方向への湾曲が行いやすくなる。
図4(c)に示すケーブル22bのように、ケーブルを分岐しても、所望の湾曲方向(図中の上下方向)の厚さを薄い形状とすることで、所望の湾曲方向への湾曲が行いやすくなる。また、湾曲しやすい方向を、光学観察部及び超音波観察部のアップ、ダウン方向に合わせることで、内視鏡操作部のアングルノブ11を回したときに、術者の想定する方向へ湾曲させることが可能となる。
図5(b)に示すケーブル23aのように、先端硬質部近傍で被覆のないケーブルを用いても構わない。この場合、ケーブル固定部材表面を金属メッキしておけば、その被覆のない部分から延出した総合シールドをケーブル固定部材に接続することで接地され、電気ノイズの影響を受けないとともに、人体に対して電気的に安全である。
図6に示すように、熱収縮チューブ31を被せた2束に分岐したケーブル24は、図7に示すケーブル固定部材63と組み合わせることで、図8に示す信号線62にかかる張力を無くすことができる。これは、振動子側にかかるケーブルの張力が、ケーブル固定部材の分岐部で熱収縮チューブ31により吸収されるためである。このため、各信号線62にかかる応力は著しく低減され、基盤との配線が断線することはなくなり、信頼性の高い超音波内視鏡が作製できる。なお、本実施の形態では、ケーブル固定部材にケーブルの形状変更機能を持たせたが、先端硬質部材107をはじめ先端硬質部7内で、同様な機能を持たせることで湾曲時に発生するケーブルの張力を振動子側に伝えないこと、そしてケーブルの形状に起因する湾曲のしやすい方向を特定できる効果は同様である。
また、図10に示すように、ケーブル固定部材66のケーブル孔66aを先端側からD(ダウン)方向に傾けることで、観察光学系の使用できる領域が広がり、配置の自由度が増す。
以上のように、本実施の形態によれば、先端硬質部又は湾曲部で、各超音波振動子エレメントと接続された信号線の束からなるケーブルを一定の方向に薄く固定することで、所定の方向への湾曲が行いやすいため、患者や術者への負担が少なくなる。
また、ケーブル固定部材により、ケーブルの中心軸を、その挿入軸方向に対し観察光学系から離れた方向に傾けることで、観察光学系の使用できる領域が広がり、配置の自由度が増す。その結果、より細径化を達成することが可能となり、患者や術者の負担軽減となる。また、細径化により操作性も高まる。なお、本実施の形態ではケーブル固定部材においてケーブルの中心軸を傾けたが、図7に示すように、ケーブル固定部材には傾きを設けず、先端硬質部においてケーブルを傾ける傾斜を持たせた穴、もしくは円筒状のガイドを用いる構造とすることでも、同様の作用・効果が得られる。
なお、円筒状にして電子ラジアル型超音波振動子を形成する際の繋ぎ目を、観察光学系と略相対する位置に固定することで、術者があまり使用しない観察光学系と略相対する位置に画像精度が低下する繋ぎ目を配置することとなり、診断精度が向上する。
また、分岐したケーブルの固定に際し、ケーブルの分岐位置に熱収縮チューブを備えることで、ケーブルに加わる張力による断線を防ぐことが可能である。
また、本実施の形態は、圧電素子を用いた超音波振動子だけに限らず、静電容量型振動子(c−MUT)を用いた電子ラジアル型超音波振動子に対しても適用することが可能である。
本発明における電子ラジアル型超音波内視鏡の外観構成を示す図である。 図1に示す電子ラジアル型超音波内視鏡1の先端硬質部の拡大図である。 電子ラジアル型超音波内視鏡の先端硬質部のケーブル(その1)を示す図である。 電子ラジアル型超音波内視鏡の先端硬質部のケーブル(その2)を示す図である。 電子ラジアル型超音波内視鏡の先端硬質部のケーブル(その3)を示す図である。 ケーブルに熱収縮チューブを取り付けた状態を示す図である。 図7は、図6に示すケーブルを固定するケーブル固定部材63を示す図である。 図2で示した電子ラジアル超音波内視鏡の先端硬質部を示す図である。 先端硬質部のケーブルの傾斜を示す側断面図である。 ケーブルを傾斜させるケーブル固定部材を示す図である。
符号の説明
1 電子ラジアル型超音波内視鏡
2 挿入部
3 操作部
4 ユニバーサルコード
4a 内視鏡コネクタ
5 電気ケーブル
5a 電気コネクタ
6 超音波ケーブル
6a 超音波コネクタ
7 先端硬質部
8 湾曲部
9 可撓管部
10 超音波振動子
11 アングルノブ
12 送気・送水ボタン
13 吸引ボタン
14 処置具挿入口
17 音響レンズ(超音波送受部)
18a 送気・送水口
18b 照明レンズ
18c 対物レンズ
18d 吸引兼鉗子口
20 電極
20a シグナル側電極
21 ケーブル
22 ケーブル
23 ケーブル
24 ケーブル
30 構造部材
31 熱収縮チューブ
33 圧電素子
34 音響整合層
51 電極パッド
52 鍔(つば)
53 円筒部分
54 プリント配線板
62 信号線
62a ケーブル分岐箇所
63 ケーブル固定部材
63a,b ケーブル孔
64 位置決め部材
65 固定ネジ
66 ケーブル固定部材
70 GND線
72 ケーブル
90 ワイヤー
100 ポッティング樹脂
101,102 半田
103 銅箔
104 導電性樹脂
105 構造部材
106 先端構造部材
107 先端硬質部材
108 観察光学系
109 導電皮膜

Claims (10)

  1. 照明光学系と観察光学系とを設けた内視鏡観察部と、超音波を送受する超音波振動子エレメントを複数配列した超音波観察部とを挿入部の先端部を構成する先端硬質部に有し、少なくとも互いに直交する第1の湾曲方向と第2の湾曲方向とに湾曲自在な湾曲部を前記先端硬質部の後端に有する電子ラジアル型超音波内視鏡において、
    前記先端硬質部で、前記各超音波振動子エレメントと接続された信号線の束からなるケーブルの厚さを前記第2の湾曲方向よりも前記第1の湾曲方向に薄くして前記超音波観察部の内部に設けたケーブル固定部材により前記ケーブルを固定し、
    前記ケーブル固定部材により、前記ケーブルの中心軸を、その挿入軸方向に対し前記観察光学系から離れた方向に傾ける、
    ことを特徴とする電子ラジアル型超音波内視鏡。
  2. 請求項に記載の電子ラジアル型超音波内視鏡であって、前記ケーブル固定部材により、前記ケーブルを形状変形させることを特徴とする電子ラジアル型超音波内視鏡。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の電子ラジアル型超音波内視鏡であって、前記ケーブル固定部材は、前記内視鏡観察部と前記超音波観察部との接続を行う構造部材であることを特徴とする電子ラジアル型超音波内視鏡。
  4. 請求項1から請求項のいずれか1項に記載の電子ラジアル型超音波内視鏡であって、円筒状にして電子ラジアル型超音波振動子を形成する際の繋ぎ目を、前記観察光学系と略相対する位置に固定することを特徴とする電子ラジアル型超音波内視鏡。
  5. 請求項1に記載の電子ラジアル型超音波内視鏡であって、
    前記ケーブル固定部材は、前記ケーブルのうち前記観察光学系と隣り合う部分を挿入軸方向に対し前記観察光学系から離れた方向に傾けることを特徴とする電子ラジアル型超音波内視鏡。
  6. 照明光学系と観察光学系とを設けた内視鏡観察部と、超音波を送受する超音波振動子エレメントを複数配列した超音波観察部とを挿入部の先端部を構成する先端硬質部に有し、少なくとも互いに直交する第1の湾曲方向と第2の湾曲方向とに湾曲自在な湾曲部を前記先端硬質部の後端に有する電子ラジアル型超音波内視鏡において、
    前記先端硬質部で、前記各超音波振動子エレメントと接続された信号線の束からなるケーブルを分岐し、該分岐したケーブルを束ねたケーブル束の厚さを前記第2の湾曲方向よりも前記第1の湾曲方向に薄くして前記超音波振動子エレメントの内部に設けたケーブル固定部材により前記ケーブルを固定し、
    前記ケーブル固定部材により、前記ケーブルの中心軸を、その挿入軸方向に対し前記観察光学系から離れた方向に傾ける、
    ことを特徴とする電子ラジアル型超音波内視鏡。
  7. 請求項に記載の電子ラジアル型超音波内視鏡であって、前記ケーブル固定部材は、前記内視鏡観察部と前記超音波観察部との接続を行う構造部材であることを特徴とする電子ラジアル型超音波内視鏡。
  8. 請求項6又は請求項7に記載の電子ラジアル型超音波内視鏡であって、前記ケーブルの分岐位置に熱収縮チューブを備えたことを特徴とする電子ラジアル型超音波内視鏡。
  9. 請求項から請求項のいずれか1項に記載の電子ラジアル型超音波内視鏡であって、円筒状にして電子ラジアル型超音波振動子を形成する際の繋ぎ目を、前記観察光学系と略相対する位置に固定することを特徴とする電子ラジアル型超音波内視鏡。
  10. 請求項6に記載の電子ラジアル型超音波内視鏡であって、
    前記ケーブル固定部材は、前記ケーブルのうち前記観察光学系と隣り合う部分を挿入軸方向に対し前記観察光学系から離れた方向に傾けることを特徴とする電子ラジアル型超音波内視鏡。
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